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Dokumentenidentifikation DE102005055980A1 31.05.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung, insbesondere zum Anlegen von Reihenpflanzungen
Anmelder Wagner, Jürgen, 67159 Friedelsheim, DE
Erfinder Wagner, Jürgen, 67159 Friedelsheim, DE
Vertreter Mutzbauer, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 67098 Bad Dürkheim
DE-Anmeldedatum 22.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005055980
Offenlegungstag 31.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2007
IPC-Hauptklasse A01C 11/00(2006.01)A, F, I, 20051122, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A01B 39/16(2006.01)A, L, I, 20051122, B, H, DE   A01G 13/00(2006.01)A, L, I, 20051122, B, H, DE   A01B 69/00(2006.01)A, L, I, 20051122, B, H, DE   
Zusammenfassung Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit von satellitengesteuerten Arbeitsmaschinen bei der Arbeit in hängigem Gelände, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Satellitenantenne auf der Maschine in Abhängigkeit von der Hangneigung in Längsrichtung mechanisch veränderbar oder sie Signalverarbeitung rechnerisch entsprechend korrigierbar ist, dass die Ortskoordinaten des Fußpunkts der Antenne auf der Erdoberfläche stets den gleichen Abstand zu den Ortskoordinaten des Einsatzpunkts des Geräts einhalten, sowie Vorrichtung zum Anlegen von Reihenpflanzungen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit von satellitengesteuerten Arbeitsmaschinen bei der Arbeit in hängigem Gelände, bei denen es darauf ankommt, dass ihr Arbeitspunkt stets einem vorgegebenen Schema, z.B. einem Koordinatennetz oder Lageplan entspricht.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer satellitengesteuerten landwirtschaftlichen Maschine zum Anlegen von Reihenpflanzungen im Obst- und Weinbau, bei der es darauf ankommt, dass sie gleichmäßige Pflanzabstände innerhalb einer Reihe mit vorgegebener Richtung sowie definierte gleichmäßige Abstände der Pflanzreihen untereinander einhält, mit einer verbesserten Steuerung.

Satellitengesteuerte Arbeitsmaschinen (nachstehend auch als "Vorrichtungen" bezeichnet) werden bereits seit einigen Jahren auf verschiedenen Gebieten eingesetzt. Vor allem bei der Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft, aber auch im Straßen- und Landschaftsbau ist die Steuerung des Arbeitseinsatzpunkts einer Maschine mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich inzwischen unverzichtbar. Diese Genauigkeit wird allerdings nur bei Verwendung eines stationären zweiten Empfängers (Referenzempfänger) und Vergleich der stationär empfangenen Signale mit denen des auf der Arbeitsmaschine angeordneten beweglichen Empfängers erzielt und auch nur dann, wenn die Ortsveränderung nicht zu rasch erfolgt, da die Signalhäufigkeit derzeit noch nicht sehr hoch ist.

Es sind Arbeitsmaschinen im Gebrauch, mit denen Weinberge angelegt werden können, d.h. Jungreben, vorzugsweise zusammen mit einem provisorischen Stützstab gepflanzt werden. Diese Maschinen sind so eingerichtet, dass die Setzlinge bzw. Setzlinge und Stäbe in einen Förderapparat eingelegt werden, der sie fortlaufend mit gleichmäßigem Pflanzabstand in einen Graben einbringt, den die über das Land gezogene Maschine zuvor mittels einer keilförmigen Schar geöffnet hat und der unmittelbar nach dem Pflanzen durch Beischieben und Andrücken des Erdreichs wieder verschlossen wird. Eine derartige Vorrichtung ist z.B. in der EP 340 446 beschrieben. In der dort beschriebenen Ausführungsform ist diese zum Anbau an die Dreipunktanbauvorrichtung eines vorhandenen Ackerschleppers (Treckers) gestaltet und weist einen Hauptrahmen auf, innerhalb dessen als Pflanzmechanismus eine parallel zur Pflanzrichtung umlaufende Förderkette vorgesehen ist, die mit Greifern für die Setzlinge bestückt ist. Mittels der Förderkette werden die Greifer in geöffneter Stellung an einer Aufgabestation vorbeigeführt, wo sie einen manuell übergebenen Setzling aufnehmen, sich dann schließen und den Setzling abwärts in den Pflanzgraben bringen. In jüngerer Zeit wird anstelle einer Förderkette ein mit Greifern bestücktes Rad verwendet, dessen Achse quer zur Fahrtrichtung der Vorrichtung angeordnet ist und das sich somit in Längsrichtung der Vorrichtung hinter und z.T. innerhalb der Schar dreht. Hierzu wird auf die EP-1 105 836 A1 verwiesen. Das Greiferrad besteht aus einem scheibenförmigen Träger, der auf seinem Umfang mehrere radial angeordnete Hülsen trägt, in denen auswechselbare Greifer sitzen, die jeweils einen Setzling (und – bei einer späteren Konstruktion – gleichzeitig einen Pflanzstab) aufnehmen können. Die drehwinkelabhängige Ansteuerung der Greifer (d.h. das selbsttätige Schließen und Öffnen während der Drehung des Greiferrads, zur Aufnahme und Freigabe der Setzlinge/Pflanzstäbe) geschieht dadurch, dass sich an den nabenseitigen Enden der Greiferelemente mit Rollen versehene Hebel befinden, die von einem feststehenden Bügel ausgelenkt werden, wenn sie an daran entlangstreifen. Die Bügel sind bevorzugt justierbar am Lagerschild des Greiferrads angeordnet.

Bei dem mit den bekannten Vorrichtungen (Pflanzgeräten) ausführbaren Arbeitsverfahren wird erreicht, dass die anzulegenden Pflanzreihen (z.B. Rebzeilen) geradlinig in vorgegebener Richtung verlaufen und untereinander vorgegebene Abstände einhalten. Innerhalb der Pflanzreihen weisen die Setzlinge gleichmäßige Abstände auf.

Die aus der DE-A-102 09 440 bzw. der EP 1 105 836 A1 bekannte Vorrichtung zum Anlegen von Reihenpflanzungen setzt zur Bestimmung des genauen Pflanzorts der Setzlinge die Satelliten-Navigation auf der Grundlage des sog. GPS (global positioning system) ein, und zwar in der Form, dass die für den vorgesehenen Zweck erforderliche Genauigkeit eines Pflanzsignals im Zentimeterbereich aus den relativ ungenauen Angaben der über GPS jeweils ermittelten Position des Pflanzmechanismus durch den Vergleich der Ortskoordinaten eines beweglichen Empfängers mit dem Mess-Ergebnis eines ortsfesten Referenzempfängers verbessert wird, und weiter dadurch, dass diesem Ergebnis das Signal eines kontinuierlich messenden mechanischen Wegemessers, z.B. eines über den Boden geführten Messrads als Korrektur aufgeschaltet wird.

Es ist wünschenswert, dass die Setzlinge senkrecht in den Boden gelangen, auch wenn die Pflanzung in einer Hanglage stattfindet. Dies gilt vor allem für die Pflanzstäbe oder Stützpfähle, wenn solche gleichzeitig mit den Setzlingen ins Erdreich eingebracht werden. Wenn es sich bei dem Pflanzgut um Obstbäume handelt, ist es erforderlich, dass auch die Pflanzen nach der Pflanzung senkrecht stehen. Dabei kann eine seitliche Neigung des Geländes relativ einfach dadurch ausgeglichen werden, dass das Pflanzgerät um seine Längsachse schwenkbar gestaltet wird. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist in den vorgenannten Dokumenten beschrieben. Ist die Aufgabe dagegen, eine Pflanzung in der Falllinie vorzunehmen, so wäre eine weitere Schwenkmöglichkeit, nämlich um die Querachse erforderlich. Beides gleichzeitig zu verwirklichen, wäre nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand möglich. Es ist in den vorgenannten Dokumenten zwar angegeben, dass man die Pflanzmaschine, die zunächst nur in ebenem Gelände ein einwandfreies Ergebnis liefert, für das Arbeiten in hängigem Gelände einrichten kann. Dies geschieht durch die Auswertung der Signale je eines Sensors zur Ermittlung der Quer- und der Längsneigung der Maschine und eine entsprechende Angleichung der Pflanzmechanik an die Hanglage. Geeignete Sensoren sind handelsüblich. Es sind i.d.R. flüssigkeitsgedämpfte Pendel, deren Signale elektronisch zu Stellkräften verarbeitet werden können, die auf die entsprechenden Verstellbauteile der Vorrichtung (z.B. – wie in den genannten Dokumenten angegeben – ein Drehgelenk, mit dem der Pflanzmechanismus um seine Längsachse verschwenkt werden kann). Man kann auch einen Geschwindigkeitsregler für das Pflanzrad zur Anpassung der Drehgeschwindigkeit des Pflanzmechanismus an Steigung bzw. Gefälle des überfahrenen Geländes vorsehen. Die Sensoren können wahlweise an einer Stelle des Gesamtvorrichtung angebracht werden, die der Hanglage folgt (also z.B. deren Hauptrahmen) oder an einer Stelle, die der Hanglage angepasst werden kann. Im ersteren Falle ergibt sich eine Steuerung der Pflanzmechanik, im zweiten Falle eine Regelung, wie man leicht erkennt.

Die Ortskoordinaten der Satellitenantenne bilden den Referenzpunkt für den zu bestimmenden Arbeitspunkt der Maschine. Sie müssen mit diesem Arbeitspunkt nicht identisch sein, d.h. die Antenne muss sich nicht senkrecht über diesem Arbeitspunkt befinden, sondern kann einen konstant gehaltenen Abstand (etwa Strecke A in den Zeichnungen) hierzu aufweisen. Dies ist deshalb wichtig zu beachten, weil die Satellitenantenne zum sicheren Signalempfang möglichst weit oberhalb der Maschine, d.h. beträchtlich oberhalb der Erdoberfläche und damit des Arbeitsbereichs der Maschine angeordnet werden muss, z.B. in der Nähe des Führerhauses des Schleppers. Logischerweise weichen die vom Antennensignal errechneten Ortskoordinaten immer dann von dem maßgeblichen Referenzpunkt zum Arbeitspunkt ab, wenn die Maschine in Längs- oder Querrichtung geneigt ist. Während es für die Querneigung der Maschine wie angegeben die konstruktive Möglichkeit gibt, das gesamte Arbeitswerkzeug z.B. auf einem quer zur Fahrtrichtung angeordneten Schlitten zu montieren und damit seinen Einsatzpunkt bei seitlicher Hangneigung seitlich zu versetzen, besteht diese Möglichkeit bei einer Hangneigung in Längsrichtung, d.h. in Arbeitsrichtung der Maschine nicht.

Bei der bekannten Vorrichtung wird die Satelliten-Empfangsantenne an einer erhöhten Stelle des Rahmens fest angeordnet, wo die Satellitensignale die Antenne am besten erreichen. Die Auswertung der Satellitensignale ergibt auch dann korrekte Ortskoordinaten für den zu ermittelnden Pflanzpunkt, wenn diese durch einen bodengestützten Wegemesser, z.B. ein über den Boden rollendes mechanisches Messrad präzisiert wurden und die der Projektion der Satellitenantenne auf deren gedachten Fußpunkt auf der Pflanzebene und nicht dem verlangten Abstand der Pflanzreihe entspricht. Bewegt sich die Pflanzmaschine hangauf- oder abwärts, so rückt der gedachte Fußpunkt der Satellitenantenne in Pflanzrichtung nach rückwärts bzw. vorwärts. Dies führt im Ergebnis dazu, dass sich die (am Boden gemessenen) Pflanzabstände bei Aufwärts- oder Abwärtspflanzung verändern, was in den meisten Fällen unerwünscht ist, denn es führt dazu, dass die Diagonallinien einer Pflanzung nicht mehr gerade verlaufen. Auf diese Eigenschaft einer Rebanlage wird im allgemeinen nur verzichtet, wenn es sich um Anlagen in sehr stark geneigtem Gelände handelt. Zwar kann der Pflanzabstand dadurch korrigiert werden, dass bei einer vorhandenen Hangneigung der Auslösepunkt des sogenannten Pflanz- oder Greiferrads, d.h. die Stelle, an welcher der Greifer den Setzling und gegebenenfalls den zugehörigen Pflanzstab freigibt, verstellt wird. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass das Lagerschild des Pflanzrad mit den darauf montierten Auslösebügeln koaxial zu dessen Achse um einen begrenzten Winkel gedreht wird, derart, dass sich stets eine konstante Lage zur Lotrechten ergibt.

Wie sich bei genauerer Untersuchung ergibt, reicht dies allerdings für den konstanten Abstand der Setzlinge in der Reihe nicht aus. Die Schwenkbarkeit des Pflanzmechanismus um eine Achse ermöglicht zwar jederzeit das senkrechte Einbringen der Setzlinge in den Boden, jedoch nicht deren durch das Satellitensignal gesteuerten Abstand. Dies liegt wie schon gesagt daran, dass die Satellitenantenne sich nicht auf Bodenhöhe, sondern in der Regel am höchsten Punkt der Maschine befindet, um einen möglichst guten Empfang sicherzustellen.

Es wurde nun gefunden, dass zur Erzielung eines gleichmäßigen Pflanzabstands eine mechanische oder elektronische Korrektur der Position der Satellitenantenne erforderlich ist, d.h. an dieser muss je nach Steigung/Gefälle des Geländes eine Längsverschiebung vorgenommen werden. Bei elektronischer Verschiebung behält die Satellitenantenne ihre Montierung bei, d.h. sie ist starr mit der Pflanzmaschine verbunden und die vom Satellitensignal abgeleiteten Ortskoordinaten der Pflanzmaschine werden bei einer Hangfahrt entsprechend korrigiert.

Bei der erfindungsgemäß bevorzugten mechanischen Korrektur wird eine mechanische Verschiebung der Satellitenantenne vorgenommen, indem diese z.B. auf einem auf einer Schiene verschieblichen Schlitten montiert und in Abhängigkeit von der (positiven) Hangneigung nach vorne und entsprechend bei negativer Hangneigung nach hinten bewegt wird. Die Verschiebung der Satellitenantenne und die Verdrehung des Lagerschilds werden durch Auswertung der Signale eines Neigungsmessers gesteuert. Die Verschiebung kann z.B. dadurch erreicht werden, dass das Lagerschild des Greiferrads um einen begrenzten Winkel gedreht werden kann und ein daran angelenkter Hebel die Verschiebung der Satellitenantenne entsprechend der Verdrehung des Lagerschilds vornimmt. Auf diese Weise wird gleichzeitig erreicht, dass eine stets senkrechte Pflanzung stattfindet. Die Satellitenantenne kann auch direkt an einem mit dem Lagerung des Pflanzrads verbundenen Hebel angebracht werden.

Unmittelbarer Erfindungsgegenstand ist daher ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit von satellitengesteuerten landwirtschaftlichen Maschinen bei der Arbeit in hängigem Gelände, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Satellitenantenne auf der Maschine in Abhängigkeit von der Hangneigung in Längsrichtung derart in Längsrichtung der Maschine veränderbar oder die Signalverarbeitung rechnerisch entsprechend korrigierbar ist, derart, dass die Ortskoordinaten der Antenne stets den gleichen Abstand (Strecke A in den Zeichnungen) zu den Ortskoordinaten des Einsatzpunkts des Geräts einhalten.

Mit anderen Worten ergibt sich eine Steigerung der Präzision der Pflanzung und eine Erhöhung der Betriebssicherheit der Vorrichtung, wenn entweder die Satellitenantenne in Längsrichtung der Vorrichtung beweglich angebracht wird, derart, dass ihr Fußpunkt stets den gleichen Abstand zum Arbeitspunkt hat, oder dadurch, dass das Signal der (fest angeordneten) Antenne rechnerisch um einen von der Längsneigung des Hangs abhängigen Betrag korrigiert wird. Dies wird in jedem Falle dadurch erreicht, dass die Längsneigung der Maschine in Fahrtrichtung der Position der Satellitenantenne aufgeschaltet wird.

Wenn die Satellitenantenne beweglich montiert wird, kann dies z.B. dadurch erreicht werden, dass ein beweglicher Schlitten vorgesehen ist, der entlang einer in Längsrichtung (Fahrrichtung) der Vorrichtung angeordneten Schiene verschiebbar ist und die Antenne trägt. Die Verschiebung kann hydraulisch geschehen oder einfach dadurch, dass ein Hebelwerk vorgesehen ist, das den Schlitten der Satellitenantenne mit einer Steuerung der Stellung des Pflanzrads verbindet, die ihrerseits von der Neigungsmessung gesteuert wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen (1 bis 4) wiedergegeben, die ohne weiteres selbsterklärend sind. Es kommt dabei darauf an, dass der Abstand – in den Zeichnungen mit "A" bezeichnet – zwischen dem lotrechten Fußpunkt der Antenne und dem Pflanzpunkt des Greiferrads (d.h. der Abstand der Ortskoordinaten) unabhängig von der zu befahrenden Hangneigung stets gleich bleibt. Nach einer anderen Ausführungsform (5 bis 8) ist ein Hebelwerk vorgesehen, bei dem die Satellitenantenne auf einer Schubstange montiert ist, die auf einem Lagerbock verschiebbar ist. Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Antenne direkt am freien Ende eines Hebels angebracht, der seinerseits auf dem Lagerschild des Greiferrads montiert ist. Wegen der Schwierigkeit, eine solche Anordnung schwingungsfrei zu gestalten, ist diese Ausführungsform der Erfindung allerdings nicht bevorzugt.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung bleibt die Antenne starr mit der Maschine verbunden, jedoch wird das Signal ihrer Ortskoordinaten bei Aufwärts- oder Abwärtsfahrt der Maschine um einen solchen Betrag verändert, dass wiederum der Abstand dieser Ortskoordinaten zu denen des Pflanzpunkts konstant bleibt. Diese Ausführungsform ist offensichtlich weniger störungsanfällig als eine mechanische Verschiebung der Antenne, erfordert jedoch einen größeren Aufwand am Steuerungsrechner bzw. dessen Programmierung.

Die Erfindung ist auf alle Arbeitsmaschinen anwendbar, die eine ortsbestimmte Tätigkeit satellitengestützt verrichten. Bevorzugt wird sie insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen wie Pflanz-, Sä-, Ernte- oder Bodenbearbeitungsmaschinen, aber auch im Straßen- und Landschaftsbau eingesetzt.

Unmittelbarer Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit von satellitengesteuerten Arbeitsmaschinen bei der Arbeit in hängigem Gelände und ist dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Satellitenantenne auf der Maschine längsbeweglich angebracht und in Abhängigkeit von der Hangneigung in Längsrichtung der Maschine veränderbar oder die Signalverarbeitung rechnerisch entsprechend korrigierbar ist, derart, dass die Ortskoordinaten der Antenne einen konstanten Abstand zu den Ortskoordinaten des Arbeitspunkts des Geräts einhalten. Die Lage der Satellitenantenne kann je nach Geräteauslegung bevorzugt in Längsrichtung, aber evt. zusätzlich auch in Querrichtung veränderbar sein. Eine Veränderung in Querrichtung kann sinnvoll sein, wenn der Arbeitspunkt der Maschine satellitengestützt seitlich verstellt werden kann. Bevorzugt ist jedoch eine Verstellbarkeit ausschließlich in Längsrichtung.

Bei der als Beispiel gewählten Pflanzmaschine mit einem Greiferrad, die im Weinbau eingesetzt wird, weisen die Greifer die schon erwähnten Auslenkhebel auf, die während ihrer Kreisbewegung bei einem bestimmten Drehwinkel an Bügeln abgelenkt werden und auf diese Weise das Öffnen und Schließen der Greifer bewirken. Die Bügel sind gewöhnlich auf dem Lagerschild des Greiferrades fest angebracht und werden lediglich zu Justierungszwecken verstellt.

Eine bevorzugte Lösung für das neigungsunabhängige Auslösen eines bestimmten Greifers an der tiefsten Stelle seine Weges besteht darin, das Lagerschild des Greiferrads samt den Auslenkbügeln und dem Antrieb des Greiferrads zu einer Baueinheit zusammenzufassen und diese um einen koaxial zur Drehachse des Greiferrads (oder in deren Nähe befindlichen eigenen) Drehpunkt begrenzt drehbar einzurichten. Dieser Drehpunkt kann demnach entweder koaxial zur Achse des Greiferrads oder etwas außerhalb angeordnet sein. Der mögliche Schwenkwinkel soll mindestens der von der Maschine maximal zu bewältigenden Hangneigung entsprechen. Dann ist es möglich, die Greifer immer in der gleichen Position zur Lotrechten zu öffnen und auf diese Weise zu gewährleisten, dass das Pflanzgut stets senkrecht in den Boden gebracht wird. Von dieser Baueinheit kann z.B. ein Hebelwerk betätigt werden, dass die Längsverschiebung der Satellitenantenne bewirkt.

Der Grad der Verschiebung entspricht in jedem Falle der Verschiebung des Pflanzpunkts, wie er sich beim Verdrehen des Pflanzrads gegenüber einer Normalposition ergibt.

Die Erfindung betrifft daher weiterhin insbesondere eine selbstfahrende oder zum Anbau an die Dreipunkt-Kupplung eines Ackerschleppers mittels eines Anbaurahmens geeignete Vorrichtung zum Anlegen von Reihenpflanzungen, mit einem Hauptrahmen, mindestens einer nach hinten offenen, keilförmigen Schar zum Ausheben eines Pflanzgrabens, die fest mit dem Anbaurahmen oder dem Hauptrahmen verbunden oder so angeordnet ist, dass sie abgesenkt werden kann, wobei die Vorrichtung mindestens aufweist:

  • – übliche Elemente wie Sitze für das Bedienungspersonal, Vorratskrippen zur Aufnahme des Pflanzguts, Mittel zum Antrieb und zur Anpassung der Arbeitsgeschwindigkeit der Pflanzvorrichtung an die tatsächliche Fortbewegungsgeschwindigkeit der Vorrichtung auf der Ackerfläche, sowie Mittel zum Wiederverschließen des Pflanzgrabens,
  • – eine innerhalb des Hauptrahmens angeordnete mechanische Pflanzvorrichtung zum Erfassen und selbsttätigen Einbringen von Setzlingen in den Pflanzgraben, die ein innerhalb des Hauptrahmens in einem Lagerschild auf einer Achse quer zur Fortbewegungsrichtung angeordnetes, bzw. in Längsrichtung der Vorrichtung geschwindigkeitsgesteuert drehbares, in die Schar teilweise eintauchendes Pflanz- oder Greiferrad aufweist, wobei auf dem Lagerschild koaxial um die Achse verlaufende Auslöseelemente für das Öffnen und Schließen der Greifer angeordnet sind,
  • – eine Einrichtung, mit der die Ortskoordinaten der Pflanzvorrichtung in an sich bekannter Weise durch Auswertung der Peilung eines mitgeführten Empfängers für Navigationssignale eines Satellitensystems ("Satellitenortungssystem") mittels eines Rechners ständig festgestellt werden, die von einem stationären zweiten Satellitenempfänger über Funkverbindung zum mitgeführten Empfänger ständig korrigiert werden und über mindestens eine Schnittstelle des Rechners zur Steuerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Pflanzvorrichtung und des Orts der Pflanzung genutzt werden,
  • – eine kontinuierlich arbeitende Messeinrichtung für die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit in Gestalt eines Sensorrads mit Bodenkontakt, eines Laser-, eines Infrarotgeräts oder einer Abtasteinrichtung für einen Messdraht, deren Signale dem Rechner aufgeschaltet werden können, wobei zur Ermittlung der maßgeblichen Geschwindigkeit zwischen zwei Satellitenmessungen die aus drei oder mehr vorausgehenden Satellitenmessungen gewonnene mittlere Geschwindigkeit und/oder das Signal der kontinuierlich arbeitenden Messeinrichtung als Korrekturgröße verwendet wird,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • – der Lagerschild des Greiferrads zusammen mit den Auslöseelementen für das Öffnen und Schließen der Greifer zu einer um einen koaxial zur Lagerung des Greiferrads oder geringfügig hierzu versetzt drehbaren Baugruppe zusammengefasst ist, die um einen begrenzten Winkel gegenüber einer Normallage verdreht werden kann;
  • – eine Messeinrichtung für die Längsneigung der Vorrichtung bei einer Hangfahrt vorhanden ist, deren Signal die Verdrehung der Baugruppe in dem Sinne steuert, dass der Öffnungs- bzw. Schließwinkel der Greifer stets zur Lotrechten konstant ist
  • – entweder die Satellitenantenne in Längsrichtung auf einem in Längsrichtung (Fahrrichtung) der Pflanzvorrichtung verschiebbaren Schlitten angebracht und auf einer Schiene beweglich und an einem mit der Lagerung des Pflanzrads verbundenen Hebel angebracht ist, dessen Position der Verstellung der Lagerung des Pflanzrads entspricht, sodass die Satellitenantenne mittels dieses Hebels verschoben werden kann, wobei der Grad der Verschiebung der Verschiebung des Pflanzpunkts entspricht, wie er sich beim Verdrehen des Pflanzrads gegenüber einer Normalposition ergibt,
  • – oder die von der Satellitenantenne ermittelten Ortskoordinaten rechnerisch um einen Betrag verändert werden, der bei Hangneigung der Verschiebung ihres lotrechten Fußpunkts entspricht.

Eine als Basis für die Verwendung der Erfindung besonders bevorzugte Vorrichtung ist in den vorgenannten Dokumenten DE-A-102 09 440 bzw. EP 1 105 836 A1 beschrieben. Sie weist ein um eine Achse quer zur Fortbewegungsrichtung geschwindigkeitsgesteuert drehbares, in die Schar teilweise eintauchendes Pflanz- oder Greiferrad auf, das auf seinem Umfang in radialer Richtung mehrere, in Aufnahmehülsen sitzende, sternförmig angeordnete Greifer oder Greiferpaare trägt, die drehwinkelabhängig in eine Offen- und eine Schließstellung gebracht werden können, nämlich mindestens einen Greifer für Pflanzgut (Pflanzengreifer) und wahlweise einen zugeordneten Greifer für Pflanzpfähle oder Pflanzstäbe (Pfahlgreifer), für das gleichzeitige Einbringen von Pflanzgut und Pfahl (Stab), wobei die Greifer bzw. Greiferpaare vorzugsweise auswechselbar auf einem gemeinsamen Holm angeordnet sind. Soweit zum Verständnis der vor- und nachstehenden Erläuterungen nähere Informationen erforderlich sind, wird auf die in den vorgenannten Dokumenten enthaltene Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen verwiesen, auf die zur Ergänzung der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwiesen wird.

Die Verschiebung der Lage der Satellitenantenne bei Fahrt über waagerechtes, steigendes und fallendes Gelände wird aus den Zeichnungen (1 bis 3) deutlich; in den 4 bis 6 ist eine andere mechanische Lösung des Problems dargestellt, die zum nämlichen Ergebnis führt.

Andere Lösungen des Problems, Pflanzgut maschinell in eine vorbereitete Pflanzfurche einzubringen, z.B. über eine Förderkette, welche die Greifer trägt, können ebenfalls mit den Mitteln der Erfindung in der vorstehend erwähnten Weise ausgerüstet und verbessert werden.

Die Erfindung löst unter anderem die vorstehenden Aufgaben, nach einmaliger Vorgabe der Pflanzrichtung auch im Wendeverfahren geradlinige oder gekrümmte, auf- oder abwärts geneigte Pflanzreihen anzulegen, innerhalb derer die Setzlinge gleichmäßige Abstände einhalten, durch ein Verfahren, bei dem

  • – die Ortskoordinaten der Pflanzvorrichtung in an sich bekannter Weise durch Auswertung der Peilung eines mitgeführten Empfängers für Navigationssignale eines Satellitensystems ("Satellitenortungssystem") mittels eines Rechners ständig festgestellt und über mindestens eine Schnittstelle des Rechners zur Steuerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Pflanzvorrichtung und des Orts der Pflanzung genutzt werden;
  • – die Genauigkeit der Peilung des mitgeführten Satellitenempfängers mittels Vergleichsverfahren durch Vergleich mit dem Signal eines ortsfesten zweiten Satellitenempfängers ("Referenzempfänger") gesteigert wird;
  • – eine Lageabweichung des Hauptrahmens von der Wagrechten über mindestens einen Sensor ermittelt und gegebenenfalls korrigiert sowie gegebenenfalls dem Kursabweichungs-Anzeigegerät rechnerisch aufgeschaltet wird, derart, dass eine seitliche Abweichung des Arbeitszentrums von der Pflanzlinie manuell oder vorzugsweise selbsttätig ausgeglichen werden kann;
  • – zusätzliche Einrichtungen zur unabhängigen Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit vorhanden sind, die bedarfsweise zur Korrektur der über Satellitensignale ermittelten Fahrgeschwindigkeit herangezogen werden können,
  • – entweder die Satellitenantenne beweglich ist, derart, dass die Satellitenantenne in Längsrichtung der Maschine verschoben werden kann, wobei der Grad der Verschiebung der Verschiebung des Pflanzpunkts entspricht, wie er sich beim Verdrehen des Pflanzrads gegenüber einer Normalposition ergibt, oder
  • – die Signale der Ortskoordinaten einer fest angeordneten Antenne um einen solchen Betrag korrigiert werden, dass der lotrechte Fußpunkt der Antenne einen konstanten Abstand zum Pflanzpunkt einhalten.

Eine zum Anbau an die Dreipunkt-Kupplung eines Ackerschleppers mittels eines Anbaurahmens geeignete Vorrichtung zum Anlegen von Reihenpflanzungen ist bereits bekannt. Bekannt ist insbesondere eine Vorrichtung (vgl. EP-A-340 446), die eine zentrale, nach hinten offene, keilförmige Schar aufweist, die fest mit einem Anbaurahmen oder einem Hauptrahmen verbunden ist. Wenn die an diesen Vorrichtungen vorhandene Schar beim Straßentransport den Boden nicht berühren darf, wird sie mittels der am Schlepper vorhandenen Hydraulik angehoben. Sie kann aber auch so angeordnet sein, dass sie unabhängig vom Anbau- bzw. Hauptrahmen abgesenkt werden kann, z.B. mittels höhenverstellbarer Stützrollen. Bisher ist allerdings der Hauptrahmen mit dem Anbaurahmen starr verbunden, sodass beim Befahren hängigen Geländes der Hauptrahmen aus der Wagerechten gekippt wird. Es sind i.d.R. lediglich Mittel vorhanden, mit denen der Hauptrahmen seitlich gegenüber der Fahrzeugachse ausgelenkt werden kann, um kurze Abweichungen der Fahrzeugspur von der vorgesehenen Achse einer Pflanzreihe auszugleichen. Nach mehreren bekannten Vorschlägen kann die Maschine mit Mitteln versehen werden, die es gestatten, den Hauptrahmen seitlich zu verschwenken, wenn die Maschine als Ganzes während der Fahrt über hängiges Gelände geneigt wird. Z.B. kann der Hauptrahmen mit dem Anbaurahmen (bzw. bei einem selbstfahrenden Fahrzeug: dessen Tragwerk) um eine Längsachse drehgelenkig verbunden sein. Nach einem anderen Vorschlag kann der Hauptrahmen dadurch waagerecht gehalten werden, dass er sich unabhängig oder gemeinsam mit dem Anbaurahmen gegenüber den unteren Auslegern der Dreipunktaufhängung des Schleppfahrzeugs abstützt und dadurch höhenverstellbar ist, dass er einseitig angehoben bzw. abgesenkt werden kann, sodass im Ergebnis der Hauptrahmen auch bei einer Fahrt mit Seitenneigung stets in waagerechter Lage bleibt. Diese Lösung des Problems, den Hauptrahmen auch bei einer Fahrt über seitwärts hängiges Gelände stets wagerecht zu halten, ist etwa in dem Dokument DE 102 51 985.4 A1 beschrieben. Die Einhaltung der waagerechten Ausrichtung des Hauptrahmens und damit die Sicherung einer stets senkrechten Pflanzung, auch in geneigtem Gelände, mittels einer sensorgesteuerten Hydraulik ist für die Benutzung der Erfindung von Vorteil, jedoch nicht grundsätzlich erforderlich.

Um die Stelle, an der die Pflanzung eines bestimmten Setzlings erfolgen soll, möglichst genau bestimmen zu können, wird der Antrieb der Greifermechanik vorteilhaft mit ungleichförminger Drehgeschwindigkeit betrieben, derart, dass zu einer gegebenen Zeit vor dem Erreichen des Pflanzpunkts die Mechanik gestartet und beim Erreichen des Pflanzpunkts die Greifer geöffnet werden. Das Öffnen der Greifer geschieht zweckmäßig mechanisch, indem die Steuerhebel der Greiferelemente an Auslenkschienen vorbeigeführt werden, die kreisbogenförmig um den Drehpunkt des Greiferrads herum am Lagerschild des Pflanzrads angebracht sind. Diese Auslenkschienen sind samt dem tragenden Lagerschild erfindungsgemäß um den Drehpunkt des Greiferrads gegenüber einem Bezugspunkt an der Gesamtvorrichtung verstellbar angeordnet, sodass der Pflanzpunkt durch Veränderung des Winkels, den die Schienen z.B. mit einer festen Bezugsrichtung, z.B. der Lotrechten bilden, veränderbar ist. Die Steuerung des Öffnens und Schließens der Greifer durch Vorbeiführen deren Auslenkrollen an den Auslenkschienen ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.

Wie bereits in der mehrfach zitierten EP-A dargelegt, sollten die Abweichungen berücksichtigt werden, die sich dadurch ergeben, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in nicht-ebenem Gelände mehr oder minder quer zum Hang eingesetzt wird. In diesem Falle kommt es zu Seitenneigung des Fahrzeugs d.h. Abweichungen des Hauptrahmens von der Wagerechten, was den jeweiligen Pflanzpunkt beeinflusst, wie man leicht erkennt. Diese Abweichungen werden mit einem am Gerät angebrachten Sensor für jede Ebene festgestellt, nämlich einmal in der Längsebene (d.h. zur Feststellung einer Steigung bzw. Längsneigung) und zum anderen in der Querebene (d.h. zur Feststellung einer Seitenneigung). Es können für jede Ebene getrennte Sensoren, aber auch Vorrichtungen verwendet werden, die gleichzeitig für beide Ebenen Signale erzeugen.

Wenn der Hauptrahmen der Maschine mit der Anbauvorrichtung um die Längsachse drehgelenkig verbunden oder sonst mit Mitteln zur waagerechten Ausrichtung ausgestattet ist, kann bei Pflanzungen mit seitlicher Neigung der Maschine (Fahrt quer zum Hang) über die zentrale Steuerung der Maschine der Hauptrahmen waagerecht gehalten werden. Hierzu wird die von einem der Sensoren festgestellte Seitenneigung der Vorrichtung ausgeglichen; die zentrale Steuerung sollte zu diesem Zweck weiterhin mit mindestens einer Schnittstelle ausgestattet sein. Um die Seitenneigung der Maschine auszugleichen, werden die mit dem Sensor gewonnenen Signale zur Steuerung eines Servomotors verwendet, mit dem der Hauptrahmen gegenüber der Anbauvorrichtung horizontal ausgerichtet werden kann. Als Servomotore werden für den Betrieb der Vorrichtung in der Regel überall hydraulische Stellglieder verwendet, die von der üblichen zentralen Fahrzeughydraulik angetrieben werden. Anstelle hydraulischer Stellmotore können natürlich auch alle vergleichbaren elektrischen Stellantriebe eingesetzt werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung insbesondere nicht auf die vorstehend beschriebene Konstruktion zum Ausgleich einer Seitenneigung der Pflanzmaschine beschränkt sondern auf jede Pflanzmaschine anwendbar.

Zur konkreten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den fachüblichen handwerklichen Mitteln kann folgendes gesagt werden:

  • – Satellitenempfänger und Referenzempfänger mit Ausgängen für Rechner und Verarbeitungsmöglichkeit für Signale des Referenzempfängers und gegebenenfalls Positionsanzeige auf einem Monitor sind handelsübliche Geräte, für die eine weitere Beschreibung sich erübrigt.
  • – Zum Einsatz der erfindungsgemäßen Satellitensteuerung erforderliche Datenverarbeitungsprogramme sind handelsübliche Software, die bei Bedarf den zusätzlichen Erfordernissen für bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit handwerklichen Mitteln angepasst werden kann, ohne dass hierfür erfinderische Schritte erforderlich sind.
  • – Alle erfindungsgemäßen Merkmale können vom Fachmann in konkrete Ausführungsformen umgesetzt werden, ohne dass einerseits der Rahmen der Erfindung verlassen wird und andererseits Informationen erforderlich sind, die im Rahmens der vorliegenden Beschreibung nicht mitgeteilt werden. Natürlich sind im Rahmen der Erfindung mit den fachmännischen Kenntnissen und Mitteln in vieler Hinsicht Abwandlungen möglich.
  • – Alle Bauelemente sollten die äußeren Bedingungen berücksichtigen, unter denen solche Vorrichtungen erfahrungsgemäß betrieben werden. Beispielsweise muß die Gestaltung des Bedienungsgeräts darauf Rücksicht nehmen, dass die Anzeige auch bei starker Sonneneinstrahlung erkennbar bleibt und muß auch so gestaltet werden, dass sie den rauen Bedingungen standhält, wie sie üblicherweise in der Landwirtschaft herrschen.
  • – Die gesamte Steuerungselektronik einschließlich Satellitenempfänger (ohne die außerhalb anzuordnende Bezugsantenne) und Kommunikationsempfänger zum stationären Referenzgerät können in einem Gehäuse zusammen mit einer Eingabemöglichkeit (Tastatur) und einer Anzeigemöglichkeit (Display; Monitor; Kursanzeiger) im Blickfeld der Bedienungsperson zusammengefasst sein und genügend Ein- und Ausgänge enthalten. Die meisten der oben erwähnten Schnittstellen und Datenleitungen können daher in der aus der Datenverarbeitung bekannten oder dort üblichen Weise innerhalb eines Geräts angeordnet bzw. definiert werden. Das Bedienungsterminal (48) sollte zur Eingabe aller Parameter eingerichtet sein, die über die Schnittstelle 48b an das zentrale Steuergerät übertragen werden sollen, wie z.B. der Pflanzabstand.


Anspruch[de]
Verfahren zur Verbesserung der Arbeitsgenauigkeit von satellitengesteuerten landwirtschaftlichen Maschinen bei der Arbeit in hängigem Gelände, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Satellitenantenne auf der Maschine in Abhängigkeit von der Hangneigung derart veränderbar oder die Signalverarbeitung rechnerisch korrigierbar ist, dass die Ortskoordinaten der Antenne einen konstanten Abstand zu den Ortskoordinaten des Einsatzpunkts des Geräts einhalten. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hangneigung durch Auswertung der Signale mindestens eines Neigungssensors gemessen und die in Längs- und/oder Querrichtung der Maschine verschiebbare Satellitenantenne soweit verschoben wird, dass die Ortskoordinaten des lotrechten Fußpunkts der Antenne einen konstanten Abstand zu den Ortskoordinaten des Einsatzpunkts des Geräts einhalten. Selbstfahrende oder zum Anbau an die Dreipunkt-Kupplung eines Ackerschleppers mittels eines Anbaurahmens geeignete Vorrichtung zum Anlegen von Reihenpflanzungen, mit einem Hauptrahmen, mindestens einer nach hinten offenen, keilförmigen Schar zum Ausheben eines Pflanzgrabens, die fest mit dem Anbaurahmen oder dem Hauptrahmen verbunden oder so angeordnet ist, dass sie abgesenkt werden kann, wobei die Vorrichtung mindestens aufweist:

– eine innerhalb des Hauptrahmens angeordnete mechanische Pflanzvorrichtung zum Erfassen und selbsttätigen Einbringen von Setzlingen in den Pflanzgraben, die ein innerhalb des Hauptrahmens angeordnetes, um eine Achse quer zur Fortbewegungsrichtung geschwindigkeitsgesteuert drehbares, in die Schar teilweise eintauchendes Pflanz- oder Greiferrad (4) aufweist,

– übliche Elemente wie Sitze für das Bedienungspersonal, Vorratskrippen zur Aufnahme des Pflanzguts, Mittel zum Antrieb und zur Anpassung der Arbeitsgeschwindigkeit der Pflanzvorrichtung an die tatsächliche Fortbewegungsgeschwindigkeit der Vorrichtung auf der Ackerfläche, sowie Mittel zum Wiederverschließen des Pflanzgrabens,

– eine Einrichtung, mit der die Ortskoordinaten der Pflanzvorrichtung in an sich bekannter Weise durch Auswertung der Peilung eines mitgeführten Empfängers für Navigationssignale eines Satellitensystems ("Satellitenortungssystem") mittels eines Rechners ständig festgestellt werden, wobei ein ortsfester zweiter Satellitenempfänger (Vergleichsempfänger; Referenzempfänger) mit Funkverbindung zum mitgeführten Empfänger vorgesehen ist, die Ortskoordinaten der Pflanzvorrichtung mittels Vergleichsverfahren ermittelt werden und über mindestens eine Schnittstelle des Rechners zur Steuerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Pflanzvorrichtung und des Orts der Pflanzung genutzt werden,

– eine kontinuierlich arbeitende Messeinrichtung für die Fahrgeschwindigkeit in Gestalt eines Sensorrads mit Bodenkontakt, eines Laser-, eines Infrarotgeräts oder einer Abtasteinrichtung für einen Messdraht, deren Signale dem Rechner aufgeschaltet werden können,

– zur Ermittlung der maßgeblichen Geschwindigkeit zwischen zwei Satellitenmessungen die aus drei oder mehr vorausgehenden Satellitenmessungen gewonnene mittlere Geschwindigkeit und/oder das Signal der kontinuierlich arbeitenden Messeinrichtung als Korrekturgröße verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Satellitenantenne in Längsrichtung der Vorrichtung beweglich angebracht und die Längsneigung der Vorrichtung der Position der Satellitenantenne aufgeschaltet wird oder das Signal der Antenne rechnerisch um einen entsprechenden Betrag korrigiert wird
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrahmenmit einer Einrichtung zum Neigungsausgleich ausgestattet ist, derart, dass der Hauptrahmen auch dann wagerecht gehalten werden kann, wenn die Maschine als Ganzes während der Fahrt über hängiges Gelände geneigt wird. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrahmen mit dem Anbaurahmen drehgelenkig verbunden und ein Sensor zur Ermittlung von Lageabweichungen des Hauptrahmens von der Wagrechten vorhanden ist, wobei die zentrale Steuerung der Maschine mit mindestens einer Schnittstelle ausgestattet ist, mit der über eine Servoeinrichtung eine festgestellte Seitenneigung ausgeglichen, sowie gegebenenfalls der als Kurs-Anzeiger gestaltete Monitor angesteuert werden kann, derart, dass eine seitliche Abweichung des Arbeitszentrums von der Pflanzlinie selbsttätig oder vom Maschinenführer ausgeglichen werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptrahmen gegenüber dem Anbaurahmen in Seitenrichtung auslenkbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorhanden ist, aus dessen Signal die jeweilige Abweichung der Hochachse von der lotrechten Richtung in Längsrichtung festgestellt und daraus eine Stellgröße zur Veränderung der Steuerung der Greifer des Pflanzrads gebildet wird. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der maßgeblichen Geschwindigkeit zwischen zwei Satellitenmessungen die aus drei oder mehr vorausgehenden Satellitenmessungen gewonnene mittlere Geschwindigkeit und/oder das Signal der kontinuierlich arbeitenden Messeinrichtung als Korrekturgröße verwendet wird. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher vorhanden ist, in dem die Ortskoordinaten der Einzelpflanzen und/oder deren relative Zuordnung festgehalten werden können.






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