綜合考慮傳感器值可靠性的、用於作業機械的操作狀態檢測系統的製作方法
2024-02-27 08:42:15
綜合考慮傳感器值可靠性的、用於作業機械的操作狀態檢測系統的製作方法
【專利摘要】一種用於檢測作業機械(100)操作狀態的系統，所述系統包括用於檢測影響機械(100)操作狀態的參數的至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)和具有用於操作狀態信號值(232)輸出的操作狀態評估電路(228)。操作狀態評估電路(228)基於來自傳感器的融合信號和來自權重函數評估器(240)的傳感器可靠性信號確定操作狀態信號值(232)。
【專利說明】綜合考慮傳感器值可靠性的、用於作業機械的操作狀態檢測系統
[0001]相關申請
[0002]本申請是2013年3月18日提交美國專利申請序列號13/845，712的部分延續(並且要求該專利申請的優先權)。
【技術領域】
[0003]本發明一般地涉及作業機械，像農業和建築機械，並且更特別地涉及基於傳感器輸入用於自動地檢測機械的操作狀態的系統。
【背景技術】
[0004]在許多應用中，知道作業機械的操作狀態是重要的。操作狀態可以用於自動地控制作業機械的構件。例如，在建築機械或農業收穫機械中，當操作狀態被檢測為「不工作」持續一段預定時間時，發動機轉速可以被自動地設置成空轉(美國8，230，667 B2)。另一個例子是具有自動控制器的聯合收割機，所述控制器需要知道在聯合收割機的操作參數已經被改變後作物流是否已經變得穩定，或者具有多個振動傳感器的聯合收割機，所述傳感器需要知道聯合收割機是否處在適於記錄用於隨後的操作部件的錯誤檢測的振動信號的操作狀態(美國2006/0276949 Al)。檢測到的狀態還可以被記錄用於存檔文件和/或計算的目的。
[0005]根據前面提到的現有技術文獻融合來自多個傳感器的值，以確定可能隨時間變化的機械的操作狀態。然而，由於多種原因，來自一個這種傳感器的信號可能比來自另一傳感器的那些信號的可靠性低，這可能與傳感器的類型或與操作狀態有關。例如，穀粒損失傳感器在吞吐量條件下或在潮溼穀粒的情況下比在低吞吐量條件下或乾燥穀粒的情況下的可靠性更低。由於這現有技術的操作狀態檢測系統中未考慮這一問題，因此所述系統的輸出通常不是可靠的。
【發明內容】
[0006]因此本發明的一個目的是提供一種用於作業機械的改進的操作狀態檢測系統。另一個目的是提供這樣一種能夠克服之前提到的大部分或全部技術問題的系統。
[0007]—種用於檢測作業機械的操作狀態的系統包括:至少兩個傳感器，用於感測影響該工作機械的操作狀態的參數；操作狀態評估電路，其具有用於操作狀態信號值的輸出，所述操作狀態信號值指示作業機械的操作狀態。操作狀態評估電路基於來自所述傳感器的融合的信號確定操作狀態信號值。權重函數評估器接收來自所述傳感器的信號並得出指示至少一個(或多個)傳感器的信號的可靠性的可靠性信號。在評估機械的操作狀態時，操作狀態評估電路接收來自權重函數評估器的可靠性信號並基於來自權重函數評估器的它們各自的可靠性信號考慮來自傳感器的信號。所述可靠性信號可以是二進位的或可從大於2的任意數值中選出，即，準模擬信號。
[0008]換句話說，各個傳感器信號的可靠性或準確性在所述信號的融合(fus1n)期間被考慮。這產生更可靠的操作狀態信號。
[0009]操作狀態評估電路可以基於來自特定傳感器的信號和/或通過來自所述特定傳感器的信號與來自至少一個不同的傳感器的信號之間的比較計算傳感器信號的可靠性。這意味著傳感器的信號的可靠性是基於傳感器信號進行評估的，從而能夠排除不大可能準確的傳感器值。可替換地或額外地，第一傳感器可以評估第二傳感器的操作條件，所述操作條件影響第二傳感器的可靠性。例如，聯合收割機中的穀粒生產量和/或溼度可以由第一傳感器檢測。第一傳感器的輸出指示第二傳感器的信號的可靠性，所述第二傳感器可以是具有衝擊板(impact plate)的損失傳感器。特別地，操作狀態評估電路可以基於來自傳感器的信號的範圍、變化率、噪聲水平以及傳感器的環境條件中的至少一種計算來自傳感器的信號的可靠性，其中所述環境條件諸如田地布局、作物類型、作物密度和作物水分等。
[0010]操作狀態信號值可以特別地指示機械是否處於穩定的操作狀態。在另一個實施例中，操作狀態信號值可以指示機械是否空閒，執行的工作的具體類型或是否處於公路輸運模式。
[0011]操作狀態評估電路可以額外地提供指示操作狀態信號值的估算的精確度的可信度信號輸出和/或指示在作業機械中的作物處理參數被改變之後達到所述操作狀態所需的時間間隔的時間信號。
[0012]操作狀態評估電路優選地進一步響應觸發器函數輸入，該觸發器函數輸入指示在操作狀態評估電路將要命令操作狀態信號值去指示已經達到所述操作狀態之前操作狀態評估電路必須確定的可信度的最低水平。
[0013]所描述的操作狀態檢測系統可優選地用於收割機械。
[0014]本文中的傳感器優選地包括用於檢測作物參數的作物傳感器和用於檢測收割機械中作物處理結果的處理結果參數的處理結果傳感器。用於這種收割機械的操作狀態檢測系統優選地包括模糊邏輯電路，所述模糊邏輯電路被配置成接收指示作物參數的信號、指示處理結果參數的信號、和指示作物參數以及處理結果參數的時間導數的信號作為輸入信號。模糊邏輯電路進一步包括用於每個輸入信號的參數範圍分類器電路。參數範圍分類器電路提供各自的連續的輸出，所述連續的輸出指示所述機械已經達到作物處理的穩定狀態的概率，同時操作狀態評估電路被配置成用於接收參數範圍分類器電路的輸出並且基於參數範圍分類器電路的輸出和可靠性信號生成操作狀態信號值。
[0015]收割機械可以包括控制器電路。操作狀態信號值被配置成被傳達到控制器電路，以用於(i)調整收割機的作物處理參數的致動器的自動控制和(ii)控制操作員界面裝置的自動控制二者之一，其中所述界面裝置用於向機械操作員指示用於致動器的調整值。控制器電路被配置成(i)接收指示作物參數的信號、(ii)接收指示處理結果參數的信號、和
(iii)在操作狀態信號值指示收割機已經達到作物處理的穩定狀態之後基於指示作物參數的信號和指示處理結果參數的信號評估所述調整值。
[0016]根據本發明的一個方面，提供了一種用於檢測作業機械的操作狀態的系統，該系統包括:至少兩個傳感器，該至少兩個傳感器被配置成用於感測影響該工作機械的操作狀態的參數；操作狀態評估電路，該操作狀態評估電路被配置成用於產生操作狀態信號值，其中操作狀態信號值指示作業機械的操作狀態，並且其中所述操作狀態評估電路被配置成基於來自所述至少兩個傳感器的第一信號生成操作狀態信號值；和權重函數評估器，該權重函數評估器被配置成用於接收來自所述至少兩個傳感器的第二信號並被配置成用於生成指示所述第一信號中的至少一個信號的可靠性的可靠性信號；其中，操作狀態評估電路可操作以用於接收所述可靠性信號，並且在評估作業機械的操作狀態的過程中基於所述可靠性信號對所述第一信號進行加權。
[0017]權重函數評估器可以被配置成基於所述第一信號中的至少一個信號以及基於所述第一信號中的所述至少一個信號與來自至少一個傳感器的信號的比較計算所述可靠性信號。
[0018]權重函數評估器可以被配置成基於下列項中的至少一項產生可靠性信號:(i)所述第一信號中的所述至少一個信號的範圍；(ii)所述第一信號中的所述至少一個信號的變化率；(iii)所述第一信號中的所述至少一個信號的噪聲水平；和(iv)環境條件，其中，所述環境條件包括田地布局、作物類型、作物密度和作物溼度中的至少一個。
[0019]操作狀態信號值可指示作業機械是否處於穩定操作狀態。
[0020]操作狀態評估電路可進一步生成可信度信號，其中可信度信號指示操作狀態信號值的估算的精確度。
[0021]操作狀態評估電路可進一步提供時間信號，其中時間信號指示在作業機械中的作物處理參數被改變之後達到所述穩定操作狀態所需的時間間隔。
[0022]操作狀態評估電路可響應觸發器函數輸入，並且其中所述觸發器函數輸入指示可信度的最低水平，其中，在操作狀態評估電路將要命令操作狀態信號值指示已經達到所述操作狀態之前，操作狀態評估電路必須確定所述可信度的最低水平。
[0023]根據本發明的第二方面，提供了一種具有操作狀態的收割機械，所述收割機械包括:主體；脫粒和分離組件，該脫粒和分離組件被支撐在所述主體上；供料室，該供料室被支撐在所述主體上；割臺，該割臺被支撐在供料室上；和用於檢測收割機械的操作狀態的系統，該系統包括:至少兩個傳感器，該至個兩個傳感器被配置成用於感測影響該工作機械的操作狀態的參數；操作狀態評估電路，該操作狀態評估電路被配置成用於產生操作狀態信號值，其中操作狀態信號值指示作業機械的操作狀態，並且其中所述操作狀態評估電路被配置成基於來自所述至少兩個傳感器的第一信號生成操作狀態信號值；和權重函數評估器，該權重函數評估器被配置成用於接收來自所述至少兩個傳感器的第二信號並被配置成用於生成指示所述第一信號中的至少一個信號的可靠性的可靠性信號；其中，操作狀態評估電路可操作以用於接收所述可靠性信號，並且在評估作業機械的操作狀態的過程中基於所述可靠性信號對所述第一信號進行加權。
[0024]所述至少兩個傳感器可以包括被配置成用於感測作物參數的作物傳感器，和被配置成用於感測收割機械中的作物處理結果的處理結果參數的處理結果傳感器。
[0025]所述系統進一步包括被配置成用於接收輸入信號的模糊邏輯電路，所述輸入信號包括(i)來自作物傳感器的用於指示作物參數的信號、(ii)來自處理結果傳感器的用於指示處理結果參數的信號、(iii)用於指示作物參數的時間導數的信號，和(iv)用於指示處理結果參數的時間導數的信號；其中，模糊邏輯電路進一步包括與所述輸入信號中的每個輸入信號相關聯的參數範圍分類器電路，其中每個參數範圍分類器電路被配置成用於提供連續的輸出，所述連續的輸出指示所述收割機械已經達到作物處理的穩定狀態的概率，並且其中，操作狀態評估電路被配置成用於接收每個參數範圍分類器電路的所述連續的輸出，並且操作狀態評估電路被配置成基於每個參數範圍分類器電路的所述連續的輸出生成操作狀態信號值。
[0026]收割機械進一步包括控制器電路，其中，所述操作狀態信號值被配置成被傳達到所述控制器電路，以用於以下兩項中的至少一項:(i)用於調整收割機械的作物處理參數的致動器的自動控制；和(ii)操作員界面設備的自動控制，以向機械操作員指示所述致動器的調整值，並且其中，所述控制器電路被配置成用於(i)接收指示作物參數的信號、(ii)接收指示處理結果參數的信號、和(iii)在操作狀態信號值指示收割機械已經達到作物處理的穩定狀態之後基於指示作物參數的信號和指示處理結果參數的信號評估所述調整值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是使用本發明的控制系統的收割機的側視圖。
[0028]圖2是圖1中所示的收割機的控制系統的原理圖。
【具體實施方式】
[0029]現在參照圖1，其所示了被具體化為以聯合收割機為形式農業收割機100的工作機械，其中，收割機100包括具有車輪結構113的主體112，所述車輪結構113包括支撐主體112的前輪114和後輪115，以便在待收割的作物田地上移動。前輪114由電子控制的液壓靜力傳動裝置驅動，並且後輪115是被引導著前行的。
[0030]這裡作為收割平臺示出的垂直地可校準的割臺(header) 116用於收割作物和引導作物到供料室118。供料室118被可樞轉地並且可校準地連接到主體112並且包括用於將收割的作物傳送到擊輥(beater) 120的傳送器。擊輥120引導作物向上通過入口過渡部分122至旋轉脫粒和分離組件124。也可以使用其他定向和類型的脫粒結構以及其他類型的割臺116，諸如包括大致橫向的框架的割臺，所述框架進一步跨越框架的寬度支撐被間隔開的各個行單元。作為另一個替換，可以使用帶式輸送機平臺，其中橫向框架支撐環帶式輸送機將作物從割臺的側面輸朝向中心區域傳送，並且中心區域的輸送機將作物向後傳送通過中心孔。
[0031]旋轉脫粒和分離組件124脫粒並分離收割的作物材料。穀粒和穀殼下落通過位於分離組件124底部上的的凹部125和分離格柵123至清選系統126，並且被穎糠篩(chaffer) 127和網篩(sieve) 128和空氣風扇129清選。清選系統126移除穀殼並且通過穀粒螺旋推運器(auger) 133引導乾淨的穀粒到乾淨的穀粒箱。箱中乾淨的穀粒可以通過卸載螺旋推運器130卸載進入運糧拖車或卡車。殘渣落入返回螺旋推運器131並且被輸送到旋轉脫粒和分離組件124 (或到分離復脫器(re-thresher)，未顯示)，在那裡，所述殘渣被再次脫粒。
[0032]脫粒和分離後的秸杆通過出口 132從旋轉脫粒和分離組件124卸載到排料逐稿器134。排料逐稿器134隨後將秸杆從收割機100的後部推出。應注意的是，排料逐稿器134也可以將秸杆直接排放到秸杆切碎器(chopper)。收割機100的操作由操作員的駕駛室135控制。
[0033]旋轉脫粒和分離組件124包括殼體136，該殼體136用於定位在殼體136內部的圓柱形轉子或轉子137。轉子的前部和轉子殼體限定了餵入段(infeed sect1n) 138。餵入段138的下遊是脫粒部分139、分離部分140和卸料部分141。餵入段138中的轉子137設有圓錐形轉鼓，該圓錐形轉鼓具有螺旋進給元件，用於與接收自逐稿器120和入口過渡部分122的收割的作物材料接合。緊挨著餵入段138下遊的是脫粒部分139。
[0034]在脫粒部分139中，轉子137包括圓柱形轉鼓，該圓柱形轉鼓有多個脫粒元件以用於對接收自餵入段138的收割的作物材料進行脫粒。脫粒部分139的下遊是分離部分140，其中被捕獲在脫粒後的作物材料中的穀粒得到釋放並且落到清選系統126。分離部分140被併入卸料部分141，在那裡，作物材料(而不是穀粒)被排出旋轉脫粒和分離組件124。
[0035]位於操作員駕駛室135中的操作員控制臺150包括傳統的操作員控制裝置，所述裝置包括用於手動控制速度範圍和液壓靜力傳動機構的輸出速度以驅動前輪114的液壓變速杆152。操作員駕駛室135中的操作員界面設備154允許信息輸入到控制裝置155，該控制裝置155包括車載處理器系統156，該處理器系統156向收割機100提供自動速度控制和在下文中描述的許多其他控制功能。操作員可以將各種類型的信息輸入操作員界面設備154，這些信息包括作物類型、位置、產量等等。
[0036]來自傳感器的信號包括與諸如相對空氣溼度等環境變量有關的信息，和與由車載控制系統控制的變量有關的信息。這些信號包括分別來自雷達傳感器或其他傳統地速傳感器160的車輛速度信號、來自轉子速度傳感器162的轉子速度信號、來自風扇速度傳感器164的風扇速度信號、來自凹板間隙傳感器166的凹板間隙信號、來自穎糠篩開口傳感器168的穎糠篩開口信號、和來自網篩開口傳感器170的網篩開口信號。額外的信號來自於位於旋轉脫粒和分離組件124的出口處的穀粒損失傳感器172a、位於清選系統126出口的任一側的穀粒損失傳感器172b、穀粒損壞傳感器174和收割機上的其他各種傳感器裝置。來自箱清潔度(cleanliness)傳感器178a、質量流量傳感器178b、穀粒溼度傳感器178c、殘渣量傳感器178d、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f和材料溼度傳感器178g的信號也被提供。
[0037]相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f和材料溼度傳感器178g指示在被切斷的作物材料在收割機100中被處理(即脫粒、清選、或者分離)之前的作物材料的條件。
[0038]通信電路將來自上文提到的傳感器和發動機速度監視器、穀粒質量流量監視器、和收割機上的其他微控制器的信號引導到控制裝置155。來自操作員界面設備154的信號也被引導到控制裝置155。控制裝置155連接到致動器202、204、206、208、210、212以用於控制在收割機100上的可調整的元件。
[0039]由控制裝置155控制的致動器包括被配置成用於控制轉子137的旋轉速度的轉子速度致動器202、被配置成用於控制凹板125的間隙的凹板間隙致動器204、被配置成用於控制穎糠篩127的開口寬度的穎糠篩開口致動器206、陪配置成用於控制網篩128的開口的網篩開口致動器208，被配置成用於控制空氣風扇129的速度的風扇速度致動器210，和被配置成用於控制液壓靜力傳動裝置114t的輸出速度並因此控制收割機100的地速的地速致動器212。這些致動器在本【技術領域】是已知的並且因此在圖1中僅示意性地顯示。
[0040]現在參照圖2。控制裝置155包括控制器電路220，控制器電路220接收來自地速傳感器160、轉子速度傳感器162、風扇速度傳感器164、凹板間隙傳感器166、穎糠篩開口傳感器168、和網篩開口傳感器170(以上這些傳感器代表收割機的內部參數)、作物傳感器(其包括質量流量傳感器178b、溼度傳感器178c、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f、材料溼度傳感器178g)和作物處理結果傳感器(其包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的信號。
[0041]控制器電路220包括一個或者更多個電子控制單元(ECUs)，每個所述電子控制單元進一步包含連接到數字存儲器電路的數字微處理器。數字存儲器電路包含將ECU配置成用於執行本文中描述的功能的指令。
[0042]可以是單個E⑶提供本文中描述的控制器電路220的所有功能。可替換地，可以具有通過使用一個或多個通信電路彼此連接的兩個或者更多個ECU。這些通信電路中的每一個都可以包含一個或者更多個數據總線、CAN總線、LAN、WAN或者其他通信裝置。
[0043]在具有兩個或者更多個ECU的配置中，本文中描述的各種功能中的每一個可以分配到該配置中的單獨的ECU。這些單獨的ECU被配置成用於將它們所分配的功能的結果發送至到該配置中的其他E⑶。
[0044]收割機100進一步包括用於檢測收割機100的操作狀態的系統。這種系統包括模糊邏輯電路222，所述模糊邏輯電路222包括第一參數範圍分類器電路224、第二參數範圍分類器電路226和操作狀態評估電路228。
[0045]模糊邏輯電路222包括一個或者更多個電子控制單元(ECUs)，每個所述電子控制單元進一步包含連接到數字存儲器電路的數字微處理器。數字存儲器電路包含將ECU配置成用於執行本文中描述的功能的指令。
[0046]可以是單個ECU提供本文中描述的模糊邏輯電路222的所有功能。可替換地，可以具有通過使用一個或多個通信電路彼此連接的兩個或者更多個ECU。這些通信電路中的每一個都可以包含一個或者更多個數據總線、CAN總線、LAN、WAN或者其他通信裝置。
[0047]在具有兩個或者更多個ECU的配置中，本文中描述的各種功能中的每一個可以分配到該配置中的單獨的ECU。這些單獨的ECU被配置成用於將它們所分配的功能的結果發送至到該配置中的其他E⑶。
[0048]第一參數範圍分類器電路224接收來自用於內部參數的地速傳感器160、轉子速度傳感器162、風扇速度傳感器164、凹板間隙傳感器166、穎糠篩開口傳感器168、和網篩開口傳感器170的信號，接收來自作物傳感器(其包括質量流量傳感器178b、溼度傳感器178c、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f、和材料溼度傳感器178g)和來自作物處理結果傳感器(該傳感器包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的信號。
[0049]用於檢測收割機100操作狀態的系統進一步包括微分電路225，所述微分電路225連接到每個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)以從各傳感器接收相應的信號。微分電路225被配置成用於計算接收自傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的每個信號的時間變率。微分電路225進一步被配置成用於傳輸每個傳感器的相應的連續信號，所述連續信號指示該傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的時間變率。微分電路225連接到第二參數範圍分類器電路226，以向第二參數範圍分類器電路226提供連續的時間變率信號。
[0050]第二參數範圍分類器電路226接收來自微分電路225的每個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的時間變率信號，其中所述微分電路225依次接收用於內部參數的來自地速傳感器160、轉子速度傳感器162、風扇速度傳感器164、凹板間隙傳感器166、穎糠篩開口傳感器168、和網篩開口傳感器170的信號，接收來自作物傳感器(包括質量流量傳感器178b、溼度傳感器178c、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f、材料溼度傳感器178g)和來自作物處理結果傳感器(包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的信號。
[0051]第一參數範圍分類器電路224和第二參數範圍分類器電路226中的每一個都包括數個模糊分類器電路230。
[0052]每個傳感器(160、162、164、166、168、170、172a、172b、174、178a、178d、178b、178c、178e、178f，和178g)者連接到第一參數範圍分類器電路224的對應的模糊分類器電路230，以將所述傳感器的傳感器信號傳輸到那裡。
[0053]每個傳感器(160、162、164、166、168、170、172a、172b、174、178a、178d、178b、178c、178e、178f，和178g)都(經由微分電路225)連接到第二參數範圍分類器電路226的對應的模糊分類器電路230，以將所述傳感器的傳感器信號的時間導數傳輸到那裡。
[0054]每個模糊分類器電路230被配置成用於將該電路接收的傳感器信號分類成多個類。第一參數範圍分類器電路224中的每個模糊分類器電路230評估其對應的傳感器信號的範圍(模糊類)。第二參數範圍分類器電路226中的每個模糊分類器電路230評估所述模糊分類器電路230所對應的傳感器信號的變化率。
[0055]所有模糊分類器電路230都按照預定要求執行它們的分類工作，所述預定要求是基於專業知識或者其他適當的系統預先生成的。每個模糊分類器電路230使用的具體參數和係數將取決於模糊分類器電路230連接到的傳感器的類型。所述參數和係數也將取決於收割機的物理構造，所述物理構造決定了各種子系統能夠多快地達到操作穩定狀態。所述參數和係數也將取決於所使用的致動器的類型以及所述致動器能夠對控制器電路220命令的改變做出多快的反應。
[0056]如果需要，在運行期間改變所述要求是可能的。模糊分類器電路230中的每一個都提供連續的輸出，所述連續的輸出指示在收割機100中已經達到作物處理的穩定狀態的可能性。這些輸出(其中這些輸出的數字對應於輸入信號的數字)被傳輸到操作狀態評估電路228。
[0057]操作狀態評估電路228向控制器電路220提供操作狀態信號值232。操作狀態信號值232基於第一參數範圍分類器電路224和第二參數範圍分類器電路的輸出結果的整體評估。操作狀態信號值是二進位的(O或者I)。所述操作狀態信號值表示是否已經達到穩定狀態，即是否可以假定收割機100中的作物處理操作(作物處理)在參數(如致動器調整或作物特性)已經改變之後依然是連續的。如果操作狀態信號值232是1，則認為狀態是穩定的，並且如果操作狀態信號值232是0，則狀態尚未穩定。
[0058]模糊分類器電路230執行它們各自的傳感器信號的模糊化處理以提供對應的模糊化的信號。操作狀態評估電路228連接到第一參數範圍分類器電路224和第二參數範圍分類器電路226，以通過使用應用規則庫的推理機構接收和融合(合併)這些模糊化的信號，隨後執行去模糊化處理。例如，合適的模糊邏輯電路222在美國專利6，315.658B1中得到描述，該專利的所有教導都通過引用而被合併於此。
[0059]操作狀態評估電路228產生並且輸出可信度信號(confidence signal)輸出234到控制器電路220，所述可信度信號輸出234指示操作狀態信號值232的估算的精確度(estimated accurateness)。可信度信號輸出234的數值指示操作狀態信號值232正確(例如，精確)的概率。
[0060]另外，操作狀態評估電路228向控制器電路220提供時間信號236，所述時間信號236指示在收割機100中的作物處理參數被改變之後達到穩定狀態所需的時間間隔。
[0061]操作狀態評估電路228具有觸發器功能輸入238，用於規定所要求的穩定狀態信號的可信度水平，以指示穩定狀態。操作員通過操控操作員界面設備154提供觸發器功能輸入238。觸發功能輸入238允許操作員經由操作員界面設備154輸入根據操作員的意見是否在穩定狀態中需要高的可信度(像可能是在如潮溼的穀粒之類困難的作物條件下的情況一樣)。在不需要的情況下，調整過程可以被加速。
[0062]操作狀態評估電路228進一步接收可靠性信號，所述可靠性信號指示來自權重函數評估器 240 的至少一個所述傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的信號可靠性，用於在由操作狀態評估電路228執行的評估過程中區分模糊分類器電路230的輸出的優先性，使得來自低準確度傳感器的測量結果能夠被施加權重。權重函數評估器240因此可以通過操作員界面設備154指示例如穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b (這些傳感器要求定期的校準)之類特定的傳感器被認為是精確度較低並且因此它們在操作狀態評估電路228中的評估過程中的相關性被減少。
[0063]用於在操作狀態評估電路228的評估過程中區分模糊分類器電路230輸出的優先性的權重函數評估器240使用來自各自傳感器特別是處理結果傳感器(其包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)和/或者作物傳感器(其包括質量流量傳感器178b、溼度傳感器178c、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f、和材料溼度傳感器178g)的信號。具有低精確度或可靠性的傳感器的相關性因此基於傳感器信號並且優選地基於與來自其他傳感器的信號的比較而被自動地降低。通過分析輸入數據的性質來自動調整前述傳感器的各自的貢獻對整體結果的影響，權重函數評估器240提高操作狀態評估電路的可靠性。例子包括(但不限於)範圍、變化率、噪聲水平以及環境條件，它們給出與假定的輸入可靠性相關的指示。這可以是簡單的二進位接受/忽略決定或者權重因數的連續調整，以支持與包括一定程度的模糊信息相比高度可靠的信息。這種方法，較低可信賴度的或者潛在地錯誤的輸入可以被同時暫時地和永久地適當加權(減少影響或者甚至忽略)。這使得操作狀態評估電路具有更好的性能。由於尤其其損耗傳感器具有十分嚴重的根據其所使用的條件而改變性能的傾向，因此這是有用的。
[0064]控制器電路220因此接收來自上文提及的權重函數評估器240、地速傳感器160、轉子速度傳感器162、風扇速度傳感器164、凹板間隙傳感器166、穎糠篩開口傳感器168、和網篩開口傳感器170、作物傳感器(其包括質量流量傳感器178b、溼度傳感器178c、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f、和材料溼度傳感器178g)和作物處理結果傳感器(其包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的信號。控制器電路220使用這些信號產生用於致動器202、204、206、208、210、212的控制信號以實現最佳的作物處理結果。為獲得控制器電路220的操作的細節，請參見在美國專利6，726，559B2和美國專利6，863，604 B2中描述的現有技術，，這兩份專利作為引用將其全部教導合併於此。在另一個可能的實施例中，控制器電路220可以經由操作員界面設備154向操作員給出關於致動器調整值的建議，使得操作員可以手動地調整這些致動器。
[0065]來自處理結果傳感器的信號(其包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)對於獲得至控制器電路220的反饋信號而言是重要的，使得控制器電路220可以提供用於致動器202、204、206、208、210、212的最佳的致動器調整信號。一旦作物參數已經改變，例如當在田地中的土壤性質變化，或者收割機100已經在田地的畦頭未耕地(headland)中轉彎，或者一個或者更多個致動器202、204、206、208、210、212已經被控制器電路220調整時，需要花費一些時間，直到收割機100中的作物處理操作已經達到穩定狀態為止。只有在達到穩定狀態之後，考慮來自處理結果傳感器(其包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的信號才有意義，這是因為所述信號在那個時間點之前對於作物處理操作不具有代表性。
[0066]用於檢測收割機100的穩定操作狀態的系統包括用於檢測穩定狀態的模糊邏輯電路222。它從來自權重函數評估器240、地速傳感器160、轉子速度傳感器162、風扇速度傳感器164、凹板間隙傳感器166、穎糠篩開口傳感器168、和網篩開口傳感器170、作物傳感器(包括質量流量傳感器178b、溼度傳感器178c、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f、和材料溼度傳感器178g)和作物處理結果傳感器(包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的信號得到這種信息，並且向控制器電路220提交操作狀態信號值232。當操作狀態信號值232指示穩定狀態時，控制器電路220僅使用來自處理結果傳感器(包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的信號。與其他輸入例如來自作物傳感器(包括質量流量傳感器178b、溼度傳感器178c、相對溼度傳感器178e、溫度傳感器178f、和材料溼度傳感器178g)的那些輸入相比，可信度信號輸出234可以被控制器電路220考慮，以便相對於用於對處理結果傳感器(包括穀粒損耗傳感器172a、穀粒損耗傳感器172b、穀粒損傷傳感器174、箱清潔度傳感器178a、和殘渣量傳感器178d)的相關性進行加權。另外，時間信號236可以被控制器電路220使用，以獲得用於評估致動器信號的作物性質(例如吞吐量)。
[0067]如圖2中的從控制器電路220到權重函數評估器240的可選擇的反饋線所示，控制裝置155可以包含反饋機制，所述反饋機制將能使權重函數評估器240 (或者操作狀態評估電路228) 了解一個決定是否是正確的(假設例如可經由操作員界面設備154由操作者反饋提供更大的總體情況概覽，或者在控制器電路220中做出的自動決定的情況下)並且相應地調整未來的可靠性信號。
[0068]已經描述了優選的實施例，顯然，在部脫離附隨的權利要求限定的本發明範圍的情況下可以做出各種修改。例如，用於規定穩定狀態信號的要求的可信度水平以指示穩定狀態的觸發器功能輸入238，可以由控制器電路220基於實際的作物條件提供。儘管收割機100被顯示為聯合收割機，但是上文所述的系統也適合於與其他收割機以及具有相互作用和複雜調整的其他工具一起使用，以適應不同類型的連續改變的作業條件。
【權利要求】
1.一種用於檢測作業機械(100)的操作狀態的系統，該系統包括: 至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)，該至少兩個傳感器被配置成用於感測影響該工作機械(100)的操作狀態的參數； 操作狀態評估電路(228)，該操作狀態評估電路被配置成用於產生操作狀態信號值(232)，其中操作狀態信號值(232)指示作業機械(100)的操作狀態，並且其中所述操作狀態評估電路(228)被配置成基於來自所述至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第一信號生成操作狀態信號值(232);和 權重函數評估器(240)，該權重函數評估器被配置成用於接收來自所述至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第二信號並被配置成用於生成指示所述第一信號中的至少一個信號的可靠性的可靠性信號; 其中，操作狀態評估電路(228)可操作以用於接收所述可靠性信號，並且在評估作業機械(100)的操作狀態的過程中基於所述可靠性信號對所述第一信號進行加權。
2.根據權利要求1所述的系統，其中權重函數評估器(240)被配置成基於所述第一信號中的至少一個信號以及基於所述第一信號中的所述至少一個信號與來自至少一個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的信號的比較計算所述可靠性信號。
3.根據權利要求2所述的系統，其中權重函數評估器(240)被配置成基於下列項中的至少一項產生可靠性信號: (i)所述第一信號中的所述至少一個信號的範圍； (?)所述第一信號中的所述至少一個信號的變化率； (iii)所述第一信號中的所述至少一個信號的噪聲水平；和 (iv)環境條件， 其中，所述環境條件包括田地布局、作物類型、作物密度和作物溼度中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的系統，其中操作狀態信號值(232)指示作業機械(100)是否處於穩定操作狀態。
5.根據權利要求1所述的系統，其中操作狀態評估電路(228)進一步生成可信度信號(234)，其中可信度信號(234)指示操作狀態信號值(232)的估算的精確度。
6.根據權利要求1所述的系統，其中操作狀態評估電路(228)進一步提供時間信號(236)，其中時間信號(236)指示在作業機械(100)中的作物處理參數被改變之後達到所述操作狀態所需的時間間隔。
7.根據權利要求1所述的系統，其中操作狀態評估電路(228)響應觸發器函數輸入(238)，並且其中所述觸發器函數輸入(238)指示可信度的最低水平，其中，在操作狀態評估電路(228)將要命令操作狀態信號值(232)指示已經達到所述操作狀態之前，操作狀態評估電路(228)必須確定所述可/[目度的最低水平。
8.一種具有操作狀態的收割機械(100)，所述收割機械(100)包括: 主體(112)； 脫粒和分離組件(124)，該脫粒和分離組件被支撐在所述主體(112)上； 供料室(I 18)，該供料室被支撐在所述主體(112)上； 割臺(116)，該割臺被支撐在供料室(118)上；和 用於檢測收割機械(100)的操作狀態的系統，該系統包括: 至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)，該至少兩個傳感器被配置成用於感測影響該工作機械(100)的操作狀態的參數； 操作狀態評估電路(228)，該操作狀態評估電路被配置成用於產生操作狀態信號值(232)，其中操作狀態信號值(232)指示作業機械(100)的操作狀態，並且其中所述操作狀態評估電路(228)被配置成基於來自所述至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第一信號生成操作狀態信號值(232);和 權重函數評估器(240)，該權重函數評估器被配置成用於接收來自所述至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)的第二信號並被配置成用於生成指示所述第一信號中的至少一個信號的可靠性的可靠性信號; 其中，操作狀態評估電路(228)可操作以用於接收所述可靠性信號，並且在評估作業機械(100)的操作狀態的過程中基於所述可靠性信號對所述第一信號進行加權。
9.根據權利要求8所述的收割機械(100)，其中所述至少兩個傳感器(160、162、164、166、168、170、178b、178c、178e、178f、178g、172a、172b、174、178a、178d)包括被配置成用於感測作物參數的作物傳感器(178b、178c、178e、178f、178g)，和被配置成用於感測收割機械(100)中的作物處理結果的處理結果參數的處理結果傳感器(172a、172b、174、178a、178d)。
10.根據權利要求9所述的收割機械(100)，其中所述系統進一步包括被配置成用於接收輸入信號的模糊邏輯電路(222)，所述輸入信號包括(i)來自作物傳感器的用於指示作物參數的信號、(ii)來自處理結果傳感器的用於指示處理結果參數的信號、(iii)用於指示作物參數的時間導數的信號，和(iv)用於指示處理結果參數的時間導數的信號； 其中，模糊邏輯電路(222)進一步包括與所述輸入信號中的每個輸入信號相關聯的參數範圍分類器電路(224、226)，其中每個參數範圍分類器電路(224、226)被配置成用於提供連續的輸出，所述連續的輸出指示所述收割機械(100)已經達到作物處理的穩定狀態的概率， 並且其中，操作狀態評估電路(228)被配置成用於接收每個參數範圍分類器電路(224,226)的所述連續的輸出，並且操作狀態評估電路(228)被配置成基於每個參數範圍分類器電路(224、226)的所述連續的輸出生成操作狀態信號值(232)。
11.根據權利要求10所述的收割機械(100)，進一步包括控制器電路(220)， 其中，所述操作狀態信號值(232)被配置成被傳達到所述控制器電路(220)，以用於以下兩項中的至少一項: (i)調整收割機械(100)的作物處理參數用的致動器(202、204、206、208、210、212)的自動控制；和 (ii)操作員界面設備(154)的自動控制， 以向機械操作員指示所述致動器(202、204、206、208、210、212)的調整值，並且其中，所述控制器電路(220)被配置成用於⑴接收指示作物參數的信號、(ii)接收指示處理結果參數的信號、和(iii)在操作狀態信號值(232)指示收割機械(100)已經達到作物處理的穩定狀態之後基於指示作物參數的信號和指示處理結果參數的信號評估所述調整值。
【文檔編號】A01D69/00GK104221587SQ201410273091
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2013年6月18日
【發明者】塞巴斯蒂安·布蘭科, 卡梅倫·R·莫特 申請人:迪爾公司