CN107179770A - 一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，包括设置在温室内的电磁线和信号发生器，以及设置在运输车上的主控制板、巡线系统、跟随系统、导轮系统和驱动系统；所述信号发生器输出电磁信号；所述巡线系统包括工字电感、检波运放，工字电感检测电磁线，检测信号经检波运放后送入主控制板；跟随系统包括红外光电开关，红外光电开关检测运输车与采摘者之间的距离，并将信号传入主控制板；导轮系统包括丝杠螺母机构以及与丝杠连接的转向电机和一端与螺母固接的转向架；驱动系统包括驱动运输车后轮转动的驱动电机以及电源；主控制板接收巡线系统的信号，并控制转向电机工作，主控制板接收红外光电开关的信号，并控制驱动电机工作。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械智能控制领域，尤其涉及到一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统及控制方法。
背景技术
温室蔬菜种植业可以摆脱时间、地点和气候的影响，延长或缩短蔬菜的生长周期，进行不间断的耕作、生产、收获，从而为消费者提供了新鲜可口的蔬菜，满足了当今社会消费者对于健康饮食的要求。因此，温室蔬菜近年来市场需求量大，温室蔬菜种植规模激增。温室蔬菜种植业的高速发展也对温室蔬菜及时高效采摘运输提出了更高的要求，所以市面上也出现了各式各样的针对温室作业运输的生产工具。但目前市面上现存的温室蔬菜运输工具大多为轨道式车，只能实现蔬菜集中采摘后的过道运输，无法进入狭小的行间运输。目前依然普遍采取由人力将采摘后的蔬菜集中放置于过道后，再由轨道车将蔬菜运输至指定位置的运输方式，这种方式已经阻碍了温室蔬菜种植业的发展。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统及控制方法，将蔬菜采摘与实时收集过程有机结合，能够使运输车进入蔬菜行间行驶。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，包括设置在温室内的电磁线和信号发生器，以及设置在运输车上的主控制板、巡线系统、跟随系统、导轮系统和驱动系统；
所述信号发生器输出电磁信号，电磁信号流入电磁线组成信号发生装置；
所述巡线系统包括工字电感、检波运放及其固定安装结构，工字电感检测电磁线，检测信号经检波运放后送入主控制板；
所述跟随系统包括红外光电开关和将红外光电开关固定在运输车上的安装座，红外光电开关检测运输车与采摘者之间的距离，并将信号传入主控制板；
所述导轮系统包括丝杠螺母机构以及与丝杠连接的转向电机和一端与螺母固接的转向架，转向架的另一端与运输车前轮的轮叉固接，通过转向电机带动丝杠转动，从而使螺母带动转向架沿丝杠轴向移动，转向架通过推动或拉动轮叉实现前轮的转向；
所述驱动系统包括驱动运输车后轮转动的驱动电机，以及给所述驱动电机供电的电源；
所述主控制板接收巡线系统的信号，并根据接收到的信号控制转向电机工作，主控制板接收红外光电开关的信号，并根据接收到的信号控制驱动电机工作。
作为优化，运输车的车头和车尾分别装设有两组工字电感，在运输车前进和后退过程中均可通过主控制板控制转向。
作为优选，所述信号发生器由12v交流输出电源和整流电路组成。
作为优选，所述电磁线的频率为10KHz，发出的信号更容易被检测。
作为优化，还包括升降平台，所述升降平台顶部固设有载物平台，升降平台由电动推杆进行升降的驱动。
一种温室行间采摘跟随运输车的控制方法，包括如下步骤：
（1）将运输车放置到温室内，启动运输车，运输车检测到电磁线信号后沿电磁线前进；
（2）跟随系统检测运输车与采摘者之间的距离，并送入主控制板，主控制板根据接收到的信号控制驱动电机工作；
（3）运输车前进过程中，将前方工字电感采集信号作为巡线信号，实现前进过程中的转向动作；运输车后退过程中，将后方工字电感采集信号作为巡线信号，实现倒车过程中的转向动作；
（4）采摘高度变化时，采摘者根据实际情况控制电动推杆的伸出或缩回，实现升降平台高度的变化。
本发明的有益效果为：
1、采用电磁巡线原理，可在行间敷设，使路径规划更加灵活，可根据实际需要调整。
2、采用工字电感及检波运放作为巡线系统检测装置，相对于其他类型传感器成本更加低廉。
3、采用一组红外光电开关作为跟随检测装置，可通过分级设置传感器检测值实现匀速前进，减速前进，停车，倒车行驶四种动作状态，确保农户与运输车之间的合适距离，避免了单个红外光电开关无法实现分级检测而造成的运输车误动。
4、采用前轮转向后轮驱动方式，车体结构简单，质量轻，可适应较为狭小的行间采摘作业环境。
附图说明
图1为本发明组成示意图；
图2为本发明使用状态图；
图3为本发明运输车结构示意图；
图4是一种利用电磁传感器的具有容错性的巡线系统的工作流程图；
图5是一种利用红外光电开关作为分级检测装置的跟随系统的工作流程图；
图中所示：
1~4、工字电感，5~7、红外光电开关。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1所示一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，包括设置在温室内的电磁线和信号发生器，以及设置在运输车上的主控制板、巡线系统、跟随系统、导轮系统、升降平台和驱动系统，电磁线的频率为10KHz。
信号发生器，由12v交流输出电源和整流电路组成，输出电磁信号，电磁信号流入电磁线组成信号发生装置。
巡线系统，由运输车上的前、后各两组10mH工字电感组成，如图3所示，工字电感的编号分别为1、2、3、4，工字电感1和2装设在运输车车头部，检测前进状态时运输车前方的电磁线走向，工字电感3和4装设在运输车尾部，检测倒车状态下运输车后方的电磁线走向。工字电感检测到的电磁信号经过检波运放优化处理后送入主控制板，主控制板根据接收到的信号作出判断，控制转向电机正转或反转，实现前轮的左转或者右转。
跟随系统，包括红外光电开关和将红外光电开关固定在运输车上的安装座，红外光电开关检测运输车与采摘者之间的距离，并将信号传入主控制板。
本实施例中，红外光电开关型号为E3F-DS30C1，DC-5V。这种红外光电开关可人为设定感应距离，检测到障碍物时，红外线反射至接收区起红色指示灯会亮起。在运输车前方装设有三个红外光电开关，如图3，三个红外光电开关的编号分别为5、6、7，红外光电开关5的设定范围为12cm，红外光电开关6的设定范围为20cm，红外光电开关7的设定范围为30cm。红外光电开关检测到物体后光线返回接收，将信号传入主控制板，主控制板将根据检测到的距离大小，执行动作，完成匀速行驶，减速和倒车三种方式。
导轮系统，采用前轮转向后轮驱动方式，包括丝杠螺母机构以及与丝杠连接的转向电机和一端与螺母固接的转向架，转向架的另一端与运输车前轮的轮叉固接。当巡线系统检测到电磁线走向发生偏移时，主控制板将命令转向电机转动，实现转向，以保证运输车沿电磁线行走。
驱动系统，包括电源、稳压模块、光耦隔离模块、直流电机及电机驱动板组成。电源有2个12v可充动力电池组成，直接为驱动电机供电，光耦隔离模块将控制回路与电机驱动隔离，更加安全；驱动电机为直流电机，操作方便简单；稳压模块有LM7812和LM7805两种，稳压模块输出电压5V为主控制板供电，输出电压12V为转向电机供电，24V直接为驱动电机供电，电机驱动板驱动转向电机和驱动电机正反转完成动作。
升降平台，包括固定于运输车车体上方的机械剪叉结构和固定于车身正上方的电推杆，在升降平台升降过程中，通过升降开关实现电推杆伸缩，进而由电推杆伸缩带动连杆组件升降，推动顶部载物平台起落，从而完成升降平台升降过程。
一种温室行间采摘跟随运输车的控制方法：
（1）将运输车放置到温室内，启动运输车，运输车检测到电磁线信号后沿电磁线前进。
（2）跟随系统检测运输车与采摘者之间的距离，并送入主控制板，主控制板根据接收到的信号控制驱动电机工作，确保农户与运输车之间的合适距离，实现用户采摘过程中的实时运输。
具体如图5所示，红外光电开关5、6、7的感应值分级设置。当运输车处于匀速前进状态时，若农户与运输车之间的距离到达红外光电开关7感应值，主控制板将控制运输车减速前进；当运输车处于减速前进状态时，若农户与运输车之间的距离到达红外光电开关6感应值，主控制板将控制电磁继电器动作，切断驱动电机的电源回路，实现停车动作；当运输车处于停车状态时，若农户与运输车之间的距离到达红外光电开关5感应值，主控制板将控制驱动电机反转，实现倒车动作。
（3）运输车前进过程中，将前方工字电感采集信号作为巡线信号，实现前进过程中的转向动作；运输车后退过程中，将后方工字电感采集信号作为巡线信号，实现倒车过程中的转向动作。
具体如图4所示，当运输车处于前进状态时，主控制板将前方一组工字电感1、2采集到的信号作为判断依据，后方工字电感采集到的信号失能，将信号优化处理后送入主控制板，巡线前进；当运输车处于倒车状态时，主控制板将后方一组工字电感3、4采集到的信号作为判断依据，前方工字电感采集到的信号失能，将信号优化处理后送入主控制板，巡线倒车。本技术方案的容错性体现于在信号采集处理过程中允许电磁线在合理范围内偏移，避免了因电磁线细微偏移引起的运输车频繁转弯而影响前进速度和降低工作效率的状况。
（4）采摘高度变化时，采摘者根据实际情况控制电动推杆的伸出或缩回，实现升降平台高度的变化。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (6)
1.一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，其特征在于：包括设置在温室内的电磁线和信号发生器，以及设置在运输车上的主控制板、巡线系统、跟随系统、导轮系统和驱动系统；
所述信号发生器输出电磁信号，电磁信号流入电磁线组成信号发生装置；
所述巡线系统包括工字电感、检波运放及其固定安装结构，工字电感检测电磁线，检测信号经检波运放后送入主控制板；
所述跟随系统包括红外光电开关和将红外光电开关固定在运输车上的安装座，红外光电开关检测运输车与采摘者之间的距离，并将信号传入主控制板；
所述导轮系统包括丝杠螺母机构以及与丝杠连接的转向电机和一端与螺母固接的转向架，转向架的另一端与运输车前轮的轮叉固接；
所述驱动系统包括驱动运输车后轮转动的驱动电机，以及给所述驱动电机供电的电源；
所述主控制板接收巡线系统的信号，并根据接收到的信号控制转向电机工作，主控制板接收红外光电开关的信号，并根据接收到的信号控制驱动电机工作。
2.根据权利要求1所述的一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，其特征在于：运输车的车头和车尾分别装设有两组工字电感。
3.根据权利要求1所述的一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，其特征在于：所述信号发生器由12v交流输出电源和整流电路组成。
4.根据权利要求3所述的一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，其特征在于：所述电磁线的频率为10KHz。
5.根据权利要求1所述的一种温室行间采摘跟随运输车的控制系统，其特征在于：还包括升降平台，所述升降平台顶部固设有载物平台，升降平台由电动推杆进行升降的驱动。
6.一种温室行间采摘跟随运输车的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将运输车放置到温室内，启动运输车，运输车检测到电磁线信号后沿电磁线前进；
（2）跟随系统检测运输车与采摘者之间的距离，并送入主控制板，主控制板根据接收到的信号控制驱动电机工作；
（3）运输车前进过程中，将前方工字电感采集信号作为巡线信号，实现前进过程中的转向动作；运输车后退过程中，将后方工字电感采集信号作为巡线信号，实现倒车过程中的转向动作；
（4）采摘高度变化时，采摘者根据实际情况控制电动推杆的伸出或缩回，实现升降平台高度的变化。
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