Системы определения глубины сельскохозяйственной борозды, способы и оборудование
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к системам определения глубины сельскохозяйственной борозды. Сельскохозяйственная высевающая секция содержит раму, бороздооткрыватель для открывания борозды почвы на поверхности почвы, орудие борозды, расположенное в указанной борозде почвы, первый ультразвуковой датчик, расположенный с возможностью передачи и приема первого сигнала соответственно к и от первой стороны указанной борозды почвы и второй ультразвуковой датчик, расположенный с возможностью передачи и приема второго сигнала соответственно к и от второй стороны указанной борозды почвы, монтажный кронштейн. При этом первый ультразвуковой датчик и второй ультразвуковой датчик расположены на монтажном кронштейне, а монтажный кронштейн соединен с высевающей секцией или с орудием борозды. Указанное орудие борозды представляет собой уплотнитель семян. Сельскохозяйственная высевающая секция дополнительно содержит бороздозаделыватель. Предлагаемая высевающая секция позволяет точно регулировать не только высоту борозды, но и глубину посадки. 34 ил.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
[1] Данная международная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/365,585, поданной 22 июля 2016 года, и предварительной заявке на патент США № 62/491,707, поданной 28 апреля 2017 года, обе из которых включены сюда во всей своей полноте путем ссылки.
Уровень техники
[2] В последние годы фермеры признали необходимость выбора и поддержания надлежащей глубины посадки для обеспечения надлежащей среды для семян (например, температуры и влажности) и прорастания рассады. Для улучшения агрономической практики было бы также желательно, чтобы фермер понимал взаимосвязь между фактической глубиной посадки и такими показателями, как прорастание и урожайность. Традиционные сельскохозяйственные сеялки включают в себя только оборудование для регулировки максимальной глубины посадки, которая может не поддерживаться в процессе работы из-за почвенных условий или недостаточного давления на высевающую секцию сеялки. В публикации заявки на патент США 2015/0289438 раскрывается датчик глубины с поворотным рычагом, имеющим левый и правый зацепляющий почву пальцы, причем поворотный рычаг шарнирно соединен с датчиком угловых перемещений, установленным на кронштейне на высевающей секции или на уплотнителе семян. Зацепляющие почву пальцы сцепляются с поверхностью почвы по обе стороны семенной борозды. По мере того как глубина семенной борозды изменяется, поворотный рычаг вращается, вызывая изменение сигнала в датчике угловых перемещений. Хотя эта система обеспечивает хорошее измерение, желательно повысить точность и/или износоустойчивость системы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[3] Фиг. 1 представляет собой вид сбоку справа варианта осуществления сельскохозяйственной высевающей секции.
[4] Фиг. 2 представляет собой вид сбоку справа другого варианта осуществления сельскохозяйственной высевающей секции с некоторыми удаленными для ясности компонентами.
[5] Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе сельскохозяйственной высевающей секции из фиг. 2.
[6] Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе сельскохозяйственной высевающей секции из фиг. 2 с удаленным для ясности правым копирующим колесом.
[7] Фиг. 5 представляет собой увеличенный частичный вид справа сельскохозяйственной высевающей секции из фиг. 2.
[8] Фиг. 6 представляет собой вид сзади сельскохозяйственной высевающей секции из фиг. 5.
[9] Фиг. 7А представляет собой вид сбоку варианта осуществления уплотнителя семян, имеющего ультразвуковую мишень.
[10] Фиг. 7B представляет собой вид сбоку варианта осуществления уплотнителя семян, имеющего ультразвуковой передатчик, направленный на мишень, установленную на почву высевающей секции.
[11] Фиг. 7C представляет собой вид сбоку варианта осуществления уплотнителя семян, без использования ультразвуковой мишени, используемой с ультразвуковым передатчиком, установленным на высевающей секции.
[12] Фиг. 8 представляет частичный вид в перспективе варианта осуществления уплотнителя семян, имеющего ультразвуковую мишень, расположенную на верхней поверхности уплотнителя семян.
[13] Фиг. 9 представляет собой наглядную иллюстрацию сигналов, сгенерированных ультразвуковым датчиком.
[14] Фигуры 10A-10C представляют собой вид сверху, показывающий различные варианты осуществления уплотнителей семян с ультразвуковыми датчиками.
[15] Фиг. 11А представляет собой вид в перспективе варианта осуществления уплотнителя семян с ультразвуковыми приемопередатчиками, поддерживаемыми на поперечном рычаге над уплотнителем семян.
[16] Фиг. 11В представляет собой вид сбоку уплотнителя семян на фиг. 11A, показанный в семенной борозде с датчиками пальцев, расположенными с каждой стороны семенной борозды.
[17] Фиг. 11С представляет собой вид в перспективе варианта осуществления уплотнителя семян с ультразвуковыми приемопередатчиками, поддерживаемыми на поперечном рычаге над уплотнителем семян и установленными на высевающей секции.
[18] Фиг. 12A-1 представляет собой вид в перспективе уплотнителя семян с первым вариантом осуществления датчика пальца.
[19] Фиг. 12А-2 представляет собой вид сбоку уплотнителя семян на фиг. 12A-1, показанный в семенной борозде с датчиками пальцев, расположенными с каждой стороны семенной борозды.
[20] Фиг. 12B-12F представляют собой вид в перспективе уплотнителя семян с альтернативными вариантами осуществления датчиков пальца.
[21] Фиг. 13A представляет собой вид в перспективе варианта осуществления боковых датчиков уплотнителя семян.
[22] Фиг. 13B представляет собой вид сбоку уплотнителя семян из фиг. 13А, показанный в семенной борозде.
[23] Фиг. 13C представляет собой вид в перспективе варианта осуществления уплотнителя семян с боковыми датчиками, расположенными в стенке, смещенной относительно боковой стенки семенной борозды.
[24] Фиг. 13D представляет собой вид сверху уплотнителя семян варианта осуществления из фиг. 13C.
[25] Фиг. 13E представляет собой вид в перспективе другого варианта осуществления уплотнителя семян с боковыми датчиками подобно варианту из фиг. 13C, но со стенкой, прикрепленной к нижней части уплотнителя семян.
[26] Фиг. 13F представляет собой вид в перспективе другого варианта осуществления уплотнителя семян с боковыми датчиками, расположенными в выпуклой стенке, смещенной относительно боковой стенки семенной борозды.
[27] Фиг. 13G представляет собой вид сверху уплотнителя семян варианта осуществления из фиг. 13F.
[28] Фиг. 14 схематично иллюстрирует вариант осуществления системы датчика глубины, установленной на тракторе и сеялке.
[29] Фиг. 15 представляет собой вариант осуществления акселерометра, расположенного на органе регулировки глубины или на рычаге копирующего колеса.
[30] Фиг. 16 представляет собой вариант осуществления акселерометра, расположенного на узле регулировки глубины.
[31] Фиг. 17 иллюстрирует способ управления глубиной борозды почвы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[32] Ссылаясь на чертежи, где одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные или соответствующие части на всех видах, фиг. 1 иллюстрирует вариант осуществления сельскохозяйственного орудия, например, сеялки, содержащего прицепной брус 8, на котором установлено множество поперечно распределенных высевающих секций 10. В показанном варианте осуществления каждая высевающая секция 10 установлена на прицепном брусе системой параллельных рычагов 16 таким образом, что высевающей секции разрешается перемещаться вертикально относительно прицепного бруса. Привод 18 шарнирно установлен на прицепном брусе 8 и системе параллельных рычагов 16 и выполнен с возможностью прилагать дополнительное давление на высевающую секцию 10.
[33] Высевающая секция 10 включает в себя раму 14, которая поддерживает узел 60 дискового сошника, узел 50 копирующего колеса и закрывающий узел 40. Узел 60 дискового сошника включает в себя два расположенных под углом открывающих диска 62, установленных с возможностью вращаться на спускающемся хвостовике 15 рамы 14. Открывающие диски 62 расположены таким образом, чтобы открыть v-образную семенную бороду 3 на поверхности 7 почвы по мере продвижения высевающей секции вперед по полю. Узел 50 копирующего колеса включает в себя два копирующих колеса 52, шарнирно установленных по обе стороны рамы 14 двумя рычагами 54 копирующих колес с копирующими колесами 52, расположенными так, чтобы катятся по поверхности 7 почвы. Узел 90 регулировки глубины шарнирно установлен на раме 14 с помощью болта 92. Узел 90 регулировки глубины сцепляется с рычагами 54 копирующих колес для того, чтобы ограничивать верхнее перемещение рычагов 54 копирующих колес, таким образом ограничивая глубину борозды почвы, открытого узлом 60 дискового сошника. Закрывающий узел 40 шарнирно соединен с рамой 14 и выполнен с возможностью перемещать почву обратно в семенную борозду 3.
[34] Продолжая ссылаться на фиг. 1, семена 5 передаются из бункера 12 в дозатор 30 семян, выполненный с возможностью разделять поштучно подаваемые семена. Дозатор 30 семян может быть вакуумным, как это раскрыто в международной публикации WO2012/129442, или любым другим дозатором семян, известным в технике. В работе дозатор 30 семян выдает разделенные поштучно семена в семяпровод 32, который передает разделенные поштучно семена вниз и назад до укладки семян в семенную борозду 3.
[35] Возвращаясь к фигурам 2-6, узел 90 регулировки глубины проиллюстрирован более подробно. Узел 90 регулировки глубины включает в себя коромысло 95 (фиг. 4-5), шарнирно установленное на органе 94 регулятора глубины. Орган 94 регулировки глубины шарнирно установлен на раме 14 высевающей секции с помощью болта 92. Ручка 98 предпочтительно принимается с возможностью скольжения внутри органа 94 регулировки глубины так, что пользователь может выборочно включить и отключить ручку одним из множества шлицев 97 регулировки глубины (Фиг. 6), образованных в раме 14 высевающей секции. В работе движение копирующих колес 52 вверх ограничено контактом рычагов 54 копирующих колес с коромыслом 95. Когда одно из копирующих колес, например, левое копирующее колесо 52-1, сталкивается с препятствием, коромысло 95 позволяет рычагу 54-1 левого копирующего колеса двигаться вверх, в то время как правое копирующее колесо 52-2 опускается с таким же абсолютным смещением, так что высевающая секция 10 поднимается на половину высоты препятствия.
Орудия определения глубины
[36] Различные орудия 100 определения глубины сельскохозяйственной борозды, описанные ниже и проиллюстрированные здесь, используют уплотнитель семян для простоты описания и потому что уплотнитель семян - это уже существующее орудие, которое помещается в семенную борозду. Однако, орудия 100 определения глубину сельскохозяйственной борозды, могут использовать любой инструмент или конструкцию, способную расположиться в борозде почвы, открытой на поверхности почвы, для измерения глубины борозды. Кроме того, хотя сельскохозяйственные орудия 100 определения глубину борозды, проиллюстрированы и описаны в связи с семенной бороздой, образованной высевающей секцией сеялки, орудие 100 определения глубину, может быть расположено в любой борозде, открытой на поверхности почвы любым орудием, узлом или инструментом. Соответственно, борозду, в которой расположено орудие 100 определения глубину, можно взаимозаменяемо называть бороздой почвы или семенной бороздой.
Ультразвуковые варианты осуществления датчиков
[37] В одном из вариантов осуществления орудия 100 определения глубины сельскохозяйственной борозды, показанном на фиг. 7А, уплотнитель 99 семян, подобно уплотнителю семян в вариантах осуществления, раскрытых в патенте США № 5,425,318, снабжен ультразвуковой мишенью 710, расположенной на верхней стороне жесткого участка уплотнителя 99 семян. Жесткий участок уплотнителя семян - это любое место, в котором точка наверху уплотнителя семян остается соотносительной с точкой на тыльной части или заднем конце уплотнителя семян. На фиг. 7 для показанного уплотнителя семян жесткий участок находится везде между А и В на уплотнителе 99 семян. Уплотнитель 99 семян может быть установлен на высевающей секции 10 так, как признано специалистами в данной области техники.
[38] В другом варианте осуществления орудия 100 определения глубину, показанном на фиг. 7B, уплотнитель 99 семян снабжен ультразвуковым передатчиком 720, установленным на верхней стороне жесткого участка уплотнителя 99 семян. Ультразвуковая мишень 710 может быть установлена (например, посредством рычага 711) на высевающей секции 10 и направлена на уплотнитель 99 семян для приема ультразвукового сигнала от ультразвукового передатчика 720. Целью установки ультразвуковой мишени 710 является возвращение ультразвукового сигнал к ультразвуковому передатчику или получение ультразвукового сигнала.
[39] Ультразвуковой передатчик и ультразвуковой приемник могут быть объединены в приемопередатчик. По меньшей мере один ультразвуковой датчик может быть использован совместно с уплотнителем 99 семян.
[40] Ультразвуковая мишень 710 может иметь уникальную форму для возвращения уникального сигнала назад в ультразвуковой датчик. Ссылаясь на фиг. 8, один вариант осуществления, обеспечивающий уникальную форму, представляет собой ступенчатый блок 810, имеющий три различные высоты ступени. С ультразвуковой мишенью 710, содержащей ступенчатый блок 810, сигнал сгенерированный и возвращенный будут в начальной стадии областью высокой амплитуды сигнала, так как сигнал впервые сгенерирован, потом будет период низкой амплитуды, прежде чем будут наблюдаться три области амплитуды, соответствующие каждой высоте на ступенчатом блоке 810 с интервалом между каждым возвращаемым блоком сигналом. Ступенчатый блок 810 обеспечивает сигнатуру 910 сигнала, которая может быть использована для измерения глубины. Фиг. 9 представляет собой наглядную иллюстрацию сигнатуры 910 обратного сигнала для ультразвукового датчика 710, имеющей три различных уровня.
[41] В другом варианте осуществления орудия 100 определения глубину, показанном на фиг. 7C, система определения глубины обеспечена уплотнителем 99 семян без ультразвуковой мишени 710. В этом варианте осуществления ультразвуковой датчик 1010 измеряет расстояние до вершины уплотнителя 99 семян непосредственно с помощью ультразвукового датчика 1010, установленного на высевающей секции 10 (например, с помощью рычага 1011) и направленного на уплотнитель 99 семян.
[42] Ссылаясь на фигуры 10А-10С, которые представляют собой вид сверху вариантов осуществления, показанных на фигурах 7А-7С соответственно, может быть установлена дополнительно пара ультразвуковых датчиков (1020-1, 1020-2), расположенных на высевающей секции 10, с одним датчиком, направленным на поверхность 7-1 почвы, прилегающей с одной стороны к борозде 3 почвы, и другим датчиком, направленным на поверхность 7-2 почвы, прилегающей с другой стороны к борозде 3 почвы. На фиг. 10А ультразвуковая мишень 710 расположена на верхней стороне уплотнителя 99 семян, а передатчик/приемопередатчик 720 расположен на высевающей секции 10, поддерживаемый оттуда рычагом 711. На фиг. 10B передатчик/приемопередатчик 720 расположен на верхней стороне уплотнителя 99 семян и ультразвуковая мишень 710 расположена на высевающей секции 10, поддерживаемая оттуда рычагом 711. На фиг. 10C приемопередатчик 1010 расположен на высевающей секции 10, поддерживаемый оттуда рычагом 1011 без мишени на уплотнителе 99 семян. Путем обеспечения парой ультразвуковых датчиков 1020-1, 1020-2 с каждой стороны борозды 3 в сочетании с ультразвуковым датчиком, расположенным на или над уплотнителем семян, проводятся три измерения, которые могут быть использованы для определения глубины борозды 3 почвы. Измерения с каждой стороны можно усреднить или оценить, для того чтобы обеспечить одно опорное измерение для поверхности почвы. Это может быть полезно при наличии мусора, как описано ниже. Разница между измерениями для поверхностей 7-1 и/или 7-2 почвы у уплотнителя 99 семян может быть использована для определения глубины борозды 3 почвы.
[43] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления орудия 100 определения глубину, существует ожидаемый диапазон расстояния между передаваемым ультразвуковым сигналом и объектом, являющимся мишенью. Рядом с бороздой 3 почвы может находиться мусор, такой как камень, ком грязи или стебель растения, который сократит измеренное расстояние. В случае стебля растения стебель растения может наклоняться над бороздой 3 почвы и проходить между ультразвуковым сигналом к или от уплотнителя 99 семян. Когда принимается сигнал, который переводится в расстояние, выходящее за пределы ожидаемого диапазона, данные для этого измерения могут быть отброшены, чтобы предотвратить использование нереального измерения.
[44] Следует иметь в виду, что копирующие колеса 52 или колеса на закрывающем узле 40 могут вызвать выемку по бокам борозды 3 почвы. При измерении расстояния до земли глубину этой выемки можно учитывать при монтаже датчиков 1020-1, 1020-2 на высевающей секции 10.
[45] В любом из приведенных выше вариантов осуществления может быть произведено и усреднено множество измерений для данного местоположения. Например, для данного местоположения могут быть сделаны и усреднены три измерения.
[46] Фиг. 11А показывает другой вариант осуществления орудия 100 определения глубину, содержащего уплотнитель 99 семян с монтажным кронштейном 1160, установленным на жестком участке уплотнителя 99 семян и способным подниматься выше уплотнителя 99 семян. Монтажный кронштейн 1160 поддерживает поперечный участок 1170 перпендикулярно уплотнителю 99 семян и имеет такие размеры, что наружные концы поперечного участка 1170 распространяются над прилегающими сторонами 7-1 и 7-2 борозды. Ультразвуковые приемопередатчики 1120-1 и 1120-1 расположены вблизи наружных концов поперечного участка 1170 и направлены вниз к прилегающим сторонам 7-1 и 7-2 борозды 3 почвы. Зная расположение уплотнителя 99 семян, ультразвуковые приемопередатчики 1120-1 и 1120-2 измеряют расстояние до прилегающих сторон 7-1 и 7-2 борозды, таким образом можно рассчитать глубину семян в семенной борозде 3. Альтернативно, только один приемопередатчик 1120-1 или 1120-2 может быть необходим, но наличие обоих позволяет получить лучшее измерение и учитывать мусор. Этот вариант осуществления упрощается по сравнению с вариантами осуществления, описанными ниже в связи с фигурами с 12A по 12C, путем исключения одного измерения.
[47] Фиг. 11С показывает другой вариант осуществления орудия 100 определения глубину, подобно варианту осуществления, показанному на фиг. 11A, за исключением того, что монтажный кронштейн 1160-1 расположен на высевающей секции 10. Зная расположение уплотнителя 99 семян, ультразвуковые приемопередатчики 1120-1 и 1120-2 измеряют расстояние до прилегающих сторон 7-1 и 7-2 борозды, таким образом можно рассчитать глубину семян в семенной борозде 3. Также, только один приемопередатчик 1120-1 или 1120-2 может быть необходим, но наличие обоих позволяет получить лучшее измерение и учитывать мусор.
Варианты осуществления датчика пальца
[48] Фигуры 12А-12F иллюстрируют различные варианты осуществления орудия 100 определения глубину, содержащие уплотнитель 99 семян, к которому присоединен первый зацепляющий почву палец 1210 и второй зацепляющий почву палец 1220, причем первый зацепляющий почву палец 1210 контактирует с поверхностью 7-1 почвы прилегающей борозды 3 почвы, а второй зацепляющий почву палец 1220 контактирует с поверхностью 7-2 почвы прилегающей борозды 3 почвы.
[49] В первом варианте осуществления, показанном на фиг. 12A-1, каждый из зацепляющих почву пальцев 1210 и 1220 расположен на уплотнителе 99 семян независимо от другого зацепляющего почву пальца. Каждый зацепляющий почву палец 1210, 1220 шарнирно установлен на кронштейнах 1230-1 и 1230-2, расположенных на жестком участке уплотнителя 99 семян, что позволяет зацепляющему почву пальцу 1210 и 1220 вращаться в вертикальном направлении. Чтобы измерить расстояние, которое каждый зацепляющий почву палец 1210 и 1220 проходит относительно уплотнителя 99 семян, каждый кронштейн 1230-1 и 1230-2 имеет поворотный энкодер 1240-1 и 1240-2 (такой как датчик углового смещения №55250, поставляемый компанией Hamlin Incorporated, Lake Mills, WI.). В работе зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 скользят по поверхности 7-1, 7-2 почвы (см. фиг. 12А-2) так, что угловое положение зацепляющего почву пальца 1210 и 1220 меняется в соответствии с поверхностью почвы. Таким образом, сигнал, генерируемый поворотными энкодерами 1240-1 и 1240-2, зависит от вертикальной высоты высевающей секции 10 по отношению к почве, и, таким образом, к глубине борозды 3 почвы.
[50] В альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг. 12В, зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 шарнирно установлены на кронштейнах 1230-1 и 1230-2, но вместо поворотных энкодеров 1240-1 и 1240-2 (как на фиг. 12А) в варианте осуществления из фиг. 12B датчики Холла 1250-1 и 1250-2 расположены на или в уплотнителе 99 семян для обнаружения положения зацепляющих почву пальцев 1210 и 1220. В любом из вариантов осуществления, показанных на фиг. 12A или 12B, может использоваться одиночный кронштейн1230, как показано на фиг. 12C, а не два кронштейна 1230-1, 1230-2.
[51] Фиг. 12D иллюстрируют другой альтернативный вариант осуществления оборудования с орудием 100 определения глубины, использующим датчики пальца. В этом варианте осуществления зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 соединены между собой через рычаг 1260, шарнирно присоединенный на его дистальном конце к кронштейну 1230. Рычаг 1260 делает поворот или вращает вокруг оси вращения кронштейна 1230 в вертикальном направлении над уплотнителем 99 семян, чтобы позволить зацепляющим почву пальцам 1210 и 1220 подниматься и опускаться в зацеплении с поверхностью 7-1 и 7-2 почвы соответственно. Датчик Холла 1250 расположен на или в уплотнителе 99 семян или на или в рычаге 1260 для обнаружения положения рычага 1260 соответственно.
[52] В другом варианте осуществления, показанном на фиг. 12E, зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 соединены через датчик 1270 углового смещения, позволяющий вращаться вокруг уплотнителя 99 семян. Датчик 1270 углового смещения 1270 соединен через рычаг 1260, который шарнирно установлен на кронштейне 1230, расположенной на жестком участке уплотнителя 99 семян так, что рычаг 1260 способен сделать поворот или вращение вокруг оси вращения через кронштейн 1230 в вертикальном направлении. Эта конфигурация позволяет для одного или обоих зацепляющих почву пальцев 1210 и 1220 сцепляться с поверхностью 7-1 и 7-2 почвы соответственно. Рычаг 1260 будет поворачиваться в вертикальном направлении над уплотнителем 99 семян, и зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 будут способны вращаться вокруг уплотнителя 99 семян до самой нижней точки. В том случае, если один зацепляющий почву палец 1210 или 1220 столкнется с мусором, таким как камень, комок грязи или стебель, другой зацепляющий почву палец все равно сможет вращаться по отношению к поверхности 7 почвы. Это позволяет лучше исключить данные, которые находятся вне ожидаемого диапазона. Таким образом, следует иметь в виду, что если зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 находятся в фиксированном положении по отношению друг к другу, любой мусор приведет к тому, что оба пальца 1210 и 1220 будут находиться на одной и той же вертикальной высоте над уплотнителем 99 семян. Однако относительно датчика углового смещения 1240, как показано на фиг. 12Е, измеряющего смещение высоты рычага 1260, датчик 1270 углового смещения позволяет обнаруживать мусор и корректировать высоту, основываясь на вращении датчика 1270 углового смещения.
[53] В другом варианте осуществления, показанном на фиг. 12F, который аналогичен предыдущему варианту осуществления, показанному на фиг. 12E, зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 соединены посредством шарнира 1280, позволяющей вращаться вокруг уплотнителя 99 семян. Рычаг 1265 поддерживает шарнир 1280 на своем заднем конце, а передний конец рычага 1265 способен вращаться вокруг штыря 1240 внутри кронштейна 1230, расположенной на жестком участке уплотнителя 99 семян, таким образом позволяя рычагу 1265 вращаться в вертикальном направлении. Эта конфигурация позволяет для одного или обоих зацепляющих почву пальцев 1210 и 1220 сцепляться с поверхностью 7-1 и 7-2 почвы соответственно. Рычаг 1260 будет поворачиваться в вертикальном направлении над уплотнителем 99 семян, и зацепляющие почву пальцы 1210 и 1220 будут способны вращаться вокруг уплотнителя 99 семян до самой нижней точки. В том случае, если один зацепляющий почву палец 1210 или 1220 столкнется с мусором, таким как камень, комок грязи или стебель, другой зацепляющий почву палец все равно сможет вращаться по отношению к поверхности 7 почвы, и таким образом датчик углового смещения проходит около половины расстояния, если шарнир 1280 отсутствует. Это позволяет лучше исключить данные, которые находятся вне ожидаемого диапазона. Когда оба зацепляющих почву пальца 1210 и 1220 находятся в фиксированном положении по отношению друг к другу, любой мусор приведет к тому, что оба пальца 1210 и 1220 будут находиться на одной и той же вертикальной высоте над уплотнителем 99 семян.
Варианты осуществления бокового датчика
[54] Фигуры 13A-13F иллюстрируют различные альтернативные варианты осуществления орудия 100 определения высоту, которые используют уплотнитель 99 семян с боковыми датчиками 1310. Каждый из боковых датчиков находится в электрической связи с процессором 120 (рассматривается ниже). В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 13A, уплотнитель 99 семян имеет множество датчиков 1310, расположенных вертикально сбоку уплотнителя 99 семян на жестком участке для определения наличия почвы в борозде 3 почвы. Жесткий участок уплотнителя 99 семян, на котором расположены датчики 1310, может иметь высоту, превышающую глубину борозды 3 почвы так, чтобы по меньшей мере один из датчиков 1310 находился над поверхностью 7 почвы для обнаружения верхней части борозды 3 почвы. Следует иметь в виду, что если бы уплотнитель 99 семян не имел достаточной высоты, то все датчики 1310 находились бы в борозде 3 почвы и вершину борозды 3 почвы определить не удалось. Альтернативно, вместо расположения датчиков на жестком участке уплотнителя семян, имеющей высоту, превышающую глубину борозды почвы, датчики 1310 могут быть расположены в жестком участке секции уплотнителя 99 семян по направлению к переднему концу (т. е. напротив тыльной части или заднего конца 98 уплотнителя 99 семян), причем уплотнитель семян изгибается вверх по направлению к присоединительному концу 97 выше борозды 3 почвы так, чтобы по меньшей мере один из датчиков 1310 находился выше верхней части борозды 3 почвы.
[55] Фиг. 13С иллюстрирует другой вариант осуществления орудия 100 определения глубину, в котором боковые датчики 1310 расположены на стенке 1320, которая отклоняется наружу от корпуса уплотнителя 99 семян и назад от переднего упругого участка 1340 уплотнителя 99 семян так, чтобы по меньшей мере некоторые из боковых датчиков 1310 находились в контакте с боковой стенкой борозды 3 почвы. Как показано на фиг. 13D, смещающий элемент 1350, такой как пружина, может быть расположен между уплотнителем 99 семян и стенкой 1320 для смещения стенки 1320 наружу к боковой стенке борозды 3 почвы. На фиг. 13Е проиллюстрирован другой вариант осуществления, в котором нижняя часть 1321 стенки 1320 соединена с нижней частью 1322 уплотнителя 99 семян так, чтобы стенка 1320 отклонялась наружу вверх от нижней части 1322 уплотнителя 99 семян.
[56] В другом варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 13F, датчики 1310 расположены на дугообразной стенке 1330, которая отклоняется наружу от корпуса уплотнителя 99 семян и назад от переднего упругого участка 1340 уплотнителя 99 семян и затем изгибается обратно к корпусу уплотнителя семян. В этом варианте осуществления передний конец, задний конец, а также верхний конец и нижний конец дугообразной стенки 1330 соединены с корпусом уплотнителя 99 семян. Дугообразная стенка 1330 может быть смещена от корпуса уплотнителя 99 семян в сторону боковой стенки борозды почвы, например, пружиной 1350, расположенной между корпусом уплотнителя 99 семян и дугообразной стенкой 1330.
[57] Следует иметь в виду, что большее количество датчиков 1310, расположенных на уплотнителе 99 семян или на стенках 1320, 1330, позволит повысить качество измерения глубины борозды 3 почвы. В различных вариантах осуществления может быть по меньшей мере три датчика 1310 или по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять, по меньшей мере шесть, по меньшей мере семь, по меньшей мере восемь, по меньшей мере девять или по меньшей мере десять датчиков 1310.
[58] Датчиками 1310 могут быть любые датчики, способные определять почву в боковой части борозды 3 почвы. Они могут включить такие типы, но не ограничиваясь ими, как оптические, емкостные, индуктивные, радарные или ультразвуковые. Глубина борозды 3 почвы может быть определена, зная относительное положение уплотнителя 99 семян на высевающей секции 10 по отношению к нижней части уплотнителя 99 семян так, что переключение между датчиками указывает на разницу между положением в почве и положением над бороздой почвы. Расположение этих датчиков затем используется для определения глубины. Следует иметь в виду, что борозды почвы обычно имеют V-образную форму. Таким образом, в зависимости от варианта осуществления датчики 1310 в нижней части уплотнителя 99 семян могут быть ближе к почве, определяющей боковые стенки борозды почвы, чем датчики 1310 в верхней части уплотнителя 99 семян. Разница в сигнале может быть принята во внимание для определения верхней части борозды 3 почвы.
[59] Как указывалось выше, хотя вышеупомянутые варианты осуществления описаны и проиллюстрированы с уплотнителем 99 семян, который обычно используется при посадке и который расположен в семенной борозде 3 почвы, следует иметь в виду, что уплотнитель 99 семян может быть заменен любым другим орудием, которое может быть прикреплено к высевающей секции 10 сеялки или другому сельскохозяйственному орудию. В отношении высевающих секций сеялки, измеряемая глубина - это глубина, на которой семя 5 находится в семенной бороде 3. Семенные борозды обычно образованы в V-образном виде открывающими дисками 62, и из-за размера и/или формы семени 5 семя 5 может не находиться полностью на дне борозды 3 почвы. Таким образом, для сеялок может оказаться более важным определять фактическую глубину семени 5, а не полную глубину семенной борозды 3. В таких применениях из-за того, что нижняя часть уплотнителя 99 семян контактирует с верхней частью семени 5, знание положение уплотнителя 99 семян позволяет знать глубину семени 5.
Акселерометр
[60] В другом варианте осуществления акселерометр 700 может быть расположен на любой части, которая регулируется при регулировании глубины. Части, которые регулируются при регулировании глубины, включают в себя рычаг 54 копирующего колеса, орган 94 регулировки глубины или узел 90 регулировки глубины. Примеры узлов регулировки глубины описаны в заявке РСТ РСТ/US2017/018269, которая включена здесь во всей своей полноте посредством ссылки. Каждая из частей, которые регулируются при регулировании глубины, имеет диапазон движения, что связано с положением копирующего колеса 52, которое передается рычагу копирующего колеса 52, органу 94 регулировки глубины и узлу 90 регулировки глубины, которые таким образом связаны с глубиной борозды почвы. По мере того, как положение любой из этих частей, на которых расположен акселерометр, изменяет положение в диапазоне своего движения, ориентация акселерометра 700 изменяется. Изменение ориентации акселерометра 700 связано с положением части, обеспечивающей глубину борозды 3 почвы. В одном варианте осуществления акселерометр 700 расположен таким образом, что ни одна из его осей x, y или z не перпендикулярна земле во всем диапазоне движения части. Это позволяет всем трем осям использоваться для определения положения в полном диапазоне движения. Фиг. 15 иллюстрирует акселерометр 700, расположенный на органе 94 регулировки глубины или рычаге 54-2 копирующего колеса. Оба варианта расположения используются для иллюстрации в одном чертеже, но требуется только один акселерометр 700. Фиг. 16 иллюстрирует акселерометр 700, расположенный на варианте осуществления узла 90 регулировки глубины, обеспечивающего автоматическое управление глубиной (рассматривается ниже).
Автоматическая регулировка глубины борозды
[61] Система 500 регулировки глубины борозды для автоматического управления глубиной борозды 3 почвы показана на фиг. 14. Орудие 100 определения глубины борозды (представляющее любой из вышеперечисленных датчиков), установленное на каждой высевающей секции 10, находится в связи (электрической или беспроводной) с процессором 120. Процессор 120 может быть расположен в орудии 100 определения глубину, на высевающей секции 10 или быть встроенным в монитор 540 (как показано на фиг. 14), расположенный в кабине 80 трактора, тянущего сеялку. Монитор 540 находится в электрической связи с узлом 90 регулировки глубины, выполненным с возможностью изменять глубину борозды 3 почвы. Монитор 540 может включить в себя центральный блок обработки данных, память и графический интерфейс пользователя, выполненный с возможностью отображать глубину, измеренную орудием 100 определения глубины борозды. Монитор 540 может включать в себя схему обработки, выполненную с возможностью изменять командный сигнал для узла 90 регулировки глубины на основании входного сигнала, полученного от орудия 100 определения глубины борозды почвы. Командный сигнал предпочтительно соответствует выбранной глубине. Монитор 540 может также находиться в электрической связи с GPS-приемником 550, установленным на тракторе или сеялке.
[62] Система контроля глубины борозды, такая как раскрыта в публикации патентной заявки США 2013/0104785, включенной здесь во всей своей полноте посредством ссылки, может быть выполнена с возможностью автоматически управлять узлом регулировки глубины для изменения глубины борозды 3 почвы на основании глубины, измеренной орудием 100 определения глубины борозды. Фиг. 16 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления автоматического управления глубиной борозды почвы на основании глубины, измеренной орудием 100 определения глубины борозды. Как показано на фиг. 16 и как раскрыто в международной патентной заявке заявителя РСТ/US2017/018274, включенной здесь во всей своей полноте посредством ссылки, узел 90 регулировки глубины использует зубчатую рейку 1910 и электродвигатель 1930, выполненный с возможностью приводить в движение шестерни 1940 вдоль зубчатой рейки 1910. Электродвигатель 1930 находится в электрической связи с монитором 540, который находится в связи с любым из вариантов осуществления орудий 100 определения глубины борозды, описанных здесь. Как рассматривается более подробно ниже, когда монитор 540 определяет, что измеренная глубина борозды не равна или вне диапазона (например, 5%) заданной глубины, монитор 540 отправляет командный сигнал для приведения в действие электродвигателя 1930, чтобы привести в действие шестерни 1940 для позиционирования органа 1994 регулировки глубины относительно рамы 14 и рычагов 54 копирующих колес, чтобы получить измеренную глубину борозды, приблизительно равную выбранной глубине борозды.
[63] Измеренная глубина борозды может быть отображена с помощью монитора 540, записывающего и делающего метку времени GPS положения сеялки, предоставленного приемником 550 GPS на основании получаемых монитором 540 сигналов от орудий 100 определения глубины борозды, описанных здесь, связанных с каждой высевающей секцией. Монитор 540 может хранить измерения глубины ("измеренную глубину") и делать метки времени по каждой высевающей секции. Монитор 540 может отображать изображение, взаимосвязанное с измеренной глубиной на карте в месте карты, соответствующем GPS-положению сеялки на момент измерений глубины. Например, в некоторых вариантах осуществления монитор 540 отображает условные обозначения цветов, коррелирующих с диапазонами глубины. В некоторых таких вариантах осуществления диапазон глубины меньше нуля коррелирует с одним цветом, в то время как набор диапазонов глубины больше нуля коррелирует с набором цветов, так что интенсивность цвета увеличивается с глубиной.
[64] Фиг. 17 иллюстрирует способ 1700 управления глубиной на основании сигнала, генерируемого одним из орудий 100 определения глубины борозды, описанных выше. На этапе 1710 монитор 540 предпочтительно оценивает глубину борозды 3 на основании сигнала, генерируемого орудием 100 определения глубины борозды. На этапе 1720 монитор 540 предпочтительно сравнивает измеренную глубину с выбранной глубиной, введенной пользователем или ранее сохраненной в памяти. Альтернативно, выбранная глубина может быть выбрана с использованием методов, раскрытых в публикации США US2016/0037709, включенной здесь во всей своей полноте посредством ссылки. Если на этапе 1730 измеренная глубина не равна или вне диапазона (например, 5%) выбранной глубины, тогда на этапе 1740 монитор 540 предпочтительно посылает командный сигнал регулятору 90 глубины, чтобы привести измеренную глубину ближе к выбранной глубине; например, если измеренная глубина меньше, чем выбранная глубина, тогда монитор 540 предпочтительно скомандует регулятору глубины повернуть узел 90 регулировки глубины, чтобы увеличить глубину борозды.
[65] Различные модификации предпочтительного варианта осуществления оборудования, а также общие принципы и особенности системы и способов, описанных здесь, будут очевидны для специалистов в данной области техники. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления оборудования, системы и способов, описанных выше и проиллюстрированных на чертежах, но должно соответствовать самому широкому объему охраны, согласующемуся с прилагаемой формулой изобретения.
1. Сельскохозяйственная высевающая секция, содержащая:
раму;
бороздооткрыватель для открывания борозды почвы на поверхности почвы;
орудие борозды, расположенное в указанной борозде почвы;
первый ультразвуковой датчик, расположенный с возможностью передачи и приема первого сигнала соответственно к и от первой стороны указанной борозды почвы; и
второй ультразвуковой датчик, расположенный с возможностью передачи и приема второго сигнала соответственно к и от второй стороны указанной борозды почвы;
монтажный кронштейн;
при этом первый ультразвуковой датчик и второй ультразвуковой датчик расположены на монтажном кронштейне,
причем монтажный кронштейн соединен с высевающей секцией или с орудием борозды.
2. Сельскохозяйственная высевающая секция по п. 1, в которой указанное орудие борозды представляет собой уплотнитель семян.
3. Сельскохозяйственная высевающая секция по п. 1, дополнительно содержащая бороздозаделыватель.
