收割机根部切割器控制系统及方法

收割机根部切割器控制系统及方法
【专利摘要】即便收割机驶过变化的田地条件，甘蔗收割机的切割器高度自动控制系统也保持切割器高度恒定。在操作员选择初始切割高度之后，即便地面条件变化，该自动控制系统也保持该高度。
【专利说明】收割机根部切割器控制系统及方法
[0001]优先权
[0002]本申请涉及2011年11月9日提交的名称为“Sugar cane harvester automaticcutter height control (甘鹿收割机的切割器高度的自动控制)”的美国专利申请N0.13/292，329并要求其优先权，该美国专利申请的内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明整体涉及甘蔗收割机的自动控制系统。本发明实现了甘蔗收割机的切割器高度的自动控制。
【背景技术】
[0004]全世界每年出产20亿吨甘蔗，其中约一半是手工收割的。当准备进行手工收割时，工人将甘蔗田点燃以烧掉甘蔗叶子并杀死所有潜伏的毒蛇。然后，收割者使用弯刀在刚好高于地面处切割甘蔗。甘蔗收割机避免了点燃甘蔗田的需要并且工作速度是手工收割者的约100倍，然而，收割机需要初期投资和操作员培训。
[0005]无论是手工还是机械，都必须在地面上方适当的高度处切割甘蔗。因为蔗糖浓度最高的地方位于甘蔗茎的底部，所以如果在太高的地方切割甘蔗茎，则会遗弃有价值的甘蔗。在太高的地方切割甘蔗茎有可能打碎甘蔗茎，致使植物易受病害。在太低的地方切割甘蔗茎(有时低于地面)会损害截根苗并使切割器刀片变钝。另外，在太低的地方切割甘蔗茎时所聚集的泥土杂质使得每吨甘蔗所能出产的粗糖量减少，并由此使得糖厂支付给农民的价钱降低。因此，只要在高于或低于最优高度的地方切割甘蔗茎，都会使甘蔗的总产糖率降低。在高了或低了仅一两厘米的地方进行切割都会产生显著的经济效益差异。
[0006]现有的一些甘蔗收割机的根部切割器高度自动控制系统依赖切割器液压力。当压力增大时检测到较低的高度，而当压力减小时检测到较高的高度。遗憾的是，这些系统工作不佳。现代化收割机的功率大，以致即使穿过泥土进行切割也不会使液压力产生显著差异。此外，最好的甘蔗(含糖量最高)比普通的甘蔗更粗且更难切割，因而需要更大的切割器压力。因此，基于切割器液压力的根部切割器高度自动控制系统不能容易地分辨如下情况:切割器刀片是处于泥土中，还是正在切割高产甘蔗。
[0007]另外，甘蔗收割机采用梢部切割器来将甘蔗叶子和甘蔗花从甘蔗茎的顶部移除。这减少了供应给糖厂的杂质材料量，并且避免了在收割之前点燃甘蔗田的需要。梢部切割器与根部切割器类似但不具有如此严格的公差，不过也必须被保持在最佳范围内。如果梢部切割器在太低的地方进行切割，则将浪费含糖的甘蔗。如果在太高的地方进行切割，则可能不必要地使供应给糖厂的杂质多。
[0008]因此，需要一种对甘蔗收割机中的根部切割器和/或梢部切割器的高度进行自动控制的可靠且精确的系统。
【专利附图】

【附图说明】[0009]图1A至图1D示出在甘蔗田的坚硬区域和柔软区域两种区域中作业的甘蔗收割机。
[0010]图2是甘蔗收割机的侧视图，示出根部切割器、农作物分离器以及农作物分离器
超声波高度传感器。
[0011] 图3是甘蔗收割机的正视图，示出根部切割器、农作物分离器以及农作物分离器超声波高度传感器。
[0012]图4是甘蔗收割机的后视图，示出超声波田垄高度传感器。
[0013]图5是甘蔗收割机的俯视图，示出超声波高度传感器的布置方式。
[0014]图6A和图6B分别示出处于坚硬地体和柔软地体的甘蔗收割机。
[0015]图7示出处于丘陵地体的甘蔗收割机。
[0016]图8是流程图，概要示出对甘蔗收割机进行根部切割器高度自动控制的方法。
[0017]图9示出甘蔗收割机的梢部切割器高度自动控制系统。
[0018]图10示出梢部切割器高度自动控制系统的摄像机视场、自动跟踪窗口和操作员可调节的切割器高度基准线。
[0019]图11是流程图，概要示出对甘蔗收割机进行梢部切割器高度自动控制的方法。
[0020]图12是甘蔗收割机的切割器高度自动控制系统的框图。
【具体实施方式】
[0021]〈引言〉
[0022]收割甘蔗是棘手的工作。典型的30000至40000磅的收割机大约8英尺宽，13英尺高，从前部的顶盖到后部的升降箱翼片有52英尺长。成熟的甘蔗植株大约12至14英尺高，因而收割机操作员在进行收割时看不到前方几英尺以外。收割机成行地收割甘蔗，将甘蔗茎切割成大约I英尺长的小段,并收集到由拖拉机拖拽到旁边的拖车中。从收割机中喷出的泥土和甘蔗叶子流落到地面上。
[0023]甘蔗收割机操作员必须在泥土、灰尘和低能见度的环境中进行重要的切割器高度调节。此外，田地条件不断在变化。重型机械容易在柔软地面下陷，而当地面变硬时上升。
[0024]下文描述的甘蔗收割机的切割器高度自动控制系统保持切割器的高度恒定，即便收割机驶过变化的田地条件，也是如此。在操作者选定初始切割高度之后，即使当地面条件变化时，自动系统也保持该高度。操作者可以根据自己的意愿改变要保持的高度。
[0025]<根部切割器控制>
[0026]图1A至图1D示出在甘蔗田的坚硬区域和柔软区域作业的甘蔗收割机。图1A至图1D所示的收割机具有履带而不是车轮，并且下文中的描述大多是指履带式收割机。然而，下文所描述的切割器高度自动控制系统同样地适用于履带式或轮式车辆。
[0027]在图1A中，示出收割机105正在收割甘蔗110。收割机105在履带115上从田地的坚硬区域向柔软区域移动。图1B是图1A所示的场景的俯视图；然而，在图1B中，更抽象地示出了收割机105，以强调履带115和行分离器120的位置，同时省略了顶盖、升降器以及其它细节。在图1B中，当收割甘蔗植株110时，收割机105沿着车辙125前进。行分离器120在车辙125上方驶过。
[0028]图1C和图1D分别是处于坚硬地面和柔软地面的收割机105的正视图。在图1C和图1D中，为了简明起见，仅示出收割机的底部切割器130和履带115，而省略了其它细节。收割机在坚硬地面上升(例如图1C)而在柔软地面下陷(例如图1D)。尽管在坚硬地面(例如图1C)和柔软地面(例如图1D)的相同高度处(例如甘蔗茎的相同部分)切割甘蔗植株110，但切割器刀片在履带115上方的高度ΛΖ在这两种情况下是不同的。在柔软地面(图1D)上，收割机的履带115相对于种植有甘蔗110的田垄135下陷。本文所描述的系统保持根部切割器在田垄上方的高度恒定，即便收割机的履带在柔软车辙中下陷或在坚硬车辙中上升也是如此。
[0029]如果可以容易地测量根部切割器130相对于田垄135的高度，那将是适宜的。然而，伴随着切割而来的泥土、泥浆和碎屑使得难以进行这种测量。因此，本文所描述的根部切割器高度自动控制方法是监测切割器相对于车辙的高度以及收割机主体相对于田垄的高度。由此，可以保持切割器相对于收割机主体的高度适当。图1C和图1D示出田垄135，田垄135比车辙125高。然而，在其它情况下，田垄可能比车辙低。本文所描述的全部系统和操作准则均适用于上述任一种情况。
[0030]在典型的甘蔗收割机中，行分离器(也被称作农作物分离器)和根部切割器机构相对于彼此固定。它们相对于收割机主体的高度受液压致动器控制。因此，行分离器和根部切割器机构可以相对于收割机主体一起上升或下降。收割机在履带上移动，但履带上方的收割机主体的高度是固定的。最后，行分离器与履带成一直线，即，它们在车辙上方移动。
[0031]行分离器为一组超声波高度传感器提供防护，这组传感器用于测量行分离器/根部切割器单元在车辙上方的高度。在收割机后部的升降器旋转台附近安装有第二组超声波传感器,这组传感器测量收割机主体相对于田垄的高度。当收割机主体相对于田垄改变高度时，调节行分离器/根部切割器的高度以进行补偿。例如，当收割机在柔软地面下陷时，降低收割机主体在田垄上方的高度。在这种情况下，行分离器/根部切割器单元上升，该上升量与收割机主体闻度的降低量相同。
[0032]图2是甘蔗收割机的侧视图，示出根部切割器、农作物分离器以及农作物分离器超声波高度传感器。图2是高度示意性的视图，仅示出收割机的如下部分:根部切割器205、行分离器210和超声波传感器2 15。虚线矩形220表示相对于彼此固定的部分。箭头225表不移动方向。超声波传感器215 (也被称为“Α”传感器)测量行分离器210在车辙上方的高度H1，收割机的履带在车辙上移动。因为超声波“Α”传感器215安装在行分离器210内部，所以不受泥土和碎屑影响。传感器215对其下方的地面拥有清晰的视野，而且行分离器210保持传感器215不被甘蔗叶弄污，并且使传感器215位于切割器205前方，这样减少泥浆和泥土对传感器215的污染。
[0033]图3是甘蔗收割机的正视图，示出根部切割器、农作物分离器以及农作物分离器超声波高度传感器。在图3中，利用虚线矩形220来表示根部切割器205、行分离器210、超声波传感器(“Α”)215相对于彼此固定。超声波传感器215测量行分离器210在车辙310上方的高度Ii1，收割机的履带在车辙310上移动。甘蔗植株种植在田垄310中。通常，田垄310与车辙305的高度不同，田垄可以比车辙高或低。
[0034]图4是甘蔗收割机405的后视图，示出超声波田垄高度传感器410。收割机405在履带415上移动，履带415在车辙420上移动。超声波“B”传感器410测量收割机405在田垄425上方的高度。这些传感器位于收割机的后部，以使切割操作所产生的泥土、泥浆和碎屑等的污染最小。这些传感器安装成足够靠近收割机的中心线，以确保它们测量田垄425上方的高度，而不是车辙420上方的高度。最后，这些传感器设置成不妨碍升降器430的运动。
[0035]图5是甘蔗收割机的俯视图，示出超声波高度传感器的布置方式。在图5中，甘蔗收割机505包括行分离器510、根部切割器515、履带520和升降器525。超声波传感器530(“A”)安装在行分离器510内部或下方。这些传感器测量根部切割器和行分离器的高度，根部切割器和行分离器作为一个单元在车辙540上方移动。超声波传感器535 (“B”)安装在收割机的后部，并位于根部切割器所产生的泥土、泥浆或其它碎屑的路径之外。这些传感器安装成足够靠近中心线545，以确保它们测量收割机505在田地中的田垄上方的高度，而不是收割机505在车辙上方的高度。另外，超声波“B”传感器535安装成避免妨碍升降器525的运动。
[0036]图6A和图6B分别示出处于坚硬地体和柔软地体的甘蔗收割机。在图6A和图6B中，高度示意性地示出的甘蔗收割机605包括:履带610、行分离器/根部切割器615、以及升降器620。超声波“A”高度传感器625安装在行分离器615内部，并且对地面拥有清晰的视野。超声波“B”高度传感器630安装在收割机的后部并靠近升降器620。在图6A中，履带610在以实线635表示的坚硬地面上沿着车辙移动。在图6B中，地体变软，使得履带610陷入车辙650中，下陷量为Ah。虚线640示出坚硬地体中的车辙，以便进行比较。
[0037]在图6A中，超声波“A”传感器625测量行分离器/根部切割器单元615在车辙635上方的高度4。控制系统通过调节将行分离器/根部切割器单元615定位的液压致动器来保持高度H1恒定。超声波“B”传感器630测量收割机主体605在田垄645上方的高度h2。控制系统通过监测h2来检测收割机在车辙中的下陷和上升。
[0038]当收割机在车辙635中下陷时，例如从图6A中的状态变为图6B所示的状态，由超声波“B”传感器630测得的距离从 h2减小为(h2- △ h)。控制系统使行分离器/根部切割器单元615上升Ah。因此，切割器的上升量与履带在车辙中的下陷量相同。这样，保持切割器在甘蔗茎上相同的部位对甘蔗进行切割。
[0039]控制系统可以包括可选的俯仰角传感器。这种传感器可以采用例如微机电系统(MEMS)俯仰角速度陀螺仪。俯仰角传感器可以用于改善俯仰角变化期间的切割器高度控制系统的操作。
[0040]图7示出处于丘陵地形上的甘蔗收割机。在图7中，高度示意性地示出的甘蔗收割机705包括:履带710、行分离器/根部切割器单元715、以及升降器720。超声波“A”高度传感器725安装在行分离器715的内部并对地面拥有清晰的视野。超声波“B”高度传感器730安装在收割机的后部并在升降器720附近。在图7中，履带710沿着以实线735表示的丘陵地形中的车辙移动。俯仰角传感器测量收割机偏离竖直方向740的俯仰角Θ。
[0041]图7所示的状态故意夸大以帮助示出实际情况中通常较小的波动。甘蔗田中不存在这种急剧的突起。然而，甘蔗田中可能存在从平地到斜坡的过渡区。
[0042]“A”超声波传感器可能安装在“B”传感器前方远至20或30英尺处。当收割机跨越丘陵或沟渠或平地与斜坡之间的过渡区时，来自“A”传感器和“B”传感器的高度测量值可能变得令人误解。例如，在图7中，“B”传感器在倾斜地远离收割机后部的地面上方。由“B”传感器测得的高度h2大于在平地上方测得的高度。如果控制系统将这种情况理解为上升(例如从图6B所示的情况变为图6A所示的情况)，则控制系统将试图使行分离器/根部切割器单元715下降。为了防止出现这种情况，控制系统使用俯仰角传感器来区分相对于突起、沟渠和丘陵过渡区的水平下降及上升。当收割机的俯仰角变化时，暂时停止下降和上升修正。
[0043]图8是流程图，概要示出对甘蔗收割机进行根部切割器高度自动控制的方法。该方法中的第一步骤805是手动地设置根部切割器高度。例如，可以通过切割一些甘蔗茎并检查残留的截根苗来得出切割器高度。然后，收割机操作员可以输入微调高或微调低指令来小幅度地(例如，大约3mm与大约30mm之间的幅度)升高或降低切割器高度，由此调节切割器的高度。一旦设定了适当的根部切割器高度，自动控制系统在收割操作期间保持该高度。操作员可以在任何时候输入微调指令来改变高度并使系统保持新高度。在步骤810中，自动控制系统利用超声波“A”传感器来测量高度Ii1，参见图2、图3、图5、图6和图7以及本说明书中对4和“八”传感器布置方式的相关描述。然后，在步骤815中，自动控制系统利用超声波“B”传感器来测量高度h2，参见图4、图5、图6和图7以及本说明书中对h2和“B”传感器布置方式的相关描述。在步骤820中，当甘蔗收割机切割甘蔗时，根部切割器/行分离器单元自动地升高或降低，以保持由“A”传感器测得的Ill恒定。
[0044]在步骤825中，对收割机在柔软地面下陷或在坚硬地面上升的效果进行补偿。如果h2减小，则控制系统使根部切割器/行分离器单元升高相同的量。可选地，如果h2增大，则控制系统使根部切割器/行分离器单元降低相同的量。然而，如结合图7所描述的，如果可以获得俯仰角测量值，则当收割机俯仰角变化时，暂停下陷和上升修正。如果俯仰角刚刚停止变化，则同样暂停下陷和上升修正。这里的“刚刚”是指:在典型应用中，收割机移动一个机身长度的时长或者大约3秒钟。
[0045]在正常操作中，控制系统循环地执行步骤820至步骤825。分别由“A”传感器和“B”传感器反复地测量Ill和h2。此外，操作员可以在任何时候输入微调高或微调低指令来调节切割器高度。因此，尽管图8的流程图给人以线性地逐步处理的印象，但步骤805、步骤810和步骤815可以同时进行，并且步骤820和步骤825是更大的控制程序的一部分。
`[0046]<梢部切割器控制>
[0047]图9示出甘蔗收割机的梢部切割器高度自动控制系统。在图9中，甘蔗收割机905包括操作员室910，操作员室910用虚线圆915放大示出。梢部切割器920将甘蔗茎935的梢部切除。在操作员室910中，摄像机925获取甘蔗植株935的图像并将该图像发送到控制器930。控制器对来自摄像机的图像进行分析并调节梢部切割器高度，以便在甘蔗植株上相同的相对位置将甘蔗植株的梢部切除。在可选的实施例中，摄像机925可以安装在梢部切割器620上或支撑梢部切割器的臂部上。
[0048]图10示出梢部切割器高度自动控制系统的摄像机视场、自动跟踪窗口以及操作员可调节的切割器闻度基准线。在图10中，矩形1005表不例如图9的摄像机925等摄像机的视场。在图10中，矩形1005包围甘蔗植株1020的梢部。控制器(例如图9中的控制器930)计算自动跟踪窗口 1010并且可以在显示器上将这种窗口显示给操作员。计算跟踪窗口来跟踪甘蔗植株的特定区域。例如，跟踪窗口可以跟踪从梢部绿色叶子到甘蔗茎部周围的褐色叶片的过渡部。或者，跟踪窗口可以跟踪植株的茎部与梢部之间及茎部与开花部分之间的形状变化。收割机操作员手动地设置梢部切割器高度，并且只要手动选定的高度处于跟踪窗口内，就可以利用控制器来自动地保持该高度。用线1015来表示处于跟踪窗口内的选定的梢部切割器高度。
[0049]图11是流程图，其示出自动地控制甘蔗收割机梢部切割器的高度的方法。在图11中，在步骤1105中手动地设置梢部切割器的高度。经验丰富的操作员将梢部切割器调节到期望的高度，并由自动控制系统相对于植株特征保持该高度。在步骤1110中，摄像机监测梢部切割器高度。最后，在步骤1115中，升高或降低梢部摄像机，以便保持相对于植株特征(例如，从褐色甘蔗茎到绿色叶子的过渡部)在恒定的高度处进行梢部切割。
[0050]< 结论 >
[0051]图12是甘蔗收割机的切割器高度自动控制系统的框图。该系统用于自动地控制梢部和/或根部切割高度。在这两种情况下，操作员设置最初期望的切割高度，并且该系统保持该高度。根部切割器控制系统保持田垄上方的根部切割高度。梢部切割器控制系统相对于植株特征(例如叶片颜色或植株形状)保持梢部切割高度。如果仅希望控制根部切割器，则梢部切割器控制部件是可选部件，反之亦然。
[0052]在图12中，控制器1205包括处理器；处理器分析传感器数据、摄像机图像和操作员输入指令，利用液压致动器调节切割器高度，并在显示器上将信息显示给操作员。控制器还可以包括俯仰角传感器，以测量收割机的俯仰角。“A”高度传感器1210和“B”高度传感器1215是超声波传感器，其测量地面上方的高度。根部切割器/行分离器液压致动器调节根部切割器/行分离器单元的高度。摄像机1225获取甘蔗植株的图像作为输入信息，用以控制梢部切割器。操作员输入显示器1230允许操作员设置初始切割高度并在任何时候对该高度进行调节。最后，梢部切割器液压致动器1235调节梢部切割器的高度。
[0053]可选地，可以用NDVI (归一化植被指数)传感器来代替摄像机1225，以区分绿色的植株梢部与褐色的茎部。已证实NDVI传感器在如下应用中是耐用的:例如，需要快速识别绿色植株材料的定点除草剂喷洒`设备。
[0054]适用于上述“A”传感器和“B”传感器的超声波传感器容易通过商业渠道获得。具有可调节检测阈值的超声波传感器是优选的，这是因为可以将它们调节成能排除地面上的少量植物簇，从而允许传感器测量距土壤表面的距离。
[0055]可选地，“A”传感器和“B”传感器可以基于微波、光或机械传感机构。例如，当所收割的农作物不是甘蔗时，上述可选方案有可能是优选的。
[0056]本文所描述的甘蔗收割机的切割器高度自动控制系统即便在收割机驶过变化的田地条件时也保持切割器高度恒定。在操作者选择初始切割高度之后，即便条件变化，自动控制系统仍然保持该高度。保持地面上方的根部切割器高度恒定，同时相对于植株特征保持梢部切割器高度恒定。
[0057]对实施例的以上描述是为了使本领域的技术人员能够做出或使用本发明。对于本领域的技术人员而言，对这些实施例进行各种变型将是显而易见的，并且本文所限定的原理可以在不脱离本发明的范围的情况下应用到其它实施例。因此，本发明不限制于上述实施例，而是与符合本发明的原理和新颖特征的最宽范围一致。
[0058]本文所描述的全部元件、部件和步骤优先地被包括进来。显然，本领域的技术人员应该理解的是，这些元件、部件和步骤中的任意一者均可以由其它元件、部件和步骤来代替，或者一并取消。[0059]概括地说，本发明提供一种甘蔗收割机的切割器高度自动控制系统，即便收割机驶过变化的田地条件，该自动控制系统仍然保持切割器高度恒定。在操作员选择初始切割高度之后，即便地面条件变化，自动控制系统也保持该高度。
[0060]< 概念 >
[0061]本发明至少提供以下概念。
[0062]概念1.一种收割机的根部切割器控制系统，包括:
[0063]第一高度传感器，其安装在收割机的行分离器中，以测量根部切割器/行分离器单元在车辙上方的高度，所述收割机的履带或车轮驶过所述车辙；
[0064]第二高度传感器，其安装在所述收割机的后部，以测量收割机在位于履带或车轮之间的田垄上方的高度；
[0065]液压系统，其相对于所述收割机升高或降低所述根部切割器/行分离器单元；以及
[0066]控制器，其分析传感器数据并利用所述液压系统来调节所述根部切割器/行分离器的高度，以保持根部切割器在所述田垄上方的高度恒定。
[0067]概念2.根据概念I所述的系统，其中，所述第一传感器和所述第二传感器是超声波高度传感器。
[0068]概念3.根据概念I或概念2所述的系统，其中，所述控制器包括俯仰角传感器，以测量所述收割机的俯仰角。
[0069]概念4.一种保持收 割机中的根部切割器高度恒定的方法，包括:
[0070]设置第一高度传感器，所述第一高度传感器安装在收割机的行分离器中；
[0071]设置第二高度传感器，所述第二高度传感器安装在所述收割机的后部；
[0072]使用所述第一高度传感器监测根部切割器/行分离器单元在车辙上方的高度h1;所述收割机的履带或车轮驶过所述车辙；
[0073]使用所述第二高度传感器监测收割机在位于履带或车轮之间的田垄上方的高度h2 ；
[0074]升高或降低所述根部切割器/行分离器单元，以保持恒定的高度Ii1 ；
[0075]如果所述高度h2减小，则使所述根部切割器/行分离器单元升高所述h2的减小量；以及
[0076]如果所述高度h2增大，则使所述根部切割器/行分离器单元降低所述h2的增大量。
[0077]概念5.根据概念4所述的方法，其中，所述第一高度传感器和所述第二高度传感器是超声波传感器。
[0078]概念6.根据概念4或概念5所述的方法，还包括:
[0079]设置俯仰角传感器来监测所述收割机的俯仰角；以及
[0080]当俯仰角正在变化或者在如下时间段内保持恒定时，忽略高度h2的变化:所述时间段比所述收割机移动与所述第一高度传感器和所述第二高度传感器之间的间隔相等的距离所需要的时间短。
[0081]概念7.—种收割机的梢部切割器控制系统，包括:
[0082]摄像机，其定位成获取要收割的植株的图像；[0083]液压系统，其升高或降低梢部切割器；以及
[0084]控制器，其分析所述植株的图像并利用所述液压系统升高或降低所述梢部切割器来相对于植株特征保持梢部切割器的高度恒定。
[0085]概念8.—种保持收割机中的梢部切割器高度恒定的方法，包括:
[0086]获取要收割的植株的图像；
[0087]分析所述图像以基于植株特征来确定切割高度；以及
[0088]利用液压系统来升高或降低所述梢部切割器，由此相对于所述植株特征保持梢部切割器的高度恒定。
[0089]概念9.根据概念8所述的方法，其中，所述植株特征是颜色。
[0090]概念10.根据概念8或概念9所述的方法，其中，所述植株特征是形状。
[0091]概念11.根据概念8、概念9或概念10所述的方法，其中，所述植株特征是所述植株的归一化植被指数与高 度的关系。
【权利要求】
1.一种收割机的根部切割器控制系统,包括: 第一高度传感器，其安装在收割机的行分离器中，以测量根部切割器/行分离器单元在车辙上方的高度，所述收割机的履带或车轮驶过所述车辙； 第二高度传感器，其安装在所述收割机的后部，以测量收割机在位于履带或车轮之间的田垄上方的高度； 液压系统，其相对于所述收割机升高或降低所述根部切割器/行分离器单元；以及控制器，其分析传感器数据并利用所述液压系统来调节所述根部切割器/行分离器的高度，以保持根部切割器在所述田垄上方的高度恒定。
2.根据权利要求1所述的系统,其中， 所述第一传感器和所述第二传感器是超声波高度传感器。
3. 根据权利要求1所述的系统,其中， 所述控制器包括俯仰角传感器，以测量所述收割机的俯仰角。
4.一种保持收割机中的根部切割器高度恒定的方法，包括: 设置第一高度传感器，所述第一高度传感器安装在收割机的行分离器中； 设置第二高度传感器，所述第二高度传感器安装在所述收割机的后部； 使用所述第一高度传感器监测根部切割器/行分离器单元在车辙上方的高度Ii1，所述收割机的履带或车轮驶过所述车辙； 使用所述第二高度传感器监测收割机在位于履带或车轮之间的田垄上方的高度h2 ； 升高或降低所述根部切割器/行分离器单元，以保持恒定的高度h ； 如果所述高度h2减小，则使所述根部切割器/行分离器单元升高所述减小量；以及 如果所述高度h2增大，则使所述根部切割器/行分离器单元降低所述增大量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中， 所述第一高度传感器和所述第二高度传感器是超声波传感器。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括: 设置俯仰角传感器来监测所述收割机的俯仰角；以及 当俯仰角正在变化或者在如下时间段内保持恒定时，忽略高度h2的变化:所述时间段比所述收割机移动与所述第一高度传感器和所述第二高度传感器之间的间隔相等的距离所需要的时间短。
7.—种收割机的梢部切割器控制系统,包括: 摄像机，其定位成获取要收割的植株的图像； 液压系统，其升高或降低梢部切割器；以及 控制器，其分析所述植株的图像并利用所述液压系统升高或降低所述梢部切割器来相对于植株特征保持所述梢部切割器的高度恒定。
8.一种保持收割机中的梢部切割器高度恒定的方法，包括: 获取要收割的植株的图像； 分析所述图像以基于植株特征来确定切割高度；以及 利用液压系统来升高或降低所述梢部切割器，由此相对于所述植株特征保持所述梢部切割器的高度恒定。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述植株特征是颜色。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述植株特征是形状。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述植株特征是所述植株的归`一化植被指数与高度的关系。
【文档编号】A01D57/00GK103491765SQ201280020138
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2011年11月9日
【发明者】阿瑟·F·兰格, 埃里克·A·维斯特费尔德, 吉列尔莫·佩雷斯-伊图尔韦, 克里斯托弗·范德罗 申请人:天宝导航有限公司