CN109769415A - 具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，它包括一对入泥滑杆组件和一对位移传感器组件，每个入泥滑杆组件包括滑块连接杆、入泥滑杆、直线轴承座和仿型滑橇，每个位移传感器组件包括测量电子仓、测量杆、测量杆座和测量滑块，每个测量杆的顶部安装对应的测量电子仓，每个测量杆固定在对应的测量杆座上，每个测量杆上均设置与对应测量电子仓匹配的测量滑块，测量滑块能在测量杆上上下移动，左右两个测量杆座分别用于固定在旋耕机的左右两侧，测量电子仓用于感应对应测量滑块的绝对位移，并输出位移信号；本发明具有操作简单、结构简单可靠、测量精度高、无人控制的优点，另本发明对于测量过程时测量深度的过量可自我调节。

Description

具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置及方法

技术领域

本发明涉及农用机械技术领域，具体地指一种具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置及方法。

背景技术

水稻生产在我国粮食生产中占有十分重要的地位，长久以来水田主要采用旋耕作业方式，作业时如果耕深过大会增加旋耕机燃油量消耗，降低作业效率；耕深过小则不满足农艺要求，无法达到效果。传统的耕深测量普遍采用手工测定方法，目前，测量耕深有通过霍尔元件在工作中测量装置所取得的电参量模拟耕深值变化，但若附近有磁场干扰则测量精度下降；还有利用超声波传感器检测机架与地面距离得到耕深，但若检测中土壤存在土块、作物残渣等则测量精度下降；也有利用以倾角传感器测量提升臂水平倾角的方法间接得到耕深，但若地面平整程度不够则会影响角度反馈导致测量精度下降。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置及方法，本发明能准确的进行拖拉机耕深测量。

为实现此目的，本发明所设计的一种具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，其特征在于，它包括一对入泥滑杆组件和一对位移传感器组件，其中，每个入泥滑杆组件包括滑块连接杆、入泥滑杆、直线轴承座和仿型滑橇，每个位移传感器组件包括测量电子仓、测量杆、测量杆座和测量滑块，

每个测量杆的顶部安装对应的测量电子仓，每个测量杆固定在对应的测量杆座上，每个测量杆上均设置与对应测量电子仓匹配的测量滑块，测量滑块能在测量杆上上下移动，左右两个测量杆座分别用于固定在旋耕机的左右两侧，测量电子仓用于感应对应测量滑块的绝对位移，并输出绝对位移信号；

左右两个入泥滑杆的底部均安装对应的仿型滑橇，每个入泥滑杆套入对应的直线轴承座的内圈，左右两个直线轴承座的外圈分别用于固定在旋耕机的左右两侧，每个滑块连接杆的一端固定连接对应的测量滑块，每个滑块连接杆的另一端固定连接对应的入泥滑杆，入泥滑杆的上下运动能通过滑块连接杆带动对应的测量滑块同步上下运动。

具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置还包括电池及控制仓，所述电池及控制仓包括显示控制屏、仓体、控制器和姿态传感器，所述仓体固定在旋耕机上，显示控制屏、控制器和姿态传感器均设置在仓体内，控制器的位移信号输入端与两个测量电子仓的绝对位移信号输出端连接，姿态传感器的信号输出端与控制器的姿态信号输入端连接，显示控制屏的显示控制信号通信与控制器的控制显示信号通信端连接。

具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置还包括连接杆和一对液压油缸组件，每个液压油缸组件包括提升臂、深浅丝杆、油缸和牵引支撑板，所述两个油缸缸体的底端分别用于与船式拖拉机油缸支架前端的两侧铰接，两个提升臂的后端分别用于与船式拖拉机提升器的两侧铰接，每个提升臂的支撑杆分别与对应油缸的活塞杆铰接，每个提升臂的前端分别用于铰接对应深浅丝杆的顶端，每个深浅丝杆的底端用于铰接对应牵引支撑板的中部，两个牵引支撑板的后端分别用于与船式拖拉机油缸支架中部的两侧铰接，连接杆的后端用于与船式拖拉机提升器的中部铰接，连接杆的前端用于与旋耕机三点悬挂中部连接部铰接，左侧的牵引支撑板的前端用于与旋耕机三点悬挂左侧连接部铰接，右侧的牵引支撑板的前端用于与旋耕机三点悬挂右侧连接部铰接，旋耕机安装在旋耕机三点悬挂上。

一种上述装置的船式拖拉机耕深测量方法，它包括如下步骤：

步骤1：在工作状态下，左右侧的入泥滑杆在直线轴承座上滑动，同时左右侧的入泥滑杆通过滑块连接杆带动对应的测量滑块在各自的测量杆上滑动，左侧的入泥滑杆对应的测量电子仓通过感应相应测量滑块的相对位置获取位移信号，即左侧入泥滑杆的入泥深度信号；右侧的入泥滑杆对应的测量电子仓通过感应相应测量滑块的相对位置获取位移信号，即右侧入泥滑杆的入泥深度信号；

步骤2：左右两个测量电子仓实时将左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号发送给控制器；当控制器对接收到的左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号进行判断，判断左侧入泥滑杆的入泥深度和右侧入泥滑杆的入泥深度是否超过旋耕机刀具的工作范围，当左侧入泥滑杆的入泥深度超过旋耕机刀具的工作范围时，控制器控制左侧的油缸活塞杆伸出，使左侧的提升臂和深浅丝杆上升，从而带动左侧的牵引支撑板与旋耕机三点悬挂左侧连接部提升，使左侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内；

当右侧入泥滑杆的入泥深度超过旋耕机刀具的工作范围时，控制器控制右侧的油缸活塞杆伸出，使右侧的提升臂和深浅丝杆上升，从而带动右侧的牵引支撑板与旋耕机三点悬挂右侧连接部提升，使右侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内；

当左侧入泥滑杆的入泥深度和右侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内时，左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号即为所需的左右两侧耕深测量数据。

本发明的有益效果：

本发明在耕深测量时无人员参与工作，同时在测量装置中无复杂杆组件。测量进程中通过传感器等组件传输测量数据于控制仓，控制仓上显示屏实时显示数据，并记录保存，工作人员可以通过控制仓的显示屏界面了解耕深过程中的各项数据。当测量过程中，入泥深度超出工作范围时，控制仓可以进行杆件伸缩自我调节回到正常工作状态，保证测量的准确度，精度。

本发明具有操作简单、便携、结构简单可靠、测量精度高、无人控的优点，另本发明对于测量过程时测量深度的过量可自我调节。

附图说明

图1为本发明的使用状态结构示意图；

图2为本发明中入泥滑杆组件、位移传感器组件和电池及控制仓的结构示意图；

图3为本发明中入泥滑杆组件和位移传感器组件的结构示意图；

图4为本发明中电池及控制仓的结构示意图；

图5为本发明中拖拉机液压油缸组件的结构示意图；

图6为本发明中耕深测量装置装配后的局部结构示意图；

图7为本发明的电控部分原理图。

其中，1—入泥滑杆组件、2—位移传感器组件、3—电池及控制仓、4—液压油缸组件、5—旋耕机、6—线缆、7—显示控制屏、8—天线、9—仓体、10—测量电子仓、11—测量杆、12—滑块连接杆、13—测量滑块、14—测量杆座、15—安装卡、16—入泥滑杆、17—直线轴承座、18—仿型滑橇、19—控制器、20—锂电池、21—姿态传感器、22—提升臂、22.1—支撑杆、23—深浅丝杆、24—连接杆、25—油缸、26—牵引支撑板、27—旋耕机三点悬挂、27.1—旋耕机三点悬挂中部连接部、27.2—旋耕机三点悬挂左侧连接部、27.3—旋耕机三点悬挂右侧连接部、28—船式拖拉机油缸支架、29—船式拖拉机提升器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明所设计的一种具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，如图1～7所示，它包括连接杆24、一对入泥滑杆组件1、一对位移传感器组件2和一对液压油缸组件4，其中，每个入泥滑杆组件1包括滑块连接杆12、入泥滑杆16、直线轴承座17和仿型滑橇18，每个位移传感器组件2包括测量电子仓10、测量杆11、测量杆座14和测量滑块13，每个测量杆11的顶部安装对应的测量电子仓10，每个测量杆11固定在对应的测量杆座14上，每个测量杆11上均设置与对应测量电子仓10匹配的测量滑块13，测量滑块13能在测量杆11上上下移动(测量杆11上设有滑轨，测量滑块13上设有与滑轨配合的滑槽)，左右两个测量杆座14分别用于固定在旋耕机5的左右两侧，测量电子仓10用于感应对应测量滑块13的绝对位移，并输出绝对位移信号；

左右两个入泥滑杆16的底部均安装对应的仿型滑橇18，每个入泥滑杆16套入对应的直线轴承座17的内圈，左右两个直线轴承座17的外圈分别用于固定在旋耕机5的左右两侧，每个滑块连接杆12的一端固定连接对应的测量滑块13，每个滑块连接杆12的另一端固定连接对应的入泥滑杆16，入泥滑杆16的上下运动能通过滑块连接杆12带动对应的测量滑块13同步上下运动；上述设计方便测量位移，装置安装上入泥滑杆16与测量杆11保持平行，测量时入泥滑杆16相对位移及测量滑块13的相对位移保持一致，更加方便姿态传感器读取角度姿态位置，计算耕深更加准确(因为入泥滑杆16与测量杆11平行，同时安装位置固定，在测量时姿态传感器可以对其入泥角度进行读取然后在控制板处更加方便计算)。

每个液压油缸组件4包括提升臂22、深浅丝杆23、油缸25和牵引支撑板26，所述两个油缸25缸体的底端分别用于与船式拖拉机油缸支架28前端的左右两侧铰接，两个提升臂22的后端分别用于与船式拖拉机提升器29的两侧铰接，每个提升臂22的支撑杆22.1分别与对应油缸25的活塞杆铰接，每个提升臂22的前端分别用于铰接对应深浅丝杆23的顶端，每个深浅丝杆23的底端用于铰接对应牵引支撑板26的中部，两个牵引支撑板26的后端分别用于与船式拖拉机油缸支架28中部的两侧铰接，连接杆24的后端用于与船式拖拉机提升器29的中部铰接，连接杆24的前端用于与旋耕机三点悬挂中部连接部27.1铰接，左侧的牵引支撑板26的前端用于与旋耕机三点悬挂左侧连接部27.2铰接，右侧的牵引支撑板26的前端用于与旋耕机三点悬挂右侧连接部27.3铰接，旋耕机5安装在旋耕机三点悬挂27上。上述设计使得旋耕机5的位置能通过液压油缸组件4进行快速稳定的调节。

上述技术方案中，两个深浅丝杆23可以分别进行人工伸缩调节，方便旋耕机的三点悬挂的安装。

上述技术方案中，测量电子仓10与测量滑块13构成位移传感器组件的位移感应部分，测量电子仓10与测量滑块13利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场(测量电子仓10产生的磁场与测量滑块13产生的磁场)相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量滑块13。

上述技术方案中，它还包括电池及控制仓3，所述电池及控制仓3包括显示控制屏7、仓体9、控制器19和姿态传感器21，所述仓体9固定在旋耕机5上，显示控制屏7、控制器19和姿态传感器21均设置在仓体9内，控制器19的位移信号输入端通过线缆6与两个测量电子仓10的绝对位移信号输出端连接，姿态传感器21的信号输出端通过线缆6与控制器19的姿态信号输入端连接，显示控制屏7的显示控制信号通信通过线缆6与控制器19的控制显示信号通信端连接。显示控制屏7、仓体9、控制器19和姿态传感器21由锂电池20供电。能够保证野外数据采集移动性要求。各个数据，在控制板进行实时处理，同时可以在显示屏上显示，方便读取。

上述技术方案中，所述电池及控制仓3还包括天线8，所述天线8安装在仓体9外壁，所述控制器19的无线信号通信端连接天线8。数据由天线同时通过3G/4G无线传回数据至远端计算机进行数据处理，控制器19的油缸控制信号输出端分别连接两个油缸25的控制端。

上述技术方案中，所述支撑杆22.1的铰接位位于提升臂22中部。

上述技术方案中，左右两个测量杆座14分别通过安装卡15固定在旋耕机5的左右两侧。

上述技术方案中，所述仿型滑橇18的触泥压强范围为19000～21000pa，上述设计仿照人脚压力，使仿型滑橇更贴合地面土壤，不会因土壤中的其他杂物而波动过大。仿型滑橇18均采用不锈钢材质，测量完毕后可方便拆卸清洗。

一种上述装置的船式拖拉机耕深测量方法，它包括如下步骤：

步骤1：在工作状态下，左右侧的入泥滑杆16在直线轴承座17上滑动，同时左右侧的入泥滑杆16通过滑块连接杆12带动对应的测量滑块13在各自的测量杆11上滑动，左侧的入泥滑杆16对应的测量电子仓10通过感应相应测量滑块13的相对位置获取位移信号，即左侧入泥滑杆的入泥深度信号；右侧的入泥滑杆16对应的测量电子仓10通过感应相应测量滑块13的相对位置获取位移信号，即右侧入泥滑杆的入泥深度信号；

步骤2：左右两个测量电子仓10实时将左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号发送给控制器19；当控制器19对接收到的左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号进行判断，判断左侧入泥滑杆的入泥深度和右侧入泥滑杆的入泥深度是否超过旋耕机刀具的工作范围，当左侧入泥滑杆的入泥深度超过旋耕机刀具的工作范围时(即入泥过深)，控制器19控制左侧的油缸25内部的电磁阀获得感应，电磁阀通过控制液压油缸内油压，使活塞杆伸出，使左侧的提升臂22和深浅丝杆23上升，从而带动左侧的牵引支撑板26与旋耕机三点悬挂左侧连接部27.2提升，使左侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内；

当右侧入泥滑杆的入泥深度超过旋耕机刀具的工作范围时(即入泥过深)，控制器19控制右侧的油缸25内部的电磁阀获得感应，电磁阀通过控制液压油缸内油压，使活塞杆伸出，使右侧的提升臂22和深浅丝杆23上升，从而带动右侧的牵引支撑板26与旋耕机三点悬挂右侧连接部27.3提升，使右侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内；旋耕机三点悬挂左侧连接部27.2或旋耕机三点悬挂右侧连接部27.3提升的过程中连接杆24与旋耕机三点悬挂中部连接部27.1也相应上升；

当左侧入泥滑杆的入泥深度和右侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内时，左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号即为所需的左右两侧耕深测量数据。

步骤3:姿态传感器21实时感应船式拖拉机的运行姿态信息，控制器19将左右两侧耕深测量数据和船式拖拉机的运行姿态信息传输给远端计算机，远端计算机根据左右两侧耕深测量数据和船式拖拉机的运行姿态信息进行土壤耕深姿态建模。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，其特征在于，它包括连接杆(24)、一对入泥滑杆组件(1)、一对位移传感器组件(2)和一对液压油缸组件(4)，其中，每个入泥滑杆组件(1)包括滑块连接杆(12)、入泥滑杆(16)、直线轴承座(17)和仿型滑橇(18)，每个位移传感器组件(2)包括测量电子仓(10)、测量杆(11)、测量杆座(14)和测量滑块(13)；

每个测量杆(11)的顶部安装对应的测量电子仓(10)，每个测量杆(11)固定在对应的测量杆座(14)上，每个测量杆(11)上均设置与对应测量电子仓(10)匹配的测量滑块(13)，测量滑块(13)能在测量杆(11)上上下移动，左右两个测量杆座(14)分别用于固定在旋耕机(5)的左右两侧，测量电子仓(10)用于感应对应测量滑块(13)的绝对位移，并输出绝对位移信号；

左右两个入泥滑杆(16)的底部均安装对应的仿型滑橇(18)，每个入泥滑杆(16)套入对应的直线轴承座(17)的内圈，左右两个直线轴承座(17)的外圈分别用于固定在旋耕机(5)的左右两侧，每个滑块连接杆(12)的一端固定连接对应的测量滑块(13)，每个滑块连接杆(12)的另一端固定连接对应的入泥滑杆(16)，入泥滑杆(16)的上下运动能通过滑块连接杆(12)带动对应的测量滑块(13)同步上下运动；

每个液压油缸组件(4)包括提升臂(22)、深浅丝杆(23)、油缸(25)和牵引支撑板(26)，两个油缸(25)缸体的底端分别用于与船式拖拉机油缸支架(28)前端的左右两侧铰接，两个提升臂(22)的后端分别用于与船式拖拉机提升器(29)的两侧铰接，每个提升臂(22)的支撑杆(22.1)分别与对应油缸(25)的活塞杆铰接，每个提升臂(22)的前端分别用于铰接对应深浅丝杆(23)的顶端，每个深浅丝杆(23)的底端用于铰接对应牵引支撑板(26)的中部，两个牵引支撑板(26)的后端分别用于与船式拖拉机油缸支架(28)中部的两侧铰接，连接杆(24)的后端用于与船式拖拉机提升器(29)的中部铰接，连接杆(24)的前端用于与旋耕机三点悬挂中部连接部(27.1)铰接，左侧的牵引支撑板(26)的前端用于与旋耕机三点悬挂左侧连接部(27.2)铰接，右侧的牵引支撑板(26)的前端用于与旋耕机三点悬挂右侧连接部(27.3)铰接，旋耕机(5)安装在旋耕机三点悬挂(27)上。

2.根据权利要求1所述的具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，其特征在于：它还包括电池及控制仓(3)，所述电池及控制仓(3)包括显示控制屏(7)、仓体(9)、控制器(19)和姿态传感器(21)，所述仓体(9)固定在旋耕机(5)上，显示控制屏(7)、控制器(19)和姿态传感器(21)均设置在仓体(9)内，控制器(19)的位移信号输入端与两个测量电子仓(10)的绝对位移信号输出端连接，姿态传感器(21)的信号输出端与控制器(19)的姿态信号输入端连接，显示控制屏(7)的显示控制信号通信与控制器(19)的控制显示信号通信端连接。

3.根据权利要求2所述的具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，其特征在于：所述电池及控制仓(3)还包括天线(8)，所述天线(8)安装在仓体(9)外壁，所述控制器(19)的无线信号通信端连接天线(8)，控制器(19)的油缸控制信号输出端分别连接两个油缸(25)的控制端。

4.根据权利要求1所述的具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，其特征在于：所述支撑杆(22.1)的铰接位位于提升臂(22)中部。

5.根据权利要求1所述的具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，其特征在于：左右两个测量杆座(14)分别通过安装卡(15)固定在旋耕机(5)的左右两侧。

6.根据权利要求1所述的具有测量调整功能的船式拖拉机耕深测量装置，其特征在于：所述仿型滑橇(18)的触泥压强范围为19000～21000pa。

7.一种权利要求1所述装置的船式拖拉机耕深测量方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：在工作状态下，左右侧的入泥滑杆(16)在直线轴承座(17)上滑动，同时左右侧的入泥滑杆(16)通过滑块连接杆(12)带动对应的测量滑块(13)在各自的测量杆(11)上滑动，左侧的入泥滑杆(16)对应的测量电子仓(10)通过感应相应测量滑块(13)的相对位置获取位移信号，即左侧入泥滑杆的入泥深度信号；右侧的入泥滑杆(16)对应的测量电子仓(10)通过感应相应测量滑块(13)的相对位置获取位移信号，即右侧入泥滑杆的入泥深度信号；

步骤2：左右两个测量电子仓(10)实时将左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号发送给控制器(19)；当控制器(19)对接收到的左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号进行判断，判断左侧入泥滑杆的入泥深度和右侧入泥滑杆的入泥深度是否超过旋耕机刀具的工作范围，当左侧入泥滑杆的入泥深度超过旋耕机刀具的工作范围时，控制器(19)控制左侧的油缸(25)活塞杆伸出，使左侧的提升臂(22)和深浅丝杆(23)上升，从而带动左侧的牵引支撑板(26)与旋耕机三点悬挂左侧连接部(27.2)提升，使左侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内；

当右侧入泥滑杆的入泥深度超过旋耕机刀具的工作范围时，控制器(19)控制右侧的油缸(25)活塞杆伸出，使右侧的提升臂(22)和深浅丝杆(23)上升，从而带动右侧的牵引支撑板(26)与旋耕机三点悬挂右侧连接部(27.3)提升，使右侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内；

当左侧入泥滑杆的入泥深度和右侧入泥滑杆的入泥深度在旋耕机刀具的工作范围内时，左侧入泥滑杆的入泥深度信号和右侧入泥滑杆的入泥深度信号即为所需的左右两侧耕深测量数据。

8.根据权利要求7所述的船式拖拉机耕深测量方法，其特征在于：步骤2后还包括步骤3:姿态传感器(21)实时感应船式拖拉机的运行姿态信息，控制器(19)将左右两侧耕深测量数据和船式拖拉机的运行姿态信息传输给远端计算机，远端计算机根据左右两侧耕深测量数据和船式拖拉机的运行姿态信息进行土壤耕深姿态建模。