操作自推進收割機的方法和系統與流程

本發明涉及一種操作自推進收割機的方法，更特別是涉及一種專用于減輕收割機在收割蔬菜作物時的堵塞情況。本發明還涉及一種操作自推進收割機的系統，該系統能夠實施操作自推進收割機的方法。

背景技術：

如本領域技術人員已知，本領域狀態包括多種模式的自推進收割機，各模式有不同的技術-結構特征，這些技術-結構特征特別適合大部分不同的收割需求。

在甘蔗收割機的情況下，參考圖1和2，它們通常布置成收集沿SC線種植的甘蔗植物，并包括擊倒桿15或頂部切刀、行分開器14、一個或多個翅片輥(fin roller)16、基部切割盤111、至少一個柄提升輥17、一組傳送輥12和切斷輥13，該切斷輥13將甘蔗的莖桿切割成具有大約200至300mm長度的、差不多均勻的短棒(billet)。與甘蔗一起收集的殘余物將通過提取器18來分離，且短棒SCT分配成用于輸送，例如轉運翻斗車(未示出)。

甘蔗收割機的構成元件以及它們的作用(例如圖1和2中所示)為本領域技術人員公知。

本領域技術人員還普遍知道自推進收割機(例如甘蔗收割機)容易堵塞，也就是，蔬菜作物和其它廢物(例如土壤、石頭等)積累在機器的入口處，或者沿傳送輥積累，或者甚至積累在切斷輥中，從而妨礙收集的材料的合適流動。在該方面，應當強調，堵塞可能由于不同因素而產生，例如收割參數的錯誤設置(例如速度太高或太低)，或者由于蔬菜作物自身的特征以及土壤和天氣。

在任何情況下，已知在收割過程中，甘蔗收割機可能由于意外量 的甘蔗、廢物或其它因素而保持堵塞，從而迫使操作人員停止機器和清潔機器，導致工時浪費和因此降低生產率。

應該記住這種情況，現有技術公開了多種努力來防止或減輕自推進收割機的堵塞。

例如，文獻US3470681介紹了一種可用于自推進收割機中的控制系統，該控制系統包括與傳送系統連接的可變速單元。該可變速單元能夠根據蔬菜作物的特征來控制包含在傳送系統中的元件的速度，特別是根據蔬菜作物的粗度來控制，該粗度能夠根據在所述傳送系統中的浮動輥之間的間距來測量。

例如，文獻US3609947介紹了一種自推進收割機，該自推進收割機的傳送系統包括電開關，該電開關能根據收集的蔬菜物質的體積來驅動。一旦驅動(可能由于堵塞)，所述電開關驅動螺旋管，且這種驅動促使收割機的速度降低，并增加收割處理組件的速度。

例如，文獻US6315658介紹了一種自推進收割機，為了保持基本恒定的、通向農作物處理組件的農作物流(盡管農作物量變化(可能堵塞)，該自推進收割機包括能夠控制收割機的速度和/或在傳送系統內的部件的速度的控制電路。這樣的控制基于農作物流數據，該農作物流數據通過檢測速度和/或農作物量的傳感器和與緩沖器相連的填充傳感器而獲得，該緩沖器在農作物處理結構上游的位置處暫時積累農作物。

盡管現有技術公開了操作自推進收割機的方法，該方法以某種方式設計成防止或減輕堵塞或者以其它方式使得收割機的工作保持恒定，但是顯然，所述方法預計控制方式(收割機自身的速度的變化和/或切割模塊元件的速度變化)只基于由包含在其中的部件直接或間接測量的參數。

這種限制有很大的負面作用。畢竟，這種測量只在收割機的一個點處來進行，這可能導致例如“錯誤肯定”(在不產生堵塞的情況下由于多個問題而不正確地定位浮動輥)或“錯誤否定”(在機器的其它點產生堵塞的情況下正確地定位浮動輥)的診斷。

本發明設計成提供一種操作收割機的方法和系統，該方法和系統提出了用于防止堵塞的改進方案。

在該方面，本發明的目的是提供一種操作自推進收割機的方法和系統，該方法和系統能夠通過加速供給處理以及可能還通過減小自推進收割機自身的速度而降低在收割操作過程中堵塞的危險。

而且，本發明的另一目的是操作自推進收割機的方法和系統能夠防止錯誤診斷，從而只有在實際上檢測到堵塞(或者開始堵塞)時才改變自推進收割機的特定功能參數。

技術實現要素：

因此，在第一方面，上述目的特別通過操作自推進收割機的方法來實現，該方法包括以下步驟：(B)測量基部切割組的至少一個參數；(C)測量切斷組件的至少一個參數；(D)測量傳送系統的至少一個浮動輥的位置；(E)在預定時間間隔中使得在步驟(B)中和在步驟(C)中獲得的值與參考值比較；(F)在任意預定時間間隔中使得在步驟(D)中獲得的值與參考值比較；(G)根據在步驟(E)中進行的比較的結果來管理自推進收割機的速度；以及(H)根據在步驟(F)中進行的比較的結果來管理基部切割組的兩個切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的轉速。

特別是，在步驟(B)和(C)中測量的參數包括施力參數，更特別是通過讀出液壓驅動機構的液壓壓力變化而獲得的施力參數，該液壓驅動機構驅動基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片。在步驟(B)和(C)中測量的參數還可以包括通過讀出基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的速度變化而獲得的施力參數。

根據本發明，管理自推進收割機的速度的步驟(G)可以包括以下實施過程中的至少一個：(G1)降低自推進收割機的速度；或者(G2)保持自推進收割機的速度；或者(G3)加速自推進收割機(1)的速度直到重新開始額定巡游速度。

特別是，在確認基部切割組和/或切斷組件的參數的、在步驟(B) 或(C)中的讀出值大于參考參數的時刻執行實施過程(G1)。還特別是，在確認基部切割組(11)的參數和切斷組件的參數等于或小于參考參數，且自推進收割機處于巡游速度或低于巡游速度的時刻執行實施過程(G2)。

還根據本發明，步驟(H)包括以下實施過程中的至少一個：(H1)加速基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的轉速；或者(H2)保持基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的轉速；或者(H3)降低基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的轉速。

特別是，在確認傳送系統的至少一個浮動輥的位置大于參考參數的時刻執行實施過程(H1)。在確認傳送系統的至少一個浮動輥的位置大于參考參數，且基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的轉速等于額定轉速的時刻執行實施過程(H2)。在確認傳送系統的至少一個浮動輥的位置大于參考參數，且基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的轉速大于額定轉速的時刻執行實施過程(H3)。

另外，在第二方面，前面所述的目的通過操作自推進收割機的系統來實現。

根據本發明，自推進收割機包括：至少一個切割模塊，該切割模塊包括至少一個基部切割組，該基部切割組包括至少兩個切割盤；至少一個傳送系統，該傳送系統包括至少一個浮動輥；至少一個切斷組件，該切斷組件包括至少兩個短棒切割刀片；至少一個電子管理中心，該電子管理中心包括至少一個處理芯、至少一個數據儲存芯；與基部切割組相連的至少一個傳感器、與傳送系統相連的至少一個傳感器、與切斷組件相連的至少一個傳感器和能夠測量自推進收割機的速度的至少一個傳感器，各所述傳感器能夠與電子管理中心通信。而且，自推進收割機還包括自推進收割機的至少一個推進驅動裝置、基部切割組的切割盤的至少一個驅動裝置以及切斷組件的短棒切割刀片的至少一個驅動裝置。

操作自推進收割機的所述系統的優選特征在于：與基部切割組相 連的傳感器將基部切割組的參數數據傳達給自推進收割機的電子管理中心，與傳送系統相連的傳感器將傳送系統的至少一個浮動輥的位置數據傳達給自推進收割機的電子管理中心，與切斷組件相連的傳感器將切斷組件的參數數據傳達給自推進收割機的電子管理中心，電子管理中心的處理芯使得來自傳感器的信號和儲存在電子管理中心的數據儲存芯中的參考參數比較，電子管理中心通過自推進收割機的推進驅動裝置來控制自推進收割機的速度，電子管理中心通過基部切割組的切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的驅動裝置來控制基部切割組的兩個切割盤和切斷組件的短棒切割刀片的旋轉。

附圖說明

下面將根據后面列出的附圖而更詳細地介紹本發明。這些附圖是示意性，它們的尺寸和/或比例可以并不與實際情況相對應，因為它們設計為以教導方式來介紹實施例，而并不是強加任何限制，除非在更后面的權利要求中限定。而且，為了教導目的，某些普通和已知的元件已經省略，以便提高本發明主題的可視性，附圖中：

圖1示意表示了現有技術的自推進甘蔗收割機的側視圖；

圖2示意和以簡化形式表示了現有技術的甘蔗收割機的內部元件，從行分隔器直到傳送和切斷；

圖3表示了本發明的、操作自推進收割機的方法的方框圖；以及

圖4示意表示了本發明的、操作自推進收割機的系統。

具體實施方式

圖1示意表示了本領域中已知的自推進收割機1，例如CNH Global N.V的、市場上的商標為Case IH的收割機。圖2表示了切割元件以及收集的蔬菜物質(例如甘蔗、甘蔗能和甜高粱)的傳送、切斷和提取。收割機包括：底盤2，該底盤2安裝在車輪或傳送器帶21上；驅動發動機22；駕駛室23，該駕駛室有控制器；清潔系統；以及可選的短棒傳送器，用于輸送例如甘蔗的短棒。這些元件為現有技術 中公知。

圖2表示了形成被收集的蔬菜物質的切割、傳送、切斷和清潔的元件的簡化形式的示意圖，這些元件安裝在收割機上，例如圖1中所示的收割機。在這種情況下，擊倒棒或桿15或者頂部切刀布置在上側，以便幫助擊倒植物或使得蔬菜物質除去植物的頂部，該植物頂部通常具有較低經濟價值或沒有經濟價值，除了在甘蔗能的情況下。行分隔器14能夠界定要收割的甘蔗的行或列，而擊倒輥或翅片輥16幫助朝向機器內部擊倒植物。還提供有基部切刀11、切斷輥13以及布置在基部切刀11和切斷輥13之間的傳送組件12。最后，還提供有：提取器18，用于分離甘蔗或甜高粱的短棒的殘余物；以及短棒傳送器，用于輸送短棒，例如以便轉運。

基部切刀11通常布置在行分隔器14和擊倒輥15之后，并包括至少兩個切割盤111，該切割盤111能夠進行圓形運動，該運動通常來自于液壓驅動機構。在該方面，還值得指出，通常，向驅動切割盤111的馬達機構供給的液壓回路(未示出)還包括至少一個壓力傳感器(未示出)，該壓力傳感器能夠提供與來自所述液壓回路(未示出)的至少一個點的液壓壓力相關的信息。液壓回路由裝有液壓油的儲罐來供給，并通過由馬達22提供的力來增壓。

在一些已知實施例中，基部切刀還可以布置在行分隔器14中，且切割盤的驅動可以由與液壓驅動器不同的可選裝置來執行，例如由電馬達驅動的驅動器，或者通過變速器來機械驅動。在這種情況下，通常還使用測量切割盤的動力(扭矩和旋轉)或者至少切割盤旋轉的傳感器，以便能夠進行切割盤的旋轉控制和向操作人員給出關于任何故障的信息。

切斷輥13通常布置在傳送系統12之后，并包括至少兩個輥131，這兩個輥131有刀片，該刀片就像切割盤111一樣能夠進行通常來自于液壓驅動機構的圓形運動。與在基部切割組11處產生的情況相同，輥13的液壓驅動機構也由液壓回路(未示出)來供給，該液壓回路也包括至少一個壓力傳感器(未示出)，該壓力傳感器能夠提供與來自所 述液壓回路(未示出)的至少一個點的液壓壓力相關的信息。這些特征為本領域技術人員已知。同樣，也可選擇，切斷輥可以由電馬達驅動，或者通過變速器來機械驅動，并同樣可以包括旋轉傳感器，作為液壓壓力傳感器的代替品或者包括旋轉傳感器和液壓壓力傳感器。

傳送系統12布置在基部切割組11和切斷組件13之間，并包括多個平行的輥，這些輥中的至少一個(通常為恰好布置在基部切刀后面的第一輥)是浮動輥121。與切割盤111和切斷輥131相同，傳送系統12的平行輥能夠通過液壓驅動機構或等效件而進行圓形運動，該液壓驅動機構或等效件由液壓回路(未示出)來供給。重要的是還表明，所述浮動輥121能夠有高度位移，從而根據收集的物質(例如甘蔗、葉子和其它廢物，例如土壤、礫石等)量來改變材料進口入口。另外，可以提供有與浮動輥121相連的至少一個傳感器，所述傳感器能夠提供與所述輥的高度變化位移相關的信息。還有，上述和與傳送系統12相關的特征為本領域技術人員已知。

術語收割機、拾取器和其它術語或等效術語不確定地使用，并表示設計成至少部分執行蔬菜作物的收割的機器。

應當記住本發明的目的，它提供了一種操作自推進收割機的方法，如圖3中示意所示，該方法可特別用于收集甘蔗、甘蔗能或甜高粱的自推進收割機1，且該收割機包括基部切割組11、切斷組件13和傳送系統12，如前所述。

操作自推進收割機的方法設計成最小化或者甚至消除堵塞情況。

根據一個實施例，該方法執行以下步驟：

步驟(B)：測量基部切割組11的至少一個參數。能夠測量的參數之一是與所述基部切割組11進行的施力相關的參數。特別是，能夠測量與馬達機構的液壓壓力變化相關的參數和/或通過改變切割盤111的速度來測量。畢竟，液壓驅動機構的液壓壓力和切割盤111的角速度將根據由切割盤維持的施力變化而變化，該施力也隨著土地中關于農作物量、土壤類型、廢物的存在等的變化而變化。

步驟(C)：并行和相伴隨的，測量切斷組件13(或者切斷組件的 至少一個切割輥)的至少一個參數，特別是，與測量步驟(B)類似，也就是，通過測量切斷輥的液壓驅動機構的液壓壓力的變化或者輥131的速度變化。

步驟(D)：并行和相伴隨的，測量傳送系統12的至少一個浮動輥121的位置，特別是通過能夠測量所述浮動輥121的高度變化的位置傳感器。

如由圖3可知，總的來說，步驟(B)、(C)和(D)包括自推進收割機1的數據產生步驟，所述數據是實際(直接來自于讀出傳感器的數據)或仿真(間接來自于讀出傳感器的數據)。因此，所述步驟取決于產生外部數據的傳感器或等效裝置。

步驟(E)：在確定的數據間隔中使得在步驟(B)中和在步驟(C)中獲得的數據與參考參數比較。根據本發明，在步驟(B)中獲得的數據和在(C)中獲得的數據都與類似的參考參數比較，也就是，當在步驟(B)和(C)中獲得的數據與液壓壓力相關時，參考參數也將是類似等效于液壓壓力數據的數據。與時間間隔一樣，參考參數也是確定的，且顯然可以自動標定或者通過與自推進收割機1的用戶的相互作用來標定。

步驟(F)：在確定時間間隔中使得在步驟(D)中獲得的數據與參考參數比較。在步驟(E)中介紹的前提條件同樣應用于所述步驟(F)中。

還如圖3中所示，步驟(E)和(F)再包括比較數據處理步驟，更特別是實際數據(直接或間接)與參考參數(也就是在前儲存的信息)比較的步驟。因此，所述步驟依賴于處理核(微處理器或微控制器)，特別是還依賴于數據儲存核(存儲器)。值得強調的是，所述核通常存在于自推進收割機1的電子控制中心中或者在周邊系統中。

步驟(G)：根據在步驟(E)中進行的比較的結果來管理自推進收割機1的速度，也就是，自推進收割機1的電子控制中心在管理上通過已知的控制方式(例如，管理與自推進收割機1的推進單元配合的控制器)來執行自推進收割機1的速度的控制(根據在任意確定的 時間間隔中在步驟(B)和步驟(C)中獲得的數據與參考參數比較的結果，如在步驟(E)中所提出的)。

步驟(H)：根據在步驟(F)中進行的比較的結果來管理基部切割組11的基部切割盤111和切斷組件13的短棒切割刀片131的轉速，也就是，自推進收割機1的電子控制中心在管理上通過已知的控制方式(例如，與切割盤111和短棒切割刀片131的液壓驅動機構配合的控制器的進給)來執行基部切割組11的切割盤111和切斷組件13的短棒切割刀片131的轉速的控制(根據在任意確定的時間間隔中在步驟(D)中獲得的數據和參考參數之間比較的結果，如在步驟(F)中所提出的)。

而且，根據圖3，步驟(G)和(H)都涉及可選的實施步驟，這些可選實施步驟自身分別與處理步驟(也就是步驟(E)和(F))相連。

因此，在步驟(G)中，管理自推進收割機1的速度可以包括：

實施過程(G1)：降低自推進收割機1的速度；

實施過程(G2)：保持自推進收割機1的速度；以及

實施過程(G3)：加速(增加)自推進收割機1的速度直到重新開始額定巡游速度(自推進收割機1的操作速度)。

根據本發明，在確認基部切割組11的功能參數(特別是，施力參數)或切斷組件13的功能參數大于參考參數的時刻執行實施過程(G1)。還特別是，在所述方法的各實施過程循環中，自推進收割機1的速度降低至少它的額定速度的大約10％，最多直到它的額定速度的50％。

還根據本發明，實施過程(G2)和(G3)有相同的目標，也就是使得自推進收割機1重新開始它的額定巡游速度。因此，實施過程(G2)和(G3)可以在確認基部切割組11的功能參數(特別是，施力參數)或切斷組件13的功能參數等于或小于參考值的時刻執行。當自推進收割機1已經處于額定巡游速度時，執行實施過程(G2)，當自推進收割機1可能由于在前執行實施過程(G1)而處在降低額定巡游速度時， 執行實施過程(G3)。

在實施過程(G2)和(G3)之間的選擇能夠通過附加比較步驟(E’)來確定，該附加比較步驟(E’)設計成確認自推進收割機1的實際速度是大于還是等于額定巡游速度。顯然，確認自推進收割機1的實際速度通過已知裝置(而且，已經存在于普通自推進收割機中)來進行。

在步驟(H)中，管理基部切割組11的切割盤111和切斷組件13的短棒切割刀片131的轉速可以包括：

實施過程(H1)：加速切割盤111和短棒切割刀片131的轉速；

實施過程(H2)：保持切割盤111和短棒切割刀片131的轉速；以及

實施過程(H3)：降低切割盤111和短棒切割刀片131的轉速，直到重新開始額定轉速。

根據本發明，在確認傳送系統12的至少一個浮動輥121的位置大于參考參數的時刻執行實施過程(H1)。特別是，切割盤111和短棒切割刀片131的轉速在200和245rpm之間確定的間隔中增加。

還根據本發明，實施過程(H2)和(H3)有相同目的，也就是使得切割盤111和短棒切割刀片131的轉速重新開始額定轉速。因此，實施過程(H2)和(H3)可以在確認傳送系統12的至少一個浮動輥121的位置小于或等于參考參數的時刻執行。當切割盤111和短棒切割刀片131的轉速等于額定轉速時，執行實施過程(H2)，當切割盤111和短棒切割刀片131的轉速可能由于在前執行實施過程(H1)而大于額定轉速時，執行實施過程(H3)。

在實施過程(H2)和(H3)之間的選擇能夠通過附加比較步驟(F’)來確定，該附加比較步驟(F’)設計成確認切割盤111和短棒切割刀片131的實際轉速是大于還是等于額定轉速。顯然，確認切割盤111和短棒切割刀片131的實際轉速通過已知裝置(而且，已經存在于普通自推進收割機中)來進行。

還根據本發明的特殊實施例，在步驟(E)和步驟(F)中，任意確定的時間間隔是從1至5秒。另外，還考慮這樣的本發明特殊實施 例，其中，在步驟(B)和(C)中測量的參數是壓力參數，在步驟(D)中測量的位置是線性變化參數，值得強調的是，步驟(E)的參考參數確定在100和170巴之間的間隔中，步驟(F)的參考參數對應于比100毫米更高的量。而且，在步驟(B)、(C)和(D)中進行的測量包括所述壓力傳感器和線性位移傳感器的至少100個讀數的平均值。

一旦確定了操作自推進收割機方法的最少基本步驟(本發明的目的)，那么除了特殊實施例中的某些可能細節，還清楚所述方法能夠如何充分地減輕或降低堵塞情況。

在它的第一邏輯分支中(步驟(B)、(C)、(E)和(G))，該方法能夠只根據組11和13的施力參數來降低或保持(與巡游速度相關)自推進收割機1的巡游速度。因此，能夠根據組11和13的施力的增加而逐漸和自動地減小自推進收割機1的速度。這意味著根據堵塞情況的僅有信號來立即采取預防措施。

在它的第二邏輯分支中(步驟(D)、(F)和(H))，方法能夠只根據至少一個浮動輥121的位置參數來增加或保持(與額定速度相關)切割盤111和短棒切割刀片131的轉速。因此能夠逐漸和自動地增加切割盤111和短棒切割刀片131的旋轉。這意味著根據堵塞情況的僅有信號來立即采取預防措施。

因為方法的兩個邏輯分支的實施過程都在連續循環(環路)中執行，因此這里提出的方法還能夠在沒有外部干預的情況下重新開始自推進收割機1的額定狀態(巡游速度以及切割盤111和短棒切割刀片131的轉速)。

本發明還涉及一種用于實施上述方法的系統。圖4示意表示了本發明的特殊實施例的方框圖。

用于實施上述方法的系統包括以下部件：

至少一個電子管理中心C1，該電子管理中心C1基于微處理器或微控制器，包括至少一個處理芯C11和至少一個數據儲存芯C12。

至少一個速度傳感器S1，該速度傳感器S1能夠測量基部切割組 11的切割盤111的速度，并與電子管理中心C1通信，和/或至少一個壓力傳感器S2，該壓力傳感器S2能夠測量驅動基部切割組11的切割盤111的液壓驅動機構的壓力，并與電子管理中心通信。

至少一個速度傳感器S3，該速度傳感器S3能夠測量切斷組件13的短棒切割刀片131的速度，并與電子管理中心C1通信，和/或至少一個壓力傳感器S4，該壓力傳感器S4能夠測量驅動切斷組件13的短棒切割刀片131的液壓驅動機構的壓力，并與電子管理中心通信。

至少一個位置傳感器S5，該位置傳感器S5能夠測量傳送系統12的至少一個浮動輥121的位置或位移，并與電子管理中心C1通信。

至少一個傳感器S6，該傳感器S6能夠測量自推進收割機1的速度，并與電子管理中心C1通信。

而且，所述電子管理中心C1除了能夠從傳感器接收信號和處理方法的步驟，還能夠控制驅動基部切割組11的切割盤111的液壓驅動機構、驅動切斷組件13的短棒切割刀片131的液壓驅動機構以及自推進收割機1的驅動單元。

最后，還重要的是應當強調，上述說明的唯一目的是介紹本發明的特殊示例實施例。因此顯然，元件的、基本執行相同功能以獲得相同結果的變化、改變和組合仍然在由附加權利要求界定的保護范圍內。