專利名稱：用于在土壤內(nèi)定形犁溝的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)耕設(shè)備，更具體地講，涉及用于在土壤內(nèi)定形犁壟(ridge)以便用于壟作(ridge planted)農(nóng)作物的方法及系統(tǒng)。
技術(shù)背景農(nóng)用耕地可選擇性地應(yīng)用水和諸如液體肥料和殺蟲劑的化學(xué)制 品進(jìn)行灌溉。灌溉系統(tǒng)可包括中心支軸式灌溉系統(tǒng)、絞盤式灌溉系統(tǒng) (travelers)和地面灌溉式灌溉系統(tǒng)。中心支軸式灌溉系統(tǒng)和絞盤式灌溉 系統(tǒng)通常采用井和泵的布置，且施加800至1500加侖/分鐘的水和所 輸送的化學(xué)制品。地面灌溉式灌溉系統(tǒng)通常使用在耕地的高端具有供 水溝渠的門控溢流布置。在使用地面灌溉式灌溉系統(tǒng)的耕地中，實(shí)踐 中通常還使用壟作技術(shù)。莊稼生長在犁壟上，犁壟與犁壟之間具有犁 溝。水的流動(dòng)受控于犁溝底部的斜度。經(jīng)由犁溝，水從耕地的一端流 到另一端。隨著水貫穿耕地的流動(dòng)， 一些土壤也被帶動(dòng)，因而斜度隨 著時(shí)間而改變，且隨著該種情形的發(fā)生，灌溉系統(tǒng)的效率隨著時(shí)間而 降低。每隔幾年，當(dāng)灌溉系統(tǒng)的效率下降到影響農(nóng)作物產(chǎn)量的程度時(shí)， 可使用激光平面儀(laserplane)和推土設(shè)備對(duì)耕地進(jìn)行完全地平整。通 過使用特定的犁壟形成工具，隨后再次地重新構(gòu)建出犁壟。在^N也內(nèi) 完全地平整犁壟、對(duì)犁壟重分Jt皮度及重建犁壟的成本相當(dāng)?shù)卮蟆１绢I(lǐng)域所需的是一種在犁溝的底部維持合適斜度的方法及系統(tǒng)， 以便正確地灌溉和延長持續(xù)期直至必須在耕地內(nèi)重建新的犁壟為止。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在其一種形式中包括在土壤內(nèi)定形犁溝的方法，該方法包 括步驟確定用于地理單元內(nèi)多個(gè)現(xiàn)有犁溝的現(xiàn)有高度輪廓；建立用于現(xiàn)有犁溝中每一個(gè)的目標(biāo)高度輪廓；以及沿著各個(gè)犁溝的長度朝向 或遠(yuǎn)離 一個(gè)或兩個(gè)側(cè)壁側(cè)向地移動(dòng)土壤，以便達(dá)到地理單元內(nèi)的目標(biāo) 高度輪廓。本發(fā)明在其另 一 種形式中包括在土壤內(nèi)定形犁溝的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括可經(jīng)過現(xiàn)有犁溝移動(dòng)的定^f立系統(tǒng)，以便沿著現(xiàn)有犁溝的長度確定 現(xiàn)有的高度輪廓。器械包括可調(diào)犁壟形成工具，以便朝向或遠(yuǎn)離犁溝 的至少一個(gè)側(cè)壁側(cè)向地移動(dòng)土;襄?？裳刂F(xiàn)有犁溝移動(dòng)的工作車與該 器械連接。該工作車包括與存^f諸器連接的電子處理器?，F(xiàn)有的高度輪 廓儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)，而處理器計(jì)算用于現(xiàn)有犁溝的目標(biāo)高度輪廓。處 理器還連接并沿著各個(gè)犁溝的長度可控地促動(dòng)可調(diào)犁壟形成工具，以 便達(dá)到目標(biāo)高度輪廓。


圖1為本發(fā)明犁溝定形系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖；圖2為一部分耕地的非連續(xù)的透視示意圖，該耕地可使用圖1的 犁溝定形系統(tǒng)；圖3為本發(fā)明犁溝定形方法實(shí)施例的流程圖；和圖4為用于本發(fā)明犁溝定形方法和系統(tǒng)的可調(diào)犁溝定形工具實(shí)施 例的示意性俯視圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照附圖，尤其是參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明用于在土壤內(nèi)定 形犁溝的犁溝定形系統(tǒng)io的實(shí)施例。犁溝定形系統(tǒng)IO通常包括與器 械14裝接的工作車12,器械14經(jīng)過土壤的地理單元16移動(dòng)。在所 示實(shí)施例中，地理單元16對(duì)應(yīng)于壟作農(nóng)作物的預(yù)定行數(shù)，每一行包 括位于大致平行的一對(duì)犁溝20之間的犁壟18(為說明目的在圖1中以 交叉陰影線示出)。地理單元16具有大致對(duì)應(yīng)于器械14寬度的寬度 Xw，以及對(duì)應(yīng)于跨過耕地的犁壟18和犁溝20長度的長度。X沿每一犁壟18的頂部以間隔開的間距放置，這些間距代表了農(nóng)作物的種植位置，從而對(duì)應(yīng)于地理單元16內(nèi)所需的種才直群體。每一地理單元16 內(nèi)的犁壟數(shù)和行數(shù)對(duì)應(yīng)于器械14工作寬度Xw上的犁壟18和犁溝20 的寬度。盡管地理單元16像對(duì)應(yīng)于經(jīng)過器械寬度和耕地長度延伸的若干 行那樣地示出，但也可能通過任何所需的獨(dú)特形狀和大小對(duì)地理單元 16進(jìn)行限定。例如，地理單元16可以是完整的耕地，或者是井并地內(nèi) 不同數(shù)目的行。諸如農(nóng)用拖拉機(jī)的工作車12通常包括向多個(gè)車輪或履帶(未示出) 提供原動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)，以便在地理單元16內(nèi)沿著犁壟18和犁溝20 的長度移動(dòng)工作車12和器械14，如箭頭22所示。工作車12還包括 連接存儲(chǔ)器26和用戶界面28的電子處理器24。處理器24可包括硬 件、固件和/或軟件的任一所需組合，以便執(zhí)行功能和促動(dòng)工作車12 和/或器械14上的某些子系統(tǒng)。存儲(chǔ)器26優(yōu)選為長期存儲(chǔ)器的形式， 但也可為短期存儲(chǔ)器，或其組合。用戶界面28可包括諸如鍵盤或觸摸屏的用戶輸入裝置，和/或諸 如LCD顯示器的顯示器以便顯示所選信息。器械14承載定位系統(tǒng)30,該定位系統(tǒng)30與工作車12上的處理 器24連接，如虛線32所示。例如，定位系統(tǒng)30可與處理器24電性 地導(dǎo)線連接，或使用射頻(RF)技術(shù)與處理器24無線連接。定位系統(tǒng) 30與多個(gè)可調(diào)犁壟形成工具34連接，并且任選地與對(duì)應(yīng)數(shù)目的底面 接合裝置36連接。各個(gè)底面接合裝置36接合犁溝20的底面并向定 位系統(tǒng)30和處理器24提供輸出信號(hào)以便在地理單元16內(nèi)沿其長度 確定各個(gè)犁溝20的現(xiàn)有高度輪廓(elevation profile)。圖2示出了采用 車輪形式的底面接合裝置36的示例，但也可能采用其它構(gòu)造，例如 履帶片(shoe)、具有錐形前緣的板等?？烧{(diào)犁壟形成工具34將在下文 中參照?qǐng)D4進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。參照?qǐng)D2，通過使用本發(fā)明犁溝定形方法而重新定形的多個(gè)犁壟18和犁溝20通過成角度的側(cè)壁38而相互連接。通常，通過使用具有 固定幾何形狀的犁壟形成工具而形成了犁壟18、犁溝20和側(cè)壁38。 通過使用推土設(shè)備、平土機(jī)刮板等而弄平了耕地并達(dá)到了整體所需的 坡度。此后，通過使用固定幾何形狀的犁壟形成工具而形成了犁壟18、 犁溝20和側(cè)壁38。本發(fā)明的犁溝定形方法并非沿著犁溝20的長度移 動(dòng)土壤，而是不定地改變犁壟18的寬度以便沿犁溝20的長度向犁溝 20增添土壤或從犁溝20中除去土壤?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，將更為詳細(xì)地描述本發(fā)明犁溝定形方法的實(shí)施例。 對(duì)于幾何單元，必需沿著各個(gè)犁溝20底面長度確定現(xiàn)有的高度輪廓 (步驟40)。 一個(gè)實(shí)施例中，工作車12和器械14移動(dòng)經(jīng)過地理單元16， 且同各個(gè)犁溝20分別關(guān)聯(lián)的多個(gè)車輪36向定位系統(tǒng)30和處理器24 提供用于犁溝20的局部高度數(shù)據(jù)。用于確定各個(gè)犁溝20的現(xiàn)有高度 輪廓的另 一選擇是利用早先確定的用于地理單元的高度輪廓定義。早 先確定的高度輪廓可以是來自于直接在前的或較早時(shí)間點(diǎn)的對(duì)于地 理單元上的另一耕地操作。如果利用了早先確定的高度輪廓，信息必 須足夠新(current)以致于高度輪廓不可能因灌溉或雨水等的沖洗而發(fā) 生變化。定位系統(tǒng)30優(yōu)選提供地理單元16內(nèi)的三維數(shù)據(jù)。提供三維數(shù)據(jù) 的定位系統(tǒng)示例為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全球定位系統(tǒng)(RTK GPS)。提供高度數(shù)據(jù) 的其它定位系統(tǒng)也可使用，例如激光平面儀。用于各個(gè)犁溝20的現(xiàn) 有高度輪廓儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器26內(nèi)。如果存儲(chǔ)器26具有足夠的用于儲(chǔ)存 所有高度輪廓的容量，則地理單元16的大小可擴(kuò)大成諸如整個(gè)耕地 (entire field)的4支大區(qū)域。處理器24計(jì)算地理單元16內(nèi)用于各個(gè)犁溝20的目標(biāo)高度輪廓 (步驟42)。用于各個(gè)犁溝20的目標(biāo)高度輪廓可以是若干鄰近犁溝的平 均值，或者各個(gè)犁溝可具有單獨(dú)計(jì)算的目標(biāo)高度輪廓。用于各個(gè)目標(biāo) 高度輪廓的數(shù)據(jù)也儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器26內(nèi)，以便隨后用于犁溝20和犁壟 18的定形。對(duì)于用于各個(gè)犁溝20的已知的現(xiàn)有高度輪廓和用于各個(gè)犁溝20 的目標(biāo)高度輪廓而言，器械14沿著犁溝20的長度在地理單元16上 移動(dòng)。受控于處理器24的定位系統(tǒng)30，隨著工作車12和器械14跨 過地理單元而可控地促動(dòng)可調(diào)犁壟形成工具34。如果犁溝20的底面 太高，則各個(gè)可調(diào)犁壟形成工具34可控地從犁溝20的底部除去土i裒 并向鄰近的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)壁38推動(dòng)該土壤。同樣地，如果犁溝的底 面太低，則各個(gè)可調(diào)犁壟形成工具34被可控地促動(dòng)以便從鄰近的一 個(gè)或兩個(gè)側(cè)壁38除去土壤并在犁溝內(nèi)堆積該土壤。照這樣，各個(gè)犁斜度從而用于因雨水或灌溉而引起的適當(dāng)?shù)乃?步驟44)。圖4示出了可調(diào)犁壟形成工具50的實(shí)施例，該可調(diào)犁壟形成工 具50可使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。犁壟形成工具50相對(duì)于犁壟18、 犁溝20和一對(duì)相互連接的側(cè)壁38而示出。犁壟形成工具50相對(duì)于 穿過犁溝20的行進(jìn)方向56而包括前刮板52和后刮板54。前刮板52 為固定幾何形狀的V形刮板，在前緣58處具有相互連接的一對(duì)板。 刮板52的底部邊緣定位在犁溝20的所需深度。如果犁溝20太高時(shí)， 則刮板54升高到非工作位置(面向讀者垂直于圖4平面)而刮才反52側(cè) 向朝側(cè)壁38移動(dòng)土壤。在所示實(shí)施例中，刮板52的總體寬度稍微小 于犁溝20的當(dāng)前寬度，但可與犁溝20的寬度近似相同。此外，形成動(dòng)效果而變化。刮板54包括一對(duì)固定板60，每塊固定板60在外側(cè)端部連4妻翼板 62。刮板54可如上文所示的那樣，例如和連接到適當(dāng)機(jī)架上的液壓 缸或氣壓缸、連桿機(jī)構(gòu)、螺釘?shù)纫黄鹪诖怪庇趫D4繪圖表面的方向上 移動(dòng)。各個(gè)翼板62相對(duì)于板60以a為固定角度取向，但也可調(diào)整角 度以便從錐形側(cè)壁38除去不同數(shù)量的土壤。如果犁溝20太低，則刮 板54降低到工作位置直至其底部邊緣大致處于刮板52底部邊緣的相 同平面內(nèi)(遠(yuǎn)離讀者垂直于圖4平面)。通過使用刮板54重新平整了刮板52側(cè)向輾軋的土壤，且通過刮板54重新平整了從錐形側(cè)壁38除 去的土壤。盡管示出的刮板54具有相對(duì)于板60以a為固定角度取向的翼板 62，但也可期望翼板62相對(duì)于+反60以a為可調(diào)角度的取向。照這樣， 在翠溝20的底面上堆積的土壤量可進(jìn)一步地受控以便達(dá)到目標(biāo)高度 水平。盡管上文描述了有關(guān)在地面灌溉式系統(tǒng)中形成犁溝的本發(fā)明，但 應(yīng)理解的是，本發(fā)明形成犁溝的方法及系統(tǒng)可用于要求形成由犁溝隔 開的犁壟的任何應(yīng)用中，例如非灌溉的壟作農(nóng)作物。盡管已描述了優(yōu)選實(shí)施例，但可做出的各種改動(dòng)顯然地并未脫離 如所附權(quán)利要求中所限定那樣的本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種在土壤內(nèi)定形犁溝的方法，包括步驟沿用于現(xiàn)有犁溝的底面長度確定現(xiàn)有高度輪廓；沿所述現(xiàn)有犁溝的所述長度建立目標(biāo)高度輪廓；和朝向或遠(yuǎn)離所述犁溝的至少一個(gè)側(cè)壁側(cè)向地移動(dòng)土壤，以便沿所述犁溝的所述長度達(dá)到所述目標(biāo)高度輪廓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通過 使用同工作車相關(guān)聯(lián)的定位系統(tǒng)執(zhí)行確定所述現(xiàn)有高度輪廓的所述 步驟，所述工作車沿所述現(xiàn)有華溝移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所迷 定位系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全球定4立系統(tǒng)和激光平面儀中的 一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 定位系統(tǒng)包括三維定位系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 方法的步驟在用于地理單元的多個(gè)犁溝內(nèi)執(zhí)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 地理單元包括耕地和預(yù)定數(shù)目的所述犁溝中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 預(yù)定數(shù)目的犁溝對(duì)應(yīng)于所述工作車的工作寬度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 方法包括承載所述定位系統(tǒng)并裝接在所述工作車上的器械。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 器械包括同所述定位系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的底面接合裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通過 使用沿所述現(xiàn)有犁溝移動(dòng)的所述工作車的當(dāng)前通過和沿所述現(xiàn)有犁 溝移動(dòng)的所述工作車的先前通過中的一種決定所述現(xiàn)有高度輪廓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述方法包括在存儲(chǔ)器內(nèi)儲(chǔ)存所述現(xiàn)有高度輪廓的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，用于 所述現(xiàn)有犁溝的所述目標(biāo)高度輪廓基于沿所述犁溝長度的所需斜度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通過 使用可調(diào)犁壟形成工具執(zhí)行移動(dòng)土壤的所述步驟。
14. 一種在土壤內(nèi)定形犁溝的方法，包括步驟確定用于地理單元內(nèi)多個(gè)現(xiàn)有犁溝的現(xiàn)有高度輪廓； 建立用于所述現(xiàn)有犁溝中的每一個(gè)的目標(biāo)高度輪廓；以及 沿著各個(gè)所述犁溝的長度朝向或遠(yuǎn)離至少一個(gè)側(cè)壁側(cè)向地移動(dòng) 土壤，以便達(dá)到所述地理單元內(nèi)的所述目標(biāo)高度輪廓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通 過使用同工作車相關(guān)聯(lián)的定位系統(tǒng)執(zhí)行確定所述現(xiàn)有高度輪廓的所 述步驟，所述工作車沿所述現(xiàn)有犁溝移動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述定位系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全球定位系統(tǒng)和激光平面儀中的一種。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述定位系統(tǒng)包括三維定位系統(tǒng)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述地理單元包括耕地和預(yù)定數(shù)目的所述犁溝中的一種。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述方法包括承載所述定位系統(tǒng)并裝接在所述工作車上的器械。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述器械包括同所述定位系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的底面接合裝置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通 過使用沿所述現(xiàn)有犁溝移動(dòng)的所述工作車的當(dāng)前通過和沿所述現(xiàn)有 犁溝移動(dòng)的所述工作車的先前通過中的一種決定所述現(xiàn)有高度輪廓。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述方法包括在存儲(chǔ)器內(nèi)儲(chǔ)存所述現(xiàn)有高度輪廓的步驟。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述目標(biāo)高度輪廓基于沿所述犁溝的所述長度的至少一個(gè)所需斜度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通 過使用可調(diào)犁壟形成工具執(zhí)行移動(dòng)土壤的所述步驟。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述定形輪廓的方法，其特征在于，各個(gè) 所述現(xiàn)有高度輪廓對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的所述現(xiàn)有犁溝的底面。
26. —種用于在土壤內(nèi)定形犁溝的系統(tǒng)，包括可經(jīng)過現(xiàn)有犁溝移動(dòng)的定位系統(tǒng)，以便沿所述現(xiàn)有犁溝的長度確 定現(xiàn)有高度輪廓；包括可調(diào)犁壟形成工具的器械，以便朝向或遠(yuǎn)離所述犁溝的至少 一個(gè)側(cè)壁側(cè)向地移動(dòng)土^_;可沿所述現(xiàn)有犁溝移動(dòng)并與所述器械連接的工作車，所述工作車 包括與存儲(chǔ)器連接的電子處理器，所述現(xiàn)有高度輪廓儲(chǔ)存在所述存儲(chǔ)器內(nèi)，所述處理器計(jì)算用于所述現(xiàn)有犁溝的目標(biāo)高度輪廓，所述處理 器與所述可調(diào)犁壟形成工具連^^并沿各個(gè)所述犁溝的長度可控地促 動(dòng)所述可調(diào)犁壟形成工具，以^便達(dá)到所述目標(biāo)高度輪廓。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的定形犁溝的系統(tǒng)，其特征在于，所 述定位系統(tǒng)確定了用于多個(gè)現(xiàn)有犁溝的現(xiàn)有高度輪廓，且所述器械包 括分別同所述多個(gè)現(xiàn)有犁溝相關(guān)聯(lián)的多個(gè)可調(diào)犁壟形成工具，所述處 理器可控地促動(dòng)所述可調(diào)犁壟形成工具中的每一個(gè)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的定形犁溝的系統(tǒng)，其特征在于，所 述處理器可控地彼此獨(dú)立或相互依賴地促動(dòng)所述可調(diào)犁壟形成工具 中的每一個(gè)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的定形犁溝的系統(tǒng)，其特征在于，所 述器械承載所述定位系統(tǒng)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的定形犁溝的系統(tǒng)，其特征在于，所 述系統(tǒng)包括與所述處理器連接的用戶界面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在土壤內(nèi)定形犁溝的方法及系統(tǒng)。在土壤內(nèi)定形犁溝的方法包括步驟確定用于地理單元內(nèi)多個(gè)現(xiàn)有犁溝的現(xiàn)有高度輪廓；建立用于現(xiàn)有犁溝中每一個(gè)的目標(biāo)高度輪廓；以及沿著各個(gè)犁溝的長度朝向或遠(yuǎn)離一個(gè)或兩個(gè)側(cè)壁側(cè)向地移動(dòng)土壤，以便達(dá)到地理單元內(nèi)的目標(biāo)高度輪廓。
文檔編號(hào)A01B13/02GK101218863SQ200810003910
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者A·斯馬特, F·W·納爾遜 申請(qǐng)人:迪爾公司