CN101907436B - 一种谷物联合收割机割幅测量装置 - Google Patents

一种谷物联合收割机割幅测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种谷物联合收割机割幅测量装置，属于农业收获机械。所述装置包括左探测杆、测量左探测杆偏转角度的左测角器、左支杆、右探测杆、测量右探测杆偏转角度的右测角器、右支杆和割幅计算系统。本发明利用弹簧控制探测杆的一端与作物紧密接触，测角器测量出探测杆的偏转角度，仍后根据三角函数计算出作物与支撑杆之间的距离。两个支撑杆安装在联合收割机割台的两个分禾器上，把两个支撑杆的间距减去作物离开两个支撑杆的距离就可测量联合收割机的实际收割幅度。

Description

一种谷物联合收割机割幅测量装置
技术领域
本发明涉及农业收获机械，尤其涉及一种谷物联合收割机割幅测量装置。
背景技术
“精准农业”是现代农业的发展方向，精准农业需要在联合收割机上安装测产系统来获得准确的产量图，测产系统需要根据收割幅度和联合收割机的实际速度来实时测量收获面积，目前的国内外的联合收割机测产系统都是靠操作员手工输入收割幅度，但是实际收割时，不一定能保证满幅收割，而是根据实际情况变割幅作业。这就需要一种能实时测量实际割幅的传感器。
中国专利CN1285885C公布了一种自动在线测量谷物实际割幅宽度的方法及装置，该发明专利采用了两个超声波传感器来测量作物离开两个分禾器的距离，从而计算出实际割幅。中国专利CN201081697公布了一种收割面积测量与计费装置。该实用新型采用超声波测幅宽电路和测距传感器提供一种作业面积测量与计费装置。
以上专利都是以超声波测距传感器来测量实际割幅的。但是作物的疏密程度会影响超声波的反射导致测量的误差。对于分行种植的水稻，超声波传感器有时会正好穿过作物的行间而不发生反射。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种能够忽略作物的疏密程度和作物行间距的影响的割幅测量装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明包括左探测杆、测量左探测杆偏转角度的左测角器、左支杆、右探测杆、测量右探测杆偏转角度的右测角器、右支杆和割幅计算系统。左支杆和右支杆后端通过轴承安装在联合收割机割台的分禾器上，工作时左右支杆水平指向联合收割机的前进方向，不工作的时候可以折叠起来，弹簧安装在支杆与探测杆的连接处，用于使探测杆在不工作时恢复到与支杆垂直的位置。支撑杆的尾端呈弧形上翘，遇到田梗等障碍时可以使支撑杆向上浮起。测角器安装在支杆的尾端，探测杆的前端连接测角器，探测杆以测角器为中心能在水平面内转动范围为90度，探测杆后端呈圆弧形状，与作物接触。割幅计算系统包括单片机(MCU)、信号处理电路、显示器、存储器和键盘，信号处理电路、显示器和键盘直接与MCU相连，存储器通过IC总线接入单片机，测角器通过屏蔽电缆接到信号处理电路中。
上述的测角器为旋转电位器或旋转编码器，当采用旋转电位器作为测角元件时，输出信号为模拟电压，需要把模拟电压转换成角度。当采用旋转编码器作为测角元件时，旋转编码器的输出信号为一系列脉冲信号，将这一系列的脉冲信号接入到单片机中，利用定时器对其进行计数，最终转换为角度的变化。
上述的单片机为MGEA16单片机。
本发明利用弹簧控制探测杆的一端与作物紧密接触，测角器测量出探测杆的偏转角度，仍后根据三角函数计算出作物与支撑杆的距离。两个支撑杆安装在联合收割机割台的两个分禾器上，把两个支撑杆的间距减去作物离开两个支撑杆的距离就可测量联合收割机的实际收割幅宽。
支撑杆后端通过轴承安装在联合收割机割台的分禾器上，工作时支撑杆水平指向联合收割机的前进方向，不工作的时候可以折叠起来，支撑杆的尾端呈弧形上翘，遇到田梗等障碍时可以使支撑杆向上浮起。探测杆的前端连接测角元件上，后端呈园弧形状，与作物接触。探测杆以测角元件为中心可以在水平面内转动范围为90度，当没有作物的时候，弹簧使测量杆与割台平行，与支撑杆夹角为90度。测角元件用于测量探测杆和支撑杆之间的夹角，并转换成电信号输出。测角元件可以采用旋转电位器和旋转编码器，当采用旋转电位器作为测角元件时，输出信号为模拟电压，需要把模拟电压转换成角度。当采用旋转编码器作为测角元件时，输出信号为角度的数字信号。
附图说明
图1为割幅测量装置的工作示意图；
图2是割幅计算系统的系统组成框图；
图3是信号处理电路原理示意图；
图4是割幅计算系统整体电路图
1、左探测杆  2、左测角器  3、左支杆  4、右探测杆  5、右测角器  6、右支杆7、割幅计算系统
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
所述左支杆3和右支杆6后端通过轴承安装在联合收割机割台的分禾器上，工作时左右支杆3、6水平指向联合收割机的前进方向，探测杆的前端连接测角器上，后端呈园弧形状，与作物接触。探测杆以测角器为中心可以在水平面内转动范围为90度，当没有作物的时候，弹簧使探测杆与割台平行，与支杆夹角为90度。测角器用于测量探测杆和支杆之间的夹角，并转换成电信号输出。测角器可以采用旋转电位器和旋转编码器，当采用旋转电位器作为测角器时，输出信号为模拟电压，需要把模拟电压转换成角度。当采用旋转编码器作为测角元件时，输出信号为角度的数字信号。
系统组成结构
系统主要包括MCU、信号处理电路、显示器、存储器，键盘。MCU是采集、处理和显示所测量到的割幅，采用旋转编码器作为角度测量元件，选择MEAG16单片机作为割幅计算系统的核心处理器。当探测杆发生角度变化时，旋转编码器会产生相应的脉冲信号，将脉冲信号接入到单片机中，采用脉冲直接计数法进行计算，测出角度变化量。显示器采用液晶显示器，可以根据不同的工作场合进行选择。存储器主要是将测量到的割幅存储在系统中；键盘是用来调整系统参数和查询作业日志的。
所述各功能模块均是与MCU直接相连，在本系统中键盘采用简洁设计，直接与单片机相连接；两路测量信号通过屏蔽电缆接到信号处理电路中，信号处理电路其电路原理图如图3所示；液晶显示器主要是用于实时显示所测到的数据，显示器直接与单片机相连；所述存储器是采用24C01，通过IC总线接入单片机，可实时存储大量的作业数据。
割幅测量原理
根据图1所示的割幅测量装置，已知割台宽度为D，探测杆的长度是L，左探测杆的测角器所测量到的角度为θl，右探测杆的测角器测量的到的角度为θr，可以算出割幅W：
W＝D-Lsinθl-Lsinθr；
这部分主要是将测量得到的角度信号转换为宽度。

Claims (4)

1.一种谷物联合收割机割幅测量装置，其特征在于：所述装置包括左探测杆(1)、测量左探测杆偏转角度的左测角器(2)、左支杆(3)、右探测杆(4)、测量右探测杆偏转角度的右测角器(5)、右支杆(6)和割幅计算系统(7)；左支杆(3)和右支杆(6)后端通过轴承分别安装在联合收割机割台的两个分禾器上，工作时左右支杆水平指向联合收割机的前进方向，不工作的时候折叠起来，在支杆与探测杆的连接处设有弹簧，用于使探测杆在不工作时恢复到与支杆垂直的位置，支杆的前端呈弧形上翘，遇到田梗障碍时能使支杆向上浮起，测角器安装在支杆的前端，探测杆的前端连接测角器，探测杆以测角器为中心能在水平面内转动范围为90度，探测杆后端呈圆弧形状，与作物接触；割幅计算系统包括单片机(MCU)、信号处理电路、显示器、存储器和键盘，信号处理电路、显示器和键盘直接与MCU相连，存储器通过IC总线接入单片机，测角器通过屏蔽电缆接到信号处理电路中。
2.如权利要求1所述的谷物联合收割机割幅测量装置，其特征在于：上述的测角器为旋转电位器或旋转编码器，当采用旋转电位器作为测角元件时，输出信号为模拟电压，需要把模拟电压转换成角度；当采用旋转编码器作为测角元件时，旋转编码器的输出信号为一系列脉冲信号，将这一系列的脉冲信号接入到单片机中，利用定时器对其进行计数，最终转换为角度的变化。
3.如权利要求1所述的谷物联合收割机割幅测量装置，其特征在于：上述的单片机为MGEA16单片机。
4.如权利要求1所述的谷物联合收割机割幅测量装置，其特征在于：割台宽度为D，探测杆的长度是L，左探测杆的测角器所测量到的角度为θ1，右探测杆的测角器测量得到的角度为θr，割幅W的计算公式为：
W＝D-Lsinθ1-Lsinθr。 
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