BR112017024044B1

BR112017024044B1 - Sistemas de imageamento de solo para implementar monitoração, controle e avaliação do operador

Info

Publication number: BR112017024044B1
Application number: BR112017024044-0A
Authority: BR
Inventors: Michael Strnad; Roger Koch; Dale Koch
Original assignee: The Climate Corporation
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2016-05-06
Publication date: 2022-12-13
Also published as: AU2016261331A1; AR104567A1; US20200302586A1; US11170497B2; EP3295224A1; US20190244339A1; EP3295224A4; US20180114305A1; WO2016182906A1; ZA201707982B; CA2985359C; CA2985359A1; US10679341B2; AU2016261331B2; BR112017024044A2; US20220058785A1; US11615525B2; UA127159C2; US10262413B2; EP3295224B1

Abstract

IMAGEAMENTO E ANÁLISE DE CAMADA DE TRABALHO PARA IMPLEMENTAR MONITORAÇÃO, CONTROLE E AVALIAÇÃO DO OPERADOR. Trata-se de um sistema de imageamento do solo que tem um sensor de camada de trabalho disposto em um implemento agrícola para gerar um campo eletromagnético através de uma área de solo de interesse conforme o implemento agrícola atravessa um campo. Um monitor em comunicação com o sensor de camada de trabalho é adaptado para gerar uma imagem de camada de trabalho da camada de solo de interesse com base no campo eletromagnético gerado. O sensor de camada de trabalho também pode gerar uma imagem de referência gerandose um campo eletromagnético através do solo não revolvido. O monitor pode comparar pelo menos uma característica da imagem de referência com pelo menos uma característica da imagem de camada de trabalho para gerar uma imagem caracterizada da camada de trabalho de interesse. O monitor pode exibir a avaliação do operador e pode ter efeito sobre o controle operacional do implemento agrícola com base na imagem caracterizada.

Description

ANTECEDENTES

[001] Sabe-se que a profundidade de trincheira de semente adequada e uniforme, a colocação precisa de semente no interior da trincheira de semente (na profundidade e no espaçamento adequados), bom contato entre semente e solo e resíduo mínimo de cultura no interior da trincheira de semente são todos fatores fundamentais no aparecimento uniforme de sementes e alto rendimento. Consequentemente, diversos aperfeiçoamentos de plantadeira foram propostos para alcançar cada um desses fatores. Ao passo que conduzir verificações locais da trincheira de semente pode ajudar a fornecer algumas garantias de que esses fatores principais estão sendo alcançados, as tais verificações locais irão apenas identificar as condições no local específico que está sendo verificado. Consequentemente, há uma necessidade por um sistema que irá projetar a imagem da trincheira de semente para verificar e garantir que esses fatores fundamentais estão sendo alcançados durante as operações de plantação e para permitir o ajuste automático ou remoto da plantadeira enquanto em trânsito com base nas imagens. Há uma necessidade similar por imageamento de preenchimento de solo abaixo e controle para outros tipos de implementos agrícolas, incluindo implementos de preparo do solo (cultivo), pré- aplicação ou implementos de fertilização na terra e implementos de coleta de dados agrícolas.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[002] A Figura 1 ilustra esquematicamente uma modalidade de um sensor de camada de trabalho, em vista em elevação, disposto em relação a uma trincheira de semente.

[003] As Figuras 2A a 2C são exemplos representativos das imagens de camada de trabalhos geradas pelo sensor de camada de trabalho da Figura 1.

[004] A Figura 3 ilustra esquematicamente outra modalidade de um sensor de camada de trabalho, em vista plana, disposto em relação a uma trincheira de semente.

[005] As Figuras 4A a 4B são exemplos representativos das imagens de camada de trabalho geradas pelo sensor de camada de trabalho da Figura 3.

[006] A Figura 5 ilustra esquematicamente outra modalidade de um sensor de camada de trabalho, em vista em elevação, disposto em relação a uma trincheira de semente.

[007] A Figura 6 é um exemplo representativo de uma imagem de camada de trabalho gerada pelo sensor de camada de trabalho da Figura 5.

[008] A Figura 7 é uma vista em elevação de uma modalidade de uma unidade de fileira de uma plantadeira agrícola que incorpora um sensor de camada de trabalho das Figuras. 1, 3 ou 5.

[009] A Figura 8 ilustra uma modalidade de um sistema de avaliação do operador de controle, monitoração de implemento de camada de trabalho.

[010] A Figura 9 é um gráfico que mostra um processo para monitoramento de implantação de camada, controle e avaliação de operador.

DESCRIÇÃO

[011] Agora com referência aos desenhos, em que referências numéricas similares indicam partes idênticas ou correspondentes através das diversas vistas, as Figuras 1, 3 e 5 ilustram esquematicamente modalidades alternativas de um sensor de camada de trabalho 100 para gerar um sinal ou imagem representativo das densidades do solo ou outras características do solo por toda uma região do solo de interesse, doravante denominada no presente documento como a “camada de trabalho” 104. A imagem representativa ou sinal gerado pelo sensor de camada de trabalho 100 é denominado doravante como a “imagem de camada de trabalho” 110. Em uma aplicação particular discutida posteriormente, os sensores de camada de trabalho 100 podem ser montados em uma unidade de fileira de plantadeira 200 (Figura 7) para gerar uma imagem de camada de trabalho 110 da trincheira de semente conforme a plantadeira atravessa o campo. A imagem de camada de trabalho 110 pode ser exibida em um monitor 300 visível para um operador no interior da cabine de um trator e a plantadeira pode ser equipada com diversos atuadores para controlar a plantadeira com base nas características da camada de trabalho 104, conforme determinado a partir da imagem de camada de trabalho 110.

[012] O sensor de camada de trabalho 100, para gerar a imagem de camada de trabalho 110, pode compreender um sistema de radar de penetração na terra, um sistema ultrassom, um sistema de som de faixa audível, um sistema de corrente elétrica ou qualquer outro sistema adequado para gerar um campo eletromagnético 102 através da camada de trabalho 104 para produzir a imagem de camada de trabalho 110. Deve-se compreender que a profundidade e a largura da camada de trabalho 104 podem variar dependendo do implemento agrícola e da operação que está sendo executada.

[013] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma modalidade de um sensor de camada de trabalho 100-1 disposto em relação a uma trincheira de semente 10 formada no solo 11 por uma plantadeira, em que a trincheira de semente 10 compreende a região do solo de interesse ou camada de trabalho 104. Nessa modalidade, o sensor de camada de trabalho 100-1 compreende um transmissor (T1) disposto em um lado da trincheira de semente 10 e um receptor (Rl) disposto no outro lado da trincheira de semente 10 para produzir o campo eletromagnético 102 através da trincheira de semente para gerar a imagem de camada de trabalho 110.

[014] Em algumas modalidades, o sensor de camada de trabalho 100 pode compreender um sistema de inspeção de subsuperfície de radar de penetração na terra como qualquer um dos seguintes sistemas comercialmente disponíveis: (1) StructureScan™ Mini HR disponível junto à GSSI em Nashua, New Hampshire; (2) 3d-Radar GeoScope™ Mk IV acoplado a um 3d-Radar VX-Series e/ou antena de multicanais DX-Series, em que todos estão disponíveis junto à 3d-Radar AS em Trondheim, Noruega; ou (3) MALA Imaging Radar Array System disponível junto à MALA Geoscience em Mala, Suécia. Em tais modalidades, o sistema comercialmente disponível pode ser montado na plantadeira ou outro implemento, ou pode ser montado em um carro que se move com o implemento; em ambos os casos, o sistema é disposto preferencialmente de maneira a capturar uma imagem de uma camada de trabalho na área de interesse (por exemplo, a trincheira de semente). Em algumas modalidades, a imagem de camada de trabalho 110 pode ser gerada a partir das saídas de sinal do sensor de camada de trabalho 100 com o uso de software comercialmente disponível, como GPR-SLICE (por exemplo, versão 7.0) disponível junto à GeoHiRes International Ltd. localizada em Borken, Alemanha.

[015] As Figuras 2A a 2C se destinam a serem exemplos representativos de imagens de camada de trabalho 110 geradas pelo sensor de camada de trabalho 100-1 da Figura 1 que mostra várias características da trincheira de semente 10, incluindo, por exemplo, a profundidade da trincheira, o formato da trincheira, profundidade de semente 12, a profundidade da semente relativa à profundidade da trincheira, resíduos de cultura 14 na trincheira, e os espaços vazios 16 no interior da trincheira. Conforme descrito em mais detalhes posteriormente, as imagens de camada de trabalho 110 podem ser usadas para determinar outras características da camada de trabalho 104, incluindo, por exemplo, o contato entre semente e solo, a porcentagem de trincheira fechada, porcentagem da metade superior da trincheira fechada, porcentagem da metade inferior da trincheira fechada, umidade do solo, etc.

[016] A Figura 3 ilustra esquematicamente, em vista plana, outra modalidade de um sensor de camada de trabalho 100-2 disposto com relação a uma trincheira de semente 10. Nessa modalidade, um transmissor (T1) é disposto em um lado da trincheira de semente 10, um primeiro receptor (Rl) é disposto no outro lado da trincheira de semente 10 e um segundo receptor (R2) é disposto de modo adjacente e para trás do transmissor (T1). A Figura 4A é uma ilustração representativa da imagem de camada de trabalho 110 gerada através da trincheira entre o transmissor (T1) e o primeiro receptor (Rl) e a Figura 4B é uma ilustração representativa da imagem de camada de trabalho 110 gerada entre o transmissor (T1) e o segundo receptor (R2) que fornece uma imagem do solo em repouso adjacente à trincheira de semente.

[017] A Figura 5 é uma vista em elevação que ilustra esquematicamente outra modalidade de sensor de camada de trabalho 100-3 disposta com relação a uma trincheira de semente 10. Nessa modalidade, o sensor de camada de trabalho 100-3 compreende uma pluralidade de pares de transmissores e receptores dispostos acima e de maneira transversal à trincheira de semente 10.

[018] A Figura 6 é uma ilustração representativa da imagem de camada de trabalho 110 gerada pelo sensor de camada de trabalho 100-3 da Figura 5 que fornece uma vista não apenas da trincheira de semente, mas também de uma porção do solo adjacente a cada lado da trincheira de semente.

[019] Para cada uma das modalidades de sensor de camada de trabalho 100-1, 100-2, 100-3, a frequência de operação dos sensores de camada de trabalho 100 e a posição vertical dos transmissores (T) e receptores (R) acima do solo e o espaçamento entre os transmissores (T) e os receptores (R) são selecionados para minimizar a relação sinal-ruído enquanto também captura a profundidade e a largura desejadas da região de solo de interesse (a camada de trabalho 104) para qual a imagem de camada de trabalho 110 é gerada.

Aplicações De Plantadeira

[020] A Figura 7 ilustra um exemplo de uma aplicação particular aplicação dos sensores de camada de trabalho 100 dispostos em uma unidade de fileira 200 de uma plantadeira agrícola. A unidade de fileira 200 inclui um sensor de camada de trabalho 100A disposto em uma extremidade dianteira da unidade de fileira 200 e um sensor de camada de trabalho 100B na extremidade traseira da unidade de fileira 200. Os sensores de camada de trabalho dianteiros e traseiros 100A, 100B podem compreender qualquer uma das modalidades dos sensores de camada de trabalho 100-1, 100-2, 100-3 descritas anteriormente.

[021] O sensor de camada de trabalho dianteiro 100A é disposto para gerar uma imagem de referência de camada de trabalho (doravante, uma “imagem de camada de referência”) 11 OA do solo anterior ao solo que é revolvido pela plantadeira, enquanto que o sensor de camada de trabalho traseiro 100B gera a imagem de camada de trabalho HOB, que, nesse exemplo, é a imagem da trincheira de semente fechada 10 na qual a semente foi depositada e coberta com solo. Para as razões explicadas posteriormente, é desejável obter tanto uma imagem de referência 110A e uma imagem de camada de trabalho HOB para análise das características do solo através da camada de trabalho 104.

[022] Deve-se verificar que os sensores de camada de trabalho traseiros e dianteiros 100A, 100B citados na Figura 7 podem empregar qualquer uma das modalidades 100-1, 100-2 ou 100-3 descritas anteriormente. Entretanto, deve-se verificar que se as modalidades 100-2 ou 100-3 forem empregadas, o sensor dianteiro de camada de trabalho 100A pode ser eliminado devido ao fato de as modalidades 100-2 e 100-3 serem configuradas para gerar as imagens de camada de trabalho 110 do solo não revolvido adjacente à trincheira de semente 10 que poderia servir como a imagem de camada de referência 110A.

[023] Com relação à Figura 7, a unidade de fileira 200 é compreendida de uma armação 204 conectada de forma rotatória à barra de ferramentas 202 por meio de uma ligação paralela 206 que permite que cada unidade de fileira 200 se mova verticalmente de forma independente da barra de ferramentas 202. A armação 204 sustenta de forma operável uma ou mais tremonhas 208, um medidor de semente 210, um mecanismo de entrega de semente 212, um sistema de controle de força descendente 214, uma montagem de abertura de trincheira de semente 220, uma montagem de fechamento da trincheira 250, uma montagem de roda de destorroador 260 e uma montagem de limpador de fileira 270. Deve-se compreender que a unidade de fileira 200 mostrada na Figura 7 pode ser para uma plantadeira convencional ou a unidade de fileira 200 pode ser uma plantadeira de preenchimento central, em que as tremonhas 208 podem ser substituídas com uma ou mais mini tremonhas e a armação 204 modificada adequadamente, conforme seria reconhecida por aqueles versados na técnica.

[024] O sistema de controle de força descendente 214 é disposto para aplicar força descendente e/ou ascendente na unidade de fileira 200, conforme revelado no Pedido n° U.S. US2014/0090585, que é incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

[025] A montagem de abertura de trincheira de semente 220 inclui um par de discos de abertura 222 sustentado por um membro de haste que se estende de forma giratória para baixo 205 da armação 204. Os discos de abertura 222 são dispostos para divergir para fora e para trás de modo a abrir uma trincheira em formato de v 10 no solo 11 conforme a plantadeira atravessa o campo. O mecanismo de entrega de semente 212, como um tubo de semente ou transportador de semente, é posicionado entre os discos de abertura 222 para entregar semente a partir do medidor de semente 210 e depositar a mesma na trincheira de semente aberta 10. A profundidade da trincheira de semente 10 é controlada por um par de rodas reguladoras 224 posicionadas de forma adjacente aos discos de abertura 222. As rodas reguladoras 224 são sustentadas de forma giratória pelos braços da roda reguladora 226 que são presos de forma rotatória em uma extremidade até a armação 204 ao redor do pino pivô 228. Um balancim 230 é sustentado de forma rotatória na armação 204 por um pino pivô 232. Deve-se verificar que a rotação do balancim 230 ao redor do pino pivô 232 configura a profundidade da trincheira 10 limitando-se o deslocamento ascendente dos braços da roda reguladora 226 (e, então, as rodas reguladoras) relativas aos discos de abertura 222. O balancim 230 pode ser posicionado de forma ajustável por meio de um atuador linear 234 montado na armação de unidade de fileira 204 e acoplado de forma rotatória a uma extremidade superior do balancim 230. O atuador linear 234 pode ser controlado de forma remota ou atuado automaticamente conforme revelado, por exemplo, na Publicação Internacional n°. WO2014/186810, que é incorporada ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

[026] Um sensor de força descendente 238 é configurado para gerar um sinal relacionado à quantidade de força imposta pelas rodas reguladoras 224 no solo. Em algumas modalidades, o pino pivô 232 para o balancim 230 pode compreender o sensor de força descendente 238, como os pinos instrumentados revelados na Patente n° U.S. 8561472, que é incorporada ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

[027] O medidor de semente 210 pode ser qualquer medidor de semente comercialmente disponível, como o medidor do tipo dedo ou a vácuo, como o medidor VSet®, disponível junto à Precision Planting LLC, 23207 Townline Rd, Tremont, IL 61568.

[028] A montagem de fechamento da trincheira 250 inclui um braço de roda de fechamento 252 que se afixa de forma rotatória à armação de unidade de fileira 204. Um par de rodas de fechamento de desvio 254 é afixado de forma giratória ao braço de roda de fechamento 252 e disposta de forma angular para direcionar o solo de volta à trincheira de semente aberta de modo a “fechar” a trincheira do solo. Um atuador 256 pode ser afixado de forma rotatória em uma extremidade ao braço de roda de fechamento 252 e, sua outra extremidade, à armação uma unidade de fileira 204 para variar a pressão descendente exercida pelas rodas de fechamento 254 dependendo das condições do solo. A montagem de roda de fechamento 250 pode ser do tipo revelado na Publicação Internacional N°. WO2014/066650, que é incorporada ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

[029] A montagem de roda de destorroador 260 compreende um braço 262 afixado de forma rotatória a uma armação de unidade de fileira 204 e se estende para trás da montagem de roda de fechamento 250 e em alinhamento com o mesmo. O braço 262 sustenta de forma giratória uma roda de destorroador 264. Um atuador 266 é afixado de forma rotatória a uma extremidade aos braços e, em sua outra extremidade, à armação de unidade de fileira 204 para variar a quantidade de força descendente exercida pela roda de destorroador 264 para acondicionar o solo sobre a trincheira de semente 10.

[030] A montagem do limpador de fileira 270 pode ser o sistema CleanSweep® disponível junto à Precision Planting LLC, 23207 Townline Rd, Tremont, IL 61568. A montagem do limpador de fileira 270 inclui um braço 272 afixado de forma rotatória à extremidade dianteira da armação de unidade de fileira 204 e alinhada à montagem de abertura da trincheira 220. Um par de rodas de limpador de fileira 274 é afixado de forma giratória à extremidade dianteira do braço 272. Um atuador 276 é afixado de forma rotatória, em uma extremidade, ao braço 272 e, em sua outra extremidade, à armação de unidade de fileira 204 para ajustar a força descendente no braço para variar a agressividade da ação das rodas de limpeza de fileira 274 dependendo da quantidade de resíduos da cultura e condições do solo.

[031] Deve-se verificar que, ao invés de posicionar os sensores de camada de trabalho 100, conforme mostrado na Figura 7, os sensores de camada de trabalho podem ser posicionados após a montagem do limpador de fileira 270 e antes da montagem de abertura de trincheira 220 ou em uma ou mais localizações entre os discos de abertura de trincheira 222 e as rodas de fechamento 254 ou a roda de destorroador 264 dependendo da região do solo ou características de interesse. Controle da Plantadeira e Avaliação do Operador

[032] A Figura 8 é uma ilustração esquemática de um sistema 500 que emprega sensores de camada de trabalho 100 para fornecer avaliação do operador e para controlar a unidade de fileira de plantadeira 200. Os sensores de camada de trabalho 100 A, 100B são dispostos para gerar uma imagem de camada de referência 110A do solo não revolvido e uma imagem de camada de trabalho HOB da trincheira de semente fechada (isto é, após a semente ser depositada, coberta com solo pela montagem de roda de fechamento 250 e o solo de destorroador com a montagem de roda de destorroador 260). Conforme descrito anteriormente, os sensores de camada de trabalho 100 A, 100B podem ser sensores de camada de trabalho separados, dispostos para na parte dianteira e traseira da unidade de fileira 200, conforme ilustrado na Figura 7, ou os sensores de camada de trabalho 100A, 100B podem compreender um único sensor de camada de trabalho com transmissores (T) e receptores (R) dispostos para gerar tanto uma imagem de camada de referência 110A quanto uma imagem de camada de trabalho HOB.

[033] A imagem de camada de trabalho HOB pode ser comunicada e exibida ao operador em um monitor 300 que compreende um visor, um controlador e uma interface do usuário, como uma interface gráfica de usuário (GUI), no interior da cabine do trator.

[034] O monitor 300 pode estar em comunicação de sinal com uma unidade de GPS 310, sendo que o atuador limpador de fileira 276, o sistema de controle de força descendente 214, o atuador de ajuste de profundidade 234, o atuador de montagem de fechamento de trincheira 256 e o atuador de montagem de roda de destorroador 266 para permitir o controle operacional da plantadeira com base nas características da imagem de camada de trabalho HOB.

[035] Por exemplo, se a imagem de camada de trabalho HOB indicar que o resíduo na trincheira de semente 10 está acima de um limite predeterminado (conforme explicado abaixo), um sinal é gerado pelo monitor 300 para atuar o atuador de limpeza em fileira 276 para aumentar a força descendente de fileira. Como outro exemplo, caso a profundidade da semente seja menor que um limite predeterminado (conforme explicado abaixo), um sinal é gerado pelo monitor 300 para atuar o sistema de controle de força descendente 214 para aumentar a força descendente e/ou para atuar o atuador de ajuste de profundidade 234 para ajustar as rodas reguladoras 234 com relação aos discos de abertura 232 para aumentar a profundidade da trincheira. Da mesma forma, se a profundidade da semente for maior que um limite predeterminado, um sinal é gerado pelo monitor 300 para atuar o sistema de controle de força descendente 214 para diminuir a força descendente e/ou para atuar o atuador de ajuste de profundidade 234 para diminuir a profundidade da trincheira. Outro exemplo, se a porção superior da trincheira tiver mais que um nível limite de espaço vazio (conforme explicado abaixo), um sinal é gerado pelo monitor 300 para atuar o atuador de montagem de roda de fechamento de trincheira 256 para aumentar a força descendente nas rodas de fechamento 254. Como outro exemplo, se a porção inferior da trincheira tiver mais de um nível limite de espaço vazio (conforme explicado abaixo), um sinal é gerado pelo monitor 300 para atuar o atuador de montagem de roda de destorroador 266 para aumentar a força descendente na roda de destorroador 264.

[036] Em ainda outros exemplos, a imagem de camada de trabalho HOB pode identificar e/ou analisar (por exemplo, determinar profundidade, área, volume, densidade ou outras qualidades ou quantidades de) aspectos subterrâneos de interesse, como linhas de arado, rochas grandes ou camadas de camadas de compactação resultantes do preparo de solo e outro tráfego do campo. Os tais aspectos subterrâneos podem ser exibidos para o usuário no monitor 300 e/ou identificados pelo monitor 300 com o uso de uma correlação empírica entre propriedades de imagem e um conjunto de aspectos subterrâneos que se espera que sejam encontrados no campo. Em tal exemplo, a área atravessada pelas rodas reguladoras (ou outras rodas) da plantadeira (ou trator ou outro implemento ou veículo) pode ser analisada para determinar uma profundidade e/ou densidade do solo de uma camada de compactação abaixo das rodas. Em alguns dos tais exemplos, a área da imagem de camada de trabalho pode ser dividida em sub-regiões para análise com base nos aspectos subterrâneos antecipados nas tais sub-regiões (por exemplo, a área atravessada pelas rodas reguladoras pode ser analisada para compactação).

[037] Em outros exemplos, o monitor 300 pode estimar uma propriedade do solo (por exemplo, umidade do solo, matéria orgânica ou condutividade elétrica, nível de tabela de água) com base nas propriedades de imagem da imagem de camada de trabalho HOB e exibir a propriedade do solo ao usuário como um valor numérico (por exemplo, média ou atual) ou um mapa espacial da propriedade do solo em locais georreferenciados no campo associado a cada medida de propriedade do solo (por exemplo, ao correlacionar medidas com localizações georreferenciadas atuais relatadas pela unidade de GPS 310).

[038] Alternativa ou adicionalmente, o monitor 300 pode ser programado para exibir recomendações operacionais com base nas características da imagem de camada de trabalho HOB. Por exemplo, se a imagem de camada de trabalho HOB identificar que a semente 12 é espaçada irregularmente na trincheira 10 ou se a semente 12 não está sendo depositada uniformemente na base da trincheira ou se o espaçamento da semente 12 na trincheira não for compatível com o espaçamento antecipado da semente com base nos sinais gerados pelo sensor da semente ou velocidade do medidor de semente, sendo que tal espaçamento irregular, posicionamento não uniforme ou outras inconsistências com o espaçamento antecipado podem ocorrer devido à velocidade em excesso causando elasticidade nas sementes dentro da trincheira ou aceleração vertical em excesso da unidade de fileira. Dessa forma, o monitor 300 pode ser programado para recomendar a diminuição da velocidade do plantio ou para sugerir aumento na força descendente (se não for controlada automaticamente conforme, descrito anteriormente) para reduzir a aceleração vertical das unidades de fileiras da plantadeira. Da mesma forma, na medida em que outros atuadores 276, 214, 234, 256, 266 não são integrados ao controlador do monitor, o monitor pode ser programado para exibir recomendações ao operador para fazer ajustes manuais ou remotos, conforme descrito anteriormente com base nas características da imagem de camada de trabalho HOB.

[039] A Figura 9 ilustra as etapas de processo para controlar a plantadeira e fornecer avaliação do operador. Nas etapas 510 e 512, a imagem de referência 110A e a imagem de camada de trabalho HOB é gerada pelo sensor (sensores) de imagem de trabalho 100. Na etapa 514, a imagem de camada de trabalho HOB pode ser exibida ao operador no monitor 300 na cabine do trator. Na etapa 516, a imagem de camada de referência 11 OA é comparada à imagem de camada de trabalho 110B para caracterizar a imagem de camada de trabalho. Na etapa 518, a imagem de camada de trabalho caracterizada 110B é comparada aos limites predeterminados. Na etapa 520, as decisões de controle são tomadas com base na comparação da imagem de camada de trabalho caracterizada HOB com os limites predeterminados. Na etapa 522, os componentes podem ser controlados pelo monitor 300 gerando sinais para atuar um ou mais dos atuadores correspondentes 276, 214, 234, 256, 266 e/ou na etapa 524, recomendações correspondentes podem ser exibidas ao operador no visor do monitor.

[040] Para caracterizar a imagem de camada de trabalho 110B na etapa 516, o monitor 300 compara uma ou mais características (por exemplo, densidade) da imagem de referência 110A com as mesmas características da imagem de camada de trabalho HOB. Em algumas modalidades, uma imagem caracterizada pode ser gerada compreendendo apenas porções da imagem de camada de trabalho que difere da imagem de referência por pelo menos um valor limite. A imagem caracterizada pode, então, ser usada para identificar e definir aspectos da imagem de camada de trabalho HOB, como o formato da trincheira, a profundidade da trincheira, resíduo na trincheira, sementes e colocação de sementes no interior da trincheira, espaços vazios no interior da trincheira e diferenças de densidade do solo no interior da trincheira.

[041] Por exemplo, para determinar a profundidade da semente, a semente é identificada ou identificável a partir da imagem de camada de trabalho 110B ao determinar as regiões no interior da imagem de camada de trabalho que têm um tamanho ou formato correspondente a uma semente e que têm uma faixa de densidade empiricamente correspondente à semente. Uma vez que a região é identificada como uma semente, a posição vertical da semente com relação à superfície do solo é prontamente mensurável ou determinada.

[042] Como outro exemplo, a quantidade de resíduo na trincheira pode ser determinada ao (a) definir a área do corte transversal da trincheira (com base nas diferenças da densidade do solo entre a imagem de referência 110A e a imagem de camada de trabalho HOB); (b) identificar as regiões no interior da trincheira que têm um alcance de densidade empiricamente correspondente ao resíduo; (c) totalizar a área das regiões correspondente ao resíduo; e (d) dividir a área de resíduo pela área de corte transversal da trincheira.

Outras Aplicações

[043] Deve-se verificar que sensores de camada de trabalho 100 podem ser empregados com outros implementos e operações agrícolas como, por exemplo, operações de cultivo e/ou operações de fertilização pré-aplicação, ou em conexão com operações de aglutinação de dados agrícolas para visualizar ou analisar as características do solo abaixo da superfície, colocação de semente, estrutura da raiz, localização de aspectos de gerenciamento de água subterrâneas, como cultivo, etc.

[044] Ao serem empregados com implementos de cultivo, os sensores de camada de trabalho 100 podem ser dispostos para frente de quaisquer ferramentas de cultivo (isto é, haste, disco, lâmina, faca, colher, relha, etc.) ou entre ferramentas de cultivo espaçadas para frente e para trás e/ou atrás de qualquer ferramenta de cultivo.

[045] Quando empregados com pré-aplicação ou outras ferramentas de fertilização na terra, os sensores de camada de trabalho 100 podem ser dispostos à frente ou atrás de quaisquer pré-aplicação ou ferramentas de terra (isto é, haste, disco, lâmina, faca, colher, relha, nivelamento de grades da cesta, etc.).

[046] Quando empregados com um implemento de medida dedicado, os sensores de camada de trabalho 100 podem ser dispostos acima do solo não revolvido que pode, ou não, ter resíduo limpo por um limpador de fileira.

[047] Para os implementos de cultivo e pré-aplicação ou ferramentas de fertilização na terra, os atuadores nesses implementos podem ser controlados automaticamente para ajustar a profundidade das ferramentas de cultivo ou o monitor 300 pode ser programado para fornecer avaliações ou recomendações ao operador para ajustar manual ou remotamente os atuadores, conforme descrito acima com relação à aplicação da plantadeira. Por exemplo, se a avaliação ou as recomendações ao operador indicarem que a profundidade das ferramentas de cultivo deve ser ajustada, um atuador associado às rodas de engate na terra que sustentam a barra de ferramentas ou a seção da barra de ferramentas podem ser aplicados para aumentar ou diminuir a barra de ferramentas para diminuir ou aumentar a profundidade de penetração da barra de ferramentas. Alternativamente, atuadores separados podem ser associados às ferramentas de cultivo individuais para ajustar a profundidade das ferramentas de cultivo individuais. Como outro exemplo, se as imagens de camada de trabalho indicarem que o implemento está se aproximando de solo mais denso ou compacto, atuadores associados para ajustar a força descendente ou pressão podem ser ativados para aumentar a força descendente conforme o implemento passa através do solo mais denso ou compacto. Em outras modalidades, se as imagens de camada de trabalho através da largura do implemento indicarem que um lado ou outro está cultivando o solo mais agressivamente, um atuador associado a uma asa do implemento pode ser ativado para garantir o equilíbrio da agressividade das ferramentas de cultivo através da largura lateral do implemento. Da mesma forma, um atuador associado a um nivelamento para frente e para trás do implemento pode ser ativado para garantir a agressividade das ferramentas na frente do implemento, são equilibrados com aqueles na parte de trás. Em ainda outras modalidades, os atuadores podem ser fornecidos para ajustar o ângulo de ataque de um grupo de discos ou asa de um implemento de cultivo ou ferramentas de cultivo individual dependendo das imagens de camada de trabalho e avaliação do operador conforme o implemento atravessa o campo encontrando diferentes condições do solo.

[048] A descrição supracitada é apresentada para possibilitar que um indivíduo de habilidade comum na técnica realize e use a invenção e é fornecida no contexto de um pedido de patente e suas exigências. Diversas modificações à modalidade preferencial do aparelho, e os princípios e recursos gerais do sistema e os métodos descritos no presente documento serão prontamente evidentes àqueles versados na técnica. Assim, a presente invenção não deve ser limitada às modalidades do aparelho, sistema e métodos descritos acima e ilustrados nas Figuras dos desenhos, mas deve estar de acordo com o escopo mais amplo coerente com o espírito e o escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de imageamento do solo, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um sensor de camada de trabalho (100-1, 1002, 100-3) disposto em um implemento agrícola que viaja em uma direção direta de viagem enquanto executa uma operação de trabalho de solo, o pelo menos um sensor de camada de trabalho disposto no ou atrás do implemento agrícola para gerar um campo eletromagnético (102) através de uma camada de solo de interesse conforme ou depois da camada de solo ter sido trabalhada pela operação de trabalho de solo; um monitor (300) em comunicação com pelo menos um sensor de camada de trabalho e adaptado para gerar uma imagem de camada de trabalho (110) da camada de solo de interesse com base no campo eletromagnético gerado através da camada de solo de interesse conforme ou depois do solo ter sido trabalhado pela operação de trabalho de solo; em que o monitor gera uma imagem de referência (110A) com base em um campo eletromagnético gerado através do solo não revolvido, em que o monitor compara pelo menos uma característica da imagem de referência com pelo menos uma característica da imagem de camada de trabalho e gera uma imagem caracterizada da camada de solo de interesse.

2. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o monitor (300) estima uma propriedade do solo com base na imagem de camada de trabalho (110), em que o monitor exibe a propriedade do solo estimada como um valor numérico associado a uma localização georreferenciada no campo para definir um mapa espacial do campo com base nas propriedades do solo estimadas.

3. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um sensor de referência gerando o campo eletromagnético (102) através do solo não revolvido à frente do implemento agrícola enquanto viaja na direção direta de viagem.

4. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor de camada de trabalho (100-1, 100-2, 100-3) é disposto em uma unidade de fileira (200) de uma plantadeira agrícola em relação a uma trincheira de semente (10) formada pela unidade de fileira, e em que o sensor de camada de trabalho gera uma imagem de camada de trabalho (110) da trincheira de semente, em que o pelo menos um sensor de camada de trabalho gera o campo eletromagnético (102) através do solo não revolvido fora da trincheira de semente.

5. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor de camada de trabalho (100-1, 100-2, 100-3) compreende um transmissor (T1) disposto em um lado da trincheira de semente (10), e o dito pelo menos um sensor de camada de trabalho ainda compreende um primeiro receptor (R1) disposto no outro lado da trincheira de semente para gerar a imagem de camada de trabalho (110) da trincheira de semente, e um segundo receptor (R2) é disposto adjacente e atrás do transmissor para produzir a imagem de referência (110A) fora da trincheira de semente, ou em que o pelo menos um sensor de camada de trabalho compreende uma pluralidade de pares de transmissores e receptores dispostos acima e transversos à trincheira de semente, em que os pares de transmissores e receptores dispostos acima da trincheira de semente geram a imagem de camada de trabalho (110) da trincheira de semente, e os pares de transmissores e receptores dispostos transversamente à trincheira de semente produzem a imagem de referência fora da trincheira de semente.

6. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a imagem caracterizada identifica o formato da trincheira de semente (10), a profundidade de trincheira de semente, os resíduos de cultura na trincheira de semente ou os espaços de semente dentro da trincheira de semente.

7. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que quando a imagem caracterizada identifica a profundidade de trincheira de semente (10), a imagem caracterizada ainda identifica a profundidade da semente depositada na trincheira de semente relativa à profundidade da trincheira de semente.

8. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o monitor (300) determina o contato entre semente e solo, uma porcentagem fechada da trincheira de semente (10), uma porcentagem da porção superior fechada da trincheira de semente com base na imagem caracterizada, ou uma porcentagem da porção inferior fechada da trincheira de semente com base na imagem caracterizada.

9. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor de camada de trabalho (100-1, 100-2, 100-3) compreende um transmissor (T1) disposto em um lado da trincheira de semente (10) e um receptor (R1) disposto no outro lado da trincheira de semente para gerar a imagem de camada de trabalho (110) da trincheira de semente, e um segundo receptor (R2) é disposto adjacente e atrás do transmissor para produzir a imagem de referência fora da trincheira de semente.

10. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o monitor (300) exibe a avaliação do operador, ou efetua o controle operacional do implemento agrícola com base na imagem caracterizada.

11. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que no caso em que a imagem caracterizada identifica os resíduos de cultura (14) na trincheira de semente (10), se a imagem caracterizada identificar que os resíduos de cultura na trincheira de semente estão acima de um limite predeterminado, o monitor (300) gera um sinal para atuar um atuador de limpador de fileira (270) na unidade de fileira (200) para aumentar a força descendente do limpador de fileira.

12. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que no caso em que a imagem caracterizada identifica a profundidade da semente depositada na trincheira de semente (10) relativa à profundidade da trincheira de semente, se a imagem caracterizada identificar que a profundidade da semente é menor do que um limite predeterminado, o monitor (300) gera um sinal para atuar um atuador de controle de força descendente (214) na unidade de fileira (200) de plantadeira para aumentar a força descendente, ou gera um sinal para atuar um atuador de ajuste de profundidade (234) na unidade de fileira de plantadeira para aumentar a profundidade da trincheira de semente.

13. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que no caso em que a imagem caracterizada identifica espaços vazios dentro da trincheira de semente (10), se a imagem caracterizada identificar que uma porção superior da trincheira de semente tem mais de um nível limite de espaço vazio, o monitor (300) gera um sinal para atuar um atuador de montagem da roda de fechamento da trincheira (256) na unidade de fileira (200) de plantadeira para aumentar a força descendente da montagem da roda de fechamento.

14. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que no caso de o monitor (300) determinar uma porcentagem da porção superior fechada da trincheira de semente (10) com base na imagem caracterizada, se a imagem caracterizada identificar que uma porção inferior da trincheira de semente tem mais de um nível limite de espaço vazio, o monitor gera um sinal para atuar um atuador (266) de montagem de roda de destorroador (260) na unidade de fileira (200) de plantadeira para aumentar força descendente na roda de destorroador (264).

15. Sistema de imageamento do solo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a operação de trabalho de solo é uma dentre plantar semente, lavoura, pré-aplicação, ou fertilização da terra.

16. Sistema de imageamento do solo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma barra de ferramentas (202) que compreende pelo menos um implemento agrícola, o pelo menos um implemento agrícola executando pelo menos uma operação de trabalho de solo; pelo menos um sensor de camada de trabalho (100-1, 1002, 100-3) disposto adjacente ao pelo menos um implemento agrícola, o sensor de camada de trabalho gerando um campo eletromagnético (102) através de uma camada de solo de interesse conforme o implemento agrícola atravessa o campo; um monitor (300) em comunicação com o sensor de camada de trabalho e adaptado para gerar uma imagem da camada de solo de interesse com base no campo magnético gerado através da camada de solo de interesse conforme o implemento agrícola atravessa o campo, em que o monitor gera uma imagem de referência (110A) com base em um campo eletromagnético gerado através do solo não revolvido, em que o monitor compara pelo menos uma característica da imagem de referência com pelo menos uma característica da imagem de camada de trabalho e gera uma imagem caracterizada da camada de solo de interesse, em que há um sensor de camada de trabalho disposto adjacente a cada implemento agrícola, opcionalmente em que o sensor de camada de trabalho está no ou atrás de cada implemento agrícola.