專利名稱：用于在土壤內定形犁溝的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及農耕設備，更具體地講，涉及用于在土壤內定形犁壟(ridge)以便用于壟作(ridge planted)農作物的方法及系統。
技術背景農用耕地可選擇性地應用水和諸如液體肥料和殺蟲劑的化學制 品進行灌溉。灌溉系統可包括中心支軸式灌溉系統、絞盤式灌溉系統 (travelers)和地面灌溉式灌溉系統。中心支軸式灌溉系統和絞盤式灌溉 系統通常采用井和泵的布置，且施加800至1500加侖/分鐘的水和所 輸送的化學制品。地面灌溉式灌溉系統通常使用在耕地的高端具有供 水溝渠的門控溢流布置。在使用地面灌溉式灌溉系統的耕地中，實踐 中通常還使用壟作技術。莊稼生長在犁壟上，犁壟與犁壟之間具有犁 溝。水的流動受控于犁溝底部的斜度。經由犁溝，水從耕地的一端流 到另一端。隨著水貫穿耕地的流動， 一些土壤也被帶動，因而斜度隨 著時間而改變，且隨著該種情形的發生，灌溉系統的效率隨著時間而 降低。每隔幾年，當灌溉系統的效率下降到影響農作物產量的程度時， 可使用激光平面儀(laserplane)和推土設備對耕地進行完全地平整。通 過使用特定的犁壟形成工具，隨后再次地重新構建出犁壟。在^N也內 完全地平整犁壟、對犁壟重分Jt皮度及重建犁壟的成本相當地大。本領域所需的是一種在犁溝的底部維持合適斜度的方法及系統， 以便正確地灌溉和延長持續期直至必須在耕地內重建新的犁壟為止。發明內容本發明在其一種形式中包括在土壤內定形犁溝的方法，該方法包 括步驟確定用于地理單元內多個現有犁溝的現有高度輪廓；建立用于現有犁溝中每一個的目標高度輪廓；以及沿著各個犁溝的長度朝向 或遠離 一個或兩個側壁側向地移動土壤，以便達到地理單元內的目標 高度輪廓。本發明在其另 一 種形式中包括在土壤內定形犁溝的系統，該系統 包括可經過現有犁溝移動的定^f立系統，以便沿著現有犁溝的長度確定 現有的高度輪廓。器械包括可調犁壟形成工具，以便朝向或遠離犁溝 的至少一個側壁側向地移動土;襄。可沿著現有犁溝移動的工作車與該 器械連接。該工作車包括與存^f諸器連接的電子處理器。現有的高度輪 廓儲存在存儲器內，而處理器計算用于現有犁溝的目標高度輪廓。處 理器還連接并沿著各個犁溝的長度可控地促動可調犁壟形成工具，以 便達到目標高度輪廓。
圖1為本發明犁溝定形系統實施例的示意圖；圖2為一部分耕地的非連續的透視示意圖，該耕地可使用圖1的 犁溝定形系統；圖3為本發明犁溝定形方法實施例的流程圖；和圖4為用于本發明犁溝定形方法和系統的可調犁溝定形工具實施 例的示意性俯視圖。
具體實施方式
現在參照附圖，尤其是參照圖1，示出了本發明用于在土壤內定 形犁溝的犁溝定形系統io的實施例。犁溝定形系統IO通常包括與器 械14裝接的工作車12,器械14經過土壤的地理單元16移動。在所 示實施例中，地理單元16對應于壟作農作物的預定行數，每一行包 括位于大致平行的一對犁溝20之間的犁壟18(為說明目的在圖1中以 交叉陰影線示出)。地理單元16具有大致對應于器械14寬度的寬度 Xw，以及對應于跨過耕地的犁壟18和犁溝20長度的長度。X沿每一犁壟18的頂部以間隔開的間距放置，這些間距代表了農作物的種植位置，從而對應于地理單元16內所需的種才直群體。每一地理單元16 內的犁壟數和行數對應于器械14工作寬度Xw上的犁壟18和犁溝20 的寬度。盡管地理單元16像對應于經過器械寬度和耕地長度延伸的若干 行那樣地示出，但也可能通過任何所需的獨特形狀和大小對地理單元 16進行限定。例如，地理單元16可以是完整的耕地，或者是井并地內 不同數目的行。諸如農用拖拉機的工作車12通常包括向多個車輪或履帶(未示出) 提供原動力的內燃機，以便在地理單元16內沿著犁壟18和犁溝20 的長度移動工作車12和器械14，如箭頭22所示。工作車12還包括 連接存儲器26和用戶界面28的電子處理器24。處理器24可包括硬 件、固件和/或軟件的任一所需組合，以便執行功能和促動工作車12 和/或器械14上的某些子系統。存儲器26優選為長期存儲器的形式， 但也可為短期存儲器，或其組合。用戶界面28可包括諸如鍵盤或觸摸屏的用戶輸入裝置，和/或諸 如LCD顯示器的顯示器以便顯示所選信息。器械14承載定位系統30,該定位系統30與工作車12上的處理 器24連接，如虛線32所示。例如，定位系統30可與處理器24電性 地導線連接，或使用射頻(RF)技術與處理器24無線連接。定位系統 30與多個可調犁壟形成工具34連接，并且任選地與對應數目的底面 接合裝置36連接。各個底面接合裝置36接合犁溝20的底面并向定 位系統30和處理器24提供輸出信號以便在地理單元16內沿其長度 確定各個犁溝20的現有高度輪廓(elevation profile)。圖2示出了采用 車輪形式的底面接合裝置36的示例，但也可能采用其它構造，例如 履帶片(shoe)、具有錐形前緣的板等。可調犁壟形成工具34將在下文 中參照圖4進行更為詳細地描述。參照圖2，通過使用本發明犁溝定形方法而重新定形的多個犁壟18和犁溝20通過成角度的側壁38而相互連接。通常，通過使用具有 固定幾何形狀的犁壟形成工具而形成了犁壟18、犁溝20和側壁38。 通過使用推土設備、平土機刮板等而弄平了耕地并達到了整體所需的 坡度。此后，通過使用固定幾何形狀的犁壟形成工具而形成了犁壟18、 犁溝20和側壁38。本發明的犁溝定形方法并非沿著犁溝20的長度移 動土壤，而是不定地改變犁壟18的寬度以便沿犁溝20的長度向犁溝 20增添土壤或從犁溝20中除去土壤。現在參照圖3，將更為詳細地描述本發明犁溝定形方法的實施例。 對于幾何單元，必需沿著各個犁溝20底面長度確定現有的高度輪廓 (步驟40)。 一個實施例中，工作車12和器械14移動經過地理單元16， 且同各個犁溝20分別關聯的多個車輪36向定位系統30和處理器24 提供用于犁溝20的局部高度數據。用于確定各個犁溝20的現有高度 輪廓的另 一選擇是利用早先確定的用于地理單元的高度輪廓定義。早 先確定的高度輪廓可以是來自于直接在前的或較早時間點的對于地 理單元上的另一耕地操作。如果利用了早先確定的高度輪廓，信息必 須足夠新(current)以致于高度輪廓不可能因灌溉或雨水等的沖洗而發 生變化。定位系統30優選提供地理單元16內的三維數據。提供三維數據 的定位系統示例為實時動態全球定位系統(RTK GPS)。提供高度數據 的其它定位系統也可使用，例如激光平面儀。用于各個犁溝20的現 有高度輪廓儲存在存儲器26內。如果存儲器26具有足夠的用于儲存 所有高度輪廓的容量，則地理單元16的大小可擴大成諸如整個耕地 (entire field)的4支大區域。處理器24計算地理單元16內用于各個犁溝20的目標高度輪廓 (步驟42)。用于各個犁溝20的目標高度輪廓可以是若干鄰近犁溝的平 均值，或者各個犁溝可具有單獨計算的目標高度輪廓。用于各個目標 高度輪廓的數據也儲存在存儲器26內，以便隨后用于犁溝20和犁壟 18的定形。對于用于各個犁溝20的已知的現有高度輪廓和用于各個犁溝20 的目標高度輪廓而言，器械14沿著犁溝20的長度在地理單元16上 移動。受控于處理器24的定位系統30，隨著工作車12和器械14跨 過地理單元而可控地促動可調犁壟形成工具34。如果犁溝20的底面 太高，則各個可調犁壟形成工具34可控地從犁溝20的底部除去土i裒 并向鄰近的一個或兩個側壁38推動該土壤。同樣地，如果犁溝的底 面太低，則各個可調犁壟形成工具34被可控地促動以便從鄰近的一 個或兩個側壁38除去土壤并在犁溝內堆積該土壤。照這樣，各個犁斜度從而用于因雨水或灌溉而引起的適當的水流(步驟44)。圖4示出了可調犁壟形成工具50的實施例，該可調犁壟形成工 具50可使用本發明的方法和系統。犁壟形成工具50相對于犁壟18、 犁溝20和一對相互連接的側壁38而示出。犁壟形成工具50相對于 穿過犁溝20的行進方向56而包括前刮板52和后刮板54。前刮板52 為固定幾何形狀的V形刮板，在前緣58處具有相互連接的一對板。 刮板52的底部邊緣定位在犁溝20的所需深度。如果犁溝20太高時， 則刮板54升高到非工作位置(面向讀者垂直于圖4平面)而刮才反52側 向朝側壁38移動土壤。在所示實施例中，刮板52的總體寬度稍微小 于犁溝20的當前寬度，但可與犁溝20的寬度近似相同。此外，形成動效果而變化。刮板54包括一對固定板60，每塊固定板60在外側端部連4妻翼板 62。刮板54可如上文所示的那樣，例如和連接到適當機架上的液壓 缸或氣壓缸、連桿機構、螺釘等一起在垂直于圖4繪圖表面的方向上 移動。各個翼板62相對于板60以a為固定角度取向，但也可調整角 度以便從錐形側壁38除去不同數量的土壤。如果犁溝20太低，則刮 板54降低到工作位置直至其底部邊緣大致處于刮板52底部邊緣的相 同平面內(遠離讀者垂直于圖4平面)。通過使用刮板54重新平整了刮板52側向輾軋的土壤，且通過刮板54重新平整了從錐形側壁38除 去的土壤。盡管示出的刮板54具有相對于板60以a為固定角度取向的翼板 62，但也可期望翼板62相對于+反60以a為可調角度的取向。照這樣， 在翠溝20的底面上堆積的土壤量可進一步地受控以便達到目標高度 水平。盡管上文描述了有關在地面灌溉式系統中形成犁溝的本發明，但 應理解的是，本發明形成犁溝的方法及系統可用于要求形成由犁溝隔 開的犁壟的任何應用中，例如非灌溉的壟作農作物。盡管已描述了優選實施例，但可做出的各種改動顯然地并未脫離 如所附權利要求中所限定那樣的本發明范圍。
權利要求
1.一種在土壤內定形犁溝的方法，包括步驟沿用于現有犁溝的底面長度確定現有高度輪廓；沿所述現有犁溝的所述長度建立目標高度輪廓；和朝向或遠離所述犁溝的至少一個側壁側向地移動土壤，以便沿所述犁溝的所述長度達到所述目標高度輪廓。
2. 根據權利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通過 使用同工作車相關聯的定位系統執行確定所述現有高度輪廓的所述 步驟，所述工作車沿所述現有華溝移動。
3. 根據權利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所迷 定位系統包括實時動態全球定4立系統和激光平面儀中的 一種。
4. 根據權利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 定位系統包括三維定位系統。
5. 根據權利要求4所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 方法的步驟在用于地理單元的多個犁溝內執行。
6. 根據權利要求5所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 地理單元包括耕地和預定數目的所述犁溝中的一種。
7. 根據權利要求6所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 預定數目的犁溝對應于所述工作車的工作寬度。
8. 根據權利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 方法包括承載所述定位系統并裝接在所述工作車上的器械。
9. 根據權利要求8所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述 器械包括同所述定位系統相關聯的底面接合裝置。
10. 根據權利要求2所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通過 使用沿所述現有犁溝移動的所述工作車的當前通過和沿所述現有犁 溝移動的所述工作車的先前通過中的一種決定所述現有高度輪廓。
11. 根據權利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所述方法包括在存儲器內儲存所述現有高度輪廓的步驟。
12. 根據權利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，用于 所述現有犁溝的所述目標高度輪廓基于沿所述犁溝長度的所需斜度。
13. 根據權利要求1所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通過 使用可調犁壟形成工具執行移動土壤的所述步驟。
14. 一種在土壤內定形犁溝的方法，包括步驟確定用于地理單元內多個現有犁溝的現有高度輪廓； 建立用于所述現有犁溝中的每一個的目標高度輪廓；以及 沿著各個所述犁溝的長度朝向或遠離至少一個側壁側向地移動 土壤，以便達到所述地理單元內的所述目標高度輪廓。
15. 根據權利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通 過使用同工作車相關聯的定位系統執行確定所述現有高度輪廓的所 述步驟，所述工作車沿所述現有犁溝移動。
16. 根據權利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述定位系統包括實時動態全球定位系統和激光平面儀中的一種。
17. 根據權利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述定位系統包括三維定位系統。
18. 根據權利要求17所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述地理單元包括耕地和預定數目的所述犁溝中的一種。
19. 根據權利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述方法包括承載所述定位系統并裝接在所述工作車上的器械。
20. 根據權利要求19所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述器械包括同所述定位系統相關聯的底面接合裝置。
21. 根據權利要求15所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通 過使用沿所述現有犁溝移動的所述工作車的當前通過和沿所述現有 犁溝移動的所述工作車的先前通過中的一種決定所述現有高度輪廓。
22. 根據權利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述方法包括在存儲器內儲存所述現有高度輪廓的步驟。
23. 根據權利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，所 述目標高度輪廓基于沿所述犁溝的所述長度的至少一個所需斜度。
24. 根據權利要求14所述的定形犁溝的方法，其特征在于，通 過使用可調犁壟形成工具執行移動土壤的所述步驟。
25. 根據權利要求14所述定形輪廓的方法，其特征在于，各個 所述現有高度輪廓對應于相應的所述現有犁溝的底面。
26. —種用于在土壤內定形犁溝的系統，包括可經過現有犁溝移動的定位系統，以便沿所述現有犁溝的長度確 定現有高度輪廓；包括可調犁壟形成工具的器械，以便朝向或遠離所述犁溝的至少 一個側壁側向地移動土^_;可沿所述現有犁溝移動并與所述器械連接的工作車，所述工作車 包括與存儲器連接的電子處理器，所述現有高度輪廓儲存在所述存儲器內，所述處理器計算用于所述現有犁溝的目標高度輪廓，所述處理 器與所述可調犁壟形成工具連^^并沿各個所述犁溝的長度可控地促 動所述可調犁壟形成工具，以^便達到所述目標高度輪廓。
27. 根據權利要求26所述的定形犁溝的系統，其特征在于，所 述定位系統確定了用于多個現有犁溝的現有高度輪廓，且所述器械包 括分別同所述多個現有犁溝相關聯的多個可調犁壟形成工具，所述處 理器可控地促動所述可調犁壟形成工具中的每一個。
28. 根據權利要求27所述的定形犁溝的系統，其特征在于，所 述處理器可控地彼此獨立或相互依賴地促動所述可調犁壟形成工具 中的每一個。
29. 根據權利要求26所述的定形犁溝的系統，其特征在于，所 述器械承載所述定位系統。
30. 根據權利要求26所述的定形犁溝的系統，其特征在于，所 述系統包括與所述處理器連接的用戶界面。
全文摘要
本發明公開了一種用于在土壤內定形犁溝的方法及系統。在土壤內定形犁溝的方法包括步驟確定用于地理單元內多個現有犁溝的現有高度輪廓；建立用于現有犁溝中每一個的目標高度輪廓；以及沿著各個犁溝的長度朝向或遠離一個或兩個側壁側向地移動土壤，以便達到地理單元內的目標高度輪廓。
文檔編號A01B13/02GK101218863SQ200810003910
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月11日 優先權日2007年1月11日
發明者A·斯馬特, F·W·納爾遜 申請人:迪爾公司