CN101627682B - 玉米收获机果穗喂入量测试方法及测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种玉米收获机果穗喂入量测试方法及测试装置，玉米割台将玉米植株上的果穗摘下后，进入果穗输送装置；果穗输送装置将果穗送入果穗流量信息采集机构，配置在该机构的果穗喂入量传感器将果穗喂入量的力学信号转变为电信号，并将该电信号传送给果穗喂入量测试装置，以进行果穗喂入量(kg/s、穗/秒)的测试；所述喂入量测试装置由果穗喂入量传感器、信号调理部分、信号转换部分、计算机(CPU)分析处理部分、显示部分和报警部分等组成，该装置对玉米收获机的果穗喂入量(kg/s、穗/秒)进行测试和显示，并可对果穗喂入量进行设定，超设定值时则可进行声光报警，提醒驾驶员操控和调整机器，以保证玉米收获机的作业质量和生产效率。
Description
技术领域：
本发明涉及农业装备田间监测技术领域，特别涉及一种玉米收获机果穗喂入量测试方法及测试装置。
背景技术：
玉米是重要的粮食作物，广泛用做食品、饲料和工业原料。玉米在我国就有二十多个省区广泛种植，历史悠久，是我国第三大种植作物，种植面积约2400万hm2，位居世界第二。但是，玉米机械化收获大大滞后于我国农业现代化发展的需求，机收面积远远低于小麦和水稻。截至目前，玉米机收面积约占种植面积的3％～4％，大力发展玉米收获机械化是当前我国农业机械化工作的重点之一。
目前，国内外玉米收获机种类繁多，若按动力配置方式可分为：牵引式、背负式和自走式等类型玉米收获机；若按收获行数可分为：单行、两行、三行和多行(4～6行或更多)玉米收获机；以上各类型玉米收获机按作业功能可分为单功能玉米收获机和多功能玉米收获机即玉米联合收获机。
单功能玉米收获机既只收获玉米果穗，其工艺流程为：摘穗——输送——集穗，该工艺流程是各类型玉米收获机的基本收获工艺流程；多功能玉米收获机(玉米联合收获机)在作业时不仅收获玉米果穗(或籽粒)，还要进行玉米秸秆处理或根茬处理，其作业工艺流程可分为果穗收获型和籽粒收获型两类，果穗收获型玉米收获机又可称为玉米果穗收获机；籽粒收获型玉米收获机亦可称为玉米籽粒收获机。
果穗收获型玉米收获机的工艺流程为：摘穗——输送——集穗——秸秆处理(切段青贮、割倒铺放或粉碎还田)——根茬处理(破茬还田)；或摘穗——输送——剥皮——集穗——秸秆处理(切段青贮、割倒铺放或粉碎还田)——根茬处理(破茬还田)。现有的玉米果穗收获机常对其摘穗、剥皮、秸杆、根茬等处理功能按需组合，以满足各地域客户的不同需求。
籽粒收获型玉米收获机的工艺流程为：摘穗——输送——脱粒——分离——清选——集籽粒——秸秆处理(切段青贮、割倒铺放或粉碎还田)——根茬处理(破茬还田)，我国目前大多数玉米收获机在收获作业时不对玉米根茬进行处理。
我国虽地大物博，但人口众多，人均占有耕地面积远低于世界的人均值，需用占世界9％的耕地养活占世界22％的人口，确非易事。为保障我国的粮食生产和粮食安全，农业生产常致力于提高土地的复种指数(耕地一年收获一季作物，其复种指数为1；两年收获三季庄稼，其复种指数为1.5)，培育和种植早熟、早收、高产作物，提高土地的利用率和产出率，多打粮食，以保障我国13亿人口的吃饭问题。根据我国玉米地域的种植情况，除东北少数较寒冷地区玉米机械化收获时直接脱粒籽粒外，大多数地区玉米收获机只收获玉米果穗，以减少玉米作物占有土地的时间，等待果穗晾晒干噪后，再进行脱粒、贮藏、加工和食用。
当今国内外现有的玉米收获机都不具有果穗喂入量测试功能，如美国JohnDeere公司的9660 STS型联合收获机是属于籽粒收获型玉米收获机，该机不是收获、入仓玉米果穗，而是直接收获、脱粒玉米籽粒。该联合收获机虽然可以进行玉米籽粒产量测试，但没有玉米果穗喂入量测试装置，不具有玉米果穗喂入量(kg/s、穗/秒)测试功能，不能进行玉米果穗喂入量的测试和显示。
国内外现有的一些谷物联合收获机通过换装玉米割台也可以进行玉米收获，如美国John Deere公司的JD1065型联合收获机及CASE公司的CASE2366型联合收获机等机型属于籽粒收获型玉米收获机。目前，能够换装玉米割台的联合收获机大都属于籽粒收获型玉米收获机，也有些属于果穗收获型玉米收获机，如中国收获机械总公司新疆3.0型(先锋3088型联合收获机)联合收获机经改装(加装玉米割台及输送槽、果穗箱等部件)后就成为果穗收获型玉米联合收获机。
现有的谷物联合收获机喂入量测试技术(如发明专利：90101728.0)依据其测试原理，可以进行籽粒收获型玉米联合收获机喂入量的测试，但其只能测试经由收获机倾斜输送器(过桥)送入脱粒滚筒的全部喂入量(kg/s)，而不能进行收获机果穗喂入量(穗/秒)的测试。
目前，由于现有的果穗收获型玉米收获机(即玉米果穗收获机)上没有果穗喂入量实时测试装置，在果穗收获作业时，想“快跑多收”，大喂入量作业，时常会出现玉米割台(摘穗台)及果穗输送装置等相关部件由于超额定喂入量(设计喂入量)造成堵塞现象和损失过大等故障，这样就需要停止作业，由人工疏通堵塞和排除故障，就会造成玉米收获机生产效率不高和作业质量下降。
发明内容
本发明为了解决现有玉米收获机果穗喂入量测试技术中的不足之处，根据我国及国外玉米果穗的收获状况，实现玉米收获机果穗收获作业时实施监测生产效率，提供一种喂入量测试方法及测试装置。该方法不仅实时测试玉米收获机随机果穗喂入量(kg/s、穗/秒)，还可以实时监测玉米收获机的果穗流量(kg/s、穗/秒)。对于收获玉米果穗的收获机与收获玉米籽粒的收获机不同，其作业喂入量(kg/s、穗/秒)与果穗流量(kg/s、穗/秒)是相同的，果穗流量即是玉米收获机的喂入量。实时了解玉米收获机的喂入量，收获作业就可操控收获机处于最佳工作状况，达到最高生产效率和作业质量。
为了解决上述技术问题，本发明“玉米收获机果穗喂入量测试方法及测试装置”的技术方案为：玉米收获机在田间收获作业时，玉米割台(摘穗台)将玉米植株上的果穗摘下后，进入果穗输送装置；果穗输送装置将玉米果穗送入果穗流量信息采集机构；配置在该机构的果穗喂入量传感器将果穗喂入量的力学信号转变为电信号，并将该电信号传送给果穗喂入量测试装置，进行果穗喂入量(kg/s、穗/秒)的测试；经过果穗流量信息采集机构的玉米果穗进入果穗箱，其作业工艺流程为：摘穗——输送——测喂入量——集穗，由此实现玉米果穗的测试和收获。
对于装有果穗剥皮装置的玉米果穗收获机，根据对果穗喂入量测试的具体要求，果穗流量信息采集机构可以配置在果穗剥皮装置的前端、后端或者两端，以进行果穗喂入量(kg/s、穗/秒)的测试，实现对玉米收获机作业状态和生产效率的监视。
在玉米收获机上进行果穗喂入量测试的果穗喂入量测试装置由果穗喂入量传感器、信号调理部分、信号转换部分、计算机(CPU)分析处理部分、显示部分和报警部分等组成。
玉米果穗收获机在田间作业时，在玉米收获机果穗输送通道上安装有玉米果穗流量信息采集机构，在该机构上配置的果穗喂入量传感器进行果穗喂入量(kg/s、穗/秒)力学信号的采集，并将果穗喂入量力学信号转化为电信号传输给果穗喂入量测试装置的信号调理部分，该部分将依据果穗喂入量电信号的性质进行放大、滤波、频谱处理等调理后传输给信号转换部分，该部分将调理后的果穗喂入量模拟电信号转化为数字信号，然后传输给计算机(CPU)分析处理部分，该部分将果穗喂入量数字信号进行分析和处理，将测试结果(kg/s、穗/秒)传输给显示部分，进行果穗喂入量的实时数值显示(kg/s、穗/秒)。驾驶员可以依据玉米收获机的性能对果穗喂入量测试装置的喂入量显示值进行设定，如果果穗喂入量测试值(显示值)超过预先设定的数值，喂入量测试装置则进行声光报警。
本发明所述的喂入量传感器可以是冲量式传感器，在果穗流量信息采集机构中输送的玉米果穗撞击冲量式传感器的弹性元件，该传感器将果穗的冲击力学信号转变为电信号(如电脉冲信号)，还对该电信号进行采集并传输给果穗喂入量测试装置的信号调理部分、信号转换部分、计算机(CPU)分析处理部分、显示部分和报警部分等，进行玉米收获机果穗喂入量的测试和显示：即质量流量(kg/s)和/或穗数流量(穗/秒)的数值。
本发明所述的喂入量传感器可以是称重式传感器(如电子皮带秤)，在果穗流量信息采集机构中输送的玉米果穗输送、掉落到电子皮带秤的传送带上，电子皮带秤中的称重传感器把玉米果穗下落到传送带上的重量(质量)信号转变为电信号(如电压、电流信号)，该电信号的传输和处理如同冲量式传感器，最后经计算机分析处理部分的分析和处理，进行玉米收获机果穗喂入量的显示：即质量流量(kg/s)和/或穗数流量(穗/秒)的数值。
本发明所述的果穗喂入量测试装置可以根据玉米收获机的性能和驾驶员的要求，对玉米果穗收获机进行工作状态(喂入量)设定，因喂入量是玉米果穗收获机的重要设计参数和性能参数，玉米果穗收获机工作在所设计的额定喂入量状态下就会生产效率高、作业质量好。当果穗喂入量超过设定值时，报警部分就会进行声光报警，提醒驾驶员操控、调整收获机相关部件的工作状态及前进速度等，避免故障产生，以提高生产效率和作业质量。
本发明所述的玉米收获机果穗喂入量测试方法，不仅能测试出玉米果穗的质量流量数值(kg/s)，而且能测试出玉米果穗的穗数流量数值(穗/秒)，也就是说对玉米收获机的果穗喂入量有两种不同的测试数值，并可根据玉米收获机对喂入量的不同要求，可对这两种测试数值进行相互换算对比，以使玉米收获机工作在最佳喂入量，获得最高生产效率和作业质量。
本发明的果穗喂入量测试方法和测试装置不仅简单、实用、方便，而且可实时监视玉米收获机的工作状态，具有极好的经济性能和市场前景。另外，在玉米收获机生产和调试时，还可利用本发明测试果穗喂入量的方法调整玉米收获机的喂入量指标和收获机各联动工作部件的运行参数，使产品设计和制造更加科学、合理、高效。
附图说明
图1是玉米收获机果穗喂入量测试方法工作流程图；
图2是玉米收获机果穗喂入量测试装置工作原理图。
具体实施方式
如图1所示，玉米收获机在田间收获果穗作业时，玉米割台收获的果穗通过输送装置进入果穗流量信息采集机构，安装在该机构上的果穗喂入量传感器采集玉米收获机果穗喂入量的力学信号，并将其转换成电信号传输给果穗喂入量测试装置进行喂入量(kg/s、穗/秒)的测试，经过果穗流量信息采集机构的果穗被输送进入果穗箱。
如图2所示，玉米收获机果穗喂入量测试装置由安装在果穗流量信息采集机构的果穗喂入量传感器及信号调理部分、信号转换部分、计算机(CPU)分析处理部分、显示部分和报警部分等组成。
玉米收获机果穗喂入量测试装置的实施例一：玉米收获机果穗流量信息采集机构上配置的果穗喂入量传感器为称重式传感器(电子皮带秤)。经过果穗流量信息采集机构中的玉米果穗被输送、掉落到电子皮带秤的传送带上，电子皮带秤中的称重传感器把玉米果穗下落到传送带上的重量(质量)信号转变为电信号(如电压、电流信号)，然后将该果穗喂入量电信号传输给果穗喂入量测试装置的信号调理部分进行调理(放大、滤波、频谱处理等)和信号转换部分进行转换(将模拟信号转换成数字信号)，然后传输给计算机分析处理部分，该部分对果穗喂入量数字信号进行分析和处理(如按果穗喂入量测试数学模型进行分析、计算、处理等)，然后将结果传输到显示部分，实时显示收获机的随机果穗喂入量(kg/s、穗/秒)；果穗喂入量测试装置可对玉米收获机的果穗喂入量进行设定，若显示喂入量大于和超出所设定的喂入量数值，则进行声光报警，告知和提醒驾驶员操控、调整玉米收获机相应工作部件及车速，防止玉米收获机造成堵塞或损失过大等故障，以提高收获机生产效率和作业质量。
玉米收获机果穗喂入量测试装置的实施例二：不同于实施例一的区别在于玉米收获机果穗流量信息采集机构上配置的果穗喂入量传感器为冲量式传感器。在果穗流量信息采集机构中输送的玉米果穗撞击冲量式传感器的弹性元件，该传感器将果穗的冲击力学信号转变为电信号(如电脉冲信号)，还对该电信号进行采集并传输给果穗喂入量测试装置的信号调理部分、信号转换部分、计算机(CPU)分析处理部分、显示部分和报警部分等，进行玉米收获机果穗喂入量的测试和显示：即质量流量(kg/s)和/或穗数流量(穗/秒)的数值，以监视玉米收获机的工作状态，提高玉米收获机的生产效率和作业质量。
Claims (4)
1.一种玉米收获机果穗喂入量测试方法，其步骤如下：
⑴玉米收获机在田间收获作业时，玉米割台或摘穗台将玉米植株上的果穗摘下后，进入果穗输送装置；
⑵果穗输送装置将玉米果穗送入果穗流量信息采集机构；
⑶配置在果穗流量信息采集机构的果穗喂入量传感器将果穗喂入量的力学信号转变为电信号，并将该电信号传送给果穗喂入量测试装置，进行果穗喂入量的测试，所述果穗喂入量为果穗喂入量质量流量和/或穗数流量，所述果穗喂入量传感器是冲量式传感器或称重式传感器，
当采用冲量式传感器时，果穗流量信息采集机构中输送的玉米果穗撞击冲量式传感器的弹性元件，冲量式传感器将果穗的冲击力学信号转变为冲量电信号，
当采用称重式传感器时，称重式传感器是电子皮带秤，经过果穗流量信息采集机构中的玉米果穗被输送、掉落到电子皮带秤的传送带上，电子皮带秤中的称重传感器把玉米果穗下落到传送带上的重量信号转变为重量电信号；
⑷经过果穗流量信息采集机构的玉米果穗进入果穗箱，实现玉米果穗的收获。
2.根据权利要求1所述的玉米收获机果穗喂入量测试方法，其特征在于：对于装有果穗剥皮装置的玉米收获机，根据对果穗喂入量的具体测试要求，果穗流量信息采集机构可以配置在果穗剥皮装置的前端、后端或者两端，以进行果穗喂入量的测试。
3.一种玉米收获机果穗喂入量测试装置，其特征在于：玉米收获机果穗喂入量测试装置由果穗喂入量传感器、信号调理部分、信号转换部分、计算机分析处理部分、显示部分和报警部分组成，对玉米收获机的果穗喂入量进行测试和显示，果穗喂入量为果穗喂入量质量流量和/或穗数流量，配置在果穗流量信息采集机构上的所述的果穗喂入量传感器是冲量式传感器或称重式传感器，
当采用冲量式传感器时，果穗流量信息采集机构中输送的玉米果穗撞击冲量式传感器的弹性元件，冲量式传感器将果穗的冲击力学信号转变为冲量电信号，
当采用称重式传感器时，称重式传感器是电子皮带秤，经过果穗流量信息采集机构中的玉米果穗被输送、掉落到电子皮带秤的传送带上，电子皮带秤中的称重传感器把玉米果穗下落到传送带上的重量信号转变为重量电信号。
4.根据权利要求3所述的玉米收获机果穗喂入量测试装置，其特征在于：所述的果穗喂入量测试装置可以依据玉米收获机的技术性能，对其果穗喂入量进行设定，当玉米收获机果穗喂入量超过预定值时，则进行声光报警，提醒驾驶员避免故障发生。
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