用于联合收割机的射频谷物质量和成分测量系统技术方案

一种在联合收割机(10)上使用的射频(RF)谷物质量和成分测量系统(12)包括用于在联合收割机(10)的区域内捕获被收割的谷物的RF传感器读数的RF传感器子系统(88)。存储器(70)存储RF特征数据库(72)，该RF特征数据库(72)包含针对测试谷物样本在一个或更多个测试频率范围内收集的RF特征测试数据。控制器(16)可操作地联接到RF传感器子系统(88)和存储器(70)并被配置成：(i)从RF传感器子系统(88)接收RF传感器读数(104)；(ii)至少部分地基于RF传感器读数和RF特征测试数据之间的分析比较确定当前被收割的谷物的谷物质量和第一成分含量(108)；和(iii)响应于确定被收割的谷物的谷物质量和第一成分含量执行至少一个动作(110)。

【技术实现步骤摘要】
用于联合收割机的射频谷物质量和成分测量系统
本公开涉及用于估计由联合收割机处理的谷物的谷物质量和组成(例如，成分含量百分比)的基于射频的测量系统。
技术介绍
联合收割机(也称为“农用联合收割机”)极大地提高了玉米、油菜籽、大豆、小麦、燕麦、向日葵及其它农作物被收割、脱粒、清选和收集以配售给消费者的效率。通常，联合收割机是相对复杂的自推进式机器，当收割机在农作物田地上行进时能够收割大片的农作物植株，同时在收割机内将谷物与除谷物之外的材料(MOG)分离。在清选后，被收割的谷物通常通过清选谷物升运器被输送传递到谷物存储箱中。随着联合收割机变得日益先进，传感器子系统现在被集成到收割机中以测量被收割的谷物的谷物质量和水分含量。特别地，评估水分含量提高了测量谷物质量的准确度，这又提高了谷物质量流量和谷物产量计算的准确度。这种与谷物相关的测量结果可存储在存储器中，并呈现在位于联合收割机的驾驶室内的显示装置上，以便由操作员参考。另外或替代地，可响应于谷物质量、水分含量或其它相关参数的变化来实施对致动部件的即时调整，以更好地优化联合收割机的性能。
技术实现思路
提供了一种在联合收割机上使用的射频(RF)谷物质量和成分测量系统。在各种实施例中，RF谷物质量和成分测量系统包括RF传感器子系统，RF传感器子系统被配置成在联合收割机的包含当前被收割的谷物的区域内捕获被收割的谷物的RF传感器读数。存储器存储RF特征数据库，该RF特征数据库包含针对测试谷物样本在一个或更多个测试频率范围内观测到的RF特征测试数据。控制器可操作地联接到RF传感器子系统和存储器。控制器被配置成：(i)从RF传感器子系统接收RF传感器读数；(ii)至少部分地基于RF传感器读数与RF特征测试数据的比较来确定当前被收割的谷物的谷物质量和第一成分含量；以及(iii)响应于确定当前被收割的谷物的谷物质量和第一成分含量来执行至少一个动作，至少一个动作包括显示或存储与联合收割机的部件相关联的值，或调节联合收割机的部件。在其它实施例中，RF谷物质量和成分测量系统包括RF传感器子系统、存储RF特征数据库的存储器，以及可操作地联接到RF传感器子系统和存储器的控制器。RF传感器子系统又包括第一RF传感器和第二RF传感器。第一RF传感器被配置成以第一频率或频率范围捕获当前被收割的谷物的RF传感器读数。相对地，第二RF传感器被配置成以不同于第一频率或频率范围的第二频率或频率范围捕获当前被收割的谷物的RF传感器读数。RF特征数据库包含针对测试谷物样本在一个或更多个测试频率范围内观测到的RF特征测试数据。控制器被配置成：(i)从RF传感器子系统接收RF传感器读数；(ii)至少部分地基于RF传感器读数与RF特征测试数据的比较来确定当前被收割的谷物的谷物质量和水分含量；和(iii)响应于确定当前被收割的谷物的谷物质量和水分含量来执行至少一个动作。在实施例中，控制器估计当前被收割的谷物的水分含量包括：从RF特征测试数据中调用具有不同水分含量的测试谷物样本的RF特征；以及至少部分地基于对与RF传感器读数相对应的特定RF特征的识别来估计水分含量。控制器还被配置成使用RF传感器读数和RF特征测试数据来确定当前被收割的谷物的第一成分含量。由RF传感器子系统捕获的RF传感器读数度量冲击在当前被收割的谷物上的RF能量的相移和衰减中的至少一项。RF特征测试数据包括与针对测试谷物样本在测试频率范围内的相移和衰减中的至少一项相关的测试数据。联合收割机还包括清选谷物升运器。第一RF传感器被定位成捕获当前被收割的谷物在由清选谷物升运器的桨板支撑时的RF传感器读数。第二RF传感器被定位成捕获当前被收割的谷物在通过清选谷物升运器的出口被排出时的RF传感器读数。第一RF传感器以最大频率f1运行，并且第二RF传感器以最小频率f2运行，其中，1千兆赫＜f1≤2f2＜300千兆赫。在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书，其它特征和优点将变得显而易见。附图说明下文将结合以下附图描述本公开的至少一个示例：图1是根据示例性实施例示出的配备有射频(RF)谷物质量和成分测量系统的联合收割机的示意图；图2示意性地示出了在示例性RF谷物质量和成分测量系统的实施例中可以包括的附加部件；图3是适于由RF谷物质量和成分测量系统(图1和图2)的控制器执行以确定由图1所示的联合收割机处理的谷物的多个参数(例如，谷物质量、水分含量和/或成分含量水平)的示例性过程的流程图；图4以图形方式绘制了多个测试谷物样本在测试频率范围内的RF特征(在此以相移来表示)，在实施例中，控制器可以使用这些RF特征来确定谷物质量和第一成分含量(在此为油含量)；以及图5以图形方式示出了测试谷物样本在预定频率范围内的RF传感器读数(在此以波振幅或幅值测量)，在实施例中，控制器还可以使用该RF传感器读数来确定被收割的谷物的谷物质量和第一成分含量。各个附图中相同的附图标记指代相同的元件。为了说明的简化和清楚性，可以省略公知特征和技术的描述和细节，以避免不必要地使在后续具体实施方式中描述的本公开的示例和非限制性实施例不清楚。还应当理解，除非另外说明，否则附图中出现的特征或元件不必按比例绘制。具体实施方式本公开的实施例在以上简要描述的附图中示出。本领域技术人员可以在不背离如所附权利要求书所阐述的本公开的范围的情况下，对示例性实施例进行各种修改。概述如上文简要讨论的，现代联合收割机配备有用于测量被收割的谷物的谷物质量和水分含量的传感器子系统。在一种常用的方法中，通过检测被收割的谷物撞击位于清选谷物升运器的出口端内的表面的力来确定谷物质量。更具体地，可以利用测力传感器测量清选谷物的撞击力，该测力传感器定位在由清选谷物在从谷物升运器的旋转桨板甩出或抛出时撞击的冲击板的后方。当谷物在落入清选谷物箱之前撞击冲击板时，测力传感器检测谷物撞击冲击板的力。然后，该撞击力结合谷物升运器速度用于求解谷物质量。一旦确定，谷物质量就可以连同其它已知参数(例如割台宽度和收割机速度)用于谷物质量流量计算和谷物产量计算。除了谷物质量之外，还期望联合收割机追踪谷物水分含量。被收割的谷物的水分含量影响谷物在处理和储存期间腐坏、收缩或损坏的倾向。另外，谷物水分含量的变化可能会影响上述谷物质量测量的准确度，因此在计算谷物质量时期望对谷物水分含量的变化进行补偿。由于这些原因，联合收割机通常还配备有用于估计被收割的谷物的水分含量的传感器。在许多情况下，通过测量已知体积的谷物上的电容来估计谷物水分含量，该已知体积的谷物从清选谷物流转移到测试通道或“旁路”。旁路的尺寸决定了被取样的谷物体积，并且电极(例如，金属板)与旁路的侧面邻接，使得电流能够穿过被取样的谷物体积从而测量电容。然后使用预先建立的相关性或方程将电容测量转换成水分含量估计，应注意电导率随着谷物水分含量的增加而趋于增加(并且因此电容趋于减小)。联合收割机的处理架构或“控制器”然后可以考虑该电容估计以更准确地评估本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在联合收割机(10)上使用的射频(RF)谷物质量和成分测量系统(12)，所述RF谷物质量和成分测量系统(12)包括：/nRF传感器子系统(88)，所述RF传感器子系统(88)被配置成在所述联合收割机(10)的包含当前被收割的谷物的区域内捕获所述当前被收割的谷物的RF传感器读数；/n存储器(70)，所述存储器(70)存储RF特征数据库(72)，所述RF特征数据库(72)包含针对测试谷物样本在一个或更多个测试频率范围内观测到的RF特征测试数据；以及/n控制器(16)，所述控制器(16)可操作地联接到所述RF传感器子系统(88)和所述存储器(70)，所述控制器(16)被配置成：/n从所述RF传感器子系统(88)接收所述RF传感器读数(104)；/n至少部分地基于所述RF传感器读数与所述RF特征测试数据的比较来确定所述当前被收割的谷物的谷物质量和第一成分含量(108)；以及/n响应于确定所述当前被收割的谷物的所述谷物质量和所述第一成分含量(108)来执行至少一个动作(110)，所述至少一个动作包括显示或存储与所述联合收割机(10)的部件相关联的值，或调节所述联合收割机(10)的部件。/n...

【技术特征摘要】
20191014 US 16/601,2191.一种在联合收割机(10)上使用的射频(RF)谷物质量和成分测量系统(12)，所述RF谷物质量和成分测量系统(12)包括：
RF传感器子系统(88)，所述RF传感器子系统(88)被配置成在所述联合收割机(10)的包含当前被收割的谷物的区域内捕获所述当前被收割的谷物的RF传感器读数；
存储器(70)，所述存储器(70)存储RF特征数据库(72)，所述RF特征数据库(72)包含针对测试谷物样本在一个或更多个测试频率范围内观测到的RF特征测试数据；以及
控制器(16)，所述控制器(16)可操作地联接到所述RF传感器子系统(88)和所述存储器(70)，所述控制器(16)被配置成：
从所述RF传感器子系统(88)接收所述RF传感器读数(104)；
至少部分地基于所述RF传感器读数与所述RF特征测试数据的比较来确定所述当前被收割的谷物的谷物质量和第一成分含量(108)；以及
响应于确定所述当前被收割的谷物的所述谷物质量和所述第一成分含量(108)来执行至少一个动作(110)，所述至少一个动作包括显示或存储与所述联合收割机(10)的部件相关联的值，或调节所述联合收割机(10)的部件。


2.根据权利要求1所述的RF谷物质量和成分测量系统(12)，其中，所述RF传感器子系统(88)包括：
第一RF传感器(54)，所述第一RF传感器(54)被配置成以第一频率或频率范围捕获所述当前被收割的谷物的RF传感器读数；以及
第二RF传感器(56)，所述第二RF传感器(56)被配置成以不同于所述第一频率或频率范围的第二频率或频率范围捕获所述当前被收割的谷物的RF传感器读数。


3.根据权利要求2所述的RF谷物质量和成分测量系统(12)，其中，所述第一频率或频率范围在1千兆赫(GHz)和300千兆赫之间；并且
其中，所述第二频率或频率范围在1GHz和300GHz之间，并且不同于所述第一频率或频率范围。


4.根据权利要求2所述的RF谷物质量和成分测量系统(12)，其中，所述联合收割机(10)包括从谷物清选部(42)延伸到谷物存储箱(53)的清选谷物流动路径；
其中，所述第一RF传感器(54)被定位成沿着所述清选谷物流动路径在第一位置处捕获所述当前被收割的谷物的RF传感器读数；并且
其中，所述第二RF传感器(56)被定位成沿着所述清选谷物流动路径在位于所述第一位置下游的第二位置处捕获所述当前被收割的谷物的RF传感器读数。


5.根据权利要求4所述的RF谷物质量和成分测量系统(12)，其中，所述第一RF传感器(54)和所述第二RF传感器(56)在所述当前被收割的谷物没有从所述清选谷物流动路径中移除的情况下同时捕获所述当前被收割的谷物的RF传感器读数。


6.根据权利要求4所述的RF谷物质量和成分测量系统(12)，其中，所述联合收割机(10)包括清选谷物升运器(52)，所述清选谷物流动路径延伸通过所述清选谷物升运器(52)；
其中，所述第一RF传感器(54)被定位成捕获所述当前被收割的谷物在由所述清选谷物升运器(52)的桨板(80)支撑时的RF传感器读数；并且
其中，所述第二RF传感器(56)被定位成捕获所述当前被收割的谷物在通过所述清选谷物升运器(52)的出口(82)被排出时的RF传感器读数。


7.根据权利要求1所述的RF谷物质量和成分测量系统(12)，其中，所述控制器(16)还被配置成：
从RF特征测试数据中调用具有不同水分含量的测试谷物样本的RF特征；以及
至少部分地基于所述RF特征中的被识别为与所述RF传感器读数相对应的至少一个RF特征的水分含量来估计所述当前被收割的谷物的水分含量。


8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻文涛，沃尔克·富克斯，古鲁穆奇·阿德瓦尼，诺埃尔·W·安德森，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US