RU198819U1

RU198819U1 - DEVICE FOR AUTOMATIC QUALITY CONTROL OF FERTILIZER APPLICATION WITH CENTRIFUGAL SPREADER

Info

Publication number: RU198819U1
Application number: RU2020112573U
Authority: RU
Inventors: Владимир Серафимович Ломакин; Вячеслав Викторович Якушев; Дмитрий Александрович Матвеенко; Юрий Игоревич Блохин; Евгений Павлович Митрофанов
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-07-29

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к техническим решениям, предназначенным для автоматического контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем, работающим по программам технологий точного земледелия.Она решает задачу обеспечения непрерывного автоматического контроля качества внесения удобрений агрегатом с центробежным разбрасывателем в каждой привязанной к координатам точке поля. Устройство содержит датчик ширины сектора и плотности рассева потока удобрений, автоматический узел дозирования удобрений, включающий датчик массы потока удобрений и исполнительный механизм перемещения регулировочного шибера. При этом датчик ширины сектора и плотности рассева удобрений установлен в верхней части бункера над диском центробежного разбрасывателя, датчик массы потока удобрений размещен между подающим транспортером бункера и диском центробежного разбрасывателя, а исполнительный механизм перемещения регулировочного шибера установлен снаружи на задней стенке бункера. Кроме того, в кабине трактора, работающего в агрегате с центробежным разбрасывателем удобрений, установлены бортовой компьютер со специальным программным обеспечением и навигатор, соединенные линиями связи между ними, датчиками и исполнительным механизмом.Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем.The utility model relates to agriculture, in particular to technical solutions designed for automatic quality control of fertilization by a centrifugal spreader operating according to precision farming technologies. It solves the problem of ensuring continuous automatic quality control of fertilization by a unit with a centrifugal spreader at each point referenced to coordinates fields. The device contains a sensor for the width of the sector and the density of the sifting of the fertilizer flow, an automatic unit for dosing fertilizers, which includes a sensor for the mass of the flow of fertilizers and an actuator for moving an adjustment gate. In this case, the sensor of the width of the sector and the density of the fertilizer sifting is installed in the upper part of the hopper above the disc of the centrifugal spreader, the mass sensor of the fertilizer flow is located between the feed conveyor of the hopper and the disc of the centrifugal spreader, and the actuator for moving the adjusting gate is installed outside on the rear wall of the hopper. In addition, an on-board computer with special software and a navigator are installed in the cab of a tractor operating in a unit with a centrifugal fertilizer spreader, connected by communication lines between them, sensors and an actuator. The technical result of the utility model is to increase the efficiency of quality control of fertilization by a centrifugal spreader ...

Description

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности, к техническим решениям для автоматического контроля качества внесения удобрений агрегатом с центробежным разбрасывателем и предназначена для использования в современных технологиях точного земледелия.The utility model relates to the field of agriculture, in particular, to technical solutions for automatic quality control of fertilizer application by a unit with a centrifugal spreader and is intended for use in modern technologies of precision farming.

В соответствии с агротребованиями технологий с элементами точного земледелия для контроля качества, т.е. дозы и степени неравномерности (плотности), поверхностного внесения удобрений необходимо на площади поля, зафиксированной координатами, измерить и сравнить в автоматическом режиме с заданной величиной количество удобрений, внесенных на эту площадь, и плотность их распределения по площади.In accordance with agricultural requirements of technologies with elements of precision farming for quality control, i.e. dose and degree of unevenness (density), surface fertilization, it is necessary to measure and compare in automatic mode with a given value the amount of fertilizers applied to this area and the density of their distribution over the area in the field area fixed by coordinates.

Известно устройство и способ контроля дозы и неравномерности распределения внесенных удобрений, состоящее из нескольких контейнеров-противней и весов. (В.И, Скорляков, Т.А. Юрина и др. Способы и технические средства контроля качества механизированных работ в растениеводстве, Росинформагротех, 2015, с. 32-36). Оператор вручную раскладывает противни по заданной схеме на произвольно выбранной для измерений делянке, а после прохода по ней агрегата собирает упавшую на противни массу удобрений, взвешивает ее, фиксирует результаты в журнале наблюдений и вычисляет фактическую дозу и плотность распределения внесенных удобрений. Контроль заключается в сравнении полученных данных с заданными параметрами внесения удобрений, для корректировки дозы требуется остановка агрегата.A device and method for controlling the dose and uneven distribution of the applied fertilizers are known, which consists of several containers, trays and weights. (VI, Skorlyakov, TA Yurina et al. Methods and technical means of quality control of mechanized work in crop production, Rosinformagrotech, 2015, pp. 32-36). The operator manually lays out the trays according to a predetermined pattern on a plot randomly selected for measurements, and after the unit passes through it, collects the mass of fertilizers that has fallen on the trays, weighs it, records the results in the observation log and calculates the actual dose and distribution density of the applied fertilizers. The control consists in comparing the obtained data with the given parameters of fertilization; to adjust the dose, the unit must be stopped.

Поскольку измерения проводят вручную на нескольких случайно выбранных на поле делянках без привязки их к координатам, но с распространением результатов измерений на всю площадь поля, снижается их объективность. Полученная таким образом усредненная информация непригодна для контроля качества работ в технологиях точного земледелия.Since measurements are carried out manually on several plots randomly selected in the field without reference to coordinates, but with the spread of the measurement results over the entire area of the field, their objectivity decreases. The averaged information obtained in this way is not suitable for quality control of work in precision farming technologies.

Известна система управления и контроля качества внесения минеральных удобрений «СКВУ-(М)» с индикацией веса удобрений, находящихся в бункере, состоящая из блока управления, блока индикации, блока контроля массы и датчиков импульса (Сайт SKBWEST.by). Информация от датчиков импульса о количестве высеянных удобрений в единицу времени и пройденном агрегатом пути поступает в блок управления и блок контроля массы, где обрабатывается, передается в блок индикации и отображается для восприятия оператором как фактическая доза внесенных удобрений. Недостатком системы является отсутствие датчика для измерения ширины захвата (сектора рассева) движущегося агрегата и датчика плотности рассева в секторе. Для расчетов в блок управления заложена постоянная величина ширины захвата, установленная при настройке агрегата на стационаре. Однако при движении агрегата по полю ширина захвата, зависящая от многих факторов, значительно отклоняется от среднего значения. Расчет фактически внесенной дозы удобрений производится как средняя величина без учета плотности рассева удобрений по площади поля, что является ограничивающим фактором для применения известной системы в технологиях точного земледелия.Known control and quality control system for applying mineral fertilizers "SKVU- (M)" with indication of the weight of fertilizers in the bunker, consisting of a control unit, an indication unit, a mass control unit and pulse sensors (Site SKBWEST.by). Information from the pulse sensors about the amount of sown fertilizers per unit of time and the distance traveled by the unit is sent to the control unit and the weight control unit, where it is processed, transmitted to the display unit and displayed for the operator to perceive as the actual dose of the applied fertilizers. The disadvantage of the system is the absence of a sensor for measuring the working width (sieving sector) of a moving unit and a sieving density sensor in the sector. For calculations, the control unit has a constant working width set when setting up the unit at the stationary. However, when the machine moves across the field, the working width, which depends on many factors, deviates significantly from the average value. The calculation of the actually applied dose of fertilizers is made as an average value without taking into account the density of the fertilizer sifting over the area of the field, which is a limiting factor for the application of the known system in precision farming technologies.

Известно также устройство контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем (SU 1291049 А1, А01С 15/00, 1987 - прототип). Оно содержит датчик плотности рассева потока удобрений, в качестве которого применен пьезоэлектрический акселерометр, установленный на поворотной относительно оси ротора штанге, перемещающей его по отдельным точкам в секторе рассева, а также - блок обработки поступающих от датчика сигналов, индикатор, отображающий усредненный результат замеров. При движении агрегата датчик перемещается штангой в секторе рассева в пределах постоянно установленной ширины захвата, обусловленной длиной штанги, и измеряет ускорение отдельных частиц удобрений, падающих на датчик, сигнал от которого поступает в блок обработки информации, после чего полученные усредненные показатели плотности рассева отображаются на индикаторе. Оператор, непрерывно наблюдая на индикаторе результаты измерений, контролирует дозу и равномерность внесения удобрений центробежным разбрасывателем. При отклонении результатов от нормы коррекция возможна только на остановленном агрегате.It is also known a device for quality control of fertilization by a centrifugal spreader (SU 1291049 A1, A01C 15/00, 1987 - prototype). It contains a sieving density sensor for fertilizer flow, which is a piezoelectric accelerometer mounted on a bar that rotates relative to the rotor axis, moving it along individual points in the sieving sector, as well as a processing unit for signals coming from the sensor, an indicator displaying the average measurement result. When the unit is moving, the sensor moves by the bar in the sieving sector within a permanently set working width due to the length of the bar and measures the acceleration of individual fertilizer particles falling on the sensor, the signal from which is sent to the information processing unit, after which the obtained averaged values of the sieving density are displayed on the indicator ... The operator, continuously observing the measurement results on the indicator, controls the dose and uniformity of fertilization by the centrifugal spreader. If the results deviate from the norm, correction is only possible with the unit stopped.

Авторами изобретения решен вопрос измерения и контроля потока удобрений в отдельных, не привязанных к координатам точках сектора рассева, поэтому имеет место усреднение результатов измерений при расчетах. Кроме того, сохраняется необходимость остановки агрегата для коррекции дозы. Эти недостатки ограничивают использование изобретения для контроля качества внесения удобрений в технологиях с элементами точного земледелия.The authors of the invention have solved the issue of measuring and controlling the flow of fertilizers at separate points of the sowing sector that are not tied to the coordinates, therefore, there is averaging of the measurement results in the calculations. In addition, it remains necessary to stop the unit for dose adjustment. These disadvantages limit the use of the invention for quality control of fertilization in technologies with elements of precision farming.

Предлагаемая полезная модель решает задачу непрерывного автоматического контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем в каждой привязанной к координатам точке поля.The proposed utility model solves the problem of continuous automatic quality control of fertilizer application by a centrifugal spreader at each point of the field referenced to coordinates.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем.The technical result of the utility model is to improve the efficiency of quality control of fertilization by a centrifugal spreader.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство автоматического контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем, содержащее датчик плотности рассева потока удобрений, соединенный линией связи с бортовым компьютером.! отличается от прототипа тем, что оно содержит датчик ширины сектора и плотности рассева потока удобрений, автоматический узел дозирования удобрений, включающий датчик массы потока удобрений и исполнительный механизм перемещения шибера, соединенные линиями связи с бортовым компьютером, который соединен линией связи с навигатором. При этом датчик ширины сектора и плотности рассева потока удобрений установлен в верхней части бункера над диском центробежного разбрасывателя, датчик массы потока удобрений размещен между подающим транспортером бункера и диском центробежного разбрасывателя, а исполнительный механизм перемещения шибера прикреплен снаружи на задней стенке бункера.The specified technical result is achieved due to the fact that the device for automatic quality control of fertilization by a centrifugal spreader, containing a sensor of the density of the fertilizer flow sieving, connected by a communication line with the on-board computer.! differs from the prototype in that it contains a sensor for the width of the sector and the density of the sifting of the fertilizer flow, an automatic fertilizer metering unit including a fertilizer flow mass sensor and an actuator for moving the gate, connected by communication lines with an on-board computer, which is connected by a communication line with a navigator. In this case, the sensor of the width of the sector and the density of the sifting of the fertilizer flow is installed in the upper part of the hopper above the disc of the centrifugal spreader, the sensor of the mass of the fertilizer flow is located between the feed conveyor of the hopper and the disc of the centrifugal spreader, and the actuator for moving the gate is attached outside on the rear wall of the hopper.

На фиг. представлена схема устройства автоматического контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем (в разрезе).FIG. the diagram of the device for automatic quality control of fertilization by a centrifugal spreader (in section) is presented.

Предлагаемое устройство содержит датчик 1 ширины сектора и плотности рассева потока удобрений, неподвижно закрепленный в верхней части бункера 7 над диском центробежного разбрасывателя 4, автоматический узел дозирования удобрений, включающий исполнительный механизм перемещения шибера 2, установленный снаружи на задней стенке бункера 7, и датчик 5 массы потока удобрений, размещенный между подающим транспортером 6 бункера 7 и диском центробежного разбрасывателя 4. В качестве датчика 1 ширины сектора и плотности рассева потока удобрений применена видеокамера, имеющая функции аналитики обозреваемой поверхности с выделением на ней по цвету и оттенкам участков поля с внесенными удобрениями. Преимуществом видеокамеры в данном случае является то, что она измеряет одновременно два параметра: помимо плотности рассева потока удобрений (по прототипу) дополнительно еще и площадь рассева. В качестве датчика 5 массы потока удобрений применены конвейерные весы непрерывного взвешивания с функцией дозирования.The proposed device contains a sensor 1 of the width of the sector and the density of the fertilizer flow sieving, fixed in the upper part of the hopper 7 above the disc of the centrifugal spreader 4, an automatic fertilizer metering unit, including an actuator for moving the gate 2, installed outside on the rear wall of the hopper 7, and a mass sensor 5 fertilizer flow, located between the feeding conveyor 6 of the bunker 7 and the disc of the centrifugal spreader 4. As a sensor 1 for the width of the sector and the density of the fertilizer flow sifting, a video camera was used, which has analytic functions of the surveyed surface, highlighting on it by color and shades of field areas with applied fertilizers. The advantage of the video camera in this case is that it simultaneously measures two parameters: in addition to the sifting density of the fertilizer flow (according to the prototype), the sieving area is additionally also. As the sensor 5 of the mass of the fertilizer flow, a continuous weighing conveyor scale with a metering function is used.

Необходимым условием достижения технического результата полезной модели является наличие в агрегате, состоящим из центробежного разбрасывателя удобрений и трактора, штатного оборудования, включающего бортовой компьютер со специальным программным обеспечением, навигатор и линии связи (на схеме не показаны). Это оборудование, установленное в кабине трактора, обеспечивает синхронность работы датчиков и устройств, обработку и предоставление информации оператору агрегата.A necessary condition for achieving the technical result of a utility model is the presence in the unit, consisting of a centrifugal fertilizer spreader and a tractor, standard equipment, including an on-board computer with special software, a navigator and communication lines (not shown in the diagram). This equipment, installed in the tractor cab, ensures the synchronization of the sensors and devices, processing and providing information to the operator of the machine.

При движении агрегата по полю подающий транспортер 6 перемещает с постоянной скоростью удобрения в бункере 7 центробежного разбрасывателя к отверстию 3, которое регулируется исполнительным механизмом перемещения шибера 2, и проталкивает через него дозированный по объему поток удобрений в датчик 5 массы потока удобрений - конвейерные весы, которые взвешивают и регулируют массу потока удобрений, поступающего в единицу времени на диск центробежного разбрасывателя 4. Следовательно, автоматизированное поддерживание заданной дозы удобрений осуществляется в два этапа. Во-первых, первичное дозирование потока удобрений по объему производится за счет изменения сечения отверстия 3 бункера 7 исполнительным механизмом перемещения шибера 2. Во-вторых, коррекция дозирования по весу осуществляется посредством изменения скорости конвейера весов 5, обеспечивающих взвешивание, подачу заданной дозы удобрений на диск центробежного разбрасывателя 4 и передачу сигнала при отклонении дозы от заданной по линиям связи в бортовой компьютер и на исполнительный механизм перемещения шибера 2. Корректировка дозы рассева таким образом происходит без остановки агрегата. В то же время датчик 1 ширины сектора и плотности рассева потока удобрений - видеокамера с функцией видеоаналитики - при движении агрегата по полю автоматически в режиме реального времени измеряет площадь поля, покрытого удобрениями, и одновременно анализирует плотность рассева удобрений в каждой зафиксированной навигатором точке поля на измеренной площади с последующей передачей результатов измерений по линии связи в бортовой компьютер. В бортовой компьютер через линии связи поступает в режиме реального времени следующая информация: от навигатора - о текущих координатах расположения агрегата на поле; от датчика массы потока удобрений - о количестве удобрений в весовых единицах, сходящих с диска центробежного разбрасывателя в единицу времени; от датчика ширины сектора и плотности рассева потока удобрений - о площади поля и степени неравномерности распределения по нему удобрений. На основе этой информации специальная программа бортового компьютера обеспечивает автоматическое поддержание заданной дозы и плотности рассева удобрений в каждой привязанной к координатам точке поля с предоставлением оператору агрегата сведений о координатах точек, где допущены отклонения от задания.When the unit moves across the field, the feeding conveyor 6 moves at a constant speed of fertilizer in the hopper 7 of the centrifugal spreader to the hole 3, which is regulated by the actuator for moving the gate 2, and pushes through it the volume-dosed fertilizer flow into the sensor 5 of the fertilizer flow mass - conveyor scales, which weighing and regulating the mass of the fertilizer flow entering the disc of the centrifugal spreader 4 per unit of time. Therefore, the automated maintenance of the given dose of fertilizers is carried out in two stages. Firstly, the primary metering of the flow of fertilizers by volume is carried out by changing the cross-section of the hole 3 of the hopper 7 by the actuator for moving the gate 2. Secondly, the adjustment of the metering by weight is carried out by changing the speed of the conveyor of the scales 5, which provide weighing, the supply of a given dose of fertilizers to the disk centrifugal spreader 4 and signal transmission when the dose deviates from the specified one via the communication lines to the on-board computer and to the actuator for moving the gate 2. The sieving dose is thus adjusted without stopping the unit. At the same time, the sensor 1 of the width of the sector and the sowing density of the fertilizer flow - a video camera with a video analytics function - when the machine moves across the field, automatically in real time measures the area of the field covered with fertilizers, and at the same time analyzes the sowing density of fertilizers at each point of the field recorded by the navigator on the measured area with subsequent transmission of measurement results via a communication line to the on-board computer. The on-board computer receives the following information in real time through the communication lines: from the navigator - about the current coordinates of the unit's location in the field; from the fertilizer flow mass sensor - the amount of fertilizers in weight units coming off the centrifugal spreader disc per unit of time; from the sensor of the width of the sector and the density of the sifting of the fertilizer flow - about the area of the field and the degree of uneven distribution of fertilizers over it. On the basis of this information, a special program of the on-board computer provides automatic maintenance of the specified dose and sieving density of fertilizers at each point of the field referenced to the coordinates, providing the operator of the unit with information about the coordinates of the points where deviations from the task were allowed.

Применение полезной модели обеспечивает повышение эффективности контроля качества внесения удобрений центробежным разбрасывателем за счет непрерывного измерения в автоматическом режиме плотности и дозы внесения удобрений в каждой зафиксированной навигатором точке поля. Полученные таким образом результаты измерений в каждой точке поля обеспечивают объективной информацией оператора или системы управления роботизированных агрегатов, осуществляющих работы в современных технологиях с элементами точного земледелия.The use of the utility model provides an increase in the efficiency of quality control of fertilization by a centrifugal spreader due to continuous automatic measurement of the density and dose of fertilizer application at each point in the field fixed by the navigator. The measurement results obtained in this way at each point of the field provide objective information for the operator or control system of robotic units that carry out work in modern technologies with elements of precision farming.

Claims

A device for automatic quality control of fertilization by a centrifugal spreader, containing a sensor for the density of the fertilizer flow, connected by a communication line with the on-board computer, characterized in that it contains a sensor for the width of the sector and the density of the fertilizer flow, an automatic fertilizer metering unit that includes a fertilizer flow mass sensor and an executive gate movement mechanism, connected by communication lines with the on-board computer, which is connected by a communication line with the navigator, and the sensor of the width of the sector and the density of the fertilizer flow sieving is installed in the upper part of the hopper above the disc of the centrifugal spreader, the sensor of the mass of the fertilizer flow is located between the feed conveyor of the hopper and the disc of the centrifugal spreader , and the actuator for moving the gate is installed outside on the rear wall of the hopper.