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Dokumentenidentifikation DE10350542A1 09.06.2005
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Zählen kleiner Körperchen
Anmelder Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG, 49205 Hasbergen, DE
Erfinder Scheufler, Bernd, Dr.-Ing., 49205 Hasbergen, DE;
Marquering, Johannes, Dipl.-Ing. Dr., 49176 Hilter, DE
DE-Anmeldedatum 29.10.2003
DE-Aktenzeichen 10350542
Offenlegungstag 09.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse A01C 7/18
IPC-Nebenklasse G06M 7/00   
Zusammenfassung Verfahren zum Zählen kleiner Körperchen, insbesondere die von einer Sämaschine auszubringenden Saatkörner, bei dem die zu zählenden Körner einen mit Sensoren besetzten Messraum passieren, wobei die Sensoren Messdaten zur Bestimmung der Körnerzahl an eine elektronische Auswerteeinheit übermitteln. Um eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zählen kleiner Körperchen zu schaffen, mittels welcher über den gesamten in der Praxis vorkommenden Ausbringmengenbereich bei einer Sämaschine die auszubringenden bzw. ausgebrachten Saatkörner zuverlässig ausreichend genau gezählt und erfasst werden können, ist vorgesehen, dass Sensoren verwendet werden, die auf zumindest zwei unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien arbeiten und/oder ansprechen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zählen kleiner Körperchen gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruches 1, sowie ein Verfahren zum Zählen kleiner Körperchen gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 7.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind durch die DE 33 25 542 A1, DE 34 19 883 A1 und DE 34 19 884 A1 bekannt.

Die deutsche Offenlegungsschrift 33 25 542 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung und Regelung der Ausbringmenge bei einer Verteilmaschine. Bei diesem bekannten Verfahren und Vorrichtung ist unterhalb eines Dosierorgans eine Kondensatorplatten aufweisende elektronische Messeinrichtung angeordnet. Wenn das auszubringende und von den Dosierorganen dosierte Gut zwischen den Kondensatorplatten durchgeleitet wird, ändert sich die dieses Feld beschreibende physikalische Größe. Ein derartiger Sensor eignet sich insbesondere für die Bestimmung von relativ großen Ausbringmengen. Bei relativ kleinen Ausbringmengen oder einer kleinen Anzahl von Saatkörnern pro Zeiteinheit ist dieser Sensor relativ ungenau.

Die deutsche Offenlegungsschrift 34 19 883 A1 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zum optischen Zählen kleiner Körperchen. Mittels einer sog. Lichtschranke, wobei die den Messraum passierenden Körper den Strahlengang zwischen einem Lichtemitter und einem Lichtdetektor unterbrechen, werden die Körner gezählt. Dieser Sensor eignet sich insbesondere für das Zählen von Saatkörnern, wenn die Ausbringmenge bzw. die Anzahl pro Zeiteinheit ausgebrachter Saatkörner relativ gering ist. Bei größeren Ausbringmengen, insbesondere wenn mehrere Saatkörner quasi gleichzeitig den Messraum durchschreiten, wird die Messung ungenau.

Die deutsche Offenlegungsschrift 34 19 884 A1 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zum akustischen Zählen von Partikeln, beispielsweise Saatkörnern. Geben diesem einen als Piezo-Element ausgebildeten elektrischen Schallwandler aufweisenden Sensor werden die von einem Dosierorgan dosierten Saatkörner geleitet. Bei kleinen Ausbringmengen bzw. einer kleinen Anzahl von Saatkörnern pro Zeiteinheit zählt dieser Sensor die den Sensor passierenden Saatkörnern genau und zuverlässig. Jedoch bei größeren Ausbringmengen bzw. bei einer relativ hohen Anzahl von Saatkörnern pro Zeiteinheit ist dieser Sensor jedoch ungenau und muss auf die größeren Ausbringmengen und Saatguteigenschaften kalibriert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgage zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zählen kleiner Körperchen zu schaffen, mittels welcher über den gesamten in der Praxis vorkommenden Ausbringmengenbereich bei einer Sämaschine die auszubringenden bzw. ausgebrachten Saatkörner zuverlässig ausreichend genau gezählt und erfasst werden können.

Diese Aufgabe wird zur Schaffung einer Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Infolge dieser Maßnahmen wird der jeweils optimale Messbereich der eingesetzten Sensoren für den kleineren wie der größeren Ausbringmengenbereich ausgenutzt. Somit wird durch die Kombination von zwei auf einem unterschiedlichen physikalischen Messprinzip basierenden Sensoren in überraschender Weise sehr einfach ein sehr genaues Messergebnis erzielt.

Bei nicht vereinzelten Saatgütern wird es bei größeren Ausbringmengen (hohe Kornfrequenz) schwierig eine Zählung mit einer Lichtschranke durchzuführen. In Folge von Abschattungen d.h. es werden Körner nicht erfasst, kommt es zu Messungenauigkeiten.

Aus diesem Grund kommt ein Duo-Sensor zum Einsatz, der wie folgt funktioniert:

Im unteren Kornfrequenzbereich wird mit einer Lichtschranke gemessen.

Im oberen Kornfrequenzbereich wird der Massenstrom mit einem kapazitiven oder piezoelektrischen usw. Sensor nämlich dem Massenstromsensor gemessen.

Die Kalibrierung des Massenstromsensors erfolgt durch Abgleich mit dem Körnerzähler, nämlich der Lichtschranke.

Die verschiedenen Körnerarten unterscheiden sich teilweise sehr stark in Form und Größe – z.B. Weizen, Hafer, Erbsen, Mais, sowie in anderen bestimmten Eigenschaften, die sich in irgendeiner Form elektrisch auswirken. Die Lichtschranke und der Massenstromsensor reagieren unterschiedlich auf diese Eigenschaften. Es müssen Untersuchungen durchgeführt werden, um die jeweiligen Grenzbereiche in Abhängigkeit von der Kornfrequenz festzustellen.

Die Dosiereinrichtung der Sämaschine reagiert unterschiedlich auf bestimmte Stoffeigenschaften wie z.B. Kornform, Korngröße, Reibbeiwerte usw. Der Füllungsgrad der Dosiervorrichtung variiert z.B. dadurch.

Aus diesen Gründen ist es sinnvoll, die verschiedenen Körnerdaten in bestimmte Klassen einzuteilen, wie z.B.:

Für die verschiedenen Klassen gelten bestimmte Gesetzmäßigkeiten. Der Bordcomputer erkennt, welcher Klasse das gerade zudosierende Saatgut zuzuordnen ist. Dazu benötigt der Bordcomputer bestimmte Informationen, diese können z.B. sein

  • – welches Dosierrad (Feinsärad) ist aktiviert
  • – welche Saatgutmenge pro qm2 wird ausgebracht
  • – Vergleich Säwellendrehzahl zu dosierter Körnerzahl
  • – Veränderung des Füllungsgrades in Abhängigkeit von der Drehzahl
  • – wie regieren die Sensoren in welchen Messbereichen.

In einem auf einem Speichermedium des Bordcomputers ist ein entsprechende Auswahlprogramm hinterlegt.

In einem bestimmten Messbereich liefert die als Optosensor zu bezeichnende Lichtschranke exakte Werte über dosierte Körner pro/sec. Dieser Messwert wird mit einer Korrekturfunktion bzgl. der Abschattung korrigiert. Der Messbereich des Optosensors reicht nicht aus, um den gesamten Dosierbereich abzudecken. Ab einer bestimmten Dosiermenge wird deshalb auf den Massenstrom oder Durchflusssensor umgeschaltet. Dieser Sensor muss kalibriert werden. Dies geschieht wie folgt: Nachdem der Traktorist alle notwendigen Eingaben (wie z.B. Körner pro qm2, Arbeitsbreite usw.) eingegeben hat, quittiert dieser seine Angaben.

Der Bordcomputer erkennt das ein neuer Arbeitsgang in die Wege geleitet wird.

Beim erstmaligen einsetzen der Drillmaschine (es kommen Messsignale von Säwellen Drehzahl und Fahrgeschwindigkeit) wird die Säwellendrehzahl (durch Verstellung am Variogetriebe oder elektromotorischen Antrieb) schnell auf Null gefahren und langsam wieder hochgefahren. Dies geschieht ohne jede Eingriffsmöglichkeit durch den Traktoristen. Während des langsamen Hochfahrens der Säwellendrehzahl erkannt der Bordcomputer mit welcher Klasse gesät wird, der sichere Messbereich des Optogebers ist somit bekannt.

Im oberen Messbereich des Optosensors ergibt sich eine Überschneidung bzgl. brauchbarer Messwerte vom Optosensor und Durchflusssensor. Der Bordcomputer erkennt diesen Bereich. Die gemessenen Werte des Optosensors bilden einen Kalibrierwert für den Durchflusssensor . Der Kalibrierwert ist dann eine Zuordnung zwischen Körner pro sec und Säwellendrehzahl.

Ist dieser Kalibriervorgang abgeschlossen, dann regelt der Bordcomputer die Säwellendrehzahl auf eine Größe die dem Sollwert Körner/qm entspricht.

Während des Kalibriervorgangs erhält der Traktorist ein Signal (optisch oder akustisch), er weiß dadurch, dass er in einem niedrigeren Geschwindigkeitsbereich arbeiten soll, damit es nicht zu einer Unterdosierung auf dem ersten Säabschnitt kommt.

Es ist denkbar, dass dieser Kalibriervorgang in regelmäßigen Abständen wiederholt wird. Dies kann automatisiert erfolgen. Es gibt bestimmte Saatgüter bei denen sich die Messbereiche von Optosensor und Durchflusssensor nicht überdecken. Der Kalibriervorgang muss dann mit extra polierten Werten durchgeführt werden.

Dies geschieht dadurch, dass bei dem für den unteren Messbereich bestimmten Sensor die über dem Messbereich hinausgehenden Werte zur Verlängerung des Einsatzbereiches durch Extrapolation auf der Grundlage der in seinem Messbereich ermittelten Werte bestimmt werden.

Hierbei ist zur Kalibrierung des Sensors für den oberen Messbereich auf der Grundlage der Messdaten des Sensors für den unteren Messbereich vorgesehen, dass zur Kalibrierung des Sensors für den oberen Messbereich die mittels einer Extrapolation über den genauen Messbereich des Sensors für den unteren Messbereich hinausreichenden und bis in den genauen Messbereich des für den oberen Messbereich bestimmten Sensors hinreichenden Bereich ermittelten Werte verwendet werden.

Die vor erwähnte Einteilung der Saatgüter in unterschiedliche Saatkornklassen werden in der Bordcomputereinheit abgespeichert. Hierzu ist vorgesehen, dass in der elektronischen Auswerteeinheit bzw. Bordcomputer auf einem Speichermedium für verschiedene Saatkornklassen die Zusammenhänge zwischen Saatgutart, Saatgutmenge und Saatguteigenschaften des Dosierorgans abgespeichert sind. In einer anderen Ausführung ist vorgesehen, dass in der elektronischen Auswerteeinheit auf einem Speichermedium verschiedene Saatkornklassen die Zusammenhänge zwischen Saatgutart, Saatgutmenge, Füllungsgrad der Dosierkammern des Dosierorgans abgespeichert sind.

Damit in automatischer Weise der Bordcomputer erkennt, um welches Saatgut welcher Saatkornklasse es sich handelt, ist vorgesehen, dass entsprechend der abgespeicherten Zusammenhänge verschiedene Kornfrequenzkurven der Sensoren in dem Speichermedium der elektronischen Auswerteeinheit abgespeichert sind.

Hierzu kann vorgesehen sein, dass die elektronische Auswerteeinheit über die gemessenen Werte des Sensors für den unteren Messbereich in dessen genauen Messbereich erkennt, um welche Saatkornklasse es sich bei dem auszubringendem Saatgut handelt und entsprechend der erkannten Saatgutkornklasse die abgespeicherten Werte zur Auswertung der ermittelten Sensordaten verwendet.

Die Kalibrierung der einzelnen Sensoren erfolgt dadurch, dass für die Ermittlung der zur Kalibrierung des Sensors für den oberen Messbereich von dem unteren Messbereich zu ermittelten Werte, wenn sich die Messbereiche der Sensoren nicht in ihrem Grenzbereich überlappen, in dem Speichermedium ein Kalibrierungsprogramm abgespeichert ist, welches den Bediener der Sämaschine auffordert, die Fahrgeschwindigkeit soweit abzusenken, dass die Ausbringmenge bzw. Kornfrequenz des momentan ausgebrachten Saatgutes in dem Messbereich des Sensors für den unteren Messbereich liegt.

Während des Sävorganges arbeitet die Sämaschine mit einem bestimmten Verhältnis von Säwellendrehzahl zur Fahrgeschwindigkeit. Dieses Verhältnis ist konstant so lange keine Änderungen geschehen, in Folge von äußeren Einflüssen (wie z.B. Änderungen bei den Reibbeiwerten die zu einer Änderung des Füllungsgrades führen) bzw. gewollter Änderung der Ausbringmenge (Sollwert). Es wird ein Regelkreis gebildet von Sollwert (Verhältnis Säwellendrehzahl zu Fahrgeschwindigkeit) Stellwert (Variogetriebe) Istwert. Dieser Regelkreis ist aktiv, der korrekte Sollwert wird ermittelt durch einen Kalibriervorgang bei dem eine Zuordnung zwischen Körner pro/sec und Umdrehungen/sec Säwelle hergestellt wird. Diese Zuordnung zwischen Körnerzeit/sec und Säwellendrehzahl in Umdrehung/min wird laufend durch die Sensoren gemessen und in bestimmten kurzen Zeitabständen werden die aktuellen Korrekturwerte dem Bordcomputer mitgeteilt, verändert sich der Korrekturwert dann wird ein neues Verhältnis zwischen Säwellendrehzahl und Fahrgeschwindigkeit gebildet.

Die Vorrichtung weist eine elektronische Auswerteeinheit auf, wobei entsprechend eines in einem Speicher hinterlegten Programms bei Erreichen eines Grenzbereiches automatisch die Messwerte von dem jeweils im optimalen Bereich arbeitenden Sensor verwendet werden.

In einer Ausführung ist vorgesehen, dass der eine Sensor auf dem Prinzip der Lichtschranke und der andere Sensor auf dem kapazitiven Prinzip Messdaten ermittelt.

Weiterhin ist bei einer anderen Ausführung vorgesehen, dass der eine Sensor auf dem Piezo-Prinzip und der andere Sensor auf dem kapazitiven Prinzip Messdaten ermittelt.

Hierbei können Sensoren entsprechend der Merkmale des Anspruches 15 miteinander kombiniert werden.

Eine einfache Anordnung der Sensoren ergibt sich dadurch, dass die Sensoren im Bereich der Saatleitungen der Sämaschine angeordnet sind.

Bei einer pneumatisch arbeitenden Sämaschine mit einem Zentraldosierer, einer vom Zentraldosierer zum Verteilerkopf führenden Steigleitung, vom Verteilerkopf zu Ausbringelementen führenden Saatleitungen ist vorgesehen, dass der Sensor für den oberen Messbereich im Bereich des Steigrohres und zumindest ein Sensor für den unteren Messbereich in zumindest einer der Saatleitungen angeordnet ist. Infolge dieser Maßnahmen ergibt sich eine vorteilhafte Anordnung der Sensoren, so dass die jeweiligen Sensoren im optimalen Bereich arbeiten können.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe wird dadurch geschaffen, dass Sensoren verwendet werden, die auf zumindest zwei unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien arbeiten und/oder ansprechen, wobei die Messbereiche der unterschiedlichen Sensoren sich zumindest in ihren benachbarten Grenzbereichen überlappen.

Infolge dieser Maßnahmen werden die Sensoren im jeweils optimalen Messbereich eingesetzt. Hierbei ist in der elektronischen Auswerteeinheit, die die von den Sensoren gelieferten Messdaten auswertet und die Anzahl der ausgebrachten Saatkörner ermittelt, ein Programm hinterlegt, so dass die jeweils im optimalen Bereich arbeitenden Sensoren gelieferten Messdaten verwendet werden.

Eine einfache Kalibrierung des für den oberen Bereich (größere Ausbringmenge) vorgesehenen Sensor wird dadurch erreicht, dass bei der Ausbringung einer kleinen Körnerzahl der erste Sensor Messdaten liefert, und dass die hier gelieferten Messdaten zur Kalibrierung des für den Messbereich der höheren Körnerzahl vorgesehenen Sensor zu dessen Kalibrierung verwendet werden, und dass bei der Ausbringung von Saatkörnern im unteren Bereich (kleine Ausbringmenge) der für den oberen Bereich (größere Ausbringmenge) vorgesehene Sensor kalibriert wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen, der Beispielsbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Hierbei zeigen

1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Sämaschine in Prinzipdarstellung,

2 die Anordnung der Sensoren zum Zählen kleiner Körperchen in Prinzipdarstellung,

3 eine weitere Anordnung der Sensoren zum Zählen der dosierten Saatkörner in Seitenansicht und Prinzipdarstellung,

4 die Anordnung der Sensoren gemäß 3 in der Ansicht IV-IV,

5 ein Diagramm in dem die Messgenauigkeitsbereiche der Sensoren in Abhängigkeit der Kornfrequenz dargestellt sind, wobei sich die Messbereich der Sensoren überlappen,

6 die Darstellung eines ersten Regelkreises,

7 die Darstellung eines weiteren Regelkreises,

8 ein weiteres Diagramm in dem die Messgenauigkeitsbereiche der Sensoren in Abhängigkeit der Kornfrequenz dargestellt sind, wobei sich die Messbereiche der Sensoren nicht überlappen,

9 eine erfindungsgemäß ausgestattete pneumatische Sämaschine in Prinzipdarstellung und

10 die Anordnung der Sensoren in dem Versteilersystem der Sämaschine gemäß 9 in vergrößerter Darstellung und in Prinzipdarstellung.

Die Sämaschine weist den Rahmen 1 und den Vorratsbehälter 2 sowie die Laufräder 3 auf. Im unteren Bereich des Vorratsbehälters 2 befinden sich die die Dosierräder 4 aufweisenden Dosiereinrichtung 5, die über eine Antriebswelle 6 und einen Antriebsstrang von den Laufrädern 3 über ein einstellbares Regelgetriebe 8 in einstellbarer Weise angetrieben werden. Über die Dosiereinrichtung 5 wird den an dem Rahmen 1 der Maschine angeordneten Säscharen 9 über die Saatleitungen 10, die sich im Vorratsbehälter 2 befindlichen Saatkörner in einstellbarer Weise zudosiert. Den Laufrädern 3 ist eine Wegstreckenmesseinrichtung 11 zugeordnet, welche die Messdaten an eine als Bordcomputer 12 ausgebildeten elektronischen Auswerteeinheit übermittelt. Des weiteren ist dem Regelgetriebe 8 der Dosiereinrichtung 5 ein elektrischer Stellmotor 13 zugeordnet, um das Regelgetriebe entsprechend der gewünschten Ausbringmenge von Saatkörnern einstellen zu können. Von dem Bordcomputer 12 erhält der Stellmotor 13 über eine Datenleitung entsprechende Stellimpulse. Zumindest einer Saatleitung 10 sind Sensoren 14 und 15 zugeordnet, um die die Saatleitung 10 passierenden Saatkörner zählen zu können. Die Sensoren 14 und 15 sind in einem Messraum 16 der Saatleitung 10 angeordnet. Die beiden Sensoren arbeiten auf zwei unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien bzw. sprechen auf unterschiedliche physikalische Messprinzipien an. Die Sensoren 14 und 15 arbeiten in unterschiedlichen, sich jedoch überlappenden Messbereichen, um die Körnerzahl bestimmen zu können. Der Sensor 14 arbeitet sehr genau in einem Ausbringbereich kleiner Ausbringmengen während der Sensor 15 im größeren Ausbringmengenbereich arbeitet.

Der Sensor 14 zur Bestimmung der Körnerzahl im unteren, also kleineren Ausbringmengenbereich arbeitet auf dem Prinzip der Lichtschranke und der andere Sensor 15 für den oberen, also größeren Ausbringmengenbereich auf dem kapazitiven Prinzip.

Die Sensoren 14 und 15 übermitteln die ermittelte Anzahl Saatkörner bzw. die Messdaten an den Bordcomputer 12.

Die Funktionsweise der Sensoren 14 und 15 ist folgende und die Ermittlung der Messdaten geschieht folgender Maßen:

Bei der Ausbringung einer kleinen Körnerzahl ermittelt der auf dem Lichtschrankenprinzip arbeitende Sensor 14 die tatsächlich ausgebrachte Körnerzahl. Gleichzeitig wird zur Kalibrierung des kapazitiven Sensors 15, also der auf dem anderen physikalischen Messprinzip arbeiten den Sensor, die Körnerzahl im Kalibrierverfahren so erhöht, dass die ermittelte Körnerzahl im Überlappungsbereich der Messbereiche beider Sensoren 14 und 15 liegt. Hierdurch wird dann der für den oberen Messbereich vorgesehene kapazitive Sensor 15 kalibriert. Hierbei wird so vorgegangen, dass bei der Ausbringung einer kleinen Körnerzahl der erste Sensor 14 Messdaten liefert, die im Überlappungsbereich des Messbereiches der beiden Sensoren 14 und 15 liegen und die hier gelieferten Messdaten zur Kalibrierung des für den Messbereich der höheren Körnerzahl vorgesehenen Sensor 15 zu dessen Kalibrierung verwendet werden, so dass bei der Ausbringung im unteren Bereich der für den oberen Bereich vorgesehene Sensor 15 durch den Sensor 14 kalibriert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 sind die beiden Sensoren in Durchflussrichtung der Saatkörner durch die Saatleitung hintereinander angeordnet, wie die 2 dies in vergrößerter Darstellung zeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 sind die Sensoren 14 und 15 in einer Ebene, jedoch um 90° versetzt zueinander angeordnet, an der Saatleitung 10 angeordnet, so dass sie zum gleichen Zeitpunkt Messdaten ermitteln.

In 5 ist der jeweilig genaue Messbereich und der von den Sollwerten abweichende tatsächliche Messbereich der Sensoren 14 und 15 dargestellt. Die Kurve 16 zeigt den Verlauf der Lichtschranke 14 und die Kurve 17 den Verlauf des kapazitiven Sensors 15. In dem Überlappungsbereich 18 findet die Kalibrierung des Sensors 15 aufgrund der Messdaten des Sensors 14 statt. In diesem Bereich kann immer wieder eine Nachkalibrierung während des Ausbringvorganges erfolgen. Durch den im unteren Bereich scharf arbeitenden Sensor 14 wird somit der unscharfe Sensor 15 im Überlappungsbereich 18 der beiden Messbereiche der Sensoren 14 und 15 kalibriert und für den oberen Bereich „scharf" gestellt. Durch die die tatsächliche Körnerzahl messende Lichtschranke 14 wird der kapazitive Sensor 15 auf die Eigenschaften des auszubringenden Saatgutes kalibriert, so dass Ausbringmenge, Korngröße, Feuchtigkeit etc. entsprechend berücksichtigt werden. Hierbei kann in dem Bordcomputer 12 ein Programm zur Selbstkalibrierung der Lichtschranke 14 abgespeichert sein, so dass die Lichtschranke 14 sich selbst auf die Kornart, Korngröße etc. einstellen kann.

Die 6 zeigt die Regelstrecke einer Sämaschine in Verbindung mit den als Körnerzähler ausgebildeten Sensoren in einer vereinfachten Darstellung.

Die 7 zeigt eine Regelstrecke einer Sämaschine in Verbindung mit den als Körnerzähler ausgebildeten Sensoren einer Sämaschine, wie vor beschrieben, in welcher die einzelnen Parameter dargestellt sind.

In der 8 ist der Fall dargestellt, wenn sich die Messbereiche der Sensoren 14 und 15 nicht überlappen. Die Kurve 20 zeigt den Verlauf der Lichtschranke 14 und die Kurve 21 den Verlauf des kapazitiven Sensors 15. In dem Überlappungsbereich 22 der Sensoren findet keine Überlappung des der genauen Messbereiche 23 und 24 statt. Um dennnoch über den Sensor 14 für den unteren Messbereich den Sensor 15 für den oberen Messbereich eichen bzw. kalibrieren zu können, müssen die für den unteren Messbereich bestimmten Sensor 14 die über den Messbereich 23 hinausgehenden Werte zur Verlängerung des Einsatzbereiches durch Extrapolation auf der Grundlage der in seinem Messbereich ermittelten Werte bestimmt werden, wie durch die Verlängerung der unteren Kurve mit strichpunktierten Linien 25 gezeigt ist. Zur Kalibrierung des Sensors 15 für den oberen Messbereich 24 werden die mittels der Extrapolation über den genauen Messbereich 23 des Sensors 14 für den unteren Messbereich 23 hinausreichenden und bis in den genauen Messbereich 24 des für den oberen Messbereich bestimmten Sensors hineinreichenden Bereich ermittelten Werte verwendet, wie 8 zeigt.

Um die Sensoren insbesondere des oberen Bereiches zu kalibrieren und eine Überprüfung während der Arbeit vornehmen zu können, wird folgendermaßen vorgegangen:

In einem bestimmten Messbereich liefert der Lichtschranke Optosensor 14 exakte Werte über dosierte Körner pro/sec. Dieser Messwert soll mit einer Korrekturfunktion bzgl. der Abschattung korrigiert werden. Der Messbereich des Optosensors 14 reicht nicht aus, um den gesamten Dosierbereich abzudecken. Ab einer bestimmten Dosiermenge wird deshalb auf den Massenstrom-/Durchflusssensor 15 umschaltet. Der Durchflusssensor 15 muss kalibriert werden. Dies geschieht wie folgt:

nach dem Traktorist alle notwendigen Eingaben (wie z.B. Körner pro qm2, Arbeitsbreite usw.) eingegeben hat, quittiert dieser seine Angaben.

Der Bordcomputer 12 erkennt das ein neuer Arbeitsgang in die Wege geleitet wird.

Beim erstmaligen einsetzen der Drillmaschine (es kommen Messsignale von Säwellen Drehzahl und Fahrgeschwindigkeit) und wird die Säwellendrehzahl (durch Verstellung am Variogetriebe 13 oder elektromotorischen Antrieb) schnell auf Null gefahren und langsam wieder hochgefahren. Dies geschieht ohne jede Eingriffsmöglichkeit durch den Traktoristen. Während des langen Hochfahrens der Säwellendrehzahl erkannt der Bordcomputer 12 um welche mit welcher Klasse gesät wird, der sichere Messbereich des Optogebers 14 ist somit bekannt. Im oberen Messbereich des Optosensors 14 ergibt sich keine Überschneidung bzgl. brauchbarer Messwerte von Optosensor 14 und Durchflusssensor 15. Der Bordcomputer erkennt diesen Bereich. Die gemessenen Werte des Optosensors 14 bilden über eine Extraplation der gemessenen Werte (Vergleiche die Darstellung in 8) einen Kalibrierwert für den Durchflusssensor 15. Somit wird der Kalibriervorgang wird mit extra polierten Werten durchgeführt. Der Kalibrierwert ist dann eine Zuordnung zwischen Körner pro sec und Säwellendrehzahl.

Ist dieser Kalibriervorgang abgeschlossen, dann regelt der Bordcomputer 12 die Säwellendrehzahl auf eine Größe die dem Sollwert Körner/qm entspricht.

Während des Kalibriervorgangs erhält der Traktorist ein Signal (optisch oder akustisch), er weiß dadurch, dass er in einem niedrigeren Geschwindigkeitsbereich arbeiten soll, damit es nicht zu einer Unterdosierung auf dem ersten Säabschnitt kommt.

Es ist denkbar das dieser Kalibriervorgang in regelmäßigen Abständen wiederholt wird. Dies kann automatisiert erfolgen. Es gibt bestimmte Saatgüter bei denen sich die Messbereiche von Optosensor und Durchflusssensor nicht überdecken.

Das vorbeschriebene Verfahren lässt sich sowohl für den Einsatzfall der Sensoren 14 und 15, die sich in ihrem Grenzbereich überlappen als auch bei Sensoren 14 und 15, die sich nicht in ihrem Grenzbereich überlappen, gemäß 8 anwenden.

Die Sämaschine gemäß 9 ist als pneumatische Verteilmaschine ausgebildet. Sie weist einen Rahmen 26 und Vorratsbehälter 27 auf. Der Rahmen 26 stützt sich auf Laufrädern oder einer Bodenwalze 28 auf dem Boden ab. Dem Vorratsbehälter 27 ist ein Zentraldosierer 29 zugeordnet, der das sich im Vorratsbehälter 27 befindliche Saatgut über eine Schleuse 30 in eine zentrale Zuführleitung 31, die als Steigrohr ausgebildet ist, einleitet. Dieses Steigrohr mündet an seinem oberen Ende in einem Verteilerkopf 33, über den das dosierte Saatgut auf die einzelnen sich an dem Verteilerkopf 33 anschließenden Saatleitungen 34 aufgeteilt wird. Die Saatleitungen 34 führen zu den am Rahmen 26 angelenkten Säschare 9. Dem Laufrad 28 ist eine Wegstreckenmesseinrichtung zugeordnet, die Messdaten an eine als Bordcomputer 12 ausgebildete elektronische Auswerteeinheit übermittelt. Der Dosierer 29 wird über einen Antriebsstrang und ein einstellbares Getriebe 35 von einer Kraftquelle 28 angetrieben. Das Getriebe 35 wird über einen Einstellmotor 13 eingestellt und von dem Bordcomputern angesteuert.

Dem Steigrohr 32 ist ein Sensor 15 zur Ermittlung der ausgebrachten Saatkörneranzahl zugeordnet und der andere Sensor 14 ist zumindest einer Saatleitung 34 zugeordnet. Der Sensor 15 für den oberen Messbereich ist im Bereich des Steigrohres 32 und der Sensor 14 für den unteren Messbereich zumindest einer der Saatleitungen 34 zugeordnet. Die Sensoren 14, 15 und sind über Übertragungsmittel mit dem Bordcomputer verbunden, so dass die Messdaten der Sensoren 12 und an den Bordcomputer 12 übermittelt werden. Die Lichtschranke 14, die der Saatleitung zugeordnet ist, zählt die einzelnen von dem Verteilerkopf 33 zu den jeweiligen Säscharen 9 gelangenden Anzahl Saatkörner. Hierbei wird davon ausgegangen, dass über den Verteilerkopf das durch das Steigrohr 32 zum Verteilerkopf 33 gelangende Saatgut gleichmäßig auf die einzelnen Saatleitungen 34 aufgeteilt wird.

Die Kalibrierung des für den oberen Messbereich vorgesehenen Sensors erfolgt in folgender Weise:

Wenn im Überlappungsbereich der beiden Messbereiche der Sensoren und die Saatkörnerzahl liegt, wird der Sensor für den oberen Messbereich kalibriert, wie dies vor für die Sensoren und beschrieben ist. Ebenfalls kann die Kalibrierung unter die vorgeschriebene Extrapolation erfolgen.

Wenn mehreren Saatleitungen Sensoren 14 für den unteren Messbereich zugeordnet sind, wird aus den Messdaten der Sensoren 14 ein Mittelwert gebildet.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Zählen kleiner Körperchen, insbesondere die von einer Sämaschine auszubringenden Saatkörner, bei dem die zu zählenden Körner einen mit Sensoren besetzten Messraum passieren, wobei die Sensoren Messdaten zur Bestimmung der Körnerzahl an eine elektronische Auswerteeinheit übermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (14, 15) verwendet werden, die auf zumindest zwei unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien arbeiten und/oder ansprechen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem für den unteren Messbereich (23) bestimmten Sensor (14) die über dem Messbereich hinausgehenden Werte zur Verlängerung des Einsatzbereiches (22, 23) durch Extrapolation auf der Grundlage der in seinem Messbereich ermittelten Werte bestimmt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung des Sensors (15) für den oberen Messbereich die mittels einer Extrapolation über den genauen Messbereich des Sensors (14) für den unteren Messbereich hinausreichenden und bis in den genauen Messbereich (24) des für den oberen Messbereich bestimmten Sensors (15) hinreichenden Bereich ermittelten Werte verwendet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messbereiche der unterschiedlichen Sensoren (14, 15) sich zumindest in ihren benachbarten Grenzbereichen überlappen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausbringung einer kleinen Körnerzahl der erste Sensor (14) Messdaten liefert und dass die hier gelieferten Messdaten zur Kalibrierung des für den Messbereich der höheren Körnerzahl vorgesehenen Sensor (15) zu dessen Kalibrierung verwendet werden, und dass bei der Ausbringung im unteren Bereich der für den oberen Bereich vorgesehene Sensor (15) kalibriert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Sensortyp (14) für den unteren und der andere Sensortyp (15) für den oberen Messbereich vorgesehen ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Auswerteeinheit (12) auf einem Speichermedium für verschiedene Saatkornklassen die Zusammenhänge zwischen Saatgutart, Saatgutmenge und Saatguteigenschaften des Dosierorgans abgespeichert sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Auswerteeinheit (12) auf einem Speichermedium verschiedene Saatkornklassen die Zusammenhänge zwischen Saatgutart, Saatgutmenge, Füllungsgrad der Dosierkammern des Dosierorgans abgespeichert sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der abgespeicherten Zusammenhänge verschiedene Kornfrequenzkurven der Sensoren (14, 15) in dem Speichermedium der elektronischen Auswerteeinheit (12) abgespeichert sind.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit (12) über die gemessenen Werte des Sensors für den unteren Messbereich in dessen genauen Messbereich erkennt, um welche Saatkornklasse es sich bei dem auszubringendem Saatgut handelt und entsprechend der erkannten Saatgutkornklasse die abgespeicherten Werte zur Auswertung der ermittelten Sensordaten verwendet.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der zur Kalibrierung des Sensors (15) für den oberen Messbereich von dem unteren Messbereich zu ermittelten Werte, wenn sich die Messbereiche der Sensoren (14, 15) nicht in ihrem Grenzbereich überlappen, in dem Speichermedium ein Kalibrierungsprogramm abgespeichert ist, welches den Bediener der Sämaschine auffordert, die Fahrgeschwindigkeit soweit abzusenken, dass die Ausbringmenge bzw. Kornfrequenz des momentan ausgebrachten Saatgutes in dem Messbereich des Sensors für den unteren Messbereich liegt.
  12. Vorrichtung zum Zählen kleiner Körperchen, insbesondere die von einer Sämaschine auszubringenden Saatkörner, bei dem die zu zählenden Körner einen mit Sensoren besetzten Messraum passieren nach den Verfahren einer oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messraum zumindest auf zwei unterschiedliche physikalische Messprinzipien arbeitende und/oder ansprechende Sensoren (14, 15), die in unterschiedlichen Messbereichen (24, 25), die Bestimmung der Körnerzahl vornehmen, angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Sensor (14) auf dem Prinzip der Lichtschranke und der andere Sensor (15) auf dem kapazitiven Prinzip Messdaten ermittelt.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Sensor (14) auf Piezo-Prinzip und der andere Sensor (15) auf dem kapazitiven Prinzip Messdaten ermittelt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der als Sensor für den unteren Bereich eine Lichtschranke (14) oder ein Piezo-Element verwendet wird, dass für den oberen Bereich als Sensor ein kapazitiver Sensor (15), ein Radarsensor, ein Mikrowellenelement oder ein Piezo-Element verwendet wird.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14, 15) im Bereich der Saatleitungen (10, 34) der Sämaschine angeordnet sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer pneumatisch arbeitenden Sämaschine mit einem Zentraldosierer, einer vom Zentraldosierer (29) zum Verteilerkopf (33) führenden Steigleitung (31), vom Verteilerkopf zu Ausbringelementen (9) führenden Saatleitungen (34) der Sensor (15) für den oberen Messbereich im Bereich des Steigrohres (31) und zumindest eines Sensors (14) für den unteren Messbereich in zumindest einer der Saatleitungen (34) angeordnet ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Sensoren (14) für den unteren Messbereich vorgesehen sind, dass jeder Sensor (14) einer Saatleitung (14) zugeordnet ist, und dass aus den Messdaten der Sensoren (14) ein Mittelwert gebildet wird.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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