CN103168521A - 一种农机具横向水平调节装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精细作业的农业机械部件领域，特别涉及一种农机具横向水平调节装置及方法。一种农机具横向水平调节装置，该装置带有横梁(2)，通过三点悬挂机构(1)可与外设农机具连接，该装置包括：两组机具液压升降轮组，分别安装在横梁(2)的左右两端，一组为左机具液压升降轮组，另一组为右机具液压升降轮组；两组仿形机构，一组为靠近左机具液压升降轮组的左仿形机构；一组为靠近右机具液压升降轮组的右仿形机构，每组仿形机构都安装有霍尔传感器；控制系统，包括装置控制器(11)和液压换向阀(12)。本发明的农机具横向水平调节装置实时检测机具横向水平位置，当机具一侧出现过高或者过低时调整机具在该侧的高度，进而调节使得机具横向相对地面水平。
Description
技术领域
本发明涉及精细作业的农业机械部件领域，特别涉及一种农机具横向水平调节装置及方法。
背景技术
随着我国农业生产规模不断扩大，农业生产模式逐渐在从粗放型向集约型转变，这其中必定伴随着农业机械从以往人们心目中传统的“傻大黑粗”的印象向“精准智能”转变。在农业机械向精细作业不断迈进的同时，传统农机具需要在很多方面加以改进甚至是重新设计以适应精细作业的需求。在一些精准智能型农机具作业时，如带有摄像头可识别目标等的锄草机械、喷雾机械和收获机械等，无论地面起伏情况如何，机具都需要在自有轮组支撑行走的同时能尽量保持与地面相对平行，与地面间的距离和夹角的变化也尽量在一个小的范围内波动，以降低摄像机外部参数变化对识别和定位精度的影响；同时当机具大范围横向上下扭动超出农用牵引装置三点悬挂所能承受的扭转范围时，也可减少机具自身以及拖拉机三点悬挂所承受的扭转力及冲击力；另外，对机具横向上两端高低位置的调节，亦可使作业部件的仿形机构适应更大的地面起伏、获得更大的仿形范围，降低仿形机构达到仿形极限时而出现机具与机具之间、机具与地面之间发生刚性碰撞的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种作业时机具与畦面的距离波动尽量小且尽可能平行于畦面的农机具横向水平位置调节装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种农机具横向水平调节装置，该装置带有横梁2，通过三点悬挂机构1可与外设农机具连接，该装置包括：
两组机具液压升降轮组，分别安装在横梁2的左右两端，一组为左机具液压升降轮组，另一组为右机具液压升降轮组；
两组仿形机构，一组为靠近左机具液压升降轮组的左仿形机构；另一组为靠近右机具液压升降轮组的右仿形机构，每组仿形机构都安装有霍尔传感器；
控制系统，包括装置控制器11和液压换向阀12。
所述左机具液压升降轮组包括左支撑轮17以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，左支撑轮连杆18的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接；左转轴20设置在所述后侧竖杆上；左支撑轮17通过固定架与所述左转轴20连接；左支撑轮液压缸19的固定端铰接于所述前侧竖板的上方，伸缩端铰接于所述后侧竖杆的下方；
所述右机具液压升降轮组包括右支撑轮5以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，右支撑轮连杆6的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接；右转轴3设置在所述平行四杆机构中的竖直方向的后侧竖杆上；右支撑轮5通过固定架与所述右转轴3连接；右支撑轮液压缸4的固定端铰接于所述前侧竖板的上方，伸缩端铰接于所述后侧竖杆的下方。
所述左仿形机构包括与地面接触的左仿形轮14以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，左连杆15的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接，左仿形轮14通过固定架与所述后侧竖杆连接；所述前侧竖板上设有两个上下布置的霍尔开关，分别为左上霍尔开关13和左下霍尔开关16，组成霍尔开关组合，其可以检测左连杆15的位置；
所述右仿形机构包括与地面接触的右仿形轮7以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，右连杆8的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接，右仿形轮7通过固定架与所述后侧竖杆连接；所述前侧竖板上有两个上下布置的霍尔开关，为右下霍尔开关9和右上霍尔开关10，组成霍尔开关组合，其可以检测右连杆8的位置。
所述左上霍尔开关13和左下霍尔开关16间隔一定距离，该距离与左连杆15的宽度相当；同样的，所述右下霍尔开关9和右上霍尔开关10间隔一定距离，该距离与右连杆8的宽度相当。
一种农机具横向水平调节装置的调节方法，其中：
首先控制系统开机，农机具被三点悬挂系统1缓慢放下，左、右仿形机构接触地面；
若机具左右两端上、下霍尔开关都未检测到左连杆15和右连杆8，则三点悬挂机构1继续降低机具直到左右两端的下霍尔开关分别检测到左连杆15和右连杆8，此时装置控制器11立即控制液压换向阀12为左支撑轮液压缸19和右支撑轮液压缸4供油，使两个液压缸伸长直至左支撑轮17和右支撑轮5接触地面并同时保证机具两侧的霍尔开关组合都只有下霍尔开关检测到信号，即左下霍尔开关16和右下霍尔开关9检测到信号；
当农机具田间作业过程中，两组霍尔开关组合会实时检测左连杆15和右连杆8的信号：
若机具两端都只有左下霍尔开关16和右下霍尔开关9分别检测到左连杆15和右连杆8，则左支撑轮液压缸19和右支撑轮液压缸4保持当前伸出长度；
若左上霍尔开关13和左下霍尔开关16都没有检测到左连杆15，此时左支撑轮液压缸19收缩，直到只有左下霍尔开关16检测到左连杆15；若右下霍尔开关9和右上霍尔开关10都没有检测到右连杆8，此时右支撑轮液压缸4收缩，直到只有右下霍尔开关9检测到右连杆8；
若左上霍尔开关13和左下霍尔开关16都检测到左连杆15，此时左支撑轮液压缸19伸长，直到只有左下霍尔开关16检测到左连杆15；若右下霍尔开关9和右上霍尔开关10都检测到右连杆8，此时右支撑轮液压缸4伸长，直到只有右下霍尔开关9检测到右连杆8。
本发明的有益效果在于：本发明的农机具横向水平位置调节装置，利用在机具仿形机构上安装的霍尔开关组合作为传感器，实时检测机具横向水平位置，当机具一侧出现过高或者过低时，机具液压升降轮组上安装的液压缸将伸长或者缩短，以调整机具在该侧的高度，进而调节机具横向相对地面水平，为该类精细作业的农业机械提供了技术保证。
附图说明
图1为本发明的一种农机具横向水平调节装置结构图；
图2为本发明的一种农机具横向水平调节方法控制流程图；
图3为本发明的农机具横向水平调节前装置作业示意图；
图4为本发明的农机具横向水平调节后装置作业示意图。
【主要组件符号说明】
1 三点悬挂机构 14 左仿形轮
2 横梁 15 左连杆
3 右转轴 16 左下霍尔开关
4 右支撑轮液压缸 17 左支撑轮
5 右支撑轮 18 左支撑轮连杆
6 右支撑轮连杆 19 左支撑轮液压缸
7 右仿形轮 20 左转轴
8 右连杆 21 垄沟
9 右下霍尔开关 22 畦面
10 右上霍尔开关 A 只有下霍尔开关检测到连杆
11 装置控制器 B 上、下霍尔开关都检测到连杆
12 液压换向阀 C 重新恢复至只有下霍尔开关
13 左上霍尔开关 检测到连杆
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，为本发明的一种农机具横向水平调节装置结构图。该装置带有横梁2，通过三点悬挂机构1可与外设农机具连接。农机具横向水平调节装置包括两组机具液压升降轮组、两组安装有霍尔传感器组合的仿形机构和控制系统；其中，两组机具液压升降轮组分别安装在横梁2的左右两端，一组为左机具液压升降轮组，另一组为右机具液压升降轮组；左仿形机构靠近左机具液压升降轮组；右仿形机构靠近右机具液压升降轮组；以使每一侧机具高低位置变化尽量接近该侧霍尔传感器组合的状态变化；控制系统位于横梁2中部。
其中，左机具液压升降轮组包括左支撑轮17以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，左支撑轮连杆18的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接。左转轴20设置在所述后侧竖杆上；左支撑轮17通过固定架与所述左转轴20连接，当机具需要转向或需要横向调整对行时，左支撑轮17可以随左转轴20随动转动；左支撑轮液压缸19的固定端铰接于所述前侧竖板的上方，伸缩端铰接于所述后侧竖杆的下方；可通过调整左支撑轮液压缸19的伸缩来控制左支撑轮连杆18的位置。
左仿形机构包括与地面接触的左仿形轮14以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，左连杆15的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接，左仿形轮14通过固定架与所述后侧竖杆连接。所述前侧竖板上有两个上下布置的霍尔开关，为左上霍尔开关13和左下霍尔开关16，组成霍尔开关组合，其可以检测左连杆15的位置。
同样的，右机具液压升降轮组包括右支撑轮5以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，右支撑轮连杆6的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接；右转轴3设置在所述平行四杆机构中的竖直方向的后侧竖杆上；右支撑轮5通过固定架与所述右转轴3连接，当机具需要转向或需要横向调整对行时，右支撑轮5可以随右转轴3随动转动；右支撑轮液压缸4的固定端铰接于所述前侧竖板的上方，伸缩端铰接于所述后侧竖杆的下方；可通过调整右支撑轮液压缸4的伸缩来控制右支撑轮连杆6的位置。
右仿形机构包括与地面接触的右仿形轮7以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁2上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，右连杆8的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接，右仿形轮7通过固定架与所述后侧竖杆连接；所述前侧竖板上有两个上下布置的霍尔开关，为右下霍尔开关9和右上霍尔开关10，组成霍尔开关组合，其可以检测右连杆8的位置。
其中，左上霍尔开关13和左下霍尔开关16间隔一定距离，该距离与左连杆15的宽度相当；同样的，右下霍尔开关9和右上霍尔开关10间隔一定距离，该距离与右连杆8的宽度相当。当农机具处于非工作状态或者公路运输过程中时，上下霍尔开关都未检测到连杆，此时左连杆15和右连杆8的上边缘均处于左下霍尔开关16和右下霍尔开关9的横截面正对的检测区域的下方，即左连杆15和右连杆8的上边缘均未进入左下霍尔开关16和右下霍尔开关9的正对的检测区域；当只有下霍尔开关16、9检测到左连杆15和右连杆8时，即左连杆15和右连杆8出现在下霍尔开关16、9横截面正对的检测区域之内，但同时左连杆15和右连杆8的上边缘又未进入上霍尔开关13、10正对的检测区域；当上、下霍尔开关都检测到左连杆15和右连杆8时，即左连杆15和右连杆8分别出现在下霍尔开关16、9横截面正对的检测区域之内。
控制系统包括装置控制器11和液压换向阀12。
如图2所示，为本发明的农机具横向水平调节方法控制流程图；当机具沿着前进方向运动时，若遇到地面起伏，则支撑轮和仿形轮会相对机具作上下运动。由于垄沟和作畦高度存在波动，可导致机具与畦面的垂直距离发生变化。对于一些较精准的农机具，希望作业时机具与畦面的垂直距离波动尽量小且尽可能平行于畦面。
其中，控制系统首先开机，若机具左右两端上、下霍尔开关都未检测到左连杆15和右连杆8，则三点悬挂机构1继续降低机具直到左右两端的下霍尔开关分别检测到左连杆15和右连杆8，当只有左下霍尔开关16和右下霍尔开关9检测到左连杆15和右连杆8，则说明机具相对与畦面22处于正常工作位置，左支撑轮液压缸19和右支撑轮液压缸4保持当前伸出长度；若机具某一侧上下两个霍尔开关都没检测到连杆，说明该侧仿形轮下垂偏多，即机具在该侧相对畦面22偏高，此时该侧支撑轮液压缸收缩，直到该侧只有下霍尔开关检测到连杆；若机具某一侧上下两个霍尔开关都检测到连杆，说明该侧的仿形机构被过度压缩，即机具在该侧相对畦面22偏低，此时该侧支撑轮液压缸伸长，直到只有下霍尔开关检测到连杆。
具体的，如图3和图4所示，分别为本发明的农机具横向水平调节前和调节后的装置作业示意图；其中，当农机具处于非工作状态或者公路运输过程中时，左、右仿形机构由于重力作用下垂至最低位置，左上霍尔开关13、左下霍尔开关16、右下霍尔开关9和右上霍尔开关10都处于未上电或是未检测到左连杆15和右连杆8的状态，左支撑轮液压缸19和右支撑轮液压缸4收缩至最短处，使左支撑轮17和右支撑轮5完全收回至最高处。
当农机具由非工作状态转向田间作业时，控制系统开机，农机具被三点悬挂系统1缓慢放下，左、右仿形机构接触地面，位于左、右仿形机构的左下霍尔开关16和右下霍尔开关9首先检测到信号，此时装置控制器11立即控制液压换向阀12为左支撑轮液压缸19和右支撑轮液压缸4供油，使两个液压缸伸长直至左支撑轮17和右支撑轮5接触地面并同时保证机具两侧的霍尔开关组合都只有下霍尔开关检测到信号，即左下霍尔开关16和右下霍尔开关9检测到信号。
当农机具田间作业过程中沿着前进方向运动时，若遇到地面起伏，则左仿形轮14和右仿形轮7会相对横梁2上下起伏随动，由于左支撑轮17和右支撑轮5一般在畦面22外侧的垄沟21内行走，而垄沟深度，即垄沟底部与畦面间高度差存在波动，如图3所示，故可导致机具某侧与该侧畦面的距离在不断的发生变化，对此，两组霍尔开关组合会实时检测左连杆15和右连杆8的信号：
若机具两端都只有左下霍尔开关16和右下霍尔开关9分别检测到左连杆15和右连杆8，如图4中C所示，则说明机具相对于畦面22处于正常工作位置，左支撑轮液压缸19和右支撑轮液压缸4保持当前伸出长度；
若左上霍尔开关13和左下霍尔开关16都没有检测到左连杆15，说明左仿形轮14下垂偏多，即机具在左侧相对畦面22偏高，此时左支撑轮液压缸19收缩，直到只有左下霍尔开关16检测到左连杆15；若右下霍尔开关9和右上霍尔开关10都没有检测到右连杆8，说明右仿形轮7下垂偏多，即机具在右侧相对畦面22偏高，此时右支撑轮液压缸4收缩，直到只有右下霍尔开关9检测到右连杆8；
若左上霍尔开关13和左下霍尔开关16都检测到左连杆15，说明左仿形机构被过度压缩，即机具在左侧相对畦面22偏低，此时左支撑轮液压缸19伸长，直到只有左下霍尔开关16检测到左连杆15；若右下霍尔开关9和右上霍尔开关10都检测到右连杆8，如图3中A和B所示，分别为只有下霍尔开关检测到连杆和上、下霍尔开关都检测到连杆的状态，说明右仿形机构被过度压缩，即机具在右侧相对畦面22偏低，此时右支撑轮液压缸4伸长，直到只有右下霍尔开关9检测到右连杆8，如图4中C所示，为重新恢复至只有下霍尔开关检测到连杆的状态。
对于不同作物或作业要求，机具工作时与畦面间的正常距离可通过调整霍尔开关与连杆的相对位置来设定。综上，本发明的装置及方法有效保证了机具在横向上相对于畦面高度相等，即相对于畦面处于水平状态。本发明同时还可保持仿形机构始终处于适度仿形状态，而不是被过度压缩或拉伸，进而增大了仿形机构对地面的仿形范围。
Claims (5)
1.一种农机具横向水平调节装置，该装置带有横梁(2)，通过三点悬挂机构(1)可与外设农机具连接，其特征在于：该装置包括：
两组机具液压升降轮组，分别安装在横梁(2)的左右两端，一组为左机具液压升降轮组，另一组为右机具液压升降轮组；
两组仿形机构，一组为靠近左机具液压升降轮组的左仿形机构；另一组为靠近右机具液压升降轮组的右仿形机构，每组仿形机构都安装有霍尔传感器；
控制系统，包括装置控制器(11)和液压换向阀(12)。
2.如权利要求1所述的一种农机具横向水平调节装置，其特征在于：
所述左机具液压升降轮组包括左支撑轮(17)以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁(2)上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，左支撑轮连杆(18)的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接；左转轴(20)设置在所述后侧竖杆上；左支撑轮(17)通过固定架与所述左转轴(20)连接；左支撑轮液压缸(19)的固定端铰接于所述前侧竖板的上方，伸缩端铰接于所述后侧竖杆的下方；
所述右机具液压升降轮组包括右支撑轮(5)以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁(2)上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，右支撑轮连杆(6)的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接；右转轴(3)设置在所述平行四杆机构中的竖直方向的后侧竖杆上；右支撑轮(5)通过固定架与所述右转轴(3)连接；右支撑轮液压缸(4)的固定端铰接于所述前侧竖板的上方，伸缩端铰接于所述后侧竖杆的下方。
3.如权利要求1所述的一种农机具横向水平调节装置，其特征在于：
所述左仿形机构包括与地面接触的左仿形轮(14)以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁(2)上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，左连杆(15)的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接，左仿形轮(14)通过固定架与所述后侧竖杆连接；所述前侧竖板上设有两个上下布置的霍尔开关，分别为左上霍尔开关(13)和左下霍尔开关(16)，组成霍尔开关组合，其可以检测左连杆(15)的位置；
所述右仿形机构包括与地面接触的右仿形轮(7)以及与其相连的一平行四杆机构；其中，所述平行四杆机构的前侧竖板固定安装于横梁(2)上，与前侧竖板相对设有一后侧竖杆，右连杆(8)的两端分别与所述前侧竖板和后侧竖杆的下端铰接，所述前侧竖板和后侧竖杆的上端通过横杆铰接，右仿形轮(7)通过固定架与所述后侧竖杆连接；所述前侧竖板上有两个上下布置的霍尔开关，为右下霍尔开关(9)和右上霍尔开关(10)，组成霍尔开关组合，其可以检测右连杆(8)的位置。
4.如权利要求3所述的一种农机具横向水平调节装置，其特征在于：
所述左上霍尔开关(13)和左下霍尔开关(16)间隔一定距离，该距离与左连杆(15)的宽度相当；同样的，所述右下霍尔开关(9)和右上霍尔开关(10)间隔一定距离，该距离与右连杆(8)的宽度相当。
5.一种如前述权利要求之一的农机具横向水平调节装置的调节方法，其特征在于：
首先控制系统开机，农机具被三点悬挂系统(1)缓慢放下，左、右仿形机构接触地面；
若机具左右两端上、下霍尔开关都未检测到左连杆(15)和右连杆(8)，则三点悬挂机构(1)继续降低机具直到左右两端的下霍尔开关分别检测到左连杆(15)和右连杆(8)，此时装置控制器(11)立即控制液压换向阀(12)为左支撑轮液压缸(19)和右支撑轮液压缸(4)供油，使两个液压缸伸长直至左支撑轮(17)和右支撑轮(5)接触地面并同时保证机具两侧的霍尔开关组合都只有下霍尔开关检测到信号，即左下霍尔开关(16)和右下霍尔开关(9)检测到信号；
当农机具田间作业过程中，两组霍尔开关组合会实时检测左连杆(15)和右连杆(8)的信号：
若机具两端都只有左下霍尔开关(16)和右下霍尔开关(9)分别检测到左连杆(15)和右连杆(8)，则左支撑轮液压缸(19)和右支撑轮液压缸(4)保持当前伸出长度；
若左上霍尔开关(13)和左下霍尔开关(16)都没有检测到左连杆(15)，此时左支撑轮液压缸(19)收缩，直到只有左下霍尔开关(16)检测到左连杆(15)；若右下霍尔开关(9)和右上霍尔开关(10)都没有检测到右连杆(8)，此时右支撑轮液压缸(4)收缩，直到只有右下霍尔开关(9)检测到右连杆(8)；
若左上霍尔开关(13)和左下霍尔开关(16)都检测到左连杆(15)，此时左支撑轮液压缸(19)伸长，直到只有左下霍尔开关(16)检测到左连杆(15)；若右下霍尔开关(9)和右上霍尔开关(10)都检测到右连杆(8)，此时右支撑轮液压缸(4)伸长，直到只有右下霍尔开关(9)检测到右连杆(8)。
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