本發(fā)明涉及用于收割成排種植在土地中的根部的機(jī)器，例如甜菜，以及使用該機(jī)器的收割方法。

背景技術(shù)：

為了收割成排沿縱向排對(duì)齊的根部(當(dāng)它們成熟時(shí))，尤其是為了收割甜菜，具體地在文件EP-B1-1772050中公開的一種已知類型的機(jī)器，包括設(shè)置在動(dòng)力牽引車前方的組件，該組件包括從前方相繼開始的導(dǎo)向輪、用于剝離大多數(shù)葉片的單元、甜菜頭部的水平切割單元(以便消除剩余的葉片和剝甜菜皮)和收割單元，該收割單元挖掘甜菜下方的土地，以便取出它們、消除土壤并將它們朝向儲(chǔ)存裝置舉起。

在本文件的余下部分中，術(shù)語(yǔ)甜菜將包含能夠利用這些機(jī)器來(lái)收割的所有類型的根部。

用于切割甜菜的頭部的單元在每行包括水平切割刀片，其僅僅在前方包括豎直引導(dǎo)件或凸輪，呈現(xiàn)為形成在前方上升的曲線的平行條，以便滑過(guò)待切割的甜菜的頂部，其在刀片上的稍微后方終止。

針對(duì)每排甜菜，切割單元被安裝在基本平衡的支撐件上，其使得每個(gè)導(dǎo)向軸承能夠相繼地在每個(gè)甜菜的頂部上升和下降。通過(guò)這種方式，跟隨在后邊的、被調(diào)整為稍微位于該引導(dǎo)件下方的刀片僅在甜菜頂部的下方來(lái)水平地切割甜菜。

在該切割單元之后的收割單元還包括與切割刀片的水平高度有關(guān)的高度定位，以便根據(jù)與切割水平高度相關(guān)的預(yù)定高度來(lái)挖掘土壤。因而，針對(duì)包括標(biāo)準(zhǔn)高度的甜菜，獲得了土壤挖掘深度的最優(yōu)值。

盡管如此，這種類型的收割單元的高度的自動(dòng)調(diào)整并不能在所有的情況下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。特別地，倘若甜菜更小且具有降低的高度，或在沒(méi)有甜菜的情況下，則土地將被挖掘的太深或無(wú)用，且為了為該機(jī)器供電會(huì)產(chǎn)生很高的燃料消耗。相反地，如果甜菜較小且具有比較大的高度，將存在損壞它們的底部并松散收割一部分的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)椴粫?huì)挖掘足夠的深度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

特別地，本發(fā)明旨在避免現(xiàn)有技術(shù)中的這些缺陷。

為了這個(gè)目的，它提出了一種用于收割種植于土地中并成排對(duì)齊的根部的機(jī)器，其包括根部的頭部的水平切割單元，該水平切割單元設(shè)置有用于基于該頭部的水平高度自動(dòng)地調(diào)整它的切割刀片的水平高度的裝置，在根部下方的切割水平高度下的相對(duì)高度處來(lái)挖掘土地的收割單元在該裝置之后，以及基于該高度用于調(diào)整收割單元相對(duì)于切割水平高度的相對(duì)高度的裝置。

該機(jī)器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，基于由高度檢測(cè)裝置表示的根部的頂部的高度，收割單元然后可以被調(diào)整至僅僅必需的深度。因而，保證了土壤的最優(yōu)挖掘，其允許通過(guò)當(dāng)甜菜更高時(shí)挖掘更少的深度來(lái)降低燃料消耗，以及通過(guò)當(dāng)甜菜更深時(shí)挖掘地更深來(lái)降低損害根部的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的用于收割根部的機(jī)器還包括以下特征的一個(gè)或多個(gè)，這些特征可以被組合在一起。

有利地，檢測(cè)裝置除了檢測(cè)根部的頂部的高度之外還檢測(cè)切割刀片在該根部上的通道寬度，調(diào)整裝置根據(jù)該高度以及該頂部上的通道寬度來(lái)調(diào)整收割單元相對(duì)于切割水平高度的相對(duì)高度。

這種收割機(jī)器的有點(diǎn)在于，基于由高度檢測(cè)裝置表示的根部的頂部的高度，以及基于由通道寬度指示的尺寸，當(dāng)這些根部更大時(shí)便延伸且當(dāng)它們更小時(shí)便縮減，可以簡(jiǎn)單地縮減關(guān)于它們尺寸的指示，以及因而以最佳地方式來(lái)調(diào)整收割單元至僅僅必要的深度。因而，保證了土壤的最佳挖掘，其允許通過(guò)當(dāng)甜菜更高時(shí)挖掘更小的深度來(lái)降低燃料消耗，以及通過(guò)當(dāng)甜菜更深時(shí)挖掘地更深來(lái)降低損害根部的風(fēng)險(xiǎn)。

有利地，用于檢測(cè)根部的頂部上方的通道寬度的裝置包括用于檢測(cè)切割單元的切割刀片的支撐件的力或變形的裝置，其是柔韌的。該類型的傳感器以簡(jiǎn)單的方式給出每個(gè)根部的切割頭部的通道寬度的指示。

在該情況下，切割單元的刀片安裝在平行四邊形上，在切割引導(dǎo)件在根部上方的通過(guò)過(guò)程中，引起了該平行四邊形的移動(dòng)，其由角度傳感器測(cè)量。因而，在平行四邊形上升的整個(gè)寬度中，識(shí)別出甜菜的高度和甜菜的頂部的尺寸。

有利地，用于調(diào)整收割單元的相對(duì)高度的裝置包括由電子控制單元驅(qū)動(dòng)的液壓汽缸。當(dāng)它們產(chǎn)生較大力時(shí)，該液壓汽缸允許高的加速，因而提供好的動(dòng)力學(xué)。

有利地，收割機(jī)器包括在通過(guò)調(diào)整裝置的自動(dòng)調(diào)整之前允許駕駛員對(duì)每行預(yù)定收割單元的平均水平高度的裝置。因而，為了調(diào)整收割單元的相對(duì)高度所需的沖程因而被平均地減少。

有利地，每個(gè)收割單元包括高度傳感器。因而，可以通過(guò)閉環(huán)控制的裝置來(lái)調(diào)整它的高度。

本發(fā)明的另一目的提供一種用于收割種植在土地中并成排對(duì)齊的根部的機(jī)器的操作方法，該機(jī)器包括根部的頭部的水平切割單元，該水平切割單元設(shè)置有用于基于該頭部的水平高度自動(dòng)地調(diào)整它的切割刀片的水平高度的裝置，在根部下方的切割水平高度下的相對(duì)高度處來(lái)挖掘土地的收割單元在該裝置之后，該方法實(shí)現(xiàn)了根部的頂部的高度檢測(cè)，以及然后基于該高度對(duì)收割單元相對(duì)于切割水平高度的相對(duì)高度進(jìn)行調(diào)整。

有利地，該方法包括步驟：通過(guò)切割單元檢測(cè)根部上方的通道寬度，收割單元相對(duì)于切割水平高度的相對(duì)高度基于該根部上方的通道寬度調(diào)整。

有利地，操作方法包括預(yù)備步驟：預(yù)定收割單元的平均水平高度。

有利地，從平均相對(duì)高度開始，針對(duì)切割單元在根部上方的較大通道寬度，該操作方法增加該相對(duì)高度；以及針對(duì)平均寬度，其保持該相對(duì)高度；以及針對(duì)較短寬度，其減小該相對(duì)高度。

有利地，在未檢測(cè)到任何根部處，操作方法將相對(duì)高度設(shè)置成最小值。

附圖說(shuō)明

參考以下附圖并閱讀了此后作為實(shí)例給出的說(shuō)明，將更好的理解本申請(qǐng)且其它特征和有點(diǎn)將變得更加清晰，其中：

圖1為在土壤中種植的、準(zhǔn)備被收割的甜菜的縱向剖視圖；

圖2a、2b和2c是對(duì)應(yīng)于收割機(jī)器的切割寬度的六排甜菜的橫截面視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的收割機(jī)器的側(cè)視圖；

圖4是該機(jī)器的收割單元的橫截面視圖；

圖5示出了該機(jī)器在一排甜菜的縱向剖視視圖的操作；

圖6在相同的剖視圖中示出了通過(guò)收割機(jī)器實(shí)現(xiàn)的挖掘深度的增加；以及

圖7示出了根據(jù)另一實(shí)施例的一排甜菜的縱向剖視圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)注意的是，以下方案和解釋是基于具有六排的收割機(jī)器。本發(fā)明以相同的方式應(yīng)用于適合少數(shù)或多數(shù)排的收割機(jī)器。特別地，連根拔起的排的數(shù)量越大，則與本發(fā)明有關(guān)的益處越大。事實(shí)上，八排、九排或十二排下的地形和甜菜的不規(guī)則度相對(duì)于六排下的不規(guī)則度更高。因此，每排收割水平高度的深度的最優(yōu)值將帶來(lái)增加的益處。

圖1示出了埋在包括表面水平高度6的土壤中的甜菜2，因?yàn)樗殉墒欤虼颂鸩吮仨毐皇崭睢?/p>

為了實(shí)現(xiàn)收割，每棵甜菜2的頂部必須首先沿著稍微低于其頂部4的切割水平高度12被水平地切割，為了消除在該甜菜上生長(zhǎng)的葉片。該甜菜4的頂部的切割后形成具有寬度L的切割平面，其取決于該甜菜的尺寸。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的收割機(jī)器，其包括用于自動(dòng)地調(diào)整切割水平高度的裝置，其在切割刀片的前方設(shè)置有引導(dǎo)件，在前進(jìn)時(shí)，該引導(dǎo)件沿著甜菜2的上輪廓，以便實(shí)現(xiàn)刀片布置在合適的切割水平高度12上。

位于土壤8中的收割水平高度代表了用于挖掘土壤以便收割甜菜2的理想水平高度，其僅僅在主體積的下方。挖掘的太深無(wú)益地消耗更多的能量來(lái)為收割機(jī)器供電，并導(dǎo)致甜菜2帶有太多的土壤，而未挖掘足夠則存在損壞這些甜菜的風(fēng)險(xiǎn)。

然后，針對(duì)每棵甜菜獲取了在切割平面12與收割水平高度8之間的相對(duì)高度H，該相對(duì)高度在相同的一排中依賴于很多參數(shù)可以改變，該參數(shù)具體地包括土壤的局部質(zhì)量、水分含量、兩棵甜菜之間的縱向間距、該甜菜的被埋深度以及適合于每棵甜菜的產(chǎn)量。

圖2a、2b和2c示出了收割田地的在整個(gè)田地上縱向地延伸的不同可能的變形，在同時(shí)被收割的六排甜菜之上。

線22代表了收割機(jī)器的總體傾斜度，上曲線6代表土壤表面的水平高度，以及下曲線8代表針對(duì)每排分別設(shè)置的期望的收割水平高度，其相應(yīng)于收割單元的側(cè)邊刀片60的底部，該收割單元被用于挖掘僅僅在每棵甜菜下方的土地。

圖2a示出了土壤6的表面的橫截面，其為凸的，二排到五排的收割水平高度8必須被提高。

圖2b示出了土壤6的表面的橫截面，其在右側(cè)向下降，例如在田地的邊界處，該收割機(jī)器被傾斜。二排到四排的收割水平高度8必須被提高，六排的切割水平高度必須被降低。

圖2c示出了土壤6的表面的橫截面，其包括二排與三排之間的間距20，其被機(jī)器的通道壓縮，因而形成一軌道。二排和三排的收割水平高度8必須被降低。

圖3代表包括位于前方的獨(dú)立的導(dǎo)向輪30(用于跟隨甜菜排)的收割機(jī)器，導(dǎo)向輪通過(guò)鉸接臂32被連接至整個(gè)機(jī)器，每個(gè)鉸接臂上設(shè)置有位置傳感器34，其發(fā)送信號(hào)至電子控制單元(ECU)54。

導(dǎo)向輪30允許確定代表收割機(jī)器的總體傾斜度的線22，每排的各自收割水平高度8相對(duì)于該線被確定。

而后，有葉片剝離單元35，其可以除去甜菜的大多數(shù)葉片。

而后，有六個(gè)獨(dú)立的用于切割橫向?qū)R的甜菜的頭部的單元36，每個(gè)單元在水平切割刀片的上游包括在前方彎曲的導(dǎo)向裝置，其被用來(lái)在每棵甜菜的頂部滑動(dòng)，以便調(diào)整僅僅位于后方的該刀片的高度。

通過(guò)傳感器38來(lái)測(cè)量切割單元36的預(yù)定高度。

每個(gè)切割單元36包括引導(dǎo)件和切割刀片，該切割刀片安裝在裝有角度傳感器40的可變形平行四邊形上，其允許當(dāng)其通過(guò)甜菜2時(shí)來(lái)測(cè)量引導(dǎo)件的相對(duì)高度，以及因此測(cè)量該甜菜的頂部4的高度。該角度傳感器40還允許測(cè)量寬度，在該時(shí)間內(nèi)引導(dǎo)件和切割刀片被提高，其允許推導(dǎo)甜菜2的尺寸。

關(guān)于切割單元36的高度和平行四邊形40的變形的信息被發(fā)送至電子控制單元54。因而，隨時(shí)間的連續(xù)信號(hào)被獲取，倘若已知收割機(jī)器的前進(jìn)速度，由于角度傳感器40，則其通過(guò)測(cè)量平行四邊形提高的寬度給出了每棵甜菜的寬度的指示以及根據(jù)該平行四邊形的傾斜的甜菜4的頂部的高度的指示。

在每個(gè)用于切割甜菜的單元36之后，有收割單元48，該收割單元包括呈現(xiàn)在每側(cè)的輪子和連續(xù)的刀片60，所述刀片60被用于挖掘僅僅在每棵甜菜下方的土地以便連根拔起它們，并將它們傳送至后方，在后方它們通過(guò)提升系統(tǒng)58被承接。

六個(gè)收割單元48的每個(gè)具有相對(duì)于收割機(jī)器的預(yù)定平均水平高度，其基于葉片剝離器35的位置由汽缸44來(lái)設(shè)置。

如圖2a、2b和2c所示，針對(duì)每排甜菜，基于該排的土壤6的表面的總體狀況，駕駛員可以預(yù)定每個(gè)收割單元48的平均水平高度。每個(gè)收割單元48設(shè)置有多于一個(gè)的獨(dú)立液壓汽缸50，以修改收割單元相對(duì)于它的預(yù)定平均高度的高度，其加上或減去一小值以便給出一可調(diào)整的相對(duì)高度H，其由液壓閥56來(lái)驅(qū)動(dòng)，該液壓閥由電子控制單元54來(lái)控制。

基于所有接收到的信息，尤其是那些由角度傳感器40給出的表示寬度和高度的信息，電子控制單元54迅速地作出反應(yīng)，以便精確地調(diào)整相對(duì)高度H，以便獲取適合于每棵已經(jīng)被切割的甜菜2的合適的收割水平高度8。

可選地，甜菜切割檢測(cè)可以包括不同的測(cè)量裝置，例如壓力或力傳感器、物理探針、多維掃描器或三維相機(jī)。

圖5示出了由角度傳感器40給出的切割水平高度10的曲線，且由該傳感器發(fā)送的信號(hào)80包括指示保持切割刀片的平行四邊形無(wú)需提高的矩形，以及這些矩形之間的間距L指示切割刀片的引導(dǎo)件甜菜上的推移時(shí)間。

所采取的策略由以下甜菜組示出，其包括連續(xù)地從圖的左側(cè)開始，第一組70、第二組72、第三組74、第四組76和被留空的間距78。

對(duì)于組70，甜菜2較大且它們的頂部位于土壤的平均水平高度。這些特征由切割刀片的平行四邊形的角度傳感器40以及甜菜上的較大時(shí)間推移來(lái)檢測(cè)。相對(duì)高度H被增加，以便確保不會(huì)損害該甜菜的底部。

對(duì)于組72，甜菜較大并已經(jīng)生長(zhǎng)出土地。這些特征由切割刀片的平行四邊形的角度傳感器40以及甜菜上的時(shí)間推移來(lái)檢測(cè)。相對(duì)高度H還很較大，但是由于甜菜頂部的高度較高，收割單元相對(duì)它的平均位置將被提高。

在組76的情況下，具有較小甜菜，其已經(jīng)在土壤的水平高度上方相對(duì)地生長(zhǎng)。因此，收割單元將被提高，以便考慮到較小相對(duì)高度H和較高的甜菜的頂部。倘若未檢測(cè)到甜菜，其相應(yīng)于角度傳感器40未檢測(cè)到，相對(duì)高度H被設(shè)置為最小值。該特征由空缺間距78來(lái)表示。

圖6示出了相應(yīng)于固定收割水平高度90(由現(xiàn)有技術(shù)中的收割機(jī)器使用)與收割水平高度8(由根據(jù)該實(shí)施例的方法來(lái)優(yōu)化)之間的高度差的黑表面。認(rèn)識(shí)到，不損害甜菜2，且同時(shí)，和將該收割水平高度8調(diào)整至最高，體現(xiàn)在機(jī)器拉力的能量節(jié)省，以及較小的無(wú)益地?cái)y帶的土壤的量。

可選地，收割單元48相對(duì)于切割水平高度10的相對(duì)高度H的調(diào)整可以僅僅基于根部2的頂部4的高度，該高度由檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)。

在這種配置中，每個(gè)切割單元36包括引導(dǎo)件和切割刀片，該切割刀片安裝在裝有角度傳感器40的可變形平行四邊形上，其允許當(dāng)其通過(guò)甜菜2時(shí)來(lái)測(cè)量引導(dǎo)件的相對(duì)高度，以及因此測(cè)量該甜菜的頂部4的高度。而后，該信息被發(fā)送至電子控制單元54，該電子控制單元54基于該甜菜的頂部4的高度來(lái)調(diào)整相對(duì)高度H，以便獲取適合于每棵已經(jīng)被切割的甜菜2的收割水平高度8。

因而，在該情況下所采取的策略與先前描述的一個(gè)策略相同，區(qū)別在于，電子控制單元54僅僅基于頂部4的高度來(lái)繼續(xù)調(diào)整相對(duì)高度H，就像根部的尺寸被認(rèn)為是固定的。

優(yōu)選地，在該情況中，角度傳感器40允許測(cè)量相應(yīng)于根部的頂部4的高度的最大高度以及相對(duì)于沒(méi)有任何根部的高度的最小高度，電子控制單元54包括過(guò)濾器，該過(guò)濾器允許基于甜菜的頂部4的過(guò)濾后的平均高度來(lái)平滑收割單元48的位移。

圖7示出了由角度傳感器40給出的切割水平高度10'的曲線，由根據(jù)相應(yīng)于曲線10'的平滑的該實(shí)施例的方法來(lái)優(yōu)化收割水平高度8'的曲線。換句話說(shuō)，該收割機(jī)器的操作方法包括步驟，基于甜菜的頂部4的過(guò)濾后的平均高度來(lái)平滑收割單元48的位移。

還有，這種配置與以下配置相比具有基本較小的精確度：檢測(cè)裝置除了檢測(cè)根部的頂部的高度之外還檢測(cè)切割引導(dǎo)件在該頂部上的通道寬度，調(diào)整裝置基于該高度和該頂部上的通道寬度來(lái)調(diào)整收割單元相對(duì)于切割水平高度的相對(duì)高度。盡管如此，該配置的優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為它需要低的能量消耗，以及因此需要較低的燃料消耗。