CN110663351A - 一种垄高感应升降装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垄高感应升降装置，其包括：感应单元、ECU控制系统、油缸驱动器、升降油缸及刀具总成，感应单元设置在刀具总成底部并用于感应与垄高的距离，升降油缸的活动端与刀具总成连接用于带动刀具总成升降，油缸驱动器与升降油缸连接，用于驱动升降油缸的活动端伸缩，ECU控制系统与感应单元及油缸驱动器连接，ECU控制系统用于接收感应单元的信号，并根据感应单元的信号向油缸驱动器发送伸缩信号，从而驱动升降油缸的活动端伸缩。该装置实现刀具相对垄的高度，经过调节后保证收割高度一致，实现甘蔗的最大化收割，同时保证甘蔗收割的损失率更小，收割后宿根的来年的发芽率更好。

Description

一种垄高感应升降装置

技术领域

本发明涉及农业机械设备领域，具体涉及一种垄高感应升降装置。

背景技术

甘蔗属于多年生植物，一般甘蔗种植一次可连续收割三年到四年。中国甘蔗多种植于南方沿海各省市或西南地区，这些地区多为山地丘陵性盆地地貌，盆地大小相杂，山系多呈弧形，即使对于部分平地，由于种植培土等不规范、蔗地有很多突然的凸起、凹陷、蔗蔸、杂草、蔗叶等干扰也会导致最终垄高起伏不平，一般测量方法无法准确有效地测量刀具离地高度。传统甘蔗收获机在收割过程中，人为控制切根刀盘高度要不入土太深或者留根太高，太深容易造成甘蔗被连根拔起或直接被损坏而导致来年发芽率太低或无法发芽，另外还会导致带了许多泥土的甘蔗被收集，从而导致收集的甘蔗含杂率太高也太脏，扣杂率也将很高甚至导致糖厂榨不出高品质糖，最后入土太深也会导致阻力太大而使控制刀盘的液压系统或机械机构出现故障或刀片损坏；然而切割太高会导致切断后的甘蔗超出地面部分仍然会留很多，这部分甘蔗将因为无法收获而导致种植户主损失严重，并且超出地面过高的部分也会导致甘蔗来年的发芽率大大降低。因此就中国目前的种植状况以及地形地貌，无论对于糖厂还是种植户而言，开发一种能在甘蔗收获机上应用的、根据垄高来来进行感应控制刀具升降的装置对于推动中国甘蔗产业智能化、机械化推广及应用已经迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，提供一种垄高感应升降装置，以解决上述问题。

本发明采用的技术方案为：一种垄高感应升降装置，包括感应单元、ECU控制系统、油缸驱动器、升降油缸及刀具总成，所述感应单元设置在所述刀具总成底部并用于感应与地面的距离，所述升降油缸的活动端与所述刀具总成连接用于带动所述刀具总成升降，所述油缸驱动器与所述升降油缸连接，用于驱动所述升降油缸的活动端伸缩，所述ECU控制系统与所述感应单元及所述油缸驱动器连接，所述ECU控制系统用于接收所述感应单元的信号，并根据所述感应单元的信号向所述油缸驱动器发送伸缩信号，从而驱动所述升降油缸的活动端伸缩。

本发明的效果是：该垄高感应升降装置通过设置感应单元、ECU控制系统、油缸驱动器、升降油缸，感应单元用于感应高度，ECU控制系统根据感应单元的信号控制升降油缸带动刀具升降，从而实现刀具相对地面的高度调节，实现甘蔗的最大化收割。

附图说明

图1所示为垄高感应升降装置的结构示意图，

图2所示为图1中感应单元及刀具总成的放大结构示意图，

图3所示为图2中A-A处的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图介绍本发明的垄高感应升降装置：

如图1、图2及图3所示，为本发明提供的一种垄高感应升降装置，其包括感应单元1、ECU控制系统2、油缸驱动器、升降油缸3及刀具总成4，考虑到越靠近刀盘入土切割点感应就能得到越准确的刀盘控制信号的准确性，以及刀盘底部空间极其狭小，泥土等冲击力大，感应装置及传感器电缆必须避开旋转刀盘的影响等因数，所述感应单元1设置在所述刀具总成4底部，所述升降油缸3的活动端与所述刀具总成4连接用于带动所述刀具总成4升降，所述油缸驱动器与所述升降油缸3连接，用于驱动所述升降油缸3的活动端伸缩，所述ECU控制系统2与所述感应单元1及所述油缸驱动器连接，通过设置三个以上的感应单元1，所述ECU控制系统2接收所述各组感应单元1的信号，并根据所述各组感应单元1实时接收的信号经过筛选、过滤凸起和凹陷发出的杂乱信号，并通过算法、逻辑可判断单行还是双行、培土情况等信息，最终能得出合理信号，并进行移动平均线处理，得出准确信号并向所述油缸驱动器发送伸缩信号，从而驱动所述升降油缸3的活动端伸缩。

所述刀具总成4包括中心轴41、外筒42、刀盘43及若干切割刀头44及固定架45，所述中心轴41穿设于所述外筒42，所述外筒42与所述中心轴41转动连接，所述刀盘43与所述外筒42的端面固定，所述切割刀头44可拆卸的设置在所述刀盘43上，所述固定架45与所述中心轴41靠近地面的一端固定。

所述感应单元1设置所述固定架45上。

于本实施例中，所述外筒42与所述中心轴41之间设置有轴承，所述轴承可相对转动的内圈及外圈分别与所述中心轴41及所述外筒42固定，从而实现所述外筒42相对所述中心轴41可转动。

所述中心轴41一端通过刀具箱与所述升降油缸3的活动端连接。

所述外筒42一端与外界的转动驱动装置连接，转动驱动装置驱动所述外筒42转动，从而带动所述刀盘43及所述刀盘43上的所述切割刀头44转动，对甘蔗进行切割。

所述感应单元1包括弹性连接件11、传感器12及滑板13，所述弹性连接件11一端与所述固定架45固定，另一端与所述滑板13固定，所述传感器12用于检测所述弹性连接件11的形变，并与所述ECU控制系统2连接，所述滑板13朝向地面的一面凸起，所述滑板13与垄接触，使所述弹性连接件11产生形变，所述传感器12用于检测所述弹性连接件11的形变，并将形变量转化成电信号发送给所述ECU控制系统2，所述ECU控制系统2根据电信号驱动所述升降油缸3的活动端伸缩，从而调整，所述刀具总成4相对地面的距离。

所述传感器12可以为应变片传感器、角度传感器、位移传感器、开关量信号传感器等。

当所述传感器12为应变片传感器时，所述传感器12贴设在所述弹性连接件11上，当所述弹性连接件11弯曲时，所述弹性连接件11中层面内缘(产生压缩变形)受压缩短，外缘(产生拉伸变形)受拉伸长。所述传感器12紧密贴合在弹性连接件11的表面，因此弹性连接件11弯曲变形时，所述传感器12也会随着弹性连接件11表面的缩短或拉长而产品压缩或拉长。所述传感器12压缩或拉长过程将导致所述传感器12电阻值随即发生变化，从而产生信号。

收获机作业过程中，当垄高无明显变化时，所述滑板13也会因机器的震动而产生微小的上下震动，此震动也会引起所述应变片传感器的变形而产生电阻变化值并同步输出，但此数据实际为干扰信号，因此需提前测试此震动产生的电阻变化值，并提前在应变片传感器中设置低于此电阻变化值最大值时不对此数据进行分析输出，通过此方法避免了干扰信号对整个系统的影响。

作业时，所述ECU控制系统2连续接收到各组所述传感器12发出的0-5V的电压，通过采用移动平均线的方式，先对单个所述传感器12输出的最近连续3-6个时间点的电压值取平均。然后将连续对来自各组所述传感器12输出电压值的平均值进行对比、分析、综合运算并得出最终数据，将运算后的最终数据与所述ECU控制系统2预设置的基准电压值做对比，如果运算输出后的最终数据比基准电压值大，则说明所述滑板13的变形量过大、所述刀具总成4位置过低，因此所述智能ECU控制系统2将发送控制信号控制所述升降油缸3向上提升，提升的过程中滑板13与地面接触减少，此时所述弹性连接件11变形量也逐渐变小，当所述弹性连接件11变形量减少至所述传感器12的电阻变化值在运算输出后等于智能ECU控制系统预设置的基准电压值时，所述升降油缸3停止提升。机器在没有明显的地形变化时将沿着此高度统一整齐进行收割。

当收获机作业过程中遇到垄凹陷的情况时，此时所述升降油缸3无动作，所述滑板13在所述弹性连接件11回弹力的作用下会因为垄突然凹陷而回弹至变形很小或无变形的状态，因此所述传感器12产生的较大电阻变化值将减小，ECU控制系统2对单个应变变送器输出的最近连续3-6个时间点的信号值取平均。然后将连续对来自各组传感器输出信号值的平均值进行对比、分析、综合运算并得出最终数据，将运算后的最终数据与所述ECU控制系统2预设置的基准电压值做对比，将发现运算输出后的最终数据将比基准电压值小，所述ECU控制系统2立即发送控制信号控制所述升降油缸3向下降低，下降过程中所述滑板13将逐渐垄表面，此时所述弹性连接件11变形量也逐渐变大，当所述弹性连接件11变形量变大至所述传感器12的电阻变化值在所述传感器12运算输出后等于所述ECU控制系统2预设置的基准电压值时，所述升降油缸3停止下降。在没有明显的地形变化时机器将沿着此高度统一整齐进行收割。

该垄高感应升降装置通过设置感应单元、ECU控制系统、油缸驱动器、升降油缸，感应单元用于感应高度，ECU控制系统根据感应单元的信号控制升降油缸带动刀具升降，从而实现刀具相对垄高的高度调节，实现甘蔗的最大化收割，同时保证甘蔗收割的损失率更小，收割后宿根的来年的发芽率更好。

由于机器收割过程中存在诸多干扰及结构受限等因数影响，第一、刀盘前方有大量甘蔗和蔗叶连续不断地进入，因此刀盘的前方无法测量刀盘离地高度；第二、考虑到越靠近刀盘入土切割点感应就能得到越准确的刀盘控制信号；第三、刀盘底部空间极其狭小，泥土等冲击极大；第四、感应装置及传感器电缆必须避开旋转刀盘的影响等因素，本发明提供了一种在甘蔗收获机上应用的、能牢固安装在刀盘底部的、根据垄高进行感应控制刀具升降的装置，保证收割后的甘蔗宿根与垄高高度一致，极大推动了中国蔗糖产业朝智能化、机械化推广、应用的步伐。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种垄高感应升降装置，其特征在于，其包括：感应单元、ECU控制系统、油缸驱动器、升降油缸及刀具总成，所述感应单元设置在所述刀具总成底部并用于感应与垄的距离，所述升降油缸的活动端与所述刀具总成连接用于带动所述刀具总成升降，所述油缸驱动器与所述升降油缸连接，用于驱动所述升降油缸的活动端伸缩，所述ECU控制系统与所述感应单元及所述油缸驱动器连接，所述ECU控制系统用于接收所述感应单元的信号，并根据所述感应单元的信号向所述油缸驱动器发送伸缩信号，从而驱动所述升降油缸的活动端伸缩。

2.根据权利要求1所述的垄高感应升降装置，其特征在于，所述刀具总成包括中心轴、外筒、刀盘及若干切割刀头及固定架，所述中心轴穿设于所述外筒的中部，所述外筒与所述中心轴转动连接，所述刀盘与所述外筒的端面固定，所述切割刀头可拆卸的设置在所述刀盘上，所述固定架与所述中心轴靠近地面的一端固定，所述感应单元设置所述固定架上。

3.根据权利要求2所述的垄高感应升降装置，其特征在于，所述感应单元包括弹性连接件、传感器及滑板，所述弹性连接件一端与所述固定架固定，另一端与所述滑板固定，所述传感器用于检测所述弹性连接件的形变，并与所述ECU控制系统连接，所述滑板朝向垄的一面凸起，所述滑板与垄接触，使所述弹性连接件产生形变，所述传感器用于检测所述弹性连接件的形变，并将形变量装化成电信号发送给所述ECU控制系统，所述ECU控制系统根据电信号驱动所述升降油缸的活动端伸缩，从而调整，所述刀具总成相对垄的距离。

4.根据权利要求3所述的垄高感应升降装置，其特征可在于，当所述传感器为应变片传感器，所述应变片传感器贴设在所述弹性连接件上，当所述弹性连接件弯曲时，所述弹性连接件中层面内缘受压缩短，外缘受拉伸长，所述应变片传感器紧密贴合在所述弹性连接件的表面，因此所述弹性连接件弯曲变形时，所述应变片传感器也会随着所述弹性连接件表面的缩短或拉长而产品压缩或拉长，应变片传感器压缩或拉长过程将导致所述应变片传感器电阻值随即发生变化，从而产生信号。

5.根据权利要求4所述的垄高感应升降装置，其特征在于，所述外筒与所述中心轴之间可相对转动。

6.根据权利要求5所述的垄高感应升降装置，其特征在于，所述外筒一端与外界的转动驱动装置连接，转动驱动装置驱动所述外筒转动，从而带动所述刀盘及所述刀盘上的所述切割刀头转动，对甘蔗进行切割。

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