收割装置、相应的机器及方法与流程

本发明涉及一种用于收割根类作物、特别是甜菜作物的收割装置，该收割装置包括：

-支撑部，该支撑部限定收割装置的拔根位置，

-拔根部段，该拔根部段包括至少两个拔根单元，

每个拔根单元具有至少一个拔根元件，特别地，至少一个拔根元件是一对拔根犁头(shares)，

-每个拔根单元被适配成对根类作物进行拔根。

背景技术：

从us2017/0105337中已知这样的收割装置。

然而，已知的收割装置仍需要进一步改进，以使收割过程更经济，特别是更高效节能和更快。

技术实现要素：

为了解决这些问题中的一个或更多个问题，本发明涉及一种如上所述的收割装置，该收割装置的特征在于：

-至少一个拔根单元、特别地每个拔根单元能够相对于支撑部在如下位置之间移动：

·工作位置，在该工作位置，当收割装置处于拔根位置时，拔根单元能够对在具有田地表面的田地中的甜菜作物进行拔根，以及

·非工作位置，在该非工作位置，当收割装置处于拔根位置时，拔根单元不能对在田地中的甜菜作物拔根。

根据本发明的收割装置的有利实施例包括以下特征中的一个或更多个特征：

-拔根单元中的至少一个、特别地每个拔根单元能够在其工作位置和其非工作位置之间进行独立于关于所有其它拔根单元的支撑部的位置的移动；

-收割装置限定收割平面，并且其中，垂直于收割平面hp测量的所述拔根单元或每个拔根单元在其工作位置和其非工作位置之间的偏移量为至少10cm、特别是至少15cm或至少25cm或至少35cm；

-对于所述拔根单元或每个拔根单元，当拔根单元处于非工作位置时，至少一个拔根元件被布置在收割平面的第一侧，并且当拔根单元处于非工作位置时，至少一个拔根元件被布置在收割平面的第二侧，特别是当拔根单元处于非工作位置时，拔根单元与田地表面间隔开；

-对于拔根单元中的至少一个，特别是对于每个拔根单元，收割装置包括连接构件，连接构件优选地包括连接杆和枢转部，将能够在其工作位置和非工作位置之间移动的相应的拔根单元连接到支撑部；

-对于拔根单元中的至少一个，特别是对于每个拔根单元，收割装置包括驱动装置，特别是包括液压缸，该驱动装置被适配成使相应的拔根单元在其工作位置和其非工作位置之间进行独立于关于所有其他拔根单元的支撑部的位置的移动；

-收割装置包括检测和控制构件，该检测和控制构件被适配成基于表示在由拔根单元处理的行中存在或不存在待被收割的作物的信息来使所述或每个拔根单元在其工作位置和其非工作位置之间移动；

-检测和控制构件包括：

·检测单元，该检测单元被适配成针对每个拔根单元检测所述拔根单元是要移动进入其工作位置还是要移动进入其非工作位置，以及

·控制单元，该控制单元被适配成基于由检测单元提供的信息控制拔根单元在其工作位置和非工作位置之间的移动，并且其中检测单元包括评估单元；

-检测单元包括：

·存储器，该存储器包含表示待被拔根的所述根类作物或每个根类作物在待处理的田地中的位置的数据，

·传感器构件，传感器构件生成关于所述拔根单元或每个拔根单元相对于待处理田地的当前位置的信息，并且其中

·评估单元被是适配成基于来自存储器的信息并基于来自传感器构件的信息来控制控制单元，以便：

·当拔根单元在田地中位于待被拔根的根类作物前方时，使拔根单元移动进入其工作位置，并且

·当拔根单元在田地中位于没有待被拔根的根类作物的区域前方时，使拔根单元朝向其非工作位置移动或移动进入其非工作位置；和/或

-对于所述拔根单元或每个拔根单元，检测单元包括传感器，该传感器被适配成检测在用于收割根类作物的装置前方存在或不存在待被拔根的根类作物并连接到评估单元，其中，评估单元被适配成基于对存在或不存在根类作物的检测来控制所述拔根单元或每个拔根单元进入其工作位置或非工作位置的移动。

本发明还涉及一种用于收割根类作物、特别是甜菜作物的机器，该机器包括：

-头部切割器单元，该头部切割器单元被适配成切割待收割的根类作物的头部；

-收割装置，该收割装置用于收割其头部已被切割单元切割的根类作物，

其特征在于：

用于收割根类作物的装置是如上文定义的装置。

本发明还涉及使用如上文定义的装置或如上文定义的机器来收割根类作物的方法，该方法包括如下步骤：

·针对所述拔根单元或每个拔根单元，检测待被拔根的根类作物是否处于在收割单元的沿收割装置的收割行进方向的预定距离内的土壤中，和

·如果待被拔根的根类作物在预定距离内，则将拔根单元移动进入其工作位置，并且

·用拔根单元对根类作物进行拔根。

用于收割根类作物的方法可包括如下步骤中的一个或更多个步骤：

-针对所述拔根单元或每个拔根单元，检测当前处理的根类作物的行是否包括尚未拔根的根类作物以及如果当前处理的根类作物的行不再包括根类作物，则使拔根元件进入其非工作位置；和/或

-在收割装置的行尾转弯之后，特别是在待被拔根的行开始之前，执行该方法。

附图说明

根据仅出于说明目的并参照附图给出的以下描述将更好地理解本发明，在附图中：

-图1是待处理的田地和包括根据本发明的收割装置的车辆的示意图，该车辆处理末端地头；

-图2是类似于图1的待处理田地的示意图，但车辆处理开端地头；

-图3是在处理田地期间收割装置的一部分的示意图，该视图是沿平行于收割行进方向的方向获取的；

-图4是图3的细节的放大视图；

-图5是根据本发明的收割装置在处理田地期间的侧视图；

-图6是根据本发明的收割装置的拔根单元的侧视图；以及

-图7是根据本发明的收割装置的示意性框图。

具体实施方式

图1示出了待处理的田地和根据本发明的收割车辆的示意图，该收割车辆由通用附图标记2表示。待处理的田地是农业田地4并且包括根类作物6，例如甜菜作物，特别是甜菜。根类作物6成行8布置，行8大致彼此平行并沿行方向rd延伸。农业田地4具有田地界限10和植物界限11，田地界限10通常相对于行方向rd倾斜，植物界限11可以大致平行于田地界限10。田地界限10和植物界限11在它们之间限定地头12，在地头12中，根类作物已经被收割或者未种植根类作物。地头可以是例如被收割的田地的土壤、草甸、草地或街道。

每行8具有行头14(见图2)和行尾16(见图1)。相邻行8的行头14和行尾16在地头12的区域中沿行方向rd相对于彼此偏移。行头14和行尾16在地头12的区域中限定植物界限11并且通常与植物界限11对齐。在农业田地4的中央部分，相邻行8的行头14和/或行尾16可以沿行方向rd彼此对齐。

农业田地4还限定了田地表面18，田地表面18通常平行于图1和图2的绘图平面。

收割车辆2包括车辆单元20和用于收割根类作物的机器22。

如图5所示，用于收割根类作物的机器22包括叶子传感器单元24、叶片切割器单元28、头部切割器单元32、收割装置36以及清洁和装载单元40，叶子传感器单元24包括叶子传感器26，叶片切割器单元28包括叶片切割器30，头部切割器单元32包括头部切割器34，收割装置36用于收割根类作物，以及清洁和装载单元40被适配成清洁由收割装置36收割的根类作物6。

收割装置36、更一般地收割车辆2限定收割行进方向hd，收割行进方向hd对应于在对根类作物进行拔根期间收割车辆2的行进方向。收割装置36、更一般地收割车辆2限定收割平面hp，收割平面hp为在拔根操作期间大致平行于田地表面18并平行于收割行进方向hd的平面。收割平面hp是标称平面，田地表面18定位在该标称平面处，并且拔根单元48和收割车辆2的其余部件相对于该标称平面设计和定位。在图中，收割平面hp与田地表面18重合。

收割装置36包括支撑部42，该支撑部例如是框架，并且限定收割装置36的拔根位置。收割装置36的拔根位置是在对根类作物6进行拔根期间、即在将一株或更多株根类作物6拔出田地的土壤的动作期间，支撑部42相对于车辆单元20或相对于农业田地4、特别是农业田地表面18的位置。

收割装置36还包括拔根部段46，拔根部段46包括至少两个拔根单元48。在当前情况下，收割装置36或拔根部段46包括并排布置的六个拔根单元48。

每个拔根单元48包括一对拔根犁头50。每个拔根单元48被适配成通过以预定的拔根深度ud(图4)插入农业田地4中来对根类作物6进行拔根，预定的拔根深度ud可取决于根类作物6的类型及拔根犁头50的几何构型(图3)。为了拔根，拔根单元48以拔根深度ud插入农业田地4中并沿收割行进方向hd平移。换言之，拔根深度ud是拔根犁头50(或更一般而言拔根元件)的下端(即，拔根犁头的最远离收割平面hd的点)到收割平面hd的距离。拔根深度ud例如是至少5cm、至少15cm或至少30cm。拔根深度也可以是至多45cm。

拔根单元48中的至少一个、特别是并且优选地每个拔根单元48能够相对于支撑部42在工作位置与非工作位置之间移动，其中在工作位置，当收割装置36处于拔根位置时，拔根单元48能够对田地4中的根类作物6进行拔根；在非工作位置，当收割装置36处于拔根位置时，拔根单元48不能对田地中的根类作物进行拔根。

在图3中，最左边的三个拔根单元48处于其工作位置，最右边的三个拔根单元48处于其非工作位置。如可以看出的，在工作位置，拔根单元48与由相应的拔根单元48处理的行8的根类作物6发生接触并插入土壤中。在非工作位置，拔根单元48缩回并且通常间隔开距离d，该距离d垂直于收割平面hd相对于田地表面18或收割平面hd测量。在该位置，拔根单元48与农田4脱离接触。距离d更具体地从拔根犁头50的下端(即拔根犁头的最接近收割平面的点)测量到收割平面hd。距离d通常大于0并且优选地大于6cm、更优选地大于8cm或更大或者等于10cm。

距离d通常小于16cm、优选地小于14cm、更优选地小于或等于12cm。

处于其非工作位置的拔根单元48相对于工作位置并沿竖直方向v或沿垂直于收割平面hp的方向偏移距离od。在垂直于收割平面hp测量的拔根单元48在其工作位置和其非工作位置之间的偏移距离通常为至少10cm，特别是15cm，并且可以是至少25cm或至少35cm。

当拔根单元48处于非工作位置时，拔根元件50、在本实施例中为拔根犁头50被布置在收割平面(hp)的第一侧上，而当拔根单元48处于非工作位置时，拔根元件、在本实施例中为拔根犁头50被布置在收割平面(hp)的与第一侧相反的第二侧上。

替代地，当拔根单元48处于非工作位置时，拔根元件50被布置在收割平面(hp)的第二侧上。在这种情况下，处于非工作位置的拔根元件50仍然在田地中(即在田地表面下方)，但需要较小的力来移位并且具有较小的磨损。在这种情况下，偏移距离od小于拔根距离ud。

拔根单元48中的至少一个能够在其工作位置和其非工作位置之间移动，而独立于关于支撑部42的位置或关于所有其他拔根单元48的位置。在本示例中，每个和全部拔根单元48能够在其工作位置和其非工作位置之间进行独立于关于支撑部42的位置或关于全部其他拔根单元48的位置的移动。以这种方式，在处理田地的任何给定时刻，只有无需在田地中用于对根类作物进行拔根的拔根单元48可以被置于其非工作位置，而对根类作物6进行拔根所需的全部拔根单元48可以被留下并插入土壤中。

这允许对于给定的拔根速度而言的低能耗，原因是处于其非工作位置的拔根单元48不会产生要被车辆2克服的反作用力。此外，处于其非工作位置的拔根单元不会受到来自土壤的摩擦力，并且由于对拔根单元的磨损导致的停机时间减少，因此收割操作更快且更经济。

收割装置36还包括至少一个、特别是两个导轮51，导轮51具有横向于收割行进方向hd的旋转轴线a-a。在拔根期间，旋转轴线a-a通常是水平的。导轮51被布置在收割装置36的每个侧面上。收割平面hp切向地延伸到支撑轮的圆周。收割平面hp通常是标称田地表面，拔根单元48的位置相对于该标称田地表面来设计。

为了使拔根单元48能够相对于支撑部42移动，对于每个拔根单元48，收割装置36包括连接构件52，连接构件52将能够在工作位置和非工作位置之间移动的相应的拔根单元48连接到支撑部42(见图6)。

连接构件52包括例如一组连接杆54，经由枢转部56，连接杆54的一端附接到支撑部42而另一端附接到拔根单元48。

对于每个拔根单元48，收割装置36包括驱动装置58，该驱动装置被适配成使拔根单元48在其工作位置和其非工作位置之间移动，并且该移动独立于关于所有其他拔根单元48的支撑部42的位置。在不是所有的拔根单元48都能够在工作位置和非工作位置之间单独移动的情况下，仅对于能够移动的拔根单元而言存在驱动装置。

驱动装置58(图6)包括例如液压缸60。液压缸60的一端附接到支撑部42，液压缸60的另一端附接到拔根单元48，并且分别地，连接构件52的一端附接到支撑部42且连接构件52的另一端附接到拔根单元48，以便液压缸的伸展和/或缩回使拔根单元48在其工作位置和非工作位置之间移动。

收割装置36还包括控制构件62，控制构件62被适配成基于表示存在或不存在在当前通过拔根单元48处理的行8中待收割的根类作物的信息使所述或每个拔根单元48在其工作位置和其非工作位置之间移动。控制构件62包括检测单元64，检测单元64被适配成针对所述或每个拔根单元48检测待被拔根的根类作物是否在相应的拔根单元48的当前所处理的行8的土壤中或待被拔根的根类作物6是否在拔根单元48的沿收割装置的收割行进方向hd的预定距离pd以内的土壤中。

控制构件还包括控制单元66，控制单元66被适配和配置成基于由检测单元64获得的信息驱动每个拔根单元48的驱动装置58。

检测单元64包括评估单元68和存储器70以及传感器构件72，存储器70包含表示待被拔根的所述或每株根类作物6在待处理的田地中的位置的数据，传感器构件72生成关于所述或每个拔根单元48相对于待处理的田地的当前位置的信息。

在根类作物种植装置配备有适于检测和存储每株种植的根类作物6的位置的装置的情况下，表示待被拔根的所述或每株根类作物6在待处理的田地中的位置的数据可以例如源自在种植根类作物6期间产生的数据。表示待被拔根的所述或每株根类作物6在待处理的田地中的位置的数据也可以源自根类作物定位构件，根类作物定位构件包括图像识别构件，图像识别构件被适配成从待处理的田地的图像提取位置数据。

传感器构件72包括例如gps或其他位置和前进方向生成装置以及存储器，该存储器包含关于用于收割根类作物的机器22的几何构型的信息以及关于拔根单元相对于gps的参考点或相对于其它位置和前行方向生成装置的参考点的信息。

评估单元68被适配和配置成基于来自存储器70的信息并基于来自传感器构件72的信息来控制控制单元66，以便当拔根单元48沿收割行进方向hd并且优选地等于工作距离ad(图5)处或在工作距离之外处于田地中待拔根的根类作物6前方的位置时，使所述拔根单元48或每个拔根单元48移动进入其工作位置，工作距离ad是在拔根单元48从其非工作位置到达工作位置期间用于收割的机器22移动的距离。工作距离ad例如介于10cm和50cm之间。

评估单元68还被适配成控制控制单元66，以便当将拔根单元48沿收割方向在待处理的田地中定位在没有待被拔根的根类作物的区域前方时，使所述拔根单元48或每个拔根单元48朝向或进入其非工作位置，并且这在最小的作物自由距离内，该距离是预定的并且是工作距离ad的至少两倍。

除了存储器70和传感器构件72之外或作为另外一种选择，对于所述或每个拔根单元48，检测单元64可以包括传感器80，传感器80固定至收割装置36的一部分，特别是固定至支撑部42，更具体地固定至叶片切割器单元28或叶子传感器单元24。每个传感器80被适配成检测在用于收割根类作物的机器22的前方存在或不存在待被拔根的根类作物6，并且被适配成连接到评估单元68。传感器80可以是例如超声波传感器、激光传感器或连接到图像识别装置的摄像机。传感器80也可以是机械传感器，例如头部切割器单元32的头部传感器，优选地附接到头部切割器34。评估单元68被适配成基于对根类作物6的存在或不存在的检测来控制拔根单元48在其工作位置或非工作位置的移动。

在使用收割装置36期间，执行如下步骤。

针对所述或每个拔根单元48，评估单元68检测待被拔根的根类作物6是否处于在拔根单元48的沿收割装置36的收割行进方向hd的预定距离pd内的田地4的土壤中。在待被拔根的根类作物在预定距离pd内的情况下，拔根单元48移动到其工作位置，并且利用拔根单元对根类作物6进行拔根。

预定距离pd例如介于30cm和3m之间。

该方法还包括针对所述或每个拔根单元48检测当前由拔根单元48处理的根类作物的行8是否包括尚未拔根的根类作物，并且如果当前处理的根类作物的行8不再包括根类作物，则使拔根单元进入非工作位置。该方法可以在用于收割的机器在行尾转弯之后和/或在转弯之后的行开始之前执行。

此外，该方法可以包括如下步骤：在当前行结束之后并且在开始对新行的拔根之前，基于关于当前行的结束的信息确定新行的开始并且基于当前行的信息使每个拔根单元48处于拔根位置。