专利名称：用于在土壤内定形犁沟的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及农耕设备，更具体地讲，涉及用于在土壤内定形犁垄(ridge)以便用于垄作(ridge planted)农作物的方法及系统。
技术背景农用耕地可选择性地应用水和诸如液体肥料和杀虫剂的化学制 品进行灌溉。灌溉系统可包括中心支轴式灌溉系统、绞盘式灌溉系统 (travelers)和地面灌溉式灌溉系统。中心支轴式灌溉系统和绞盘式灌溉 系统通常采用井和泵的布置，且施加800至1500加仑/分钟的水和所 输送的化学制品。地面灌溉式灌溉系统通常使用在耕地的高端具有供 水沟渠的门控溢流布置。在使用地面灌溉式灌溉系统的耕地中，实践 中通常还使用垄作技术。庄稼生长在犁垄上，犁垄与犁垄之间具有犁 沟。水的流动受控于犁沟底部的斜度。经由犁沟，水从耕地的一端流 到另一端。随着水贯穿耕地的流动， 一些土壤也被带动，因而斜度随 着时间而改变，且随着该种情形的发生，灌溉系统的效率随着时间而 降低。每隔几年，当灌溉系统的效率下降到影响农作物产量的程度时， 可使用激光平面仪(laserplane)和推土设备对耕地进行完全地平整。通 过使用特定的犁垄形成工具，随后再次地重新构建出犁垄。在^N也内 完全地平整犁垄、对犁垄重分Jt皮度及重建犁垄的成本相当地大。本领域所需的是一种在犁沟的底部维持合适斜度的方法及系统， 以便正确地灌溉和延长持续期直至必须在耕地内重建新的犁垄为止。发明内容本发明在其一种形式中包括在土壤内定形犁沟的方法，该方法包 括步骤确定用于地理单元内多个现有犁沟的现有高度轮廓；建立用于现有犁沟中每一个的目标高度轮廓；以及沿着各个犁沟的长度朝向 或远离 一个或两个侧壁侧向地移动土壤，以便达到地理单元内的目标 高度轮廓。本发明在其另 一 种形式中包括在土壤内定形犁沟的系统，该系统 包括可经过现有犁沟移动的定^f立系统，以便沿着现有犁沟的长度确定 现有的高度轮廓。器械包括可调犁垄形成工具，以便朝向或远离犁沟 的至少一个侧壁侧向地移动土;襄。可沿着现有犁沟移动的工作车与该 器械连接。该工作车包括与存^f诸器连接的电子处理器。现有的高度轮 廓储存在存储器内，而处理器计算用于现有犁沟的目标高度轮廓。处 理器还连接并沿着各个犁沟的长度可控地促动可调犁垄形成工具，以 便达到目标高度轮廓。
图1为本发明犁沟定形系统实施例的示意图；图2为一部分耕地的非连续的透视示意图，该耕地可使用图1的 犁沟定形系统；图3为本发明犁沟定形方法实施例的流程图；和图4为用于本发明犁沟定形方法和系统的可调犁沟定形工具实施 例的示意性俯视图。
具体实施方式
现在参照附图，尤其是参照图1，示出了本发明用于在土壤内定 形犁沟的犁沟定形系统io的实施例。犁沟定形系统IO通常包括与器 械14装接的工作车12,器械14经过土壤的地理单元16移动。在所 示实施例中，地理单元16对应于垄作农作物的预定行数，每一行包 括位于大致平行的一对犁沟20之间的犁垄18(为说明目的在图1中以 交叉阴影线示出)。地理单元16具有大致对应于器械14宽度的宽度 Xw，以及对应于跨过耕地的犁垄18和犁沟20长度的长度。X沿每一犁垄18的顶部以间隔开的间距放置，这些间距代表了农作物的种植位置，从而对应于地理单元16内所需的种才直群体。每一地理单元16 内的犁垄数和行数对应于器械14工作宽度Xw上的犁垄18和犁沟20 的宽度。尽管地理单元16像对应于经过器械宽度和耕地长度延伸的若干 行那样地示出，但也可能通过任何所需的独特形状和大小对地理单元 16进行限定。例如，地理单元16可以是完整的耕地，或者是井并地内 不同数目的行。诸如农用拖拉机的工作车12通常包括向多个车轮或履带(未示出) 提供原动力的内燃机，以便在地理单元16内沿着犁垄18和犁沟20 的长度移动工作车12和器械14，如箭头22所示。工作车12还包括 连接存储器26和用户界面28的电子处理器24。处理器24可包括硬 件、固件和/或软件的任一所需组合，以便执行功能和促动工作车12 和/或器械14上的某些子系统。存储器26优选为长期存储器的形式， 但也可为短期存储器，或其组合。用户界面28可包括诸如键盘或触摸屏的用户输入装置，和/或诸 如LCD显示器的显示器以便显示所选信息。器械14承载定位系统30,该定位系统30与工作车12上的处理 器24连接，如虚线32所示。例如，定位系统30可与处理器24电性 地导线连接，或使用射频(RF)技术与处理器24无线连接。定位系统 30与多个可调犁垄形成工具34连接，并且任选地与对应数目的底面 接合装置36连接。各个底面接合装置36接合犁沟20的底面并向定 位系统30和处理器24提供输出信号以便在地理单元16内沿其长度 确定各个犁沟20的现有高度轮廓(elevation profile)。图2示出了采用 车轮形式的底面接合装置36的示例，但也可能采用其它构造，例如 履带片(shoe)、具有锥形前缘的板等。可调犁垄形成工具34将在下文 中参照图4进行更为详细地描述。参照图2，通过使用本发明犁沟定形方法而重新定形的多个犁垄18和犁沟20通过成角度的侧壁38而相互连接。通常，通过使用具有 固定几何形状的犁垄形成工具而形成了犁垄18、犁沟20和侧壁38。 通过使用推土设备、平土机刮板等而弄平了耕地并达到了整体所需的 坡度。此后，通过使用固定几何形状的犁垄形成工具而形成了犁垄18、 犁沟20和侧壁38。本发明的犁沟定形方法并非沿着犁沟20的长度移 动土壤，而是不定地改变犁垄18的宽度以便沿犁沟20的长度向犁沟 20增添土壤或从犁沟20中除去土壤。现在参照图3，将更为详细地描述本发明犁沟定形方法的实施例。 对于几何单元，必需沿着各个犁沟20底面长度确定现有的高度轮廓 (步骤40)。 一个实施例中，工作车12和器械14移动经过地理单元16， 且同各个犁沟20分别关联的多个车轮36向定位系统30和处理器24 提供用于犁沟20的局部高度数据。用于确定各个犁沟20的现有高度 轮廓的另 一选择是利用早先确定的用于地理单元的高度轮廓定义。早 先确定的高度轮廓可以是来自于直接在前的或较早时间点的对于地 理单元上的另一耕地操作。如果利用了早先确定的高度轮廓，信息必 须足够新(current)以致于高度轮廓不可能因灌溉或雨水等的冲洗而发 生变化。定位系统30优选提供地理单元16内的三维数据。提供三维数据 的定位系统示例为实时动态全球定位系统(RTK GPS)。提供高度数据 的其它定位系统也可使用，例如激光平面仪。用于各个犁沟20的现 有高度轮廓储存在存储器26内。如果存储器26具有足够的用于储存 所有高度轮廓的容量，则地理单元16的大小可扩大成诸如整个耕地 (entire field)的4支大区域。处理器24计算地理单元16内用于各个犁沟20的目标高度轮廓 (步骤42)。用于各个犁沟20的目标高度轮廓可以是若干邻近犁沟的平 均值，或者各个犁沟可具有单独计算的目标高度轮廓。用于各个目标 高度轮廓的数据也储存在存储器26内，以便随后用于犁沟20和犁垄 18的定形。对于用于各个犁沟20的已知的现有高度轮廓和用于各个犁沟20 的目标高度轮廓而言，器械14沿着犁沟20的长度在地理单元16上 移动。受控于处理器24的定位系统30，随着工作车12和器械14跨 过地理单元而可控地促动可调犁垄形成工具34。如果犁沟20的底面 太高，则各个可调犁垄形成工具34可控地从犁沟20的底部除去土i裒 并向邻近的一个或两个侧壁38推动该土壤。同样地，如果犁沟的底 面太低，则各个可调犁垄形成工具34被可控地促动以便从邻近的一 个或两个侧壁38除去土壤并在犁沟内堆积该土壤。照这样，各个犁斜度从而用于因雨水或灌溉而引起的适当的水流(步骤44)。图4示出了可调犁垄形成工具50的实施例，该可调犁垄形成工 具50可使用本发明的方法和系统。犁垄形成工具50相对于犁垄18、 犁沟20和一对相互连接的侧壁38而示出。犁垄形成工具50相对于 穿过犁沟20的行进方向56而包括前刮板52和后刮板54。前刮板52 为固定几何形状的V形刮板，在前缘58处具有相互连接的一对板。 刮板52的底部边缘定位在犁沟20的所需深度。如果犁沟20太高时， 则刮板54升高到非工作位置(面向读者垂直于图4平面)而刮才反52侧 向朝侧壁38移动土壤。在所示实施例中，刮板52的总体宽度稍微小 于犁沟20的当前宽度，但可与犁沟20的宽度近似相同。此外，形成动效果而变化。刮板54包括一对固定板60，每块固定板60在外侧端部连4妻翼板 62。刮板54可如上文所示的那样，例如和连接到适当机架上的液压 缸或气压缸、连杆机构、螺钉等一起在垂直于图4绘图表面的方向上 移动。各个翼板62相对于板60以a为固定角度取向，但也可调整角 度以便从锥形侧壁38除去不同数量的土壤。如果犁沟20太低，则刮 板54降低到工作位置直至其底部边缘大致处于刮板52底部边缘的相 同平面内(远离读者垂直于图4平面)。通过使用刮板54重新平整了刮板52侧向辗轧的土壤，且通过刮板54重新平整了从锥形侧壁38除 去的土壤。尽管示出的刮板54具有相对于板60以a为固定角度取向的翼板 62，但也可期望翼板62相对于+反60以a为可调角度的取向。照这样， 在翠沟20的底面上堆积的土壤量可进一步地受控以便达到目标高度 水平。尽管上文描述了有关在地面灌溉式系统中形成犁沟的本发明，但 应理解的是，本发明形成犁沟的方法及系统可用于要求形成由犁沟隔 开的犁垄的任何应用中，例如非灌溉的垄作农作物。尽管已描述了优选实施例，但可做出的各种改动显然地并未脱离 如所附权利要求中所限定那样的本发明范围。
权利要求
1.一种在土壤内定形犁沟的方法，包括步骤沿用于现有犁沟的底面长度确定现有高度轮廓；沿所述现有犁沟的所述长度建立目标高度轮廓；和朝向或远离所述犁沟的至少一个侧壁侧向地移动土壤，以便沿所述犁沟的所述长度达到所述目标高度轮廓。
2. 根据权利要求1所述的定形犁沟的方法，其特征在于，通过 使用同工作车相关联的定位系统执行确定所述现有高度轮廓的所述 步骤，所述工作车沿所述现有华沟移动。
3. 根据权利要求2所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所迷 定位系统包括实时动态全球定4立系统和激光平面仪中的 一种。
4. 根据权利要求2所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所述 定位系统包括三维定位系统。
5. 根据权利要求4所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所述 方法的步骤在用于地理单元的多个犁沟内执行。
6. 根据权利要求5所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所述 地理单元包括耕地和预定数目的所述犁沟中的一种。
7. 根据权利要求6所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所述 预定数目的犁沟对应于所述工作车的工作宽度。
8. 根据权利要求2所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所述 方法包括承载所述定位系统并装接在所述工作车上的器械。
9. 根据权利要求8所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所述 器械包括同所述定位系统相关联的底面接合装置。
10. 根据权利要求2所述的定形犁沟的方法，其特征在于，通过 使用沿所述现有犁沟移动的所述工作车的当前通过和沿所述现有犁 沟移动的所述工作车的先前通过中的一种决定所述现有高度轮廓。
11. 根据权利要求1所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所述方法包括在存储器内储存所述现有高度轮廓的步骤。
12. 根据权利要求1所述的定形犁沟的方法，其特征在于，用于 所述现有犁沟的所述目标高度轮廓基于沿所述犁沟长度的所需斜度。
13. 根据权利要求1所述的定形犁沟的方法，其特征在于，通过 使用可调犁垄形成工具执行移动土壤的所述步骤。
14. 一种在土壤内定形犁沟的方法，包括步骤确定用于地理单元内多个现有犁沟的现有高度轮廓； 建立用于所述现有犁沟中的每一个的目标高度轮廓；以及 沿着各个所述犁沟的长度朝向或远离至少一个侧壁侧向地移动 土壤，以便达到所述地理单元内的所述目标高度轮廓。
15. 根据权利要求14所述的定形犁沟的方法，其特征在于，通 过使用同工作车相关联的定位系统执行确定所述现有高度轮廓的所 述步骤，所述工作车沿所述现有犁沟移动。
16. 根据权利要求15所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所 述定位系统包括实时动态全球定位系统和激光平面仪中的一种。
17. 根据权利要求15所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所 述定位系统包括三维定位系统。
18. 根据权利要求17所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所 述地理单元包括耕地和预定数目的所述犁沟中的一种。
19. 根据权利要求15所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所 述方法包括承载所述定位系统并装接在所述工作车上的器械。
20. 根据权利要求19所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所 述器械包括同所述定位系统相关联的底面接合装置。
21. 根据权利要求15所述的定形犁沟的方法，其特征在于，通 过使用沿所述现有犁沟移动的所述工作车的当前通过和沿所述现有 犁沟移动的所述工作车的先前通过中的一种决定所述现有高度轮廓。
22. 根据权利要求14所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所 述方法包括在存储器内储存所述现有高度轮廓的步骤。
23. 根据权利要求14所述的定形犁沟的方法，其特征在于，所 述目标高度轮廓基于沿所述犁沟的所述长度的至少一个所需斜度。
24. 根据权利要求14所述的定形犁沟的方法，其特征在于，通 过使用可调犁垄形成工具执行移动土壤的所述步骤。
25. 根据权利要求14所述定形轮廓的方法，其特征在于，各个 所述现有高度轮廓对应于相应的所述现有犁沟的底面。
26. —种用于在土壤内定形犁沟的系统，包括可经过现有犁沟移动的定位系统，以便沿所述现有犁沟的长度确 定现有高度轮廓；包括可调犁垄形成工具的器械，以便朝向或远离所述犁沟的至少 一个侧壁侧向地移动土^_;可沿所述现有犁沟移动并与所述器械连接的工作车，所述工作车 包括与存储器连接的电子处理器，所述现有高度轮廓储存在所述存储器内，所述处理器计算用于所述现有犁沟的目标高度轮廓，所述处理 器与所述可调犁垄形成工具连^^并沿各个所述犁沟的长度可控地促 动所述可调犁垄形成工具，以^便达到所述目标高度轮廓。
27. 根据权利要求26所述的定形犁沟的系统，其特征在于，所 述定位系统确定了用于多个现有犁沟的现有高度轮廓，且所述器械包 括分别同所述多个现有犁沟相关联的多个可调犁垄形成工具，所述处 理器可控地促动所述可调犁垄形成工具中的每一个。
28. 根据权利要求27所述的定形犁沟的系统，其特征在于，所 述处理器可控地彼此独立或相互依赖地促动所述可调犁垄形成工具 中的每一个。
29. 根据权利要求26所述的定形犁沟的系统，其特征在于，所 述器械承载所述定位系统。
30. 根据权利要求26所述的定形犁沟的系统，其特征在于，所 述系统包括与所述处理器连接的用户界面。
全文摘要
本发明公开了一种用于在土壤内定形犁沟的方法及系统。在土壤内定形犁沟的方法包括步骤确定用于地理单元内多个现有犁沟的现有高度轮廓；建立用于现有犁沟中每一个的目标高度轮廓；以及沿着各个犁沟的长度朝向或远离一个或两个侧壁侧向地移动土壤，以便达到地理单元内的目标高度轮廓。
文档编号A01B13/02GK101218863SQ200810003910
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月11日 优先权日2007年1月11日
发明者A·斯马特, F·W·纳尔逊 申请人:迪尔公司