DE4135329A1 - Determining soil component in raw material of agricultural products on transport vehicle - measuring weight and vol. of material and comparing with standard bulk density - Google Patents

Determining soil component in raw material of agricultural products on transport vehicle - measuring weight and vol. of material and comparing with standard bulk density

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Abstract

The method involves measuring the weight and vol. of the raw material and comparing with a standard density to determine the soil and/or rock content. The equation used is: M% = (ML - (VL . DSt)) . 100/ML, where ML is the wt. of raw material, e.g. the total wt. of a vehicle minus the empty wt., VL is the vol. of raw material and DSt is the standard bulk density. A laser beam (8) is pref. scanned across the surface of the material to determine its volume. USE/ADVANTAGE - Enables the soil and/or rock content to be determined in a agricultural product raw material, esp. sugar beet, whilst on a transport vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein integriertes Meßverfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Anteils, insbesondere der Erdmasse in Haufwerken landwirtschaftlicher Güter auf Transportfahrzeugen.The invention relates to an integrated measuring method and a device for determining the proportion, in particular the earth mass in piles of agricultural goods Transport vehicles.

Die vom Feld transportierte oder in Verarbeitungsfabriken angelieferte Erdmasse in Haufwerken landwirtschaftlicher Güter ist aus ökonomischen und ökologischen Gründen unerwünscht. Diese Erdmasse wird als Anteil an der Gesamtmasse angegeben und als Erdanteil bezeichnet. In der BR Deutschland verursacht z. B. bei der Zuckerrübenbergung der Erdanteil von durchschnittlich 16% einen unerwünschten Erdtransport in die Zuckerfabriken von jährlich ca. 4 Mio t und verursacht dadurch Kosten von über 100 Mio DM/Jahr. Für eine Bewertung und Senkung des Erdanteiles ist die reproduzierbare Messung der Erdmasse in Haufwerken erforderlich. Zur Beurteilung und Vergütung sollte die Erdanteilsbestimmung für jedes Transportfahrzeug möglich sein. Die ungleiche Verteilung der Erde im Haufen erfordert für eine statistisch gesicherte Aussage eine Vielzahl von zerstörenden Rübenprobennahmen mit anschließender Waschprobe.The transported from the field or in processing factories delivered mass of earth in piles of agricultural goods is undesirable for economic and ecological reasons. This earth mass is given as a share of the total mass and called the Earth's share. Caused in the BR Germany e.g. B. in the sugar beet salvage of the earth on average 16% an undesired earth transport in the  Sugar factories of approx. 4 million tons annually and thereby caused Costs of over DM 100 million / year. For an assessment and Lowering the earth's share is the reproducible measurement of the Earth mass required in heaps. For assessment and Remuneration should be the earth share determination for each Transport vehicle may be possible. The uneven distribution of the Earth in heap requires for a statistically reliable Statement using a variety of destructive beet sampling subsequent wash sample.

Problematisch ist bislang die Echtzeitvermessung von Transportfahrzeugen unterschiedlicher Abmessung und unterschiedlicher Schüttungsprofile.So far, real-time measurement of has been problematic Transport vehicles of different dimensions and different fill profiles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer integrierenden Messung auf der Basis unterschiedlicher Roh- und Schüttdichten der Bestandteile von Haufwerken, speziell von landwirtschaftlichen Gütern und Erde, Steinen etc. deren Massenanteile zu bestimmen.The invention has for its object with a integrating measurement based on different raw and bulk densities of the components of pebbles, especially of agricultural goods and earth, stones, etc. To determine mass fractions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gewicht und das Volumen des Haufwerks erfaßt und durch Vergleich mit einer Standardschüttdichte der Masseanteil vorzugsweise der Erd- oder Steinanteil bestimmt wird, wobei giltThis object is achieved in that the Weight and volume of the pile are recorded and by Comparison with a standard bulk density of the mass fraction preferably the proportion of earth or stone is determined, wherein applies

M % = [mL-(VL · DSt)] · 100/mL M% = [m L - (V L · D St )] · 100 / m L

wobei
mL = Masse des Haufwerks in kg (z. B. Gesamtfahrzeuggewicht minus Leergewicht)
VL = Volumen des Haufwerks in m3
DSt= Standardschüttdichte in kg/m3.in which
m L = mass of the pile in kg (e.g. total vehicle weight minus unladen weight)
V L = volume of the pile in m 3
D St = standard bulk density in kg / m 3 .

Dem Verfahren liegt der physikalische Zusammenhang Masse = Volumen· Dichte zugrunde, wodurch in Kenntnis der Masse (Gewichtskraft), des Volumen und der Dichte der Bestandteile deren Anteil ermittelt werden kann (1).The process has the physical relationship mass = Volume · density underlying, thereby knowing the mass (Weight), the volume and the density of the components whose share can be determined (1).

Besonders vorteilhaft kann auf einer Waage die Volumenmessung VL und die Bestimmung der Masse mL gleichzeitig durchgeführt werden. Dabei kann die Volumenmessung und das Gewicht des Haufwerks direkt auf dem Transportfahrzeug ermittelt werden, wobei das Fahrzeugleergewicht und das Nettovolumen des Transportfahrzeugs als gegebene Fahrzeugkennwerte vorgebbar sind bspw. durch Kenntafeln, Identkarten mit elektronischer Ablesung aller erforderlicher Kenndaten wie Lieferant, Transportfahrzeugleergewicht, Nettovolumen.The volume measurement V L and the determination of the mass m L can be carried out simultaneously in a particularly advantageous manner on a balance. The volume measurement and the weight of the pile can be determined directly on the transport vehicle, whereby the empty vehicle weight and the net volume of the transport vehicle can be specified as given vehicle parameters, e.g. by means of identification boards, ID cards with electronic reading of all required characteristic data such as supplier, empty vehicle weight, net volume.

Besonders rationell und zeitsparend kann die Volumenmessung und ggf. die Erfassung der Fahrzeugkennwerte berührungslos erfolgen und durch einen Rechner aufgenommen und ausgewertet werden. Dabei können ggf. auch noch andere, notwendige weitere Meßwerte gleich oder später miterfaßt und ausgewertet werden bspw. der Zuckergehalt von Zuckerrüben.Volume measurement can be particularly efficient and time-saving and, if necessary, the acquisition of the vehicle parameters without contact take place and recorded and evaluated by a computer will. If necessary, other necessary ones can also be used Measured values are recorded and evaluated immediately or later  for example the sugar content of sugar beets.

Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens kann über einer Waage für die Erfassung des Gewichts des Transportfahrzeugs eine Volumenmeßvorrichtung für die Erfassung des Volumens VL des Haufwerks angeordnet sein. Die Volumenmeßbestimmung kann mechanisch, optisch oder elektrooptisch erfolgen. Zweckmäßigerweise ist eine EDV-Anlage vorgesehen, durch die die von der Waage und der Volumenmeßvorrichtung erfaßten Werte aufgenommen und zusammen mit weiteren vorgegebenen Werten, wie Standardschüttgewicht DSt, Transportfahrzeugkennwerte, ermittelte Stoffwerte wie Zuckergehalt des Haufwerks, ausgewertet werden.In order to carry out the described method, a volume measuring device for determining the volume V L of the pile can be arranged above a balance for determining the weight of the transport vehicle. The volume measurement can be carried out mechanically, optically or electro-optically. An EDP system is expediently provided, by means of which the values recorded by the scales and the volume measuring device are recorded and, together with further predetermined values, such as standard bulk density D St , transport vehicle parameters, ascertained material values such as the sugar content of the aggregate, are evaluated.

Besonders vorteilhaft kann zur Bestimmung des Volumens VL die Oberfläche des Haufwerks durch einen Meßstrahl erfaßt und durch die erfaßte Oberflächenkontur das Schüttvolumen VL ermittelt werden, ggf. unter Einbeziehung weiterer fester Grunddaten wie Transportfahrzeuggrundfläche, Nettovolumen.To determine the volume V L, the surface of the pile can be detected particularly advantageously by means of a measuring beam and the bulk volume V L can be determined by the detected surface contour, possibly including further fixed basic data such as the area of the transport vehicle and the net volume.

Die Volumenmeßvorrichtung kann besonders leicht handhabbar einen über der Waage angordneten Meßstrahlemitter, vorzugsweise einen Laser und einen Drehspiegel aufweisen, durch den der Meßstrahl auf das Haufwerk umlenkbar ist, weiter ist ein Detektor vorgesehen, durch den die reflektierten, vom Drehspiel zurückgespiegelten Meßstrahlen erfaßt und zur Auswertung weitergeleitet werden können. Durch die Laufzeitdifferenz kann die Oberflächenkontur und damit das Volumen VL berechnet werden. Besonders vorteilhaft kann der Detektor einen Scanner aufweisen, wobei die durch den Scanner erfaßten Meßwerte über eine Diode zur EDV weitergeleitet und dort ausgewertet werden können.The volume measuring device can be particularly easy to handle and have a measuring beam emitter arranged above the scales, preferably a laser and a rotating mirror, through which the measuring beam can be deflected onto the pile. Furthermore, a detector is provided through which the reflected measuring beams reflected by the rotational play are detected and for evaluation can be forwarded. The surface contour and thus the volume V L can be calculated from the transit time difference. The detector can particularly advantageously have a scanner, the measured values detected by the scanner being forwarded to the EDP via a diode and being evaluated there.

Der Drehspiegel kann zur besonders rationellen Meßwerterfassung um zwei Drehachsen EDV-gesteuert drehbar über der Waage angeordnet sein. Die Oberflächenerfassung des Haufwerks kann dann praktisch scheibenweise über die Länge oder die Breite des Transportfahrzeugs erfolgen.The rotating mirror can be particularly efficient Measured value acquisition can be rotated about two axes by computer control the scale. The surface detection of the Heap can then practically slice along its length or the width of the transport vehicle.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen anhand der beigefügten Skizzen näher erläutert. Es zeigt:Further training according to the invention are the dependent claims can be seen and their advantages based on the attached sketches explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Meßanordnung und Fig. 1 is a schematic side view of a measuring arrangement and

Fig. 2 die Hardwareanordnung für ein Laser-Scanner-System zur Volumenbestimmung und Auswertung. Fig. 2 shows the hardware arrangement for a laser scanner system for volume determination and evaluation.

Auf einer Waage 1 ist ein Transportfahrzeug 2 aufgestellt zur Gewichts- und Volumenbestimmung. Mit Abstand über der Waage 1 ist eine Volumenmeßvorrichtung 3 angeordnet. Diese weist einen Emitter 4 bspw. einen IR-Diodenlaser auf, dessen Laserstrahl 8 über ein Prisma 5 zu einem Detektor 6 und einem Drehspiegel 7 umgelenkt werden. Der Laserstrahl 8 wird vom Drehspiegel auf das Haufwerk 9 auf dem zu vermessenden Transportfahrzeugs 2 umgelenkt. Der von der Oberfläche des Haufwerks 9 reflektierte Laserstrahl 10 wird wiederum über den Drehspiegel 7 und eine Linse 11 zum Detektor 6 zurückreflektiert. Über den Detektor 6 kann so über die Laserstrahllaufzeit die Oberflächenkontur des Haufwerks 9 durch Verdrehen des Drehspiegels 7 über dem Haufwerk 9 punktweise bestimmt und so das Volumen des Haufwerks 9 bestimmt werden, ggf. unter ergänzender Berücksichtigung bekannter Abmessungen des Transportfahrzeugs 2.A transport vehicle 2 is set up on a scale 1 for weight and volume determination. A volume measuring device 3 is arranged at a distance above the scale 1 . This has an emitter 4, for example an IR diode laser, the laser beam 8 of which is deflected via a prism 5 to a detector 6 and a rotating mirror 7 . The laser beam 8 is deflected by the rotating mirror onto the pile 9 on the transport vehicle 2 to be measured. The laser beam 10 reflected from the surface of the pile 9 is in turn reflected back to the detector 6 via the rotating mirror 7 and a lens 11 . Over the detector 6, the surface contour can of muck 9 determined by rotation of the rotary mirror 7 on the pile 9 pointwise so on laser life and so the volume of the muck are determined 9, optionally with additional consideration of known dimensions of the transport vehicle 2.

In Fig. 2 ist die Hardwareanordnung für die Meßwertauswertung schematisch dargestellt. Die reflektierten Strahlen des Emitters 4 werden in einer Meßebene vom Scanner 12 erfaßt und über eine Diode 13 einem PC zugeführt. Nach dem Verschwenken des Drehspiegels, bspw. um einen bestimmten Winkelgrad über der Fahrzeugbreite, erfolgt dann eine zweite Meßwerteaufnahme über die Fahrzeuglänge bei Verdrehen des Drehspiegels über der Fahrzeuglänge.In Fig. 2 the hardware arrangement for the measured value evaluation is shown schematically. The reflected rays of the emitter 4 are detected in a measuring plane by the scanner 12 and fed to a PC via a diode 13 . After the pivoting mirror has been pivoted, for example by a certain angular degree over the vehicle width, a second measurement is then taken over the vehicle length when the rotating mirror is rotated over the vehicle length.

Claims (12)

1. Verfahren zur Ermittlung von Masseanteilen bei Haufwerken, insbesondere zur Bestimmung des Erdmasseanteils in Haufwerken landwirtschaftlicher Produkte wie Zuckerrüben, bei dem das Gewicht (mL) und das Volumen (VL) des Haufwerks (9) erfaßt und durch Vergleich mit einer Standardschüttdichte (DSt) der Masseanteil vorzugsweise der Erd- und/oder Steinanteil bestimmt wird, wobei gilt,
M% = [mL-(VL·DSt)]·100/mL
wobei
mL = Masse des Haufwerks in kg (z. B. Gesamtfahrzeuggewicht minus Leergewicht)
VL = Volumen des Haufwerks in m3
DSt= Standardschüttdichte in kg/m3.1.Procedure for determining the mass fractions in piles, in particular for determining the mass of earth in piles of agricultural products such as sugar beet, in which the weight (m L ) and the volume (V L ) of the mound ( 9 ) are recorded and compared with a standard bulk density ( D St ) the mass fraction, preferably the earth and / or stone fraction, is determined,
M% = [m L - (V L · D St )] · 100 / m L
in which
m L = mass of the pile in kg (e.g. total vehicle weight minus unladen weight)
V L = volume of the pile in m 3
D St = standard bulk density in kg / m 3 . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenmessung (VL) und die Bestimmung der Masse (mL) gleichzeitig durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the volume measurement (V L ) and the determination of the mass (m L ) is carried out simultaneously. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen (VL) und das Gewicht (mL) des Haufwerks (9) direkt auf dem Transportfahrzeug (2) ermittelt wird, wobei Fahrzeugleergewicht und Nettovolumen des Transportfahrzeugs (2) als feste Fahrzeugwerte vorgegeben sind.3. The method according to claim 2, characterized in that the volume (V L ) and the weight (m L ) of the pile ( 9 ) is determined directly on the transport vehicle ( 2 ), with the vehicle curb weight and net volume of the transport vehicle ( 2 ) as fixed Vehicle values are specified. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenmessung und ggf. die Erfassung der Fahrzeugkennwerte berührungslos erfolgt und durch einen Rechner aufgenommen und ausgewertet werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the volume measurement and possibly the The vehicle parameters are recorded without contact and recorded and evaluated by a computer. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Haufwerks (9) durch einen Meßstrahl (8) erfaßt und durch die erfaßte Oberflächenkontur das Schüttvolumen (VL) ermittelt wird, ggf. unter Einbeziehung weiterer fester Grunddaten.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the surface of the pile ( 9 ) is detected by a measuring beam ( 8 ) and the bulk volume (V L ) is determined by the detected surface contour, possibly with the inclusion of further fixed basic data . 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Waage (1) vorgesehen ist für die Erfassung des Gewichts des Transportfahrzeugs, daß über der Waage (1) eine Volumenmeßvorrichtung (3) für die Erfassung des Volumens (VL) des Haufwerks (9) angeordnet ist.6. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a balance ( 1 ) is provided for detecting the weight of the transport vehicle that a volume measuring device ( 3 ) for detecting the above the scale ( 1 ) Volume (V L ) of the pile ( 9 ) is arranged. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine EDV-Anlage (PC 14) vorgesehen ist, durch die die von der Waage (1) und der Volumenmeßvorrichtung (3) erfaßten Werte aufgenommen und zusammen mit weiteren vorgegebenen Werten, wie Standardschüttgewichts (DSt), Transportfahrzeugkennwerte, ermittelte Stoffwerte z. B. Zuckergehalt des Haufwerks (9), ausgewertet werden.7. The device according to claim 6, characterized in that an EDP system (PC 14 ) is provided, through which the values recorded by the scales ( 1 ) and the volume measuring device ( 3 ) are recorded and together with further predetermined values, such as standard bulk density ( D St ), transport vehicle parameters, determined material values e.g. B. sugar content of the aggregate ( 9 ) can be evaluated. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenmeßvorrichtung (3) einen über der Waage (1) angeordneten, einen Meßstrahl (8) emittierenden Emitter (4), vorzugsweise einen Laser und einen den Meßstrahl (8) auf das Haufwerk (9) umlenkenden Drehspiegel (7) aufweist und daß durch den Drehspiegel (7) die reflektierten Meßstrahlen (10) auf einen Detektor (6) zurücklenkbar sind.8. The device according to claim 6, characterized in that the volume measuring device ( 3 ) arranged above the balance ( 1 ), a measuring beam ( 8 ) emitting emitter ( 4 ), preferably a laser and the measuring beam ( 8 ) on the pile ( 9 ) has a deflecting rotating mirror ( 7 ) and that the reflected measuring beams ( 10 ) can be deflected back to a detector ( 6 ) by the rotating mirror ( 7 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektor (6) ein Scanner (12) vorgesehen ist, daß die vom Scanner erfaßten Meßwerte über eine Diode (13) zur EDV weitergeführt und dort ausgewertet werden.9. The device according to claim 8, characterized in that a scanner ( 12 ) is provided as the detector ( 6 ) that the measured values detected by the scanner via a diode ( 13 ) to the EDP and evaluated there. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (7) um zwei Drehachsen EDV-gesteuert drehbar über der Waage (1) angeordnet ist.10. The device according to claim 8, characterized in that the rotating mirror ( 7 ) about two axes of rotation computer-controlled rotatably above the scale ( 1 ) is arranged. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsfunktion von Roh- und Schüttdichte (8) von landwirtschaftlichen Gütern, von Beimengungen und von Fremdkörpern in einem Rechenprogramm berücksichtigt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the linking function of raw and bulk density ( 8 ) of agricultural goods, admixtures and foreign bodies is taken into account in a computer program. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Meßvorgang mit Hilfe eines integrierten Rechenalgorithmus, der auf einem Prozeßrechner abläuft, der Erdanteil angegeben wird (7).12. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that after the measuring process using an integrated computing algorithm that runs on a process computer, the earth portion is specified ( 7 ).
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