DE102007053610A1

DE102007053610A1 - Compression determining method for agricultural horizontal silo, involves considering characteristics of agricultural goods in horizontal silo during determination of local compression, and detecting position of compressor vehicle

Info

Publication number: DE102007053610A1
Application number: DE200710053610
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr.agr. Tölle; Jan Dipl.-Ing. agr. Häbler; Axel Dr.-Ing. Römer
Original assignee: Humboldt Universitaet zu Berlin
Current assignee: Humboldt Universitaet zu Berlin
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-05-14

Abstract

The method involves determining local compression achieved by repeated riding of a silo surface with a compressor vehicle. A position of the compressor vehicle is detected using optical and Global positioning systemdetermination during each riding of the silo surface and is fed to a controller together with detected sensor signals. The characteristics of agricultural goods in a horizontal silo are considered during determination of the compression. Dried substance content is considered during the determination of the compression.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Verdichtung in landwirtschaftlichen Horizontalsilos, bei dem die durch wiederholtes Überfahren einer Silooberfläche mit einem Verdichterfahrzeug erreichte lokale Verdichtung zeitnah bestimmt wird, wobei bei jeder Überfahrt der Silooberfläche die Position des Verdichterfahrzeugs erfasst und zusammen mit erfassten Sensorsignalen einer Steuereinheit zugeführt werden.The The invention relates to a method for determining the compaction in agricultural horizontal silos, where the by repeatedly driving over reached a silo surface with a compressor vehicle local compression is determined in a timely manner, with each crossing the silo surface the position of the compressor vehicle detected and together with detected sensor signals of a control unit be supplied.

Zur langjährigen Praxis der Verdichtung landwirtschaftlicher Güter in Horizontalsilos gehört der Einsatz von Radtraktoren. Im locker eingebrachten Häckselgut wird durch vielfaches Überfahren schrittweise das luftgefüllte Porenvolumen reduziert. Dadurch werden Veratmungsverluste reduziert und ein guter Verlauf der Vergärung sichergestellt.to many years of practice of compaction of agricultural Goods in horizontal silos include the use of Wheeled tractors. In the loose introduced shredded material is through multiple passes gradually the air-filled Reduced pore volume. This reduces loss of breath and ensure a good course of fermentation.

Um den wachsenden Ansprüchen an die Verdichtung zu entsprechen, werden zunehmend auch aus dem Straßenbau bekannte Walzen benutzt. Die Steuerung der Maschinen erfolgt in der Landwirtschaft ausschließlich auf der Grundlage des empirischen Wissens der Fahrer. Für den Einsatz von Walzenzügen im Erdbau und bei der Asphaltverdichtung sind Geräte zur Prozessbewertung bekannt und im Einsatz. Das Grundanliegen aller dieser Geräte ist es, dem Maschinenbediener auf elektronischem Wege den erreichten Verdichtungsfortschritt schon während des noch laufenden Verdichtungsvorgangs in geeigneter Form anzuzeigen. Nur so können schädliche Fehlverdichtungen erkannt und vermieden werden.Around to meet the growing demands on compaction, are increasingly well known from the road rollers used. The machines are controlled in agriculture based solely on empirical knowledge the driver. For the use of compactors in the Earthworks and asphalt compaction are devices for process evaluation known and in use. The basic concern of all these devices is it that the machine operator reached electronically Compaction progress already during the ongoing Display compacting process in a suitable form. Only so can harmful Miscalculations are detected and avoided.

Für die Messung des Verdichtungsfortschritts werden unterschiedliche Verfahren benutzt bzw. vorgeschlagen. Bei Vibrationswalzen handelt es sich um Verfahren zur indirekten Ermittlung des Verdichtungsgrads. Dort wird aus Beschleunigungssignalen der schwingenden Walzenbandage und des Untergrunds über mathematische Verfahren der Steifigkeitswert während der Verdichtungsfahrt berechnet. Die Ergebnisse werden kartiert und dem Bediener auf einer Anzeigeeinheit unmittelbar visualisiert.For the measurement of the compression progress will be different Method used or proposed. When vibrating rollers act these are methods for the indirect determination of the degree of compaction. There will be acceleration signals from the oscillating roller drum and the background of mathematical methods of stiffness value calculated during the compression run. The results are mapped and immediately displayed to the operator on a display unit visualized.

Die EP 0 698 152 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Verdichtungsgrads eines heißen Materials, insbesondere Asphalt. Bei jedem Überfahren werden dabei von einer Verdichtungswirkung definierte Werte erfasst und auf der Grundlage der gemessenen Werte ein partieller Verdichtungswirkungsgrad bestimmt.The EP 0 698 152 A1 refers to a method for determining the degree of compaction of a hot material, especially asphalt. During each runover, values defined by a compaction effect are detected and a partial compaction efficiency is determined on the basis of the measured values.

Für eine Prozessbewertung der Verdichtung landwirtschaftlicher Güter sind diese Geräte und Verfahren nicht geeignet, da sich die stoffliche Zusammensetzung und damit auch die mechanischen Eigenschaften landwirtschaftlichen Häckselguts stark von Boden und Asphalt unterscheiden. Die Beschleunigungssignale des Untergrunds werden so stark gedämpft, dass eine Berechnung des Steifigkeitswerts mit den Messwerten derzeit verfügbarer Sensoren nicht möglich ist.For a process evaluation of the consolidation of agricultural goods These devices and procedures are not suitable because the material composition and thus also the mechanical properties agricultural crops high from soil and asphalt differ. The acceleration signals of the subsurface become so strongly attenuated that a calculation of the stiffness value not possible with the measured values of currently available sensors is.

In der US 5 471 391 A wird der Aufbau eines detaillierten dynamischen Geländemodells durch präzise Bestimmung der Lage der Verdichtungsstelle der Maschine im dreidimensionalen Raum relativ zum Gelände beschrieben. Die Verdichtungswirkung ergibt sich aus der Veränderung der Höhen gegenüber einem nicht verdichteten Vergleichsniveau. Die Messwerte werden automatisch bestimmt und das Modell laufend aktualisiert. Diese Vorgehensweise stößt immer dann an ihre Grenzen, wenn die zu verdichtende Fläche eine starke Neigung aufweist. Das ist in landwirtschaftlichen Silos regelmäßig der Fall. Für die präzise Bestimmung der Lage der Verdichtungsteile der Maschine reicht die optische Vermessung von nur einem Punkt der Maschine bei starker Neigung nicht aus und das synchrone Vermessen von drei Punkten an der Maschine bedingt einen unvertretbar hohen technischen Aufwand. Für die alternative Vermessung mit drei GPS-Empfängern ist die Abweichung der Höhenkoordinate zu groß, um auf die Verdichtungswirkung schließen zu können.In the US 5,471,391 A the construction of a detailed dynamic terrain model is described by precisely determining the position of the machine's compression point in three-dimensional space relative to the terrain. The compression effect results from the change in heights compared to a non-condensed comparison level. The measured values are determined automatically and the model is constantly updated. This approach always reaches its limits when the area to be compacted has a strong inclination. This is the case regularly in agricultural silos. For the precise determination of the position of the compaction parts of the machine, the optical measurement of only one point of the machine at high inclination is not sufficient and the synchronous measurement of three points on the machine requires an unreasonably high technical complexity. For the alternative measurement with three GPS receivers, the deviation of the altitude coordinate is too large to be able to conclude on the compaction effect.

Die DE 297 23 171 U1 bezieht sich auf eine Walzeinrichtung zur Verdichtung von Asphaltdecken mittels eines Walzenkörpers, wobei die Messung der Verdichtungswirkung an der Walze durch Abstandsmessung zum Untergrund im Bereich der Walzenspur und unmittelbar daneben erfolgt. Dabei stellt die Differenz der so erhaltenen Messsignale ein Maß für die bei diesem Walzengang erreichte Verdichtungszunahme dar. Die Anwendbarkeit dieser Methode hängt davon ab, dass in unmittelbarer Nähe ein gut abtastbares Vergleichsniveau existiert und jede Bahn während der Messung auf ganzer Breite und nur einmal überfahren wird. Diese Voraussetzungen sind bei der Befüllung landwirtschaftlicher Silos nicht gegeben.The DE 297 23 171 U1 refers to a rolling device for the compaction of asphalt slabs by means of a roll body, wherein the measurement of the compaction effect on the roll takes place by distance measurement to the ground in the area of the roll track and immediately adjacent thereto. The difference of the measurement signals thus obtained is a measure of the increase in compression achieved in this roller train. The applicability of this method depends on the fact that in the immediate vicinity of a well scannable comparison level exists and each track during the measurement over the entire width and only one run over , These conditions are not met when filling agricultural silos.

EP 0 698 152 B1 offenbart ein Verfahren zum Messen des Verdichtungsgrads einer Schicht eines heißen Materials, insbesondere Asphalt. Die aus der nur teilweisen Überfahrung neuer Schichten resultierenden Probleme werden dabei mit einem dynamischen Geländemodell zur Bestimmung einer partiellen Verdichtungswirkung gelöst. Es wird eine partielle Verdichtungswirkung für den jeweiligen Abschnitt der zu verdichtenden Oberfläche einzeln für jede Überfahrt des Verdichters berechnet. Die gesamte Verdichtungswirkung auf der betrachteten Teilfläche ergibt sich dann als Summe der Verdichtungswirkung mehrerer Überfahrten. Die Verdichtungswirkung wird dabei aus Maschinenparametern berechnet, die einer Teilfläche zugeordnet und auf einer Anzeigeeinheit dargestellt werden. Die Berechnung beruht auf gemessenen Größen, wie beispielsweise die Temperatur des Asphalts und der Bewegungsgeschwindigkeit der Verdichtungsmaschine. Ferner fließen Zusammensetzung und die Korngröße des zu verdichtenden Materials mit in die Berechnung ein. EP 0 698 152 B1 discloses a method for measuring the degree of compaction of a layer of hot material, especially asphalt. The problems resulting from the partial over-penetration of new layers are thereby solved with a dynamic terrain model for the determination of a partial compaction effect. A partial compaction effect is calculated for each section of the surface to be compacted individually for each passage of the compressor. The total compaction effect on the considered sub-area then results as the sum of the compression effect of several crossings. The compaction effect is calculated from machine parameters that are assigned to a subarea and displayed on a display unit. The calculation is based on measured quantities, such as the temperature of the asphalt and the speed of movement of the compacting machine. Furthermore, the composition and the grain size of the material to be compacted are included in the calculation.

Während das Problem der Teilflächen mit unterschiedlicher partieller Verdichtung im Straßenbau vor allem in Kurven auftritt, stellt es bei der Verdichtung im Silo den Normalfall dar. Im Silo werden nur ausnahmsweise neu geschüttete Schichten komplett überfahren. Daher führt die Betrachtung von Teilflächen bei Materialeinbau von typisch mehreren Metern Höhe an die Grenze des Realisierbaren. Auch sind die vom Asphaltbau bekannten Einflussgrößen auf die Verdichtung nur sehr begrenzt auf landwirtschaftliche Güter übertragbar.While the problem of patches with different partial Compaction in road construction occurs mainly in curves, it is the normal case when compaction in the silo. In the silo Only exceptionally newly poured layers are completely overrun. Therefore, the consideration of partial surfaces contributes Material installation of typically several meters height to the Limit of the realizable. Also known as the asphalt Influencing factors on compression only very limited transferable to agricultural goods.

Die Vorgehensweise bei der Verdichtung landwirtschaftlicher Güter weist einige Besonderheiten auf, die bei der Prozessbewertung beachtet werden müssen. Die auf einmal aufgebrachten Materialschichten haben eine vielfache Höhe der üblichen Bodenschichten und die Materialeigenschaften sind deutlich verschieden von mineralischen Stoffen. Deshalb sinken die Verdichter in landwirtschaftlichen Gütern sehr viel tiefer ein. Im Erdbau wird eine Schicht auf ganzer Fläche verdichtet, bevor der Auftrag einer neuen Schicht beginnt. Dagegen ist im Silo ein gleichzeitiges Verdichten und neu Aufschütten das gängige Verfahren. Bei einem Gesamtauftrag von mehreren Metern Höhe tritt in den untersten Schichten eine Eigenverdichtung durch die aufliegenden Massen ein. Diese gilt es schon während der Silobefüllung abzuschätzen und entsprechend zu berücksichtigen.The Procedure for the consolidation of agricultural goods has some peculiarities that are considered in the process evaluation Need to become. The material layers applied at once have a multiple height of the usual soil layers and the material properties are significantly different from mineral ones Substances. Therefore, the compressors sink in agricultural goods much deeper. In earthworks, a layer is spread over the whole area compacted before the order of a new shift begins. On the other hand is in the silo a simultaneous compaction and re-dumping the common procedure. For a total order of several Meters height occurs in the lowest layers a self-compression through the overlying masses. This is already valid during to estimate the silo filling and accordingly to take into account.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung des Verdichtungsgrads zu schaffen, welches zur zeitnahen Bestimmung der Verdichtungswirkungen in landwirtschaftlichen Silos eingesetzt werden kann.Of the Invention is based on the object, a method for measuring the degree of compaction, which for timely determination the compression effects used in agricultural silos can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.These Object is according to the invention with a method solved according to the features of claim 1. The further embodiment of the invention is the subclaims refer to.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Bestimmung der Verdichtung in landwirtschaftlichen Horizontalsilos vorgesehen, bei dem die durch wiederholtes Überfahren einer Silooberfläche mit einem Verdichterfahrzeug erreichte lokale Verdichtung zeitnah bestimmt wird, wobei bei jeder Überfahrt der Silooberfläche die Position des Verdichterfahrzeugs erfasst und zusammen mit erfassten Sensorsignalen einer Steuereinheit zugeführt wird und bei der Bestimmung der Verdichtung zusätzlich die Eigenschaften landwirtschaftlicher Güter in dem Horizontalsilo berücksichtigt werden. Hierdurch wird ein Verfahren geschaffen, welches als computergestütztes System zur zeitnahen Prozessbewertung der Verdichtung mit speziellen Berechnungsverfahren auf der Basis von Messwerten geeigneter Sensoren dient, die den besonderen Eigenschaften landwirtschaftlicher Güter und den typischen Arbeitsabläufen der Landwirtschaft gerecht werden. Neben den Einflussgrößen des Maschinengewichts, der Anzahl der Überfahrten pro Schicht, der Maschinengeschwindigkeit und Verweilzeit auf dem Material werden weitere Einflussgrößen neu mit einbezogen.According to the invention ie a method for determining the compaction in horizontal agricultural silos provided in which by repeatedly crossing a Silo surface with a compressor vehicle reached local Compression is determined in a timely manner, with each crossing the silo surface the position of the compressor vehicle detected and together with detected sensor signals of a control unit is fed and in the determination of the compression in addition takes into account the characteristics of agricultural goods in the horizontal silo become. As a result, a method is created which is computer-aided System for timely process evaluation of compaction with special Calculation method based on measured values of suitable sensors serves the specific characteristics of agricultural goods and the typical work processes of agriculture become. In addition to the influencing factors of the machine weight, the number of crossings per shift, the machine speed and residence time on the material become other influencing factors newly included.

Insbesondere ist dies die Pflanzenart, wobei mindestens zwischen Halmgut und Mais unterschieden wird. Weiterhin ist der Trockensubstanzgehalt während der Einlagerung zu berücksichtigen. Um die Verdichtungswirkung auf mehrere Meter hohe Stapel abschätzen zu können, wird von der flächenhaften Bewertung zur räumlichen übergegangen. Die aktuell befahrene Fläche stellt dabei die Oberfläche des zu verdichtenden Volumens dar. Dieses Volumen ist die Füllung in einem von Lage und Größe her bekannten Siloraum.Especially this is the plant species, with at least between stalks and Corn is distinguished. Furthermore, the dry matter content during to consider the storage. To the compaction effect to be able to estimate stacks several meters high, is transferred from the areal evaluation to the spatial one. The currently used area represents the surface of the volume to be compressed. This volume is the filling in a silo room known for its location and size.

Die Ausdehnung des Horizontalsilos und die geplante Befüllung gehen von Beginn an mit in die Berechnung der Verdichtungswirkung ein. Die Bestimmung bearbeiteter Teilflächen auf unterschiedlich dicken Schichten wird durch die Einführung eines in der Ebene äquidistanten Punktgitters gelöst. Die Punktkoordinaten dieses äquidistanten Gitters werden für die flächengrößte waagerechte Ebene innerhalb des Silos berechnet und bilden die Grundlage des räumlichen Verdichtungsmodells. Aus der optischen oder GPS-Positionsbestimmung der verdichtenden Maschine und deren räumlichen Abmaßen wird auf das Überfahren der Gitterpunkte geschlossen. Dabei wird neben den 3D-Koordinaten auch die aktuelle Längs- und Querneigung der Maschine berücksichtigt. So kann die Lage der Verdichtungsstelle der Maschine auch bei großer Neigung der befahrenen Fläche berechnet werden. Die jeweils erreichten Höhen der Verdichtungsstellen werden im Modell den jeweiligen Gitterpunkten der Ebene zugeordnet.The Expansion of the horizontal silo and the planned filling go from the beginning into the calculation of the compaction effect one. The determination of processed faces on different thick layers is created by introducing one in the Level equidistant dot grid solved. The point coordinates This equidistant grid will be the largest in area horizontal level calculated inside the silo and form the basis of the spatial compaction model. From the optical or GPS positioning of the compacting machine and its spatial Dimensions will be on crossing the grid points closed. In addition to the 3D coordinates and the current Longitudinal and transverse inclination of the machine considered. Thus, the location of the compression point of the machine even at large Slope of the traveled area to be calculated. The achieved heights The compression points are in the model of the respective grid points assigned to the level.

Diese 3D-Koordinaten werden mit der gemessenen oder geschätzten Rückfederung des Häckselguts korrigiert und repräsentieren im Modell die aktuelle Oberfläche des eingelagerten Materials. Die reale Silooberfläche weist jedoch zahlreiche neue Aufschüttungen auf, die noch unverdichtet sind und demzufolge im Modell noch keine Berücksichtigung finden. Für die Bewertung der Verdichtungswirkung ist es deshalb notwendig, neue Schichten automatisch zu erkennen. Deshalb ist erfindungsgemäß eine Vielzahl von Abstandssensoren an der Vorder- und Rückseite des Verdichtungsfahrzeugs angebracht. Alle Abstandsmesswerte werden mit denen des Neigungssensors korrigiert. Das tiefe Einsinken der Verdichter in neu aufgebrachtem Material wird damit sicher erfasst, auch wenn nur Teile der Maschine auf unverdichtetem Material laufen. Durch die Abtastung der Materialoberfläche in unterschiedlicher Entfernung von den Verdichtungsstellen wird in der Bewegung die Rückfederung des Materials gemessen. Diese bei landwirtschaftlichem Häckselgut deutlich zu beobachtende Rückbewegung der Materialoberfläche bei Entlastung von der vorangegangenen Verdichtung ist zeitabhängig.These 3D coordinates are corrected with the measured or estimated springback of the shredded material and represent in the model the current surface of the stored material. The real silo surface, however, has many new landfills, which are still uncompacted and therefore not yet taken into account in the model. For the assessment of the compaction effect, it is therefore necessary to automatically detect new layers. Therefore, according to the invention, a plurality of distance sensors are mounted on the front and rear of the compactor vehicle. All distance measurements are corrected with those of the inclination sensor. The deep sinking of the compressor in newly applied material is thus reliably detected, even if only parts of the machine run on uncompressed material. By scanning the surface of the material at different distances from the compaction points in the movement of the springback of the material is measured. This backward movement of the material surface, which is clearly visible in the case of agricultural shredded material and relieves pressure from the previous compaction, is time-dependent.

Für die Messung dieser Rückfederung aus der Bewegung heraus wird die Relativbewegung des Verdichters zur Materialoberfläche benötigt. Diese Geschwindigkeit des Verdichters auf der Materialoberfläche wird berechnet aus aufeinander folgenden GPS-Positionen des Verdichters unter Berücksichtigung der Neigung. Beim Einsatz von Straßenwalzen mit Hinterrädern ergibt sich die Spurtiefe bei Vorwärtsfahrt durch den Vergleich des Abstands zwischen den Rädern mit dem in der Radspur. Die so gemessene Spurtiefe und die Rückfederung sind Maßzahlen für die zum Messzeitpunkt an der Materialoberfläche erreichte Verdichtung. Sie dienen im Modell zur Kontrolle der aus Material- und Maschineneigenschaften berechneten Verdichtungswirkungen.For the measurement of this springback out of the movement the relative movement of the compressor becomes the material surface needed. This speed of the compressor on the Material surface is calculated from consecutive GPS positions of the compressor taking into account the inclination. At the Use of road rollers with rear wheels results the track depth when driving forward through the comparison the distance between the wheels with that in the wheel track. The measured track depth and springback are measures for the time of measurement at the material surface achieved compression. They serve in the model for the control of Material and machine properties calculated compaction effects.

Deren aktuelle Größe wird als Differenz zu einem vorgegebenen Sollwert farblich differenziert zur Anzeige gebracht. Parallel dazu wird die Verdichtungswirkung im dreidimensionalen Modell als Maßzahl der jeweiligen Schicht dem Gitterpunkt zugeordnet und gespeichert. Die Dicke der Schicht und ihre absolute Lage, charakterisiert durch die Höhe der Schichtunter- und -oberkante, werden im Zuge der weiteren Silobefüllung im Modell dynamisch angepasst. Damit wird die von der Auflast ausgehende Kompression berücksichtigt. So entsteht über die gesamte Befüllung hinweg ein mathematisches Abbild der eingelagerten Volumina mit räumlich differenzierten Dichten. Zu interessierenden Zeitpunkten oder nach Abschluss der Befüllung kann das im Horizontalsilo eingelagerte Volumen und die Materialdichte räumlich differenziert dargestellt werden. Diese Angaben dienen der Dokumentation der auf dem Häckselgut geleisteten Maschinenarbeitszeit und deren räumlich und zeitlich richtiger Verteilung. In diese finalen Berechnungen gehen auch Messergebnisse an Materialproben mit ein. Dazu gehören der Trockensubstanzgehalt des eingelagerten Häckselguts und die Häcksellänge. Gemessene Niederschlagsmengen werden nicht abgedeckten Siloflächen zugeordnet und ebenfalls verrechnet.their current size is given as the difference to a given one Setpoint differentiated displayed. In parallel is the compression effect in the three-dimensional model as a measure the respective layer assigned to the grid point and stored. The thickness of the layer and its absolute position, characterized by the height of the lower and upper layer of the layer will be in the course adapted dynamically to the further silo filling in the model. This takes into account the compression resulting from the ballast. This creates over the entire filling away a mathematical image of the stored volumes with spatial differentiated densities. At points of interest or after Completion of the filling can be stored in the horizontal silo volume and the material density spatially differentiated represented become. This information serves as documentation of the shredded material performed machine working time and their spatial and timely distribution. Go into these final calculations also include measurement results on material samples. This includes the dry matter content of the stored shredded material and the shred length. Measured precipitation amounts are assigned to uncovered silo areas and also charged.

Erfindungsgemäß dient das Verfahren der zeitnahen Bestimmung der Verdichtungswirkungen in landwirtschaftlichen Horizontalsilos. Dabei werden sowohl die besonderen Eigenschaften landwirtschaftlicher Güter als auch die für die Landwirtschaft typischen Vorgehensweisen der Befüllung und Verdichtung in Horizontalsilos berücksichtigt. Nach Abschluss der Befüllung wird eine räumlich differenzierte Dokumentation der im Horizontalsilo erreichten Verdichtung bereitgestellt.According to the invention serves the method of timely determination of compaction effects in agricultural horizontal silos. Here are both the special Properties of agricultural goods as well as for the agriculture typical procedures of filling and compaction in horizontal silos. To Completion of the filling becomes a spatially differentiated Documentation of the compression achieved in the horizontal silo provided.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe Invention allows various embodiments to. To further clarify its basic principle is one of them shown in the drawing and will be described below. These shows in

1 ein Verfahren zur Bestimmung der Verdichtung; 1 a method for determining the compaction;

2 Verdichterfahrzeug zur Verdichtung in landwirtschaftlichen Horizontalsilo; 2 Compressor vehicle for compression in agricultural horizontal silo;

3 die Anordnung von Abstandssensoren an der Rückseite des in der 2 gezeigten Verdichtungsfahrzeugs. 3 the arrangement of distance sensors at the back of the in the 2 shown compression vehicle.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Verdichtung wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Verdichterfahrzeug wird mit einem handelsüblichen Industriecomputer mit Anzeigeeinheit ausgestattet, der für den Einsatz auf Fahrzeugen konzipiert ist. Der Computer ist mit Schnittstellen an den CAN-Bus der Maschine, einen DGPS-Empfänger (Differential Global Positioning System), einen Neigungssensor, mehreren Abstandssensoren an der Vorder- und Rückseite der Maschine sowie einem Licht- und Regensensor verbunden. Vor Beginn der Verdichtungsarbeiten erfolgt die Kalibrierung der Abstandsensoren auf einer harten und ebenen Fläche, gefolgt von der Eingabe verschiedener Informationen zur bevorstehenden Arbeitsaufgabe in den Computer. Die Angaben zur Verdichtungsmaschine und zum Horizontalsilo werden vorzugsweise nur einmal eingegeben und in einer Datenbank abgespeichert. Beim nächsten Einsatz der Maschine können sie dann durch Auswahl aktiviert werden. Zu den Maschinendaten gehören das Maschinengewicht, die Walzenbreite und die Geometrie der Lage der Verdichtungsteile relativ zum DGPS-Empfänger. Außerdem erfolgt die manuelle Eingabe zumindest einzelner der folgenden Parameter:

– Angestrebte Dichte der Trockensubstanz im Horizontalsilo,
– Angestrebte Füllhöhe des Horizontalsilos,
– Geschätzte Silofläche als erwartete Länge und Breite des Futterstocks,
– Pflanzenart, wobei mindestens zwischen Halmgut und Mais unterschieden wird,
– Geschätzter Trockensubstanzgehalt während der Einlagerung,
– Aktuelle Wetterlage, ausgewählt aus sonnig, bedeckt oder Regen.

The inventive method for determining the compression is described below with reference to 1 to 3 represented on an embodiment. The compressor vehicle is equipped with a commercial industrial computer with display unit, which is designed for use on vehicles. The computer is interfaced to the machine's CAN bus, a Differential Global Positioning System (DGPS) receiver, a tilt sensor, multiple distance sensors on the front and back of the machine, and a light and rain sensor. Before the compaction work begins, the distance sensors are calibrated on a hard and level surface, followed by input of various information about the upcoming work task into the computer. The details of the compaction machine and the horizontal silo are preferably entered only once and stored in a database. The next time you use the machine, you can then activate it by selecting it. The machine data includes the weight of the machine, the roll width, and the geometry of the location of the compaction parts relative to the DGPS receiver. In addition, the manual input of at least one of the following parameters occurs:

Desired density of the dry matter in the horizontal silo,
- desired filling level of the horizontal silo,
- Estimated silo area as expected length and width of the foodstuff,
- plant species, distinguishing at least between stalk and maize,
- Estimated dry matter content during storage,
- Current weather conditions, selected from sunny, overcast or rainy.

Weiterhin werden mehrere auf dem Maschinenbus vorliegende Daten in Echtzeit erfasst. Dazu gehören die mittels DGPS ermittelten Koordinaten der Maschinenfahrten und bei Vibrationswalzen die aktuelle Frequenz und Amplitude. Zusätzlich werden für den Einsatz in landwirtschaftlichen Horizontalsilos folgende Größen mittels geeigneter Sensoren gemessen: Die Fahrtrichtung der Maschine, beispielsweise unter Nutzung der Fahrtrichtungsinformation auf dem CAN-Bus der Maschine oder der Auswertung des DGPS-Signals, die Längs- und Querneigung der Maschine durch Auswertung eines zusätzlichen Neigungssensors, die Abstände zwischen mehreren Entfernungsmessern an der Maschine und der Oberfläche des zu verdichtenden Materials sowohl vor als auch hinter dem Fahrzeug und/oder die Massen des Häckselguts auf selbstwiegenden Transportfahrzeugen oder stationären Waagen mit drahtlosen Kommunikationseinrichtungen.Furthermore, several data present on the machine bus are recorded in real time. To The coordinates of machine runs determined by means of DGPS and the current frequency and amplitude of vibration rollers belong to this category. In addition, the following parameters are measured for use in agricultural horizontal silos by means of suitable sensors: The direction of travel of the machine, for example by using the direction information on the CAN bus of the machine or the evaluation of the DGPS signal, the longitudinal and transverse inclination of the machine by evaluating a additional inclination sensor, the distances between several range finders on the machine and the surface of the material to be compacted both in front of and behind the vehicle and / or the masses of the shredded on self-propelled transport vehicles or stationary scales with wireless communication devices.

Daran schließen sich folgende Berechnungs- und Auswerteschritte an: Innerhalb des Horizontalsilos wird aus den DGPS-Koordinaten die Bahnspur der Walze über einem Gitter gleich weit voneinander entfernter Punkte berechnet. Mit Hilfe der gemessenen Längs- und Querneigung werden die Bahnkurven der an der Maschine befindlichen Verdichtungsteile im Raum berechnet und deren Koordinaten an den Gitterpunkten im Modell abgespeichert. Die Daten der Abstandssensoren liefern Informationen über den Beginn neuer Schichten und deren Höhe.it the following calculation and evaluation steps follow on: Within the horizontal silo becomes the DGPS coordinates the track of the roller over a grid equidistant from each other calculated from distant points. With the help of the measured longitudinal and bank are the trajectories of the compaction parts located on the machine calculated in space and their coordinates at the grid points in Model saved. The distance sensor data provides information about the beginning of new layers and their height.

Bei Beginn jeder neuen Schicht auf dem Gitterpunkt wird ein Zähler auf Null gesetzt und so die Anzahl der Überfahrten über den Punkt schichtweise registriert. Aus der Bahnspur und der Geschwindigkeit der Walze wird auf die punktbezogene Verdichtungsdauer geschlossen, die im Modell gespeichert wird. Die Messwerte der Abstandsensoren werden nach Fallgruppen klassifiziert. Dabei wird zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt sowie Berg- und Talfahrt unterschieden. Anhand der im Modell gespeicherten Oberfläche werden gleichmäßige Neigung und Kanten erkannt. Aus der Einsinktiefe der Walze im zu verdichtenden Gut und der aktuellen Zuordnung in die jeweilige Fallgruppe wird die erreichte Dichte des Häckselguts ermittelt. Die noch erforderlichen Überfahrten werden aus einer empirischen Matrix der Einflussgrößen und den Benutzereingaben für jeden Gitterpunkt berechnet.at The beginning of each new shift on the grid point becomes a counter set to zero and so the number of crossings over registered the point in layers. From the track and the speed the roller is closed to the point-related compression period, which is stored in the model. The measured values of the distance sensors are classified according to case groups. In doing so, a distinction is and reversing and up and down. The surface stored in the model becomes uniform Inclination and edges detected. From the sinking depth of the roller to be compacted Good and the current assignment in the respective case group becomes determined the density of the shredded material. The still required crossings are from an empirical Matrix of influencing variables and user input for calculated every grid point.

Die Flächen noch unzureichender Verdichtung werden dem Fahrer auf einer Anzeigeeinheit in Form einer farbigen, zweidimensionalen Echtzeit-Darstellung der Silooberfläche angezeigt. Diese Echtzeit-Darstellung wird optional drahtlos zu dem im Horizontalsilo arbeitenden Verteilerfahrzeug übertragen und dort auf einer Anzeigeeinheit dargestellt.The Areas still insufficient compaction are the driver on a display unit in the form of a colored, two-dimensional Real-time display of the silo surface displayed. This real-time representation is optionally transmitted wirelessly to the distributor silo operating in the horizontal silo and displayed there on a display unit.

Nach Abschluss der Einlagerung erfolgt die Dokumentation der Verdichtung. Die vor der Einlagerung durch den Benutzer geschätzten Daten der Silofläche und der Füllhöhe werden durch DGPS-Messwerte ersetzt. Zusammen mit den gezählten Überfahrten je Schicht und gemessenen Einsinktiefen wird das Ergebnis der Verdichtung als dreidimensionaler Bericht ausgegeben. Berechnete Dichten über dem Zielwert erscheinen als grüne oder neutrale Volumeneinheiten in einer Grafik. Liegen die Dichten unter dem Zielwert, werden die Volumeneinheiten als rote "Hot Spots" darstellt.To Completion of storage takes place the documentation of compaction. The estimated before storage by the user Data of the silo area and the filling level are replaced by DGPS measurements. Together with the counted crossings per layer and measured sinking depths becomes the result of compaction issued as a three-dimensional report. Calculated densities over the Target value appear as green or neutral volume units in a graphic. If the densities are below the target value, the Represents volume units as red "hot spots".

Wie in der 1 dargestellt, werden die Ausgangsgrößen 1 eingegeben. Diese umfassen insbesondere die Maschinendaten (Gewicht, Abmessungen), die angestrebte Länge, Breite und Höhe des Siloinhalts, das Halmgut oder Mais sowie den geschätzten Trockensubstanzgehalt (feucht, normal, trocken). Weiterhin werden die Sensordaten 2 eingegeben, die die Position, Geschwindigkeit und Fahrtrichtung der Maschine (auf, ab, quer zur Neigung), den Neigungswinkel der Maschine (Längs- und Querneigung), die Einsinktiefe im Siliergut (vorn, hinten) und den Regen- und Lichtsensor (Regen, Sonne) umfassen. Aus den Sensordaten 2 werden Größen 3 umfassend die Koordinaten eines 3D-Punktgitters verdichteten Silierguts, die Verweildauer der Walze auf der Volumeneinheit, die Einsinktiefe der Walze als Maß für den Beginn einer neuen Schicht des Silierguts und für den Verdichtungserfolg sowie die Anzahl der Überfahrten über neu aufgebrachtes Material abgeleitet. Aus den Ausgangsgrößen 1 und den abgeleiteten Größen 3 wird ein mathematisches Modell 4 ermittelt, welches einem Echtzeit-Fahrerinformationssystem 5 zugrunde gelegt wird. Dieses Echtzeit-Fahrerinformationssystem 5 zeigt dem Fahrer die noch zu leistenden Überfahrten auf einem Fahrerdisplay 7 an. Abschließend erfolgt die Dokumentation 6 und ein 3D-Modell 8 der räumlichen Verteilung der Dichte wird generiert und angezeigt, wobei Dichten unter einem Zielwert farbig hervorgehoben werden.Like in the 1 shown, are the output variables 1 entered. These include in particular the machine data (weight, dimensions), the desired length, width and height of the silo content, the stalk or corn and the estimated dry matter content (wet, normal, dry). Furthermore, the sensor data 2 the position, speed and direction of travel of the machine (up, down, transverse to the inclination), the inclination angle of the machine (longitudinal and lateral inclination), the immersion depth in the silage (front, rear) and the rain and light sensor (rain, Sun). From the sensor data 2 become sizes 3 comprising the coordinates of a 3D dot grid compacted Silierguts, the residence time of the roller on the volume unit, the sinking depth of the roller as a measure of the beginning of a new layer of silage and derived for the compaction success and the number of crossings on newly applied material. From the output variables 1 and the derived quantities 3 becomes a mathematical model 4 which determines a real-time driver information system 5 is taken as a basis. This real-time driver information system 5 shows the driver the remaining crossings on a driver's display 7 at. Finally the documentation takes place 6 and a 3D model 8th The spatial distribution of the density is generated and displayed, with colors under a target value highlighted in color.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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- US 5471391 A [0007]
- DE 29723171 U1 [0008]
- EP 0698152 B1 [0009]

Claims

Method for determining the compaction in horizontal agricultural silos, in which the local compression achieved by repeatedly overcoming a silo surface with a compressor vehicle is determined in a timely manner, wherein the position of the compressor vehicle is detected and fed together with detected sensor signals to a control unit during each passage of the silo surface, characterized in that the determination of the compaction additionally takes into account the characteristics of agricultural goods in the horizontal silo.

Method according to claim 1, characterized in that that as properties of agricultural goods at least considered the plant species with its characteristics become.

Process according to claims 1 or 2, characterized in that as properties of agricultural Goods made at least one assignment to stalk or corn becomes.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the dry matter content is taken into account when determining the compaction.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that different machine parameters in particular of the compressor vehicle are detected.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that for the Determination of the parts of the silo surface still necessary Compaction a spatial model of the already stored agricultural goods with their locally achieved compaction created and updated continuously.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the geometry, in particular the footprint of the horizontal silo into which Calculation is included.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that an optical and / or GPS positioning of the compressor vehicle performed and the signals are supplied to the control unit.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that a longitudinal and bank of the compactor captured and the signals be supplied to the control unit.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that as parameters the measured or estimated springback of the agricultural goods, especially of shredded material, be supplied to the control unit.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that in addition for measuring the springback, the relative movement of the compressor vehicle is detected to the material surface.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that different layers due to the sinking of the compressor vehicle by means of distance sensors especially at the front and rear of the compaction vehicle be recorded.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the compression is visualized on a display.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the visualization as a three-dimensional model of spatially differentiated densifications he follows.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that as additional Parameter measurement results on material samples, in particular the dry matter content, the shred length and / or the measured amount of precipitation be supplied to the control unit.