专利名称：用于检测一株或多株植物的感应组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测一株或多株植物(例如在一行植物中)的感应组件。
背景技术：
除了其他可能的应用之外，自动转向系统可以用于导引自推进型收割机从而 与农作物进行所需的对齐。用于收割成行的农作物的转向系统通常采用与农作物 互相作用的机械感应装置。这种感应装置安装于收割头的分禾器，并包括与植物、 秆或茎邻接的可移动臂以及用于检测所述臂的位置或位移的传感器。
在用于安装感应装置的现有技术的说明性的构造中，所述臂延伸穿过布置在 改进的分禾器中的开口。然而，所述开口易于在结构上削弱分未器。此外，在杂 草多或者农作物密集的情况下，碎屑和农作物残留物容易在所述开口处聚集，从 而降低了分未器和感应装置的性能。
存在几个与用于检测一株或多株植物(例如，多行植物中的茎)相对于具有 收割头或类似的执行结构的收割机的相对位置的感应装置相关联的共同问题。首 先，如果所述感应装置安装在收割头的本非期望的分禾器上，则它们就会暴露于 地面上的碎屑和物体从而可能会被损坏。此外，对于这种感应装置，臂的移动性 由于聚集的碎屑而变得受限制。第二，如果收割头过于靠近底面操作，所述臂就 会碰到底面而非植物，从而将不正确的信号提供给转向系统。第三，如果植物是 在田埂或土丘上生长的，所述臂就会碰到田埂而非植物。因此，需要一种改进的 感应组件。
发明内容
在一种实施方式中，感应组件包括安装在与收割头关联的分未器上的前部端 点。至少一个可移动臂能够与矗立在田地里的一株或多株植物相互作用。传感器 检测所述可移动臂的位置。安装组件可操作地支撑所述可移动臂和所述前部端点， 其中，当该安装组件固定至所述分未器时，所述前部端点的后部部分与所述分未 器的前边缘分隔开，而所述至少一个可移动臂位于所述前部端点的底部部分的上 方。
图1是自推进型收割机的侧视图。 图2是图1的收割机的收割头的透视图。
图3是图2的收割头的分禾器无感应组件情况的前部放大透视图。 图4是图2的收割头的分禾器有感应组件情况的前部放大透视图。 图5是感应组件的透视图。
图6示出了与行感应装置相关联的电子器件的框图。 具体实施方案
根据一个实施方式并参照图1，示出了组合形式的自推进型收割机10。该收 割机IO包括与接地轮14相关联的支撑结构12。尽管示出了收割机IO具有轮子， 然而它也可具有接地履带，或者是全履带或者是半履带。该收割机10也可以是草 料收割机。收割头16安装(例如，可拆卸地安装)至进给室18。该进给室18包 含传送带，该传送带用于将已收割农作物传送至脱粒滚筒20或与收割机10相关 联的其他上游装置。脱粒滚筒20可以将农作物向上导引穿过入口过渡段22或类 似的开口，从而到达旋转脱粒及分离组件24。
如图1中所示，图示的脱粒及分离组件24轴向地布置在收割机10中。然而， 在一个可替换的实施方式中，该脱粒及分离组件24可以在相对于收割机的纵向轴 线的另一方向中布置。例如，该脱粒及分离组件24可以构造成传统的横向脱离圆 筒和凹板组件(例如，和禾秆步行器)。脱粒及分离组件24对收割的农作物谷料 进行脱粒进而分离。谷物和谷壳通过组件24的底部上的格栅落到清洁系统26中。
清洁系统26移走谷壳进而将洁净的谷物导引至洁净谷物升降机(未示出)。 该洁净谷物升降机将洁净的谷物堆积到谷物罐28中。通过供给斜道或出口 30的 卸料螺旋推运器将罐中的洁净谷物卸到谷物推车和卡车中。
经脱粒和分离的禾秆通过出口 32从轴向农作物处理单元排出，进而到达排放 脱粒滚筒34或排放旋转装置。该排放脱粒滚筒34随之将禾秆从收割机10的后部 推出。应注意，排放脱离滚筒34也可以将谷粒以外的其他农作物物料排出至禾秆 切碎机。可以通过无线收发装置或者通过机载导航系统(例如，光学导航系统或 定位接收器，比如，带有微分校正的全球定位系统(GPS)接收器)从操作者的驾 驶室36遥控收割机10的操作。在图2中，在一个说明性的实施方式中，收割头16包括框架38，该框架横向 延伸并还包括上横梁40、下横梁42、以及行单元支撑横梁51。框架38包括槽44、 后壁46及端壁48。孔50或开口设置在后壁46的中央部分中，且处在上横梁40 下方而在下横梁42上方。孔50提供了用于将农作物物料从收割机10的收割头16 传送至进给室18的开口。槽44横向延伸并且包括横向延伸的弯曲薄板，该弯曲 薄板具有横向延伸的内凹的上表面。在槽44内安装了螺旋推运器52以用于接收 来自固定至行单元支撑横梁的多个行单元54的农作物物料。所述行单元54以并 排的方式安装(例如，刚性地安装)至行单元支撑横梁51，并且在收割头16的整 个宽度上分布。在一个说明性构造中，每一行单元54均具有两个向前延伸的茎 滚轮(未示出)，这两个茎滚轮沿着行进方向从收割头16向前延伸，从而将植物 的茎或秆向下拉动；两个剥离器板，其位于茎滚轮上方并形成剥离间隙，以用于 将谷穗或谷粒从茎上分离；以及两个具有联接环的链式传送带，用于朝向螺旋推 运器52传送谷穗或谷粒。
在每两个相邻的行单元54之间提供分禾器56。所述分禾器56围绕横向轴线 在限定的枢转范围内刚性地或可枢转地安装至相邻的行单元54，并且为大体圆锥 形。例如， 一个或多个分禾器56可以绕一轴线垂直旋转，以补偿土地或地形的差 异或波动。在一个实施例中，分禾器56朝向收割机10的前方或者向前行进的方 向逐渐变细。在一个实施例中，分禾器56通过模铸、压铸、浇注、或其他方式成 形，或者包括塑料、具有填充物或纤维增强物(例如，碳纤维)的塑料、聚合物、 具有填充物或纤维增强物(例如，碳纤维)的聚合物、合金或金属材料。
在分禾器56的前部末端处安装副端点58，如在图3中以大比例示出的。在一 个实施例中，副端点58由塑料(例如，耐磨损塑料)、具有填充物或纤维增强物 (例如，碳纤维)的塑料、聚合物、具有填充物或纤维增强物(例如，碳纤维) 的聚合物、合金、或金属材料组成。每个副端点58均为大体圆锥形并且朝向其末 端逐渐变细。如图3中最佳示出的，紧固件60穿过分禾器56的顶部中的钻孔或 孔，进而将副端点58的向后延伸的保持件(不可见)安装至分禾器56。尽管示出 了在紧固件60的头部与分禾器之间具有金属条61或垫片，但该金属条或垫片是 可选的，并且在其他实施例中是可除去的。
如图2中所示，在收割头16的中心处的分未器56上安装行感应装置62。该行感应装置62或传感器66可以固定至安装组件，诸如在一个或多个大体水平的 板(74、 76)上。行感应装置62包括两个反向、横向延伸、来自同一分禾器56 的可移动臂64;或者在另一实施例中，这两个可移动臂分别来自相邻的分禾器56。 每个臂64各自位于该分禾器56的一侧上，并且布置成与行中的一株或多株植物 (例如，谷物植物、茎或其他植物)相互作用。在一个实施例中，臂64由弹性体、 可弹性变形的材料、有回弹力的材料、或柔性材料组成。例如，臂64可以由合成 橡胶、天然橡胶、纤维增强塑料、或纤维增强聚合物组成。在一个可选择的实施 例中，每个臂64包括涂覆有弹性体、可弹性变形的材料、有回弹力的材料或柔性 材料的刚性件、框架或骨架。在一个构造中，每个臂64可以由弹簧或其他的有回 弹力的构件偏压，从而在没有外部力(例如，来自植物、秆或茎)输入的情况下 返回到预定静止位置。
在图4和图5中，行感应装置62包括一个或多个用于检测每个臂64的位置 的传感器66。传感器66检测可移动臂的位置(例如，相对于与收割头16、行感 应装置62或分禾器56相关联的参考点的位置)或者对应的可移动臂的位置对时 间的响应。行感应装置62固定至安装组件72。在一个构造中，安装组件72将行 感应装置62安装在端点102底部或分禾器56末端的上方。
在图5中，安装组件72可操作地支撑可移动臂64和前部端点102,其中，当 安装组件72固定至分禾器56时，前部端点102的后部108与分禾器56的前边缘 110分离，而可移动臂64位于前部端点102的底部106的上方。安装组件72包括 两个向前且水平延伸的板74、 76，传感器66由紧固件75安装在这两个板之间， 而臂64紧固至传感器66。板74和76包括向上并向后延伸的后部78，该后部终 止于大体水平的条带80，钻有穿过所述条带的孔。紧固件82延伸穿过所述孔用于 保持夹具84。在一个实施例中，夹具84的至少一部分可以穿过分禾器56后部的 相应的安装界面插入分禾器56中。因此，在夹具84将行感应装置62紧固至分禾 器56时，分禾器56的一部分或底部的凸缘位于夹具84与条带80之间。
在臂64的前部，上板74的延伸部分延伸成为向上且向前延伸的区段86。随 之，向前延伸的区段86进一歩向前延伸从而形成向前且向下延伸的前区段88。该 向前且向下的前区段88支撑主的前部端点102、结构支撑件90、以及中空构件98。 前区段88利用穿过孔(例如，如图3中所示的，为了安装副端点58而存在的那些孔)的紧固件60固定至向前且向下的结构件90。例如，结构件90可以包括杆、 固体金属或合金构件。
下板76在臂64的前方向上变成向上且向前延伸区段92，该区段变成平行于 结构件卯的延伸的区段(图5中不可见)。结构件90可以为主前部端点102提供 加强、后部支持或其他结构支撑。在一个构造中，紧固件94延伸穿过在结构件90 上方延伸并与该结构件分隔开的条带96中的孔进入中空构件98中。
中空构件98大体上位于主前部端点102的后边缘108与用于分禾器56的前 部部分的安装组件72的安装位置(例如，由紧固件60指示出)之间。中空构件 98具有中空的横截面，该中空横截面与结构件卯匹配或者至少部分地包围该结构 件90。中空构件98和结构件90可以具有彼此接合的大体圆的、椭圆形的、或圆 圈形的横截面。在一个说明性构造中，如图4中所示，中空构件98的后端邻接分 禾器56的前边缘110。中空构件98的第一横截面在大小和形状上与分禾器56的 前边缘110或前部的第二横截面相似。
主前部端点102用于连接安装组件72和行感应装置62，而副端点58用于连 接不使用行感应装置62的分未器56。主前部端点102具有与副端点58相似的形 状。在一个实施例中，主前部端点102比用于分禾器56的副端点58大体稍长。
一个或多个第一紧固件100将条带96、中空构件98和主前部端点102连接至 安装组件72的剩余部分。 一个或多个第二紧固件卯将安装组件72紧固至分禾器 56。安装组件72包括条带60，该条带在紧邻或靠近延伸区段86的前区段88上方 延伸并且与该前区段分隔开。条带96和前区段88被布置成将分禾器56的上部前 部分夹紧在它们之间。在安装状态下，分禾器56的上部前部分由紧固件60夹紧 在条带96与结构件卯之间，其中条带96和结构件90共同形成狭槽或间隙，以 接收分禾器56的上部前部部分。
因为所述紧固件60的螺母104紧靠前区段88的下表面，所以它们还将上板 76的前区段88安装至结构件90。为了使对于分禾器56的重量和结构的影响与副 端点58相当，结构件90和构件98由铝制成，而端点102由超高分子量(UHMW) 塑料制成(例如，耐磨损的超高分子量聚乙烯)。中空构件98可以在底面包括狭 槽，以允许碎屑落到地面上，而不会累积或者堵塞在封闭的或圆柱形的横截面内。
从前面的描述，明显地， 以方便地将组件72装设至现存的分禾器上，而无需对分未器进行显著的改变。只需除去紧固件60，卸下副端点58，将组件72放 置在分禾器56的前端处，如果需要的话，则钻出用于紧固件82的孔，然后安装 紧固件60和82。
组件72的主前部端点102向前突出并且大体上向下延伸，该向下延伸的程度 比副端点58向下延伸的程度更大。主前部端点102的后部108与分禾器56的前 边缘110分隔开或者邻接于该前边缘，如图4所示。当该组件安装至分禾器56时， 行感应装置62位于主前部端点102的底部部分106的上方。因此，提供行感应装 置62额外的离地间隙。因此，行感应装置62与秆、植物或茎的更高的部分相互 作用，而不是与碎屑或地面相互作用。
图6示出了与行感应装置62相关联的电子器件的框图。在一个实施例中，行 感应装置62的电子器件包括经由可选的模拟数字转换器601耦合至数据处理器 602的传感器66。数据处理器602可以与数据存储装置610和导引控制器604通 信。导引控制器604又与车辆或收割机10的转向系统606的控制界面608相关联。 图6的所述元件与数据处理器602和导引控制器604相互连接的所述线可以表现 为物理数据路径、逻辑数据路径、或两者。例如，物理数据路径可以包括数据总 线或传输线。例如，逻辑数据路径可以表现为数据总线上分配的时隙，以形成软 件模块或例行程序之间的通信信道或通信(例如，呼叫)。
传感器66可以包括电位计、旋转编码器、开关、压电换能器、压阻换能器、 磁场传感器(例如，霍尔效应传感器)、磁致伸缩传感器、磁致电阻传感器、数字 传感器、模拟传感器、或其他合适的传感器。在第一实例中，如果传感器66包括 电位计或压阻传感器，则电位计或压阻传感器的电阻随着对应的臂64的位置而变 化。在第二个实例中，传感器66包括磁场传感器，该传感器检测安装在臂64内 的已知位置中的两个或更多磁体的位置。在第三个实例中，如果传感器66包括磁 致电阻传感器，则该磁致电阻传感器的电阻随着对应的臂64中的磁体位置而变化。
传感器66将输出信号或输出数据提供给数据处理器602。如果传感器66提供 模拟输出数据，则可以使用可选的模拟数字转换器601来将模拟输出数据转换成 数字数据，以输入至数据处理器602。由于模拟数字转换器602是可选的且当传感 器66输出数字数据时是不必要的，因此其在图中以虚线框示出。
数据处理器602可以包括微处理器、微控制器、逻辑电路、可编程逻辑阵列、可编程控制器、或者其他用于处理数据或输出信号的装置。数据处理器602可以 与用于存储查找表、图表、等式、或数据库的数据存储装置610相关联，用以估 算一个或两个臂64相对收割头16上的参考点的位置。在一个实施例中，数据处 理器602使用査找表、图表、等式或数据库来确定一个或两个臂(或参考点)相 对于与收割头16相关联的参考点的位置(或位置对时间关系)。进一步，数据处 理器602可以估算收割机10或收割头16相对于大体线性的行中的植物、或者具 有已知轮廓(例如，曲率半径)的一行中的植物、或者一组具有已知轮廓的大体 平行的行中的植物的相对位置。
在收割操作中，如果没有精确地沿着所述行驱动收割头16以及所述植物(例 如，或者它们的秆或茎)没有精确地落入行单元54的中心处，则所述臂64可能 由于与所述植物的秆或茎的机械相互作用而变形或移动。在一个实施例中，传感 器66检测所述臂64的位置或位移，并将一个或多个输出信号或数据传递给数据 处理器602。数据处理器602又与导引控制器604通信。导引控制器604可以与转 向系统606相关联。导引控制器604可以通过将转向控制数据(例如，转向角度 数据、行进方向数据、或其他导引数据)发送至控制界面608来控制转向系统606。 在一个实施例中，控制界面608控制转向系统606中的致动器，以转向一个或多 个轮子(例如，图1中的后轮14)，从而使收割机IO沿着矗立在田地里的成行的 植物自动地转向。例如，所述致动器可以包括转向系统606的电动致动器、螺线 管、液压致动器、或电动液压致动器。
所述感应组件可以单个部件或两个或更多个部件的方式方便地装设到现存的 收割头上，只需对分禾器进行最微小的改动或不进行改动。臂64离地足够高，所 以行感应装置62不会被碎屑、种子或农作物残留物堵塞，并且在密集的农作物中 具有优越的性能。自推进型收割机的转向系统606控制收割机的轮子位置或转向 角度，所述控制只基于来自传感器66的输入或者接合其他信号，例如来自卫星定 位系统、位置确定接收器、或图像处理系统(例如，用于检测农作物的边缘)。
已经描述了优选的实施例，而显然地，可在不背离由所附权利要求限定的本 发明的范围的情况下可以进行各种修改。
权利要求
1、一种用于收割农作物的收割头的感应组件，所述感应组件包括一前部端点，其用于在与所述收割头相关联的一分禾器上安装；至少一个可移动臂，其用于与矗立在田地里的一株或多株植物相互作用；一传感器，其用于检测所述可移动臂的位置；及一安装组件，其用于可操作地支撑所述可移动臂和所述前部端点；其中，当所述安装组件固定至所述分禾器时，所述前部端点的后部与所述分禾器的前边缘分隔开，而所述至少一个可移动臂位于所述前部端点的底部的上方。
2、 根据权利要求1所述的感应组件，其中，所述安装组件包括位于所述前部 端点的所述后部与所述分禾器的所述前边缘之间的一中空构件。
3、 根据权利要求2所述的感应组件，其中，所述中空构件具有一第一横截面， 该第一横截面与所述分禾器的所述前边缘的一第二横截面的大小和形状相符。
4、 根据权利要求2所述的感应组件，其中，所述安装组件包括一前区段，该 前区段用于支撑所述前部端点和位于所述前区段与所述前部端点之间的所述中空 构件。
5、 根据权利要求4所述的感应组件，其中，所述安装组件包括一在所述前区 段上方延伸并与所述前区段分隔开的条带，所述条带与所述前区段被布置以将所 述分禾器的前方偏上部分夹紧在它们之间。
6、 根据权利要求5所述的感应组件，其中，所述传感器安装在所述安装组件 的两个大体水平的板之间，所述板的前端连接至所述安装组件的延伸区段，所述 板的后端可连接至所述分禾器的底部。
7、 根据权利要求1所述的感应组件，其中，所述至少一个可移动臂由弹性或 柔性材料组成，所述材料支撑数个磁体，且所述传感器可操作以检测与一个或多 个所述磁体相关联的磁场。
8、 一种用于收割茎类农作物的收割头，所述收割头包括一框架、安装至所述 框架的多个行单元、提供在相邻行单元之间的数个分未器、以及安装至其中一个 所述分禾器的前端的一感应组件，所述感应组件包括一行感应装置，其包括用于与矗立在田地上的植物相互作用的至少一个可移 动臂以及用于检测所述臂的位置的一传感器；一安装组件，其连接至所述分禾器并支撑所述行感应装置和一前部端点，其 中，所述前部端点的后边缘与所述分禾器的前边缘间隔开，并且所述行感应装置 位于所述前部端点的底部的上方。
9、 根据权利要求8所述的收割头，其中，所述安装组件包括位于所述前部端 点的后部与所述分未器的前边缘之间的一中空构件。
10、 根据权利要求9所述的收割头，其中，所述中空构件具有一第一横截 面，该第一横截面与所述分禾器的所述前边缘的一第二横截面的大小和形状相符。
11、 根据权利要求9所述的收割头，其中，所述安装组件包括一前区段， 该前区段用于支撑所述前部端点和位于所述前区段与所述前部端点之间的所述中 空构件。
12、 根据权利要求11所述的收割头，其中，所述安装组件包括一在所述前 区段上方延伸并与所述前区段分隔开的条带，所述条带与所述前区段被布置以将 所述分禾器的前方偏上部分夹紧在它们之间。
13、 根据权利要求12所述的收割头，其中，所述传感器安装在所述安装组 件的两个大体水平的板之间，所述板的前端连接至所述安装组件的延伸区段，所 述板的后端可连接至所述分禾器的底部。
14、 根据权利要求8所述的收割头，其中，所述至少一个可移动臂由弹性 或柔性材料组成，所述材料支撑数个磁体，且所述传感器可操作以检测与一个或 多个所述磁体相关联的磁场。
全文摘要
用于检测一株或多株植物的感应组件。本发明提供了一种感应组件，其包括安装在与收割头关联的分禾器上的前部端点。至少一个可移动臂能够与矗立在田地里的一株或多株植物相互作用。传感器检测可移动臂的位置。安装组件可操作地支撑可移动臂和前部端点，其中，当该安装组件固定至分禾器时，前部端点的后部与分禾器的前边缘分隔开而所述的至少一个可移动臂位于前部端点的底部的上方。
文档编号A01D41/00GK101578938SQ20091013599
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月8日 优先权日2008年5月16日
发明者弗雷德里克·威廉·纳尔逊, 蒂莫西·阿摩司·威尔科克斯 申请人:迪尔公司