CN109041757B - 一种收割机粮箱监测系统及安装该系统的收割机 - Google Patents

Abstract

本发明为一种收割机粮箱监测系统及安装该系统的收割机，包括粮箱加热装置、谷物高度监测装置和粮箱谷物破损状态监测装置，该系统通过凸透镜和平面镜的组合，利用光线辅助操作人员观测到粮箱及其内部谷物的实时状态，并对粮箱内谷物进行加热处理。凸透镜可以汇聚光线，平面镜可以反射光线，两种焦距不同的凸透镜的组合可以对谷物起放大作用和加热处理。摆脱传统的联合收割机工作状态监测方式所需使用的电源、传感器、算法、控制系统等，以结构简单、成本较低、可靠性强的方式操作人员就可以直观了解到粮箱及其内部谷物的装量及状态的实时状态，并对谷物进行加热处理。

Description

一种收割机粮箱监测系统及安装该系统的收割机

技术领域

本发明属于农业机械中谷物收割机械的制造和监测技术领域，具体涉及一种收割机粮箱监测系统及安装该系统的收割机。

背景技术

联合收割机在田间工作时通常将新收割的谷物通过输送管道(输粮搅龙)直接输送到粮箱内贮存，而新收割的谷物含水率一般在24％以上，如果不及时进行干燥处理，谷物就会发霉进而影响食用。我国每年因霉变造成的粮食产后损失高达2100万吨，占全国粮食总产量的4.2％左右，造成的直接经济损失达到200亿元。

此外，国内联合收割机智能化程度相对较低，普遍缺乏工作参数与作业性能监测装置，作业效率依赖操作员的熟练程度。联合收割机在田间工作时由于缺少在线监测方法，因此时常发生谷物破碎和粮食装载过盈的情况，而操作人员又不能及时调整相关工作参数，给农民造成严重的经济损失。

为此，申请公布号为CN105806751A，名称为“一种联合收割机粮箱中谷物破碎在线监测系统及方法”的中国发明专利公开了一种联合收割机粮箱中谷物破碎在线监测系统及方法，其通过谷物传送机构、图像摄取单元和处理器ARM组合来实时在线监测粮箱内谷物破损率。授权公告号为CN202958193U，名称为“一种农机装置用检测系统”的中国实用新型专利公开了一种农机装置用检测系统及方法，其通过超声波声呐检测器、中控组件、显示组件和报警组件对粮箱内谷物装量情况进行检测并反馈报警。申请公布号为CN106198885A，名称为“一种联合收割机谷物含水率在线检测装置及方法”的中国发明专利公开了一种联合收割机谷物含水率在线检测装置及方法，其中包括取样盒、伺服电机、传感器和单片机，通过多信息融合技术来分析得到谷物含水率。

以上发明专利可以实现对联合收割机粮箱及谷物状态的监测，但由于结构复杂，成本昂贵，电能消耗高，在恶劣的工作环境中往往可靠性较低，因此实际生活中应用较少。本发明结构简单，成本较低，不需要消耗电能，不需要控制系统和传感器，操作人员可以准确了解粮箱及其内部谷物的实时状态并且可以对新收割的谷物进行加热处理。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种联合收割机粮箱监测系统及安装该系统的收割机，该系统通过凸透镜和平面镜的组合，利用光线辅助操作人员观测到粮箱及其内部谷物的实时状态，并对粮箱内谷物进行加热处理。凸透镜可以汇聚光线，平面镜可以反射光线，两种焦距不同的凸透镜的组合可以对谷物起放大作用和加热处理。该系统不需要消耗电能，不需要传感器，不需要控制系统，结构简易、可靠性强、安装方便，便于使用；本发明能实现操作人员在操作过程中准确掌握粮箱及其内部谷物实时状态并对谷物进行加热处理。

本发明的技术方案是：一种收割机粮箱监测系统，包括谷物高度监测装置；所述粮箱谷物高度监测装置包括第三凸透镜、第一平面镜、第四凸透镜和面板平面镜；

粮箱的一侧开有第一通孔，另一侧设有纵向布置的透明竖缝；

光线依次通过第三凸透镜、第一平面镜后通过第一通孔进入粮箱、并照射到透明竖缝，透明竖缝反射光线进入到第四凸透镜后，通过第一光反射机构照射到第一面板平面镜，通过第一面板平面镜观察到透明竖缝的阴影部分长度以及光亮区域长度的变化情况，从而判断出粮箱内谷物堆积的高度。

上述方案中，所述第一光反射机构包括第二平面镜和第三平面镜；

所述光线通过第四凸透镜后，依次通过第二平面镜和第三平面镜照射到第一面板平面镜。

上述方案中，所述第二平面镜与第四凸透镜之间的间距为第四凸透镜的1-2倍焦距。

上述方案中，还包括粮箱加热装置；

所述粮箱加热装置包括外层壁壳和内层壁壳；所述外层壁壳和内层壁壳之间设有聚光层，所述聚光层将光汇聚到内层壁壳。

上述方案中，所述聚光层包括若干第一凸透镜和第二凸透镜；

所述第二凸透镜通过内层顶杆安装在内层壁壳上，第一凸透镜通过外层顶杆安装在外层壁壳上；

所述第一凸透镜焦距大于第二凸透镜，所述第一凸透镜放置于第二凸透镜上方，第一凸透镜和第二凸透镜焦点均落在内层壁壳上。

上述方案中，所述外层壁壳为透明玻璃，所述内层壁壳为导热性能好的材料制成。

上述方案中，还包括粮箱谷物破损状态监测装置；

所述粮箱谷物破损状态监测装置包括第五凸透镜、第六凸透镜和第二面板平面镜；

谷物反射的光线通过粮箱顶部开设的第二通孔依次照射到第五凸透镜和第六凸透镜后，通过第二光反射机构照射到第二面板平面镜。

上述方案中，所述第二光反射机构包括第四平面镜和第五平面镜；

光线通过第六凸透镜后依次通过第四平面镜和第五平面镜照射到第二面板平面镜上。

上述方案中，所述第五凸透镜和第六凸透镜主光轴重合；所述第五凸透镜焦距比第六凸透镜焦距大；第五凸透镜与谷物之间的间距大于其2倍焦距；第五凸透镜和第六凸透镜之间光心的间距为二者焦距之和。

一种收割机，该收割机安装有所述收割机粮箱监测系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过凸透镜、平面镜的组合对粮箱及其内部谷物状态进行实时监测，摆脱传统的联合收割机工作状态监测方式所需使用的电源、传感器、算法、控制系统等，以结构简单、成本较低、可靠性强的方式操作人员就可以直观了解到粮箱及其内部谷物的装量实时状态。

2.本发明通过两种焦距不同的凸透镜的组合，使阳光始终汇聚于粮箱内层壁壳上，再选用导热性能较好的材料作为内层壁壳的材料，利用光线提高内层壁壳温度，例如铝合金可以很好的将热量传递至粮箱内的谷物中，可以实现在联合收割机田间工作过程中对粮箱内部谷物进行加热除湿处理，有效降低了谷物含水率。

3.本发明通过两个不同焦距凸透镜的组合可以将粮箱内部谷物进行放大处理，加上平面镜的组合反射，操作人员最终就可以在操控面板清晰的看到谷物是否发生破损进而可以及时调整相关工作参数，实现联合收割机工作过程中对粮箱内谷物状态的实时监测，有效提高作业效率。

4.本发明结构简单、可靠性高、通用性好，适用现有市场上其它类型的联合收割机粮箱状态监测。

附图说明

图1是粮箱监测系统结构连接工作关系俯视图。

图2是粮箱监测系统结构连接工作关系主视图。

图3是粮箱监测系统粮箱外壁结构装置结构示意图。

图4是粮箱监测系统粮箱外壁结构装置工作原理示意图。

图5是粮箱监测系统粮箱外壁结构装置安装结构示意图。

图6是粮箱监测系统粮箱谷物高度监测装置工作原理示意图。

图7是粮箱监测系统粮箱谷物破损状态监测装置工作原理示意图。

图中，1.粮箱加热装置，101.外层壁壳，102.内层壁壳，103.第一凸透镜，104第二凸透镜，105.外层顶杆，106.内层顶杆，107.第一通孔，108.透明竖缝，2.谷物高度监测装置，201.第三凸透镜，202.第一平面镜，203.第四凸透镜，204.第二平面镜，205.第三平面镜，206.第一面板平面镜，3.谷物破损状态监测装置，301.第五凸透镜，302.第六凸透镜，303.第四平面镜，304.第五平面镜，305.第二面板平面镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本实施例以履带式联合收割机为例，对本发明进行详细的说明。图1和图2所示为本发明所述粮箱监测系统的一种实施方式，所述粮箱监测系统，包括粮箱加热装置1、谷物高度监测装置2和粮箱谷物破损状态监测装置3。

如图3和4所示，所述粮箱加热装置1包括外层壁壳101和内层壁壳102；所述外层壁壳101和内层壁壳102之间设有聚光层，所述聚光层将光汇聚到内层壁壳102。

本实施例中，所述聚光层可以包括多层凸透镜。优选的，所述聚光层包括若干第一凸透镜103和第二凸透镜104；所述第二凸透镜104通过内层顶杆106安装在内层壁壳102上，第一凸透镜103通过外层顶杆105安装在外层壁壳101上；如图5所示，本实施例中，所述内层顶杆106均匀分布固定在内层壁壳102上，四个内层顶杆106固定一个第二凸透镜104；四个第二凸透镜104上方放置一个第一凸透镜103；外层顶杆105均匀分布固定在外层壁壳101上，四个外层顶杆105固定一个第一凸透镜103。所述第一凸透镜103焦距大于第二凸透镜104，第一凸透镜103和第二凸透镜104焦点均落在内层壁壳102上。所述外层壁壳101为透明玻璃，所述内层壁壳102为导热性能好的材料制成，例如铝合金，利用光线提高内层壁壳102的温度，铝合金可以很好的将热量传递至粮箱内的谷物中，起到加热除湿的效果。

如图6所示，所述粮箱谷物高度监测装置2包括第三凸透镜201、第一平面镜202、第四凸透镜203、第一光反射机构和面板平面镜206，且粮箱的一侧开有第一通孔107，另一侧设有纵向布置的透明竖缝108。

本实施例中，所述第一通孔107位于粮箱右前方顶部，透明竖缝108位于粮箱左后方；第一通孔107和透明竖缝108呈对角分布；所述第一光反射机构包括第二平面镜204和第三平面镜205；所述第三凸透镜201为聚光凸透镜。所述第一平面镜202位于第三凸透镜201下面，第一平面镜202和第三凸透镜201都通过可伸缩支架固定在座椅后方机架上并可任意调节角度，由第三凸透镜201汇聚的光线经第一平面镜202反射后能完全进入第一通孔107；第四凸透镜203与第二平面镜204相连接，第四凸透镜203通过可伸缩支架固定在粮箱左后方，第四凸透镜203和第二平面镜204都可任意调节角度，透明竖缝108发出的光线能进入第四凸透镜203；第三平面镜205通过可伸缩支架固定在驾驶台左侧操控面板上；第一面板平面镜206固定在驾驶台操控面板上；第一平面镜202角度可以任意调节，阳光经第三凸透镜201汇聚后由第一平面镜202反射进入第一通孔107，当粮箱内没有谷物时射入的光线最低恰好照到透明竖缝108底部，最高平行于水平端面；第二平面镜204与第四凸透镜203之间的间距为第四凸透镜203的1-2倍焦距，第二平面镜204与第四凸透镜203之间通过支架连接并可任意调节角度。

光线依次通过第三凸透镜201、第一平面镜202后通过第一通孔107进入粮箱、并照射到透明竖缝108，透明竖缝108反射光线进入到第四凸透镜203后，依次通过第二平面镜204和第三平面镜205照射到第一面板平面镜206，通过第一面板平面镜206观察到透明竖缝108的阴影部分长度以及光亮区域长度的变化情况，从而判断出粮箱内谷物堆积的高度。

如图7所示，所述粮箱谷物破损状态监测装置3包括第五凸透镜301、第六凸透镜302、第二光反射机构和第二面板平面镜305；所述第二光反射机构包括第四平面镜303和第五平面镜304；

所述第五凸透镜301、第六凸透镜302和第四平面镜303均通过可伸缩支架固定在粮箱顶部，第六凸透镜302位于第五凸透镜301上方，第四平面镜303位于第六凸透镜302上方；第五凸透镜301、第六凸透镜302和第四平面镜303均可任意调节角度，谷物发出的光线能进入第五凸透镜301；第五平面镜304通过可伸缩支架固定在驾驶台左侧操控面板上；第二面板平面镜305固定在驾驶台操控面板上；第五凸透镜301和第六凸透镜302主光轴重合；第五凸透镜301焦距比第六凸透镜302焦距大；第五凸透镜301与谷物之间的间距大于其2倍焦距；第五凸透镜301和第六凸透镜302之间光心的间距为二者焦距之和。谷物反射的光线通过粮箱顶部开设的第二通孔依次照射到第五凸透镜301和第六凸透镜302后，依次通过第四平面镜303和第五平面镜304照射到第二面板平面镜305上。

如图6所示，本发明所述粮箱监测系统的粮箱谷物高度监测装置的监测方法和操作流程为：

所述第三凸透镜201通过可伸缩支架固定在座椅后方机架上，调节第三凸透镜201角度和支架长度，将阳光汇聚；

调节第一平面镜202角度和支架长度，避免第三凸透镜201的焦点落在第一平面镜202上，将第三凸透镜201汇聚的光线反射进入第一通孔107，确保当粮箱内空载时，光线最低恰好照到透明竖缝108底部，最高平行于水平端面；

当联合收割机工作时，粮箱内谷物不断堆积，从而谷物会挡住部分从第一通孔107射入的光线，进而在透明竖缝108上形成阴影，随着粮箱逐渐变满，阴影长度也变长，光亮区域变短；

调节第四凸透镜203角度和支架长度，确保透明竖缝108发出的光线能进入第四凸透镜203，并在其1-2倍焦距间呈倒立、缩小实像；

调节第二平面镜204角度和支架长度，确保由第四凸透镜203汇聚的光线经第二平面镜204反射后射向第三平面镜205；

调节第三平面镜205角度和支架长度，确保将第二平面镜204反射过来的光线射向第一面板平面镜206；

操作人员通过第一面板平面镜206可实时观测到阴影部分长度以及光亮区域长度的变化情况，从而可以判断出粮箱内谷物堆积量的多少。

如图7所示，本发明所述粮箱监测系统的谷物破损状态监测装置的监测方法为：

所述第五凸透镜301、第六凸透镜302和第四平面镜303均通过可伸缩支架固定在粮箱顶部；第五凸透镜301和第六凸透镜302主光轴重合，第五凸透镜301和第六凸透镜302之间光心的间距为二者焦距之和；第六凸透镜302位于第五凸透镜301上方，第四平面镜303位于第六凸透镜302上方；第五凸透镜301、第六凸透镜302和第四平面镜303均可任意调节角度；第五平面镜304通过可伸缩支架固定在驾驶台左侧操控面板上；第二面板平面镜305固定在驾驶台操控面板上；第五凸透镜301与谷物之间的间距大于其2倍焦距；谷物发出的光线进入第五凸透镜301并在其1-2倍焦距间呈倒立、缩小实像，而所呈的实像又恰好落入第六凸透镜302的1倍焦距以内，因此人眼通过第六凸透镜302可观测到倒立、放大的虚像，再通过第四平面镜303和第五平面镜304的组合最终将光线反射到第二面板平面镜305上；操作人员可通过第二面板平面镜305实时观测到放大后的谷物破损状态。

本发明的具体实施过程为：

粮箱加热装置1从外往内依次包括外层壁壳101、外层顶杆105、第一凸透镜103、第二凸透镜104、内层顶杆106和内层壁壳102；内层顶杆106均匀分布固定在内层壁壳102上，四个内层顶杆106中间放置一个第二凸透镜104；四个第二凸透镜104中间放置一个第一凸透镜103；外层顶杆105均匀分布固定在外层壁壳101上，四个外层顶杆105固定一个第一凸透镜103；联合收割机在田间工作时，阳光透过透明的外层壁壳101进入第一凸透镜103和第二凸透镜104中，确保经过第一凸透镜103和第二凸透镜104汇聚后焦点都落在内层壁壳102上，从而使焦点处温度升高；内层壁壳102材料选用导热性能较好的铝合金；通过若干第一凸透镜103和第二凸透镜104的叠加组合，利用光线提高内层壁壳102温度，铝合金可以很好的将热量传递至粮箱内的谷物中，起到加热除湿的效果。

所述第三凸透镜201通过可伸缩支架固定在座椅后方机架上，调节第三凸透镜201角度和支架长度，将阳光汇聚；调节第一平面镜202角度和支架长度，避免聚光凸透镜焦点落在平面镜上，将第三凸透镜201汇聚的光线反射进入第一通孔107，确保当粮箱内空载时，光线最低恰好照到透明竖缝108底部，最高平行于水平端面；当联合收割机工作时，粮箱内谷物不断堆积，从而谷物会挡住部分从第一通孔107射入的光线，进而在透明竖缝108上形成阴影，随着粮箱逐渐变满，阴影长度也变长，光亮区域变短；调节第四凸透镜203角度和支架长度，确保透明竖缝108发出的光线能进入第四凸透镜203，并在其1-2倍焦距间呈倒立、缩小实像；调节第二平面镜204角度和支架长度，确保由第四凸透镜203汇聚的光线经第二平面镜204反射后射向第三平面镜205；调节第三平面镜205角度和支架长度，确保将第二平面镜204反射过来的光线射向第一面板平面镜206；操作人员通过第一面板平面镜206可实时观测到阴影部分长度以及光亮区域长度的变化情况，从而可以判断出粮箱内谷物堆积量的多少。

所述第五凸透镜301、第六凸透镜302和第四平面镜303均通过可伸缩支架固定在粮箱顶部；第五凸透镜301和第六凸透镜302主光轴重合，第五凸透镜301和第六凸透镜302之间光心的间距为二者焦距之和；第六凸透镜302位于第五凸透镜301上方，第四平面镜303位于第六凸透镜302上方；第五凸透镜301、第六凸透镜302和第四平面镜303均可任意调节角度；第五平面镜304通过可伸缩支架固定在驾驶台左侧操控面板上；第二面板平面镜305固定在驾驶台操控面板上；第五凸透镜301与谷物之间的间距大于其2倍焦距；谷物发出的光线进入第五凸透镜301并在其1-2倍焦距间呈倒立、缩小实像，而所呈的实像又恰好落入第六凸透镜302的1倍焦距以内，因此人眼通过第六凸透镜302可观测到倒立、放大的虚像，再通过第四平面镜303和第五平面镜304的组合最终将光线反射到第二面板平面镜305上；操作人员可通过第二面板平面镜305实时观测到放大后的谷物破损状态。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种收割机粮箱监测系统，其特征在于，包括谷物高度监测装置（2）、粮箱加热装置（1）和粮箱谷物破损状态监测装置（3）；所述谷物高度监测装置（2）包括第三凸透镜（201）、第一平面镜（202）、第四凸透镜（203）和第一面板平面镜（206）；

粮箱的一侧开有第一通孔（107），另一侧设有纵向布置的透明竖缝（108）；

光线依次通过第三凸透镜（201）、第一平面镜（202）后通过第一通孔（107）进入粮箱、并照射到透明竖缝（108），透明竖缝（108）反射光线进入到第四凸透镜（203）后，通过第一光反射机构照射到第一面板平面镜（206），通过第一面板平面镜（206）观察到透明竖缝（108）的阴影部分长度以及光亮区域长度的变化情况，从而判断出粮箱内谷物堆积的高度；

所述第一光反射机构包括第二平面镜（204）和第三平面镜（205）；所述光线通过第四凸透镜（203）后，依次通过第二平面镜（204）和第三平面镜（205）照射到第一面板平面镜（206）；

所述粮箱加热装置（1）包括外层壁壳（101）和内层壁壳（102）；所述外层壁壳（101）和内层壁壳（102）之间设有聚光层，所述聚光层将光汇聚到内层壁壳（102）；所述聚光层包括若干第一凸透镜（103）和第二凸透镜（104）；所述第二凸透镜（104）通过内层顶杆（106）安装在内层壁壳（102）上，第一凸透镜（103）通过外层顶杆（105）安装在外层壁壳（101）上；所述第一凸透镜（103）焦距大于第二凸透镜（104），所述第一凸透镜（103）放置于第二凸透镜（104）上方，第一凸透镜（103）和第二凸透镜（104）焦点均落在内层壁壳（102）上；

所述粮箱谷物破损状态监测装置（3）包括第五凸透镜（301）、第六凸透镜（302）和第二面板平面镜（305）；谷物反射的光线通过粮箱顶部开设的第二通孔依次照射到第五凸透镜（301）和第六凸透镜（302）后，通过第二光反射机构照射到第二面板平面镜（305）。

2.根据权利要求1所述的收割机粮箱监测系统，其特征在于，所述第二平面镜（204）与第四凸透镜（203）之间的间距为第四凸透镜（203）的1-2倍焦距。

3.根据权利要求1所述的收割机粮箱监测系统，其特征在于，所述外层壁壳（101）为透明玻璃，所述内层壁壳（102）为导热性能好的材料制成。

4.根据权利要求1所述的收割机粮箱监测系统，其特征在于，所述第二光反射机构包括第四平面镜（303）和第五平面镜（304）；

光线通过第六凸透镜（302）后依次通过第四平面镜（303）和第五平面镜（304）照射到第二面板平面镜（305）上。

5.根据权利要求1所述的收割机粮箱监测系统，其特征在于，所述第五凸透镜（301）和第六凸透镜（302）主光轴重合；所述第五凸透镜（301）焦距比第六凸透镜（302）焦距大；第五凸透镜（301）与谷物之间的间距大于其2倍焦距；第五凸透镜（301）和第六凸透镜（302）之间光心的间距为二者焦距之和。

6.一种收割机，其特征在于，所述收割机安装有权利要求1至5任意一项所述收割机粮箱监测系统。

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