CN110488881A - 压捆机草捆压力控制自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了压捆机草捆压力控制自动控制方法，包括以下步骤：Step1数据监测和Step2反馈控制，其中Step1数据监测包括第一位置、第二位置、第三位置及第四位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N1、N2、N3和N4，Step2反馈控制根据N1、N2、N3和N4计算、判断并向液压缸输入打开打捆室仓门或关闭打捆室仓门的信号指示。本发明从不同维度监控打捆室内的草捆的成型状况，并作实时反馈来控制液压缸工作，从而实现打捆室开合与关闭的自动控制，避免人工控制操作繁琐的问题，且提高了实际打捆工作的效率；同时还联合打捆室本身结构控制打捆室内草捆成型的尺寸、密度及重量，使从压捆机中成型的草捆具有良好的一致性。

Description

压捆机草捆压力控制自动控制方法

技术领域

本发明属于压捆机技术领域，特别涉及压捆机草捆压力控制自动控制方法。

背景技术

压捆机用于农作物秸秆、草等植物的成捆，主要包括方形和圆柱形两种压捆机。其中，圆柱形压捆机通常由前部的拖拉机牵引直接在田野间进行打捆工作，其主要的工作部件为尾部的打捆室，通常为了方便秸秆打包成捆后卸料，打捆室都会设计成由两块壳体转动连接，其中一块与机架固定连接，另一块通过转动实现打捆室的开合从而便于将成捆的秸秆抛出。为了便于控制两块壳体的开合，通常都会通过液压缸来连接两块壳体并通过液压缸的工作来控制两块壳体的开合。但是，目前液压缸的压力控制自动化程度较低，需要人工监控打捆室的打捆情况再控制液压缸工作，操作繁琐且降低了实际打捆工作的效率。

发明内容

本发明针对上述现有技术的存在的问题，提供压捆机草捆压力控制自动控制方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

压捆机草捆压力控制自动控制方法，包括以下步骤：

压捆机草捆压力控制自动控制方法，包括以下步骤：

Step1数据监测：监测打捆室内第一位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N1；

监测打捆室内第二位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N2；

监测打捆室内第三位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N3；

监测打捆室内第四位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N4；

其中，所述第一位置处的压力检测单元和第二位置处的压力检测单元成对设置且连线水平，所述第三位置为打捆室的底部，所述第四位置为打捆室的顶部；

Step2反馈控制：根据所述特征值N1、N2、N3和N4相对于所述第一位置、第二位置、第三位置及第四位置处预设的目标值的符合程度，使压捆机持续工作直到N1、N2、N3和N4达到第一位置、第二位置、第三位置及第四位置处对应的预设的目标值为止，向液压缸输入打开打捆室仓门的信号指示，并同时根据N1、N2、N3和N4的瞬时变化向液压缸输入关闭打捆室仓门的信号指示。

进一步的，所述Step2反馈控制中具体包括以下步骤：

(1)压捆机工作时同时启动第四位置处的压力检测单元，至N4满足第四位置处对应的预设目标值范围的下阈值，进行下一步；

(2)启动第一位置和第二位置处的压力检测单元，至N1×N2≠0，进行下一步；

(3)启动第三位置处的压力检测单元，至N3满足第三位置处对应的预设目标值，进行下一步；

(4)启动第四位置处的压力检测单元，至N4达到第四位置处对应的预设目标值范围的上阈值，向液压缸输入打开打捆室仓门的信号指示，进行下一步；

(5)待N1、N2、N3和N4瞬时变化均达到预设目标值，向液压缸输入关闭打捆室仓门的信号指示，关闭仓门同时第一位置、第二位置及第三位置处的压力检测单元关闭，重复步骤(1)～(4)。

进一步的，第三位置处对应的预设的目标值为大于零的任意值。

进一步的，所述N1、N2、N3和N4瞬时值降至零时向液压缸输入关闭打捆室仓门的信号指示。

进一步的，所述第四位置处对应的预设目标值范围的上阈值与下阈值根据实际打捆的工作环境下草捆的种类及湿度而设定。

进一步的，所述液压缸为双作用式液压缸。

本发明的有益效果为：(1)本发明在压捆机打捆室内设置四个压力检测装置，且四个压力检测装置分别位于打捆室的上下左右四个方位来按草捆的成型过程及特征进行监控并作出反馈，通过依次监控打捆室内的草捆的成型状况，并作实时反馈来控制液压缸工作，从而实现打捆室开合与关闭的自动控制，避免人工控制操作繁琐的问题，且提高了实际打捆工作的效率；

(2)打捆室底部的压力检测装置在监控提供压力反馈信息的同时，还联合打捆室本身结构控制打捆室内草捆成型的尺寸、紧实程度、重量等信息，使从压捆机中成型的草捆具有良好的一致性。

附图说明

图1是本发明打捆室关闭时的结构示意图；

图2是本发明打捆室打开时的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1和2所示，为本实施例中涉及的压捆机的打捆室的示意结构，包括固定壳体10、仓门11和液压缸12，其中固定壳体10固定在压捆机的机架上，仓门11顶部与壳体10底部通过销轴转动连接，液压缸12的缸体可转动的安装在壳体10侧壁上，液压缸12的推杆可转动的连接在仓门11侧壁上，本实施例中所指可转动的安装为常规及连接手段，即通过轴承与固定销轴实现可转动的安装；壳体10与仓门11闭合后形成圆柱状的打捆室结构，其中壳体10上具体的打捆机构图中均为示出。其中液压缸12为双作用式液压缸，具体型号为天睿液压科技的63/73-35。如图1中所示，虚线圆表示不同状态下压捆机打捆室内形成的草捆的截面。

如图1和2所示，压捆机实际工作的时候，秸秆或草由A向经拾草机构进入打捆室内，在打捆室内完成打捆后形成圆柱状的草捆，控制液压缸12工作推杆伸长将仓门11打开，草捆滚落滑出后再控制液压缸12工作推杆回缩将仓门11关闭进行下一次的打捆。

在打捆室内设置四个压力检测装置，压力检测装置为电容式压力传感器，具体型号为英普瑞的YPR-3E，包括水平相对设置的两个和上下相对设置的两个，其中水平设置的两个压力检测装置检测草捆对其施加的压力N1和N2，顶部设置的压力检测装置检测草捆对其施加的压力N3，底部设置的压力检测装置检测草捆对其施加的压力N4，N4也表示为草捆的重力；其中水平设置的两个压力检测装置有一个预设的瞬时压力乘积值，本实施例中为0，底部设置的压力检测装置有一个预设的压力值范围M～N，即底部设置的压力检测装置预设的压力值范围的下阈值为M，上阈值为N，底部设置的压力检测装置预设的压力值为0。

结合具体的工作过程进行说明，包括以下成型过程：

(1)当打捆室内开始工作的时候，内部的秸秆或草的量很少，不会形成一定规格的圆柱形草捆，无法同时对四个压力检测装置施加压力，只会对底部的检测装置产生一定的压力并使其形成对应的压力信号，随着草捆体积的增大，直至成型为一个规格接近符合要求的圆柱状草捆后，且一旦其对底部的检测装置产生的压力达到M后，其尺寸规格已初步成型，但是与打捆室内之间还存在间隙，这就导致在打捆过程中草捆会晃动明显，从而使水平设置的两个压力检测装置无法同时检测到压力，水平设置的两个压力检测装置瞬时N1和N2总有一个为零，这时候启动水平设置的两个压力检测装置；

(2)随着草捆进一步增大，使草捆的外表面会同时接触水平设置的两个压力检测装置并对其产生压力，且此时N1×N2≠0，证明草捆的尺寸更加接近目标值；但是由于重力的影响，草捆会向下堆积导致顶部尚未接触第三位置处的压力检测装置，这时候启动顶部的压力检测装置；

(3)随着草捆进一步增大，使草捆的顶部接触第三位置处的压力检测装置并对其产生压力信号，即N3＞0，从而表明草捆已在体积上满足要求；但是紧实度尚未达到要求，所以，底部的压力检测装置会持续工作，直至N4达到N，证明此状态下，打捆室内草捆的尺寸及紧实度以满足已设定的要求，即压捆机完成此次压捆，液压缸12接收信号并控制液压缸12工作推杆伸长将仓门11打开，草捆滑出后，四个压力检测装置的压力值N1、N2、N3和N4会瞬时变为零，通过这一变化特征形成反馈信号，控制液压缸12工作推杆回缩将仓门11关闭进行下一次的打捆。

另外，四个压力检测装置为分步检测，且通过前序检测信号形成对后续检测装置的启动控制，从而提高控制的有序性，使其间歇性工作还能降低检测装置的能耗。

另外，本发明中底部设置的压力检测装置预设的压力值范围M～N为变值，根据实际打捆的秸秆种类及湿度进行设定，不同的压力值范围M～N均为预先设定好的，这样便于直接在现场进行设定，从而提高打捆机的的实用性。

本实施例中由控制系统进行信号的传递收集及反馈，控制系统中包括包括压力采集单元、数据对比单元、信号反馈单元，其中压力采集单元采集N1、N2、N3和N4的数值并将数值传输至数据对比单元中，数据对比单元内预载有四个压力检测装置对应的预设值，同时实时对从压力采集单元传输过来的压力数据进行计算，并与四个压力检测装置对应的预设值进行对比，一旦由N1、N2、N3和N4计算的结果符合四个压力检测装置对应的预设值便向信号反馈单元传输信号，包括仓门11打开信号和仓门11关闭信号，当N4达到M，N1×N2≠0，N3＞零，N4达到N条件依次满足时，输出仓门11打开信号，此时与液压缸12底部连通的电磁阀导通，向液压缸12内压入介质油使液压缸12的推杆伸长从而打开仓门11，当N1、N2、N3和N4全部变为零时，输出仓门11关闭信号，此时与液压缸12上部连通的电磁阀导通，向液压缸12内压入介质油使液压缸12的推杆回缩从而关闭仓门1。本领域的技术人员可以理解的是，向液压缸12中压入介质油的为油泵，油泵的动力装置为电机，电机与电磁阀同时受信号反馈单元控制；且压力采集单元、数据对比单元、信号反馈单元均集成在单片机中，本实施例中单片机型号为MCP2515。

综上所述，本发明的压捆机草捆压力控制自动控制方法具有以下优点：

(1)本发明在压捆机打捆室内设置四个压力检测装置，且四个压力检测装置分别位于打捆室的上下左右四个方位来按草捆的成型过程及特征进行监控并作出反馈，通过依次监控打捆室内的草捆的成型状况，并作实时反馈来控制液压缸工作，从而实现打捆室开合与关闭的自动控制，避免人工控制操作繁琐的问题，且提高了实际打捆工作的效率；

(2)打捆室底部的压力检测装置在监控提供压力反馈信息的同时，还联合打捆室本身结构控制打捆室内草捆成型的尺寸、密度及重量，使在压捆机中成型的草捆具有良好的一致性。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.压捆机草捆压力控制自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1数据监测：监测打捆室内第一位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N1；

监测打捆室内第二位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N2；

监测打捆室内第三位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N3；

监测打捆室内第四位置处的压力检测单元受外部压力的特征值N4；

其中，所述第一位置处的压力检测单元和第二位置处的压力检测单元成对设置且连线水平，所述第三位置为打捆室的底部，所述第四位置为打捆室的顶部；

Step2反馈控制：根据所述特征值N1、N2、N3和N4相对于所述第一位置、第二位置、第三位置及第四位置处预设的目标值的符合程度，使压捆机持续工作直到N1、N2、N3和N4达到第一位置、第二位置、第三位置及第四位置处对应的预设的目标值为止，向液压缸输入打开打捆室仓门的信号指示，并同时根据N1、N2、N3和N4的瞬时变化向液压缸输入关闭打捆室仓门的信号指示。

2.根据权利要求1所述的压捆机草捆压力控制自动控制方法，其特征在于，所述Step2反馈控制中具体包括以下步骤：

(1)压捆机工作时同时启动第四位置处的压力检测单元，至N4满足第四位置处对应的预设目标值范围的下阈值，进行下一步；

(2)启动第一位置和第二位置处的压力检测单元，至N1×N2≠0，进行下一步；

(3)启动第三位置处的压力检测单元，至N3满足第三位置处对应的预设目标值，进行下一步；

(4)启动第四位置处的压力检测单元，至N4达到第四位置处对应的预设目标值范围的上阈值，向液压缸输入打开打捆室仓门的信号指示，进行下一步；

(5)待N1、N2、N3和N4瞬时变化均达到预设目标值，向液压缸输入关闭打捆室仓门的信号指示，关闭仓门同时第一位置、第二位置及第三位置处的压力检测单元关闭，重复步骤(1)～(4)。

3.根据权利要求2所述的压捆机草捆压力控制自动控制方法，其特征在于，第三位置处对应的预设的目标值为大于零的任意值。

4.根据权利要求3所述的压捆机草捆压力控制自动控制方法，其特征在于，所述N1、N2、N3和N4瞬时值降至零时向液压缸输入关闭打捆室仓门的信号指示。

5.根据权利要求4所述的压捆机草捆压力控制自动控制方法，其特征在于，所述第四位置处对应的预设目标值范围的上阈值与下阈值根据实际打捆的工作环境下草捆的种类及湿度而设定。

6.根据权利要求1～5中任一所述的压捆机草捆压力控制自动控制方法，其特征在于，所述液压缸为双作用式液压缸。