CN106005099A - 一种避让稻桩的控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种避让稻桩的控制系统，包括角度传感器；角度传感器与滤波模块连接，对角度传感器获取的信号进行滤波；滤波模块与信号放大模块连接，将滤波的信号进行放大处理，并进行A/D转换得到数字信号；信号放大模块与微处理器连接，微处理器根据得到的数字信号计算出收割机的辅助轮的横向移动方向的横向移动距离并转化为控制信号；微处理器与控制辅助轮横向移动的伸缩机构连接，根据控制信号控制辅助轮的横向移动；微控制器还与设置在辅助轮上的位置传感器连接，用于获取辅助轮的位置信息；本发明还涉及一种避让稻桩的控制系统的控制方法。本发明在收割机进行水稻收割的同时，车轮自动避让开稻桩，保证第二季稻的产量。

Description

一种避让稻桩的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种避让稻桩的控制系统及其控制方法。

背景技术

再生稻是水稻的一类品种，在中国有着悠久的种植历史，可以追溯到1700年前。其特点是在一季稻成熟之后，大约只割下稻株的上2/3的部位，收取稻穗，留下下面的1/3植株和根系，施肥和培育，让其再长出一季稻子。

第一季水稻成熟的时候会有一些腋芽，第一季收割之后它们得到保留，在原有的根系的基础上，这批腋芽再次生长、抽穗，大约2个月后它们再次成熟，可以收割。通常第二季稻的颗粒要比第一季小一些，但是稻穗数要比一季的多（原来的一棵稻穗割完的地方一般会长出2棵以上的穗），因而产量也不少。两季总计通常比其一季稻的产量要增加50%，对粮食增产有重要意义。

用水稻收割机收割水稻时，收割机的车轮常常会把稻茬碾压，影响再生稻的生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种避让稻桩的控制系统及其控制方法，在收割机进行水稻收割的同时，车轮自动避让开稻桩，保证第二季稻的产量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种避让稻桩的控制系统，其特征在于：包括角度传感器；所述角度传感器与滤波模块连接，对角度传感器获取的信号进行滤波；所述滤波模块与信号放大模块连接，将滤波的信号进行放大处理，并进行A/D转换得到数字信号；所述信号放大模块与微处理器连接，所述微处理器根据得到的数字信号计算出收割机的辅助轮的横向移动方向的横向移动距离并转化为控制信号；所述微处理器与控制辅助轮横向移动的伸缩机构连接，根据所述控制信号控制辅助轮的横向移动；所述微控制器还与设置在辅助轮上的位置传感器连接，用于获取辅助轮的位置信息。

进一步的，所述收割机包括包括底盘，所述底盘前端设置有收割稻穗的割台和对稻穗进行脱粒的脱粒装置，所述底盘底部两端分别设置有一个位于同一直线上的驱动轮，其中一个驱动轮同时作为导向轮；导向轮位于前端时，后端驱动轮两侧的底盘底部分别设置有一个位于同一直线上的辅助轮，或底盘的一侧设置有一个辅助轮；导向轮位于后端时，前端驱动轮两侧的底盘底部分别设置有一个位于同一直线上的辅助轮；所述底盘底部设置有与辅助轮数量相等的伸缩机构，所述伸缩机构包括一外套筒，所述外套筒外设置有电机，所述外套筒内设置有沿套筒内移动的框状滑块，所述电机的输出端设置有等宽凸轮，该凸轮位于滑块内，所述滑块的一端设置有连杆，所述辅助轮连接在该连杆的端部；所述辅助轮的正前方设置有与长度等于辅助轮轮宽的探测杆，所述探测杆的中部与一拐形杆的一端铰接，所述拐形杆的另一端固定于所述连杆上，所述探测杆上设置有所述角度传感器用于检测探测杆的旋转角度；所述底盘上部还设置有控制导向轮转向的方向盘。

进一步的，所述底盘上部设置有为割台、脱粒装置和驱动轮提供动力的发动机，所述发动机的输出端连接有变速箱。

进一步的，所述底盘上部后端设置有座椅。

进一步的，所述底盘上还设置有控制割台升降的液压推杆。

进一步的，所述外套筒远离连杆的端部上均设置有端盖，所述外套筒的另一端设置有橡胶密封圈，所述连杆从橡胶密封圈穿出。

一种避让稻桩的控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：将收割机开入田中，使驱动轮和辅助轮在稻桩的间隙中前进；

步骤S2：当辅助轮前方有稻桩时，探测杆与稻桩接触，导致探测杆旋转；

步骤S3：探测杆上的角度传感器将探测杆旋转过的角度信号经滤波、放大后实时传输给微处理器，所述微处理器根据信号计算得到辅助轮的横向移动方向的横向移动距离并转化为控制信号；

步骤S4：微处理器将所述控制信号传输给伸缩机构中的电机，电机运行驱动辅助轮的横向移动；

步骤S5：辅助轮上的位置传感器将未知数据实时反馈给微处理器，确认辅助轮是否已横移至对应位置，若是，则收割机保持当前状态前进，否则回到步骤S3。

进一步的，所述步骤S3中微处理器的计算方法如下：

其中，V为收割机的前进速度；T为探测杆发生旋转期间所对应的时间；A为角度传感器测得的角度数据；L为探测杆的长度；D为辅助轮需要横向移动的距离。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明采用将角度传感器测得的数据自动计算出车轮需要横向移动的距离和方向，并通过微处理器对车轮的横向移动进行自动化控制，不需人为事先规划收割机的前进路线；

2、本发明采用前后双轮驱动，收割机的辅助轮可进行伸缩运动，改善了以往收割机在进行再生稻收割的过程中会对稻桩进行碾压的弊端，能够提高再生稻的产量；

3、本发明伸缩机构采用等宽凸轮，可以将电机的旋转运动转变为直线运动，并且等宽凸轮可以使得其轮廓上两平行切线间的距离保持定值，这就可以通过控制电机的旋转次数和方向来控制辅助轮的位移，从而实现收割机的避桩功能。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明实施例一的构造示意主视图。

图3为本发明实施例一的构造示意俯视图。

图4为本发明实施例中伸缩机构及探测杆的局部构造示意图。

图5为本发明实施例二的构造示意主视图。

图6为本发明实施例三的构造示意俯视图。

图7是本发明的控制方法原理图。

图中：1-底盘，11-发动机，12-变速箱，13-方向盘，14-座椅，15-液压推杆，2-割台，3-脱粒装置，4-驱动轮，5-导向轮，6-辅助轮，61-拐形杆，62-探测杆，63-角度传感器，7-外套筒，71-端盖，72-橡胶密封圈，8-滑块，81-连杆，9-凸轮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图2至图4所示为实施例一的收割机，包括底盘1，所述底盘1前端设置有收割稻穗的割台2和对稻穗进行脱粒的脱粒装置3，所述底盘1底部两端分别设置有一个位于同一直线上的驱动轮，其中一个驱动轮同时作为导向轮；导向轮5位于后端，前端驱动轮4两侧的底盘底部分别设置有一个位于同一直线上的辅助轮6；所述底盘1底部设置有与辅助轮数量相等的伸缩机构，所述伸缩机构包括一外套筒7，所述外套筒7外设置有电机，所述外套筒7内设置有沿套筒内移动的框状滑块8，所述电机的输出端设置有等宽凸轮9，该凸轮9位于滑块8内，所述滑块8的一端设置有连杆81，所述辅助轮6连接在该连杆81的端部，所述辅助轮6的正前方设置有与长度等于辅助轮轮宽的探测杆62，所述探测杆62的中部与一拐形杆61的一端铰接，所述拐形杆61的另一端固定于所述连杆81上，所述探测杆62上设置有所述角度传感器63用于检测探测杆62的旋转角度；所述底盘1上部还设置有控制导向轮转向的方向盘13。

请参照图1，本发明提供一种避让稻桩的控制系统，其特征在于：包括设置于探测杆上的角度传感器用于采集探测杆的旋转角度信号；所述角度传感器与滤波模块连接，对角度传感器获取的信号进行滤波；所述滤波模块与信号放大模块连接，将滤波的信号进行放大处理，并进行A/D转换得到数字信号；所述信号放大模块与微处理器连接，所述微处理器根据得到的数字信号计算出收割机的辅助轮的横向移动方向的横向移动距离并转化为控制信号；所述微处理器与控制辅助轮横向移动的伸缩机构连接，具体与其内的电机连接，根据所述控制信号控制电机的正反装进而控制辅助轮的横向移动；所述微控制器还与设置在辅助轮上的位置传感器连接，用于获取辅助轮的位置信息，控制器根据辅助轮的位置关系可计算辅助轮在探测杆旋转过程中的移动距离，同时可判断伸缩机构是否执行了控制信号控制了辅助轮的横向移动。

请继续参照图2至图4，本实施例中，所述驱动轮和导向轮均为大直径车轮，使得底盘离地更高。

本实施例中，所述底盘上部设置有为割台2、脱粒装置3和驱动轮4提供动力的发动机11，所述发动机的输出端连接有变速箱12，所述驱动轮与变速箱输出端通道带传动进行传动连接。

本实施例中，所述底盘上部后端设置有座椅14，方便驾驶员坐在上面。

本实施例中，所述底盘上还设置有控制割台升降的液压推杆15，使割台能够对不同高度的水稻进行收割。

本实施例中，所述外套筒远离连杆的端部上均设置有端盖71，该端盖起到限位和防止泥浆进入套筒内的作用，所述外套筒的另一端设置有橡胶密封圈72，所述连杆81从橡胶密封圈穿出，该橡胶密封圈起到防止泥浆进入套筒内的作用。

等宽凸轮安装在电机上，通过电机的转动来带动凸轮的转动，将凸轮置于滑块内，通过等宽凸轮的转动来实现滑块沿轴线方向的直线运动，并通过控制电机的正反转完成辅助轮的伸缩运动。

收割机实施例二：其结构与实施例一相同，区别在于导向轮位于前端，两个辅助轮分别位于后驱动轮的两侧，如图5所示。

收割机实施例三：其结构与实施例一相同，区别在于导向轮位于前端，一个辅助轮位于底盘中部一侧，成一三轮机车，如图6所示。

本发明还提供一种避让稻桩的控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：将收割机开入田中，使驱动轮和辅助轮在稻桩的间隙中前进；

步骤S2：当辅助轮前方有稻桩时，探测杆与稻桩接触，导致探测杆旋转；

步骤S3：探测杆上的角度传感器将探测杆旋转过的角度信号经滤波、放大后实时传输给微处理器，所述微处理器根据信号计算得到辅助轮的横向移动方向的横向移动距离并转化为控制信号；

步骤S4：微处理器将所述控制信号传输给伸缩机构中的电机，电机运行驱动辅助轮的横向移动；

步骤S5：辅助轮上的位置传感器将未知数据实时反馈给微处理器，确认辅助轮是否已横移至对应位置，若是，则收割机保持当前状态前进，否则回到步骤S3。

进一步的，所述步骤S3中微处理器的计算方法如下：

其中，V为收割机的前进速度，可通过安装于收割机上的速度传感器测得；T为探测杆发生旋转期间所对应的时间，可通过计时器器测得，V*T为探测杆旋转时间段内收割机行驶过的路程，除了通过速度传感器与计时器测得数据外还可直接通过安装与辅助轮上的位置传感器直接获取其相对位置，进而求得辅助轮在行驶方向上的移动距离，即V*T；A为角度传感器测得的角度数据，此处规定探测杆逆时针转为∠A的正方向；L为探测杆的长度；D为辅助轮需要横向移动的距离，其中当∠A大于0时，设定车轮的横向移动方向为向右，反之向左。

请参照图7，Y方向为收割机行驶方向，X方向为向右横向移动方向。探测杆62的初始位于ac方向，探测杆62碰撞到位于ab方向上稻桩发生旋转，探测杆62的第二状态为bc方向。在此过程中探测杆62旋转的角度∠acb=∠A，逆时针；收割机行驶方向Y上的距离为ab=V*T，根据反三角函数可得稻桩与探测杆61的中点（即铰接点）在X方向上的距离ac=ab*ctg∠acb=V*T*ctg∠A；因此控制器判断辅助轮6需要横向移动的距离为oa=oc-ac=L/2-|V*T*ctg∠A|,且方向为向右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种避让稻桩的控制系统，其特征在于：包括角度传感器；所述角度传感器与滤波模块连接，对角度传感器获取的信号进行滤波；所述滤波模块与信号放大模块连接，将滤波的信号进行放大处理，并进行A/D转换得到数字信号；所述信号放大模块与微处理器连接，所述微处理器根据得到的数字信号计算出收割机的辅助轮的横向移动方向的横向移动距离并转化为控制信号；所述微处理器与控制辅助轮横向移动的伸缩机构连接，根据所述控制信号控制辅助轮的横向移动；所述微控制器还与设置在辅助轮上的位置传感器连接，用于获取辅助轮的位置信息。

2.根据权利要求1所述的避让稻桩的控制系统，其特征在于：所述收割机包括包括底盘，所述底盘前端设置有收割稻穗的割台和对稻穗进行脱粒的脱粒装置，所述底盘底部两端分别设置有一个位于同一直线上的驱动轮，其中一个驱动轮同时作为导向轮；导向轮位于前端时，后端驱动轮两侧的底盘底部分别设置有一个位于同一直线上的辅助轮，或底盘的一侧设置有一个辅助轮；导向轮位于后端时，前端驱动轮两侧的底盘底部分别设置有一个位于同一直线上的辅助轮；所述底盘底部设置有与辅助轮数量相等的伸缩机构，所述伸缩机构包括一外套筒，所述外套筒外设置有电机，所述外套筒内设置有沿套筒内移动的框状滑块，所述电机的输出端设置有等宽凸轮，该凸轮位于滑块内，所述滑块的一端设置有连杆，所述辅助轮连接在该连杆的端部；所述辅助轮的正前方设置有与长度等于辅助轮轮宽的探测杆，所述探测杆的中部与一拐形杆的一端铰接，所述拐形杆的另一端固定于所述连杆上，所述探测杆上设置有所述角度传感器用于检测探测杆的旋转角度；所述底盘上部还设置有控制导向轮转向的方向盘。

3.根据权利要求2所述的避让稻桩的控制系统，其特征在于：所述底盘上部设置有为割台、脱粒装置和驱动轮提供动力的发动机，所述发动机的输出端连接有变速箱。

4.根据权利要求2所述的避让稻桩的控制系统，其特征在于：所述底盘上部后端设置有座椅。

5.根据权利要求2所述的避让稻桩的控制系统，其特征在于：所述底盘上还设置有控制割台升降的液压推杆。

6.根据权利要求2所述的避让稻桩的控制系统，其特征在于：所述外套筒远离连杆的端部上均设置有端盖，所述外套筒的另一端设置有橡胶密封圈，所述连杆从橡胶密封圈穿出。

7.一种基于权利要求2所述的避让稻桩的控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：将收割机开入田中，使驱动轮和辅助轮在稻桩的间隙中前进；

步骤S2：当辅助轮前方有稻桩时，探测杆与稻桩接触，导致探测杆旋转；

步骤S3：探测杆上的角度传感器将探测杆旋转过的角度信号经滤波、放大后实时传输给微处理器，所述微处理器根据信号计算得到辅助轮的横向移动方向的横向移动距离并转化为控制信号；

步骤S4：微处理器将所述控制信号传输给伸缩机构中的电机，电机运行驱动辅助轮的横向移动；

步骤S5：辅助轮上的位置传感器将未知数据实时反馈给微处理器，确认辅助轮是否已横移至对应位置，若是，则收割机保持当前状态前进，否则回到步骤S3。

8.根据权利要求7所述的避让稻桩的控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤S3中微处理器的计算方法如下：

其中，V为收割机的前进速度；T为探测杆发生旋转期间所对应的时间；A为角度传感器测得的角度数据；L为探测杆的长度；D为辅助轮需要横向移动的距离。