Плуг, способ работы плуга, реализуемый с помощью компьютера, и машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, выполненную с возможностью осуществления указанного способа.
Изобретение относится к сельскохозяйственному плугу и способу работы плуга. Плуг (410; 510), содержащий: раму (512); взаимодействующий с землей инструмент (522а, 530а), который соединен с рамой; и приводной механизм (362), который выполнен с возможностью управления углом бокового наклона и/или углом наклона в продольной плоскости рамы (512). Плуг также включает в себя контроллер (360), который выполнен с возможностью: приема данных (364) контура земли, которые представляют контуры поля, на котором должен работать плуг; и определения сигнала (366) управления приводом для приводного механизма (362) на основании данных контура земли. Сигнал (366) управления приводом предназначен для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы (512). Данное изобретение позволяет улучшить качество вспашки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к сельскохозяйственному плугу и способу работы плуга.
В сельском хозяйстве соблюдаются фермерские циклы, которые можно условно разделить на различные этапы подготовки земли, посева семян, внесения удобрений, орошения, выращивания сельскохозяйственных культур и сбора урожая. Каждый из этих этапов имеет решающее значение для получения оптимальных результатов урожая и достижения желаемой отдачи от первоначальных инвестиций. Из перечисленных этапов, подготовка почвы обычно дополнительно делится на этапы, при необходимости, очистки препятствий (например, кустарников, камней и булыжников) и последующей обработки почвы.
Обработка почвы крошит и разрыхляет почву, улучшает структуру почвы и вносит растительные остатки и навоз в почву, таким образом, удобряя землю. Улучшенная структура почвы позволяет увеличить рост корней растений, аэрацию почвы и проникновение/фильтрацию воды. В целом, это приводит к повышению урожайности, улучшению долгосрочного плодородия почвы, удержанию влаги в почве и борьбе с сорняками. Обработка почвы может быть разделена на первичную (относительно глубокую) и вторичную (относительно мелкую) обработку почвы. При первичной обработке почвы, такой как вспашка, почва переворачивается так, что питательные вещества выходят на поверхность. В дополнение к обработке почвы для доставки свежих питательных веществ на верхнюю часть и отложению остатков растений ниже, где они будут разрушаться, этот процесс также проветривает землю, позволяя ей удерживать больше влаги. Подготовка почвы на большую глубину приводит к более грубой обработке поверхности, чем вторичная обработка почвы. Вторичная обработка почвы (например, возделывание семян) разбивает комки почвы на меньшие массы, что может быть желательно для небольших семян или растений, которые имеют минимальную способность к переработке комков.
Первичная обработка почвы, и особенно вспашка, широко рассматривается как один из наиболее эффективных способов предотвращения болезней сельскохозяйственных культур, удаления сорняков и борьбы с мышами и другими вредителями. В своей простейшей форме переворотный плуг, также известный как отвальный плуг, включает в себя различные плужные корпуса, которые являются лезвиями для проникновения и переворачивания почвы в рядах соседних канавок, известных как борозды. Современные плуги обычно включают в себя множество плужных корпусов, соединенных с рамой плуга таким образом, что они смещены в боковом направлении друг от друга, когда плуг используется. Каждый плужный корпус соединен с рамой плуга посредством соответствующих балок. Рама плуга, в свою очередь, соединена с буксирующим или толкающим транспортным средством через сцепное устройство, расположенное на переднем или заднем конце рамы.
В зависимости от плотности почвы, рабочая глубина плужных корпусов может быть отрегулирована. Например, рабочая глубина плужных корпусов может быть небольшой в более твердых (плотных) почвах, тогда как более глубокая рабочая глубина может применяться в более мягких (менее плотных) почвах. Плужные корпуса могут быть жестко прикреплены к основной раме, так что их расстояние от основной рамы остается постоянным. Соответственно, рабочая глубина плугов затем регулируется путем изменения расстояния от поверхности земли основной рамы. Если основная рама приближается к поверхности земли, расстояние от поверхности земли, и плужные корпуса проникают глубже в почву. Аналогичным образом, если основная рама поднимается дополнительно от земли, расстояние от поверхности земли увеличивается, и плужные корпуса поднимаются из почвы, тем самым, уменьшая рабочую глубину.
Расстояние от поверхности земли основной рамы может регулироваться одним или более опорными колесами. Одно или более опорных колес могут быть связаны с любой частью основной рамы, такой как задний конец основной рамы. Регулируемое соединение между основной рамой и опорным колесом может быть предусмотрено для обеспечения возможности изменения расстояния между опорным колесом и основной рамой. Во время вспашки, опорное колесо движется по поверхности земли и выдерживает вес плуга. Если расстояние между опорным колесом и основной рамой уменьшается, то соответственно уменьшается расстояние от поверхности земли между основной рамой и поверхностью земли. С другой стороны, если расстояние между опорным колесом и основной рамой увеличивается, расстояние от поверхности земли основной рамы увеличивается. Как указано выше, изменение расстояния от поверхности земли основной рамы приводит к изменению рабочей глубины плужного корпуса.
Большинство современных плугов (см. например, европейский патент 1169902, 28.02.2007) имеют обратимый тип, в котором основная рама вращается на 180 градусов (то есть переворачивается) относительно сцепки. Поворотный цилиндр, прикрепленный к сцепке, может использоваться для поворота (реверса) плуга. Во время поворота основной рамы, первый набор плужных корпусов, который первоначально был расположен ниже основной рамы (первая конфигурация), переносится в верхнюю часть основной рамы. В то же время, второй набор плужных корпусов, который первоначально был расположен сверху основной рамы, затем перемещается в положение ниже основной рамы. Оборотный плуг тогда находится во второй конфигурации. Основная рама может многократно поворачиваться (переворачиваться) между первой и второй конфигурацией, особенно во время маневров поворота на поворотных полосах. Всякий раз, когда плуг переворачивается, первый и второй набор плужных корпусов меняются местами.
В оборотных плугах, средство для регулировки рабочей глубины плужных корпусов (т.е. основной рамы) требуется для обеих конфигураций оборотного плуга. Существует в основном два типа колес для контроля глубины для оборотных плугов. Первый тип включает в себя одно вращающееся опорное колесо, которое используется в обеих конфигурациях оборотного плуга. Одно вращающееся опорное колесо должно перемещаться с одной стороны основной рамы на другую во время оборачивания. Эта боковая передача одного опорного колеса может быть достигнута путем поворота последнего с одной стороны на другую.
Второе решение устраняет необходимость перемещения колеса регулировки глубины от одной стороны к другой. Во втором варианте, два отдельных опорных колеса могут быть прикреплены к основной раме. Первое опорное колесо может быть расположено на первой стороне основной рамы, а второе опорное колесо может быть расположено на второй, противоположной стороне основной рамы. Каждое из двух колес затем используется только в одной конфигурации плуга.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Аспекты и варианты осуществления изобретения обеспечивают сельскохозяйственное орудие, как заявлено в прилагаемой формуле изобретения.
Согласно одному аспекту текущего изобретения, предусмотрен плуг, содержащий:
- раму;
- взаимодействующий с землей инструмент, который соединен с рамой;
- приводной механизм, который выполнен с возможностью управления углом бокового наклона и/или углом наклона в продольной плоскости рамы; и
- контроллер, который выполнен с возможностью:
получения данных о контурах земли, которые представляют контуры поля, на котором должен работать плуг; и
определения сигнала управления приводом для приводного механизма на основе данных контура земли, при этом сигнал управления приводом предназначен для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы.
Предпочтительно, использование такого контроллера и приводного механизма может позволить улучшить операцию вспашки. Например, с точки зрения того, чтобы взаимодействующие с землей инструменты могли проникать в почву с постоянной глубиной, что приводит к улучшению борозд.
Сигнал управления приводом может быть для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы таким, чтобы она была выровнена с землей, которую он обрабатывает.
Приводной механизм может быть выполнен с возможностью установки ориентации рамы относительно транспортного средства, которое ведет плуг. Контроллер может быть выполнен с возможностью определения сигнала управления приводом также на основе данных об ориентации транспортного средства, которые представляют ориентацию транспортного средства. Данные об ориентации транспортного средства могут представлять угол бокового наклона и/или угол наклона транспортного средства в продольной плоскости.
Приводной механизм может включать в себя одно или более из:
регулируемого соединения опорного колеса, которое выполнено с возможностью изменения высоты задней части рамы относительно поверхности земли;
регулируемого соединения трактора, которое выполнено с возможностью изменения высоты передней области рамы относительно поверхности земли; и
поворотного привода, который выполнен с возможностью установки угла бокового наклона рамы.
Данные контура земли могут содержать одно или оба из:
данных о поперечном контуре, которые представляют поперечные контуры земли, которая должна обрабатываться плугом или уже обрабатываются плугом; и
данных продольного контура, которые представляют продольные контуры земли, которая должна обрабатываться плугом или уже обрабатывается плугом.
Одно или оба из данных поперечного контура и данных продольного контура могут содержать усредненные данные контура. Данные поперечного контура могут содержать усредненные данные контура, которые усреднены по ширине плуга. Данные продольного контура могут содержать усредненные данные контура, которые усреднены по длине плуга.
Данные контура земли могут содержать данные измеренного контура, которые представляют измеренные параметры, которые генерируются одним или более датчиками.
Данные контура земли могут содержать отклонение расстояния измеренного контура, которое представляет расстояние между (i) местоположением контуров земли, которые идентифицированы данными контура земли; и (ii) заданной части плуга.
Контроллер может быть выполнен с возможностью:
получения значения скорости плуга, которое представляет скорость плуга; и
обеспечения сигнала управления приводом для приводного механизма в момент времени, основанном на отклонении расстояния измеренного контура и значении скорости плуга.
Данные о контуре земли могут содержать данные о сохраненном контуре, которые представляют информацию о контуре земли, которая хранится в памяти.
Данные о контуре земли могут содержать данные местоположения контура, которые представляют местоположение контуров земли, которые идентифицированы данными о контуре земли.
Контроллер может быть выполнен с возможностью:
приема данных о местоположении плуга, которые представляют местоположение плуга в поле; и
подачи сигнала управления приводом для приводного механизма на основе сравнения данных местоположения плуга и данных местоположения контура.
Может быть предусмотрен реализованный на компьютере способ работы плуга, при этом плуг содержит:
- раму;
- взаимодействующий с землей инструмент, который соединен с рамой; и
- приводной механизм, который выполнен с возможностью управления углом бокового наклона и/или углом наклона в продольной плоскости рамы;
при этом, способ включает этапы, при которых:
получают данные о контурах земли, которые представляют контуры поля, на котором должен работать плуг; и
определяют сигнал управления приводом для приводного механизма на основе данных о контуре земли, при этом сигнал управления приводом предназначен для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы.
Сигнал управления приводом может быть для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольном направлении рамы таким, чтобы она была выровнена с землей, которую он обрабатывает.
По меньшей мере, один взаимодействующий с землей инструмент может быть плужным корпусом.
Сельскохозяйственное орудие может быть оборотным плугом.
Может быть предусмотрена сельскохозяйственная машина, содержащая сельскохозяйственное транспортное средство и любой раскрытый здесь плуг. Плуг может быть соединен к передней или задней части сельскохозяйственного транспортного средства.
Может быть предусмотрена компьютерная программа, которая при запуске на компьютере заставляет компьютер конфигурировать любое устройство, включая контроллер, раскрытый в данном документе, или выполнять любой способ, раскрытый в данном документе. Компьютерная программа может быть программной реализацией, и компьютер может рассматриваться как любое подходящее аппаратное обеспечение, включая процессор цифровых сигналов, микроконтроллер и реализацию в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (СППЗУ) или в электронно стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ) в качестве не ограничивающих примеров. Программное обеспечение может быть программой сборки.
Компьютерная программа может быть предоставлена на машиночитаемом носителе, который может быть физическим машиночитаемым носителем, таким как диск или устройство памяти, или может быть воплощен как кратковременный сигнал. Такой кратковременный сигнал может быть загружен по сети, включая загрузку через Интернет.
В пределах объема этой заявки, явно предполагается, что могут быть приняты различные аспекты, варианты осуществления, примеры и альтернативы, изложенные в предыдущих абзацах, а также формула изобретения и/или последующее описание и чертежи, и, в частности, их отдельные признаки самостоятельно или в любой комбинации. То есть все варианты осуществления и все признаки любого варианта осуществления могут комбинироваться любым способом и/или комбинацией, если только такие признаки не являются несовместимыми. Заявитель оставляет за собой право изменить любую первоначально поданную заявку или подать любую новую заявку соответствующим образом, включая право вносить изменения в любую первоначально поданную заявку, чтобы она зависела от и/или учитывала любую особенность любой другой заявки, хотя она первоначально не была заявлена таким образом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Один или более вариантов осуществления настоящего изобретения теперь будут описаны, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1А показывает правосторонний вид сельскохозяйственного орудия с фиксированными взаимодействующими с землей инструментами;
Фиг.1В показывает левосторонний вид сельскохозяйственного орудия, показанного на фиг.1А;
Фиг.1С показывает вид в плане сельскохозяйственного орудия, показанного фиг.1А;
Фиг.2 показывает схематичное представление траектория движения сельскохозяйственной машины в рабочей зоне;
Фиг.3 схематично показывает часть плуга, который включает контроллер и приводной механизм;
Фиг.4 схематично иллюстрирует сзади операцию вспашки, которая выполняется «в борозде»;
Фиг.5 схематично иллюстрирует сбоку операцию вспашки, которая включает тракторный тягач с оборотным плугом;
Фиг.6А иллюстрирует сцепку оборотного плуга в первой конфигурации (конфигурация с поворотом вправо);
Фиг.6В иллюстрирует сцепку по фиг.6А, когда оборотный плуг находится во второй конфигурации (конфигурация с поворотом влево); и
Фиг.7 иллюстрирует пример варианта осуществления способа работы плуга.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фигуры 1А-1С показывают различные виды сельскохозяйственного орудия, в частности, плуга 10. Как будет описано более подробно ниже, плуг 10, показанный на фигурах 1А-1С, является оборотным плугом.
Плуг 10 содержит основную раму 12. Основная рама 12 может представлять собой прямоугольную или круглую трубу, продолжающуюся между сцепкой 14 на переднем конце 16 плуга по направлению к опорному колесу 20 на заднем конце 18 плуга. Основная рама 12 поддерживает множество взаимодействующих с землей инструментов.
В примере на фигурах 1А-1С взаимодействующие с землей инструменты включают в себя плужные корпуса 22а, 22b, 24а, 24b, 26а, 26b, 28а, 28а, 28b, 30а, 30b и предплужники 32а, 32b, 34а, 34b, 36а, 36b, 38а, 38б, 40а, 40b плуга. Множество первых взаимодействующих с землей инструментов, то есть плужные корпуса 22а, 24а, 26а, 28а, 30а и предплужники 32а, 34а, 36а, 38а и 40а плуга, расположены на первой стороне основной рамы 12. В первой конфигурации основной рамы 12, иллюстрированной на фигурах 1А-1С, множество первых взаимодействующих с землей инструментов расположены ниже основной рамы 12.
Множество вторых взаимодействующих с землей инструментов, то есть плужных корпусов 22b, 24b, 26b, 28b, 30b и предплужников 32b, 34b, 36b, 38b и 40b плуга, расположены на второй стороне основной рамы 12, напротив множества первых взаимодействующих с землей инструментов. В первой конфигурации основной рамы 12, иллюстрированной на фигурах 1А-1С, множество вторых взаимодействующих с землей инструментов расположены выше основной рамы.
Каждый из плужных корпусов 22a, 22b, 24a, 24b, 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b соединен с основной рамой 12 посредством балок 42, 44, 46, 48, 50. Каждая из балок 42, 44, 46, 48, 50 имеет, по существу, Y-образную структуру.
Первая балка 42 поддерживает первую пару плужных корпусов 22a, 22b. Вторая балка 44 поддерживает вторую пару плужных корпусов 24a, 24b. Третья балка 46 поддерживает третью пару плужных корпусов 26a, 26. Четвертая балка 48 поддерживает четвертую пару плужных корпусов 28a, 28b. Пятая балка 50 поддерживает пятую пару плужных корпусов 30a, 30b.
Каждая из пар плужных корпусов 22a, 22b, 24a, 24b, 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b предназначена для создания борозды в поле, когда плуг тянется позади или толкается сельскохозяйственным транспортным средством, таким как трактор. Из этого следует, что каждый проход иллюстрированного плуга 10 через поле создает пять смежных борозд.
Обращаясь к фиг.2, описана типичная работа сельскохозяйственной машины, содержащей трактор 7 и плуг 10. При использовании, плуг 10 тянется как прицеп (орудие) позади сельскохозяйственного буксировочного транспортного средства (например, трактора 7). Понятно, что эквивалентно возможно расположить плуг 10 перед или как перед, так позади трактора 7.
Фиг.2 показывает схему рабочей зоны 1, например, поля культуры, которое разделено на основное поле 3 и поворотные полосы 5, 6. Трактор 7 тянет плуг 10 по основному полю 3, в целом, параллельными рабочими рядами. Рабочие ряды являются частью траектории 8 трактора 7 и обычно проходят параллельно с длинным краем рабочей зоны 1. Каждый рабочий ряд представляет отдельный проход сельскохозяйственной машины по полю между поворотными полосами 5 и 6. Как будет более подробно описано ниже, пяти бороздовой плуг, такой как примерный плуг, показанный на фигурах 1А-1С, создает в общей сложности пять борозд за один проход.
В конце каждого прохода/рабочего ряда, трактор 7 и плуг 10 используют приближающуюся поворотную полосу 5 или 6 для разворота, как показано траекторией 8. В данной области техники известно, что почва поворотных полос 5, 6 подвержена более высоким уровням уплотнения почвы, поскольку она получает больше нагрузки на единицу площади, чем основное поле 3. Известно, что для того, чтобы не нарушать почву на поворотных полосах 5, 6 больше, чем это необходимо, необходимо поднять взаимодействующие с землей инструменты, такие как плужные корпуса и предплужники, от земли в поворотной полосе, или транспортное положение непосредственно перед достижением плугом 10 поворотной полосы 5 или 6, соответственно. После того, как трактор 7 и соответствующий плуг 10 повернули на поворотную полосу 5, 6, взаимодействующие с землей инструменты плуга 10 снова опускаются в рабочее положение, чтобы зацепиться с почвой основного поля 3.
На иллюстрации фиг.2, плуг 10 работает на основном поле 3 и, следовательно, расположен в рабочем положении. Когда плуг 10 достигает границы между поворотной полосой 5/6 и основным полем 3, плуг 10 переводится в поворотное/транспортное положение. Отсюда следует, что каждый рабочий ряд начинается с регулировки плуга из транспортного положения в рабочее положение и заканчивается регулировкой плуга из рабочего положения в транспортное положение.
Плуг 10, показанный на фигурах 1А-1С, является полностью установленным. В полностью установленных плугах, вес плуга переносится исключительно трактором, когда плуг находится в своем транспортном положении (на поворотной полосе). Другими словами, плуг затем поддерживается исключительно трактором 7 через сцепку 14 и может подниматься над землей подъемным цилиндром рычажной передачи трактора.
Во время поворотного движения на поворотных полосах, плуг 10 также переворачивается. То есть основная рама 12 поворачивается на 180 градусов относительно сцепки 14 для перемещения плуга из первой конфигурации во вторую конфигурацию. Должно быть понятно, что если оператор пашет в борозде (как показано на фиг.4), то основная рама 12 может не поворачиваться точно на 180 градусов, скорее всего, она составит 190-200 градусов или 160-170 градусов в зависимости от того, в каком направлении основная рама 12 поворачивается. Если оператор пашет на земле, то основная рама 12 может поворачиваться на угол, который ближе к 180 градусам, возможно, точно к 180 градусам.
В своей первой конфигурации, показанной на фигурах 1А-1С, плуг 10 настроен так, что плужные корпуса 22а, 24а, 26а, 28а и 30а каждой из пар находится в контакте с почвой. Эта первая конфигурация показана на фиг.2 и иногда упоминается как «конфигурация с поворотом вправо», поскольку отвалы плужных корпусов 22а, 24а, 26а, 28а и 30а выполнены с возможностью перемещения почвы вбок слева направо, если смотреть в направление движения. Во второй конфигурации (не показана) плуг 10 настроен так, что плужные корпуса 22b, 24b, 26b, 28b и 30b каждой из пар находятся в контакте с почвой. Эта вторая конфигурация достигается после поворота основной рамы на 180 градусов, так что большинство плужных корпусов затем расположены справа от трактора (не показано). Отсюда следует, что вторая конфигурация также упоминается как «конфигурация с поворотом влево».
Обработка поля плугом 10 в этой первой конфигурации обеспечивает первую борозду, созданную первым плужным корпусом 22а, вторую борозду, созданную вторым плужным корпусом 24а, третью борозду, созданную третьим плужным корпусом 26а, четвертую борозду, созданную четвертым плужным корпусом 28а и пятую борозду, созданную пятым плужным корпусом 30а. Ширина борозды определяется поперечным расстоянием d между плужными корпусами 22a, 22b, 24a, 24b, 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b, как иллюстрировано на фиг.1C.
Когда оборотный плуг 10 достигает конца первого прохода, основная рама 12 поворачивается на 180 градусов (переворачивается) относительно сцепки 14. Поворотный цилиндр (не показан), прикрепленный к сцепке 14, может использоваться для поворота (переворота) плуга 10. Во время поворота основной рамы, первое множество плужных корпусов, например, 22а, 24а, 26а, 28а, 30а, переносятся на верхнюю часть плуга 10. В то же время, второе множество плужных корпусов, например 22b, 24b, 26b, 28b, 30b, которые не использовались в предыдущем проходе, затем переносятся на нижний конец плуга 10 и будут погружаться в почву во время следующего прохода. Оборотный плуг затем находится во второй конфигурации (не показана). Сцепка 14 может включать в себя два механических упора (не показаны), которые определяют конечные положения для поворота основной рамы, когда она переключается между первой и второй конфигурациями. Таким образом, два механических упора определяют угол бокового наклона основной рамы 12 относительно сцепки 14 в первой и второй конфигурациях, соответственно. Как известно в данной области техники, угол бокового наклона основной рамы 12 представляет собой степень поворота вокруг продольной оси основной рамы 12. Угол бокового наклона основной рамы, когда плуг находится в первой и второй конфигурациях, может быть отрегулирован посредством регулировки физического расположения механических упоров на сцепке 14.
Выполнение второго прохода поля плугом 10 в этой второй конфигурации обеспечивает первую борозду, созданную шестым плужным корпусом 22b, вторую борозду, созданную седьмым плужным корпусом 24b, третью борозду, созданную восьмым плужным корпусом 26b, четвертую борозду, созданную девятым плужным корпусом 28b, и пятую борозду, созданную десятым плужным корпусом 30b.
Оборотный плуг 10 между последовательными проходами имеет то преимущество, что плужные корпуса 22а, 22b, 24а, 24b, 26а, 26b, 28а, 28b, 30а, 30b, которые зацепляются с почвой, всегда обращены к одному и тому же боковому краю основного поля 3, независимо от ориентации трактора.
В обеих конфигурациях плуга 10, основная рама 12 поддерживается опорным колесом 20. Опорное колесо 20 расположено на заднем конце 18 плуга 10. Поскольку плужные корпуса 22a, 22b, 24a, 24b, 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b и предплужники 32a, 32b, 34a, 34b, 36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b обычно прикреплены к основной раме через балки 42, 44, 46, 48 и 50, это не позволяет регулировать рабочую глубину упомянутых взаимодействующих с землей инструментов, не изменяя расстояние от поверхности земли основной рамы 12. Для этого плуг 10, показанный на фигурах 1А-1С, включает в себя опорное колесо 20, которое действует как опорное колесо для регулировки расстояния от поверхности земли основной рамы 12. Регулируемое соединение 62, предусмотренное между опорным колесом 20 и основной рамой 12, позволяет оператору поднимать или опускать основную раму 12 относительно поверхности земли. Поскольку положение множества первого и второго взаимодействующих с землей инструментов фиксировано относительно основной рамы 12, любое изменение расстояния от поверхности земли основной рамы также будет влиять на рабочую глубину множества первого и второго взаимодействующих с землей инструментов. В частности, если основная рама 12 опускается путем регулировки соединения между опорным колесом 20 и основной рамой 12, то рабочая глубина множества первых взаимодействующих с землей инструментов, показанных на фигурах 1А-1С, увеличивается, то есть множество первых взаимодействующих с землей инструментов опускаются дополнительно в почву. Если, с другой стороны, основная рама 12 поднимается, то рабочая глубина множества первых взаимодействующих с землей инструментов уменьшается, т.е. множество первых взаимодействующих с землей инструментов поднимаются.
Может быть выгодно, чтобы основная рама 12 была параллельна земле, когда плуг 10 работает в поле. Можно считать, что основная рама 12 имеет угол наклона в продольной плоскости и угол бокового наклона. Угол наклона в продольной плоскости представляет собой степень наклона между передней и задней частями основной рамы 12 вдоль длины основной рамы 12. Если передняя часть основной рамы 12 (около сцепки 14) выше задней части основной рамы 12 (вблизи опорного колеса 20) относительно земли, то плужные корпуса на задней части основной рамы 12 будут проникать в почву глубже, чем плужные корпуса в передней части основной рамы 12. Следовательно, для одного прохода плуга это приведет к тому, что разные борозды будут иметь разную глубину, что является нежелательным.
Кроме того, может быть нежелательно, чтобы угол бокового наклона основной рамы 12 был смещен от угла земли, обрабатываемой плугом 10. Например, если угол бокового наклона основной рамы 12 не совпадает с углом земли, то различные части плужных корпусов будут проникать в почву на разную глубину. Это может привести к неровным бороздам и/или повреждению компонентов плужного корпуса.
Фиг.3 схематично показывает часть плуга, который включает контроллер 360 и приводной механизм 362. Плуг также включает в себя следующие компоненты, которые не показаны на фиг.3: раму и взаимодействующий с землей инструмент (например, плужный корпус или предплужник), который соединен с рамой. Приводной механизм 362 выполнен с возможностью управления углом бокового наклона и/или углом наклона в продольной плоскости рамы. Примеры реализаций приводного механизма 362 описаны ниже.
Контроллер 360 принимает данные 364 контура земли, которые представляют контуры поля, на котором работает плуг. Как будет описано ниже, данные 364 контура земли могут быть получены от датчиков, которые контролируют контуры участков поля, которые еще предстоит вспахать. Альтернативно или дополнительно, данные 364 контура земли могут быть извлечены из памяти. Например, данные 364 контура земли могли быть сохранены в памяти как часть более ранней операции в поле. Более ранняя операция могла быть операцией вспашки, любой другой сельскохозяйственной операцией или конкретной рекогносцировочной операцией. В качестве дополнительного примера, данные 364 контура земли могут быть определены из существующих картографических данных, таких как данные картографического обследования Картографического Управления, которые доступны для Великобритании.
Контроллер 360 определяет сигнал 366 управления приводом для приводного механизма на основании данных 364 контура земли. Сигнал 366 управления приводом может быть для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы и может быть использован для гарантии, что рама выровнена с землей над которой она проходит. Это может быть выровнено на основе угла наклона в продольной плоскости и/или угла бокового наклона.
Фиг.4 схематично изображает сзади операцию вспашки, которая выполняется «в борозде» на поле, на котором не вспаханная земля расположена горизонтально. На этой иллюстрации, трактор 464 буксирует оборотный плуг 410.
Правые колеса трактора 464 движутся по бороздам 468, которые уже были вспаханы предыдущим проходом по полю. Левые колеса трактора 464 движутся по не вспаханной земле/полю 466. Следовательно, как показано на фигуре, левая сторона трактора 464 находится выше, чем правая сторона, так что трактор 464 имеет степень бокового наклона, который смещен относительно не вспаханного поля 466. Тем не менее, поскольку не вспаханное поле является ровным/горизонтальным (то есть оно не имеет каких-либо значительных контуров), угол бокового наклона и угол наклона в продольной плоскости плуга 410 также должны быть ровными/горизонтальными, чтобы он был правильно выровнен с не вспаханным полем и операция вспашки может быть последовательной. Следовательно, как также показано на фиг.4, плуг 410 имеет угол бокового наклона, который смещен от угла наклона трактора 464, так что плуг 410 выровнен с не вспаханным полем 466. Это смещение между углом бокового наклона трактора 464 и углом бокового наклона плуга 410 может быть установлено оператором, вручную регулируя положение одного из механических упоров, которые определяют конечные положения для поворота плуга, когда он переключается между первой и второй конфигурациями. Однако, согласно аспектам настоящего изобретения, предпочтительно, контроллер (не показан) может принимать данные контура земли, которые указывают, что не вспаханное поле является ровным/горизонтальным, и подавать сигнал управления приводом для приводного механизма таким образом, что угол бокового наклона плуга 410 выровнен с не вспаханным полем.
В некоторых примерах, приводной механизм может устанавливать ориентацию рамы плуга 410 относительно трактора 464. Следовательно, для контроллера может быть полезным учитывать текущий угол бокового наклона и/или угол наклона в продольной плоскости трактора при определении сигнала управления приводом. Например, контроллер может определять сигнал 366 управления приводом также на основе данных об ориентации транспортного средства, которые представляют ориентацию трактора (или другого транспортного средства, которое управляет плугом, например, толкает или буксирует плуг). Данные об ориентации транспортного средства могут быть репрезентативными для угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости трактора, и могут быть относительно плуга или поверхности земли (например, с использованием акселерометров или гироскопов). Контроллер может определять смещение по высоте и/или смещение по наклону на основе данных ориентации транспортного средства, и может определять сигнал 366 управления приводом так, что он включает в себя смещение по высоте и/или смещение по наклону, в результате приводной механизм устанавливает раму плуга таким образом, чтобы она была выровнена с не вспаханным полем, которое должно обрабатываться плугом.
Фиг.5 схематично иллюстрирует сбоку операцию вспашки, которая включает трактор 564, буксирующий оборотный плуг 510. Как видно из фиг.5, поверхность 570 земли, на которой работают трактор 564 и плуг 510, не является плоской. В частности, в этом примере, трактор 564 поднялся по наклону, так что трактор 564 движется по земле, которая выше земли, над которой находится плуг 510. Более конкретно, поскольку опорное колесо 520 в задней части плуга 510 находится на земле, которая находится на другом возвышении/высоте, чем земля, которая поддерживает колеса трактора 564, рама 512 плуга имеет угол наклона в продольной плоскости, который не выровнен с землей под плугом 510. Это приводит к тому, что первый плужный корпус 522а находится на высоте (или глубине) относительно поверхности земли, которая отличается от высоты пятого плужного корпуса 530а. Как обсуждалось выше, это может привести к не оптимальной вспашке. Согласно аспектам настоящего изобретения, предпочтительно, приводной механизм может использоваться для управления углом наклона в продольной плоскости рамы 512 на основе сигнала управления приводом, принятого от контроллера (не показан).
Одним из примеров такого приводного механизма является регулируемое соединение 562 с опорным колесом, которое соединяет опорное колесо 520 и раму 512. Длина регулируемого соединения 562 с опорным колесом может быть изменена для изменения высоты задней части рамы 512 относительно поверхности 570 земли. В этом примере, регулируемое соединение опорного колеса включает цилиндр опорного колеса. Таким образом, регулируемое соединение 562 опорного колеса может установить угол наклона в продольной плоскости рамы 512, а также глубину плужных корпусов 522а, 530а.
Другим примером приводного механизма является регулируемое соединение 584 трактора, которое соединяет трактор 564 со сцепкой 514 (и, следовательно, косвенно соединяет трактор 564 с рамой 512). Длина регулируемого соединения 584 с опорным колесом может быть изменена для изменения высоты передней области рамы 512 относительно поверхности 570 земли. В этом примере, регулируемое соединение 584 трактора включает цилиндр подъема. Таким образом, регулируемое соединение 584 трактора может установить высоту рамы 512, а также глубину плужных корпусов 522а, 530а.
Фиг.6А иллюстрирует сцепку 614 оборотного плуга в первой конфигурации (конфигурация с поворотом вправо); Фиг.6В иллюстрирует ту же самую сцепку 614 оборотного плуга во второй конфигурации (конфигурация с поворотом влево). Фиг.6А показывает раму 612 плуга, продолжающуюся от сцепки 614.
Сцепка 614 включает поворотный цилиндр 674, который используется для поворота (реверса) плуга 610. Один конец цилиндра 674 соединен со сцепкой 614 в точке 678 соединения цилиндра со сцепкой. Другой конец цилиндра 674 соединен с рамой 612 (прямо или косвенно) в точке 680 соединения цилиндра с рамой. Кроме того, рама 612 соединена с возможностью поворота со сцепкой 614 в точке 676 соединения рамы со сцепкой. Точка 676 соединения рамы со сцепкой смещена на плуге от точки 680 соединения рамы с цилиндром так, что растяжение и укорочение цилиндра 674 вызывает поворот точки 680 соединения рамы с цилиндром вокруг точки 676 соединения рамы со сцепкой, что также заставляет весь плуг поворачиваться вокруг продольной оси плуга. Это перемещение точки 680 соединения рамы с цилиндром может использоваться для изменения конфигурации плуга 610 от первой конфигурации во вторую конфигурацию и наоборот.
В одном или нескольких примерах, раскрытых в данном документе, поворотный цилиндр 674 может использоваться в качестве приводного механизма, который устанавливает угол бокового наклона рамы 612 на основе данных о контурах земли. В таких примерах, насос (не показан) может использоваться для подачи текучей среды под давлением в поворотный цилиндр 674, так что он поворачивает раму 612 вокруг точки 676 соединения рамы со сцепкой, пока она не имеет определенный угол бокового наклона относительно трактора. В более общем смысле, поворотный цилиндр 674 является примером поворотного привода. Как обсуждено в данном документе, контроллер может обрабатывать один или более типов управляющих данных для определения определенного угла бокового наклона.
Возвращаясь к фиг.3, примеры данных 364 контура земли могут включать одно или оба из следующего:
- данные о поперечном контуре, представляющие поперечные контуры земли, которая должна обрабатываться плугом или уже обрабатывается плугом; это представляет собой контуры, которые являются поперечными направлению движения плуга. Контроллер 360 может определять сигнал 366 управления приводом для установки угла бокового наклона рамы на основе данных поперечного контура.
- данные о продольном контуре, которые представляют продольные контуры земли, которая должна обрабатываться плугом или уже обрабатывается плугом; это контуры являются параллельными направлению движения плуга. Контроллер 360 может определять сигнал 366 управления приводом для установки угла бокового наклона рамы на основе данных продольного контура.
Один или оба из данных поперечного контура и данных продольного контура могут содержать усредненные данные контура, например усредненные по ширине плуга (для данных поперечного контура) или усредненные по длине плуга (для данных продольного контура). Это может использоваться для улучшения операции вспашки для большинства плужных корпусов на плуге и обеспечения общего хорошего управления приводным механизмом 362, так что он не регулируется слишком часто. Также, использование такого усредненного значения можно рассматривать как ожидание, чтобы определить, сохраняется ли какая-либо неравномерность достаточно долго, чтобы гарантировать изменение угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы.
Более конкретно, в одном примере контроллер 360 может определять плоскость плуга, которая представляет ориентацию плуга. Плоскость плуга может быть плоскостью, которая касается заранее определенных частей множества плужных корпусов, возможно всех плужных корпусов. Определенные части из множества плужных корпусов могут быть нижним краем сошников на плужных корпусах. Контроллер 360 может быть сконфигурирован таким образом, что он обрабатывает данные контура земли и представление плоскости плуга для обеспечения сигнала 366 управления приводом, который уменьшает (или минимизирует или устанавливает уровень ниже порогового значения) разность между одним или более векторами, которые связаны с плоскостью плуга и текущим средним контуром поля. Один или более векторов могут быть нормальными векторами, которые размещены на плоскости плуга, и сигнал 366 управления приводом может быть предназначен для регулировки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы таким образом, чтобы векторы сохранялись перпендикулярно текущему среднему контуру поля.
В некоторых примерах, данные о контуре земли могут включать данные измеренного контура, которые представляют измеренные параметры, которые генерируются одним или более датчиками.
В некоторых примерах, один или более датчиков могут быть расположены на тракторе (или другом сельскохозяйственном транспортном средстве), который толкает или тянет плуг. Таким образом, данные измеренного контура представляют контуры земли относительно ориентации трактора. Например, если трактор пашет «в борозде» (как показано на фиг.4), датчики автоматически учитывают наклон трактора, и может быть установлена ориентация рамы плуга относительно трактора так, чтобы она была выровнена с воспринятыми контурами.
В других примерах, один или более датчиков могут быть расположены на самом плуге. В этом случае, данные измеренного контура представляют контуры земли относительно ориентации плуга.
Датчики могут быть связаны с трактором (или другой сельскохозяйственной машиной) или с самим плугом. Датчики могут включать в себя оптические датчики, датчики RADAR, датчики LIDAR или любые другие датчики, которые могут определять контуры земли. Такие датчики могут делать изображение профиля земли или отражать сигналы от земли, чтобы определять контуры поверхности земли. Датчики могут быть расположены таким образом, чтобы они были направлены вперед перед плугом/трактором. Альтернативно или дополнительно, датчики могут быть расположены таким образом, что они были обращены вбок от плуга/трактора, и в этом случае датчики могут контролировать землю, которая будет обрабатываться в параллельном рабочем ряду на поле.
В некоторых примерах, контроллер 360 может определять и использовать данные местоположения плуга при обеспечении сигнала 366 управления приводом для приводного механизма 362. Например, датчик может предоставлять данные 364 контура земли, которые связаны с данными местоположения контура. Как следует из названия, данные о расположении контура представляют местоположение контуров земли, которые идентифицированы данными 364 о контуре земли. В некоторых примерах, данные местоположения плуга и данные местоположения контура могут быть данными GPS. Контроллер 360 может определять сигналы управления приводом для принятых данных 364 о контуре земли и связывать целевые данные местоположения плуга с определенными сигналами управления приводом, в результате чего целевые данные местоположения плуга основаны на данных местоположения контура. В некоторых примерах, целевые данные местоположения плуга могут быть такими же, как и данные местоположения контура. В других примерах, контроллер может применять смещение (например, для учета физических свойств плуга) к данным местоположения контура при определении целевых данных местоположения плуга. Контроллер 360 может принимать реальные данные о местоположении плуга, когда плуг обрабатывает поле, и может идентифицировать соответствующие целевые данные о местоположении плуга на основе реальных данных о местоположении плуга. Затем контроллер 360 может подавать сигнал управления приводом, который связан с идентифицированными соответствующими целевыми данными местоположения плуга, для приводного механизма 362.
В более общем случае, контроллер 360 может принимать данные местоположения плуга, которые представляют местоположение плуга в поле; и обеспечивают сигнал 366 управления приводом для приводного механизма 362 на основе сравнения данных местоположения плуга и данных местоположения контура.
В некоторых примерах, контроллер 360 может определять и использовать смещение по времени при обеспечении сигнала 366 управления приводом для приводного механизма 362. Например, датчик может предоставлять данные 364 контура земли, которые представляют контуры земли на известном расстоянии перед плугом; то есть данные 364 контура земли могут содержать смещение расстояния измеренного контура, которое представляет расстояние (i) между местоположением контуров земли, которые идентифицированы данными 364 контура земли; и (ii) заданную часть плуга, такую как передняя часть плуга или область, которая находится посередине по длине рамы. В этом случае, контроллер 360 может определить смещение по времени, используя значение скорости плуга, которое представляет скорость плуга. Например, контроллер 360 может определять смещение по времени путем деления смещения расстояния измеренного контура на значение скорости плуга. Затем, контроллер 360 может применить задержку по времени, которая соответствует определенному смещению времени между приемом примера данных 364 контура земли и обеспечением сигнала 366 управления приводом, который основан на этом примере данных контура земли. Таким образом, контроллер 360 может обеспечить сигнал 366 управления приводом для приводного механизма 362 в момент времени, который основан на отклонении расстояния измеренного контура и значении скорости плуга. Предпочтительно, это может привести к задержке между определением контуров земли и активацией приводного механизма 362, так что приводной механизм 362 соответствующим образом управляется в соответствии с контурами земли, которая собирается обрабатываться плугом, или обрабатывается плугом.
В некоторых примерах, данные контура земли могут включать в себя данные сохраненного контура, которые представляют информацию о контуре земли, которая хранится в памяти, например в базе данных или справочной таблице. Как указано выше, данные сохраненного контура могут быть сохранены в памяти как часть более ранней операции в поле или могут быть определены из существующих данных картографирования. Данные сохраненного контура могут быть связаны с данными местоположения контура. Таким же образом, как описано выше, контроллер может использовать сохраненные данные контура, данные местоположения контура и данные местоположения плуга для определения и передачи сигнала 366 управления приводом приводному механизму 362.
Понятно, что вышеприведенные примеры данных контура земли могут быть объединены так, что данные измеренного контура и/или сохраненные данные контура могут включать в себя данные поперечного контура и/или данные продольного контура.
Контроллер 360 может быть реализован некоторым количеством разных способов. Например, контроллер может применять математические уравнения к полученным данным 364 контура земли (и любым другим данным, которые он обрабатывает) для определения сигнала 366 управления приводом. Альтернативно, контроллер 360 может использовать базу данных или справочную таблицу для определения соответствующего сигнала 366 управления приводом для принятых данных 364 контура земли (и любых других данных, которые он обрабатывает).
Фиг.7 иллюстрирует пример варианта осуществления способа работы плуга. Как описано выше, плуг включает в себя раму, взаимодействующий с землей инструмент, который соединен с рамой, и приводной механизм, который может управлять углом бокового наклона и/или углом наклона в продольной плоскости рамы.
На этапе 711 способ принимает данные контура земли. Как описано выше, данные контура земли представляют контуры поля, на котором должен работать плуг. Контуры могут относиться к частям поля, которые находятся непосредственно перед плугом или уже обрабатываются плугом. Альтернативно, контуры могут относиться к частям поля, которые должны быть обработаны плугом в будущей части операции вспашки. Например, контуры могут относиться к частям поля перед трактором, который буксирует плуг, или к частям поля, которые будут обрабатываться плугом в последующем проходе по полю.
На этапе 713, способ определяет сигнал управления приводом для приводного механизма на основе данных контура земли. Сигнал управления приводом может быть для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольном направлении рамы так, чтобы он был выровнен с землей, которую он обрабатывает.
В примерах, где данные контура земли представляют части поля, которые должны быть обработаны плугом в будущей части операции вспашки, способ на этапе 713 может определить и применить смещение по времени до обеспечения сигнала управления приводом для приводного механизма в таком случае для обработки плугом. Альтернативно, способ может использовать данные местоположения плуга для определения, когда подавать сигнал управления приводом для приводного механизма.
Предпочтения и варианты для данного аспекта, признака или параметра изобретения, если в контексте не указано иное, должны рассматриваться как раскрытые в комбинации с любыми и всеми предпочтениями и вариантами для всех других аспектов, признаков и параметров изобретения.
1. Плуг (410, 510), содержащий: раму (512); взаимодействующий с землей инструмент (522a, 530a), который соединен с рамой; приводной механизм (362), который выполнен с возможностью управления углом бокового наклона и/или углом наклона в продольной плоскости рамы (512); и контроллер (360), который выполнен с возможностью: получения данных (364) о контурах земли, которые представляют контуры поля, на котором должен работать плуг; и определения сигнала (366) управления приводом для приводного механизма (362) на основе данных контура земли, при этом сигнал (366) управления приводом предназначен для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы (512).
2. Плуг по п. 1, в котором сигнал (366) управления приводом для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы (512) является таким, чтобы она была выровнена с землей, которую он обрабатывает.
3. Плуг по п. 1 или 2, в котором: приводной механизм (362) выполнен с возможностью установки ориентации рамы (512) относительно транспортного средства (464; 564), которое ведет плуг (410, 510); контроллер (360) выполнен с возможностью определения сигнала (362) управления приводом также на основе данных об ориентации транспортного средства, которые представляют ориентацию транспортного средства (464; 564).
4. Плуг по п. 3, в котором данные об ориентации транспортного средства представляют угол бокового наклона и/или угол наклона в продольной плоскости транспортного средства (464; 564).
5. Плуг по любому из пп. 1-4, в котором приводной механизм (362) включает одно или более из: регулируемого соединения (562) опорного колеса, которое выполнено с возможностью изменения высоты заднего участка рамы (512) относительно поверхности (570) земли; регулируемого соединения (584) трактора, которое выполнено с возможностью изменения высоты передней области рамы (512) относительно поверхности (570) земли; и поворотного привода (674), который выполнен с возможностью установки угла бокового наклона рамы (512).
6. Плуг по любому из пп. 1-5, в котором данные контура земли содержат одно или оба из: данных о поперечном контуре, которые представляют поперечные контуры земли, которая должна обрабатываться плугом или уже обрабатывается плугом; и данных продольного контура, которые представляют продольные контуры земли, которая должна обрабатываться плугом или уже обрабатывается плугом.
7. Плуг по п. 6, в котором одно или оба из данных поперечного контура и данных продольного контура содержат усредненные данные контура.
8. Плуг по п. 7, в котором: данные поперечного контура содержат усредненные данные контура, которые усреднены по ширине плуга; и/или данные продольного контура содержат усредненные данные контура, которые усреднены по длине плуга.
9. Плуг по любому из пп. 1-8, в котором данные контура земли содержат данные измеренного контура, которые представляют измеренные параметры, которые генерируются одним или более датчиками.
10. Плуг по п. 9, в котором данные (364) контура земли содержат отклонение расстояния измеренного контура, которое представляет расстояние между (i) местоположением контуров земли, которые идентифицированы данными (364) контура земли; и (ii) заданной части плуга, и при этом контроллер (360) выполнен с возможностью: получения значения скорости плуга, которое представляет скорость плуга; и обеспечения сигнала (366) управления приводом для приводного механизма (362) в момент времени, основанного на отклонении расстояния измеренного контура и значении скорости плуга.
11. Плуг по любому из пп. 1-8, в котором данные контура земли содержат сохраненные данные контура, которые представляют информацию о контуре земли, которые хранятся в памяти.
12. Плуг по п. 9 или 11, в котором данные (364) контура земли содержат данные местоположения контура, которые представляют местоположение контуров земли, которые идентифицированы данными (364) контура земли; и при этом контроллер (360) выполнен с возможностью: получения данных о местонахождении плуга, которые представляют местоположение плуга в поле; и обеспечения сигнала (366) управления приводом для приводного механизма (362) на основе сравнения данных местоположения плуга и данных местоположения контура.
13. Способ работы плуга, реализуемый с помощью компьютера, при этом плуг содержит: раму; взаимодействующий с землей инструмент, который соединен с рамой; и приводной механизм, который выполнен с возможностью управления углом бокового наклона и/или углом наклона в продольной плоскости рамы; при этом способ включает этапы, на которых: получают данные о контурах земли, которые представляют контуры поля, на котором должен работать плуг; и определяют сигнал управления приводом для приводного механизма на основе данных о контуре земли, при этом сигнал управления приводом предназначен для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы.
14. Способ по п. 13, в котором сигнал управления приводом для установки угла бокового наклона и/или угла наклона в продольной плоскости рамы является таким, чтобы она была выровнена с землей, которую он обрабатывает.
15. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, выполненную с возможностью осуществления способа по п. 13 или 14.
