CN107505620A - 沟形测绘装置 - Google Patents

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马延武
贺智涛
马淏
金鑫
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Abstract

本发明涉及一种沟形测绘装置。沟形测绘装置使用时，机架上的横梁横跨在待测绘沟的上方，第一驱动机构驱动测距传感器在横梁上移动，测距传感器在移动的过程中不断检测待测绘沟形的截面轮廓与横梁之间的距离，同时结合测距传感器在横梁上的位置参数得出待测绘沟形的截面轮廓参数，该沟形测绘装置能够准确测得沟形截面的轮廓参数，从而方便根据沟形的轮廓参数计算分析触土部件的作业质量及牵引比能耗。

Description

沟形测绘装置
技术领域
本发明涉及一种沟形测绘装置。
背景技术
在播种机开沟器、深松铲等触土部件作业过程中，作业之后的沟形参数是评价触土部件作业质量的重要指标。沟形形状能够反应触土部件对土壤的扰动情况，从而反应触土部件的工作质量，而且沟形形状在一定程度上是影响播种质量及作业后出现的“跑墒”现象的重要因素。另外，沟形的截面面积则和牵引比能耗相关，而牵引比能耗则和作业阻力有关，因此沟形的形状还能够从侧面反映触土部件的作业性能。
由此可知，作业后的沟形参数对播种机器的整体性能、农业生产活动的质量和作物的产量等方面有着直接的影响。因此，亟需一种能够对触土部件作业后的沟形参数进行测绘的测绘装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对触土部件作业后的沟形参数进行测绘的沟形测绘装置。
为实现上述目的，本发明的沟形测绘装置采用如下技术方案：
沟形测绘装置的技术方案1：沟形测绘装置，包括机架，所述机架包括用于横跨在待测绘沟的上方的横梁，所述横梁上导向移动装配有用于检测待测绘沟形的截面轮廓各处与横梁之间的距离的测距传感器，所述沟形测绘装置还包括用于驱动所述测距传感器在横梁上运动以得出待测绘沟形的截面轮廓参数的第一驱动机构。使用时，机架上的横梁横跨在待测绘沟的上方，第一驱动机构驱动测距传感器在横梁上移动，测距传感器在移动的过程中不断检测待测绘沟形的截面轮廓与横梁之间的距离，同时结合测距传感器在横梁上的位置参数得出待测绘沟形的截面轮廓参数，该沟形测绘装置能够准确测得沟形截面的轮廓参数，从而方便根据沟形的轮廓参数计算分析触土部件的作业质量及牵引比能耗。
沟形测绘装置的技术方案2，在沟形测绘装置的技术方案1的基础上：所述机架还包括立柱，所述横梁上下位置可调安装在立柱上，能够使用不同的测绘环境。
沟形测绘装置的技术方案3，在沟形测绘装置的技术方案2的基础上：所述横梁的两端沿上下方向导向移动装配在对应的立柱上，所述机架上还设有用于驱动所述横梁上下移动的第二驱动机构，调节方便。
沟形测绘装置的技术方案4，在沟形测绘装置的技术方案1～3任意一项的基础上：所述第一驱动机构包括第一驱动电机以及用于将第一驱动电机的转动转化为测距传感器的平动的螺母丝杠机构，结构简单，使用方便。
沟形测绘装置的技术方案5，在沟形测绘装置的技术方案1～3任意一项的基础上：所述沟形测绘装置还包括用于检测所述测距传感器位置的位置检测装置。
沟形测绘装置的技术方案6，在沟形测绘装置的技术方案5的基础上：所述位置检测装置包括用于检测测距传感器移动的速度的速度传感器以及用于检测测距传感器移动的时间的计数器。
沟形测绘装置的技术方案7，在沟形测绘装置的技术方案1的基础上：所述沟形测绘装置还包括设置横梁对应待测绘沟形的两侧的位置处的、用于检测所述测距传感器在横梁上的极限位置的触发开关。
沟形测绘装置的技术方案8，在沟形测绘装置的技术方案1～3任意一项的基础上：所述测距传感器为超声波测距传感器。
沟形测绘装置的技术方案9，在沟形测绘装置的技术方案1～3任意一项的基础上：所述机架上设有用于显示测距传感器的运动参数的显示屏。
沟形测绘装置的技术方案10，在沟形测绘装置的技术方案1的基础上：所述横梁上下位置可调安装在机架上，所述沟形测绘装置还包括用于驱动所述测距传感器在横梁上移动的第一驱动装置以及用于驱动所述横梁在机架上上下移动的第二驱动装置，所述沟形测绘装置还包括用于控制所述第一驱动装置以及第二驱动装置工作的二维控制单元，以及用于显示测距传感器的运动参数的显示屏。
附图说明
图1为本发明的沟形测绘装置的实施例1的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中的测距单元的原理示意图；
图4为控制系统的原理示意图；
附图中：1、底座；2、触发开关；3、控制单元；4、右立柱；5、丝杠；6、超声波单元；7、左立柱；8、边梁；61、导向块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的沟形测绘装置的具体实施例，如图1至图4所示，沟形测绘装置包括机架，机架包括两个左右相对设置的立柱，这两个立柱分别是左立柱7和右立柱4，左立柱7和右立柱4的下端均设有底座1。两个立柱具有一定的宽度，使其具有一定的支撑强度，两个立柱的上方沿上下方向导向移动装配有一个安装架。横梁包括两个边梁8，两个边梁8的两端分别设置在安装在两个立柱的上的安装架上，两个边梁8上均导向移动装配有导向块61，超声波单元6通过支架与两个导向块61连接，这样超声波单元6就能够沿着边梁8在左右方向上导向移动。横梁通过安装架导向移动装配在立柱上，所述机架上设有用于驱动横梁在立柱上沿上下方向移动的第二驱动机构，第二驱动机构包括第二驱动电机和用于将第二驱动电机的转动转化为横梁在上下方向上移动的螺母丝杠机构，通过第二驱动电机的驱动使横梁能够在立柱上的上下位置可调，这样方便适应不同的测绘环境。其中超声波单元6即为测距传感器单元中的测距传感器。
机架上还设有用于驱动超声波单元6在横梁上移动的第一驱动机构，在本实施例中第一驱动机构包括第一驱动电机和用于将第一驱动电机的转动转化为超声波单元6左右平移的螺母丝杠机构，该螺母丝杠机构的丝杠5转动装配在机架上并与第一驱动电机传动连接，当第一驱动电机驱动丝杠转动时，在螺母丝杠机构的作用下超声波单元6会在横梁上左右移动。丝杠的两端位置处还设置有触发开关2，当超声波单元6移动到该位置时触发触发开关2动作，发出电信号使控制系统控制第一驱动电机停止转动并反转，使超声波单元6向反方向移动，进行反方向的测绘，触发开关2能够检测超声波传感器在横梁上的极限位置，并且使超声波单元6能够往复移动进行测绘。
沟形测绘装置还包括用于检测超声波单元6在横梁上的位置的位置检测装置，在本实施例中，位置检测装置包括用于检测超声波单元6在横梁上的移动的速度的速度传感器以及用于检测超声波传感器移动的时间的计数器，通过超声波单元6的速度结合其运动的时间即可得出超声波单元6在横梁上的位置信息。在机架上还设有用于显示各项参数的显示屏，显示屏具体设置在一个立柱的外侧面上。
两个底座1用于整个装置的放置，在使用前利于超声波单元6对横梁和测量地面进行测距，保证两个横梁所处的平面与测量地面平行。控制单元3安装在立柱的外侧面上，能够控制第一驱动电机和第二驱动电机的动作，横梁在作为超声波单元6的导轨的同时也起到连接两个立柱的作用，能够增强架体的稳定性，控制单元3即为二维控制单元。
第一驱动电机驱动超声波单元6移动的方向为X轴方向，第二驱动电机驱动横梁上下移动的方向为Z轴方向，控制单元3能够在测绘时根据系统要求控制两个驱动电机动作。横梁在Z轴方向上的移动能够使测绘装置适应不同的测绘环境。第一驱动电机驱动超声波单元6沿X轴方向在速度v1下移动，计时器移动的时间为t1，显示器显示初始标定的水平高度值H、速度v1和时间t1，便于测绘人员的记录。
超声波单元6的超声波传感器用于检测横梁与待测绘沟形的截面轮廓各处之间的距离，在使用前需要对测距传感器进行标定，使初始高度为超声波发射器端部距离底座1所在的测量地面的距离为H，并记当前状态为的竖直方向的坐标为0。工作时，根据超声波单元6出发时间t1和超声波单元6沿X轴方向的移动速度v1，计算超声波测距传感器在丝杠某坐标位置的坐标值为v1t1。同时由超声波发射器发射超声波，在发射的同时计时器开始计时，超声波在碰到沟壁后立即返回，超声波接收器收到反射波时计时器就立即停止计时(该过程所用时间t3)，根据超声波空气中传播速度v3，得到超声波发射器距离沟壁的距离(Z坐标值)。
运算器根据超声波单元6在X轴上的运动参数计算得出超声波单元6在横梁上的位置为X＝V0t0+V1t1(V0t0为该运动状态起始位置)，并根据沟壁距横梁的距离计算得出在该位置对应的沟形的深度z＝ΔH-H(Z为正值代表当前沟形沟壁低于初始水平状态，为负值则代表当前沟形沟壁高于初始水平状态)。以计算的数值X，Z为坐标(X，Z)绘制当前测绘状态下的沟形截面形状，并根据此形状，由公式：计算沟形截面面积。这样更加准确、直观地反映出沟形截面的外轮廓参数，从而方便根据沟形的外轮廓参数计算分析触土部件的作业质量及牵引比能耗，有利于为农业生产研究活动以及实际农业生产活动提供有力的评价手段。
在本发明的其他实施例中，还可以采用驱动气缸来驱动超声波单元在横梁上移动，当然也可以采用驱动气缸来驱动横梁在立柱上上下移动；安装架还可以通过顶丝与立柱相对固定，此时通过手动调节使安装架带着横梁上下移动；还可以通过检测第一驱动电机的转速并通过相应的换算得出超声波单元平移的速度，或者还可以在机架上设置测距传感器，通过测距传感器检测超声波单元在横梁上的位置；还可以采用激光测距传感器或者红外测距传感器作为测距传感器。

Claims (10)

1.沟形测绘装置，其特征在于：包括机架，所述机架包括用于横跨在待测绘沟的上方的横梁，所述横梁上导向移动装配有用于检测待测绘沟形的截面轮廓各处与横梁之间的距离的测距传感器，所述沟形测绘装置还包括用于驱动所述测距传感器在横梁上运动以得出待测绘沟形的截面轮廓参数的第一驱动机构。
2.根据权利要求1所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述机架还包括立柱，所述横梁上下位置可调安装在立柱上。
3.根据权利要求2所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述横梁的两端沿上下方向导向移动装配在对应的立柱上，所述机架上还设有用于驱动所述横梁上下移动的第二驱动机构。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述第一驱动机构包括第一驱动电机以及用于将第一驱动电机的转动转化为测距传感器的平动的螺母丝杠机构。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述沟形测绘装置还包括用于检测所述测距传感器位置的位置检测装置。
6.根据权利要求5所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述位置检测装置包括用于检测测距传感器移动的速度的速度传感器以及用于检测测距传感器移动的时间的计数器。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述沟形测绘装置还包括设置横梁对应待测绘沟形的两侧的位置处的、用于检测所述测距传感器在横梁上的极限位置的触发开关。
8.根据权利要求1～3任意一项所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述测距传感器为超声波测距传感器。
9.根据权利要求1～3任意一项所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述机架上设有用于显示测距传感器的运动参数的显示屏。
10.根据权利要求1所述的沟形测绘装置，其特征在于：所述横梁上下位置可调安装在机架上，所述沟形测绘装置还包括用于驱动所述测距传感器在横梁上移动的第一驱动装置以及用于驱动所述横梁在机架上上下移动的第二驱动装置，所述沟形测绘装置还包括用于控制所述第一驱动装置以及第二驱动装置工作的二维控制单元，以及用于显示测距传感器的运动参数的显示屏。
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