DE102023106996A1

DE102023106996A1 - Method for detecting the condition of soil tillage tools on a soil tillage device

Info

Publication number: DE102023106996A1
Application number: DE102023106996.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Haverkamp; Sebastian Röttgermann; Matthias Müter
Original assignee: Lemken GmbH and Co KG
Current assignee: Lemken GmbH and Co KG
Priority date: 2023-03-21
Filing date: 2023-03-21
Publication date: 2024-09-26
Also published as: WO2024193766A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandserkennung von Bodenbearbeitungswerkzeugen (3) an einem Bodenbearbeitungsgerät (1), welches mittels eines Fahrzeugs (14) bewegt und/oder angetrieben wird, wobei die Bodenbearbeitungswerkzeuge (3) an einem Trägerrahmen (2) des Bodenbearbeitungsgerätes (1) angeordnet sind, wobei das Bodenbearbeitungsgerät (1) im Betrieb zwischen einer ersten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge (3) mit einem zu bearbeitenden Boden (B) in Eingriff stehen, und einer zweiten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge (3) ausgehoben sind, überführt wird, wobei durch eine bildgebende Sensorvorrichtung (9) an dem Bodenbearbeitungsgerät (1) die Bodenbearbeitungswerkzeuge (3) erfasst werden, dass von der Sensorvorrichtung (9) generierte Bilddaten an eine Steuerungsvorrichtung (11) zur Auswertung mittels eines Vergleichsalgorithmus (15) übertragen werden, wobei zur Zustandserkennung der Bodenbearbeitungswerkzeuge (3) die mittels des Vergleichsalgorithmus (15) bestimmten Ist-Zustandsdaten (23) mit in der Steuerungsvorrichtung (11) hinterlegten Soll-Zustandsdaten (21) der Bodenbearbeitungswerkzeuge (3) verglichen werden.

The present invention relates to a method for detecting the status of soil tillage tools (3) on a soil tillage device (1) which is moved and/or driven by means of a vehicle (14), wherein the soil tillage tools (3) are arranged on a support frame (2) of the soil tillage device (1), wherein the soil tillage device (1) is transferred during operation between a first position in which the soil tillage tools (3) are in engagement with a soil (B) to be tilled, and a second position in which the soil tillage tools (3) are raised, wherein the soil tillage tools (3) are detected by an imaging sensor device (9) on the soil tillage device (1), that image data generated by the sensor device (9) are transmitted to a control device (11) for evaluation by means of a comparison algorithm (15), wherein for detecting the status of the soil tillage tools (3), the actual status data (23) determined by means of the comparison algorithm (15) are compared with the The target status data (21) of the soil tillage tools (3) stored in the control device (11) are compared.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandserkennung von Bodenbearbeitungswerkzeugen an einem Bodenbearbeitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bodenbearbeitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 17 sowie ein landwirtschaftliches System mit einem Bodenbearbeitungsgerät gemäß Anspruch 19.The present invention relates to a method for detecting the condition of soil tillage tools on a soil tillage device according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a soil tillage device according to the preamble of claim 17 and to an agricultural system with a soil tillage device according to claim 19.

Ein Verfahren zur Zustandserkennung sowie ein Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art ist aus der US 2019/0246548 A1 bekannt. Darin wird ein Verfahren beschrieben, welches dazu dient, eine Veränderung einer voreingestellten Arbeitsposition von Bodenbearbeitungswerkzeugen zu detektieren. Wird eine solche Positionsänderung, hervorgerufen beispielsweise durch eine Kollision mit einem Stein oder dergleichen, wird durch eine Steuerungsvorrichtung eine hydraulisch betätigte Aktuatorik angesteuert, um das betreffende Bodenbearbeitungswerkzeug in seine voreingestellte Arbeitsposition zurückzuführen. Dabei beschränkt sich das aus der US 2019/0246548 A1 bekannte Verfahren auf das Detektieren einer Positionsänderung des Bodenbearbeitungswerkzeugs als Zustandsänderung.A method for condition detection and a soil tillage device of the type mentioned above are known from US 2019/0246548 A1 It describes a method which serves to detect a change in a preset working position of soil cultivation tools. If such a position change is caused, for example, by a collision with a stone or the like, a control device controls a hydraulically operated actuator in order to return the soil cultivation tool in question to its preset working position. The US 2019/0246548 A1 Known methods focus on detecting a change in position of the soil tillage tool as a change in state.

Im Übrigen obliegt es der Bedienperson des Bodenbearbeitungsgeräts bzw. des landwirtschaftlichen Systems, das Auftreten einer Störung am Bodenbearbeitungsgerät festzustellen und zu beurteilen. Die Ermittlung und nachfolgende Bewertung des Zustands der Bodenbearbeitungswerkzeuge ist subjektiv. Gerade in Bezug auf die Komponente der Prädiktion hat dies einen erheblichen Einfluss.Furthermore, it is the responsibility of the operator of the tillage implement or the agricultural system to determine and assess the occurrence of a fault in the tillage implement. The determination and subsequent assessment of the condition of the tillage tools is subjective. This has a significant influence, particularly with regard to the prediction component.

Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zustandserkennung von Bodenbearbeitungswerkzeugen an einem Bodenbearbeitungsgerät sowie ein Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art weiterzubilden, welche sich durch eine erweiterte Zustandserkennung, insbesondere das Erkennen von Störgrößen, auszeichnen.Based on the above-mentioned prior art, the invention is based on the object of developing a method for detecting the condition of soil tillage tools on a soil tillage device and a soil tillage device of the type mentioned at the beginning, which are characterized by an extended condition detection, in particular the detection of disturbance variables.

Die vorstehende Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Aus vorrichtungstechnischer Sicht wird die Aufgabe durch ein Bodenbearbeitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 17 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind Gegenstand der hiervon abhängigen Unteransprüche.From a process engineering perspective, the above object is achieved by a method according to the preamble of claim 1 through its characterizing features. From a device engineering perspective, the object is achieved by a soil cultivation device according to the preamble of claim 17 through its characterizing features. Advantageous further developments and embodiments are the subject of the dependent subclaims.

Gemäß dem Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Zustandserkennung von Bodenbearbeitungswerkzeugen an einem Bodenbearbeitungsgerät vorgeschlagen, welches mittels eines Fahrzeugs bewegt und/oder angetrieben wird, wobei die Bodenbearbeitungswerkzeuge an einem Trägerrahmen des Bodenbearbeitungsgerätes angeordnet sind, wobei das Bodenbearbeitungsgerät im Betrieb zwischen einer ersten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge mit einem zu bearbeitenden Boden in Eingriff stehen, und einer zweiten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge angehoben bzw. ausgehoben sind, überführt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch eine bildgebende Sensorvorrichtung Bodenbearbeitungsgerät die Bodenbearbeitungswerkzeuge erfasst und Bilddaten generiert werden, dass die von der Sensorvorrichtung generierten Bilddaten an eine Steuerungsvorrichtung zur Auswertung mittels eines Vergleichsalgorithmus übertragen werden, wobei zur Zustandserkennung der Bodenbearbeitungswerkzeuge die mittels des Vergleichsalgorithmus bestimmten Ist-Zustandsdaten mit in der Steuerungsvorrichtung hinterlegten Soll-Zustandsdaten der Bodenbearbeitungswerkzeuge verglichen werden. Als zu bestimmender Zustand werden ein aktueller Verschleißzustand und/oder ein Verlust zumindest eines Bodenbearbeitungswerkzeuges als Störgrößen des Bodenbearbeitungsprozesses bestimmt.According to claim 1, a method is proposed for detecting the status of soil tillage tools on a soil tillage device which is moved and/or driven by a vehicle, wherein the soil tillage tools are arranged on a support frame of the soil tillage device, wherein the soil tillage device is transferred during operation between a first position in which the soil tillage tools are in engagement with a soil to be tilled and a second position in which the soil tillage tools are raised or raised. According to the invention, it is provided that the soil tillage tools are detected and image data are generated by an imaging sensor device on the soil tillage device, that the image data generated by the sensor device are transmitted to a control device for evaluation by means of a comparison algorithm, wherein, in order to detect the status of the soil tillage tools, the actual status data determined by means of the comparison algorithm are compared with the target status data of the soil tillage tools stored in the control device. The condition to be determined is a current state of wear and/or a loss of at least one tillage tool as disturbance variables of the tillage process.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass mittels des Verfahrens kontinuierlich eine Überprüfung des Zustands der Bodenbearbeitungswerkzeuge erfolgt. Durch die Überwachung der Bodenbearbeitungswerkzeuge kann gewährleistet werden, dass ein im Wesentlichen störungsfreier Betrieb des Bodenbearbeitungsgerätes ermöglicht wird. Es kann frühzeitig ein auftretender Verschleiß an einem der Bodenbearbeitungswerkzeuge und/oder ein Verlust von einem Bodenbearbeitungswerkzeug detektiert werden, um darauf reagieren zu können. Dadurch lässt sich eine im Wesentlichen störungsfreie Durchführung des Bodenbearbeitungsvorganges durch das Bodenbearbeitungsgerät erreichen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine vorausschauende Wartung ermöglicht wird.The invention is based on the idea that the method continuously checks the condition of the soil tillage tools. By monitoring the soil tillage tools, it can be ensured that the soil tillage device can operate essentially without disruption. Wear and tear on one of the soil tillage tools and/or loss of a soil tillage tool can be detected early on in order to be able to react to it. This enables the soil tillage device to carry out the soil tillage process essentially without disruption. A further advantage is that predictive maintenance is possible.

Insbesondere können von dem Vergleichsalgorithmus Abbildungen von unbenutzten Bodenbearbeitungswerkzeugen als Soll-Zustandsdaten verwendet werden, um einen Verschleiß und/oder einen Verlust eines Bodenbearbeitungswerkzeugs als Zustand zu detektieren.In particular, images of unused tillage tools can be used by the comparison algorithm as target condition data to detect wear and/or loss of a tillage tool as a condition.

Dabei können als Abbildungen von unbenutzten Bodenbearbeitungswerkzeugen in der Steuerungsvorrichtung hinterlegte oder hinterlegbare Muster, Zeichnungen und/oder Bilder und/oder daraus abgeleitete Umrandungen oder Schablonen von unbenutzten Bodenbearbeitungswerkzeugen verwendet werden. Beispielsweise können aus den hinterlegten Abbildungen durch eine in der Steuerungsvorrichtung hinterlegte Bildbearbeitungssoftware Schablonen für verschiedene unbenutzte Bodenbearbeitungswerkzeuge generiert werden, welche als Soll-Zustandsdaten verwendet werden.In this case, patterns, drawings and/or images stored or capable of being stored in the control device and/or borders or templates derived therefrom of unused soil cultivation tools can be used as images of unused soil cultivation tools. For example, templates for various unused soil cultivation tools can be generated from the stored images using image processing software stored in the control device, which are used as target status data.

Bevorzugt können die Bilddaten mittels eines Bilderkennungsverfahrens, insbesondere semantischer Segmentierung, durch den Vergleichsalgorithmus ausgewertet werden, um einen Verschleiß eines Bodenbearbeitungswerkzeugs als Zustand zu detektieren. Während der Verlust eines oder mehrerer Bodenbearbeitungswerkzeuge durch den direkten Vergleich mit den Soll-Zustandsdaten bestimmt werden kann, ist für den Verschleiß eine tiefergehende Auswertung der von der Sensorvorrichtung generierten Bilddaten erforderlich, um signifikante Abweichungen der Ist-Zustandsdaten von den korrespondierenden Soll-Zustandsdaten zu bestimmen. Ein weiterer Aspekt, der eine tiefergehende Auswertung der Bilddaten erfordert, besteht in einem oftmals ungleichen Verschleißbild der Bodenbearbeitungswerkzeuge des Bodenbearbeitungsgerätes. Beispielsweise können Bodenbearbeitungswerkzeuge auf einer Seite oder einem Teilbereich des Bodenbearbeitungsgerätes einem stärkeren Verschleiß unterliegen als die übrigen Bodenbearbeitungswerkzeuge. Dies kann auf eine unangepasste Parametrierung des Bodenbearbeitungsgerätes zurückzuführen sein.Preferably, the image data can be evaluated by the comparison algorithm using an image recognition method, in particular semantic segmentation, in order to detect wear of a soil tillage tool as a condition. While the loss of one or more soil tillage tools can be determined by direct comparison with the target condition data, a more in-depth evaluation of the image data generated by the sensor device is required for wear in order to determine significant deviations of the actual condition data from the corresponding target condition data. Another aspect that requires a more in-depth evaluation of the image data is the often uneven wear pattern of the soil tillage tools of the soil tillage device. For example, soil tillage tools on one side or part of the soil tillage device can be subject to greater wear than the other soil tillage tools. This can be due to inappropriate parameterization of the soil tillage device.

Insbesondere kann die Sensorvorrichtung bei einem Überführen des Bodenbearbeitungsgerätes von der ersten Position in die zweite Position durch die Steuerungsvorrichtung angesteuert werden, um Bilddaten der Bodenbearbeitungswerkzeuge zu generieren. Somit lässt sich mittels des Verfahrens kontinuierlich eine Überprüfung des Zustands der Bodenbearbeitungswerkzeuge durchführen. Insbesondere erfolgt bei jedem Erreichen eines Vorgewendes oder einer sonstigen Situation, in welcher es zum Anheben bzw. Ausheben der Bodenbearbeitungswerkzeuge kommt, eine Bestimmung des Zustands der Bodenbearbeitungswerkzeuge.In particular, the sensor device can be controlled by the control device when the soil tillage device is moved from the first position to the second position in order to generate image data of the soil tillage tools. The method can thus be used to continuously check the status of the soil tillage tools. In particular, the status of the soil tillage tools is determined each time a headland is reached or another situation in which the soil tillage tools are raised or unraveled.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensorvorrichtung zumindest eine Kamera, insbesondere RGB-Kamera, umfassen, durch welche beim Erreichen der zweiten Position zumindest ein Gesamtbild generiert wird, welches alle Bodenbearbeitungswerkzeuge zeigt. Für den Vergleichsalgorithmus mittels des Bilderkennungsverfahrens, insbesondere der semantischen Segmentierung, ist das Erstellen eines Einzelbildes ausreichend, um die Bilddaten analysieren zu können.According to one embodiment, the sensor device can comprise at least one camera, in particular an RGB camera, by means of which at least one overall image is generated when the second position is reached, which shows all the soil processing tools. For the comparison algorithm using the image recognition method, in particular semantic segmentation, the creation of a single image is sufficient in order to be able to analyze the image data.

Denkbar ist aber auch, dass eine Serie von Gesamtbildern generiert wird, um bei eingeschränkten Sichtverhältnissen, beispielsweise durch Staub, Abschattung oder dergleichen, eine ausreichende Menge an Bilddaten zur Auswertung bereitzustellen, um den gesamten Arbeitsbereich respektive alle Bodenbearbeitungswerkzeuge beurteilen zu können.However, it is also conceivable that a series of overall images is generated in order to provide a sufficient amount of image data for evaluation in conditions of limited visibility, for example due to dust, shading or the like, in order to be able to assess the entire working area or all soil cultivation tools.

Weiterhin kann das Gesamtbild zur Auswertung durch die Steuerungsvorrichtung in zumindest zwei, insbesondere mindestens drei, Einzelbilder unterteilt werden. Die Aufteilung in zumindest zwei, insbesondere drei, Einzelbilder vereinfacht die Auswertung und reduziert den dafür erforderlichen Aufwand. Die Aufteilung in mindestens drei Einzelbilder bietet die Möglichkeit, neben einem zentralen respektive mittigen Bildbereich zwei seitliche Bildbereiche zu analysieren, wobei die seitlichen Bildbereiche in einem der Bildanalyse vorangehenden Schritt mittels einer Bildbearbeitungssoftware vergrößert werden. Die größenmäßige Aufteilung der Bildbereiche kann gleichmäßig sein oder voneinander abweichen. Im letzteren Fall ist der zentrale Bildbereich größer als der jeweilige seitliche Bildbereich.Furthermore, the overall image can be divided into at least two, in particular at least three, individual images for evaluation by the control device. The division into at least two, in particular three, individual images simplifies the evaluation and reduces the effort required for this. The division into at least three individual images offers the possibility of analyzing two lateral image areas in addition to a central or middle image area, with the lateral image areas being enlarged in a step preceding the image analysis using image processing software. The size division of the image areas can be uniform or differ from one another. In the latter case, the central image area is larger than the respective lateral image area.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Einzelbilder separat ausgewertet werden und das Ergebnis der Auswertungen der Einzelbilder zur Bewertung des Zustands der Bodenbearbeitungswerkzeuge kombiniert wird.Furthermore, it can be provided that the individual images are evaluated separately and the result of the evaluation of the individual images is combined to assess the condition of the soil cultivation tools.

Gemäß einer Weiterbildung kann der detektierte Zustand auf einer mit der Steuerungsvorrichtung verbundenen oder verbindbaren Ausgabevorrichtung als Information ausgegeben werden. Die Ausgabevorrichtung kann eine Bedieneinheit oder ein Terminal am Bodenbearbeitungsgerät oder am Fahrzeug sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabevorrichtung auch entfernt angeordnet sein, beispielsweise auf einer Hofstelle. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabevorrichtung eine mobile Datenverarbeitungsvorrichtung sein, beispielsweise ein Mobilfunktelefon respektive Smartphone oder ein Tablet-PC.According to a further development, the detected state can be output as information on an output device that is connected or can be connected to the control device. The output device can be an operating unit or a terminal on the soil processing device or on the vehicle. Alternatively or additionally, the output device can also be arranged remotely, for example on a farm. Alternatively or additionally, the output device can be a mobile data processing device, for example a mobile phone or smartphone or a tablet PC.

Bevorzugt kann die Sensorvorrichtung zusätzlich eine TOF-Kamera (time of flight-Kamera) umfassen, deren Bilddaten zur Auswertung durch den Vergleichsalgorithmus ergänzend verwendet werden, oder die Sensorvorrichtung kann als RGB-D-Kamera, d.h. als Tiefenkamera, ausgeführt sein. Die Verwendung einer zusätzlichen TOF-Kamera hat den Vorteil, dass zusätzlich Tiefenbilder generiert werden, durch welche die Genauigkeit der Analyse mittels des Bilderkennungsverfahrens, insbesondere der semantischen Segmentierung, verbessert wird. Die Verwendung einer RGB-D-Kamera bzw. Tiefenkamera, welche sowohl die Einzelbilder als auch zugehörige Tiefenbilder bereitstellt, anstelle einer RGB-Kamera hat den Vorteil, dass das RGB- und das Tiefenbild zueinander registriert sind. Alternativ kann die Sensorvorrichtung auch als Stereokamera oder LiDAR-Sensor ausgeführt sein.Preferably, the sensor device can additionally comprise a TOF camera (time of flight camera), the image data of which are used in addition for evaluation by the comparison algorithm, or the sensor device can be designed as an RGB-D camera, i.e. as a depth camera. The use of an additional TOF camera has the advantage that additional depth images are generated, which improve the accuracy of the analysis by means of the image recognition method, in particular the semantic segmentation. The use of an RGB-D camera or depth camera, which provides both the individual images and the associated depth images, instead of an RGB camera has the advantage that the RGB and depth images are registered with each other. Alternatively The sensor device can also be designed as a stereo camera or LiDAR sensor.

Insbesondere kann zur Initialisierung des Verfahrens der Zustandserkennung zumindest die Art und die Größe der zu überwachenden Bodenbearbeitungswerkzeuge durch Auswahl und/oder Vorgabe vorgegeben werden. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren flexibel anwendbar.In particular, to initialize the condition detection method, at least the type and size of the soil processing tools to be monitored can be specified by selection and/or specification. This allows the method according to the invention to be used flexibly.

Vorteilhaft ist es, wenn eine Initialisierung des Verfahrens der Zustandserkennung beim Verbinden des Bodenbearbeitungsgerätes mit dem Fahrzeug durchgeführt wird. Somit kann bereits bei der Anordnung am Fahrzeug nach erfolgter Initialisierung des Verfahrens die Zustandserkennung durchgeführt werden. Dabei kann bereits aufgetretener Verschleiß oder ein Verlust eines Bodenbearbeitungswerkzeuges erkannt werden, dem somit vor Beginn eines Bodenbearbeitungsprozesses durch geeignete Maßnahmen begegnet werden kann.It is advantageous if the condition detection process is initialized when the soil tillage device is connected to the vehicle. This means that condition detection can be carried out when the device is mounted on the vehicle after the process has been initialized. This can detect any wear or loss of a soil tillage tool that has already occurred, which can then be counteracted by taking appropriate measures before the start of a soil tillage process.

Gemäß einer Weiterbildung kann ein Verschleißgrad als Grenzwert vorgegeben werden, bei dessen Erreichen eine Information generiert wird. Der Verschleißgrad kann auf in der Steuerungsvorrichtung hinterlegten Daten basieren, die spezifisch für verschiedene Bodenbearbeitungswerkzeuge sind, oder durch eine Bedienperson manuell voreingestellt werden.According to a further development, a degree of wear can be specified as a limit value, upon reaching which information is generated. The degree of wear can be based on data stored in the control device that is specific to different soil cultivation tools, or can be preset manually by an operator.

Dabei kann der Verschleißgrad für ein einzelnes Bodenbearbeitungswerkzeug oder kumulativ für mehrere oder alle Bodenbearbeitungswerkzeuge vorgegeben werden.The degree of wear can be specified for a single tillage tool or cumulatively for several or all tillage tools.

Bevorzugt kann durch zumindest eine zusätzliche Sensoranordnung an dem Bodenbearbeitungsgerät eine Änderung eines Zugkraftbedarfes und/oder einer Änderung eines Materialflusses im Arbeitsbereich der Bodenbearbeitungswerkzeuge detektiert werden, was als Indikator für eine Zustandsänderung gewertet wird, die auf Verschleiß an zumindest einem und/oder Verlust zumindest eines Bodenbearbeitungswerkzeuges schließen lässt. So kann eine während des Betriebes auftretende Reduzierung des Zugkraftbedarfes bei im Wesentlichen konstanten Bodenkonditionen ein Indikator für den teilweisen oder vollständigen Verlust eines oder mehrerer Bodenbearbeitungswerkzeuge sein. Eine Änderung des Materialflusses im Arbeitsbereich der Bodenbearbeitungswerkzeuge kann ebenfalls ein Indikator für den Verlust eines oder mehrerer Bodenbearbeitungswerkzeuge sein. Darüber hinaus kann eine Änderung des Materialflusses im Arbeitsbereich auch ein Indikator für einen zunehmenden Verschleiß im Sinne eines Teilverlustes von Bodenbearbeitungswerkzeugen sein.Preferably, at least one additional sensor arrangement on the soil tillage device can detect a change in the traction requirement and/or a change in the material flow in the working area of the soil tillage tools, which is considered an indicator of a change in condition that indicates wear on at least one and/or loss of at least one soil tillage tool. For example, a reduction in the traction requirement that occurs during operation with essentially constant soil conditions can be an indicator of the partial or complete loss of one or more soil tillage tools. A change in the material flow in the working area of the soil tillage tools can also be an indicator of the loss of one or more soil tillage tools. In addition, a change in the material flow in the working area can also be an indicator of increasing wear in the sense of a partial loss of soil tillage tools.

Insbesondere können durch den Vergleichsalgorithmus zumindest zwei während des Durchfahrens eines Vorgewendes generierte Einzelbilder ausgewertet werden, um eine Gesamtbeurteilung der Zustandserkennung der Bodenbearbeitungswerkzeuge bereitzustellen. Dabei können während des laufenden Bodenbearbeitungsprozesses bereits vorangehend ausgeführte Analysen zur Zustandserkennung der Bodenbearbeitungswerkzeuge berücksichtigt werden.In particular, the comparison algorithm can evaluate at least two individual images generated while driving through a headland in order to provide an overall assessment of the condition detection of the tillage tools. Previously performed analyses for the condition detection of the tillage tools can be taken into account during the ongoing tillage process.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Bodenbearbeitungsgerät gelöst, welches an einem Trägerrahmen angeordnete Bodenbearbeitungswerkzeuge umfasst, wobei der Trägerrahmen zwischen einer ersten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge mit einem zu bearbeitenden Boden in Eingriff stehen, und einer zweiten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge ausgehoben sind, betreibbar ist, wobei an dem Bodenbearbeitungsgerät eine bildgebende Sensorvorrichtung angeordnet ist, welche dazu ausgeführt und eingerichtet ist, zur Zustandserkennung von Bodenbearbeitungswerkzeuge diese optisch zu erfassen und von den Bodenbearbeitungswerkzeugen generierte Bilddaten an eine Steuerungsvorrichtung zur Auswertung mittels eines Vergleichsalgorithmus zu übertragen, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgeführt und eingerichtet ist, zur Zustandserkennung der Bodenbearbeitungswerkzeuge die mittels des Vergleichsalgorithmus bestimmten Ist-Zustandsdaten mit in der Steuerungsvorrichtung hinterlegten Soll-Zustandsdaten der Bodenbearbeitungswerkzeuge zu vergleichen. Auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens darf verwiesen werden.The object set out at the outset is further achieved by a soil tillage device which comprises soil tillage tools arranged on a support frame, wherein the support frame can be operated between a first position in which the soil tillage tools are in engagement with a soil to be tilled and a second position in which the soil tillage tools are raised, wherein an imaging sensor device is arranged on the soil tillage device, which is designed and set up to optically detect soil tillage tools in order to detect their status and to transmit image data generated by the soil tillage tools to a control device for evaluation by means of a comparison algorithm, wherein the control device is designed and set up to compare the actual status data determined by means of the comparison algorithm with the target status data of the soil tillage tools stored in the control device in order to detect the status of the soil tillage tools. Reference may be made to the advantages of the method according to the invention.

Insbesondere ist das Bodenbearbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgeführt und eingerichtet.In particular, the soil tillage device is designed and configured to carry out the method according to one of claims 1 to 16.

Des Weiteren wird die eingangs gestellte Aufgabe durch ein landwirtschaftliches System gemäß Anspruch 19 gelöst. Das landwirtschaftliche System umfasst ein Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 17 oder 18 sowie ein Fahrzeug zum Bewegen und Antreiben des Bodenbearbeitungsgerätes, wobei das landwirtschaftliche System zum autonomen Betrieb ausgeführt und eingerichtet ist.Furthermore, the object set out at the outset is achieved by an agricultural system according to claim 19. The agricultural system comprises a soil tillage device according to one of claims 17 or 18 and a vehicle for moving and driving the soil tillage device, wherein the agricultural system is designed and configured for autonomous operation.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The present invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawings.

Es zeigen:

1 schematisch und exemplarisch eine Darstellung eines Bodenbearbeitungsgerätes eines landwirtschaftlichen Systems zur Bodenbearbeitung;
2 schematisch und exemplarisch eine Darstellung des landwirtschaftlichen Systems zur Bodenbearbeitung;
3a - 3c eine schematische und exemplarische Darstellung von Einzelbildern von Bodenbearbeitungswerkzeugen des Bodenbearbeitungsgerätes;
4 ein Ablaufdiagramm zur Zustandserkennung von Bodenbearbeitungswerkzeugen;
5 schematisch und exemplarisch eine Visualisierung von Soll-Zustandsdaten der Bodenbearbeitungswerkzeuge; und
6 schematisch und exemplarisch eine aufbereitete Ansicht von Bodenbearbeitungswerkzeugen nach einer durchgeführten Zustandserkennung als Information für eine Bedienperson des Bodenbearbeitungsgerätes.

They show:

1 a schematic and exemplary representation of a soil tillage implement of an agricultural system for soil tillage;
2 a schematic and exemplary representation of the agricultural system for soil cultivation;
3a - 3c a schematic and exemplary representation of individual images of soil tillage tools of the soil tillage device;
4 a flow chart for condition detection of soil tillage tools;
5 a schematic and exemplary visualization of target status data of the soil tillage tools; and
6 A schematic and exemplary prepared view of soil tillage tools after a condition detection has been carried out as information for an operator of the soil tillage device.

1 zeigt schematisch und exemplarisch eine Darstellung eines Bodenbearbeitungsgerätes 1 eines landwirtschaftlichen Systems zur Bodenbearbeitung. Das landwirtschaftliche System umfasst das Bodenbearbeitungsgerät 1 sowie ein das Bodenbearbeitungsgerät 1 bewegendes - in 1 nicht dargestelltes - Fahrzeug 14. Das Fahrzeug 14 kann zudem dem Antrieb des Bodenbearbeitungsgerätes 1 dienen. Insbesondere kann das Fahrzeug 14 autonom betreibbar sein. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Grubber, insbesondere als ein Zinkengrubber, ausgeführt. 1 shows schematically and exemplarily a representation of a soil tillage device 1 of an agricultural system for soil tillage. The agricultural system comprises the soil tillage device 1 and a soil tillage device 1 moving - in 1 not shown - vehicle 14. The vehicle 14 can also serve to drive the soil tillage device 1. In particular, the vehicle 14 can be operated autonomously. In the embodiment shown, the soil tillage device 1 is designed as a cultivator, in particular as a tine cultivator.

Das Bodenbearbeitungsgerät 1 weist einen Trägerrahmen 2 auf. An dem Trägerrahmen 2 können unterschiedliche Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 bzw. Bauteile 4, 5, 6 angeordnet sein. In einem vorderen Bereich des Bodenbearbeitungsgerätes 1 sind Schare 8 als Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 an Halmen 7 angeordnet. Die Schare 8 sind mit einem zu bearbeitenden Boden B in Eingriff bringbar. Die Schare 8 sind in mehreren Reihen hintereinander angeordnet. Dabei weisen die Schare 8 innerhalb einer Reihe in Längsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes 1 einen axialen Versatz auf. Den Scharen 3 sind an dem Trägerrahmen 2 in zumindest einer Reihe nebeneinander angeordnete Rand- und Einebnungsscheiben 4 nachgelagert angeordnet. An die Scheiben 4 schließt sich eine Walzeneinheit 5 an, welche hier beispielsweise als Doppelwalzenpaar ausgeführt ist. Der Walzeneinheit 5 nachgeordnet sind Striegelzinken 6 an dem Trägerrahmen 2 befestigt. Die Scheiben 4 sowie die Walzeneinheit 5 als rotierende Bauteile des Bodenbearbeitungsgerätes 1 sind passiv angetrieben, d.h. sie rotieren bei ihrem Kontakt mit dem Boden des durch das Fahrzeug 14 gezogenen Bodenbearbeitungsgerätes 1.The soil tillage device 1 has a support frame 2. Different soil tillage tools 3 or components 4, 5, 6 can be arranged on the support frame 2. In a front area of the soil tillage device 1, shares 8 are arranged as soil tillage tools 3 on stalks 7. The shares 8 can be brought into engagement with a soil B to be tilled. The shares 8 are arranged in several rows one behind the other. The shares 8 have an axial offset within a row in the longitudinal direction of the soil tillage device 1. Edge and leveling disks 4 arranged next to one another in at least one row are arranged downstream of the shares 3 on the support frame 2. The disks 4 are followed by a roller unit 5, which is designed here as a double roller pair, for example. Harrow tines 6 are attached to the support frame 2 downstream of the roller unit 5. The discs 4 and the roller unit 5 as rotating components of the soil tillage device 1 are passively driven, i.e. they rotate when they come into contact with the ground of the soil tillage device 1 pulled by the vehicle 14.

Weiterhin zeigt die Darstellung in 1 einen Dreipunktturm 10, mittels dem das Bodenbearbeitungsgerät 1 mit dem Fahrzeug 14 verbindbar ist sowie eine Steuerungsvorrichtung 11, die dem Bodenbearbeitungsgerät 1 oder dem Fahrzeug 14 zugeordnet sein kann. Die Steuerungsvorrichtung 11 umfasst eine Recheneinheit 12 und eine Speichereinheit 13.Furthermore, the illustration in 1 a three-point tower 10, by means of which the soil tillage device 1 can be connected to the vehicle 14, and a control device 11, which can be assigned to the soil tillage device 1 or the vehicle 14. The control device 11 comprises a computing unit 12 and a storage unit 13.

An dem Bodenbearbeitungsgerät 1 ist eine bildgebende Sensorvorrichtung 9 angeordnet. Die bildgebende Sensorvorrichtung 9 ist am Trägerrahmen 2, vorzugsweise im Bereich unterhalb des Dreipunktturmes 10, angeordnet. Der Erfassungsbereich der Sensorvorrichtung 9 ist auf die Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 ausgerichtet. Die Sensorvorrichtung 9 ist mit der Steuerungsvorrichtung 11 durch ein drahtloses oder drahtgebundenes Kommunikationsmittel zur Datenübertragung verbunden. Die bildgebende Sensorvorrichtung 9 ist als RGB-Kamera 9a oder als RGB-D-Kamera 9b respektive Tiefenkamera ausgeführt. Denkbar ist auch, dass die als RGB-Kamera 9a ausgeführte bildgebende Sensorvorrichtung 9 zusätzlich eine TOF-Kamera (time of flight-Kamera) umfasst.An imaging sensor device 9 is arranged on the soil cultivation device 1. The imaging sensor device 9 is arranged on the support frame 2, preferably in the area below the three-point tower 10. The detection range of the sensor device 9 is aligned with the soil cultivation tools 3. The sensor device 9 is connected to the control device 11 by a wireless or wired communication means for data transmission. The imaging sensor device 9 is designed as an RGB camera 9a or as an RGB-D camera 9b or depth camera. It is also conceivable that the imaging sensor device 9 designed as an RGB camera 9a additionally comprises a TOF camera (time of flight camera).

Die bildgebende Sensorvorrichtung 9 generiert Bilddaten, welche an die Steuerungsvorrichtung 11 zur Auswertung übertragen werden. In der Speichereinheit 13 ist zumindest ein Vergleichsalgorithmus 15 hinterlegt, welcher von der Recheneinheit 12 ausgeführt wird, um die bereitgestellten Bilddaten zu analysieren.The imaging sensor device 9 generates image data which is transmitted to the control device 11 for evaluation. At least one comparison algorithm 15 is stored in the storage unit 13, which is executed by the computing unit 12 in order to analyze the image data provided.

In 2 ist schematisch und exemplarisch eine Darstellung des landwirtschaftlichen Systems zur Bodenbearbeitung dargestellt. Gezeigt ist das Bodenbearbeitungsgerät 1 in ausgehobenem Zustand, wie dies beispielsweise beim Erreichen bzw. Durchfahren eines Vorgewendes der Fall ist. Der strichlinierte Kreis soll die Position der Anordnung der bildgebenden Sensorvorrichtung 9 veranschaulichen. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 oder dessen Trägerrahmen 2 wird im Betrieb wechselweise zwischen einer ersten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 mit dem zu bearbeitenden Boden B in Eingriff stehen, und einer zweiten Position, in der die Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 ausgehoben sind, überführt.In 2 is a schematic and exemplary representation of the agricultural system for soil cultivation. The soil cultivation device 1 is shown in the raised state, as is the case, for example, when reaching or driving through a headland. The dashed circle is intended to illustrate the position of the arrangement of the imaging sensor device 9. During operation, the soil cultivation device 1 or its support frame 2 is alternately transferred between a first position in which the soil cultivation tools 3 are in engagement with the soil B to be cultivated, and a second position in which the soil cultivation tools 3 are raised.

Zumindest ein von der Sensorvorrichtung 9 generiertes Gesamtbild kann zur Auswertung in zumindest zwei, bevorzugt mindestens drei Einzelbilder 16, 17, 18 zerlegt werden. Denkbar ist aber auch, dass zunächst eine Serie von Gesamtbildern generiert wird, um bei eingeschränkten Sichtverhältnissen, beispielsweise durch Staub, Abschattung oder dergleichen, eine ausreichende Menge an Bilddaten zur Auswertung bereitzustellen, um den gesamten Arbeitsbereich respektive alle Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 beurteilen zu können.At least one overall image generated by the sensor device 9 can be broken down into at least two, preferably at least three individual images 16, 17, 18 for evaluation. However, it is also conceivable that a series of overall images is generated first in order to provide a sufficient amount of image data for evaluation in the case of limited visibility, for example due to dust, shadowing or the like, in order to To be able to assess the working area and all soil tillage tools 3.

3a -3c zeigt eine schematische und exemplarische Darstellung von drei Einzelbildern 16, 17, 18 von Bodenbearbeitungswerkzeugen 3 des Bodenbearbeitungsgerätes 1. Die Aufteilung in mindestens drei Einzelbilder 16, 17 ,18 bietet die Möglichkeit, neben einem zentralen respektive mittigen Bildbereich gemäß Einzelbild 17, welcher in 3b gezeigt ist, zwei seitliche Bildbereiche gemäß der Einzelbilder 16 und 18 zu analysieren, die in 3a und 3c gezeigt sind, wobei die seitlichen Bildbereiche in einem der Bildanalyse vorangehenden Schritt mittels einer Bildbearbeitungssoftware vergrößert werden. Die größenmäßige Aufteilung der Bildbereiche kann gleichmäßig sein oder voneinander abweichen. Im letzteren Fall ist der zentrale Bildbereich größer als der jeweilige seitliche Bildbereich. 3a -3c shows a schematic and exemplary representation of three individual images 16, 17, 18 of soil cultivation tools 3 of the soil cultivation device 1. The division into at least three individual images 16, 17, 18 offers the possibility, in addition to a central or middle image area according to individual image 17, which in 3b shown to analyze two lateral image areas according to the individual images 16 and 18, which are shown in 3a and 3c are shown, with the lateral image areas being enlarged using image processing software in a step preceding the image analysis. The size distribution of the image areas can be uniform or differ from one another. In the latter case, the central image area is larger than the respective lateral image area.

In 4 ist ein einfaches Ablaufdiagramm zur Zustandserkennung von Bodenbearbeitungswerkzeugen 3 dargestellt.In 4 A simple flow chart for the condition detection of soil tillage tools 3 is shown.

Im Schritt S1 wird das Verfahren zur Zustandserkennung gestartet. Auslöser für den Start im Schritt S1 kann das Überführen des Bodenbearbeitungsgerätes 1 von der ersten Position in die zweite Position sein, beispielsweise wenn das landwirtschaftliche System das Vorgewende erreicht. Die bildgebende Sensorvorrichtung 9 wird durch die Steuerungsvorrichtung 11 angesteuert, um gemäß Schritt S2 Bilddaten der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 zu generieren. Im Schritt S3 kann eine Aufteilung des zumindest einen Gesamtbildes in die drei Einzelbilder 16, 17, 18 erfolgen. Die Einzelbilder 16 und 18, welche die seitlichen Bildbereiche umfassen, werden im Schritt S3 durch die in der Steuerungsvorrichtung 11 hinterlegte Bildbearbeitungssoftware vergrößert.In step S1, the method for state detection is started. The trigger for the start in step S1 can be the transfer of the soil cultivation device 1 from the first position to the second position, for example when the agricultural system reaches the headland. The imaging sensor device 9 is controlled by the control device 11 in order to generate image data of the soil cultivation tools 3 in accordance with step S2. In step S3, the at least one overall image can be divided into the three individual images 16, 17, 18. The individual images 16 and 18, which include the lateral image areas, are enlarged in step S3 by the image processing software stored in the control device 11.

Im Schritt 4 wird die Auswertung der Einzelbilder 16, 17, 18 durch den Vergleichsalgorithmus 15 durchgeführt. Hierzu werden im Schritt S4 zur Zustandserkennung der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 mittels des Vergleichsalgorithmus 15 bestimmte Ist-Zustandsdaten 23 mit in der Steuerungsvorrichtung 11 hinterlegten Soll-Zustandsdaten 21 der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 verglichen. Als zu bestimmender Zustand werden ein aktueller Verschleißzustand und/oder ein Verlust zumindest eines Bodenbearbeitungswerkzeuges 3 oder dessen Komponenten als Störgrößen des Bodenbearbeitungsprozesses bestimmt.In step 4, the individual images 16, 17, 18 are evaluated by the comparison algorithm 15. For this purpose, in step S4, actual state data 23 determined by the comparison algorithm 15 to detect the state of the soil tillage tools 3 are compared with target state data 21 of the soil tillage tools 3 stored in the control device 11. The state to be determined is a current state of wear and/or a loss of at least one soil tillage tool 3 or its components as disturbance variables in the soil tillage process.

Von dem Vergleichsalgorithmus 15 können Abbildungen von unbenutzten Bodenbearbeitungswerkzeugen 3 als Soll-Zustandsdaten 21 verwendet werden, um einen Verschleiß und/oder einen Verlust eines Bodenbearbeitungswerkzeugs 3 als Zustand zu detektieren. So können als Abbildungen von unbenutzten Bodenbearbeitungswerkzeugen 3 in der Steuerungsvorrichtung 11 hinterlegte oder hinterlegbare Zeichnungen und/oder Bilder verwendet werden. Aus den hinterlegten Abbildungen können durch die Bildbearbeitungssoftware Schablonen 22 für verschiedene unbenutzte Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 generiert werden, welche als Soll-Zustandsdaten 21 verwendet werden. Dabei bilden die Schablonen 22 den äußeren Umriss des unbenutzten Bodenbearbeitungswerkzeugs 3 ab.The comparison algorithm 15 can use images of unused soil cultivation tools 3 as target state data 21 to detect wear and/or loss of a soil cultivation tool 3 as a state. Drawings and/or images stored or capable of being stored in the control device 11 can be used as images of unused soil cultivation tools 3. From the stored images, the image processing software can generate templates 22 for various unused soil cultivation tools 3, which are used as target state data 21. The templates 22 depict the outer outline of the unused soil cultivation tool 3.

Insbesondere können die Bilddaten mittels eines Bilderkennungsverfahrens, insbesondere semantischer Segmentierung, durch den Vergleichsalgorithmus 15 ausgewertet werden, um einen Verschleiß eines Bodenbearbeitungswerkzeugs 3 als Zustand zu detektieren. Während der vollständige Verlust mittels der detektierten Ist-Zustandsdaten 23 eines Bodenbearbeitungswerkzeuges 3, beispielsweise eines Schars 8, durch den Vergleich mit den korrespondierenden Soll-Zustandsdaten 21 respektive der Schablone 22 einfach zu bestimmen ist, erfordert die Beurteilung des Verschleißgrades an einem Bodenbearbeitungswerkzeug 3 tiefergehende Analyse der Bilddaten.In particular, the image data can be evaluated by the comparison algorithm 15 using an image recognition method, in particular semantic segmentation, in order to detect wear of a soil cultivation tool 3 as a condition. While the complete loss can be easily determined using the detected actual condition data 23 of a soil cultivation tool 3, for example a share 8, by comparing it with the corresponding target condition data 21 or the template 22, the assessment of the degree of wear on a soil cultivation tool 3 requires more in-depth analysis of the image data.

Im Schritt S5 wird der detektierte Zustand auf einer mit der Steuerungsvorrichtung 11 verbundenen oder verbindbaren Ausgabevorrichtung 20 als Information ausgegeben. Hierzu kann die Information als Gegenüberstellung durch Visualisierung von Soll-Zustandsdaten 21 und Ist-Zustandsdaten 23 durchgeführt werden, was weiter unten näher erläutert wird. Die Ausgabevorrichtung 20 kann eine Bedieneinheit oder ein Terminal am Bodenbearbeitungsgerät 1 oder am Fahrzeug 14 sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausgabevorrichtung 20 eine mobile Datenverarbeitungsvorrichtung sein, beispielsweise ein Mobilfunktelefon respektive Smartphone oder ein Tablet-PC.In step S5, the detected state is output as information on an output device 20 that is connected or connectable to the control device 11. For this purpose, the information can be carried out as a comparison by visualizing target state data 21 and actual state data 23, which is explained in more detail below. The output device 20 can be an operating unit or a terminal on the soil processing device 1 or on the vehicle 14. Alternatively or additionally, the output device 20 can be a mobile data processing device, for example a mobile phone or smartphone or a tablet PC.

Hierbei kann ein Verschleißgrad als Grenzwert vorgegeben werden, bei dessen Erreichen eine Information generiert wird, die auf einen abweichenden Zustand des Bodenbearbeitungswerkzeuges 3 hinweist, welcher als eine Störgröße bewertet wird, welche den Bodenbearbeitungsvorgang beeinflusst.In this case, a degree of wear can be specified as a limit value, upon reaching which information is generated that indicates a deviating condition of the soil tillage tool 3, which is assessed as a disturbance that influences the soil tillage process.

Im Schritt S6 endet der Prozess. Mit dem erneuten Erreichen eines Vorgewendes wird das Verfahren zur Zustandserkennung gemäß Schritt S1 erneut gestartet.The process ends in step S6. When a headland is reached again, the state detection procedure is started again according to step S1.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann kontinuierlich eine Überprüfung des Zustands der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 erfolgen. Insbesondere erfolgt bei jedem Erreichen eines Vorgewendes oder einer sonstigen Situation, in welcher es zum Anheben bzw. Ausheben der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 kommt, eine Bestimmung des Zustands der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3, deren Ergebnis der Bedienperson zur Kenntnisnahme gebracht werden kann.By means of the method according to the invention, the condition of the soil cultivation tools 3 can be continuously checked. In particular, each time a preset value is reached, use or any other situation in which the soil tillage tools 3 are raised or raised, a determination of the condition of the soil tillage tools 3, the result of which can be brought to the attention of the operator.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann eine Initialisierung des Verfahrens der Zustandserkennung beim Verbinden des Bodenbearbeitungsgerätes 1 mit dem Fahrzeug 14 durchgeführt werden. Somit kann bereits unmittelbar vor einer Inbetriebnahme eine Zustandserkennung durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine vorausschauende Wartung durch den Austausch oder das Ersetzen einzelner Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 oder deren Komponenten.According to a further aspect, the state detection method can be initialized when connecting the soil tillage device 1 to the vehicle 14. Thus, state detection can be carried out immediately before commissioning. This enables predictive maintenance by exchanging or replacing individual soil tillage tools 3 or their components.

Zur Initialisierung des Verfahrens der Zustandserkennung, insbesondere bei einer erstmaligen Ausführung, kann zumindest die Art und die Größe der zu überwachenden Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 durch Auswahl und/oder Vorgabe vorgegeben werden. Hierzu können durch die Bedienperson mittels der Ausgabevorrichtung 20 die dafür notwendigen Eingaben getätigt werden.To initialize the condition detection method, in particular when it is carried out for the first time, at least the type and size of the soil processing tools 3 to be monitored can be specified by selection and/or specification. For this purpose, the operator can make the necessary inputs using the output device 20.

In 5 ist schematisch und exemplarisch eine Visualisierung von Soll-Zustandsdaten 21 der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 dargestellt. Die Visualisierung der Soll-Zustandsdaten 21 kann dem entsprechen, was der Bedienperson mittels der Ausgabevorrichtung 20 als Information angezeigt wird. So sind die Soll-Zustandsdaten 21 des Bodenbearbeitungswerkzeugs 3 schraffiert innerhalb der Schablone 22 dargestellt. Zusätzlich kann jedem Bodenbearbeitungswerkzeug 3 ein eindeutiger Identifikator 24 zugeordnet sein, hier und vorzugsweise eine Nummerierung. Zusätzlich kann dieser Identifikator 24 in Abhängigkeit vom detektierten Zustand respektive der Ist-Zustandsdaten 23 farblich gekennzeichnet sein, beispielsweise analog einer Ampel, was in 6 gezeigt ist.In 5 A visualization of target status data 21 of the soil cultivation tools 3 is shown schematically and by way of example. The visualization of the target status data 21 can correspond to what is displayed to the operator as information by means of the output device 20. The target status data 21 of the soil cultivation tool 3 is shown hatched within the template 22. In addition, each soil cultivation tool 3 can be assigned a unique identifier 24, here and preferably a number. In addition, this identifier 24 can be color-coded depending on the detected status or the actual status data 23, for example analogous to a traffic light, which in 6 is shown.

6 zeigt schematisch und exemplarisch eine aufbereitete Ansicht von Bodenbearbeitungswerkzeugen 3 nach einer durchgeführten Zustandserkennung als visualisierte Information für eine Bedienperson des Bodenbearbeitungsgerätes 1. Die mit den Nummern „0“, „1“ oder „5“ als Identifikatoren 24 bezeichneten Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 zeichnen sich durch Ist-Zustandsdaten 23 aus, die auf einen nur geringfügigen Verschleiß hindeuten. Hingegen weist das Schar 8 des mit Nummer „2“ als Identifikator 24 gekennzeichneten Bodenbearbeitungswerkzeugs 3 entsprechend der dargestellten Ist-Zustandsdaten 23 einen signifikanten Verschleiß auf. So sind die Scharspitzen 19 der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 mit den Nummern „2“ und „3“ als Identifikatoren 24 stark verschlissen, was durch das partielle Fehlen der die Soll-Zustandsdaten 21 wiedergebenden Schraffur veranschaulicht ist. Das mit Nummer „4“ als Identifikator 24 gekennzeichnete Bodenbearbeitungswerkzeug 3 zeichnet sich durch das komplette Fehlen des Schars 8 des Bodenbearbeitungswerkzeugs 3 aus. Entsprechend des sich aus der Abweichung der Ist-Zustandsdaten 23 von den Soll-Zustandsdaten 21 eines jeweiligen Bodenbearbeitungswerkzeugs 3 ergebenden Zustands würden die Identifikatoren 24 der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 mit den Nummern „0“, „1“ oder „5“ beispielsweise in Grün dargestellt, Nummer „2“, „3“ als Identifikator 24 in Gelb und Nummer „4“ als Identifikator 24 in Rot. 6 shows schematically and by way of example a prepared view of soil tillage tools 3 after a condition detection has been carried out as visualized information for an operator of the soil tillage device 1. The soil tillage tools 3 designated with the numbers “0”, “1” or “5” as identifiers 24 are characterized by actual condition data 23 which indicate only slight wear. In contrast, the share 8 of the soil tillage tool 3 designated with the number “2” as identifier 24 shows significant wear according to the actual condition data 23 shown. The share tips 19 of the soil tillage tools 3 with the numbers “2” and “3” as identifiers 24 are heavily worn, which is illustrated by the partial absence of the hatching representing the target condition data 21. The soil tillage tool 3 identified with the number “4” as identifier 24 is characterized by the complete absence of the share 8 of the soil tillage tool 3. Depending on the condition resulting from the deviation of the actual condition data 23 from the target condition data 21 of a respective soil tillage tool 3, the identifiers 24 of the soil tillage tools 3 with the numbers “0”, “1” or “5” would be shown in green, for example, number “2”, “3” as identifier 24 in yellow and number “4” as identifier 24 in red.

Ein weiterer vorteilhafter Aspekt ergibt sich bei der Verwendung der RGB-D-Kamera 9b als Sensorvorrichtung 9, wenn, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, die Schare 8 als Gänsefußschare ausgeführt sind. Die in Fahrtrichtung nach hinten versetzten Abschnitte der Gänsefußschare können durch den Vergleichsalgorithmus 15 besser identifiziert werden, um diese von der Scharspitze unterscheiden zu können. Die Schare 8 können beispielsweise auch als Flügelschare oder Schmalschare ausgeführt sein.A further advantageous aspect arises when using the RGB-D camera 9b as a sensor device 9 if, as in the embodiment shown, the shares 8 are designed as duckfoot shares. The sections of the duckfoot shares that are offset to the rear in the direction of travel can be better identified by the comparison algorithm 15 in order to be able to distinguish them from the share tip. The shares 8 can also be designed as wing shares or narrow shares, for example.

Denkbar ist weiter, dass durch zumindest eine zusätzliche Sensoranordnung an dem Bodenbearbeitungsgerät 1 eine Änderung eines Zugkraftbedarfes und/oder einer Änderung eines Materialflusses im Arbeitsbereich der Bodenbearbeitungswerkzeuge 3 detektiert wird, was als Indikator für eine Zustandsänderung gewertet wird, die auf Verschleiß an zumindest einem und/oder den Verlust zumindest eines Bodenbearbeitungswerkzeuges 3 schließen lässt.It is further conceivable that at least one additional sensor arrangement on the soil tillage device 1 detects a change in a traction force requirement and/or a change in a material flow in the working area of the soil tillage tools 3, which is considered as an indicator of a change in condition that indicates wear on at least one and/or the loss of at least one soil tillage tool 3.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: BodenbearbeitungsgerätSoil tillage equipment
22: TrägerrahmenSupport frame
33: BodenbearbeitungswerkzeugSoil cultivation tool
44: Rand- und EinebnungsscheibeEdge and leveling disc
55: WalzeneinheitRoller unit
66: StriegelzinkenHarrow tines
77: Halmstalk
88: ScharFlock
99: SensorvorrichtungSensor device
9a9a: RGB-KameraRGB camera
9b9b: RGB-D-KameraRGB-D camera
1010: DreipunktturmThree-point tower
1111: SteuerungsvorrichtungControl device
1212: RecheneinheitComputing unit
1313: SpeichereinheitStorage unit
1414: Fahrzeugvehicle
1515: VergleichsalgorithmusComparison algorithm
1616: Seitliches EinzelbildSide view
1717: Mittlers EinzelbildMittler's single image
1818: Seitliches EinzelbildSide view
1919: ScharspitzeSharp point
2020: AusgabevorrichtungOutput device
2121: Soll-ZustandsdatenTarget state data
2222: Schablonetemplate
2323: Ist-ZustandsdatenActual status data
2424: Identifikator Identifier
BB: BodenFloor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 20190246548 A1 [0002]

Claims

Method for detecting the status of soil tillage tools (3) on a soil tillage device (1) which is moved and/or driven by a vehicle (14), wherein the soil tillage tools (3) are arranged on a support frame (2) of the soil tillage device (1), wherein the soil tillage device (1) is transferred during operation between a first position in which the soil tillage tools (3) are in engagement with a soil (B) to be tilled, and a second position in which the soil tillage tools (3) are raised, characterized in that the soil tillage tools (3) are detected and image data are generated by an imaging sensor device (9) on the soil tillage device (1), that the image data generated by the sensor device (9) are transmitted to a control device (11) for evaluation by means of a comparison algorithm (15), wherein the actual state data (23) determined by means of the comparison algorithm (15) are used to detect the status of the soil tillage tools (3). are compared with target status data (21) of the soil tillage tools (3) stored in the control device (11).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that images of unused soil cultivation tools (3) are used by the comparison algorithm (15) as target state data (21) in order to detect wear and/or loss of a soil cultivation tool (3) as a state.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that patterns, drawings and/or images stored or capable of being stored in the control device (11) and/or borders or templates derived therefrom are used as images of unused soil cultivation tools (3).

Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the image data are evaluated by means of an image recognition method, in particular semantic segmentation, by the comparison algorithm (15) in order to detect wear of a soil cultivation tool (3) as a condition.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (9) is controlled by the control device (11) when the soil cultivation device (1) is transferred from the first position to the second position in order to generate image data of the soil cultivation tools (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (9) comprises at least one camera, in particular an RGB camera (9a), by means of which at least one overall image is generated when the second position is reached, which image shows all the soil cultivation tools (3).

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the overall image is divided into at least two, in particular at least three, individual images (16, 17, 18) for evaluation.

Procedure according to Claim 7 , characterized in that the individual images (16, 17, 18) are evaluated separately and the result of the evaluations of the individual images (16, 17, 18) is combined to evaluate the condition of the soil cultivation tools (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detected state is output as information on an output device (20) connected or connectable to the control device (11).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (9) additionally comprises a TOF camera (time of flight camera), the image data of which are additionally used for evaluation by the comparison algorithm (15), or that the sensor device (9) is designed as an RGB-D camera (9b), as a stereo camera or LiDAR sensor.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for initializing the state detection method, at least the type and size of the soil cultivation tools (3) to be monitored are specified by selection and/or specification.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an initialization of the state detection method is carried out when connecting the soil tillage device (1) to the vehicle (14).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a degree of wear is specified as a limit value, upon reaching which information is generated.

Procedure according to Claim 13 , characterized in that the degree of wear is specified for an individual soil tillage tool (3) or cumulatively for several or all soil tillage tools (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a change in a traction force requirement and/or a change in a material flow in the working area of the soil tillage tools (3) is detected by at least one additional sensor arrangement on the soil tillage device (1), which is evaluated as an indicator of a change in condition which indicates wear on at least one and/or loss of at least one soil tillage tool (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two individual images generated during the passage through a headland are evaluated by the comparison algorithm (16) in order to provide an overall assessment of the condition detection of the soil cultivation tools (3).

Soil cultivation device (1) comprising soil cultivation tools (3) arranged on a support frame (2), wherein the support frame (2) can be operated between a first position in which the soil cultivation tools (3) are in engagement with a soil (B) to be cultivated and a second position in which the soil cultivation tools (3) are excavated, characterized in that an imaging sensor device (9) is arranged on the soil cultivation device (1), which is designed and set up to optically detect soil cultivation tools (3) in order to detect the state of these and to transmit image data generated by the soil cultivation tools (3) to a control device (11) for evaluation by means of a comparison algorithm (15), wherein the control device (11) is designed and set up to compare the actual state data (23) determined by means of the comparison algorithm (15) with target state data stored in the control device (11) in order to detect the state of the soil cultivation tools (3). (21) of the soil tillage tools (3).

Soil tillage equipment (1) according to Claim 17 , characterized in that the soil tillage device (1) for carrying out the method according to one of the Claims 1 until 14 executed and set up.

Agricultural system comprising a soil tillage device (1) according to one of the Claims 17 or 18 and a vehicle (14) for moving and driving the soil tillage implement (1), characterized in that the agricultural system is designed and configured for autonomous operation.