CN109041760A - 一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统及监测方法，该系统包括割台右侧监测装置、输送槽喂入端监测装置、割台左侧监测装置，上述三个监测装置均包括监测单元以及安装于驾驶室内的平面镜b，监测单元包括凸透镜a、平面镜a、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c，光线经凸透镜a聚焦于待监测位置，待监测位置反射光线进入凹面镜，由凹面镜汇聚的光线经平面镜a反射后进入凸透镜b，从凸透镜b射出的光线进入凸透镜c，从凸透镜c射出的光线经过一个或多个平面镜c反射至平面镜b上，本发明摆脱传统的监测方式所需使用的电源、传感器、算法、控制系统等，结构简单、成本较低，操作人员就可以直观了解到割台各部件工作状态。

Description

一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及农业机械工作状态监测技术领域，尤其涉及一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统及监测方法。

背景技术

联合收获机在田间收获作业时工作环境十分恶劣，其工作时首先由拨禾轮将谷物引向切割器，切割器将谷物割下，再通过喂入绞龙将作物输送至倾斜输送槽内。在收割过程中，操作人员很难观测到割台各部件工作状态，恶劣的工作环境往往会在旋转轴轴端发生谷物堵塞进而降低旋转轴转速，进而导致联合收获机工作性能和收获效率大大降低，因此实现对割台各部件工作状态的监测显得至关重要。

为此，申请公布号为CN106441971A，名称为“一种收割机脱粒性能检测装置及检测方法”的中国发明专利公开了一种收割机脱粒性能检测装置及检测方法，其通过配置高速摄像机、驱动电机、参数检测元件和控制系统实现对脱粒装置的转速、扭矩、功率等数据的采集。授权公告号为CN104322203B，名称为“一种联合收割机喂入量在线监测系统及其监测方法”的中国发明专利公开了一种联合收割机喂入量在线监测系统及其监测方法，其采用多传感器信息融合算法，推算出当前联合收割机的喂入量。申请公布号为CN106471995A，名称为“一种联合收获机作业状态在线监测系统”的中国发明专利公开了一种联合收获机作业状态在线监测系统，其通过配置有LabVIEW系统的上位机、扭矩监测系统、转速监测系统和故障监控系统来监测联合收获机作业状态。

以上发明专利可以实现监测联合收获机工作状态，但由于结构复杂，成本昂贵，在恶劣的工作环境中往往可靠性较低，因此应用较少。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统及监测方法，该装置无需任何电路控制，结构简易、可靠性强、安装方便。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统，包括用于监测所述割台右侧轴端的割台右侧监测装置、用于监测输送槽喂入端的输送槽喂入端监测装置、用于监测所述割台左侧轴端的割台左侧监测装置，所述割台右侧监测装置、输送槽喂入端监测装置和割台左侧监测装置均包括相同的监测单元以及和与监测单元对应并安装于所述联合收获机的驾驶室内的平面镜b；

所述监测单元包括通过支架安装在割台上的凸透镜a、平面镜a、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c，所述凸透镜b的焦距比凸透镜c的焦距大，所述凸透镜a位于所述割台的待监测位置的上方，所述平面镜a、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c均通过支架安装于割台上，光线经过凸透镜a聚焦于所述割台的待监测位置，待监测位置反射光线进入凹面镜，由所述凹面镜会聚的光线经平面镜a反射后能进入凸透镜b，从所述凸透镜b射出的光线进入凸透镜c，从所述凸透镜c射出的光线经过一个或多个平面镜c反射至与所述监测单元对应的平面镜b上，操作人员通过观看三个平面镜b分别观看对应割台位置的作业状态。

优选地，所述凸透镜a的光心与所述割台的待监测位置的直线距离大于所述凸透镜a的焦距。

优选地，所述凸透镜a的光心与所述割台的待监测位置的直线距离为所述凸透镜a的焦距的1～2倍。

优选地，所述平面镜a位于凹面镜的下方，平面镜a在凹面镜的焦距以内。

优选地，所述凸透镜b和凸透镜c的主光轴重合，凸透镜b的焦距比凸透镜c的焦距大，凸透镜b的光心与凸透镜c的光心之间的间距为凸透镜b和凸透镜c的焦距之和。

优选地，所述凹面镜与凸透镜b之间的距离大于2倍的凸透镜b的焦距。

优选地，所述凸透镜a、平面镜a、平面镜c、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c可通过支架任意调节角度。

优选地，三个所述平面镜b均安装于驾驶台的操控面板上。

一种利用履带式联合收获机割台作业状态监测系统的监测方法，具体包括以下步骤：

步骤一：分别调节割台右侧监测装置、输送槽喂入端监测装置和割台左侧监测装置中的凸透镜a的角度以及高度，使凸透镜a的光心与所述割台的待监测位置的距离大于凸透镜a的焦距，将阳光会聚到割台的待监测位置；

步骤二：调节凹面镜和平面镜a的角度和高度，使凹面镜与所述割台的待监测位置的距离为1～2倍的凹面镜的焦距，使割台的待监测位置反射的光线能经凹面镜会聚后并由平面镜a将由凹面镜会聚的光射出；

步骤三：调节凸透镜b的角度和高度，使由平面镜a射出的光能经凸透镜b后会聚；

步骤四：调节凸透镜c的角度和高度，使凸透镜c与凸透镜b的主光轴重合，使由凸透镜b会聚的光经凸透镜c会聚后射出；

步骤五：调整平面镜c的角度和高度，使由凸透镜c会聚后射出的光经一个或多个平面镜c反射后最终能射向对应的平面镜b。

本发明的有益效果：

1)本发明主要是通过凸透镜和凹面镜进行会聚光线，再利用两个焦距不同的凸透镜组合实现对待监测位置的图像进行放大作用，最后采用平面镜对光线进行传播及成像，操作人员可以清晰的看到监测部分是否发生谷物堵塞或者机械故障，监测效率高，实现联合收割机工作过程中对割台状态的实时监测，摆脱传统的联合收获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、成本较低的方式让操作人员就可以直观了解到割台各部件工作状态。

2)本发明的凹面镜、凸透镜、平面镜固定方便且可靠，解决了传统摄像头和电子器件及线路在联合收割机田间工作时强烈振动带来的损坏及故障等问题。

3)本发明可以同时监测到割台不同部件的工作状态，无需使用电源及控制系统，通用性好，也可将本发明的凹面镜、凸透镜、平面镜的组合方法用于检测联合收割机工作时其它工作部件的状态，同时本发明也可适用于现有市场上其它类型的履带式谷物联合收获机割台状态监测。

附图说明

图1为本发明所述一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统的结构示意图。

图2为本发明所述割台右侧监测装置的结构示意图。

图3为本发明所述割台右侧监测装置的工作原理示意图。

图中，1.割台右侧监测装置，101.第一凸透镜a，102.第一支架，103.第一平面镜a，104.第一凹面镜，105.第一凸透镜b，106.第一凸透镜c，107.第一平面镜c，108.第一平面镜b，2.输送槽喂入端监测装置，201.第二凸透镜a，202.第二支架，203.第二平面镜a，204.第二凹面镜，205.第二凸透镜b，206.第二凸透镜c，207.第二平面镜c，208.第二平面镜b，209.第三平面镜c，3.割台左侧监测装置，301.第三凸透镜a，302.第三支架，303.第三平面镜a，304.第三凹面镜，305.第三凸透镜b，306.第三凸透镜c，307.第四平面镜c，308.第三平面镜b，309.第五平面镜c。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统，包括用于监测所述割台右侧轴端的割台右侧监测装置1、用于监测输送槽喂入端的输送槽喂入端监测装置2、用于监测所述割台左侧轴端的割台左侧监测装置3。割台右侧监测装置1、输送槽喂入端监测装置2和割台左侧监测装置3均包括相同的监测单元以及和与监测单元对应并安装于所述联合收获机的驾驶室内的平面镜b，监测单元包括通过支架安装在割台上的凸透镜a、平面镜a、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c，凸透镜a位于所述割台的待监测位置的上方，所述平面镜a、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c均通过支架安装于割台上。

具体地，如图2所示，割台右侧监测装置1包括第一凸透镜a101、第一支架102、第一平面镜a103、第一凹面镜104、第一凸透镜b105、第一凸透镜c106、第一平面镜c107和第一平面镜b108；

第一凸透镜a101通过第一支架102固定在割台右侧轴端上方，可随第一支架102伸缩并可任意调节角度，第一凸透镜a101的光心和右侧轴端之间的距离大于第一凸透镜a101的焦距；第一凹面镜104通过支架固定在割台右侧轴端上方，调节支架长度使第一凹面镜104和割台右侧轴端之间的距离为第一凹面镜104的1-2倍焦距；第一平面镜a103位于第一凹面镜104下方，第一平面镜a103在第一凹面镜104的焦距以内，使由第一凹面镜104会聚的光线经第一平面镜a103反射后能进入第一凸透镜b105；第一凸透镜b105与第一凹面镜104的间距大于第一凸透镜b105的2倍焦距；第一凸透镜b105和第一凸透镜c106主光轴重合，第一凸透镜b105焦距比第一凸透镜c106焦距大，第一凸透镜b105与第一凸透镜c106之间光心的间距为二者焦距之和。如图3所示，阳光首先是经过第一凸透镜a101会聚后照射到割台右侧轴端，然后割台右侧轴端反射光线进入第一凹面镜104，由第一凹面镜104会聚的光线经第一平面镜a103反射后能进入第一凸透镜b105，从第一凸透镜b105出来的光线进入第一凸透镜c106，从第一凸透镜c106出来的光线由第一平面镜c107反射后射向第一平面镜b108，操作人员最终通过第一平面镜b108观测到割台右侧轴端工作状态。

输送槽喂入端监测装置2包括第二凸透镜a201、第二支架202、第二平面镜a203、第二凹面镜204、第二凸透镜b205、第二凸透镜c206、第二平面镜c207、第二平面镜b208和第三平面镜c209；第二凸透镜a201通过第二支架202固定在输送槽喂入端上方，可随第二支架202伸缩并可任意调节角度，第二凸透镜a201的光心和输送槽喂入端之间的距离大于第二凸透镜a201的焦距；第二凹面镜204通过支架固定在输送槽喂入端上方，调节支架长度使第二凹面镜204和输送槽喂入端之间的距离为第二凹面镜204的1-2倍焦距；第二平面镜a203位于第二凹面镜204下方，第二平面镜a203在第二凹面镜204焦距以内，使由第二凹面镜204会聚的光线经第二平面镜a203反射后能进入第二凸透镜b205；第二凸透镜b205与第二凹面镜204的间距大于第二凸透镜b205的2倍焦距；第二凸透镜b205和第二凸透镜c206主光轴重合，第二凸透镜b205焦距比第二凸透镜c206焦距大，第二凸透镜b205与第二凸透镜c206之间光心的间距为二者焦距之和。阳光首先是经过第二凸透镜a201会聚后照射到输送槽喂入端，然后输送槽喂入端反射光线进入第二凹面镜204，由第二凹面镜204会聚的光线经第二平面镜a203反射后能进入第二凸透镜b205，从第二凸透镜b205出来的光线进入第二凸透镜c206，从第二凸透镜c206出来的光线先后由第二平面镜c207、第三平面镜c209反射后射向第二平面镜b208，操作人员最终通过第二平面镜b208观测到输送槽喂入端工作状态。

割台左侧监测装置3包括第三凸透镜a301、第三支架302、第三平面镜a303、第三凹面镜304、第三凸透镜b305、第三凸透镜c306、第四平面镜c307、第三平面镜b308和第五平面镜c309；第三凸透镜a301通过第三支架302固定在割台左侧轴端上方，可随第三支架302伸缩并可任意调节角度，第三凸透镜a301的光心和左侧轴端之间的距离大于第三凸透镜a301的焦距；第三凹面镜304通过支架固定在左侧轴端上方，调节支架长度使第三凹面镜304和左侧轴端之间的距离为第三凹面镜304的1-2倍焦距；第三平面镜a303位于第三凹面镜304下方，第三平面镜a303在第三凹面镜304焦距以内，使由第三凹面镜304会聚的光线经第三平面镜a303反射后能进入第三凸透镜b305；第三凸透镜b305与第三凹面镜304的间距大于第三凸透镜b305的2倍焦距；第三凸透镜b305和第三凸透镜c306主光轴重合，第三凸透镜b305焦距比第三凸透镜c306焦距大，第三凸透镜b305与第三凸透镜c306之间光心的间距为二者焦距之和。阳光首先是经过第三凸透镜a301会聚后照射到割台左侧轴端，然后割台左侧轴端反射光线进入第三凹面镜304，由第三凹面镜304会聚的光线经第三平面镜a303反射后能进入第三凸透镜b305，从第三凸透镜b305出来的光线进入第三凸透镜c306，从第三凸透镜c306出来的光线先后由第四平面镜c307、第五平面镜c309反射后射向第三平面镜b308，操作人员最终通过第三平面镜b308观测到割台左侧轴端工作状态。

一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统的监测方法，包括割台右侧监测装置1的监测方法、输送槽喂入端监测装置的监测方法以及割台左侧监测装置的监测方法，以割台右侧监测装置1为例说明，具体包括以下步骤：

调节第一凹面镜104的角度和支架长度，令第一凹面镜104和割台右侧轴端之间的距离为第一凹面镜104的1-2倍焦距，使割台右侧轴端反射的光线能进入第一凹面镜104，光线经第一凹面镜104会聚后可呈倒立、放大实像，再调节平面镜103的角度和支架长度，由第一平面镜a103再将会聚后的光线射出；

调节第一凸透镜b105的角度和支架长度，使第一凸透镜b105光心与第一凹面镜104之间的距离大于第一凸透镜b105的2倍焦距，确保由第一平面镜a103反射出的光线能进入第一凸透镜b105，并由第一凸透镜b105会聚后射出；

调节第一凸透镜c106的角度和支架长度，确保第一凸透镜b105和第一凸透镜c106主光轴重合并且第一凸透镜b105和第一凸透镜c106光心之间的距离为第一凸透镜b105和第一凸透镜c106的焦距之和，第一凸透镜b105射出的光线进入第一凸透镜c106，并由第一凸透镜c106会聚后射出；

调节第一平面镜c107的角度和支架长度，确保由第一凸透镜c106射出的光线经第一平面镜c107反射后能射向第一平面镜b108；

操作人员最终可通过第一平面镜b108观测到割台右侧轴端工作状态。

输送槽喂入端监测装置的监测方法以及割台左侧监测装置的监测方法与上述割台右侧监测装置1的方法相对应。

操作人员最终可通过第一平面镜b108、第二平面镜b208和第三平面镜b308观测到割台待监测处工作状态。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，包括用于监测所述割台右侧轴端的割台右侧监测装置(1)、用于监测输送槽喂入端的输送槽喂入端监测装置(2)、用于监测所述割台左侧轴端的割台左侧监测装置(3)，所述割台右侧监测装置(1)、输送槽喂入端监测装置(2)和割台左侧监测装置(3)均包括相同的监测单元以及和与监测单元对应并安装于所述联合收获机的驾驶室内的平面镜b；

所述监测单元包括通过支架安装在割台上的凸透镜a、平面镜a、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c，所述凸透镜b的焦距比凸透镜c的焦距大，所述凸透镜a位于所述割台的待监测位置的上方，所述平面镜a、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c均通过支架安装于割台上，光线经过凸透镜a聚焦于所述割台的待监测位置，待监测位置反射光线进入凹面镜，由所述凹面镜会聚的光线经平面镜a反射后能进入凸透镜b，从所述凸透镜b射出的光线进入凸透镜c，从所述凸透镜c射出的光线经过一个或多个平面镜c反射至与所述监测单元对应的平面镜b上，操作人员通过观看三个平面镜b分别观看对应割台位置的作业状态。

2.根据权利要求1所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，所述凸透镜a的光心与所述割台的待监测位置的直线距离大于所述凸透镜a的焦距。

3.根据权利要求2所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，所述凸透镜a的光心与所述割台的待监测位置的直线距离为所述凸透镜a的焦距的1～2倍。

4.根据权利要求1所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，所述平面镜a位于凹面镜的下方，平面镜a在凹面镜的焦距以内。

5.根据权利要求1所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，所述凸透镜b和凸透镜c的主光轴重合，凸透镜b的光心与凸透镜c的光心之间的间距为凸透镜b和凸透镜c的焦距之和。

6.根据权利要求1所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，所述凹面镜与凸透镜b之间的距离大于2倍的凸透镜b的焦距。

7.根据权利要求1所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，所述凸透镜a、平面镜a、平面镜c、凹面镜、凸透镜b和凸透镜c可通过支架任意调节角度。

8.根据权利要求1所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统，其特征在于，三个所述平面镜b均安装于驾驶台的操控面板上。

9.一种利用权利要求1所述的履带式联合收获机割台作业状态监测系统的监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：分别调节割台右侧监测装置(1)、输送槽喂入端监测装置(2)和割台左侧监测装置(3)中的凸透镜a的角度以及高度，使凸透镜a的光心与所述割台的待监测位置的距离大于凸透镜a的焦距，将阳光会聚到割台的待监测位置；

步骤二：调节凹面镜和平面镜a的角度和高度，使凹面镜与所述割台的待监测位置的距离为1～2倍的凹面镜的焦距，使割台的待监测位置反射的光线能经凹面镜会聚后并由平面镜a将由凹面镜会聚的光射出；

步骤三：调节凸透镜b的角度和高度，使由平面镜a射出的光能经凸透镜b后会聚；

步骤四：调节凸透镜c的角度和高度，使凸透镜c与凸透镜b的主光轴重合，使由凸透镜b会聚的光经凸透镜c会聚后射出；

步骤五：调整平面镜c的角度和高度，使由凸透镜c会聚后射出的光经一个或多个平面镜c反射后最终能射向对应的平面镜b。