IT202100021326A1 - Veicolo migliorato per compattare un prodotto da stoccare in un silo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?VEICOLO MIGLIORATO PER COMPATTARE UN PRODOTTO DA STOCCARE IN UN SILO?

CAMPO TECNICO

La presente invenzione riguarda un veicolo migliorato per compattare un prodotto da stoccare in un silo, in particolare almeno un veicolo da lavoro o un veicolo volante dotato di un sensore di densit? per generare una mappa di densit? del prodotto da stoccare al fine di controllare una o pi? impostazioni di lavoro dell?almeno un veicolo da lavoro. Inoltre, riguarda detto almeno un veicolo da lavoro o veicolo volante, nonch? un metodo per generare detta mappa di densit?.

BACKGROUND DELL?INVENZIONE

Com?? noto, un corretto controllo della densit? di un prodotto da stoccare (ad esempio, un materiale agricolo per l?alimentazione umana o animale, nel dettaglio un prodotto alimentare) in un silo, e in particolare la presenza e la quantit? di ossigeno nel prodotto da stoccare, ? necessario al fine di garantire la corretta conservazione dei prodotti da stoccare per lunghi periodi (ad esempio, mesi) come necessario.

In dettaglio, una corretta fermentazione anaerobica del prodotto da stoccare ? obbligatoria per stoccare lo stesso senza deterioramento e degradazione. Infatti, in assenza di una corretta fermentazione anaerobica, sul prodotto alimentare crescerebbero muffe e batteri dannosi e vi sarebbero pericoli per la salute degli animali che vengono alimentati con lo stesso.

Ad oggi, questo controllo ? principalmente eseguito manualmente e si basa sull?esperienza e la competenza degli operatori formati all?esecuzione di questo compito.

Ciononostante, errori umani o mancanza di esperienza sufficiente potrebbero determinare uno stoccaggio incorretto e pertanto pericoli per la salute.

Pertanto, si sente la necessit? di fornire un metodo diverso per controllare la densit? dei prodotti da stoccare in silos.

RIEPILOGO DELL?INVENZIONE

Un obiettivo della presente invenzione ? soddisfare le necessit? citate in precedenza.

L?obiettivo citato in precedenza viene raggiunto mediante un veicolo migliorato per compattare un prodotto da stoccare in un silo e comprendente un sensore di densit?, come rivendicato nell?insieme allegato di rivendicazioni.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione, nel seguito viene descritta una forma di realizzazione preferita, a titolo di esempio non limitativo, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

? la figura 1 ? una vista in prospettiva che mostra schematicamente un primo veicolo agricolo che sposta un prodotto da stoccare in un silo, secondo una forma di realizzazione;

? la figura 2 ? una vista dall?alto del primo veicolo agricolo della figura 1 nel silo, secondo una forma di realizzazione in cui viene mostrata schematicamente una mappa di densit? sovrapposta al prodotto da stoccare nel silo;

? la figura 3 ? un diagramma a blocchi che mostra schematicamente il primo veicolo agricolo della figura 1, secondo una forma di realizzazione;

? la figura 4 ? una vista in prospettiva che mostra schematicamente un dettaglio della figura 1 in cui il primo veicolo agricolo ? dotato di una pala di veicolo agricolo la cui posizione viene controllata in base alla mappa di densit? del prodotto da stoccare nel silo, secondo una forma di realizzazione;

? la figura 5 ? una vista in prospettiva che mostra schematicamente il primo veicolo agricolo e un secondo veicolo agricolo, entrambi che spostano il prodotto da stoccare nel silo, secondo una forma di realizzazione; e

? la figura 6 ? una vista in prospettiva che mostra schematicamente una pluralit? di veicoli agricoli e un veicolo volante (ad esempio, un drone) configurato per generare la mappa di densit? del prodotto da stoccare nel silo, secondo una forma di realizzazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

La figura 1 mostra un primo veicolo da lavoro 10 (in dettaglio, un veicolo agricolo) che sposta e trasporta un prodotto da stoccare 12 in un silo 14.

In dettaglio, il prodotto da stoccare 12 ? un materiale agricolo per l?alimentazione umana o animale, in ulteriore dettaglio un prodotto alimentare quale pianta di mais frantumata, mais, grano, soia, orzo, eccetera.

Ad esempio, il silo 14 ? delimitato esternamente da pareti laterali 14a e 14b tra cui viene stoccato il prodotto da stoccare 12. Il silo 14 ? accessibile dal primo veicolo da lavoro 10 attraverso almeno un?apertura (o passaggio) 14c tra le pareti laterali 14a e 14b, il che consente al primo veicolo del lavoro 10 di entrare nel/uscire dal silo 14 e di trasportare il prodotto da stoccare 12 dentro e fuori del silo 14.

Di seguito, si considerer? un trattore come esempio del primo veicolo da lavoro 10 come anche mostrato nella figura 1, anche se ? evidente che ? possibile considerare analogamente altri veicoli da lavoro e/o veicoli agricoli (ad esempio, un escavatore, una draga, eccetera).

Durante l?uso, il primo veicolo da lavoro 10 trasporta il prodotto da stoccare 12 all'interno del silo 12 ma anche dentro e fuori dallo stesso. Inoltre, il primo veicolo del lavoro 10 compatta il prodotto da stoccare 12 su cui si trova per via del suo peso (ovvero, esercita una forza, dovuta alla sua massa, sul prodotto da stoccare 12 in modo che quest?ultimo diventi pi? denso), variando in questo modo la densit? del prodotto da stoccare 12 che si estende al di sotto del primo veicolo da lavoro 10. La densit? del prodotto da stoccare 12 ? correlata al contenuto d?aria presente nel prodotto da stoccare 12: man mano che la quantit? d?aria diminuisce (ad esempio, per via della compattazione eseguita dal primo veicolo agricolo 10), la densit? del prodotto da stoccare 12 aumenta, e viceversa. Pertanto, ? possibile determinare, in un modo di per s? noto, il contenuto d?aria nel prodotto da stoccare 12 utilizzandone la densit? e tenendo in considerazione le caratteristiche del prodotto da stoccare considerato 12 (ad esempio, il tipo di prodotto da stoccare 12).

In particolare, il primo veicolo da lavoro 10 ? dotato di un elemento operativo 16 (ad esempio, una pala del trattore o una benna della draga) configurato per eseguire un?operazione di lavoro specifica del primo veicolo da lavoro 10, quale ad esempio spostare il prodotto da stoccare 12 da un luogo ad un altro all'interno del silo 12 nonch? dentro e fuori dallo stesso.

Inoltre, secondo una forma di realizzazione, il primo veicolo da lavoro 10 ? dotato di almeno un sensore di densit? 18 configurato per misurare la densit? (ovvero, la densit? di materiale) del prodotto da stoccare 12. Nel seguito, verr? considerato il caso esemplificativo secondo cui il primo veicolo da lavoro 10 ? dotato di un sensore di densit? 18; ci? nonostante, ? evidente che il primo veicolo da lavoro 10 pu? essere analogamente dotato di una pluralit? di sensori di densit? 18.

Il sensore di densit? 18 ? portato dal primo veicolo da lavoro 10 in modo da essere in grado di misurare la densit? del prodotto da stoccare 12 mentre il primo veicolo da lavoro 10 si sta spostando sul prodotto da stoccare 12. Ad esempio, il sensore di densit? 18 ? disposto nel primo veicolo da lavoro 10 in modo tale da essere rivolto verso il prodotto da stoccare 12 al di sotto del primo veicolo da lavoro 10. Come esempio non limitativo, il sensore di densit? 18 ? portato da una porzione anteriore del primo veicolo da lavoro 10.

Ad esempio, il sensore di densit? 18 comprende un georadar (GPR, Ground Penetrating Radar) e/o un sensore a induzione elettromagnetica (EMI, Electro Magnetic Induction) o un qualsiasi altro sensore noto per misurare la densit? del prodotto da stoccare 12. Questi tipi di sensori fanno affidamento su diverse tecnologie, ma il principio di base comprende inviare un?onda elettromagnetica all?interno del materiale sfuso e ottenere un segnale riflesso o indotto rappresentativo di parametri del materiale stesso (ad esempio, un?attenuazione di segnale che ? correlata alla densit? del prodotto da stoccare 12). In base a tale segnale riflesso o indotto e a una o pi? soglie (selezionate in un modo di per s? noto in base alla tecnologia e all?applicazione specifiche), ? possibile distinguere tra aree del prodotto da stoccare 12 che hanno raggiunto una compattazione ideale (ovvero, una densit? obiettivo) e aree che necessitano di ulteriore compattazione.

Come mostrato nella figura 2, il sensore di densit? 18 rileva la densit? del prodotto da stoccare 12 e genera una mappa 20 di densit? del prodotto da stoccare 12. La mappa di densit? 20 (generata in 2D o 3D) ? formata da una o pi? regioni di densit? 20?, chiuse e contigue tra loro, ciascuna avente un rispettivo valore di densit? che la identifica. In particolare, le regioni di densit? 20? sono regioni di una superficie superiore 12a del mucchio di prodotto da stoccare 12 nel silo 14, su cui avanza il primo veicolo da lavoro 10. Ciascuna regione di densit? 20? viene identificata da un rispettivo valore di densit? diverso dai valori di densit? delle regioni di densit? 20? che circondano quella considerata.

Ad esempio, ciascun valore di densit? viene scelto tra una pluralit? di valori di densit? predeterminati. Ciascuna regione di densit? 20?, avente il rispettivo valore di densit? tra i valori di densit? predeterminati, ? formata dalla porzione (ovvero, la regione chiusa) della superficie superiore 12a del prodotto da stoccare 12 il cui valore di densit? ? pi? vicino al valore di densit? considerato che a qualsiasi altro valore di densit? predeterminato (ad esempio, considerando tre valori di densit? predeterminati di 100 kg/m<3>, 120 kg/m<3 >e 140 kg/m<3>, la regione di densit? 20? con il valore di densit? di 120 kg/m<3 >viene definita come la porzione del prodotto da stoccare 12 il cui valore di densit? ? compreso tra 110 kg/m<3 >e 130 kg/m<3>).

In alternativa, ciascuna regione di densit? 20? ha una rispettiva area solida predeterminata e il suo valore di densit? viene calcolato (ad esempio, come una media, una media ponderata o una mediana) in funzione delle densit? misurate del prodotto da stoccare 12 in corrispondenza di ciascun punto di detta regione di densit? 20? (ad esempio, ciascuna regione di densit? 20? ha una area solida predeterminata di circa 10 m<2 >e il suo valore di densit? ? il valore medio delle densit? del prodotto da stoccare 12 nella regione di densit? considerata 20?).

La figura 3 mostra schematicamente in dettaglio il primo veicolo da lavoro 10 secondo una forma di realizzazione.

Il primo veicolo da lavoro 10 comprende un?unit? di controllo elettronica, ECU, 34 di un tipo di per s? noto, collegata operativamente al sensore di densit? 18 e all?elemento operativo 16, per comunicare con il sensore di densit? 18 e per controllare l?elemento operativo 16.

Il sensore di densit? 18 comprende un?unit? di rilevazione 36 e un?unit? di controllo di sensore 32 accoppiate operativamente (ad esempio, accoppiate elettricamente) tra di loro. L?unit? di rilevazione 36 ? configurata per misurare la densit? del prodotto da stoccare 12 su cui si trova il primo veicolo da lavoro 10 e per generare un segnale di densit? (ad esempio, un segnale analogico) indicativo di detta densit?, mentre l?unit? di controllo di sensore 32 ? configurata per ricevere il segnale di densit? e per generare la mappa di densit? 20 in funzione del segnale di densit?.

Facoltativamente, il sensore di densit? 18 comprende inoltre un?unit? di interfaccia 38 accoppiata all?unit? di rilevazione 36 e all?unit? di controllo di sensore 32 per l?interfaccia tra l?unit? di rilevazione 36 e l?unit? di controllo di sensore 32 (ad esempio, per digitalizzare e/o amplificare e/o filtrare il segnale di densit?). Ad esempio, l?unit? di interfaccia 38 comprende un circuito di amplificazione e/o un circuito di filtraggio e/o un convertitore da analogico a digitale, ADC, non mostrato.

In dettaglio, l?unit? di controllo di sensore 32 genera la mappa di densit? 20 combinando le informazioni nel segnale di densit? con informazioni di traiettoria del primo veicolo da lavoro 10, ottenute ad esempio da un GPS (non mostrato) del primo veicolo da lavoro 10 che traccia la posizione del primo veicolo da lavoro 10 o da una traiettoria di veicolo registrata automaticamente attraverso sensori di posizione (ad esempio, accelerometri e giroscopi del primo veicolo da lavoro 10). In ulteriore dettaglio, l?unit? di controllo di sensore 32 registra, in corrispondenza di ogni punto della traiettoria del primo veicolo da lavoro 10, la densit? misurata del prodotto da stoccare 12 in corrispondenza di tale punto; scansionando il mucchio del prodotto da stoccare 12 (ad esempio, attraverso una traiettoria di veicolo che copre l?intero mucchio del prodotto da stoccare 12 nel silo 14) ed unendo le informazioni di densit? del segnale densit? alle informazioni di posizione di detta traiettoria, l?unit? di controllo di sensore 32 genera la mappa di densit? 20 completa.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il primo veicolo da lavoro 10 (in dettaglio, l?ECU 34) controlla una o pi? impostazioni di lavoro del primo veicolo da lavoro 10 in funzione della mappa di densit? 20. Secondo una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa mostrata nella figura 4, l?ECU 34 controlla l?elemento operativo 16 in base alla mappa di densit? 20 e in particolare controlla una posizione (ad esempio, uno spostamento verticale D) dell?elemento operativo 16 e quindi la quantit? del prodotto da stoccare 12 spostata dal primo veicolo da lavoro 10. Ciononostante, possono essere considerate in modo analogo altre impostazioni di lavoro del primo veicolo da lavoro 10, quali la traiettoria, la sterzata o la velocit? del primo veicolo da lavoro 10 (ovvero, per compattare meglio il prodotto da stoccare 12 nelle regioni di densit? 20? aventi valori di densit? al di sotto di un valore di densit? di soglia, che verr? selezionato in un modo di per s? noto in base al prodotto da stoccare considerato 12, all?umidit?, eccetera), eccetera.

Secondo un?ulteriore forma di realizzazione, il primo veicolo da lavoro 10 ? accoppiato operativamente a uno o pi? secondi veicoli da lavoro 40 per condividere tra loro la mappa di densit? generata 20. Di seguito, verr? considerato il caso esemplificativo in cui ? presente un secondo veicolo da lavoro 40, anche se ? chiaro che ? possibile considerare analogamente due o pi? secondi veicoli da lavoro 40.

Il secondo veicolo da lavoro 40 ? simile al primo veicolo da lavoro 10 e pertanto non verr? nuovamente descritto nel seguito. Il primo e il secondo veicolo da lavoro 10 e 40 sono accoppiati ad esempio attraverso moduli di ricetrasmissione 42 dei veicoli da lavoro 10, 40 (ovvero, antenne di trasmissione e ricezione) o attraverso connessione Internet.

In dettaglio, la mappa di densit? 20 pu? essere generata da uno dei veicoli da lavoro 10, 40 (ad esempio, il primo veicolo da lavoro 10) e inviata agli altri veicoli da lavoro 10, 40 (ad esempio, il secondo veicolo da lavoro 40, che potrebbe anche non essere dotato del sensore di densit? 18) per controllare le loro impostazioni di lavoro come precedentemente discusso per il primo veicolo da lavoro 10 o ? possibile formare una mappa di densit? totale del prodotto da stoccare 20 raccogliendo e unendo le mappe di densit? 20 generate da ciascun veicolo da lavoro 10, 40 (ovvero, in base alle traiettorie seguite dai rispettivi veicoli da lavoro 10, 40).

Secondo un?ulteriore forma di realizzazione, il sensore di densit? 18 non ? compreso in uno dei veicoli da lavoro 10, 40 ma ? portato da un veicolo volante 50 quale un drone. Il veicolo volante 50 acquisisce la mappa di densit? 20 del prodotto da stoccare 12 in base alla sua traiettoria come precedentemente descritto, e la trasmette (ad esempio, attraverso i moduli di ricetrasmissione 42 o attraverso la connessione Internet) agli uno o pi? veicoli da lavoro 10, 40 che controllano le loro impostazioni di lavoro in base alla mappa di densit? ricevuta 20.

In dettaglio, nel caso dell?utilizzo del veicolo volante 50, il sensore di densit? 18 del veicolo volante 50 potrebbe comprendere, oltre ai sensori precedentemente citati o al posto degli stessi, un dispositivo di acquisizione di immagine (ad esempio, una fotocamera) e/o un sensore di prossimit? (ad esempio, un sensore di intervallo) per monitorare la forma del mucchio del prodotto da stoccare 12. Infatti, raccogliendo informazioni per esempio sulla forma del prodotto da stoccare 12 ? possibile, in un modo di per s? noto, stimare la compattazione e la densit? del prodotto da stoccare 12 (ad esempio, verificando come cambia la forma mentre i veicoli da lavoro la stanno compattando).

Alla luce di quanto precede, i vantaggi della presente invenzione sono evidenti.

Per via del fatto che la compattazione del prodotto da stoccare 12 nel silo 14 ? un?operazione ripetitiva in un ambiente controllato (ovvero, in presenza di depositi definiti ad esempio dalle pareti laterali 14a, 14b), l?utilizzo del sensore di densit? 18 per generare la mappa di densit? 20 consente di automatizzare il processo di insilamento.

In dettaglio, ci? consente ai veicoli da lavoro di implementare funzioni automatiche per diminuire (e infine rimuovere) il contributo manuale da parte degli operatori. Ci? consente operazioni pi? efficienti, nessun rischio di errore umano, ottimizzazione del consumo di carburante e riduzione del tempo complessivo richiesto per eseguire il compito.

In dettaglio, ? possibile automatizzare i seguenti compiti: guida dei veicoli da lavoro (ovvero, coordinamento dei diversi veicoli per definire la traiettoria ottimale per compattare il prodotto da stoccare 12 nel silo 14); e ottimizzazione del sollevamento di lama durante la compattazione (ovvero, sollevamento dell?elemento operativo 16 in modo uniforme sull?intera distanza percorsa).

? chiaro che ? possibile apportare modifiche all?invenzione descritta che non si estendano oltre l?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Ad esempio, l?ECU 34 (e non l?unit? di controllo di sensore 32, come precedentemente discusso) riceve il segnale di densit? dal sensore di densit? 18 e genera la mappa di densit? 20 analogamente a quanto precedentemente descritto.

La mappa di densit? 20 pu? essere inviata non soltanto ai veicoli da lavoro, ma anche ad altre strutture di ricezione, quale un?infrastruttura di azienda agricola.

Inoltre, le diverse forme di realizzazioni precedentemente discusse possono essere combinate tra loro per ottenere ulteriori soluzioni. Ad esempio, un gruppo di veicoli pu? comprendere una pluralit? dei veicoli precedentemente discussi e o la mappa di densit? 20 viene generata da uno di tali veicoli e condivisa (ovvero, inviata) con gli altri, o una mappa di densit? totale del prodotto da stoccare 12 viene generata dalla fusione (ovvero, unendo, come in una media) delle mappe di densit? 20 acquisite da tutti i veicoli. In dettaglio, il gruppo di veicoli pu? comprendere il primo veicolo da lavoro 10 (facoltativamente, anche uno o pi? secondi veicoli da lavoro 40) e uno o pi? veicoli volanti 50, in modo che la mappa di densit? totale possa essere generata unendo le mappe di densit? 20 generate da ciascuno di detti veicoli.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI

1. Sensore di densit? (18) portabile da un veicolo da lavoro (10; 40) o un veicolo volante (50) lungo una traiettoria che si estende su una superficie superiore (12a) di un mucchio di prodotto da stoccare (12) in un silo (14), il sensore di densit? (18) essendo configurato per:

- acquisire, lungo detta traiettoria, un segnale di densit? indicativo di una densit? del prodotto da stoccare (12) lungo detta traiettoria; e

- generare, in funzione del segnale di densit? della traiettoria, una mappa di densit? (20) del prodotto da stoccare (12),

in cui la mappa di densit? (20) comprende una pluralit? di regioni di densit? (20?) ciascuna avente un rispettivo valore di densit?.

2. Sensore di densit? secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun valore di densit? viene scelto tra una pluralit? di valori di densit? predeterminati, e

in cui ciascuna regione di densit? (20?) ? definita come una rispettiva regione chiusa della superficie superiore (12a) del prodotto da stoccare (12) che ha, in corrispondenza di ciascun punto della regione di densit? (20?), una densit? che ? pi? vicina al valore di densit? di detta regione di densit? (20) che a qualsiasi altro valore di densit? predeterminato.

3. Sensore di densit? secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna regione di densit? (20?) ? definita come una rispettiva regione chiusa della superficie superiore (12a) del prodotto da stoccare (12), avente una rispettiva area solida predefinita e il cui valore di densit? viene calcolato in base alle densit? acquisite del prodotto da stoccare (12) in detta regione di densit? (20?).

4. Sensore di densit? secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un?unit? di controllo di sensore (32) e un?unit? di rilevazione (36) accoppiate elettricamente tra loro, l?unit? di rilevazione (36) essendo configurata per misurare la densit? del prodotto da stoccare (12) e per generare il segnale di densit? indicativo di detta densit? e l?unit? di controllo di sensore (32) essendo configurata per ricevere il segnale di densit? e per generare la mappa di densit? (20) in funzione del segnale di densit?.

5. Sensore di densit? secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un georadar, GPR, e/o un sensore a induzione elettromagnetica, EMI.

6. Veicolo (10; 50) comprendente un sensore di densit? (18) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5.

7. Veicolo secondo la rivendicazione 6, detto veicolo essendo un primo veicolo da lavoro che porta il sensore di densit? (18).

8. Veicolo secondo la rivendicazione 7, comprendente un?unit? di controllo (34) configurata per ricevere la mappa di densit? (20) dal sensore di densit? (18) e per controllare una o pi? impostazioni di lavoro del primo veicolo da lavoro in base a detta mappa di densit? (20).

9. Veicolo secondo la rivendicazione 8, dotato di un elemento operativo (16) configurato per essere controllato dall?unit? di controllo (34) in base alla mappa di densit? (20).

10. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, configurato per trasmettere la mappa di densit? (20) a uno o pi? secondi veicoli da lavoro (10) per controllare una o pi? impostazioni di lavoro degli uno o pi? secondi veicoli da lavoro (10).

11. Veicolo secondo la rivendicazione 6, detto veicolo essendo un veicolo volante (50) che porta il sensore di densit? (18).

12. Veicolo secondo la rivendicazione 11, in cui il sensore di densit? (18) comprende un dispositivo di acquisizione di immagine e/o un sensore di prossimit?.

13. Gruppo di veicoli, ciascun veicolo essendo un veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 12, in cui: una mappa di densit? totale del prodotto da stoccare (12) viene generata unendo le mappe di densit? (20) generate da detti veicoli; o la mappa di densit? (20) viene generata da uno dei veicoli e inviata agli altri veicoli.

14. Metodo per generare una mappa di densit? (20) di un mucchio di materiale da stoccare (12) in un silo (14), il metodo essendo eseguito da un sensore di densit? (18) che pu? essere portato da un veicolo (10; 40) o un veicolo volante (50) lungo una traiettoria che si estende su una superficie superiore (12a) di detto mucchio di prodotto da stoccare (12) nel silo (14),

il metodo comprendendo le fasi di:

- acquisire, lungo detta traiettoria, un segnale di densit? indicativo di una densit? del prodotto da stoccare (12) lungo detta traiettoria; e

- generare, in funzione del segnale di densit? e della traiettoria, una mappa di densit? (20) del prodotto da stoccare (12),

in cui la mappa di densit? (20) comprende una pluralit? di regioni di densit? (20?) ciascuna avente un rispettivo valore di densit?.