CN110679213A - 一种旋耕机自动调平系统及其自动调平方法 - Google Patents

Abstract

一种旋耕机自动调平系统及其自动调平方法，旋耕机自动调平系统，包括行走底盘和旋耕机具，旋耕机具以能调节倾斜角度的方式转动安装在行走底盘上，旋耕机具连接有用于驱使旋耕机具转动以调节倾斜角度的转动驱动装置；旋耕机自动调平系统还包括与转动驱动装置相连并控制转动驱动装置驱使旋耕机具相对于水平面的倾斜角度处于设定范围的自动调平装置。其能实现旋耕机具自动调平，调平及时可靠、误差小，可提高旋耕机工作效率；自动调平方法包括采用两个距离传感器检测与铅锤之间的间距值、依据两个传感器所检测间距值的差值与预设值的比较结果控制转动驱动装置使旋耕机具转动调平的步骤，其制流程简单、可以排除正常工作时晃动的影响。

Description

一种旋耕机自动调平系统及其自动调平方法

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种旋耕机自动调平系统及其自动调平方法。

背景技术

旋耕作业是农田耕作的重要环节。为了提高水田平整耕作过程中的平整度，在旋耕水田的时候，需要旋耕机相对水平面平行。但由于田块在多季轮作时，开沟、起垄破坏了土地的平整性，当拖拉机行驶在这些不平的地面时，旋耕机会随着拖拉机的倾斜而倾斜，传统的旋耕机调平依靠人工手动调整旋耕机具在行走底盘上的安装角度来实现，调整时需要操作人员人工估计调平距离，存在操作繁琐、调平误差大等缺点，使得旋耕机作业质量不高；并且，在旋耕工作过程中需要依据地形变化人工不断调平，影响作业效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种能实现旋耕机具自动调平，调平及时可靠、误差小，可提高旋耕机工作效率的旋耕机自动调平系统，还相应提供一种控制流程简单、可以排除正常工作时晃动的影响的该旋耕机自动调平系统的自动调平方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种旋耕机自动调平系统，包括行走底盘和旋耕机具，所述旋耕机具以能调节倾斜角度的方式转动安装在行走底盘上，所述旋耕机具连接有用于驱使旋耕机具转动以调节倾斜角度的转动驱动装置；所述旋耕机自动调平系统还包括与转动驱动装置相连并控制转动驱动装置驱使旋耕机具相对于水平面的倾斜角度处于设定范围的自动调平装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述自动调平装置包括铅锤、锤线和控制转动驱动装置动作的控制组件，所述铅锤通过锤线吊装在旋耕机具上并在旋耕机具相对于水平面水平布置时处于初始位置，所述旋耕机具上安装有在旋耕机具相对于水平面倾斜时检测铅锤与所述初始位置相对位移距离的检测组件，所述控制组件与检测组件相连并依据检测组件检测的位移距离数据控制驱动装置调节旋耕机具相对于水平面的倾斜角度使铅锤与所述初始位置相对位移距离处于设定范围内。

所述检测组件包括安装在旋耕机具上的两个距离传感器，两个距离传感器分设于铅锤的两侧，且在铅锤处于所述初始位置时两个距离传感器与铅锤的间距相等，在旋耕机具相对于水平面倾斜时一个距离传感器与铅锤之间间距增大、另一个距离传感器与铅锤之间间距减小。

所述行走底盘上设有一安装支架，所述旋耕机具以能调节倾斜角度的方式转动安装在所述安装支架上；所述安装支架包括相互连接的前架和后架，所述旋耕机具的顶部固定安装有传动箱，所述前架和后架分别设于传动箱的两侧并与传动箱转动配合，且前架与传动箱转动配合的轴线和后架与传动箱转动配合的轴线重合。

所述旋耕机具上设有一安装架，两个距离传感器安装在所述安装架上，所述安装架上设有一轴线与旋耕机具转动轴线平行的安装轴，所述安装轴上设有一卡槽，所述锤线连接于所述卡槽中。

所述前架设有三个悬挂连接座并通过三个所述悬挂连接座安装在行走底盘上。

所述转动驱动装置包括左液压杆、右液压杆以及用于控制左液压杆和右液压杆伸缩运动的液压系统，所述左液压杆和右液压杆分别连接安装于行走底盘和旋耕机具之间，所述左液压杆和右液压杆分设于旋耕机具转动轴线的两侧。

所述液压系统包括压力油源和油箱，所述左液压杆的进出油口通过左液压换向阀与压力油源和油箱相连，所述右液压杆的进出油口通过右液压换向阀与压力油源和油箱相连；所述控制组件包括计算机控制单元，两个距离传感器与所述计算机控制单元相连并将检测的位移距离数据传送至计算机控制单元，所述左液压换向阀和右液压换向阀均为与计算机控制单元相连并由计算机控制单元控制工作的电磁阀。

所述左液压杆的进出油口与左液压换向阀之间的油路上设有左单向节流阀，所述右液压杆的进出油口与右液压换向阀之间的油路上设有右单向节流阀；所述压力油源包括滤清器、油泵和溢流阀，所述油泵的进口与所述滤清器相连，所述油泵的出口通过油路与左液压换向阀和右液压换向阀相连，所述溢流阀与所述油泵的出口相连。

一种上述旋耕机自动调平系统的自动调平方法，包括以下步骤：

（S1）将两个距离传感器分为左传感器和右传感器，所述左传感器和右传感器检测与铅锤之间的间距，并将检测的间距值传送至计算机控制单元；

（S2）所述计算机控制单元比较左传感器所检测间距值和右传感器所检测间距值，当左传感器所检测间距值大于右传感器所检测间距值，且左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值大于预设值时，计算机控制单元控制左液压换向阀和右液压换向阀使左液压杆收缩、右液压杆伸长，使旋耕机具向使左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值变小的方向转动，直至左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值在预设范围内；当右传感器所检测间距值大于左传感器所检测间距值，且右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值大于预设值时，计算机控制单元控制左液压换向阀和右液压换向阀使左液压杆伸长、右液压杆收缩，使旋耕机具向使右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值变小的方向转动，直至右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值在预设范围内。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的旋耕机自动调平系统的自动调平装置能够控制转动驱动装置驱使旋耕机具相对于水平面的倾斜角度处于设定范围，实现旋耕机具自动调平，无需人工操作，调平及时可靠、误差小，能够提高旋耕机工作效率。

本发明的旋耕机自动调平系统的自动调平方法控制流程简单、可以排除正常工作时晃动的影响。

附图说明

图1为旋耕机自动调平系统的主视结构示意图。

图2为旋耕机具安装在安装支架上的立体结构示意图。

图3为自动调平装置安装在旋耕机具的传动箱上的主视结构示意图。

图4为液压系统的原理图。

图5为自动调平装置的原理图。

图6为安装支架的立体结构示意图。

图例说明：

1、行走底盘；11、安装支架；111、前架；112、后架；113、悬挂连接座；114、前转动套接孔；115、后转动套接孔；2、旋耕机具；21、传动箱；3、计算机控制单元；4、左液压杆；5、右液压杆；100、压力油源；101、油箱；102、左液压换向阀；1021、第一左继电器；1022、第二左继电器；103、右液压换向阀；1031、第一右继电器；1032、第二右继电器；104、左单向节流阀；105、右单向节流阀；201、铅锤；202、锤线；203、距离传感器；204、安装架；205、安装轴。

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详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的旋耕机自动调平系统，包括行走底盘1和旋耕机具2，旋耕机具2以能调节倾斜角度的方式转动安装在行走底盘1上，旋耕机具2连接有用于驱使旋耕机具2转动以调节倾斜角度的转动驱动装置；旋耕机自动调平系统还包括与转动驱动装置相连并控制转动驱动装置驱使旋耕机具2相对于水平面的倾斜角度处于设定范围的自动调平装置。该旋耕机自动调平系统的自动调平装置能够控制转动驱动装置驱使旋耕机具2相对于水平面的倾斜角度处于设定范围，实现旋耕机具2自动调平，无需人工操作，调平及时可靠、误差小，能够提高旋耕机工作效率。

本实施例中，如图3所示，自动调平装置包括铅锤201、锤线202和控制转动驱动装置动作的控制组件，铅锤201通过锤线202吊装在旋耕机具2上并在旋耕机具2相对于水平面水平布置时处于初始位置，旋耕机具2上安装有在旋耕机具2相对于水平面倾斜时检测铅锤201与初始位置相对位移距离的检测组件，控制组件与检测组件相连并依据检测组件检测的位移距离数据控制驱动装置调节旋耕机具2相对于水平面的倾斜角度使铅锤201与初始位置相对位移距离处于设定范围内，由于旋耕机具2相对于水平面的倾斜时铅锤201与初始位置相对位移距离相应变化，例如，当旋耕机具2相对于水平面向左下倾斜一定角度时，铅锤201会相对于初始位置向左偏移相应距离，当旋耕机具2相对于水平面向右下倾斜一定角度时，铅锤201会相对于初始位置向右偏移相应距离。该自动调平装置通过锤线202在旋耕机具2上吊装铅锤201，采用检测组件检测铅锤201与初始位置相对位移距离，再利用控制组件依据检测组件检测的位移距离数据控制驱动装置调节旋耕机具2相对于水平面的倾斜角度，使铅锤201与初始位置相对位移距离处于设定范围内，检测组件易于检测出铅锤201与初始位置相对位移距离，且检测精度高、响应及时。

采用铅锤201作为检测旋耕机具2是否水平的仪器，相对于传统的倾角传感器，其成本更低，检测更为直观，并且安装位置集中，可以避免各个部件由于安装位置过于分散出现意外损坏的情况，更换和维护更为方便。同时。若旋耕机具2左右两端出现形变，会造成检测时检测得到的参数出现差距较大的情况，从而导致无法有效进行调平，而采用铅锤201进行检测可以避免由于旋耕机具2形变造成的该类系统误差。

本实施例中，检测组件包括安装在旋耕机具2上的两个距离传感器203，两个距离传感器203分设于铅锤201的两侧，且在铅锤201处于初始位置时两个距离传感器203与铅锤201的间距相等，在旋耕机具2相对于水平面倾斜时一个距离传感器203与铅锤201之间间距增大、另一个距离传感器203与铅锤201之间间距减小。

本实施例中，距离传感器203采用现有的光电距离传感器。

本实施例中，如图2和图6所示，行走底盘1上设有一安装支架11，旋耕机具2以能调节倾斜角度的方式转动安装在安装支架11上；安装支架11包括相互连接的前架111和后架112，旋耕机具2的顶部固定安装有传动箱21，前架111和后架112分别设于传动箱21的两侧并与传动箱21转动配合，且前架111与传动箱21转动配合的轴线和后架112与传动箱21转动配合的轴线重合。安装支架11的前架111和后架112分别与旋耕机具2的传动箱21两侧转动配合，其结构紧凑性好、且连接稳固可靠。

本实施例中，旋耕机具2上设有一安装架204，两个距离传感器203安装在安装架204上，便于制作、装配和维护。安装架204上设有一安装轴205，安装轴205的轴线与旋耕机具2转动轴线平行，安装轴205上设有一卡槽，锤线202连接于卡槽中，其连接方便、定位可靠，可防止锤线202前后摇摆而影响测量。

本实施例中，前架111设有一前转动套接孔114，前转动套接孔114转动套设于传动箱21的前端盖上并通过卡环轴向限位，后架112设有后转动套接孔115，后转动套接孔115转动套设于传动箱21的后端盖上并通过卡环轴向限位。该配合结构简单可靠、易于装配。

本实施例中，前架111设有三个悬挂连接座113并通过三个悬挂连接座113安装在行走底盘1上，其安装稳固性好，且便于安装支架11的拆装。上述设有三个悬挂连接座113的前架111相当于现有技术中的三点悬挂，各悬挂连接座113为带有铰接安装孔的凸耳结构。

本实施例中，转动驱动装置包括左液压杆4、右液压杆5以及用于控制左液压杆4和右液压杆5伸缩运动的液压系统，左液压杆4和右液压杆5分别连接安装于行走底盘1和旋耕机具2之间，左液压杆4和右液压杆5分设于旋耕机具2转动轴线的两侧。

本实施例中，如图4所示，液压系统包括压力油源100和油箱101，左液压杆4的进出油口通过左液压换向阀102与压力油源100和油箱101相连，右液压杆5的进出油口通过右液压换向阀103与压力油源100和油箱101相连；通过左液压换向阀102可控制左液压杆4的进出油口与压力油源100或油箱101连通，通过右液压换向阀103可控制右液压杆5的进出油口与压力油源100或油箱101连通，当左液压杆4的进出油口与压力油源100连通使左液压杆4进油、且右液压杆5的进出油口与油箱101连通使右液压杆5出油时，旋耕机具2向一侧摆动；当左液压杆4的进出油口与油箱101连通使左液压杆4出油、且右液压杆5的进出油口与压力油源100连通使右液压杆5进油时，旋耕机具2向另一侧摆动。

如图5所示，控制组件包括计算机控制单元3，两个距离传感器203与计算机控制单元3相连并将检测的位移距离数据传送至计算机控制单元3，左液压换向阀102和右液压换向阀103均为与计算机控制单元3相连并由计算机控制单元3控制工作的电磁阀。具体的，左液压换向阀102设有第一左继电器1021和第二左继电器1022，第一左继电器1021得电时左液压换向阀102使左液压杆4的进出油口与压力油源100连通，第二左继电器1022得电时左液压换向阀102使左液压杆4的进出油口与油箱101连通，右液压换向阀103设有第一右继电器1031和第二右继电器1032，第一右继电器1031得电时右液压换向阀103使右液压杆5的进出油口与压力油源100连通，第二右继电器1032得电时右液压换向阀103使右液压杆5的进出油口与油箱101连通，计算机控制单元3与第一左继电器1021、第二左继电器1022、第一右继电器1031和第二右继电器1032相连，通过控制第一左继电器1021、第二左继电器1022、第一右继电器1031和第二右继电器1032的得失电，相应控制左液压换向阀102和右液压换向阀103的工作状态，进而控制左液压杆4和右液压杆5相应伸缩运动。

本实施例的驱动装置采用液压驱动方式进行调平，工作稳定性好、调平效果好。

本实施例中，左液压杆4的进出油口与左液压换向阀102之间的油路上设有左单向节流阀104，右液压杆5的进出油口与右液压换向阀103之间的油路上设有右单向节流阀105；压力油源100包括滤清器、油泵和溢流阀，油泵的进口与滤清器相连，油泵的出口通过油路与左液压换向阀102和右液压换向阀103相连，溢流阀与油泵的出口相连。

优选的，本实施例中油泵的输入轴与旋耕机具2的传动箱21相连获取动力，可提高结构紧凑性，降低成本。在实际制作装配时，油泵通过紧固件以可拆卸连接方式安装在传动箱21的侧端盖上，油泵的输入轴通过传动机构与传动箱21内部的传动件或者输出轴相连。

一种本实施例的旋耕机自动调平系统的自动调平方法，包括以下步骤：

（S1）将两个距离传感器203分为左传感器和右传感器，左传感器和右传感器检测与铅锤201之间的间距，并将检测的间距值传送至计算机控制单元3；

（S2）计算机控制单元3比较左传感器所检测间距值和右传感器所检测间距值，当左传感器所检测间距值大于右传感器所检测间距值，且左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值大于预设值时，计算机控制单元3控制左液压换向阀102和右液压换向阀103使左液压杆4收缩、右液压杆5伸长，使旋耕机具2向使左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值变小的方向转动，直至左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值在预设范围内；当右传感器所检测间距值大于左传感器所检测间距值，且右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值大于预设值时，计算机控制单元3控制左液压换向阀102和右液压换向阀103使左液压杆4伸长、右液压杆5收缩，使旋耕机具2向使右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值变小的方向转动，直至右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值在预设范围内。

该自动调平方法在左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值大于预设值时，或者右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值大于预设值时，才进行调平，在差值小于等于预设值时不调平，也即只在旋耕机具2倾斜超出预设角度范围时才进行调平，可以排除正常工作时晃动的影响。该自动调平方法还具有调平精准、响应快速的优点。

该调平系统采用两个距离传感器203可避免由于单个传感器因为测量误差而导致调平出现误差，能有效提高测量精度，提升调平质量，并且可利用两个视觉传感器输出的数据判断当前旋耕机具2不处于水平状态是由于机具振动还是倾斜所导致，进而判断是否需要调平，同时在调平后可通过两个视觉传感器输出的数据盘点此时铅锤201的左右摆动幅度误差是否处于规定范围内，从而判断是否需要进一步调平。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种旋耕机自动调平系统，包括行走底盘（1）和旋耕机具（2），其特征在于：所述旋耕机具（2）以能调节倾斜角度的方式转动安装在行走底盘（1）上，所述旋耕机具（2）连接有用于驱使旋耕机具（2）转动以调节倾斜角度的转动驱动装置；所述旋耕机自动调平系统还包括与转动驱动装置相连并控制转动驱动装置驱使旋耕机具（2）相对于水平面的倾斜角度处于设定范围的自动调平装置。

2.根据权利要求1所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述自动调平装置包括铅锤（201）、锤线（202）和控制转动驱动装置动作的控制组件，所述铅锤（201）通过锤线（202）吊装在旋耕机具（2）上并在旋耕机具（2）相对于水平面水平布置时处于初始位置，所述旋耕机具（2）上安装有在旋耕机具（2）相对于水平面倾斜时检测铅锤（201）与所述初始位置相对位移距离的检测组件，所述控制组件与检测组件相连并依据检测组件检测的位移距离数据控制驱动装置调节旋耕机具（2）相对于水平面的倾斜角度使铅锤（201）与所述初始位置相对位移距离处于设定范围内。

3.根据权利要求2所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述检测组件包括安装在旋耕机具（2）上的两个距离传感器（203），两个距离传感器（203）分设于铅锤（201）的两侧，且在铅锤（201）处于所述初始位置时两个距离传感器（203）与铅锤（201）的间距相等，在旋耕机具（2）相对于水平面倾斜时一个距离传感器（203）与铅锤（201）之间间距增大、另一个距离传感器（203）与铅锤（201）之间间距减小。

4.根据权利要求3所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述行走底盘（1）上设有一安装支架（11），所述旋耕机具（2）以能调节倾斜角度的方式转动安装在所述安装支架（11）上；所述安装支架（11）包括相互连接的前架（111）和后架（112），所述旋耕机具（2）的顶部固定安装有传动箱（21），所述前架（111）和后架（112）分别设于传动箱（21）的两侧并与传动箱（21）转动配合，且前架（111）与传动箱（21）转动配合的轴线和后架（112）与传动箱（21）转动配合的轴线重合。

5.根据权利要求4所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述旋耕机具（2）上设有一安装架（204），两个距离传感器（203）安装在所述安装架（204）上，所述安装架（204）上设有一轴线与旋耕机具（2）转动轴线平行的安装轴（205），所述安装轴（205）上设有一卡槽，所述锤线（202）连接于所述卡槽中。

6.根据权利要求4所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述前架（111）设有三个悬挂连接座（113）并通过三个所述悬挂连接座（113）安装在行走底盘（1）上。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述转动驱动装置包括左液压杆（4）、右液压杆（5）以及用于控制左液压杆（4）和右液压杆（5）伸缩运动的液压系统，所述左液压杆（4）和右液压杆（5）分别连接安装于行走底盘（1）和旋耕机具（2）之间，所述左液压杆（4）和右液压杆（5）分设于旋耕机具（2）转动轴线的两侧。

8.根据权利要求7所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述液压系统包括压力油源（100）和油箱（101），所述左液压杆（4）的进出油口通过左液压换向阀（102）与压力油源（100）和油箱（101）相连，所述右液压杆（5）的进出油口通过右液压换向阀（103）与压力油源（100）和油箱（101）相连；所述控制组件包括计算机控制单元（3），两个距离传感器（203）与所述计算机控制单元（3）相连并将检测的位移距离数据传送至计算机控制单元（3），所述左液压换向阀（102）和右液压换向阀（103）均为与计算机控制单元（3）相连并由计算机控制单元（3）控制工作的电磁阀。

9.根据权利要求8所述的旋耕机自动调平系统，其特征在于：所述左液压杆（4）的进出油口与左液压换向阀（102）之间的油路上设有左单向节流阀（104），所述右液压杆（5）的进出油口与右液压换向阀（103）之间的油路上设有右单向节流阀（105）；所述压力油源（100）包括滤清器、油泵和溢流阀，所述油泵的进口与所述滤清器相连，所述油泵的出口通过油路与左液压换向阀（102）和右液压换向阀（103）相连，所述溢流阀与所述油泵的出口相连。

10.一种权利要求8所述旋耕机自动调平系统的自动调平方法，其特征在于：包括以下步骤：

（S1）将两个距离传感器（203）分为左传感器和右传感器，所述左传感器和右传感器检测与铅锤（201）之间的间距，并将检测的间距值传送至计算机控制单元（3）；

（S2）所述计算机控制单元（3）比较左传感器所检测间距值和右传感器所检测间距值，当左传感器所检测间距值大于右传感器所检测间距值，且左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值大于预设值时，计算机控制单元（3）控制左液压换向阀（102）和右液压换向阀（103）使左液压杆（4）收缩、右液压杆（5）伸长，使旋耕机具（2）向使左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值变小的方向转动，直至左传感器所检测间距值与右传感器所检测间距值的差值在预设范围内；当右传感器所检测间距值大于左传感器所检测间距值，且右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值大于预设值时，计算机控制单元（3）控制左液压换向阀（102）和右液压换向阀（103）使左液压杆（4）伸长、右液压杆（5）收缩，使旋耕机具（2）向使右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值变小的方向转动，直至右传感器所检测间距值与左传感器所检测间距值的差值在预设范围内。

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