CN108082820A - 可控制晒粮收集设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可控制晒粮收集设备及方法，包括收集机、存放箱、晒场定位系统、仓库定位系统和控制中心，所述的收集机包括机身、吸料出料装置和自动行驶装置，存放箱包括箱体、连接柱和安放板，所述的晒场定位系统设置在晒场上，所述的仓库定位系统设置于仓库中，所述的控制中心包括处理器、第三信息收发模块、触摸屏和数据库。本发明具有如下优点：本装置通过控制中心规划各收集机的路线，使得收集机能够收集晒场上任意范围内的粮食，当晒场上晒有各种粮食时，控制中心可以控制多个收集机进行同时分别收集，加快了收集速度；仓库中设置有定位器，收集机根据定位器能够自动入库，自动寻找空的存放箱，达到了全面的自动化收粮过程。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是涉及到农业收获机械结构，具体涉及一种可控制晒粮收集设备及方法。
背景技术
古代时，人们就已经知道稻粒、玉米粒等在收获后，需要晒干再入库。如晒稻谷可以使水稻里的水分蒸发，没有了水分，稻谷的呼吸作用速度就会降低，在氧气充足时减少了营养成分的流失。另外防止在氧气不足的时候稻谷进行无氧呼吸，产生酒精，使稻谷发霉，而且水分多呼吸作用旺盛，发热后，可导致温度水分氧气比较适合发芽，病菌繁殖，发霉，虫卵生长。其他的粮食也是一样，都需要日晒去除水分。
当然现代机械的发展，稻谷干燥，一般有两种干燥方法，一是直接通过热风烘干设备进行干燥，二是太阳曝晒。烘干的粮食与晒干的粮食对比，营养流失较大，而且食用时，口感也不如晒干的粮食，所以现有的大型农场建设大型晒场晒粮，增加食用粮的口感和营养。我们知道晒稻谷是将稻谷平摊在一个宽广的场地上，通过太阳晒去水分，这就需要非常多人力去放置稻谷和收稻谷，特别是下天气突然变化时，我们需要快速地将稻谷收起，避免被雨水打湿，导致稻谷受潮而更快地发霉。
现有采用真空吸附收集粮食的装袋机，都是需要人工推动，现代中国在进行农场型农业的变化，一个大型的农场收割的稻谷等粮食数量非常的大，但是大型晒场在收集粮食时，即使使用装袋机也非常的累，而且对工作人员的体力消耗非常大，工作人员需要经常的休息，工作效率比较低。对于特大型的晒场，通过人工控制装袋机来进行收粮，速度慢，耗费劳动力。
而且晒场经常晒有几种粮食，所以自动化的过程中还应该考虑对多种粮食进行曝晒的收集过程设计。
发明内容
本发明的目的在于提供可控制晒粮收集设备及方法，用以解决现有大型晒场晒粮后，收集粮食速度慢的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案为可控制晒粮收集设备，包括收集机、存放箱、晒场定位系统、仓库定位系统和控制中心；
所述的收集机包括机身、吸料出料装置和自动行驶装置，所述的吸料出料装置包括吸头、抽料泵和出料管，吸头位于机身的下端，吸头的吸口呈方形，出料管位于机身的后端，抽料泵固定在机身的上端，所述的自动行驶装置包括车轮、车轮控制机构和第一信息收发模块，所述的车轮控制机构包括转动电机、转向电机、转向板和控制器，所述的车轮和转动电机都安装在转向板上，转动电机带动车轮转动，转向板可转动地安装在机身的下端，转向电机的电机轴连接到转向板的中心，转向电机带动转向板转动；
所述的机身后端还设置有一个连接头，所述的连接头上设置有插孔，插孔的内壁上设置有卡接孔，所述的卡接孔内设置卡接头、电磁铁和弹簧，所述的电磁铁安装在卡接孔的孔底，弹簧一端连接电磁铁，另一端连接卡接头，所述的卡接头远离弹簧的一端为卡滞端，弹簧推动卡接头，使得卡滞端进入插孔，电磁铁吸附卡接头，使得卡滞端进入卡接孔，卡滞端位于插孔中时，卡滞端背向插孔孔口的一面为垂直面，卡滞端朝向插孔孔口的一面为倾斜面，所述的垂直面垂直于插孔的延伸方向，垂直面和倾斜面从卡滞端的端头到卡滞端的端尾呈逐渐靠拢，卡滞端的端头即连接卡接头，所述的转动电机、转向电机、第一信息收发模块和电磁铁都与控制器电连接；
所述的存放箱包括箱体、连接柱和安放板，所述的连接柱安装在箱体的一侧，所述的连接柱与插孔匹配，连接柱的柱壁上设置有与卡滞端匹配的卡滞孔，所述的箱体安装在安放板的上端面，箱体和安放板之间设置有重力传感器，安放板的下方设置有滚轮，箱体上还设置有第二信息收发模块，重力传感器的信号输出端连接到第二信息收发模块；
所述的晒场定位系统设置在晒场上，其包括前定位器集和后定位器集，所述的前定位器集包括N个前定位器，所述的后定位器集包括N个后定位器，所述的前定位器集位于晒场的前端，所有前定位器等间距排列成一条直线，所述的后定位器集位于晒场的后端，所有后定位器等间距排列成一条直线，相邻两个前定位器的间隔等于相邻后定位器的间隔，且相邻两个前定位器的间隔小于吸头的宽度，前定位器排列成的直线与后定位器排列成的直线平行；
所述的仓库定位系统设置于仓库中，包括仓库入口定位器和仓库路线定位器，仓库入口定位器即设置在仓库的仓门处，所述仓库中从仓门处延伸有一条仓库通道，仓库通道上等间隔设置有仓库路线定位器；
所述的控制中心包括处理器、第三信息收发模块、触摸屏和数据库，所述的第三信息收发模块、触摸屏和数据库都连接处理器。
所述的收集机还包括太阳能电池板，所述的太阳能电池板安装在机身的上端。
所述的卡接孔为方形孔，卡接头的形状大小与卡接孔匹配。
所述的数据库中存有所有收集机的状态信息，数据库中存有所有存放箱的状态信息和位置信息，数据库中存有仓库中的存放信息。
所述的插孔的最里端设置有一个压力传感器。
晒粮自动收集方法，包括以下步骤：
步骤1：在晒场布置晒场定位系统，前定位器集和后定位器集组成长方形，所有前定位器都位于长方形的其中一条长边上，所有后定位器即都位于长方形的另一条长边上，前定位器集中，从左到右，包括第一前定位器A1、第二前定位器A2、…、第N前定位器AN；后定位器集中，从左到右，包括第一后定位器B1、第二后定位器B2、…、第N后定位器BN，所有前定位器和所有后定位器是一一对应，即第一前定位器A1对应第一后定位器B1，第二前定位器A2对应第二后定位器B2，依此类推，晒场中晒的粮食应位于长方形内，第一前定位器A1、第二前定位器A2之间的间距小于收集机上吸头的宽度；
步骤2：在仓库中布置仓库定位系统，在仓门处布置仓库入口定位器，仓库通道从仓门处向仓库内部呈直线延伸，沿仓库通道等间距布置若干仓库路线定位器，相邻两个仓库路线定位器间距大于存放箱的宽度，每个仓库路线定位器的两侧都可以停放存放箱，并使得存放箱的连接柱指向对应的仓库路线定位器；
步骤3：工作人员在触摸屏上操作，选择收集机和存放箱，并选择任意连续的前定位器，处理器根据已选前定位器规划收集机的收集路线：已选前定位器，以及已选前定位器对应的后定位器，从最小位前定位器处收集机开启收集，如选择第c前定位器Ac到第d前定位器Ad，其中c为1～N中任一数字，d为1～N中任一数字，c＜d，收集机从第c前定位器Ac处出发，移动到第c后定位器Bc，继续移动到第c+1后定位器Bc+1，再移动到第c+1前定位器Ac+1，依次类推，每次移动为直线移动；
步骤4：控制中心发送启动信号到选择的收集机和存放箱，存放箱放置在仓库中，存放箱发送信号到收集机，收集机即沿仓库通道向存放箱移动，直至移动至对应存放箱的仓库路线定位器处，收集机转向至连接头对准连接柱，收集机向存放箱移动，存放箱上的连接柱插入收集机上的连接头中，使得存放箱固定在收集机的后端，存放箱的箱口位于出料管的正下方，收集机再沿存库通道驶出仓库进入晒场；
步骤5：收集机进入晒场后，即发送信号到控制中心，控制中心开启预设路线上的前三个定位器，即第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1，收集机不断发送信号到第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1，第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1收到信息后，会将收到信息时的时间戳返回到收集机，收集机中控制器根据信息传输时间，分别计算出收集机与第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1的距离，通过距离信息可以确定自己所在位置，用于调节移动方向，先移动到第c前定位器Ac处，开启吸料出料装置，然后从Ac直线移动到Bc，对从Ac到Bc路线上的粮食进行收集；
步骤6：收集机移动到Bc后，收集机调节移动方向，从Bc移动到Bc+1，并发送信号到控制中心，控制中心会开启剩余预设路线上的前三个定位器，即第c后定位器Bc、第c+1后定位器Bc+1和第c+1前定位器Ac+1，不断确定位置，保证直线移动，对从Bc到Bc+1路线上的粮食进行收集；
步骤7：收集机移动到Bc+1后，收集机调节移动方向，从Bc+1移动到Ac+1，并发送信号到控制中心，控制中心会开启剩余预设路线上的前三个定位器，即第c+1后定位器Bc+1、第c+1前定位器Ac+1和第c+2前定位器Ac+2，不断确定位置，保证直线移动，对从Bc+1到Ac+1路线上的粮食进行收集；
步骤8：以此类推，收集机将Ad、Bd之间粮食收集完后，将存放箱入库，入库过程：控制中心根据数据库中仓库存放信息选择一个空位，并将空位信息发送到收集机，空位信息中含有对应的仓库路线定位器，收集机移动至该仓库路线定位器，根据空位信息进行转向，将存放箱推入空位，启动电磁铁，使得连接柱和连接头松开。
步骤4所述的收集机向存放箱移动的过程：所述的数据库中存储有所有存放箱的位置信息和状态信息，所有仓库路线定位器都有唯一编号，存放箱的位置信息中含有对应仓库路线定位器的编号，控制中心会将存放箱的位置信息发给收集机，并启动对应的仓库路线定位器，收集机先到达仓库入口定位器处，然后直线行驶到的对应的仓库路线定位器处，然后根据存放箱位置信息进行转向，使得连接头对准连接柱。
所述的收集机收集粮食时，存放箱中重力传感器感应到箱体的重量达到设定重量时，即发送信号到收集机和控制中心，控制器控制车轮控制机构和吸料出料装置停止工作，并发送信号到控制中心，控制中心指导收集机入库，并且还会发送另一个空的存放箱的位置信息到收集机，存放箱的位置信息中含有对应仓库路线定位器的编号，控制中心会将存放箱的位置信息发给收集机，并启动对应的仓库路线定位器，收集机先到达仓库入口定位器处，然后直线行驶到的对应的仓库路线定位器处，然后根据存放箱位置信息进行转向，使得连接头对准连接柱。
步骤5中所述的收集机调节移动方向的方法：当收集机到达X点，X点分别到Ac、Bc和Bc+1之间的线段为L1、L2和L3，控制器根据信息传输时间，计算出L1、L2和L3的长度，已知Ac到Bc之间线段L4的长度，Bc到Bc+1之间线段L5的长度，L1、L2和L4构成三角形，L4上距离X点最近点是P，计算出P到Bc+1之间的线段L6，根据L6和L3的大小比较，判断收集机与线段L4的左右位置，再通过控制器调节车轮的转动方向；
其中，已知L4和L5，收集机在X点时，于t时发出信号，第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1接收到信号的时间分别为t1、t2和t3，所以L1＝s×(t1-t)，L2＝s×(t2-t)，L3＝s×(t3-t)，s为信号传输速度。
所述的线段L6的计算公式为：
所述的线段L1和线段L4之间的夹角为α，通过余弦定理可计算出α的值，控制器控制车轮控制机构使得车轮偏向的角度为β，所述的α≤β≤2α。
本发明具有如下优点：
(1)本装置通过控制中心规划各收集机的路线，使得收集机能够收集晒场上任意范围内的粮食，当晒场上晒有各种粮食时，控制中心可以控制多个收集机进行同时分别收集，加快了收集速度。
(2)本装置中，通过收集机自动收集粮食，经过晒场定位系统进行精确定位，收集机在行进中能够不断修正方向，使得收集机完全沿预设路线前进，偏差非常小，能够将晒场中的粮食完全收集完毕；
(3)收集机后端的存放箱，能够监控粮食的重量，当收集到存放箱上限时，即自动发送信号到收集机，收集机立刻停止收集，并发出报警，让工作人员迅速更换存放箱；
(4)收集机的方向修正数据，来自所在位置，通过公式得出转向角度，保证迅速回到设定线路；
(5)仓库中设置有定位器，收集机根据定位器能够自动入库，自动寻找空的存放箱，达到了全面的自动化收粮过程。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。
图2为吸头的结构示意图。
图3为车轮控制机构的结构示意图。
图4为连接头的结构示意图。
图5为收集机和存放箱合并的内部电子设备连接框图。
图6为晒场定位系统的布置结构示意图。
图7为仓库及仓库定位系统的结构示意图。
图8为控制中心的结构框图。
图9为控制中心规划的收集机在晒场上的移动路线示意图。
图10为收集机在晒场上从Ac到Bc移动时在X点出现偏差时的计算调整示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-8所示，可控制晒粮收集设备及方法，包括收集机1、存放箱2、晒场定位系统3、仓库定位系统5和控制中心7；
所述的收集机1包括机身101、吸料出料装置102和自动行驶装置103，所述的吸料出料装置102包括吸头104、抽料泵105和出料管106，吸头104位于机身101的下端，吸头104的吸口呈方形，出料管106位于机身101的后端，抽料泵106固定在机身101的上端，所述的自动行驶装置103包括车轮107、车轮控制机构108和第一信息收发模块109，所述的车轮控制机构108包括转动电机110、转向电机111、转向板112和控制器113，所述的车轮107和转动电机110都安装在转向板112上，转动电机110带动车轮107转动，转向板112可转动地安装在机身101的下端，转向电机111的电机轴连接到转向板112的中心，转向电机111带动转向板112转动；
所述的机身101后端还设置有一个连接头114，所述的连接头114上设置有插孔115，插孔115的内壁上设置有卡接孔116，所述的卡接孔116内设置卡接头117、电磁铁118和弹簧119，所述的电磁铁118安装在卡接孔116的孔底，弹簧119一端连接电磁铁118，另一端连接卡接头117，所述的卡接头117远离弹簧119的一端为卡滞端120，弹簧119推动卡接头117，使得卡滞端120进入插孔115，电磁铁118吸附卡接头117，使得卡滞端120进入卡接孔116，卡滞端120位于插孔115中时，卡滞端120背向插孔115孔口的一面为垂直面121，卡滞端120朝向插孔115孔口的一面为倾斜面122，所述的垂直面121垂直于插孔115的延伸方向，垂直面121和倾斜面122从卡滞端120的端头到卡滞端120的端尾呈逐渐靠拢，卡滞端120的端头即连接卡接头117，所述的转动电机110、转向电机111、第一信息收发模块109和电磁铁118都与控制器113电连接；
所述的存放箱2包括箱体201、连接柱202和安放板204，所述的连接柱202安装在箱体201的一侧，所述的连接柱202与插孔115匹配，连接柱202的柱壁上设置有与卡滞端120匹配的卡滞孔203，所述的箱体201安装在安放板204的上端面，箱体201和安放板204之间设置有重力传感器205，安放板204的下方设置有滚轮206，箱体201上还设置有第二信息收发模块207，重力传感器205的信号输出端连接到第二信息收发模块207；
所述的晒场定位系统3包括前定位器集301和后定位器集302，所述的前定位器集301包括N个前定位器303，所述的后定位器集302包括N个后定位器304，所述的前定位器集301位于晒场4的前端，所有前定位器303等间距排列成一条直线，所述的后定位器集302位于晒场4的后端，所有后定位器304等间距排列成一条直线，相邻两个前定位器303的间隔等于相邻后定位器304的间隔，且相邻两个前定位器303的间隔小于吸头104的宽度，前定位器303排列成的直线与后定位器304排列成的直线平行。
所述的仓库定位系统5设置于仓库6中，包括仓库入口定位器501和仓库路线定位器502，仓库入口定位器501即设置在仓库6的仓门601处，所述仓库6中从仓门601处延伸有一条仓库通道602，仓库通道602上等间隔设置有仓库路线定位器502；
所述的控制中心7包括处理器701、第三信息收发模块702、触摸屏703和数据库704，所述的第三信息收发模块702、触摸屏703和数据库704都连接处理器701。
所述的收集机1还包括太阳能电池板123，所述的太阳能电池板123安装在机身101的上端。太阳能电池板123为所有电子模块提供电能，使得收集机1续航更远，而且太阳能电池板123具有遮挡阳光的作用，使得收集机1使用寿命更长。
所述的卡接孔116为方形孔，卡接头117的形状大小与卡接孔116匹配。卡接孔116为方形孔，卡接头117的截面也是方形，就使得卡接头117不可以在卡接孔116内进行旋转，就避免卡接头117因旋转导致失去对连接柱202的固定效果。
所述的连接柱202的端头呈半圆形。端头呈半圆形，使得202在接触到卡滞端120的倾斜面122时，更容易将卡滞端120推进卡接孔116中。
所述的数据库704中存有所有收集机1的状态信息，数据库704中存有所有存放箱2的状态信息和位置信息，数据库704中存有仓库6中的存放信息。
所述的插孔115的最里端设置有一个压力传感器124，当收集机1自动连接存放箱2时，当连接柱202触碰到压力传感器124时，压力传感器124会发送信息到车轮控制机构108，控制收集机1停止移动，并且这时连接柱202与插孔115之间已实现固定连接。
本发明中收集机1的工作原理：工作人员在控制中心7处进行操作，选择收集机1和空的存放箱2，并且规划收集范围，只需要给出一个由前定位器303和后定位器304组成的方形格子，我们知道前定位器303都连接起来成一条直线，后定位器304都连接起来就也了一条直线，这两条直线进行首首尾尾连接就组成了一个方形，我们一般把粮食晒在该方形中，但是遇到多种粮食一起晒的时候，就需要分别晒粮，就可以自由组合前定位器303和后定位器304，在选择的前定位器303和后定位器304之间晒粮，所以收集粮食的时候也需要分开收集，这时就需要给收集机1进行规划路线，避免收集机1将多种粮食混在一起收集，具体的收集过程可以看下面的收集方法。
收集机1的启动中，车轮控制机构108控制车轮107前进或后退，并且还控制车轮107的行进方向，转动电机110控制车轮107转动，使得收集机1行走，转向电机111控制车轮107变向，使得收集机1行进方向发生变化；转动电机110安装在转向板112上，转向板112是一个圆形板，其周边是齿纹，转向电机111通过一个齿轮带动转向板112旋转，从而使得转动电机110旋转，最终车轮107转向。
抽料泵105启动后，其吸气端连接吸头104，出气端连接出料管106，抽料泵105从吸头104处抽进粮食，然后从出料管106处排出，出料管106就位于存放箱2的上方，粮食就落入存放箱2内。
本实施例中，自动行驶装置103包括了四个车轮107、四个车轮控制机构108和一个第一信息收发模块109，四个车轮控制机构108分别控制四个车轮107的行进和转向。
收集机1和存放箱2的连接方式：收集机1上有连接头114，存放箱2上有连接柱202，连接柱202插入连接头114上的插孔115中进行固定，插孔115内，侧壁上设置卡接头117，卡接头117可以被完全收进卡接孔116，也可以被弹簧118推进插孔115，当连接柱202插入插孔115内时，电磁铁118不启动，弹簧118推动卡接头117，卡滞端120位于插孔115内，而卡滞端120朝向插孔115端口的一面是倾斜面122，随着连接柱202的前进，卡滞端120会被重新挤入卡接孔116，当连接柱202到达插孔115底部后，卡接头117的卡滞端120会进入连接柱202上的卡滞孔203中，连接柱202如果要退出插孔115，卡滞孔203与卡滞端120的垂直面贴合，无法将卡滞端120挤入卡接孔116，所以使得连接柱202无法退出插孔115，这样收集机1就与存放箱2之间就连接固定。
收集机1中，电磁铁118启动后，会将卡接头117吸入卡接孔116，这时连接柱202就可以抽出，让存放箱2和收集机1分开。
存放箱2中，重力传感器205对箱体201的重量进行监控，如箱体201自重100斤，收集机1向箱体201内喷入粮食如稻谷后，箱体201的重量达到1吨后，稻谷能够达到箱体201内八成的空间，这时存放箱2通过第二信息收发模块207向收集机1发送信息，收集机1就停止收集动作，如停止移动、抽料泵105停止工作。并且收集机1会上报到控制中心7，控制中心7会安排入库及更换存放箱2。
仓库6中设置仓库定位系统5，仓库6中设置一个或多个仓门601，以仓门601为起点设置一条笔直的仓库通道602，仓门601出设置仓库入口定位器501，仓库通道602上沿延伸方向间隔设置仓库路线定位器502，这个间隔大于存放箱2的宽度，仓库路线定位器502两侧放置存放箱2，存放箱2应该整齐排列，所以存放箱2垂直于仓库通道602。
仓库6中的存放信息：我们将每个仓库路线定位器502的两侧预设存放位置，并在控制中心7的数据库704中绘图，当有存放箱2存放时，会表示该存放位置是使用状态，无存放箱2时就是空位。当然所有存放位置还会与仓库路线定位器502对应，仓库路线定位器502会有唯一编号，便于我们区分，如图7中，仓库中的小方格就是存放位置，斜影格就是停放了存放箱2的状态，存放位置就位于对应仓库路线定位器502的左右，所以左右信息也需要记录在数据库中，便于指导收集机1的移动。
然后所有的收集机1和存放箱2都具有唯一编号，存放箱2的位置信息和状态信息也必须记录，首先是状态信息，根据重力传感器205的信息可以得到存放箱2中是否有粮食，就可以得到存放箱2是空箱状态或实箱状态，以及在使用时的收集状态，位置信息包括存放位置对应的仓库路线定位器502的编号，以及在左边或右边。这样收集机1就可以移动到存放箱2处。
晒场定位系统3安装在晒场4中，晒场定位系统3包括两排一一对应的定位器，定位器分为一排前定位器303即前定位器集301和一排后定位器304即后定位器集302，一排前定位器303等间距排列，一排后定位器304也是等间距排列，并且前定位器303的间距和后定位器304的间距一致，前定位器303连接成线段A，后定位器304连接成线段B，线段A和线段B首首、尾尾再连接起来，组成了一个方形虽然菱形也可以，但是菱形不利于收集机1计算位置，收集机1进入晒场4时，就处于其中一个边点，然后移动至规划路线的起点上，启动进行收集，收集方式具体如晒粮自动收集方法，包括以下步骤：
步骤1：在晒场4布置晒场定位系统3，前定位器集301和后定位器集302组成长方形，所有前定位器303都位于长方形的其中一条长边上，所有后定位器304即都位于长方形的另一条长边上，前定位器集301中，从左到右，包括第一前定位器A1、第二前定位器A2、…、第N前定位器AN；后定位器集302中，从左到右，包括第一后定位器B1、第二后定位器B2、…、第N后定位器BN，所有前定位器303和所有后定位器304是一一对应，即第一前定位器A1对应第一后定位器B1，第二前定位器A2对应第二后定位器B2，依此类推，晒场4中晒的粮食应位于长方形内，第一前定位器A1、第二前定位器A2之间的间距小于收集机1上吸头104的宽度；具体的布置全局如图6。
对所有定位器进行编号，方便信号的传输，方便收集机1的分辨。
步骤2：在仓库6中布置仓库定位系统5，在仓门501处布置仓库入口定位器501，仓库通道602从仓门501处向仓库6内部呈直线延伸，沿仓库通道602等间距布置若干仓库路线定位器502，相邻两个仓库路线定位器502间距大于存放箱2的宽度，每个仓库路线定位器502的两侧都可以停放存放箱2，并使得存放箱2的连接柱202指向对应的仓库路线定位器502；
步骤3：工作人员在触摸屏703上操作，选择收集机1和存放箱2，并选择任意连续的前定位器303，处理器701根据已选前定位器303规划收集机1的收集路线：已选前定位器303，以及已选前定位器303对应的后定位器304，从最小位前定位器303处收集机1开启收集，如选择第c前定位器Ac到第d前定位器Ad，其中c为1～N中任一数字，d为1～N中任一数字，c＜d，收集机1从第c前定位器Ac处出发，移动到第c后定位器Bc，继续移动到第c+1后定位器Bc+1，再移动到第c+1前定位器Ac+1，依次类推，每次移动为直线移动；
步骤4：控制中心7发送启动信号到选择的收集机1和存放箱2，存放箱2放置在仓库中，存放箱2发送信号到收集机1，收集机1即沿仓库通道602向存放箱2移动，直至移动至对应存放箱2的仓库路线定位器502处，收集机1转向至连接头114对准连接柱202，收集机1向存放箱2移动，存放箱2上的连接柱202插入收集机1上的连接头114中，使得存放箱2固定在收集机1的后端，存放箱2的箱口位于出料管106的正下方，收集机1再沿存库通道602驶出仓库6进入晒场4；
这样的移动路线，就使得收集机1可以经过所有定位器，将范围内的粮食收集起来，具体路线图如图9，虚线就是收集机1移动的路径。
步骤5：收集机1进入晒场4后，即发送信号到控制中心7，控制中心7开启预设路线上的前三个定位器，即第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1，收集机1不断发送信号到第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1，第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1收到信息后，会将收到信息时的时间戳返回到收集机1，收集机1中控制器113根据信息传输时间，分别计算出收集机1与第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1的距离，通过距离信息可以确定自己所在位置，用于调节移动方向，先移动到第c前定位器Ac处，开启吸料出料装置102，然后从Ac直线移动到Bc，对从Ac到Bc路线上的粮食进行收集；
如图10中，就是收集机1从Ac移动到Bc时的移动图，如遇到偏差，则进行自动调整，调整过程：
所述的收集机1调节移动方向的方法：当收集机1到达X点，X点分别到Ac、Bc和Bc+1之间的线段为L1、L2和L3，控制器113根据信息传输时间，计算出L1、L2和L3的长度，已知Ac到Bc之间线段L4的长度，Bc到Bc+1之间线段L5的长度，L1、L2和L4构成三角形，L4上距离X点最近点是P，计算出P到Bc+1之间的线段L6，根据L6和L3的大小比较，判断收集机1与线段L4的左右位置，再通过控制器113调节车轮107的转动方向；
其中，已知L4和L5，收集机1在X点时，于t时发出信号，第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1接收到信号的时间分别为t1、t2和t3，所以L1＝s×(t1-t)，L2＝s×(t2-t)，L3＝s×(t3-t)，s为信号传输速度。
所述的线段L6的计算公式为：
所述的线段L1和线段L4之间的夹角为α，通过余弦定理可计算出α的值，控制器113控制车轮控制机构108使得车轮107偏向的角度为β，所述的α≤β≤2α。
当然还有收集机1从晒场4任意位置走到第c前定位器Ac处的过程，这个过程与三点定位一致，也是发送信息到第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1，不断发送和接收信息，从而走到Ac正上方，而且这个过程中，抽料泵105不开启。
步骤6：收集机1移动到Bc后，收集机1调节移动方向，从Bc移动到Bc+1，并发送信号到控制中心7，控制中心7会开启剩余预设路线上的前三个定位器，即第c后定位器Bc、第c+1后定位器Bc+1和第c+1前定位器Ac+1，不断确定位置，保证直线移动，对从Bc到Bc+1路线上的粮食进行收集，车轮控制和转向角度与上面从Ac到Bc的计算方式一致；
步骤7：收集机1移动到Bc+1后，收集机1调节移动方向，从Bc+1移动到Ac+1，并发送信号到控制中心7，控制中心7会开启剩余预设路线上的前三个定位器，即第c+1后定位器Bc+1、第c+1前定位器Ac+1和第c+2前定位器Ac+2，不断确定位置，保证直线移动，对从Bc+1到Ac+1路线上的粮食进行收集，车轮控制和转向角度与上面从Ac到Bc的计算方式一致；
步骤8：以此类推，收集机1将Ad、Bd之间粮食收集完后，最后收集Ad、Bd之间粮食时，会使用预设路线上最后三个定位器，将存放箱2入库，入库过程：控制中心7根据数据库704中仓库存放信息选择一个空位，并将空位信息发送到收集机1，空位信息中含有对应的仓库路线定位器502，收集机1移动至该仓库路线定位器502，根据空位信息进行转向，将存放箱2推入空位，启动电磁铁118，使得连接柱202和连接头114松开。
步骤4所述的收集机1向存放箱2移动的过程：所述的数据库704中存储有所有存放箱2的位置信息和状态信息，所有仓库路线定位器502都有唯一编号，存放箱2的位置信息中含有对应仓库路线定位器502的编号，控制中心7会将存放箱2的位置信息发给收集机1，并启动对应的仓库路线定位器502，收集机1先到达仓库入口定位器501处，然后直线行驶到的对应的仓库路线定位器502处，然后根据存放箱2位置信息进行转向，使得连接头114对准连接柱202。其实位置信息就包括了对应仓库路线定位器502的编号和左右信息，如在某个仓库定位器502的左边等等，方便收集机1寻找存放箱2，这里移动过程可以三点定位。
所述的收集机1收集粮食时，存放箱2中重力传感器205感应到箱体201的重量达到设定重量时，即发送信号到收集机1和控制中心7，控制器113控制车轮控制机构108和吸料出料装置102停止工作，并发送信号到控制中心7，控制中心7指导收集机1入库，并且还会发送另一个空的存放箱2的位置信息到收集机1，存放箱2的位置信息中含有对应仓库路线定位器502的编号，控制中心7会将存放箱2的位置信息发给收集机1，并启动对应的仓库路线定位器502，收集机1先到达仓库入口定位器501处，然后直线行驶到的对应的仓库路线定位器502处，然后根据存放箱2位置信息进行转向，使得连接头114对准连接柱202。收集机1的机身转动，可参考现有汽车的转动方式，即两个前轮转动，两个后轮是保持原方向，就可以是的机身发送转动，从而实现连接头114对准连接柱202。入库的移动过程只能两点定位，但不同于收集粮食，不需要无偏差的行走，可以不断获得收集机1与仓库入口定位器501之间的距离，以及收集机1与预设仓库路线定位器502之间距离，两者相加大于仓库入口定位器501到预设仓库路线定位器502之间距离，就可以调节方向，不断尝试，可避免大的偏差。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (11)
1.可控制晒粮收集设备，其特征在于，包括收集机(1)、存放箱(2)、晒场定位系统(3)、仓库定位系统(5)和控制中心(7)；
所述的收集机(1)包括机身(101)、吸料出料装置(102)和自动行驶装置(103)，所述的吸料出料装置(102)包括吸头(104)、抽料泵(105)和出料管(106)，吸头(104)位于机身(101)的下端，吸头(104)的吸口呈方形，出料管(106)位于机身(101)的后端，抽料泵(106)固定在机身(101)的上端，所述的自动行驶装置(103)包括车轮(107)、车轮控制机构(108)和第一信息收发模块(109)，所述的车轮控制机构(108)包括转动电机(110)、转向电机(111)、转向板(112)和控制器(113)，所述的车轮(107)和转动电机(110)都安装在转向板(112)上，转动电机(110)带动车轮(107)转动，转向板(112)可转动地安装在机身(101)的下端，转向电机(111)的电机轴连接到转向板(112)的中心，转向电机(111)带动转向板(112)转动；
所述的机身(101)后端还设置有一个连接头(114)，所述的连接头(114)上设置有插孔(115)，插孔(115)的内壁上设置有卡接孔(116)，所述的卡接孔(116)内设置卡接头(117)、电磁铁(118)和弹簧(119)，所述的电磁铁(118)安装在卡接孔(116)的孔底，弹簧(119)一端连接电磁铁(118)，另一端连接卡接头(117)，所述的卡接头(117)远离弹簧(119)的一端为卡滞端(120)，弹簧(119)推动卡接头(117)，使得卡滞端(120)进入插孔(115)，电磁铁(118)吸附卡接头(117)，使得卡滞端(120)进入卡接孔(116)，卡滞端(120)位于插孔(115)中时，卡滞端(120)背向插孔(115)孔口的一面为垂直面(121)，卡滞端(120)朝向插孔(115)孔口的一面为倾斜面(122)，所述的垂直面(121)垂直于插孔(115)的延伸方向，垂直面(121)和倾斜面(122)从卡滞端(120)的端头到卡滞端(120)的端尾呈逐渐靠拢，卡滞端(120)的端头即连接卡接头(117)，所述的转动电机(110)、转向电机(111)、第一信息收发模块(109)和电磁铁(118)都与控制器(113)电连接；
所述的存放箱(2)包括箱体(201)、连接柱(202)和安放板(204，)所述的连接柱(202)安装在箱体(201)的一侧，所述的连接柱(202)与插孔(115)匹配，连接柱(202)的柱壁上设置有与卡滞端(120)匹配的卡滞孔(203)，所述的箱体(201)安装在安放板(204)的上端面，箱体(201)和安放板(204)之间设置有重力传感器(205)，安放板(204)的下方设置有滚轮(206)，箱体(201)上还设置有第二信息收发模块(207)，重力传感器(205)的信号输出端连接到第二信息收发模块(207)；
所述的晒场定位系统(3)设置在晒场(4)上，其包括前定位器集(301)和后定位器集(302)，所述的前定位器集(301)包括N个前定位器(303)，所述的后定位器集(302)包括N个后定位器(304，)所述的前定位器集(301)位于晒场(4)的前端，所有前定位器(303)等间距排列成一条直线，所述的后定位器集(302)位于晒场(4)的后端，所有后定位器(304)等间距排列成一条直线，相邻两个前定位器(303)的间隔等于相邻后定位器(304)的间隔，且相邻两个前定位器(303)的间隔小于吸头(104)的宽度，前定位器(303)排列成的直线与后定位器(304)排列成的直线平行；
所述的仓库定位系统(5)设置于仓库(6)中，包括仓库入口定位器(501)和仓库路线定位器(502)，仓库入口定位器(501)即设置在仓库(6)的仓门(601)处，所述仓库(6)中从仓门(601)处延伸有一条仓库通道(602)，仓库通道(602)上等间隔设置有仓库路线定位器(502)；
所述的控制中心(7)包括处理器(701)、第三信息收发模块(702、)触摸屏(703)和数据库(704)，所述的第三信息收发模块(702)、触摸屏(703)和数据库(704)都连接处理器(701)。
2.如权利要求1所述的可控制晒粮收集设备，其特征在于，所述的收集机(1)还包括太阳能电池板(123)，所述的太阳能电池板(123)安装在机身(101)的上端。
3.如权利要求1所述的可控制晒粮收集设备，其特征在于，所述的卡接孔(116)为方形孔，卡接头(117)的形状大小与卡接孔(116)匹配。
4.如权利要求1所述的可控制晒粮收集设备，其特征在于，所述的数据库(704)中存有所有收集机(1)的状态信息，数据库(704)中存有所有存放箱(2)的状态信息和位置信息，数据库(704)中存有仓库(6)中的存放信息。
5.如权利要求1所述的可控制晒粮收集设备，其特征在于，所述的插孔(115)的最里端设置有一个压力传感器(124)。
6.晒粮自动收集方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在晒场(4)布置晒场定位系统(3)，前定位器集(301)和后定位器集(302)组成长方形，所有前定位器(303)都位于长方形的其中一条长边上，所有后定位器(304)即都位于长方形的另一条长边上，前定位器集(301)中，从左到右，包括第一前定位器A1、第二前定位器A2、…、第N前定位器AN；后定位器集(302)中，从左到右，包括第一后定位器B1、第二后定位器B2、…、第N后定位器BN，所有前定位器(303)和所有后定位器(304)是一一对应，即第一前定位器A1对应第一后定位器B1，第二前定位器A2对应第二后定位器B2，依此类推，晒场(4)中晒的粮食应位于长方形内，第一前定位器A1、第二前定位器A2之间的间距小于收集机(1)上吸头(104)的宽度；
步骤2：在仓库(6)中布置仓库定位系统(5)，在仓门(501)处布置仓库入口定位器(501)，仓库通道(602)从仓门(501)处向仓库(6)内部呈直线延伸，沿仓库通道(602)等间距布置若干仓库路线定位器(502)，相邻两个仓库路线定位器(502)间距大于存放箱(2)的宽度，每个仓库路线定位器(502)的两侧都可以停放存放箱(2)，并使得存放箱(2)的连接柱(202)指向对应的仓库路线定位器(502)；
步骤3：工作人员在触摸屏(703)上操作，选择收集机(1)和存放箱(2)，并选择任意连续的前定位器(303)，处理器(701)根据已选前定位器(303)规划收集机(1)的收集路线：已选前定位器(303)，以及已选前定位器(303)对应的后定位器(304)，从最小位前定位器(303)处收集机(1)开启收集，如选择第c前定位器Ac到第d前定位器Ad，其中c为1～N中任一数字，d为1～N中任一数字，c＜d，收集机(1)从第c前定位器Ac处出发，移动到第c后定位器Bc，继续移动到第c+1后定位器Bc+1，再移动到第c+1前定位器Ac+1，依次类推，每次移动为直线移动；
步骤4：控制中心(7)发送启动信号到选择的收集机(1)和存放箱(2)，存放箱(2)放置在仓库中，存放箱(2)发送信号到收集机(1)，收集机(1)即沿仓库通道(602)向存放箱(2)移动，直至移动至对应存放箱(2)的仓库路线定位器(502)处，收集机(1)转向至连接头(114)对准连接柱(202)，收集机(1)向存放箱(2)移动，存放箱(2)上的连接柱(202)插入收集机(1)上的连接头(114)中，使得存放箱(2)固定在收集机(1)的后端，存放箱(2)的箱口位于出料管(106)的正下方，收集机(1)再沿存库通道(602)驶出仓库(6)进入晒场(4)；
步骤5：收集机(1)进入晒场(4)后，即发送信号到控制中心(7，)控制中心(7)开启预设路线上的前三个定位器，即第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1，收集机(1)不断发送信号到第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1，第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1收到信息后，会将收到信息时的时间戳返回到收集机(1)，收集机(1)中控制器(113)根据信息传输时间，分别计算出收集机(1)与第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1的距离，通过距离信息可以确定自己所在位置，用于调节移动方向，先移动到第c前定位器Ac处，开启吸料出料装置(102)，然后从Ac直线移动到Bc，对从Ac到Bc路线上的粮食进行收集；
步骤6：收集机(1)移动到Bc后，收集机(1)调节移动方向，从Bc移动到Bc+1，并发送信号到控制中心(7)，控制中心(7)会开启剩余预设路线上的前三个定位器，即第c后定位器Bc、第c+1后定位器Bc+1和第c+1前定位器Ac+1，不断确定位置，保证直线移动，对从Bc到Bc+1路线上的粮食进行收集；
步骤7：收集机(1)移动到Bc+1后，收集机(1)调节移动方向，从Bc+1移动到Ac+1，并发送信号到控制中心(7)，控制中心(7)会开启剩余预设路线上的前三个定位器，即第c+1后定位器Bc+1、第c+1前定位器Ac+1和第c+2前定位器Ac+2，不断确定位置，保证直线移动，对从Bc+1到Ac+1路线上的粮食进行收集；
步骤8：以此类推，收集机(1)将Ad、Bd之间粮食收集完后，将存放箱(2)入库，入库过程：控制中心(7)根据数据库(704)中仓库存放信息选择一个空位，并将空位信息发送到收集机(1)，空位信息中含有对应的仓库路线定位器(502)，收集机(1)移动至该仓库路线定位器(502)，根据空位信息进行转向，将存放箱(2)推入空位，启动电磁铁(118)，使得连接柱(202)和连接头(114)松开。
7.如权利要求6所述的晒粮自动收集方法，其特征在于，步骤4所述的收集机(1)向存放箱(2)移动的过程：所述的数据库(704)中存储有所有存放箱(2)的位置信息和状态信息，所有仓库路线定位器(502)都有唯一编号，存放箱(2)的位置信息中含有对应仓库路线定位器(502)的编号，控制中心(7)会将存放箱(2)的位置信息发给收集机(1)，并启动对应的仓库路线定位器(502)，收集机(1)先到达仓库入口定位器(501)处，然后直线行驶到的对应的仓库路线定位器(502)处，然后根据存放箱(2)位置信息进行转向，使得连接头(114)对准连接柱(202)。
8.如权利要求6所述的晒粮自动收集方法，其特征在于，所述的收集机(1)收集粮食时，存放箱(2)中重力传感器(205)感应到箱体(201)的重量达到设定重量时，即发送信号到收集机(1)和控制中心(7)，控制器(113)控制车轮控制机构(108)和吸料出料装置(102)停止工作，并发送信号到控制中心(7)，控制中心(7)指导收集机(1)入库，并且还会发送另一个空的存放箱(2)的位置信息到收集机(1)，存放箱(2)的位置信息中含有对应仓库路线定位器(502)的编号，控制中心(7)会将存放箱(2)的位置信息发给收集机(1)，并启动对应的仓库路线定位器(502)，收集机(1)先到达仓库入口定位器(501)处，然后直线行驶到的对应的仓库路线定位器(502)处，然后根据存放箱(2)位置信息进行转向，使得连接头(114)对准连接柱(202)。
9.如权利要求6所述的晒粮自动收集方法，其特征在于，步骤5中所述的收集机(1)调节移动方向的方法：当收集机(1)到达X点，X点分别到Ac、Bc和Bc+1之间的线段为L1、L2和L3，控制器(113)根据信息传输时间，计算出L1、L2和L3的长度，已知Ac到Bc之间线段L4的长度，Bc到Bc+1之间线段L5的长度，L1、L2和L4构成三角形，L4上距离X点最近点是P，计算出P到Bc+1之间的线段L6，根据L6和L3的大小比较，判断收集机(1)与线段L4的左右位置，再通过控制器(113)调节车轮(107)的转动方向；
其中，已知L4和L5，收集机(1)在X点时，于t时发出信号，第c前定位器Ac、第c后定位器Bc和第c+1后定位器Bc+1接收到信号的时间分别为t1、t2和t3，所以L1＝s×(t1-t)，L2＝s×(t2-t)，L3＝s×(t3-t)，s为信号传输速度。
10.如权利要求9所述的晒粮自动收集方法，其特征在于，所述的线段L6的计算公式为：
<mrow>
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<mo>=</mo>
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<mo>-</mo>
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<mn>2</mn>
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<mn>2</mn>
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<mo>+</mo>
<msup>
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11.如权利要求10所述的晒粮自动收集方法，其特征在于，所述的线段L1和线段L4之间的夹角为α，通过余弦定理可计算出α的值，控制器(113)控制车轮控制机构(108)使得车轮(107)偏向的角度为β，所述的α≤β≤2α。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB713965A (en) * | 1951-11-01 | 1954-08-18 | Jessop & Company Ltd | Improvements relating to apparatus for the handling of grain and other granular, pulverulent, and fluent solid materials |
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2017
- 2017-12-27 CN CN201711456174.9A patent/CN108082820A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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