DE19541167C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Kalibrierung der Messung eines Gutstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kalibrierung der Messung eines Gutstromes einer ersten Meßeinrichtung auf einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durch eine zweite Meßeinrichtung, wobei die Kalibrierung erfolgt, indem die Meßwerte der ersten und zweiten Meßeinrichtungen in ein Verhältnis zueinander gesetzt werden, und die Vorrichtung Mittel zur Umlenkung des Gutstroms in die zweite Meßeinrichtung aufweist, sowie das zugehörige Verfahren.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die geeignet sind, einen Gutstrom zu messen. Verwiesen wird hier beispielsweise auf die Schriften DE 30 45 728 A1, DE 38 07 492 A1, DE 41 05 857 C2 und US 5,173,079. In jeder der genann­ ten Schriften ist eine Vorrichtung zur Messung eines Gutstromes beschrieben. Alle be­ schriebenen Verfahren sind dazu in der Lage, zumindest relative Daten über die geerntete Menge zu ermitteln. Wenn es jedoch darum geht, möglichst den genauen Meßwert (Volu­ men, Gewicht) zu ermitteln, kommt es bei den genannten Systemen mit Ausnahme der US 5,173,079 und DE 38 07 492 A1 zu Fehlmessungen, wenn Schwankungen in der Konsistenz, Dichte, Feuchtigkeit und anderen Parametern auftreten. Um mit den genannten Systemen möglichst dicht an die wirklichen Werte heranzukommen, ist es deshalb erforderlich, parallele Kontrollmessungen zu machen und über die Ergebnisse der Kontrollmessungen die genannten Meßsysteme zu kalibrieren. Die parallelen Kontrollmessungen sind jedoch auf­ wendig, weil nicht immer die erforderlichen Meßmittel bereitstehen und die Messungen selbst Zeit beanspruchen. Die in den Schriften US 5,173,079 und DE 38 07 492 A1 beschriebe­ nen Meßsysteme ermitteln zwar das reale Gewicht; die vorgeschlagenen Vorrichtungen beanspruchen jedoch sehr viel Bauraum und sind auf eine umfangreiche Mechanik angewie­ sen, wenn sie kontinuierlich das Gewicht des durchfließenden Gutstromes ermitteln sollen.

Aus dem Stand der Technik sind die Offenlegungsschriften DE 41 05 857 C2 und DE 43 18 477 A1 bekannt. Dort ist jeweils eine Vorrichtung zur Kalibrierung der Messung eines Gutstromes gezeigt. Die Kalibrierung erfolgt durch einen Vergleichskondensator, dessen Meßgehäuse vom Gutstrom kontinuierlich überlaufend mit mehr Meßgut beschickt wird als auslaßseitig abfließt, um das Meßgehäuse ständig gefüllt zu halten. In der DE 41 05 857 C2 wird u. a. vorgeschlagen, den Dichtewert zu ermitteln, indem der Meßkondensator als Wägezelle ausgebildet ist und das Wägesignal einer Mittelwertbildung unterzogen wird. Mit einer solchen Vorrichtung ist es nicht möglich, den Gewichtswert einer definierten Teilgutmenge des Gutstroms zu ermitteln, die vorher hinsichtlich ihres Volumens oder Masse von einer ersten Meßeinrichtung vermessen wurde. Die DE 43 18 477 A1 offenbart eine Eichfunktion, in der der ermittelte durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt des Meßgutes in einen Korrekturwert umgerechnet wird. Die von den beschriebenen Vorrichtungen ermittelten Werte zur Kalibrierung einer Messung bilden nur annähernde Durchschnittswerte, die immer fehlerbehaftet sind im Verhältnis zu einer einzelnen Teilgutmenge des Gutstroms.

In der Offenlegungsschrift GB 2 161 282 A ist eine Vorrichtung beschrieben, mit der gemessen werden kann, welche Förderleistung eine Fördereinrichtung in einem gegebenen Zeitintervall aufweist. Dazu wird ein Gutstrom in einen Meßbehälter gefördert, dessen Gewicht zu Beginn und zum Ende eines Zeitintervalls gemessen wird. Aus der Gewichtsdifferenz, die in dem Zeitintervall entstanden ist, errechnet sich die Förderleistung. Der Meßbehälter entleert sich, wenn eine bodenseitig angebrachte Klappe geöffnet wird. Für diese Meßeinrichtung sind keine Vorrichtungen angegeben, mit denen die ermittelten Meßwerte kalibriert werden können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur genaueren Kalibrierung der Messung eines Gutstromes zu schaffen, die ein einfaches Kalibrieren der Meßeinrichtungen ermöglicht und dabei möglichst wenig Bauraum beansprucht und den durchfließenden Gutstrom nicht behindert.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst, indem eine zuvor vermessene Teilgutmenge des Gutstroms nach dem Passieren der ersten Meßeinrichtung wahlweise mittels eines Gutstrom-Um­ lenkungssystems identisch in eine zweite Meßeinrichtung als Kalibriereinrichtung umleitbar und dort wiegbar ist, wobei die Gutstrom-Umlenkung abhängig von Positionen einzelner Förderelemente der Fördereinrichtung, von der Fördergeschwindig­ keit der Fördereinrichtung und/oder für einen definierten Zeittakt erfolgt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Kalibriervorgang entweder automatisch, beispielsweise in definierten Zeitraten, beim Einschalten der Mengenmessung, bei einem Wechsel des geför­ derten Mediums, und/oder manuell eingeleitet.

Das Gutstrom-Umlenksy­ stem besteht aus einer Umlenkklappe und einer Betätigungsvorrichtung. Die Betätigungsvor­ richtung kann mittels eines Mikroprozessors gesteuert und kontrolliert werden. In dem Sammelbehälter können Sensoren zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften des Gutstromes, wie beispielsweise die Feuchte, angeordnet sein, der kapazitiv die Feuchte bei vollem Sammelbehälter mißt. Die Kalibriereinrichtung besteht aus einem befüll- und entleerbaren Sammelbehälter, einer Wiegeeinrichtung und Befestigungsmitteln. Die Kalibriereinrichtung und/oder der Sammelbehälter kann kardanisch aufgehängt sein. Die seitlichen Bewegungen des Sammelbehälters können durch an sich bekannte Mittel wie beispielsweise Federn gedämpft werden. In der Wiegeeinrichtung kann eine Überlastsperre zum Schutz vor Über­ lastungen angeordnet sein. Zusätzlich können Mittel vorhanden sein, die die Entleerung des Sammelbehälters fördern. Durch eine der Kalibriereinrichtung nachgeordnete Fördereinrich­ tung kann zudem das volle Korntankvolumen ausgenutzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung eines Gutstroms mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sieht vor, daß eine Auswerteelektronik auf einer landwirt­ schaftlichen Arbeitsmaschine sowohl mit der Kalibrier- als auch mit der Meßeinrichtung ver­ bunden ist, die Auswerteelektronik den von der Kalibriereinrichtung ermittelten Gewichtswert mit dem vorher für die entsprechende Gutstrommenge von der Meßeinrichtung ermittelten Gewichtswert vergleicht und bei Abweichungen der beiden Werte voneinander zukünftig die von der Meßeinrichtung ermittelten Meßwerte mit einem Korrekturfaktor multipliziert, der die Vergleichsdifferenz zum von der Kalibriereinrichtung gemessenen Wert eliminiert. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren kann die Auswertelektronik zusätzlich die von der Kalibrier- und Meßeinrichtung ermittelten Gewichtswerte auf einer Bedienarmatur anzeigen. Auch kann der von der Auswerteelektronik ermittelte Korrekturfaktor über eine Bedienarmatur veränderbar sein. Das erfinderische Kalibrierverfahren kann mit allen aus dem Stand der Technik an sich bekannten Gutstrom-Meßverfahren kombiniert werden. Zur Erzielung korrekter Meßwerte ist es wichtig, Störgrößen wie beispielsweise die Maschinenbe­ wegung auszufiltern. Die Auswerteelektronik kann zur Ausfilterung der Störgrößen beispiels­ weise mit einer Sensorik zur Ermittlung der Maschinenbewegung verbunden werden, die dann die von der Kalibriereinrichtung ermittelten Gewichtswerte um einen aus den von der Bewegungssensorik ermittelten Meßdaten abgeleiteten Korrekturfaktor berichtigt, oder sie kann mehrere Messungen vornehmen und aus den Meßergebnissen einen Durchschnittswert ermitteln. Auch ist es vorteilhaft, das Gewicht des Sammelbehälters vor jeder Befüllung für einen neuen Wiegevorgang zu ermitteln, damit die Auswerteelektronik unabhängig von Verschmutzungen oder Gutresten im Sammelbehälter das korrekte Netto-Gewicht des eingefüllten Gutstromes durch Subtraktion des Gewichtes des leeren Sammelbehälters vom späteren Meßwert ermitteln kann.

Insgesamt erlaubt es die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache, schnelle und raumsparende Weise, an sich bekannte Meßeinrichtungen zu kalibrieren, ohne dadurch die theoretisch mögliche Fördergeschwindigkeit eines Gutstromes zu begrenzen.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausgestaltungsform der Erfindung im einzelnen be­ schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Mähdrescher in der Seitenansicht mit eingezeichneter Fördereinrichtung,

Fig. 2 eine detailliertere Darstellung der in Fig. 1 skizzierten Einrichtung.

In Fig. 1 ist ein Mähdrescher (2) mit einer Fahrerkabine (4), einem Korntank (6) und einer Seitenverkleidung (8) dargestellt, die die Dresch-, Trenn- und Reinigungsaggregate des Mähdreschers (2) abdeckt. Die Förderschnecke (10) transportiert die ausgedroschenen und gereinigten Getreidekörner seitlich zur Fördereinrichtung (12), die mittels an einer um­ laufenden Kette (14) befestigter Paddel (16) das Erntegut aufwärts in Richtung des Korntanks (6) fördert. Am oberen Umlenkrad (18) der Fördereinrichtung (12) werden die von einem Paddel (16) mitgenommenen Getreidekörner an der oberen Begrenzungswand (20) entlang in Richtung des Korntanks (6) oder bei abgesenkter Klappe (22) in Richtung der Kalibirier­ einrichtung (24) geschleudert.

In Fig. 2 sind die mit Getreidekörnern beladenen Paddel (16) gezeigt, die beim Umlauf um das Umlenkrad (18) die Getreidekörner aus der Fördereinrichtung (12) herausschleudern. Im gewählten Beispiel wird die Menge des Gutstroms über einen optischen Sensor (26) und einen kapazitiven Sensor (28) erfaßt. Im Normalfall wird der Gutstrom gegen die Unterseite der Klappe (22) gefördert und fällt in den Korntank oder in die Schneckengänge der Verteil­ einrichtung (30).

Soll jedoch der Meßwert der Sensoren (26, 28) kalibriert werden - automatisch nach be­ stimmten Parametern oder auf manuell eingegebenen Befehl hin - so wird mittels der nicht näher dargestellten Verstelleinrichtung (32) die Klappe (22) nach unten verschwenkt und dadurch die Zuführöffnung zur Kalibriereinrichtung (24) geöffnet. Der Verschwenkzustand der Klappe (22) wird über die Leitung (34) an die Auswerteelektronik (36) übermittelt. Die Auswerteelektronik besteht aus zumindest einem Mikroprozessor sowie geeigneter Steue­ rungssoftware. Die Auswerteelektronik (36) ist über einen Anschluß (37), der auch als CAN- Bus-Anschluß ausgebildet sein kann, mit der Bordelektronik und Bedien- und Kommunika­ tionselementen in der Fahrerkabine (4) verbunden. Über die die Leitung (34) kann auch der Schwenkbefehl an die Verstelleinrichtung (32) übermittelt werden.

Der Gutstrom wird nun in den Sammelbehälter (38) gefördert. Die Menge des in den Sammelbehälter (38) zu fördernden Gutstromes hängt davon ab, wie am besten sichergestellt werden kann, daß die von den Sensoren (26, 28) erfaßte Menge auch identisch ist mit der Menge, die im Sammelbehälter (38) gesammelt wird. So bietet sich an, die kurze Pause zwischen dem Umlauf zweier Paddel (16) um das Umlenkrad (18) die Klappe (22) zu verschwenken. Die Stellung der Paddel kann induktiv, abgeleitet aus den Sensoren (26, 28) oder einem Drehzahlsensor am Umlenkrad (18) ermittelt werden. Die Sensoren (26, 28, 18) sind über die Leitungen (40, 42, 44) mit der Auswerteelektronik (36) verbunden. Die zu vergleichende Menge des Gutstroms muß so gewählt werden, daß sie einerseits nicht zu gering ist, um bei geringen Meßfehlern und Ungenauigkeiten hohe hochgerechnete Ab­ weichungen zu bekommen, andererseits aber auch nicht zu groß ist, um noch in den Sammel­ behälter (38) zu passen, der wiederum nicht unangemessen viel Bauraum beanspruchen darf.

Der Kalibriervorgang selbst läuft folgendermaßen ab: zunächst wird das Leergewicht des Sammelbehälters (38) ermittelt. Sodann wird die Klappe (22) herabgelassen und der Sammel­ behälter (38) mit einer vorab von den Sensoren (26, 28) gemessenen Gutstrom-Menge gefüllt. Dann wird die Zuführöffnung von der Klappe (22) wieder verschlossen und der Sammelbehälter samt Inhalt durch die Wiegeeinrichtung (46) verwogen. Ist das Gewicht des gefüllten Sammelbehälters (38) ermittelt, öffnet sich der Boden des Sammelbehälters (38) und er wird entleert. Den ermittelten Gewichtswert meldet die Wiegeinrichtung (46) über die Leitung (48) an die Auswerteelektronik (36). Das zuvor ermittelte Leergewicht wird entwe­ der schon von der Wiegeeinrichtung (46) selbst oder von der Auswerteelektronik (36) subtrahiert. Um einen möglichst genauen Gewichtswert zu erhalten, müssen alle Störgrößen nach Möglichkeit ausgefiltert werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die seitlichen Bewegun­ gen des Sammelbehälters (38) beispielsweise durch seitlich angebrachte Federn (50) ver­ mindert werden. Vorteilhaft ist auch eine kardanische Aufhängung (52) des Sammelbehälters (38) samt Wiegeeinrichtung (46). Auch kann die Auswerteelektronik (36) über angeschlosse­ ne Sensorik (54) die Bewegung des Mähdreschers (2) erfassen und daraus mit geeigneter Software den Effekt von störrelevanten Bewegungen aus dem von der Wiegeeinrichtung (46) ermittelten Gewichtswert ausfiltern. Über weitere Sensoren (56) können weitere Meßgrößen wie beispielsweise die Feuchtigkeit erfaßt und von der Auswerteelektronik als Korrekturfak­ tor mitberücksichtigt werden. Sollte ein Gewichtswert trotz Ausfilterung der möglichen Störgrößen noch unwahrscheinlich sein, kann die Auswerteelektronik (36) den ermittelten Gewichtswert verwerfen und einen neuen Meßvorgang auslösen.

Steht der von der Kalibriereinrichtung (24) ermittelte Gewichtswert fest, wird er von der Auswerteelektronik (36) mit dem von den Sensoren (26, 28) ermittelten Meßwert verglichen. Bei Übereinstimmung der Werte ist keine Korrektur erfoderlich. Bestehen jedoch Differenzen zwischen den verglichenen Meßwerten, so sind die Meßwerte der Sensoren (26, 28) und der Kalibriereinrichtung (24) zueinander ins Verhältnis zu setzen. Der Verhältniswert entspricht dann dem Korrekturfaktor, mithilfe dessen die Fehlerabweichung der von den Sensoren (26, 28) ermittelten Meßwerte auf den korrekten Wert verrechnet wird. Der Ergebnis der Kali­ brierung kann über die Leitung (37) dem Fahrer angezeigt werden, und der Fahrer kann seinerseits über entsprechende Eingabeeinrichtungen den vorgeschlagenen Korrekturfaktor verändern.

Die erfinderische Anordnung ist praktisch zur Kalibrierung von allen aus dem Stand der Technik bekannten Durchflußmeßsystemen verwendbar.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Kalibrierung der Messung eines Gutstromes einer ersten Meßeinrichtung auf einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durch eine zweite Meßeinrichtung, wobei die Kalibrierung erfolgt, indem die Meßwerte der ersten und zweiten Meßeinrichtungen in ein Verhältnis zueinander gesetzt werden, und die Vorrichtung Mittel zur Umlenkung des Gutstroms in die zweite Meßeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zuvor vermessene Teilgutmenge des Gutstroms nach dem Passieren der ersten Meßeinrichtung (28) wahlweise mittels eines Gutstrom-Umlenkungssystems identisch in eine zweite Meßeinrichtung als Kalibriereinrichtung (24) umleitbar und dort wiegbar ist, wobei die Gutstrom-Umlenkung abhängig von Positionen einzelner Förderelemente (16) der Fördereinrichtung (12), von der Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung (12) und/oder für einen definierten Zeittakt erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibriervorgang automatisch, beispielsweise in definierten Zeitraten, beim Einschalten der Mengenmessung, bei einem Wechsel des geförderten Mediums, und/oder manuell eingeleitet ist.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gutstrom-Umlenksystem aus einer Umlenkklappe (22) und einer Betätigungs­ vorrichtung (32) besteht.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung mittels eines Mikroprozessors (36) gesteuert und kon­ trolliert ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sammelbehälter (38) Sensoren (56) zur Ermittlung bestimmter Eigen­ schaften des Gutstromes angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sammelbehälter (38) zumindest ein Feuchtesensor (56) angeordnet ist, der den Feuchtigkeitswert kapazitiv bei vollem Sammelbehälter (38) bestimmt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriereinrichtung (24) aus einem befüll- und entleerbaren Sammelbehälter (38), einer Wiegeeinrichtung (46) und Befestigungsmitteln (52) besteht.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriereinrichtung (24) und/oder der Sammelbehälter (38) kardanisch aufgehängt ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Bewegungen des Sammelbehälters (38) durch an sich bekannte Mittel (50) gedämpft sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wiegeeinrichtung (46) für den Sammelbehälter (38) eine Überlastsperre eingebaut ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die die Entleerung des Sammelbehälters (38) fördern.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibiriereinrichtung (38) eine weitere Fördereinrichtung (30) nachgeordnet ist.

13. Verfahren zur Kalibrierung der Messung eines Gutstromes auf einer landwirtschaftli­ chen Arbeitsmaschine mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteelektronik (36) sowohl mit der Kalibrier- als auch mit der Meß­ einrichtung verbunden ist und den von der Kalibriereinrichtung (24) ermittelten Gewichtswert mit dem für die entsprechende Gutstrommenge vorher von der Meß­ einrichtung (26, 28) ermittelten Gewichtswert vergleicht und bei Abweichungen der beiden Werte voneinander zukünftig die Meßeinrichtung (26, 28) die von ihr ermittel­ ten Meßwerte mit einem Korrekturfaktor multipliziert, der die Vergleichsdifferenz zum von der Kalibriereinrichtung gemessenen Wert eliminiert.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (36) die von der Kalibrier- und der Meßeinrichtung (24, 26, 28) ermittelten Gewichtswerte auf einer Bedienarmatur anzeigt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Auswerteelektronik (36) ermittelte Korrekturfaktor über eine Bedien­ armatur veränderbar ist.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrieren in Verbindung mit einem optischen, kapazitiven, mechanischen oder sonstigem an sich aus dem Stand der Technik bekannten Meßverfahren ange­ wandt ist.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß Störgrößen wie beispielsweise die Maschinenbewegung aus den Meßwerten ausgefiltert wird.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik (36) Störgrößen ausfiltert, indem sie beispielsweise mit einer Sensorik (54) zur Ermittlung der Maschinenbewegungen verbunden ist und die von der Kalibriereinrichtung (24) ermittelten Gewichtswerte um einen aus den von der Bewegungssensorik (54) ermittelten Meßdaten abgeleiteten Korrekturfaktor berichtigt oder mehrere aufeinanderfolgende Messungen durchführt und die ermittel­ ten Meßgrößen statistisch mittelt.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Sammelbehälters (38) vor jeder Befüllung für einen neuen Wiegevorgang ermittelt und von der Auswerteelektronik (36) bei der Ermittlung des Netto-Gewichtes des eingefüllten Gutstromes abgezogen wird.