CN103404299A - 联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，属于传感器性能检测领域，主要用于联合收割机谷物损失传感器检测性能的动态标定。本发明装置主要由两部分构成，一是由传送带和步进电机等构成的物料输送部件，二是由传感器安装激振台，它采用电磁激振器作为振源，激振台的振动形态可以调节，将谷物损失传感器安装于激振台上，可以模拟传感器在联合收割机上受到的振动干扰情况。本发明可以模拟物料在脱粒分离以及清选后，冲击谷物损失传感器的运动状态，对于标定传感器在不同作业状态下的测量速度、精度和稳定性，优化传感器设计具有重要意义。

Description

联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置

技术领域

本发明属于谷物损失传感器标定技术领域，具体涉及一种联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置。

背景技术

联合收割机在田间作业时, 不可避免地会产生谷物损失，主要形式为清选损失和夹带损失，谷物损失率的大小是衡量联合收割机作业性能的重要技术指标，也是联合收割机工作参数调控的重要依据，国内外学者正在积极开展谷物损失传感器的研究工作。目前，主要方法是采用压电材料作为敏感元件来检测谷粒撞击信号，通过对检测信号进行鉴别处理，得到损失谷物的数量。联合收割机在清选和脱粒作业后产生的损失籽粒，通常混杂在一定数量的颖壳、茎杆等杂余中，由于籽粒的质量较小，其冲击信号微弱，此外，联合收割机在收获过程中，机组的振动、地面的颠簸都会对压电材料输出信号产生显著影响。现有文献报道的传籽粒损失监测感器标定装置，主要是通过电磁振动给料器使籽粒按一定的速度下落撞击传感器，获取籽粒的冲击信号，其存在的问题主要包括：由于籽粒和杂余的力学特性不同，通过电磁振动给料时，很难准确控制单位时间内冲击传感器的籽粒数量，籽粒和杂余的喂入速度不一致，水平速度不稳定，籽粒和杂余在传感器表面的冲击点相对集中，不能真实反映传感器的实际工作状态，重复性差，只适用于传感器的静态标定。因此，本发明提出通过模拟混合物料在脱粒分离以及清选后，冲击谷物损失传感器的运动状态，研制传感器动态检测性能标定方法与装置，分析传感器在不同作业状态下的测量速度、精度和稳定性，优化传感器设计，具有重要的理论研究意义和实用价值，目前未见有公开研究报道。

发明内容

本发明是提供一种结构简单可靠、设计合理、实用性强的联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，由机架1、橡胶底座2、激振台部件和物料输送部件组成，机架1底部设置有橡胶底座2，激振台部件和物料输送部件设置在机架1，激振台部件正对物料输送部件一端的正下方位置。

所述的激振台部件由下面板4、电磁激振器6、衔铁7、四个弹簧8、上面板9、两个支架11、振动平台13和激振控制器28组成，下面板4固定安装于机架1上，电磁激振器6固定安装在下面板4的中心位置，电磁激振器6与激振控制器28连接，上面板4与下面板9之间通过四个弹簧8连接，在上面板4的底面正对电磁激振器6的位置固定安装衔铁7，在上面板9的正面中心对称位置安装有两个支架11，振动平台13通过螺栓四12固定安装于支架11。

所述的物料输送部件由高度调节支架15、连接销16、高度调节杆17、安装平台18、输送带19、驱动滚筒20、轴承座一21、被动滚筒22、轴承座二23、轴承座三24、轴承座四25、联轴器26和步进电机27组成，高度调节杆17能够在高度调节支架15内自由滑动，高度调节杆17与高度调节支架15之间通过连接销16连接，驱动滚筒20通过轴承座一21和轴承座四25固定安装于安装平台18上，被动滚筒22通过轴承座二23和轴承座三24固定安装于安装平台18上，驱动滚筒20与被动滚筒22之间安装输送带19，步进电机27固定于安装平台18上，步进电动27的输出轴通过联轴器26与驱动滚筒20连接，用于驱动输送带19转动。

本发明的技术方案优选振动平台13与支架11的安装角度角度范围为0~±75°。

本发明的技术方案优选所述的下面板4距离机架1上表面高度为0-20cm。

本发明的技术方案优选所述的输送带19的宽度400mm，单面长度1200mm。

本发明装置主要由两部分构成，一是由传送带和步进电机等构成的物料输送部件，二是由传感器安装激振台，它采用电磁激振器作为振源，激振台的振动形态可以调节，将谷物损失传感器安装于激振台上，模拟传感器在联合收割机上受到的振动干扰情况，将一定比例的籽粒和杂余混合物料均匀铺放在输送带上，通过步进电机改变输送带传送速度，以控制单位时间内的物料数量和下落速度，通过模拟物料在脱粒分离以及清选后，冲击谷物损失传感器的运动状态，标定传感器作业性能。

上述方法具体是：

机架的底面四角采用四个螺栓一固定链接四个橡胶底座，机架水平放置于地面，机架上表面的一侧安装激振台部件，另一侧安装物料输送部件，根据联合收割机实际工作时，实际谷物损失传感器安装位置的振动情况调节振动平台振动参数和安装角度，根据脱粒和清选后产生的籽粒和杂余比例配置混合物料，并将配置的混合物料均匀铺放至输送带，通过控制输送带的速度以及垂直高度，确定混合物料与谷物损失传感器发生碰撞的速度，根据传感器测量得到的总籽粒数量与实际籽粒数量进行比较，即可得到传感器的测量误差。改变传感器的振动参数和安装角度、混合物料的水平速度和垂直速度、籽粒和杂余的比例，即可标定传感器在不同作业状态下的测量速度、精度和稳定性。

所述的激振台部件主要由下面板、螺栓二、电磁激振器、衔铁、弹簧、上面板、螺栓三、支架、螺栓四、振动平台和激振控制器构成。下面板安装于机架的上表面的一侧，下面板与机架之间通过螺栓二链接，安装位置可以在0-20cm范围内调节，电磁激振器固定安装在下面板的中心位置，电磁激振器的参数通过激振控制器控制，上面板与下面板之间通过四根弹簧连接，在上面板的底面正对电磁激振器的位置固定安装衔铁，在上面板的正面中心对称位置安装两个支架，上面板与支架之间通过螺栓三连接，振动平台通过螺栓四固定安装于支架，振动平台与支架的安装角度可以调节，角度调节范围0-±75°，谷物损失传感器固定安装于振动平台上。

所述的物料输送部件主要由高度调节支架、连接销、高度调节杆、安装平台、输送带、驱动滚筒、轴承座一、被动滚筒、轴承座二、轴承座三、轴承座四、联轴器和步进电机构成。在机架上表面的另一侧垂直焊接四根高度调节支架，并在每一根高度调节支架的不同位置加工一排通孔，四根高度调节杆垂直焊接于安装平台，四根高度调节杆的相对位置应与四根高度调节支架的相对位置保持一致，高度调节杆的直径应小于高度调节支架，并且保证高度调节杆能够在高度调节支架内自由滑动，高度调节杆与高度调节支架之间通过连接销连接，驱动滚筒通过轴承座一和轴承座四固定安装于安装平台上，被动滚筒通过轴承座二和轴承座三固定安装于安装平台上，应保证驱动滚筒与被动滚筒的轴线平行，驱动滚筒与被动滚筒之间安装输送带，应保证输送带张紧，步进电机固定于安装平台上，步进电动的输出轴通过联轴器与驱动滚筒连接，用于驱动输送带转动。

所述的混合物料均匀铺放至输送带上，输送带宽度400mm，单面长度1200mm，通过设定步进电机的转速以及驱动滚筒的直径，计算得到输送带的线速度，此线速度即为物料冲击传感器的水平速度v _τ，v _τ的调节范围为0-0.5 m/s，调节物料的水平速度，也可以调整从输送带下落的混合物料冲击谷物损失传感器表面的落点位置，实现物料均匀冲击谷物损失传感器表面。

所述的通过连接销调节高度调节杆与高度调节支架的相对位置，调节范围0-500mm，改变物料冲击传感器的垂直速度v _n，v _n的调节范围为0-3 m/s。

所述谷物损失传感器标定试验中，如果混合物料在输送带上的铺放长度为L，混合物料中籽粒数量为N，则单位时间内冲击传感器的籽粒数量为M=N·v _τ/L，M的范围为0-2000粒/s，将传感器测量得到的总籽粒数量与实际籽粒数量N进行比较，即可得到传感器的测量误差。

本发明解决联合收割机谷物损失传感器动态检测性能的标定技术难题，通过模拟联合收割机脱粒和清选后的产生的籽粒和杂余等混合物料冲击谷物损失传感器的运动状态，可以分析传感器在不同作业状态下的测量速度、精度和稳定性，单位时间内物料的数量、物料冲击传感器的速度、角度、物料中籽粒和杂余的比例以及传感器安装位置的振动参数等均可调节。可以为研发人员验证、评判、改进谷物损失监测传感器性能提供试验依据，对于优化传感器设计、提高测量性能和稳定性以及确定传感器安装位置具有重要意义。

本发明在机架上分别安装激振台和物料输送部件，将谷物损失传感器固定安装于激振台上，将联合收割机脱粒和清选后产生的损失籽粒和杂余，通过带输送冲击传感器，可以模拟联合收割机实际工作时，谷物损失传感器在振动干扰背景下的动态检测状态，传感器的振动参数、安装角度、混合物料的水平速度、垂直速度、落点位置、籽粒和杂余的比例均可以调节，实现了在不同作业状态下，谷物损失传感器的测量速度、精度和稳定性的室内标定，为谷物损失传感器设计的优化提供依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是谷物损失传感器动态检测性能标定装置结构主视图。

图2是谷物损失传感器动态检测性能标定装置结构俯视图。

图3是谷物损失传感器动态检测性能标定装置结构左视图。

图中：1机架，2橡胶底座，3螺栓一，4下面板，5螺栓二，6电磁激振器，7衔铁，8弹簧，9上面板，10螺栓三，11支架，12螺栓四，13振动平台，14谷物损失传感器，15高度调节支架，16连接销，17高度调节杆，18安装平台，19输送带，20驱动滚筒，21轴承座一，22被动滚筒，23轴承座二，24轴承座三，25轴承座四，26联轴器，27步进电机，28激振控制器

具体实施方式：

装置结构请参阅图1、2、3。

机架1的底面四角采用四个螺栓一3固定链接四个橡胶底座2，机架1水平放置于地面，机架1上表面的一侧安装下面板4，下面板4与机架1之间通过螺栓二5链接，安装位置可以在0-20cm范围内调节，电磁激振器6固定安装在下面板4的中心位置，电磁激振器6的参数通过激振控制器28控制，上面板9与下面板4之间通过四根弹簧8连接，在上面板9的底面正对电磁激振器6的位置固定安装衔铁7，在上面板9的正面中心对称位置安装两个支架11，上面板9与支架11之间通过螺栓三10连接，振动平台13通过螺栓四12固定安装于支架11，振动平台13与支架11的安装角度可以调节，角度调节范围0-±75°，谷物损失传感器14固定安装于振动平台13上。

在机架1上表面的另一侧垂直焊接四根高度调节支架15，并在每一根高度调节支架15的不同位置加工一排通孔，四根高度调节杆17垂直焊接于安装平台18，四根高度调节杆17的相对位置应与四根高度调节支架15的相对位置保持一致，高度调节杆17的直径应小于高度调节支架15，并且保证高度调节杆17能够在高度调节支架15内自由滑动，高度调节杆17与高度调节支架15之间通过连接销16连接，驱动滚筒20通过轴承座一21和轴承座四25固定安装于安装平台18上，被动滚筒22通过轴承座二22和轴承座三24固定安装于安装平台18上，应保证驱动滚筒20与被动滚筒22的轴线平行，驱动滚筒20与被动滚筒22之间安装输送带19，输送带宽度400mm，单面长度1200mm，应保证输送带张紧，步进电机27固定于安装平台18上，步进电动27的输出轴通过联轴器26与驱动滚筒连接，用于驱动输送带19转动。

下面结合实例做进一步的阐述：

工作过程中，通过改变振动平台13的安装角度，调节传感器14的安装角度，通过激振控制器28控制电磁激振器6的电磁吸力的大小和频率，使传感器14产生振动，根据实际谷物损失传感器安装位置的振动情况调节传感器14振动参数和安装角度，通过4螺栓二调节下面板5的安装位置，以保证物料能够冲击到传感器14表面，并且可以调节物料冲击传感器14表面的落点位置。根据联合收割机实际工作时，脱粒和清选后产生的籽粒和杂余比例配置混合物料，并将配置的混合物料均匀铺放至输送带19上，设定步进电机27的转速，并根据驱动滚筒20的直径计算得到输送带19的线速度，此线速度即为物料冲击传感器14的水平速度v _τ，v _τ的调节范围为0-0.5 m/s，通过连接销16调节高度调节杆17与高度调节支架15的相对位置，调节范围0-500mm，改变物料冲击传感器的垂直速度v _n，v _n的调节范围为0-3 m/s，试验过程中，调节物料的水平速度，也可以调整从输送带19下落的混合物料冲击谷物损失传感器14表面的落点位置，实现物料均匀冲击谷物损失传感器14表面。如果混合物料在输送带19上的铺放长度为L，混合物料中籽粒数量为N，则单位时间内冲击传感器的籽粒数量为M=N·v _τ/L，M的范围为0-2000粒/s，将传感器14测量得到的总籽粒数量与实际籽粒数量N进行比较，即可得到传感器14的测量误差。

改变传感器14的振动参数和安装角度、混合物料的水平速度和垂直速度、籽粒和杂余的比例，即可标定传感器14在不同作业状态下的测量速度、精度和稳定性。

Claims (6)

1.一种联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，其特征在于：由机架（1）、橡胶底座（2）、激振台部件和物料输送部件组成，机架（1）底部设置有橡胶底座（2），激振台部件和物料输送部件设置在机架（1），激振台部件正对物料输送部件一端的正下方位置。

2.根据权利要求1所述的联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，其特征在于：所述的激振台部件由下面板（4）、电磁激振器（6）、衔铁（7）、四个弹簧（8）、上面板（9）、两个支架（11）、振动平台（13）和激振控制器（28）组成，下面板（4）固定安装于机架（1）上，电磁激振器（6）固定安装在下面板（4）的中心位置，电磁激振器（6）与激振控制器（28）连接，上面板（4）与下面板（9）之间通过四个弹簧（8）连接，在上面板（4）的底面正对电磁激振器（6）的位置固定安装衔铁（7），在上面板（9）的正面中心对称位置安装有两个支架（11），振动平台（13）通过螺栓四（12）固定安装于支架（11）。

3.根据权利要求1所述的联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，其特征在于：所述的物料输送部件由高度调节支架（15）、连接销（16）、高度调节杆（17）、安装平台（18）、输送带（19）、驱动滚筒（20）、轴承座一（21）、被动滚筒（22）、轴承座二（23）、轴承座三（24）、轴承座四（25）、联轴器（26）和步进电机（27）组成，高度调节杆（17）能够在高度调节支架（15）内自由滑动，高度调节杆（17）与高度调节支架（15）之间通过连接销（16）连接，驱动滚筒（20）通过轴承座一（21）和轴承座四（25）固定安装于安装平台（18）上，被动滚筒（22）通过轴承座二（23）和轴承座三（24）固定安装于安装平台（18）上，驱动滚筒（20）与被动滚筒（22）之间安装输送带（19），步进电机（27）固定于安装平台（18）上，步进电动（27）的输出轴通过联轴器（26）与驱动滚筒（20）连接，用于驱动输送带（19）转动。

4.根据权利要求2所述的联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，其特征在于：振动平台（13）与支架（11）的安装角度角度范围为0~±75°。

5.根据权利要求2所述的联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，其特征在于：所述的下面板（4）距离机架（1）上表面高度为0-20cm。

6.根据权利要求3所述的联合收割机谷物损失传感器动态检测性能标定装置，其特征在于：所述的输送带（19）的宽度400mm，单面长度1200mm。

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