CN109269462A - 一种基于角度传感器的深松深度的测量系统 - Google Patents

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沈礼伟
毛凌
李坤
赵留柱
张能金
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Nanjing Tianchen Li Electronic Technology Co Ltd
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Nanjing Tianchen Li Electronic Technology Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/18—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring depth

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Abstract

本发明提供了一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，包括设置在车身的传感器1、设置在一轴上的传感器2和位于二轴上的传感器3中的至少一种，所述传感器1、传感器2和传感器3均为角度传感器，本发明的系统非直接接触式测量，安装和原有设备独立，不影响原有系统的各项参数。安装简单，使用寿命长；测量精度高，纯机械式测量方案，测量精度可到1cm，数据不受外部环境影响。

Description

一种基于角度传感器的深松深度的测量系统
技术领域
本发明涉及角度传感器的深松深度的测量领域，特别涉及一种基于角度传感器的深松深度的测量系统。
背景技术
现阶段大部分农业深松的测量方案采用一个角度传感器，对于多关节的机械结构测量精度不足；
传统厂商有采用非接触式的传感器，例如超声波，激光等，这种方案在土质比较松软容易坍塌的情况下测量精度不准确。
发明内容
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，本发明的系统非直接接触式测量，安装和原有设备独立，不影响原有系统的各项参数。安装简单，使用寿命长；测量精度高，纯机械式测量方案，测量精度可到1cm，数据不受外部环境影响。
本发明提供了一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，包括设置在车身的传感器1、设置在一轴上的传感器2和位于二轴上的传感器3中的至少一种，所述传感器1、传感器2和传感器3均为角度传感器。
上述的方法，其中，所述传感器1、传感器2和传感器3之间采用CAN总线连接通讯，传感器1、传感器2和传感器3设计为5芯的M12公母头，并串联到一起。
上述的方法，其中，所述传感器1、传感器2和传感器3均为双轴传感器。
上述的方法，其中，所述传感器1、传感器2均设置有一角度计算单元和数据输出单元，所述传感器3设置有数据计算单元、角度计算单元和数据输出单元，所述传感器1、传感器2的数据输出单元与传感器3的数据计算单元相连。
本发明具有以下有益效果：1、非直接接触式测量，安装和原有设备独立，不影响原有系统的各项参数。安装简单，使用寿命长；2、测量精度高。纯机械式测量方案，测量精度可到1cm，数据不受外部环境影响；3、传感器除了可以根据车体的机械模型计算出来深松作业的深度，还可以实时测量车体倾斜，农业在土里作业的模式；为驾驶员提供提供作业参考；4、系统高度独立，每个单独的角度传感器稳定可靠，可以作为单独的测量单元使用；5、数据通信采用CAN总线方式，抗干扰能力强，对于错误数据具备一定的自动纠错能力；可以直接接入到农机的CAN总线系统中，直接作为机械部件使用。6、计算单元独立，每个角度传感器都可以作为计算单元独立运算结果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明提供的深松机器模型示意图。
图2为本发明提供的深松传感器角度坐标定义示意图。
图3为本发明提供的深松测量方案计算模型示意图。
图4为本发明提供的测量方案的系统架构组成示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1-图4所示，本发明提供了一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，包括设置在车身的传感器1、设置在一轴上的传感器2和位于二轴上的传感器3中的至少一种，所述传感器1、传感器2和传感器3均为角度传感器，所述传感器1、传感器2和传感器3之间采用CAN总线连接通讯，传感器1、传感器2和传感器3设计为5芯的M12公母头，并串联到一起，所述传感器1、传感器2和传感器3均为双轴传感器，所述传感器1、传感器2均设置有一角度计算单元和数据输出单元，所述传感器3设置有数据计算单元、角度计算单元和数据输出单元，所述传感器1、传感器2的数据输出单元与传感器3的数据计算单元相连。
在本发明中测量方案主要由以下3个角度传感器组成，角度传感器的安装方案如图1所示。各个传感器的之间的采用CAN总线连接通讯，传感器设计为5芯的M12公母头，所有传感器可以串联到一起，方便扩展。为了方便计算，将模型简化成质点，并进行如下定义:
车身起算点处距离地面高程，定义为vehicleHeight。
车身传感器安装校正值，定义为vehicleDeltaPitch。深松部分，将车身最近的提升器为一轴，定义为firstLength，和农具相连部分为二轴，二轴长度为secondLength。一轴的传感器安装误差为firstDeltaPitch，二轴的传感器安装误差为secondDeltaPitch。
车身、一轴、二轴上均安装有角度传感器，我们称这几个传感器分别为车身传感器vehicleSensor(传感器1)、一轴传感器firstSensor(传感器2)、二轴传感器secondSensor(传感器3)。这些传感器均具有id号，这几个id号，以下称为vehicleId，firstId，secondId。
所有角度传感器均为双轴，角度传感器的坐标轴定义如图2所示，从车身到农具的方向定义为角度传感器Y轴的正轴，面对农具，右手方向定义为角度传感器的X轴正向，根据该坐标系，将传感器测量的Y轴的角度分别定义为vehiclePitch、firstPitch、secondPitch。进一步简化机械模型，简化后的模型如图3所示。
通过简化模型，可以计算出深松高度的精确值。
h＝vehicleHigh*cos(vehiclePitch+vehicleDeltaPitch)
+fisrtLength*sin(firstPitch+firstDeltaPitch)
+secondLength*sin(secondPitch+secondDeltaPitch)。
本发明中的测量计算算法是稳定可靠的，可以扩展到任意的角度传感器上，并不唯一固定在本公司传感器方案上使用；本发明中的测量方式可以扩展到任意类似于图3所示的简化机械模型上，如普通的拖拉机犁具，挖掘机等；以及在上数据模型中，若农具部分和提示其部分采用硬连接，该测量计算方案可以直接使用双传感器方案，例如农业作业过程中的收割机，插秧机等农业机械上。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，其特征在于，包括设置在车身的传感器1、设置在一轴上的传感器2和位于二轴上的传感器3中的至少一种，所述传感器1、传感器2和传感器3均为角度传感器。
2.如权利要求2所述的一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，所述传感器1、传感器2和传感器3之间采用CAN总线连接通讯，传感器1、传感器2和传感器3设计为5芯的M12公母头，并串联到一起。
3.如权利要求2所述的一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，其特征在于，所述传感器1、传感器2和传感器3均为双轴传感器。
4.如权利要求3所述的一种基于角度传感器的深松深度的测量系统，其特征在于，所述传感器1、传感器2均设置有一角度计算单元和数据输出单元，所述传感器3设置有数据计算单元、角度计算单元和数据输出单元，所述传感器1、传感器2的数据输出单元与传感器3的数据计算单元相连。
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