操作自推进收割机的方法和系统与流程

本发明涉及一种操作自推进收割机的方法，更特别是涉及一种专用于减轻收割机在收割蔬菜作物时的堵塞情况。本发明还涉及一种操作自推进收割机的系统，该系统能够实施操作自推进收割机的方法。

背景技术：

如本领域技术人员已知，本领域状态包括多种模式的自推进收割机，各模式有不同的技术-结构特征，这些技术-结构特征特别适合大部分不同的收割需求。

在甘蔗收割机的情况下，参考图1和2，它们通常布置成收集沿SC线种植的甘蔗植物，并包括击倒杆15或顶部切刀、行分开器14、一个或多个翅片辊(fin roller)16、基部切割盘111、至少一个柄提升辊17、一组传送辊12和切断辊13，该切断辊13将甘蔗的茎杆切割成具有大约200至300mm长度的、差不多均匀的短棒(billet)。与甘蔗一起收集的残余物将通过提取器18来分离，且短棒SCT分配成用于输送，例如转运翻斗车(未示出)。

甘蔗收割机的构成元件以及它们的作用(例如图1和2中所示)为本领域技术人员公知。

本领域技术人员还普遍知道自推进收割机(例如甘蔗收割机)容易堵塞，也就是，蔬菜作物和其它废物(例如土壤、石头等)积累在机器的入口处，或者沿传送辊积累，或者甚至积累在切断辊中，从而妨碍收集的材料的合适流动。在该方面，应当强调，堵塞可能由于不同因素而产生，例如收割参数的错误设置(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气。

在任何情况下，已知在收割过程中，甘蔗收割机可能由于意外量 的甘蔗、废物或其它因素而保持堵塞，从而迫使操作人员停止机器和清洁机器，导致工时浪费和因此降低生产率。

应该记住这种情况，现有技术公开了多种努力来防止或减轻自推进收割机的堵塞。

例如，文献US3470681介绍了一种可用于自推进收割机中的控制系统，该控制系统包括与传送系统连接的可变速单元。该可变速单元能够根据蔬菜作物的特征来控制包含在传送系统中的元件的速度，特别是根据蔬菜作物的粗度来控制，该粗度能够根据在所述传送系统中的浮动辊之间的间距来测量。

例如，文献US3609947介绍了一种自推进收割机，该自推进收割机的传送系统包括电开关，该电开关能根据收集的蔬菜物质的体积来驱动。一旦驱动(可能由于堵塞)，所述电开关驱动螺旋管，且这种驱动促使收割机的速度降低，并增加收割处理组件的速度。

例如，文献US6315658介绍了一种自推进收割机，为了保持基本恒定的、通向农作物处理组件的农作物流(尽管农作物量变化(可能堵塞)，该自推进收割机包括能够控制收割机的速度和/或在传送系统内的部件的速度的控制电路。这样的控制基于农作物流数据，该农作物流数据通过检测速度和/或农作物量的传感器和与缓冲器相连的填充传感器而获得，该缓冲器在农作物处理结构上游的位置处暂时积累农作物。

尽管现有技术公开了操作自推进收割机的方法，该方法以某种方式设计成防止或减轻堵塞或者以其它方式使得收割机的工作保持恒定，但是显然，所述方法预计控制方式(收割机自身的速度的变化和/或切割模块元件的速度变化)只基于由包含在其中的部件直接或间接测量的参数。

这种限制有很大的负面作用。毕竟，这种测量只在收割机的一个点处来进行，这可能导致例如“错误肯定”(在不产生堵塞的情况下由于多个问题而不正确地定位浮动辊)或“错误否定”(在机器的其它点产生堵塞的情况下正确地定位浮动辊)的诊断。

本发明设计成提供一种操作收割机的方法和系统，该方法和系统提出了用于防止堵塞的改进方案。

在该方面，本发明的目的是提供一种操作自推进收割机的方法和系统，该方法和系统能够通过加速供给处理以及可能还通过减小自推进收割机自身的速度而降低在收割操作过程中堵塞的危险。

而且，本发明的另一目的是操作自推进收割机的方法和系统能够防止错误诊断，从而只有在实际上检测到堵塞(或者开始堵塞)时才改变自推进收割机的特定功能参数。

技术实现要素：

因此，在第一方面，上述目的特别通过操作自推进收割机的方法来实现，该方法包括以下步骤：(B)测量基部切割组的至少一个参数；(C)测量切断组件的至少一个参数；(D)测量传送系统的至少一个浮动辊的位置；(E)在预定时间间隔中使得在步骤(B)中和在步骤(C)中获得的值与参考值比较；(F)在任意预定时间间隔中使得在步骤(D)中获得的值与参考值比较；(G)根据在步骤(E)中进行的比较的结果来管理自推进收割机的速度；以及(H)根据在步骤(F)中进行的比较的结果来管理基部切割组的两个切割盘和切断组件的短棒切割刀片的转速。

特别是，在步骤(B)和(C)中测量的参数包括施力参数，更特别是通过读出液压驱动机构的液压压力变化而获得的施力参数，该液压驱动机构驱动基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片。在步骤(B)和(C)中测量的参数还可以包括通过读出基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片的速度变化而获得的施力参数。

根据本发明，管理自推进收割机的速度的步骤(G)可以包括以下实施过程中的至少一个：(G1)降低自推进收割机的速度；或者(G2)保持自推进收割机的速度；或者(G3)加速自推进收割机(1)的速度直到重新开始额定巡游速度。

特别是，在确认基部切割组和/或切断组件的参数的、在步骤(B) 或(C)中的读出值大于参考参数的时刻执行实施过程(G1)。还特别是，在确认基部切割组(11)的参数和切断组件的参数等于或小于参考参数，且自推进收割机处于巡游速度或低于巡游速度的时刻执行实施过程(G2)。

还根据本发明，步骤(H)包括以下实施过程中的至少一个：(H1)加速基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片的转速；或者(H2)保持基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片的转速；或者(H3)降低基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片的转速。

特别是，在确认传送系统的至少一个浮动辊的位置大于参考参数的时刻执行实施过程(H1)。在确认传送系统的至少一个浮动辊的位置大于参考参数，且基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片的转速等于额定转速的时刻执行实施过程(H2)。在确认传送系统的至少一个浮动辊的位置大于参考参数，且基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片的转速大于额定转速的时刻执行实施过程(H3)。

另外，在第二方面，前面所述的目的通过操作自推进收割机的系统来实现。

根据本发明，自推进收割机包括：至少一个切割模块，该切割模块包括至少一个基部切割组，该基部切割组包括至少两个切割盘；至少一个传送系统，该传送系统包括至少一个浮动辊；至少一个切断组件，该切断组件包括至少两个短棒切割刀片；至少一个电子管理中心，该电子管理中心包括至少一个处理芯、至少一个数据储存芯；与基部切割组相连的至少一个传感器、与传送系统相连的至少一个传感器、与切断组件相连的至少一个传感器和能够测量自推进收割机的速度的至少一个传感器，各所述传感器能够与电子管理中心通信。而且，自推进收割机还包括自推进收割机的至少一个推进驱动装置、基部切割组的切割盘的至少一个驱动装置以及切断组件的短棒切割刀片的至少一个驱动装置。

操作自推进收割机的所述系统的优选特征在于：与基部切割组相 连的传感器将基部切割组的参数数据传达给自推进收割机的电子管理中心，与传送系统相连的传感器将传送系统的至少一个浮动辊的位置数据传达给自推进收割机的电子管理中心，与切断组件相连的传感器将切断组件的参数数据传达给自推进收割机的电子管理中心，电子管理中心的处理芯使得来自传感器的信号和储存在电子管理中心的数据储存芯中的参考参数比较，电子管理中心通过自推进收割机的推进驱动装置来控制自推进收割机的速度，电子管理中心通过基部切割组的切割盘和切断组件的短棒切割刀片的驱动装置来控制基部切割组的两个切割盘和切断组件的短棒切割刀片的旋转。

附图说明

下面将根据后面列出的附图而更详细地介绍本发明。这些附图是示意性，它们的尺寸和/或比例可以并不与实际情况相对应，因为它们设计为以教导方式来介绍实施例，而并不是强加任何限制，除非在更后面的权利要求中限定。而且，为了教导目的，某些普通和已知的元件已经省略，以便提高本发明主题的可视性，附图中：

图1示意表示了现有技术的自推进甘蔗收割机的侧视图；

图2示意和以简化形式表示了现有技术的甘蔗收割机的内部元件，从行分隔器直到传送和切断；

图3表示了本发明的、操作自推进收割机的方法的方框图；以及

图4示意表示了本发明的、操作自推进收割机的系统。

具体实施方式

图1示意表示了本领域中已知的自推进收割机1，例如CNH Global N.V的、市场上的商标为Case IH的收割机。图2表示了切割元件以及收集的蔬菜物质(例如甘蔗、甘蔗能和甜高粱)的传送、切断和提取。收割机包括：底盘2，该底盘2安装在车轮或传送器带21上；驱动发动机22；驾驶室23，该驾驶室有控制器；清洁系统；以及可选的短棒传送器，用于输送例如甘蔗的短棒。这些元件为现有技术 中公知。

图2表示了形成被收集的蔬菜物质的切割、传送、切断和清洁的元件的简化形式的示意图，这些元件安装在收割机上，例如图1中所示的收割机。在这种情况下，击倒棒或杆15或者顶部切刀布置在上侧，以便帮助击倒植物或使得蔬菜物质除去植物的顶部，该植物顶部通常具有较低经济价值或没有经济价值，除了在甘蔗能的情况下。行分隔器14能够界定要收割的甘蔗的行或列，而击倒辊或翅片辊16帮助朝向机器内部击倒植物。还提供有基部切刀11、切断辊13以及布置在基部切刀11和切断辊13之间的传送组件12。最后，还提供有：提取器18，用于分离甘蔗或甜高粱的短棒的残余物；以及短棒传送器，用于输送短棒，例如以便转运。

基部切刀11通常布置在行分隔器14和击倒辊15之后，并包括至少两个切割盘111，该切割盘111能够进行圆形运动，该运动通常来自于液压驱动机构。在该方面，还值得指出，通常，向驱动切割盘111的马达机构供给的液压回路(未示出)还包括至少一个压力传感器(未示出)，该压力传感器能够提供与来自所述液压回路(未示出)的至少一个点的液压压力相关的信息。液压回路由装有液压油的储罐来供给，并通过由马达22提供的力来增压。

在一些已知实施例中，基部切刀还可以布置在行分隔器14中，且切割盘的驱动可以由与液压驱动器不同的可选装置来执行，例如由电马达驱动的驱动器，或者通过变速器来机械驱动。在这种情况下，通常还使用测量切割盘的动力(扭矩和旋转)或者至少切割盘旋转的传感器，以便能够进行切割盘的旋转控制和向操作人员给出关于任何故障的信息。

切断辊13通常布置在传送系统12之后，并包括至少两个辊131，这两个辊131有刀片，该刀片就像切割盘111一样能够进行通常来自于液压驱动机构的圆形运动。与在基部切割组11处产生的情况相同，辊13的液压驱动机构也由液压回路(未示出)来供给，该液压回路也包括至少一个压力传感器(未示出)，该压力传感器能够提供与来自所 述液压回路(未示出)的至少一个点的液压压力相关的信息。这些特征为本领域技术人员已知。同样，也可选择，切断辊可以由电马达驱动，或者通过变速器来机械驱动，并同样可以包括旋转传感器，作为液压压力传感器的代替品或者包括旋转传感器和液压压力传感器。

传送系统12布置在基部切割组11和切断组件13之间，并包括多个平行的辊，这些辊中的至少一个(通常为恰好布置在基部切刀后面的第一辊)是浮动辊121。与切割盘111和切断辊131相同，传送系统12的平行辊能够通过液压驱动机构或等效件而进行圆形运动，该液压驱动机构或等效件由液压回路(未示出)来供给。重要的是还表明，所述浮动辊121能够有高度位移，从而根据收集的物质(例如甘蔗、叶子和其它废物，例如土壤、砾石等)量来改变材料进口入口。另外，可以提供有与浮动辊121相连的至少一个传感器，所述传感器能够提供与所述辊的高度变化位移相关的信息。还有，上述和与传送系统12相关的特征为本领域技术人员已知。

术语收割机、拾取器和其它术语或等效术语不确定地使用，并表示设计成至少部分执行蔬菜作物的收割的机器。

应当记住本发明的目的，它提供了一种操作自推进收割机的方法，如图3中示意所示，该方法可特别用于收集甘蔗、甘蔗能或甜高粱的自推进收割机1，且该收割机包括基部切割组11、切断组件13和传送系统12，如前所述。

操作自推进收割机的方法设计成最小化或者甚至消除堵塞情况。

根据一个实施例，该方法执行以下步骤：

步骤(B)：测量基部切割组11的至少一个参数。能够测量的参数之一是与所述基部切割组11进行的施力相关的参数。特别是，能够测量与马达机构的液压压力变化相关的参数和/或通过改变切割盘111的速度来测量。毕竟，液压驱动机构的液压压力和切割盘111的角速度将根据由切割盘维持的施力变化而变化，该施力也随着土地中关于农作物量、土壤类型、废物的存在等的变化而变化。

步骤(C)：并行和相伴随的，测量切断组件13(或者切断组件的 至少一个切割辊)的至少一个参数，特别是，与测量步骤(B)类似，也就是，通过测量切断辊的液压驱动机构的液压压力的变化或者辊131的速度变化。

步骤(D)：并行和相伴随的，测量传送系统12的至少一个浮动辊121的位置，特别是通过能够测量所述浮动辊121的高度变化的位置传感器。

如由图3可知，总的来说，步骤(B)、(C)和(D)包括自推进收割机1的数据产生步骤，所述数据是实际(直接来自于读出传感器的数据)或仿真(间接来自于读出传感器的数据)。因此，所述步骤取决于产生外部数据的传感器或等效装置。

步骤(E)：在确定的数据间隔中使得在步骤(B)中和在步骤(C)中获得的数据与参考参数比较。根据本发明，在步骤(B)中获得的数据和在(C)中获得的数据都与类似的参考参数比较，也就是，当在步骤(B)和(C)中获得的数据与液压压力相关时，参考参数也将是类似等效于液压压力数据的数据。与时间间隔一样，参考参数也是确定的，且显然可以自动标定或者通过与自推进收割机1的用户的相互作用来标定。

步骤(F)：在确定时间间隔中使得在步骤(D)中获得的数据与参考参数比较。在步骤(E)中介绍的前提条件同样应用于所述步骤(F)中。

还如图3中所示，步骤(E)和(F)再包括比较数据处理步骤，更特别是实际数据(直接或间接)与参考参数(也就是在前储存的信息)比较的步骤。因此，所述步骤依赖于处理核(微处理器或微控制器)，特别是还依赖于数据储存核(存储器)。值得强调的是，所述核通常存在于自推进收割机1的电子控制中心中或者在周边系统中。

步骤(G)：根据在步骤(E)中进行的比较的结果来管理自推进收割机1的速度，也就是，自推进收割机1的电子控制中心在管理上通过已知的控制方式(例如，管理与自推进收割机1的推进单元配合的控制器)来执行自推进收割机1的速度的控制(根据在任意确定的 时间间隔中在步骤(B)和步骤(C)中获得的数据与参考参数比较的结果，如在步骤(E)中所提出的)。

步骤(H)：根据在步骤(F)中进行的比较的结果来管理基部切割组11的基部切割盘111和切断组件13的短棒切割刀片131的转速，也就是，自推进收割机1的电子控制中心在管理上通过已知的控制方式(例如，与切割盘111和短棒切割刀片131的液压驱动机构配合的控制器的进给)来执行基部切割组11的切割盘111和切断组件13的短棒切割刀片131的转速的控制(根据在任意确定的时间间隔中在步骤(D)中获得的数据和参考参数之间比较的结果，如在步骤(F)中所提出的)。

而且，根据图3，步骤(G)和(H)都涉及可选的实施步骤，这些可选实施步骤自身分别与处理步骤(也就是步骤(E)和(F))相连。

因此，在步骤(G)中，管理自推进收割机1的速度可以包括：

实施过程(G1)：降低自推进收割机1的速度；

实施过程(G2)：保持自推进收割机1的速度；以及

实施过程(G3)：加速(增加)自推进收割机1的速度直到重新开始额定巡游速度(自推进收割机1的操作速度)。

根据本发明，在确认基部切割组11的功能参数(特别是，施力参数)或切断组件13的功能参数大于参考参数的时刻执行实施过程(G1)。还特别是，在所述方法的各实施过程循环中，自推进收割机1的速度降低至少它的额定速度的大约10％，最多直到它的额定速度的50％。

还根据本发明，实施过程(G2)和(G3)有相同的目标，也就是使得自推进收割机1重新开始它的额定巡游速度。因此，实施过程(G2)和(G3)可以在确认基部切割组11的功能参数(特别是，施力参数)或切断组件13的功能参数等于或小于参考值的时刻执行。当自推进收割机1已经处于额定巡游速度时，执行实施过程(G2)，当自推进收割机1可能由于在前执行实施过程(G1)而处在降低额定巡游速度时， 执行实施过程(G3)。

在实施过程(G2)和(G3)之间的选择能够通过附加比较步骤(E’)来确定，该附加比较步骤(E’)设计成确认自推进收割机1的实际速度是大于还是等于额定巡游速度。显然，确认自推进收割机1的实际速度通过已知装置(而且，已经存在于普通自推进收割机中)来进行。

在步骤(H)中，管理基部切割组11的切割盘111和切断组件13的短棒切割刀片131的转速可以包括：

实施过程(H1)：加速切割盘111和短棒切割刀片131的转速；

实施过程(H2)：保持切割盘111和短棒切割刀片131的转速；以及

实施过程(H3)：降低切割盘111和短棒切割刀片131的转速，直到重新开始额定转速。

根据本发明，在确认传送系统12的至少一个浮动辊121的位置大于参考参数的时刻执行实施过程(H1)。特别是，切割盘111和短棒切割刀片131的转速在200和245rpm之间确定的间隔中增加。

还根据本发明，实施过程(H2)和(H3)有相同目的，也就是使得切割盘111和短棒切割刀片131的转速重新开始额定转速。因此，实施过程(H2)和(H3)可以在确认传送系统12的至少一个浮动辊121的位置小于或等于参考参数的时刻执行。当切割盘111和短棒切割刀片131的转速等于额定转速时，执行实施过程(H2)，当切割盘111和短棒切割刀片131的转速可能由于在前执行实施过程(H1)而大于额定转速时，执行实施过程(H3)。

在实施过程(H2)和(H3)之间的选择能够通过附加比较步骤(F’)来确定，该附加比较步骤(F’)设计成确认切割盘111和短棒切割刀片131的实际转速是大于还是等于额定转速。显然，确认切割盘111和短棒切割刀片131的实际转速通过已知装置(而且，已经存在于普通自推进收割机中)来进行。

还根据本发明的特殊实施例，在步骤(E)和步骤(F)中，任意确定的时间间隔是从1至5秒。另外，还考虑这样的本发明特殊实施 例，其中，在步骤(B)和(C)中测量的参数是压力参数，在步骤(D)中测量的位置是线性变化参数，值得强调的是，步骤(E)的参考参数确定在100和170巴之间的间隔中，步骤(F)的参考参数对应于比100毫米更高的量。而且，在步骤(B)、(C)和(D)中进行的测量包括所述压力传感器和线性位移传感器的至少100个读数的平均值。

一旦确定了操作自推进收割机方法的最少基本步骤(本发明的目的)，那么除了特殊实施例中的某些可能细节，还清楚所述方法能够如何充分地减轻或降低堵塞情况。

在它的第一逻辑分支中(步骤(B)、(C)、(E)和(G))，该方法能够只根据组11和13的施力参数来降低或保持(与巡游速度相关)自推进收割机1的巡游速度。因此，能够根据组11和13的施力的增加而逐渐和自动地减小自推进收割机1的速度。这意味着根据堵塞情况的仅有信号来立即采取预防措施。

在它的第二逻辑分支中(步骤(D)、(F)和(H))，方法能够只根据至少一个浮动辊121的位置参数来增加或保持(与额定速度相关)切割盘111和短棒切割刀片131的转速。因此能够逐渐和自动地增加切割盘111和短棒切割刀片131的旋转。这意味着根据堵塞情况的仅有信号来立即采取预防措施。

因为方法的两个逻辑分支的实施过程都在连续循环(环路)中执行，因此这里提出的方法还能够在没有外部干预的情况下重新开始自推进收割机1的额定状态(巡游速度以及切割盘111和短棒切割刀片131的转速)。

本发明还涉及一种用于实施上述方法的系统。图4示意表示了本发明的特殊实施例的方框图。

用于实施上述方法的系统包括以下部件：

至少一个电子管理中心C1，该电子管理中心C1基于微处理器或微控制器，包括至少一个处理芯C11和至少一个数据储存芯C12。

至少一个速度传感器S1，该速度传感器S1能够测量基部切割组 11的切割盘111的速度，并与电子管理中心C1通信，和/或至少一个压力传感器S2，该压力传感器S2能够测量驱动基部切割组11的切割盘111的液压驱动机构的压力，并与电子管理中心通信。

至少一个速度传感器S3，该速度传感器S3能够测量切断组件13的短棒切割刀片131的速度，并与电子管理中心C1通信，和/或至少一个压力传感器S4，该压力传感器S4能够测量驱动切断组件13的短棒切割刀片131的液压驱动机构的压力，并与电子管理中心通信。

至少一个位置传感器S5，该位置传感器S5能够测量传送系统12的至少一个浮动辊121的位置或位移，并与电子管理中心C1通信。

至少一个传感器S6，该传感器S6能够测量自推进收割机1的速度，并与电子管理中心C1通信。

而且，所述电子管理中心C1除了能够从传感器接收信号和处理方法的步骤，还能够控制驱动基部切割组11的切割盘111的液压驱动机构、驱动切断组件13的短棒切割刀片131的液压驱动机构以及自推进收割机1的驱动单元。

最后，还重要的是应当强调，上述说明的唯一目的是介绍本发明的特殊示例实施例。因此显然，元件的、基本执行相同功能以获得相同结果的变化、改变和组合仍然在由附加权利要求界定的保护范围内。