收割机头的割台高度控制的制作方法

收割机头的割台高度控制


背景技术：

1.农业联合收割机是搜集作物材料并将期望的作物(谷物、种子等)与可丢弃材料(稻草、尾渣(tailing)等)分离的机器。为此，联合收割机通常使用包括割台(header)和进料器的系统来收集所有作物材料。割台从地面搜集宽列材料，并将材料移向进料器。进料器将合并的作物材料输送到脱粒和分离系统，该系统将期望的作物与其余材料分离。
2.联合收割机割台的宽度确定联合收割机每次通过田地时收集多少作物。在一些情况下，期望的是增加割台的宽度以在减少完全收割给定区域所需的通过次数方面提高收割效率。但是，较宽的割台在跟随地面轮廓时不如窄割台有效，这会导致低生长作物或种植在特别不平坦地形上的作物的收割效率较低。
3.为了解决起伏的地形的问题，已经制作了带有铰接式头的割台。例如，美国专利公开no.2019/0000014公开了一种联合收割机输送带(draper)头，其具有中心区段和位于中心区段的每一侧上的可枢转的“翼”。作为另一个示例，美国专利no.9,992,924公开了一种具有铰接式割台的联合收割机，其可以移动到不同位置以改善收割并且还在运输期间提供更紧凑的外形。美国专利no.10,070,575和no.10,165,726还示出了具有带枢转元件的割台的联合收割机。
4.铰接式割台的另一个问题是，在一些情况下，它们不能以合适的方式与现有的联合收割机控制系统一起操作，这些联合收割机控制系统被配置为控制一体式割台的高度或朝向。这种现有联合收割机系统的示例在图1中示出。在此，联合收割机100包括底架102、割台104和轮106等以驱动联合收割机100跨过地面g。割台104包括一体式结构，其不具有沿着其长度的铰接式接头(例如，枢轴等)。
5.割台104通过安装件108(诸如进料器壳体，其将作物材料从割台104输送到底架102内的联合收割机100的内部工作装置)连接到底架102。安装件108可移动以在控制系统的控制下相对于底架102重新定位割台104。例如，安装件108可以通过水平横向枢轴110和液压致动器112连接到底架102，使得致动器112的操作绕横向枢轴110枢转安装件108，以升高和降低割台104。通过例如在安装件108和割台104之间提供纵向枢轴114以及致动器116以控制割台104的倾斜位置，安装件108还可以被连接为相对于底架102倾斜移动。图1的示例具有三个致动器110、112，但可以使用更少的致动器。例如，一对致动器112可以被用于提供垂直移动(朝向和远离地面g移动割台104)和倾斜移动(使割台的一个横向侧比另一侧在垂直方向上移动更多或更少以绕纵轴旋转)的组合。
6.割台104相对于底架102的位置由联合收割机控制系统118控制，该联合收割机控制系统118通常被集成到联合收割机底架102内的舱室或其它位置。控制系统118从沿着割台104定位的高度传感器接收地面高度测量。例如，割台104可以具有外侧左高度传感器120l、内侧左高度传感器120lc、外侧右高度传感器120r和内侧右高度传感器120rc。每个高度传感器120提供代表在相应传感器120的位置处割台104在地面g上方的高度的测量的信号。控制系统118处理这些信号以决定如何操作致动器112、116以定位割台104。例如，控制系统可以对从内侧左高度传感器120lc和外侧左高度传感器120l获得的高度值求平均以获
得割台104左侧的高度设置，并类似地对从内侧右高度传感器120rc和外侧右高度传感器120r获得的高度值求平均以获得割台104右侧的高度设置，然后操作致动器112、116以移动割台104直到高度传感器120提供指示它们已经获得或充分接近期望高度设置的信号。
7.前述控制系统的正确操作的前提是割台104是在割台段之间没有任何铰接式连接的一体式割台。因此，如果具有可移动翼的分段式割台被安装以代替一体式割台104，那么高度传感器120的输出将不足以适当地控制分段式割台的位置。在美国专利公开no.2018/0368317中公开了使用旨在控制一体式割台的联合收割机控制系统来解决控制分段式割台的问题的尝试。该公开描述了一种分段式割台，其具有测量翼区段相对于中心区段的角度的角度感测检测器，以及检测沿着割台的各种位置处在地面以上的高度的高度传感器。当翼区段相对于中心区段达到预定角度时，控制器进入“校正模式”，在该“校正模式”中调整信号被发送到割台控制器。
8.所有前述参考文献和本公开中提及的所有其它参考文献通过引用并入本公开。
9.该背景技术描述被提供以帮助理解示例性实施例的以下解释，而不是承认该背景信息中的任何或全部必然是现有技术。


技术实现要素：

10.在一个示例性实施例中，提供了一种用于农用车辆的割台系统。割台系统包括：在横向方向上从第一端延伸到第二端的中心区段，其中中心区段的横向中心线在第一端和第二端之间；以及第一翼区段，可移动地附接到中心区段的第一端并且在横向方向上从第一内侧端延伸到第一外侧端，第一翼区段相对于中心区段可移动通过第一运动范围。第一内侧高度传感器位于中心区段上在中心区段的横向中心线和第一端之间并且被配置为输出第一内侧高度传感器信号。多个第一外侧高度传感器位于第一翼区段上在第一内侧端和第一外侧端之间，多个第一外侧高度传感器中的每一个被配置为输出相应的第一外侧高度传感器信号。割台控制子系统可操作地连接到多个第一外侧高度传感器，并且被配置为从多个第一外侧高度传感器中的每一个接收相应的第一外侧高度传感器信号，并基于第一外侧高度传感器信号生成单个仿真的第一外侧高度传感器信号。
11.在另一个示例性方面，提供了一种农业联合收割机，其具有底架、割台、将割台连接到底架的可移动安装件、割台控制子系统和割台位置控制系统。割台具有：在横向方向上从第一端延伸到第二端的中心区段，其中中心区段的横向中心线在第一端和第二端之间；第一内侧高度传感器，位于中心区段上在中心区段的横向中心线和第一端之间并且被配置为输出第一内侧高度传感器信号；第二内侧高度传感器，位于中心区段上在中心区段的横向中心线和第二端之间并且被配置为输出第二内侧高度传感器信号；第一翼区段，可移动地附接到中心区段的第一端并且在横向方向上从第一内侧端延伸到第一外侧端，第一翼区段相对于中心区段可移动通过第一运动范围；多个第一外侧高度传感器，位于第一翼区段上在第一内侧端和第一外侧端之间，多个第一外侧高度传感器中的每一个被配置为输出相应的第一外侧高度传感器信号；第二翼区段，可移动地附接到中心区段的第二端并且在横向方向上从第二内侧端延伸到第二外侧端，第二翼区段相对于中心区段可移动通过第二运动范围；以及多个第二外侧高度传感器，位于第二翼区段上在第二内侧端和第二外侧端之间，多个第二外侧高度传感器中的每一个被配置为输出相应的第二外侧高度传感器信号。
割台控制子系统可操作地连接到多个第一外侧高度传感器和多个第二外侧高度传感器，并且被配置为：从多个第一外侧高度传感器中的每一个接收相应的第一外侧高度传感器信号并且基于第一外侧高度传感器信号生成单个仿真的第一外侧高度传感器信号，并且从多个第二外侧高度传感器中的每一个接收相应的第二外侧高度传感器信号并且基于第二外侧高度传感器信号生成单个仿真的第二外侧高度传感器信号。割台位置控制系统可操作地连接到第一内侧高度传感器、第二内侧高度传感器、割台控制子系统和可移动安装件，割台位置控制系统被配置为基于第一内侧高度传感器信号、第二内侧高度传感器信号、单个仿真的第一外侧高度传感器信号和单个仿真的第二外侧高度传感器信号来操作可移动安装件以改变割台相对于底架的朝向。
12.在一些实施例中，割台位置控制系统可以可操作地连接到第一内侧高度传感器以接收第一内侧高度传感器信号，并且可操作地连接到割台控制子系统以接收单个仿真的第一外侧高度传感器信号。割台位置控制系统被配置为响应于第一内侧高度传感器信号和单个仿真的第一外侧高度传感器信号来操作一个或多个致动器以移动割台。割台控制子系统可以与割台位置控制系统集成。
13.在一些实施例中，第一内侧高度传感器和多个第一外侧高度传感器各自包括一个或多个雷达测距仪、光学测距仪、超声测距仪或机械测距仪。
14.在一些实施例中，第一翼区段通过一个或多个枢轴可移动地附接到中心区段。
15.在一些实施例中，多个第一外侧高度传感器包括在第一内侧端和第一外侧端之间横向间隔开的至少三个第一外侧高度传感器。割台控制子系统可以被配置为通过计算第一外侧高度传感器信号的线性回归、计算线性回归的y截距值并将y截距值设置为单个仿真的第一外侧高度传感器信号来生成单个仿真的第一外侧高度传感器信号。
16.在一些实施例中，割台系统还包括：第二内侧高度传感器，位于中心区段上在中心区段的横向中心线和第二端之间并且被配置为输出第二内侧高度传感器信号；第二翼区段，可移动地附接到中心区段的第二端并且在横向方向上从第二内侧端延伸到第二外侧端，第二翼区段相对于中心区段可移动通过第二运动范围；以及多个第二外侧高度传感器，位于第二翼区段上在第二内侧端和第二外侧端之间，多个第二外侧高度传感器中的每一个被配置为输出相应的第二外侧高度传感器信号。割台控制子系统可操作地连接到多个第二外侧高度传感器，并被配置为从多个第二外侧高度传感器中的每一个接收相应的第二外侧高度传感器信号，并基于第二外侧高度传感器信号生成单个仿真的第二外侧高度传感器信号。多个第二外侧高度传感器可以包括在第二内侧端和第二外侧端之间横向间隔开的至少三个第二外侧高度传感器。割台控制子系统可以被配置为通过计算第二外侧高度传感器信号的线性回归、计算线性回归的y截距值并将y截距值设置为单个仿真的第二外侧高度传感器信号来生成单个仿真的第二外侧高度传感器信号。割台位置控制系统可以被配置为仅基于四个割台高度输入变量来操作，并且可以被配置为接收第一内侧高度传感器信号、第二内侧高度传感器信号、单个仿真的第一外侧高度传感器信号和单个仿真的第二外侧高度传感器信号作为仅有的四个割台高度输入变量。
17.在另一个示例性实施例中，提供了一种用于操作铰接式割台的方法，该铰接式割台包括通过可移动安装件可操作地连接到底架的中心区段以及可移动地连接到中心区段的两个翼区段。该方法包括：从位于中心区段上靠近中心区段的第一端的第一内侧高度传
感器接收第一内侧高度传感器信号；从位于中心区段上靠近中心区段的第二端的第二内侧高度传感器接收第二内侧高度传感器信号；从可移动地附接到中心区段的第一端的第一翼区段上的相应第一外侧高度传感器接收多个第一外侧高度传感器信号；基于多个第一外侧高度传感器信号生成单个仿真的第一外侧高度传感器信号；从可移动地附接到中心区段的第二端的第二翼区段上的相应第二外侧高度传感器接收多个第二外侧高度传感器信号；基于多个第二外侧高度传感器信号生成单个仿真的第二外侧高度传感器信号；将第一内侧高度传感器信号、第二内侧高度传感器信号、单个仿真的第一外侧高度传感器信号和单个仿真的第二外侧高度传感器信号作为四个单独的输入提供给割台位置控制系统；并且基于四个单独的输入操作割台位置控制系统以相对于底架移动中心区段。
18.该方法还可以包括：生成单个仿真的第一外侧高度传感器信号包括计算第一外侧高度传感器信号的第一线性回归、计算第一线性回归的第一y截距值并将第一y截距值设置为单个仿真的第一外侧高度传感器信号；并且生成单个仿真的第二外侧高度传感器信号包括计算第二外侧高度传感器信号的第二线性回归、计算第二线性回归的第二y截距值并将第二y截距值设置为单个仿真的第二外侧高度传感器信号。
附图说明
19.现在将参考附图严格地通过示例来描述本发明的实施例，其中：
20.图1是具有一体式割台的现有技术农用车辆的示意性前视图。
21.图2是具有铰接式割台的农用车辆的顶视图。
22.图3是图2的农用车辆的前视图。
23.图4是位于水平地面上的铰接式割台的示意性前视图。
24.图5是用于图4的割台和地面配置的地面距离传感器输出值的曲线图。
25.图6是位于不平坦地面上的铰接式割台的示意性前视图。
26.图7是用于图6的割台和地面配置的地面距离传感器输出值的曲线图。
27.图8图示了用于割台控制子系统的示例性过程流。
28.图9是控制系统的示意图。
29.图10a
‑
图10c示意性地图示了不同的控制系统和传感器配置。
具体实施方式
30.附图描绘了根据本概念的一种或多种实施方式，仅作为示例，而不是作为限制。在图中，类似的附图标记指相同或相似的元件。
31.参考图2和图3，示出了以联合收割机的形式的农用车辆200的示例性实施例，其一般包括底架202和由底架202携带的割台204。如本领域已知的，底架202被支撑在驱动轮206或履带上，并且被配置为在收割操作期间在向前方向上移动，如箭头f所示。为简单起见，图2的顶视图中仅示出了车辆200的前部。
32.割台204通过安装件208连接到底架202。安装件208可以包括被配置为收集作物材料并将其引导至车辆200的内部工作装置的进料室或谷物输送机。这种内部工作装置通常还将包括用于分离和处置所收集的作物材料的附加系统，诸如脱粒机、分离器、谷物升降机、谷物罐、秸秆切碎机和撒布机等。此类附加系统在本领域中是公知的并且为了描述的简
洁而从视图中省略。还应当认识到的是，本文描述和图示的割台204不一定需要被包括在联合收割机上，而是可以结合在其它农用车辆(诸如割草机)中。
33.安装件208是铰接式连接，其包括一个或多个连杆臂、控制器(例如，液压活塞)等，以控制割台204相对于底架202的位置，诸如本领域中已知的。例如，安装件208可以包括通过横向枢轴210(即，具有在水平面中相对于向前方向f横向延伸的旋转轴的枢轴)附接到底架的进料器壳体或其它刚性结构，该横向枢轴210允许安装件208相对于底架202上下枢转。一个或多个致动器212设置在底架202和进料器壳体之间以控制安装件208的端部的垂直位置，并从而控制所附接到安装件208的端部的割台204垂直位置。安装件208还可以允许割台204和底架202之间的旋转移动。例如，安装件208可以包括在进料器壳体的远端处的纵向枢轴214。纵向枢轴214具有大致与向前方向f对准的枢转轴(pivot axis)，但是当进料器壳体上下枢转时，这个枢转轴可以倾斜通过一定角度范围。一个或多个致动器216可以被设置为围绕纵向枢轴214旋转割台204。横向枢轴210和纵向枢轴被示为分离的枢轴，但它们可以组合成单个接头，诸如万向节安装件(又称“cardon”接头或通用接头)、球窝连接、轴针(pintle)连接等。
34.其它实施例可以使用零件和控制器的任何合适的布置来控制割台204相对于底架202的运动。例如，两个致动器212可以附接成在底架202和割台204之间延伸(而不是连接到安装件208的中间结构)，并且一起操作以控制割台204的升高和倾斜两者。鉴于本公开，本领域普通技术人员将清楚其它替代方案和变化，并且本发明不旨在限于用于提供割台204和底架202之间的相对运动或运动控制的任何特定机制。
35.割台204是铰接式(或“分段式”)割台，其具有中心区段218和两个翼区段220。中心区段218在横向方向t上从第一横向端延伸到第二横向端。每个翼区段220可移动地附接在中心区段218的相应横向端，并且每个翼区段220在横向方向t上从靠近中心区段218定位的相应内侧端延伸到远离中心区段218定位的相应外侧端。每个翼区段可相对于中心区段218移动通过相应的运动范围。
36.中心区段218和翼区段220可以包括任何合适的操作机构，诸如割草机、播种机、耕作机构等。例如，在所示实施例中，中心区段218和翼区段220包括所谓的输送带头，其中每个区段218、220包括相应的输送机系统222、切割机系统224和卷轴系统226(卷轴226被部分地省略以更清楚地示出底层部分)。翼区段220上的输送机系统222被配置为将作物材料朝着中心区段218(和安装件208)移动。中心区段218具有两个输送机系统222，其将从翼区段220接收的作物材料朝着安装件208移动。在中心区段218的中间，有进料器输送机228，其从输送机系统222收集作物材料并将其引导至车辆200中以进行进一步处理。输送机系统222可以包括输送带、螺旋钻等。切割机系统224被设置为从地面切割作物材料，并且卷轴系统226帮助保持、提升作物材料并将作物材料朝着输送机系统222移动。输送机系统222、切割机系统224和卷轴系统226的一般细节和特征将被本领域普通技术人员理解，并且无需在本文详细描述。
37.翼区段220通过相应的铰接接头230可移动地连接到中心区段218。铰接接头230允许翼区段220相对于中心区段218移动通过沿着垂直方向(即，与表示地面g的标称平面正交)的运动范围。运动范围限定收割操作期间翼区段220的正常操作范围。但是，铰接接头220可以被配置为允许翼区段220折叠到高于正常操作范围的存储的位置。
38.可以使用任何类型的铰接接头230来提供翼区段220和中心区段218之间的相对移动。例如，铰接接头230可以包括限定平行于向前方向f延伸的相应枢转轴的枢轴连接器(例如，销或铰链)。可以为每个翼区段220提供单个枢轴销以提供围绕销的简单旋转，或者多个枢轴销可以与中间连杆一起提供以提供更复杂的移动几何形状(例如，参见美国专利公开no.2019/0000014)。铰接接头230还可以允许相对于中心区段218围绕多个旋转轴的枢转移动(例如，参见美国专利公开no.2018/0303029)。铰接接头230还可以包括连杆以允许相对平移移动而没有对应的相对角度移动，或围绕虚拟枢转轴的角度移动(例如，参见美国专利no.9,992,924和no.10,070,575)。铰接接头230还可以包括相应的翼区段位置控制机构，诸如电动致动器(例如，电机)、液压或气动活塞和气缸致动器232(诸如所示)等，以控制翼区段220相对于中心区段218的位置。在所示示例中，翼区段220的位置可以由将翼区段联接到中心区段218的致动器232和/或由控制保持翼区段220在地面上方的一个或多个支撑轮236的位置的致动器234控制。鉴于本公开，其它替代方案和变化对于本领域普通技术人员来说将是清楚的。
39.任何种类的机构可以用于提供各个零件之间的相对移动。例如，控制割台204相对于底架202的位置的致动器212、216以及控制翼区段220相对于中心区段218的位置的致动器可以包括任何合适的可移动连杆机构。在图2中，致动器212、216被示为加压致动器，诸如由阀门和加压流体(气体、油等)源操作的气动或液压活塞和气缸组件。在这种情况下，活塞/气缸组件提供了以长度可调整的伸缩式连接器的形式的可移动连杆。可替代地，各种致动器可以包括电动机、压力操作的旋转驱动器等作为动力供应，以及其它种类的可移动连杆以提供期望的受控移动。例如，可以提供电动机来驱动蜗轮，该蜗轮与对应的螺母接合以提供替代的伸缩连杆。一个或多个致动器可以是双向的(例如，能够强制地上下移动割台204或翼区段220)，或单向的(例如，仅能够提升割台204或翼区段220，而通过重力实现降低)。致动器还可以包括任何合适的驱动机构以将动力转换成期望的运动类型，诸如齿轮、驱动轴、蜗杆等。这些和其它这样的致动器及其它在本领域中是已知的，并且不需要在本文更详细地描述。
40.一个优选实施例包括中心区段218和两个翼区段220，但是其它实施例可以包括仅一个翼区段220，或多个中心区段218。其它变化也是可能的。
41.现在更具体地参考图3，详细描述用于铰接式割台204的控制系统和相关联的部件。一般而言，示例性控制系统包括割台控制子系统300、左内侧地面高度传感器302l和右内侧地面高度传感器302r、多个左外侧地面高度传感器304l和右外侧地面高度传感器304r以及割台位置控制系统306。
42.地面高度传感器302、304被配置为生成指示位于下方地面g上方的割台204的相应部分的高度的信号。地面高度传感器302、304可以包括任何合适的距离测量设备，其可在收割联合收割机的环境中操作。例如，地面高度传感器302、304可以包括超声、光学或雷达测距仪。地面高度传感器302、304还可以包括机械测距仪，诸如机械拖臂(即，探测臂(feeler))或拖轮，其通过线性或角度电位计连接到割台204以测量作为电位计的变化电阻的函数的距离，诸如本领域中已知的。此类高度传感器的使用和操作在本领域中是已知的并且不需要在本文详细描述。
43.地面高度传感器302、304沿着割台204的横向方向t在各个位置处安装到割台204，
并且每个被校准为提供表示在每个传感器所附接的横向位置处的在地面g和割台204的底部之间的距离的信号。在所示示例中，左内侧地面高度传感器302l和右内侧地面高度传感器302r安装在中心区段218上，其中每个传感器位于中心区段218的横向中心线308和中心区段218的相应横向端之间。左外侧地面高度传感器304l沿着左翼区段220l在横向方向上分布，右外侧地面高度传感器304r沿着右翼区段220r在横向方向上分布(图3中的视图是从车辆200的前方看，因此，在这个视图中“右”和“左”是相反的)。在所示实施例中，存在三个左外侧地面高度传感器304l和三个右外侧地面高度传感器304r，但在其它实施例中，每种传感器304l、304r可以有两个或更多个。
44.地面高度传感器302、304、割台控制子系统300和割台位置控制系统306可操作地连接，使得割台位置控制系统306可以使用来自地面高度传感器302、304的信号作为反馈以控制限定中心区段218和翼区段220相对于底架202和地面g的位置的各种致动器212、216、232、234中的一个或多个。任何合适的有线或无线通信系统可以用于可操作地连接这些零件。例如，低压布线可以被用于提供操作连接。地面高度传感器302、304可以周期性地或连续地生成信号，或者割台控制子系统300或割台位置控制系统306可以周期性地查询传感器302、304以传输它们的相应信号。可以以任何合适的方式调节此类信号以提供相应测量的可靠且鲁棒的指示。例如，可以将模数转换器、带通滤波器等集成到电路系统中以清理信号。
45.割台位置控制系统306向致动器212、216、232、234中的一个或多个生成输出控制信号以在不平坦的地形上适当地移动割台204。割台位置控制系统306可以包括任何合适的系统。例如，割台位置控制系统306可以包括具有与每个单独的高度传感器302、304对应的高度位置输入变量的控制系统，使得割台位置控制系统306直接监视跨割台204的宽度的每个单独的高度信号并对其作出反应。在这种实施例中，割台位置控制系统306可以向所有致动器发送输出控制信号以控制中心区段218和翼区段220的位置。例如，割台位置控制系统306可以发送控制信号以操作安装件致动器212、216以将中心区段218保持在相对于地面g的期望位置，并且可以发送用于操作翼区段致动器232、236的控制信号以将翼区段220保持在相对于地面g的期望位置。
46.在其它实施例中，割台位置控制系统306可以包括一体式割台位置控制系统，其具有四个割台高度输入变量；即：内侧左高度输入(li)、外侧左高度输入(lo)、内侧右高度输入(ri)和外侧右高度输入(ro)。这种一体式割台位置控制系统306在农业联合收割机中普遍使用，并且被编程为在某些基本假设下操作。首先，假设四个高度输入变量(li、lo、ri和ro)指示割台204沿着横向方向t在四个相应固定位置处相对于地面g的当前高度和倾斜。第二，假设所有传感器位于大致相同的平面(即，大概刚性或几乎刚性的一体式割台的平面)。使用这些假设和四个高度输入变量(li、lo、ri和ro)，一体式割台位置控制系统306控制一个或多个安装件致动器212、216以升高和倾斜安装件108(其通常是进料器壳体)以将割台204放置在地面上方更好或更均匀的位置。理想的位置通常是让所有四个高度传感器都登记地面上方相同或相似的高度，该高度值适合作物条件。
47.具体的控制算法可以变化，但是典型的一体式割台位置控制系统306通过对割台204两侧的传感器信号求平均来生成用于致动器212、216的控制输出。例如，一体式割台位置控制系统306对左侧内侧高度传感器信号(li)和左侧外侧高度传感器信号(lo)的值求平
均值以确定左侧平均高度，并且对右侧内侧高度传感器信号(ri)和右侧外侧高度传感器信号(ro)的值求平均以确定右侧平均高度。基于这两个平均高度值，系统306发出控制信号以升高、降低或倾斜割台204。例如，如果左侧平均高度高于期望的切割高度，而右侧平均高度低于期望切割高度，那么系统306将生成命令以使割台204在左侧向下倾斜而在右侧向上倾斜。类似地，如果左侧和右侧平均高度都高于期望的切割高度，那么系统306将生成用以降低整个割台204的命令。当然，也可以发出命令的组合以导致提供组合的倾斜和高度调整。
48.一体式割台位置控制系统306通常不适合其自身与铰接式割台一起操作，诸如图2和图3中所示的示例性割台204。铰接式割台204不满足四个高度传感器彼此保持在大致同一平面内的假设，这使得常规的四个高度输入变量不足以评估中心区段218和翼区段220的实际位置。此外，来自一体式割台位置控制系统306的输出控制信号仅控制中心区段218相对于底架102和地面g的位置，而无法控制翼区段220的位置。
49.可以通过提供具有割台控制子系统300的铰接式割台204来解决典型的一体式割台位置控制系统306的这个缺点，该割台控制子系统300控制将翼区段220移动到相对于地面g的期望位置，并向一体式割台位置控制系统306发送一个或多个仿真的地面位置信号。一般而言，割台控制子系统300使用左外侧地面高度传感器304l和右外侧地面高度传感器304r的传感器输出来执行两个操作：操作一个或多个翼区段致动器232、236以将翼区段220调平在地面g上，并且向一体式割台位置控制系统306发送外侧左高度输入变量(lo)的单个仿真值和外侧右高度输入变量(ro)的单个仿真值。左内侧地面高度传感器302l和右内侧地面高度传感器302r的输出信号分别作为内侧左高度输入变量(li)和内侧右高度输入变量(ri)的输入被直接地或经由割台控制子系统300发送到一体式割台位置控制系统306。
50.在图4和图5中图示了调平翼区段220的操作。图4示意性地图示了在水平地面g上操作的割台204的前视图，其中左翼区段220l和中心区段220处于地面上方的统一的第一高度h1处，并且右翼区段220r倾斜，其中内侧端大致在第一高度h1处并且外侧端在大于第一高度h1的第二高度h2处。图5图示了当割台204处于图4中所示的位置时地面高度传感器302、304的传感器输出幅度，其中y轴上的传感器输出幅度是根据最大输出的百分比，并且在x轴上是横向方向t上的相对物理位置。为了便于参考，各个高度传感器302、304被标记为编号为1到8的传感器以示出割台204上的传感器的相对位置，并且它们的地面位置传感器输出绘制在图5的曲线图中。
51.在这个示例中，第一高度h1是用于处理底层作物的期望海拔。因此，期望将右翼区段220降低到第一高度h1。为此，割台控制子系统300评估三个右外侧地面高度传感器304r的输出，并向翼区段致动器(例如，致动器232)生成控制信号以降低右翼区段220r，直到来自所有三个右外侧地面高度传感器304r登记相似的输出幅度为止。
52.在优选实施例中，通过使用空间朝向和来自右外侧高度传感器304r的信号输出读数执行线性回归并确定由线性回归生成的曲线的斜率来实现这个控制。线性回归是已知的数学函数，它假定标量响应与一个或多个解释变量之间的线性相关性。可以使用最小二乘法或任何其它已知的数学方法来执行线性回归，并且用于执行线性回归的此类方法在本领域或数学领域中是已知的并且无需在此详细解释。对依赖于位置的传感器输出执行线性回归提供了具有斜率值和y截距值yr的拟合线500r。斜率和y截距y值根据公式y＝sx+yr定义线性函数(其中y是y轴值，s是斜率，x是x轴上的位置，yr是y截距值)。右翼区段传感器数据
用在中心区段218和右翼区段220r之间的枢轴连接的物理位置处的零x轴值建模。因此，y截距值yr表示枢转轴处的虚拟传感器值。左翼区段传感器数据以类似的方式建模，其中其自己的拟合线500l具有自己的斜率和y截距值yl。
53.在执行线性回归后，割台控制子系统300确定右翼区段拟合线500r的斜率不等于零(或不在零幅度的范围内)。因此，割台控制子系统300向翼区段致动器232发出用以移动翼区段220r的控制命令以将斜率改变为等于零或在零的预定范围内的值。在这种情况下，斜率值为负，并且割台控制子系统300发出用以降低右翼区段220r的命令。在这种情况下，这是通过扩展致动器232来实现的，但是其它实施例可以具有不同的物理模型和控制功能来执行调平功能。在这个过程期间，割台控制子系统300可以监视右外侧地面高度传感器304r的输出，并使用这些作为反馈以确保翼区段220r适当地降低到所有传感器304r大致在离地面相同距离的水平位置。这种控制回路的细节在本领域中是已知的并且不需要在本文描述。这种控制可以是连续的(即，以计算机系统的最快可用处理和时钟速度)，或周期性的(即，以低于最快速度的预定速率)。
54.类似地，割台控制子系统300根据左外侧地面高度传感器304l的线性回归确定左侧拟合线500l的斜率为零或接近零。因此，割台控制子系统300不发出用以改变左翼区段220l相对于中心区段218的位置的命令。
55.图6和图7中图示了割台控制子系统300向一体式割台位置控制系统306提供外侧左侧高度输入变量(lo)和外侧右高度输入变量(ro)的仿真值的操作。图6示意性地图示了在不平坦地面g上操作的割台204的前视图。如图6中所示，左翼区段220l大体位于地面g上方的第一高度h1处的水平，并且右翼区段220r大体位于地面g上方的第二高度h2处的水平，其中第一高度h1小于第二高度h2。这种高度的差异反映在图7中地面高度信号的幅度中。类似地，图6示出中心区段220在左侧比在右侧更靠近地面，从而产生左内侧地面传感器302l和右内侧地面传感器302r处的高度传感器输出幅度的差异，如图7中所示。
56.割台控制子系统300通过对左外侧高度传感器304l和右外侧高度传感器304r执行线性回归来生成外侧左高度输入变量(lo)和外侧右高度输入变量(ro)的仿真值。线性回归的y截距值yl和yr分别用作左高度输入变量和右高度输入变量(lo、ro)。这些值被传输到一体式割台位置控制系统306，其操作以控制可移动安装件致动器(例如，212和/或216)以重新定位割台204的中心区段218，就好像它是一体式割台一样。
57.将理解的是，并非严格要求在所有实施例中都使用线性回归分析。例如，在替代实施例中，二次或更高阶回归可以与小的二次分量一起使用，使得它产生与拟合线的线性表示相似但具有轻微曲率的输出。在此类情况下，斜率可以被计算为沿着曲线在某个点处的斜率的导数，或计算为曲线上多个点处的各个导数值的平均值，或通过类似的计算。y截距可以直接被当作二次拟合线的y截距，或通过基于曲线上预定点处的曲线的导数或作为多个点处的多个导数的平均值外推一条线并使用模拟线的y截距作为y截距值而导出，该模拟线的y截距被提供为仿真的外侧高度输入变量(lo、ro)。鉴于本公开，其它替代方案和变化对于本领域普通技术人员来说将是清楚的。
58.如上所述，一体式割台位置控制系统306可以使用任何数量的控制算法来重新定位割台204的中心区段218。在一个示例中，一体式割台位置控制系统306对外侧右高度输入和内侧右高度输入(ro和ri)的值求平均以生成平均右高度(hr)，并且对外侧左高度输入和
内侧左高度输入(lo和li)的值求平均以生成平均左高度(hl)。然后，应用基于联合收割机和割台系统的物理参数的预定的运动模型，一体式割台位置控制系统306向一个或多个致动器212、216发送用以改变割台206的倾斜角或仰角(elevation)的控制命令。
59.例如，在图6和图7的示例中，左内侧地面高度传感器302l在y轴刻度上读取值40，而右内侧地面高度传感器302r在y轴刻度上读取值75。这些值由一体式割台位置控制系统分别用作内侧左高度输入(li)和内侧右高度输入(ri)。仿真的外侧左高度输入变量(lo)在y轴刻度上具有大约为45的值，仿真的外侧右高度输入变量(ro)在y轴刻度上具有大约为75的值。因此，一体式割台位置控制系统306将平均左高度hl计算为42.5(即，(li+lo)/2＝(40+45)/2)，并且将平均右高度hr计算为75(即，(ri+ro)/2＝(75+75)/2)。一体式割台位置控制系统306将这些值与取决于作物条件和类型以及其它已知变量的期望操作高度值进行比较，并向致动器212、216发出用以移动割台204的命令以实现这些值。在这种情况下，一体式割台位置控制系统306将发送用以旋转割台204的命令以相对于左手侧降低右手侧以校正偏移，并且这可以伴随整体向上或向下的移动以实现期望的操作高度。
60.将理解的是，一体式割台位置控制系统306和割台控制子系统300可以独立操作。例如，当一体式割台位置控制系统306正在操作致动器212、216以旋转、升高或降低中心区段218时，割台控制子系统300正在操作以将翼区段220保持在地面g上的水平并且生成并发送仿真的外侧左高度输入变量和右高度输入变量(lo、ro)的更新后的值。因此，割台控制子系统300和一体式割台位置控制系统306能够成功地将铰接式割台204的中心区段218和翼区段220定位在水平或不平坦的地形上，而无需对一体式割台位置控制系统306进行任何修改。这对于将铰接式割台改装到先前配备有一体式割台及其相关联控制系统的农用车辆特别有利。
61.图8图示了用于操作割台控制子系统300的控制算法。在这个示例中，提供了单个铰接式翼区段，但是将理解的是，可以简单地通过添加与可以被包括的任何附加翼区段的现有步骤相似的附加步骤来修改控制算法。控制算法开始于步骤800，其中割台控制子系统300从多个(优选地三个或更多个)翼区段高度传感器读取高度传感器数据。在步骤802中，割台控制子系统300对高度传感器数据执行线性回归以计算数据拟合线的斜率和y截距。在步骤804中，割台控制子系统300将y截距值发送到割台位置控制系统306。在步骤806中，割台控制子系统300确定拟合线的斜率是否等于零，或在零的预定范围(值“x”)内(例如，在零的0.1或0.2内)。如果是，那么过程返回到步骤800。如果不是，那么过程前进到步骤808，其中割台控制子系统300生成翼区段控制命令以将翼区段朝着水平位置移动(即，将拟合线的斜率减小到等于或接近于零)。然后该过程在步骤800再次开始。
62.将认识到的是，控制算法可以包括任何数量的附加步骤，诸如时间延迟、噪声过滤、求平均(例如，对高度传感器数据的时间平均值执行线性回归以平滑系统反应)，等等。
63.割台控制子系统300和割台位置控制系统306可以使用处理器和逻辑电路的任何合适布置来实现。图9是可以被用作本文讨论的系统300、306中的任一个的示例性硬件和计算装备的框图。系统300、306包括中央处理单元(cpu)900，其负责执行进行一个或多个计算机程序或操作所需的计算和逻辑操作。cpu 900经由数据传输总线902连接到传感器904(例如，传感器302和304)、用户接口906和存储器908。用户接口906可以包括用于编程和定制系统300、306的操作的任何合适的连接端口等。系统300、306还可以具有通信端口910，其可操
作地连接(有线或无线地)到其它组合控制系统，诸如用于传输控制信号的致动器212、216，如本文所讨论的。如本领域中已知的，可以提供一个或多个模数转换电路以将来自传感器904的模拟数据转换成适当的数字信号以供cpu 900处理。
64.cpu 900、数据传输总线902和存储器908可以包括任何合适的计算设备，诸如intel atom e3826 1.46ghz dual core cpu等，耦合到具有4gb存储容量的ddr3l 1066/1333mhz so
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dimm socket sdram或其它存储器(例如，紧凑盘、数字盘、固态驱动器、闪存、存储卡、usb驱动器、光盘存储装置等)。适当的处理系统和存储器的选择是例行实践的问题，并且本文不需要更详细地讨论。
65.上述操作步骤可以由割台控制子系统300和割台位置控制系统306在加载和执行有形地存储在有形计算机可读介质上(诸如磁介质(例如，计算机硬盘驱动器)、光学介质(例如，光盘)、固态存储器(例如，闪存)或本领域已知的其它存储介质上)的软件代码或指令后执行。因此，由系统300、306执行的功能可以以有形地存储在有形计算机可读介质上的软件代码或指令来实现。在系统300、306加载和执行这种软件代码或指令后，系统300、306可以执行本文描述的任何功能或功能步骤。
66.本文使用的术语“软件代码”或“代码”是指影响计算机或控制器的操作的任何指令或指令集。它们可以以计算机可执行的形式存在，诸如机器代码，其是由计算机的中央处理单元或由控制器直接执行的指令和数据的集合，以人类可理解的形式存在，诸如源代码，其可以被编译以便由计算机的中央处理单元或由控制器执行，或者以中间形式存在，诸如目标代码，其由编译器产生。如本文所使用的，术语“软件代码”或“代码”还包括任何人类可理解的计算机指令或指令集，例如脚本，其可以在由计算机的中央处理单元或由控制器执行的解释器的帮助下即时执行。
67.在前述实施例中，割台控制子系统300被描述为铰接式割台204的一部分。在此类实施例中，割台控制子系统300可以包括直接安装到割台204的自包含电子单元。可替代地，割台控制子系统300可以安装在车辆200上的别处并且通过有线或无线方式连接到外侧地面位置传感器304。还将理解的是，实施例可以集成到现有的联合收割机割台控制系统中而无需对现有系统进行任何修改。例如，可以提供具有割台控制子系统和相关传感器的割台组件，其被预先安装并准备好直接连接到联合收割机以替换刚性割台。但是，还设想的是联合收割机控制系统可以经由软件更新或其它修改而被修改以结合割台控制子系统的功能。
68.图10a
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图10c图示了用于割台控制子系统300和割台位置控制系统306的各种配置，以及它们与内侧传感器302和外侧传感器304的连接。如图10a中所示，割台控制子系统300可操作地连接以接收来自多个外侧地面高度传感器304的输出，但是割台控制子系统300可操作地连接以接收来自内侧地面高度传感器302的输出并不是绝对必要的。例如，图10a图示了内侧地面高度传感器302，其直接连接到割台位置控制系统306而不连接到割台控制子系统300。
69.可替代地，如图10b中所示，内侧地面高度传感器302可以通过割台控制子系统300。这个配置对于对所有地面高度传感器输出执行信号调节操作可以是有用的。例如，可能有必要以类似方式校准所有地面高度传感器302、304以向割台位置控制系统306提供一致的输出。如果铰接式割台204上的地面高度传感器302、304具有与被替换的一体式割台上的地面高度传感器不同的输出幅度，那么可能是这种情况，在这种情况下，必须缩放内侧传
感器302的信号以提供现有一体式割台位置控制系统306预期的范围内的输出值。
70.图10c示出了另一个替代实施例，其中割台控制子系统300被集成到割台位置控制系统300中。在这个配置中，割台位置控制系统306被配置为接收来自所有地面高度传感器的输入(即，不限于一体式割台位置控制系统的常规四个高度传感器输入)，并且割台控制子系统300可以包括处理来自外侧高度传感器304的数据以提供如上面所讨论的仿真值的软件模块。鉴于本公开，其它替代和变化对于本领域普通技术人员来说将是清楚的。
71.可以以各种形式提供实施例。在一个实例中，实施例可以包括整个车辆和割台组件，并且割台控制子系统和割台高度控制系统可以集成到割台中或车辆中。在另一个实例中，实施例可以包括分段的割台和相关联的割台控制子系统。在另一个实例中，实施例可以包括单个割台翼区段和相关联的割台控制子系统。实施例还可以用于不具有特定机械枢轴或铰接接头的割台，但仍然预预期会经历沿着割台的宽度的显著位移幅度。在其它实施例中可以使用其它配置。
72.本公开描述了可以单独使用或彼此组合使用或与其它技术组合使用的多个创造性特征和/或特征的组合。本文描述的实施例都是示例性的，并不旨在限制权利要求的范围。还将认识到的是，本文描述的发明可以以各种方式修改和适应，并且所有此类修改和适应都旨在被包括在本公开和所附权利要求的范围内。