CN101101196B - 用于检测距离的机电式检测装置 - Google Patents

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    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Abstract

本发明公开了一种用于检测车辆或工作装置与用机械方式可被感测的结构的距离尤其是与植物林分、成行的植物、土壤结构、犁沟等的距离的检测装置(1)，其具有杆形的弹性检测触头(2)和电测量系统，所述检测触头具有可自由移动的检测末端(11)且在与所述检测末端间隔某一距离之处被刚性地固定到壳体(3)上，所述电测量系统检测所述检测末端(11)相对于保持器的位置变化并根据此位置变化产生测量信号，检测触头(2)具有与其固定位置间隔某一距离的永磁体(6)，该永磁体的磁场由相对于检测触头(2)的固定位置位于固定部位的场敏感传感器(9)检测，该传感器(9)根据永磁体(6)与传感器(9)之间的距离产生电信号。

Description

用于检测距离的机电式检测装置
技术领域
本发明涉及一种用于检测车辆或工作装置与用机械方式可被感测的结构的距离尤其是与植物林分(plant stands)、成行的植物、土壤结构、犁沟等的距离的检测装置，其具有杆形弹性检测触头和电测量系统，所述检测触头具有一个可自由移动的检测末端且在与所述检测末端间隔某一距离的位置处被刚性地固定到保持器上，所述电测量系统检测与保持器相关的检测末端的位置变化并根据位置变化产生测量信号。
背景技术
所提到的这类检测装置被用于沿可被感测的结构如成行的植物、一片植物的边界(stand boundary)或土地的犁沟自动导引农用机械、拖拉机、工作装置或建筑机械。来自检测装置的信号可被用于自动操纵车辆或自推进机械，且可利用所述信号水平地或垂直地控制农具的工作位置。
所提到的这类检测装置在DE 23 62 899 C2中已公知，该装置的检测信号用于自动地横向导引自推进农用收割机械。检测触头被固定到支承臂上，该支承臂沿推进方向向前突出并超过收割机械的切割机构，从而使得所述检测触头沿平缓的圆弧(flat circul arc)向后延伸。接近所述固定位置处设有坐落于检测触头处的应变仪电路，该电路将检测触头的偏移转变成电信号。于是，由于被收割材料的影响而引起的检测触头的机械弯曲应力被转变成用于控制机械的电信号。这种公知设计的缺点在于，其较为复杂且易于发生故障。这种应变仪非常敏感，必须以复杂的方式保护其免于承受不当的机械应力，尤其要避免由于它们被安排在检测触头的不适宜的施加侧面上而引起的不当机械应力。相同的保护应用于将应变仪连接至分析电路上并必须被置于保护管内的连接线上。每一次检测触头受到损坏都必须更换测量系统的昂贵元件。
DE 27 05 491 C2也披露了一种沿成行的植物对自推进收割机械进行自动横向导引的检测装置，其中位于该机械上的弯曲的检测触头被安装成可围绕大致竖直的轴线转动。这种可转动的安装处于由罩壳封闭的机械的分配器顶部内且装备有电测量系统，该电测量系统根据携带检测触头的毂元件的转动角度而形成控制信号。这种检测装置也很复杂且其安装需要保护性罩壳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种如开始部分所提到的那样的坚固且无故障的检测装置，该检测装置可通用，且特别之处在于结构简单。
在本发明的检测装置中，检测触头在距其固定位置某一距离处具有永磁体，该永磁体的磁场通过刚性地位于与检测触头的固定位置相应之处的场敏感传感器检测，所述传感器根据永磁体与传感器之间的距离产生电信号。由此，能够实现本发明的目的。此外，下面将阐明本发明的一些扩展改进。
在本发明的技术解决方案中，检测触头是一种简单的、不复杂且不灵敏的生产成本低廉的部件。没有灵敏的测量机件被联接到通过与被感测的结构接触而受到较大的应力和磨损的检测触头上。取而代之的是，检测触头仅携带对机械应力和泥污非常不敏感且不需要通过线路连接至电路的永磁体。优选将永磁体布置在检测触头的凹处中并借此受到附加的保护以避免外部影响。如果检测触头被磨损或损坏，则通过松开其紧固装置可以很方便地进行更换，而不会由此影响到电测量系统的其它部分。传感器与检测触头是分离的且沿检测方向被直接布置在检测触头后面，因此受到检测触头的保护。优选将传感器连同相关联的传感器电子器件全部装进由非磁性材料构成的壳体中，借此受到可靠保护而避免了外部影响。优选设置霍尔传感器作为根据磁场的磁场强度产生电压信号的传感器。
根据本发明，检测触头可被设置为直杆且可由如纤维增强的塑性材料之类的高弹性材料组成。还可使得检测触头的横截面从固定位置起沿检测末端的方向渐细。通过这种方式可实现弯曲应力的均匀分布和适宜的变形特征。此外，可将检测触头的横截面轮廓设计成使得其在沿检测方向上的抗弯强度比相对于检测方向为横向的抗弯强度小。
本发明还建议设置相对于其固定位置对称的检测触头，以使得从其固定位置向外检测触头沿两个相对方向延伸并具有两个相对的检测末端。通过这种设计，可同时检测彼此间隔某一距离的两个结构例如成行的植物，且引导装置沿成行的植物之间的中间部分行进。当然也可以有时用左边的检测末端进行检测，有时用右边的检测末端进行检测。
根据本发明的另一建议，可使后侧面向远离可被感测的结构的检测触头紧靠在支承元件的支承表面上，该支承表面尤其可以是凹陷部分，检测触头与支承表面之间的距离从固定位置起沿检测末端的方向稳定地增加。在这种扩展方案中，随着变形的增加，检测触头逐渐增多地位于支承表面上，其自由长度相应减少。通过这种方式，在产生更大偏移的情况下可降低检测触头的弯曲应力，同时可避免固定位置处出现过度的应力。此外，可获得确定永磁体的位置变化的检测触头区域的受控变形。支承元件优选是包围传感器和电子传感器电路的壳体的一部分。
附图说明
下文结合如附图所示的实施例对本发明进行更详细的描述。附图中：
图1示出了从以上所述出发观察到的本发明的检测装置；
图2为图1所示的检测装置沿检测方向的检测触头的视图；
图3为沿图2中检测触头的线III-III剖切的横剖面图。
具体实施方式
所述附图示出的检测装置1具有检测触头2和壳体3，检测触头2被可拆卸地固定到该壳体上。检测触头2具有横截面为矩形、基本是直杆的形状。横截面的宽度b恒定，横截面的高度h大于宽度b且从杆的中点起沿两个杆末端的方向均匀地渐细。因此，检测触头2沿其高度h的方向比沿其宽度b的方向即检测方向更坚硬。在检测触头2的宽侧的中间设有矩形凸起4和孔5，所述孔在凸起4的区域中穿过检测触头2，用于容纳固定螺钉。永磁体6在凸起4的两侧嵌入检测触头2中且分别与所述凸起间隔相同的距离。永磁体6在所有侧上由检测触头2的材料围绕且借此受到保护以避免外部影响。
检测触头2由玻璃纤维增强的塑性材料构成且具有高柔韧性。在生产检测触头2的过程中，可使塑性材料环绕永磁体6进行浇铸。或者，检测触头可设有插入永磁体之后即被封闭的孔口。不用玻璃纤维增强的塑性材料，而如如不锈钢之类的具有高弹性的其它非磁性材料也可用于生产检测触头2。
壳体3的面向检测触头2的外侧上形成有大体呈圆柱形的支承表面7，在所述支承表面的中部设有用于容纳凸起4的凹处8。壳体3的与圆柱形支承表面7相对的外表面是平的且适合于将壳体3联接到保持器上。在壳体3中，以对称布置的方式在邻近支承表面7之处设有两个霍尔传感器9以及连接霍尔传感器的电子电路10，该电子电路用于为传感器提供电力并进行信号处理和信号放大。在磁场中，霍尔传感器根据磁场强度产生电压信号。可通过界面(未示出)将电路10连接至车辆或工作机械的电子控制装置。壳体3由非磁性材料构成，以使永磁体6的磁场不受壳体的干扰或削弱。
从图1中可以看到，当检测触头2的检测末端11沿箭头X的方向弯曲时，安置在检测触头2的区域中的永磁体6向支承表面7靠近。传感器9分别被设置在形成支承表面7的壳体壁的内侧上的位置，该位置大体位于当检测末端11弯曲时永磁体6移动所沿循的路径曲线的延长部分上。于是，霍尔传感器9对由于检测末端11沿箭头方向的弯曲而导致永磁体6的磁场的每次位移进行检测，并根据相应的磁场强度产生模拟信号，因此根据永磁体6的位移程度产生的模拟信号表明了检测末端11沿箭头方向产生的偏移强度。所以，由此获得的信号反映出由被感测的结构引起的检测末端11偏移其基础位置的程度有多大，据此也反映出检测装置1与被检测结构的距离有多长。
在检测装置1的实际应用中，壳体3与要控制的车辆或农具连接，使得检测触头2沿推进方向位于前方。此外，在传感器9或电子电路10与车辆的电子控制部分之间存在电连接。如果将检测装置1联接成使得检测触头2横向于推进方向水平延伸且壳体3位于车辆的中部，在将检测装置1配置成接近土壤的情况下可利用检测触头2的两个检测末端11的偏移引导车辆例如在两行庄稼之间或两个路堤之间的中间部分行进。在此过程中车辆受到分析和控制单元的控制，以使得检测触头2在两个检测末端11处产生的偏移保持均匀。若将检测装置1联接成使得检测触头2具有垂直取向，则可用具有向下指向的检测末端导引车辆或农具单元使之处于高处或低洼处。在此过程中，分析和控制单元导引相应的装置以使得检测触头2的偏移总是对应于预定目标值。
所描述的检测装置的优点在于其在机械应力方面非常刚性。检测触头可沿所有方向产生偏移、压缩或扭曲而不会受到损坏。就应用而言本检测装置极为通用，其可在垂直取向、水平取向或其它取向上使用。检测触头可具有多种形状和尺寸，以实现适用于具体应用情况的最佳调节，而不需要改变测量系统或传感器。此外，可非常简便地更换检测触头，且不会妨碍测量系统的电气部分。

Claims (11)

1.用于检测车辆或工作装置与用机械方式可被感测的结构的距离的检测装置，其具有杆形的弹性检测触头和电测量系统，所述检测触头具有可自由移动的检测末端且在与该检测末端间隔某一距离的位置处被刚性地固定到保持器上，所述电测量系统检测所述检测末端(11)相对于所述保持器的位置变化并根据该位置变化产生测量信号，其特征在于，所述检测触头(2)具有与其固定位置相距某一距离的永磁体(6)，该永磁体的磁场由相对于检测触头(2)的固定位置位于固定部位处的场敏感传感器(9)检测，该传感器(9)根据所述永磁体(6)与所述传感器(9)之间的距离产生电信号。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述永磁体(6)被压入所述检测触头(2)的凹处中。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述传感器(9)与所述检测触头(2)分离且沿检测方向被安置在所述检测触头后面。
4.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述传感器(9)连同相关的电子电路(10)一起被完全装进由非磁性材料构成的壳体(3)中。
5.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述传感器(9)是根据所述磁场的磁场强度产生电压信号的霍尔传感器。
6.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述检测触头(2)被设置为直杆且由高弹性材料构成。
7.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述检测触头(2)的横截面从所述固定位置起沿所述检测末端(11)的方向渐细。
8.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述检测触头(2)沿检测方向具有比横向于检测方向更小的抗弯强度。
9.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述检测触头(2)相对于其固定位置是对称的。
10.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，后侧面向远离可被感测的结构的所述检测触头(2)能够紧靠在支承元件的支承表面(7)上，所述检测触头(2)与支承表面(7)之间的距离从固定位置起沿所述检测末端(11)的方向稳定地增加。
11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述支承元件形成包围所述传感器(9)和相关的电子电路(10)的壳体(3)的一部分。
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