脱粒控制系统技术方案

提供了一种脱粒控制系统和用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法。该方法包括使用摄像机(80、81)来拍摄作物流的图像、处理所拍摄的图像和控制脱粒系统(24)的操作设置。该图像在脱粒系统(24)的下游拍摄，优选在脱粒转子(40)或脱粒滚筒与残茬撒布机(74)之间的某处拍摄。图像处理的目的是在所拍摄的图像中检测谷穗，并从这些图像中导出所检测到的谷穗的至少一种物理特性。脱粒系统(24)的操作设置根据所导出的至少一种物理特性来控制。根据所导出的至少一种物理特性来控制。根据所导出的至少一种物理特性来控制。

【技术实现步骤摘要】
脱粒控制系统


[0001]本专利技术涉及用于控制农用收割机的脱粒系统的方法。

技术介绍

[0002]诸如联合收割机或“康拜因”之类的农用收割机通过单个收割单元执行多种收割功能，例如采摘、脱粒、分离和清洁。联合收割机包括用于从农田中收获作物的收割台和一个将作物输送到脱粒分离系统的进给器外壳。脱粒系统包括一个或多个转子或滚筒，它们可以在联合收割机的主体内轴向(从前到后)或横向延伸，并且部分或完全被穿孔凹板包围。作物材料通过转子在凹板内的旋转进行脱粒和分离。较粗的非谷粒作物材料(例如茎和叶)通过切碎机总成或装置输送到联合收割机的后部，并使用撒布机系统排放回农田。分离出来的谷粒与一些较细的非谷粒作物材料(例如谷壳、灰尘、秸秆和其他作物残茬)一起通过凹板排出并落到谷粒盘上，在那里它们被输送到清洁系统的筛子上。作为选择，谷粒和较细的非谷粒作物材料也可能直接落到清洁系统本身上。
[0003]清洁风扇将空气吹过清洁系统的筛子，将谷壳和其他杂物排出到联合收割机的后部，同时谷粒从筛子中落下。诸如脱粒部分的秸秆之类的非谷粒作物材料通过残茬系统进行处理，该残茬系统可以利用残茬切碎机处理非谷粒材料并将其引导到联合收割机的后部。清洁后的谷粒从清洁系统中输送到联合收割机上的谷粒箱。当谷粒箱装满时，联合收割机靠近谷粒要卸载到的车辆，例如半挂车、直卡车等；启动联合收割机上的卸载系统，将谷粒转移到车辆中。
[0004]所有联合收割机系统运行的一个关键目标是从农田收获的作物中回收尽可能多的谷粒。例如，筛孔和清洁系统的风扇速度不断调节，以确保将尽可能多的谷粒送到谷粒箱中，同时将所有谷壳和其他轻质非谷粒材料扔回农田。在筛子的后端设置撞击传感器来检测谷粒损失量，并用作控制系统的输入端，该控制系统旨在优化清洁系统的操作设置。通常在紧邻脱粒系统下游使用类似的撞击传感器来检测谷粒损失量。然而，离开脱粒系统的较大量大捆非谷粒作物材料使得这种碰撞传感器的可靠性远远低于在清洗系统后面使用时的可靠性。
[0005]在美国专利申请US6119442A中，公开了这样一种仪器和控制系统，它监测作物材料的加工状况，并响应监测到的状况自动调节联合收割机的设置。所描述的系统使用多个图像传感器，其中一个传感器位于脱粒机系统出口端附近。该图像设备用于区分图像中的松散谷粒，并根据脱粒部分的谷粒损失来量化它们的出现量。可以根据松散谷粒当时过多出现在作物流中而得出结论：脱粒动作足以使谷粒与其他作物材料分离，但谷粒没有通过凹板孔口或格栅孔，这通常是由于过多的植物材料覆盖了太多的孔口，即脱粒机过载。为了避免脱粒系统中的谷粒进一步损失，对控制系统进行编程以降低联合收割机的地面速度，从而降低脱粒系统的负载。
[0006]尽管如1999年所述的这种紧接在基于图像的脱粒系统后面的谷粒监测系统在理论上可能有用，但尚未付诸实践。其主要的实际问题之一是，对于上面已经讨论过的撞击传
感器，在出现大量较大捆非谷粒作物材料的情况下，很难识别小谷粒。此外，尽管该系统可以提供一些关于谷粒能够如何通过脱粒凹板的信息，但它不能提供任何关于脱粒质量本身的有用信息。
[0007]本专利技术的目的是解决与现有技术相关的一个或多个缺点。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于控制诸如联合收割机之类的农用收割机的脱粒系统的方法。该方法包括使用摄像机来拍摄作物流的图像、处理所拍摄的图像并控制脱粒系统的操作设置。所述图像在脱粒系统的下游拍摄，优选在脱粒转子或脱粒滚筒与残茬撒布机之间的某处拍摄图像。图像处理的目的是在所拍摄的图像中检测谷穗，并从这些图像中导出所检测到的谷穗的至少一种物理特性。根据所导出的至少一种物理特性来控制脱粒系统的操作设置。
[0009]通过查看谷穗的可导出物理特性(取决于作物类型，也称为穗轴、豆荚或穗)，收割机控制系统获得有关脱粒操作有效性的直接信息。可以从所拍摄的图像导出的有用物理特性例如是所检测到的穗是已脱粒、未脱粒还是部分未脱粒的指示。图像处理算法可以计算仍然附着在穗上的谷粒数量，或计算其未脱粒/已脱粒部分相对于穗的整个部分的比率(按照长度或表面积)。如果在所拍摄的被检测到的谷穗的图像中仍覆盖有谷粒的表面占整个表面的比例分别小于10％、介于10
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90％之间、大于90％，则可以将被检测到的谷穗的状态确定为已脱粒、部分未脱粒或未脱粒。未脱粒或部分未脱粒穗的数量例如可以按每幅图像、每组图像(例如10或100幅图像)或按照预定时间跨度进行计数。可以确定未脱粒和/或部分已脱粒的谷穗的百分比来代替数量。
[0010]正如专利技术人所观察到的，可使用根据本专利技术的方法检测的在所拍摄的图像中发现的大量未脱粒或部分未脱粒穗，充分证明脱粒过程不够强劲。已经发现可以对这些穗量进行高度可靠的估计，特别是在收获诸如玉米、向日葵、大豆和其他豆类之类的大粒谷粒作物时尤其如此。
[0011]可以从所拍摄的图像导出的谷穗的另一种物理特性是被检测到的谷穗的尺寸特征，例如其形状、长度或宽度。当脱粒系统过于强劲时，它不仅将谷粒与穗分离，而且还可能破坏谷粒和穗。除此之外，越强劲的脱粒会导致越高的功耗和越多的机器磨损。
[0012]断穗一般在形状、长度和/或宽度上与未断穗不同。根据本专利技术的实施例，可以通过分析被检测到的谷穗的这种尺寸特征来检测过度脱粒。然后可以根据例如被检测到的谷穗的长度分布来控制脱粒系统的操作设置。可以将被检测到的谷穗的长度或长度分布与正在收获的特定作物或作物品种的已知常见长度或长度分布进行比较。作为选择，可将谷穗长度或长度分布与预定的用户定义值或从先前收获或同一农田的不同部分获取的数据进行比较。穗宽度可以以类似的方式处理。通过分析所检测到的穗的长度和宽度，可以获得更好的结果。例如可以通过将每个所检测到的穗归类到多个不同的预定形状类别之一来考虑所检测到的穗的所检测到的形状。然后可以使用穗计数在不同类别中的所测量分布来估计断穗量或百分比。
[0013]可以根据被检测到的谷穗的导出物理特性进行调节的操作设置例如是脱粒转子或脱粒滚筒的外半径与相对的脱粒凹板的内表面之间的凹板间隙、脱粒凹板的凹板孔、脱
粒转子或脱粒滚筒的转速、转子叶片在转子上方的转子笼中的定向、脱粒元件在转子上的定向或转子凹板的元件的配置。通过这样的调节，可以调节脱粒过程以增加或降低脱粒强度，来防止谷粒损失和破碎，同时降低收割机的能耗。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于农用收割机的脱粒系统。该脱粒系统包括至少一个脱粒转子或脱粒滚筒、脱粒机摄像机和控制器。所述至少一个脱粒转子或脱粒滚筒与相对的脱粒凹板平行地协同布置。所述脱粒机摄像机被布置在至少一个脱粒转子或脱粒滚筒的下游，用于拍摄作物流的图像。所述控制器可操作地联接到脱粒机摄像机并且被配置为从脱粒机摄像机接收所拍摄的图像，以处理图像来检测其中的谷穗，并从中导出所检测到的谷穗的至少一种物理特性。所述控制器还被配置为根据所导出的至少一种物理特性来控制脱粒系统的操作设置。
[0015]根据本专利技术的又本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，该方法包括：使用摄像机(80、81)在脱粒系统(24)的下游拍摄作物流的图像；处理所拍摄的图像以检测其中的谷穗，并从中导出所检测到的谷穗的至少一种物理特性；以及根据所导出的至少一种物理特性来控制脱粒系统(24)的操作设置。2.根据权利要求1所述的用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，其中所导出的物理特性是所检测到的谷穗的已脱粒或部分未脱粒或未脱粒状态。3.根据权利要求2所述的用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，其中如果在所检测到的谷穗的所拍摄的图像中仍覆盖有谷粒的表面占整个表面的比例小于10％、介于10％与90％之间、大于90％，则将所检测到的谷穗的状态分别确定为已脱粒、部分未脱粒或未脱粒。4.根据权利要求2和/或3所述的用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，其中所述脱粒系统(24)的操作设置根据所确定的未脱粒和/或部分脱粒的谷穗的百分比来控制。5.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，其中所导出的物理特性是所检测到的谷穗的尺寸特征，优选为所检测到的谷穗的形状、长度和/或宽度。6.根据权利要求5所述的用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，其中所述脱粒系统(24)的操作设置根据所检测到的谷穗的尺寸特征的分布来控制。7.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，其中所导出的物理特性是所检测到的谷穗的颜色。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于控制农用收割机(10)的脱粒系统(24)的方法，其中所述受控操作设置是脱粒转子(40)或脱粒滚筒的外半径与相对的脱粒凹板(42)的内表面之间的凹板间隙、脱粒凹板(42)的凹板孔、脱粒转子(40)或脱粒滚筒的转速、转子叶片在脱粒转子(40)或脱粒滚筒上方的转子笼中的定向。9.一种用于农用收割机(10)的脱粒系统(24)，该脱粒系统(24)包括：至少一个脱粒转...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：凯斯纽荷兰工业哈尔滨机械有限公司，
类型：发明
国别省市：