谷物质量测量的校准的制作方法_3

文档序号:9458094阅读:来源:国知局
和/或尺寸。
[0043] 在示出的示例中,表面140、164和165限定了多个共面的平面。在一个实施例中, 表面140、164和165限定了彼此平行的平面。在一个实施例中,表面140、164和165限定 了既不共面也不彼此平行的平面。在一个实施例中,表面140、164和165都被定位在底板 142之上的一段距离处,并且都是水平设置的。在一个实施例中,表面140、164和165中的 一个或多个被定位在底板142之上的一段距离处。
[0044] 在示出的示例中,表面140、164和165是水平的,从而当谷物箱11具有中立的非 倾斜的取向时,重力的方向垂直于由底板142所限定的平面,。在一个实施例中,术语"水平 的"由垂直于重力方向的平面限定。在其他实施例中,表面140、164和165根据箱11的底 板142的相对应的下层部分或上层部分的取向而具有其他取向。例如,在另一实施例中,底 板142包括在重力的方向上从侧壁146的底部144向下倾斜的第一部分,和在重力的方向 上从相对的侧壁150的底部148向下倾斜的第二部分。在此实施例中,底板142形成第一 部分和第二部分交汇的下方直线。在一个实施例中,底板142的第一部分和第二部分朝向 彼此远离的方向枢转,或者包括收集器(trap)W允许谷物从谷物箱11中被向下倾倒。在 此实施例中,传感器126、130和134的表面140、164和165分别平行于底板142上的它们 的相应部分延伸,并且相对于重力的方向不垂直的或者倾斜的延伸。
[0045] 虽然传感器126、130和134示出为载荷传感器,但是在其他实施例中,传感器126、 130和134包括其他类型的传感器。在另一实施例中,传感器126、130和134可W包括不同 类型的传感器。例如,传感器126包括第一类型的传感器,传感器130包括第二类型的传感 器,并且传感器134包括第=类型的传感器。虽然谷物蓄积量传感器113示出为包括=个 间隔开的传感器126、130和134,但是在其他实施例中,谷物蓄积量传感器113可选地包括 更多的或更少的运种传感器。例如,在其他实施例中,谷物蓄积量传感器113可W包括单个 载荷传感器,其中,流量估测器14基于来自单个传感器的信号而校准传感器112。虽然谷物 蓄积量传感器113示出为包括沿着谷物箱11的底板定位的或者定位在谷物箱11的底板中 的多个传感器,但是在其他实施例中,谷物蓄积量传感器113包括定位成沿谷物箱11或者 位于谷物箱11中的其他位置处的多个传感器,运些传感器被定位在与示出的位置相同的 位置处或者位于其他位置处。
[0046] 如图3所示,随着谷物连续地流入到谷物箱11中,谷物堆154的尺寸和形状不断 生长W形成谷物堆160。结果,柱形部128、132和135的高度W及上表面也都可能发生改 变。柱形部129被添加到柱形部128之上。柱形部133被添加到柱形部132之上。柱形部 136被添加到柱形部135之上。柱形部129、133和136的额外重量分别被传感器126、130 和134感测到。流量估测器14利用运些感测到重量W及谷物堆154和164的形状来计算 被用于校准传感器112的流量估测值。
[0047] 在一个实施例中,谷物箱中的谷物堆的总体形状被数学建模。如果谷物堆的几何 形状是对称形状,那么该形状可W利用数学算法和/或几何建模方法建模。一旦创建了几 何模型,只需要根据谷物箱中的一个已知载荷传感器之上蓄积的质量或者根据已知的多个 载荷传感器之上蓄积的质量中的一个或多个来确定谷物箱中的谷物堆的体积,和/或确定 谷物箱中的谷物堆的质量。
[004引在示出的示例中,谷物箱11中的传感器126、130和134的位置和任何附加传感器 的位置是已知的,和/或在谷物被堆积到谷物箱11中之前已经被确定了。谷物堆的总体形 状的数学模型基于由第一、第二和附加的传感器中的至少一个所提供的信息而提供整个谷 物堆的总体积和总质量。因为定位在给定的传感器正上方的谷物部分的体积和质量相对于 整个谷物堆的比例是已知的,所W能够至少部分地基于由给定的传感器探测到的质量确定 整个体积的谷物堆的质量。
[0049] 来自多个传感器的信号向整个谷物堆的总质量提供提高的精度。虽然谷物堆可能 不提供完全锥形的形状,但是数学模型和/或方程式可W提供谷物堆的形状。在一个实施 例中,当谷物箱11中的谷物量介于预定最小谷物量和预定的最大谷物量之间时,谷物堆的 形状的数学模型可W具有更大的精度。如上所述,最大和最下谷物量可W与如下的情况相 对应,即:谷物堆足w呈现出预期形状的特征,但是谷物堆还不够大w致于被谷物箱11的 侧边改变形状。
[0050] 在另一实施例中,谷物箱11中的谷物堆的形状通过使用一个或多个非接触传感 器170确定,诸如至少一个摄像机、成对的发射器-探测器、红外装置和超声波装置。在一个 实施例中,传感器170被安装在谷物箱11内、旁边或者上方。在一个实施例中,传感器170 被用于基于建模确定谷物堆的预期形状。在另一实施例中,仅仅利用来自于传感器170的 信号确定谷物箱11中的谷物堆的形状。在又一实施例中,其他类型的传感器可W被用于感 测或探测正被蓄积在谷物箱11中的谷物堆的体积和/或形状。
[0051] 在一个实施例中,第一传感器的预定位置被选择,W使提供谷物堆的总质量的数 学模型的精度最大化。在一个实施例中,至少一个传感器被大致定位在顶点的预期位置下 方。在另一实施例中,至少一个传感器被定位成与从顶点开始的竖直矢量相距一定水平距 离的位置,从而该传感器并不位于顶点正下方。在另一实施例中,第一传感器被大体定位在 顶点之下的区域中,并且第二传感器被定位在谷物箱11内使其基本上不位于谷物箱的顶 点之下,但是位于谷物箱的另一部分之下。在另一实施例中,第=传感器或更多的传感器可 W被设置在谷物箱11内W在除了第一和第二传感器的位置之外的其他位置上确定谷物堆 部分的质量和/或重量。
[0052] 在一个实施例中,谷物堆的位置和第一传感器的位置被假定为是固定的。在此情 况下,可W根据由第一传感器所提供的信号确定谷物堆的总体积和总质量。在一个实施例 中,根据由至少第一传感器和第二传感器所提供的信号确定谷物堆的位置。因为第一和第 二传感器之间的距离是已知的,所W通过确定谷物箱内的谷物堆的位置并且计算整个谷物 堆的体积和质量,第一和第二传感器的信号与谷物堆的预期形状相对应或保持一致。在一 个实施例中,确定谷物箱中的谷物的总质量。在一个实施例中,谷物箱的形状被用于确定谷 物箱中的谷物的总质量。
[0053] 在一个实施例中,确定谷物箱中的谷物的质量在一段时间内的改变。在该实施例 中,不需要确定谷物箱中的整体谷物量。如下文更加详细地说明的那样,数学模型被用于确 定从第一时间点到第二时间点的谷物质量的改变。如果谷物堆的形状是已知的,那么可能 通过从第一时间点到第二时间点的谷物堆的尺寸的改变而确定谷物质量的改变。在该实施 例中,没有必要已知第一时间点的谷物量,而只需要知道第一时间点和第二时间点之间的 谷物量的变化量。在一个实施例中,谷物堆之下的谷物箱的形状对于确定谷物箱中的谷物 质量在一定时间段内的改变而言不是必需的。
[0054] 在一个实施例中,谷物箱中的谷物在第一时刻形成具有顶点158的锥形形状,并 且在之后的第二时刻形成更高的第二顶点164,其中谷物在第一时刻和之后的第二时刻之 间正被堆积在谷物箱中。在一个实施例中,顶点158和/或顶点164被定位成与谷物箱11 的第一壁146相距第一距离,并且与谷物箱的第二壁148相距第二距离。在一个实施例中, 第一距离不等于第二距离。
[0055] 图4示出了图示了一种示例性的方法80,在该方法中,用于蓄积量传感器113的单 个传感器元件被用于校准质量流量传感器112。如图方框82所示,传感器126感测谷物箱 11中的蓄积的谷物质量28。如上所述,在一个实施例中,传感器126包括载荷传感器,该传 感器感测谷物箱11中的谷物堆的柱形部分,其中,根据探测到的谷物堆的柱形部的重量的 改变和谷物堆的预期形状的改变,确定流入到谷物箱11中的谷物流量的估测值。在谷物箱 11中的谷物堆的生长期间,根据在不同的时刻获取的来自传感器126的信号确定正被传感 器126感测的谷物堆的特定部分的重量的改变。
[0056] 如方框84所示,流量估测器14至少部分地基于传感器126的信号校准质量流量 传感器112。在一个实施例中,流量估测器14将基于来自传感器126的信号确定的流量与 基于来自传感器112的信号确定的流量进行比较,W确定传感器12应该如何被调整或校 准。通过使用该比较,流量估测器14对传感器112进行校准。在一个实施例中,在收获期 间谷物箱11正被谷物填充的同时,此种校准W连续的方式或者W预定周期的方式被流量 估测器14执行。
[0057] 图5示出了示例性的方法180。方法180与方法80类似,除了方法180包括在谷物 的收获期间感测在谷物箱11内正被形成的谷物堆的两个部分W确定校准流量估测值。如 方框186所示,传感器130感测第二部分132的蓄积质量。在一个实施例中,与传感器126 类似,传感器130包括载荷传感器,该载荷传感器感测传感器130之上的谷物堆的柱形部分 的重量的改变。
[005引如方框188所示,通过确定谷物箱11中的谷物堆或谷物煤的特定部分的重量在一 段时间内改变的速率并结合谷物堆的预期形状,流量估测器14计算或确定校准流量,即谷 物流入到谷物箱11的流量的第一估测值。通过在不同的时刻使用来自传感器126和传感 器130的信号确定传感器126和130之上的部分的重量,流量估测器14确定谷物箱内的谷 物堆的特定部分的估测重量在特定时间段内的改变速率。
[0059] 在一个实施例中,作为在不同时刻使用来自所有现有传感器126、130和134的信 号并且结合谷物箱11中的谷物堆的形状确定用于在不同时刻校准传感器112的校准流量 的替代,流量估测器14使用来自从现有的所有传感器或成套传感器中选出的子集中的传 感器的信号并且结合谷物堆的形状,W确定校准流量估测值。在一个实施例中,谷物蓄积量 传感器113包括
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