CN1110078A - 作业车的升降控制装置 - Google Patents

Abstract

作业车的升降控制装置具有调节器、对地高度检 测器和升降控制器。调节器用于对收割植物茎秆的 收割器进行升降操作；对地高度检测器用于检测上述 收割器的对地高度；升降控制器根据上述对地高度检 测器的检测信息控制上述调节器，用以使上述收割器 的对地高度成为目标高度。在设定时间或距离内，当 异常数据与对地高度检测器检测的数据的比例超过 设定量时，就判断为割株状态，结果从通常升降控制 模式切换为割株状态控制模式对上述调节器进行控 制。

Description

本发明涉及例如联合收割机等作业车的升降控制装置，详细地说，就是涉及具有调节器、对地高度检测器和升降控制器的作业车的升降控制装置。调节器用于升降操作收割植物茎杆的收割器；对地高度检测器用于检测上述收割器的对地高度；升降控制器根据上述对地高度检测器的检测信息控制上述调节器，以使上述收割器的对地高度成为目标高度。

对于上述作业车的升降控制装置，以往的结构是在利用上述升降控制器进行升降控制的期间对上述调节器进行控制，以使由上述对地高度检测器检测的收割器的对地高度成为目标高度，将上述对地高度检测器被设置成位于植物茎杆的各种植行之间。

作业车在植物茎杆的各行间沿行列运行期间，虽然能够进行适当的升降控制，但是，对于这种作业车，例如作业车的运行装置有可能与地面之间发生滑动，或者由于操纵者的误操作等原因引起运行方向偏离指定方向，这时，上述对地高度检测器有时将会突入到植物茎杆之内，于是检测到的不是与地面之间的间隔距离，而是与弯曲的茎杆之间的间隔距离。

结果，在上述先有的结构中，由于是检测与上述茎杆之间的间隔距离，所以，检测对地高度成为相对低的数值，即使升降控制器是将与地面之间的间隔距离基本上维持为目标高度，也会相对地提升操作收割器。于是，收割作业高度将高于目标高度，对此还有改进的余地。

本发明的目的旨在提供一种作业车的升降控制装置，即使对地高度检测器突入到植物茎杆内也可以将收割作业高度维持为适当的数值。

作业车的升降控制装置具有调节器、对地高度检测器和升降控制器，调节器用于升降操作收割植物茎杆的收割器；对地高度检测器用于检测上述收割器的对地高度；升降控制器根据上述对地高度检测器的检测信息控制上述调节器，以使上述收割器的对地高度成为目标高度。本发明的特征结构是在该作业车的升降控制装置中具有割株状态判别器，该割株状态判别器根据上述对地高度检测器的检测信息判断是否为该对地高度检测器突入到植物茎杆内的割株状态；

上述升降控制器在上述割株状态判别器判定为上述割株状态时将控制模式从通常升降控制模式切换为割株状态控制模式。

按照本发明的特征结构，根据对地高度检测器的检测信息判断是否为该对地高度检测器突入到植物茎杆内的割株状态，当判定为割株状态时，就在将控制模式从通常升降控制模式切换为割株状态控制模式的状态下进行升降控制。

在割株状态控制模式中，例如，停止利用调节器所进行的上升操作，或使上升速度低于设定速度，或者，根据对地高度检测器的检测值的平均值求收割器的检测对地高度时，通过增多用于求平均的数据的数量等，抑制调节器的敏感的上升动作，可以维持与割株状态对应的适当的升降状态。这样，便可避免收割器的对地高度偏离目标高度太大。

在本发明的较佳的实施例中，上述割株状态判别器在设定时间内或者在设定距离运行期间当异常数据相对于对地高度检测器检测的全部检测数据的比例超过设定量时，就判定为是割株状态。即，在未成为割株状态的正常的收割作业中，对地高度检测器适当地检测与地面之间的间隔距离，当成为割株状态时，就会检测出与在此之前的检测高度大不相同的检测值，所以，通过与过去的检测数据进行比较，便可判断是否异常。另外，根据对地高度检测器的检测特性，当检测对象距离是比可能检测的最小距离还要小的值时，只要检测到异常值，由该检测值本身也可以判断是否异常。

在本发明的另一个较佳的实施例中，上述割株状态判别器在设定时间内或者在设定距离运行期间计算对地高度检测器检测的多个检测值的平均值，并且求出各检测值相对于该平均值的离散值，根据该离散值也可以判断是否为割株状态。即，当发生割株状态时，对地高度检测器在下方检测的是与发生了弯曲的茎杆之间的距离，但是，由于茎杆是细的茎体的集合，所以，有时会局部地检测出与平均值数据大不相同的值。因此，通过求各检测值相对于平均值的离散值，便可判断检测的是否为因割株而出现的异常值。

下面参照附图说明实施例。

图1是本发明的联合收割机的控制框图；

图2是控制流程图；

图3是控制流程图；

图4是控制流程图；

图5是输出处理状态图；

图6是对于对地距离的输出处理状态图；

图7是联合收割机的前部的侧视图；

图8是另一实施例的联合收割机的收割作业状态的平面图；

图9是割株状态的平面图。

图7示出了作为作业车的一个例子的联合收割机的前部。该联合收割机具有左右一对履带行驶装置1，1，可以行驶；在机体前部具有作为收割谷物杆9（植物茎杆的一例）的作业装置的收割前处理器2，可以自由升降；在其后部，设有对收割谷物杆进行脱粒处理的脱粒装置3和用于贮存脱粒下来的谷粒的谷物箱4以及乘坐操纵部5等。

收割前处理器2由分草工具6、扶起装置7、理发推子式收割装置8、纵搬运装置9等构成，相对于机体枢轴支撑成可以沿横轴芯自由升降摇动。分草具6用于将收割对象行的谷物杆分拨开；扶起装置7用于将谷物杆扶成直立姿势；理发推子式收割装置8把扶起的谷物杆的株根部切断；纵搬运装置9将收割下来的谷物杆逐渐地变换为横卧姿势并搬运到后部。并且，利用作为调节器的油压缸CY的伸缩操作驱动收割前处理器2进行升降。

在上述纵搬运装置9的搬运入口部设有作业状态判别器即株根传感器S0，用以通过检测是否存在收割谷物杆来判断收割前处理器2是否为收割作业状态。

另外，在分草工具6的后部设有作为用于检测对地高度的对地高度检测器的超声波传感器S1。该超声波传感器S1由向下方发射超声波的发射器10和接收从地面反射回来的超声波的接收器11构成，构成为非接触式的对地高度检测器，通过测量从发射到接收的时间来检测对地高度。

如图1所示，上述油压缸CY由单动式缸构成，设有将对于油压缸CY的工作油的供给状态分别切换为压油供给的上升位置（ON状态）、中立停止位置（OFF状态）和向其他油压装置的供给位置的三位置切换式的电磁式上升控制阀V1，利用作为升降控制器的控制装置12控制切换该上升控制阀V1。

另外，在相对油压缸CY从压油供给路L1的中途以并联状态分支的一对排放油路L2、L3中设有节流孔径相互不同的节流孔13，14，同时，在各排放油路L2，L3中还分别设有两位量切换式的开闭型下降控制阀V2，V3。

在乘坐操纵部分5具有收割高度设定器15和升降控制杆16，收割高度设定器15用于设定在收割作业中收割前处理器2的设定高度；升降控制杆16用于通过手动操作对收割前处理器2进行升降操作。将该升降控制杆16从中立位置操作到上升位置时，上升开关SW1接通；操作到下降位置时，下降开关SW2接通，各开关SW1，SW2的检测状态输入到控制装置12。另外，株根开关S0的检测状态也输入到控制装置12。

另外，虽然图中未示出，但是还设有用于检测收割前处理器2相对于机体的高度的对机体高度检测器。

在履带运行1的运行驱动系统中，设有用于检测运行输出轴的转速的转速传感器S2，控制装置12根据该转速信息计算出现在的运行速度和运行距离。因此，转速传感器S2构成为车体的车速检测器。

上述控制装置12根据上述对机体高度检测器的信息，以收割前处理器2处于其对机体高度小于设定高度的下方为条件，伴随自动接通开关SW3的接通操作，进行控制油压缸CY工作的自动升降控制，以使收割前处理器2的对地高度成为设定值。并且，在收割作业开始时和结束时，根据升降控制杆16的指令进行应使收割前处理器2升降的自动升降控制时，只要有升降控制杆16的指令，根据升降控制杆16的指令进行的手动升降操作就优先于自动升降控制执行。因此，由升降控制杆16进行的升降操作按后面所述的“高速上升”及“高速下降”进行。

并且，控制装置12在株根传感器S0处于断开（OFF）状态（非工作状态）期间和从检测到从断开状态切换为接通（ON）状态（工作状态）的时刻到经过设定时间（4秒钟）的期间，根据超声波传感器S1的检测信息敏感地变更设定升降控制动作的控制灵敏度；在从检测到株根传感器S0从断开状态切换为接通状态的时刻到经过设定时间（4秒钟）之后，钝感地变更设定升降控制动作的控制灵敏度。这里，敏感的控制灵敏度例如可以通过加快油压缸CY的升降控制的动作循环（例如100ms）、随时间进行精细的控制而实现。另外，钝感的控制灵敏度例如可以通过减慢油压缸CY的升降控制的动作循环（例如500ms）、随时间进行粗略的控制而实现。

另外，根据超声波传感器S1的检测信息判断是否为超声波传感器S1突入到谷物杆内的割株状态的割株状态判别器100按照控制程序形式进行控制，当割株状态判别器100判定为割株状态时，在从通常升降控制模式切换为割株控制模式的状态下控制油压缸CY。

下面参照图2，图3的控制流程图详细说明控制装置12的控制动作。

如果自动接通开关SW3已接通、自动升降控制开始起动，当株根传感器S0为断开状态时或者虽然是接通状态、但从断开状态切换为接通状态后尚未经过4秒钟时，在车速小于0.2m/s的情况下（S1～4），敏感地变更设定升降控制动作的控制灵敏度。

即，在超声波传感器S1中每隔20ms发射超声波，如果超声波传感器S1接收到了反射波，也就是说如果测量动作已结束，则控制装置12就将从发射到接收的时间换算为对地高度数据（S5，6）。如果检测对地高度数据是大于1500mm的值，就判断为异常值，进行误差处理；如果小于1500mm，就将数据存储到存储器（S7～9）。这时，如果是异常，就使计数器结束计数。

这样，如果检测对地高度数据是大于1500mm的值就判断为异常值的原因是在收割作业中，超声波传感器S1的测量距离（与地面之间的间隔距离）不会达到这么大的值，所以，按异常值进行处理。

并且，每存储过去的5个数据，就求其平均值，并将其平均值作为检测对地高度数据进行对油压缸CY的输出处理（S10，11）。另外，在该平均值运算处理中，数据数未达到5个时，就控制返回。

这样，大约每隔100ms就计算1次5个检测值的平均值，并根据该平均值敏感地进行升降控制。

并且，当株根传感器S0从断开状态切换为接通状态经过4秒钟后，在车速大于0.2m/s的情况下（S1～4），就钝感地变更设定升降控制动作的控制灵敏度。即，在超声波传感器S1中每隔20ms发射超声波，如果超声波传感器S1接收到反射波，就将从发射到接收的时间换算为对地高度数据（S12，13）。如果检测对地高度数据是大于1500mm的值，就判断为异常值，进行误差处理；如果小于1500mm，就将数据存储到存储器内（S14～16）。这时，如果是异常，就使计数器停止计数。

然后，每当运行距离达到5cm时，就求5cm运行期间的数据的第1平均值（S17，18）。即，在运行距离达到5cm之前，为了避免数据数n达到最大存储缓冲数n0时发生溢出，进入求第1平均值的处理程序，但是，当数据数n未达到最大存储缓冲器数n0时，则控制返回（S19），不进入下一个处理程序，反复进行获取对地高度数据的作业，直至运行距离达到5cm为止。当运行距离达到5cm时，就求5cm运行期间的数据的第1平均值（S17，18）。

并且，每运行30cm，就把每运行5cm得到的数据中的最大值和最小值去掉，求其余数据的平均值（第2平均值）（S20），当该第2平均值H2比前次的第2平均值H1大100mm以上时，就视为异常数据，进行异常处理（S21，22）。当第2平均值H2与前次的第2平均值H1之差不大于100mm时，就将第2平均值H2作为检测对地高度数据，进行输出处理（S23，24）。

下面，说明输出处理。

如图4所示，求按上述过程求出的对地高度数据与由收割高度设定器15设定的目标高度的偏差（S25），如果该偏差不在非敏感范围内，就根据偏差的大小确定油压缸CY的动作条件，（S26，27），以使偏差越大，动作速度越大。

即，如图5，图6所示，根据偏差的大小，按照上述下降控制阀V2，V3的切换条件，分别按3档切换下降速度和上升速度。另外，V2是节流孔径大（流量小）的下降控制阀，V3是节流孔径小（流量大）的下降控制阀，图5中的（duty）表示下降控制阀的间歇式的ON/OFF（通/断）动作，具体说来，就是在“低速下降”中，下降控制阀V3反复交替地接通（ON）15ms、断开（OFF）40ms，在“中速上升”中，下降控制阀V2反复交替地接通（ON）35ms，断开（OFF）20ms。

并且，如果动作条件是“高速上升”，在上述流程8和15，如果在车体运行1m的期间内，计数的异常值数据占的比例大于50%，就判断为是超声波传感器S1突入到谷物杆内的割株状态，给标志符赋值为“1”（S28，29，30）。如果标志符为“1”，就间歇式地切换上升控制阀V1的动作例如使之接通0.2秒钟，断开0.8秒钟，在使上升速度减速的状态下，执行油压缸CY的动作（S33，34）。

并且，如果动作条件是“高速上升”以外的条件或者虽然是“高速上升”，但是上述异常数据占的比例小于20%，则判断为已解除割株状态，将标志符复位为“0”，使油压缸CY在由S27决定的动作条件下动作（S31，32，33，35）。这时，如果动作条件是“高速上升”，则上升控制阀V1保持为“ON”（接通），执行高速的连续上升动作。

在伴随油压缸CY的动作而向上述偏差减小的方向变化的动作中，即使偏差已收敛到上述非敏感范围内，输出动作仍继续（S36），直至收敛到比非敏感范围更窄的设定宽度内为止（参见图5，图6）。

并且，一旦收敛到上述设定宽度内，输出动作停止后，接着，又以偏差超过上述非敏感范围成为输出开始条件。

如上所述，当判定为割株状态时，通过将油压缸CY的动作速度切换为低速，便可抑制不需要的上升动作，从而可以尽力将收割器2的对地高度保持为目标高度。

（另一实施例）

在上述实施例中，将对地高度检测器（S1）的测量结果用于割株状态的判别，但是，也可以代之以使用茎杆位置传感器。下面，说明本实施例。

在本实施例中，在收割前处理器2上设有2个茎杆位置传感器，用于检测在茎杆导入通路内茎杆在车体横向的位置。

如图8所示，茎杆位置传感器S10，S20，以趋向于转动回复的状态在茎杆导入通路中设置在中立位置，由通过与茎杆接触可沿机体前后方向自由转动的作为检测片的传感器棒21和作为检测该传感器棒21的前后转动量的转动量检测器的电位器22构成。

也就是说，随着车体行进，传感器棒21与茎杆K接触，向车体后方一侧转动，其转动量由电位器22进行检测。转动量相当于茎杆K的横向位置。

在未收割一侧的茎杆导入路径L1，L2中，第1，第2茎杆位置传感器S10，S20的各个传感器棒21以相互向相反方向突出的状态从未收割一侧设置在第2个收割框架7上。并且，各茎杆位置传感器S10，S20的检测倍号输入到前一个实施例中已说明的由微机构成的控制装置12，用于进行割株状态的判别。在本实施例中，当第1，第2茎杆位置传感器S10，S20的各电位器的检测值都超过接近于最大值的设定值时，割株状态判别器100才判断为割株状态。即，第1，第2茎杆位置传感器S10，S20安装在同一收割框架7上，各传感器棒21相互向相后方向突出，在割株状态下，如图9所示，各茎杆位置传感器S10，S20的各传感器棒21由于被割株的茎杆的影响而向后方转动的量大，所以，可以检测该割株状态。

（变形例）

上述各种结构，在本发明的框架内，可以进行以下变形。

（1）在上述实施例中，判别割株状态时，采用的是根据在设定距离运行期间超声波传感器的异常值的比例进行判别的，但是，也可以代之以求超声波传感器的检测值的多个平均值，计算该平均值与各检测值的离散值，根据该离散值的信息例如使用统计学的方法判断割株状态。

（2）在上述实施例中，采用的是超声波传感器的检测动作是每隔设定的单位时间而进行的结构，但是，也可以采用每隔作业车运行设定的单位距离而进行检测的结构。

（3）在上述实施例中，在割株控制模式中，是在将油压缸的动作速度切换为低速的状态下执行上升动作，但是，也可构成为当判定为割株状态时，在该时刻以后停止上升动作用的输出，用以抑制收割器的不需要的上升动作。

（4）在上述实施例中，使用油压缸作为调节器，但是，也可以代之以例如利用电机和螺杆传动机构等其他调节器对收割器进行升降操作。

（5）在上述实施例中，使用超声波传感器作为对地高度检测器，但是，也可以代之以利用发射电磁波或光根据从地面的反射状态来检测对地高度，另外，也可以使用由电位器检测上下摇动自由的用于接地跟踪的接地体上下摇动量的结构等各种对地高度检测器。

另外，为了便于与附图对照，在权利要求书附上了符号，但是，本发明并不因此而限于附图的结构。

Claims (7)

1、作业车的升降控制装置具有调节器(CY)、对地高度检测器(S1)和升降控制器(12)，调节器用于对收割植物茎杆(K)的收割器(2)进行升降操作；对地高度检测器用于检测上述收割器的对地高度；升降控制器根据上述对地高度检测器的检测信息控制上述调节器，以使上述收割器的对地高度成为目标高度。该作业车的升降控制装置的特征在于：具有割株状态判别器(100)，用于根据上述对地高度检测器的检测信息判断是否为该对地高度检测器突入到谷物茎杆内的割株状态(参见图9)；

上述升降控制器(12)随着上述割株状态判别器判定为是上述割株状态，将控制模式从通常升降控制模式切换为割株状态控制模式。

2、按权利要求1所述的作业车的升降控制装置，其特征在于：上述对地高度检测器每隔设定单位时间或设定单位运行距离而执行检测动作；

上述割株状态判别器在设定时间内或者在设定距离运行期间当异常数据相对于上述对地高度检测器检测的所有检测数据的比例超过设定量时，上述割株状态判别器就判定为是上述割株状态。

3、按权利要求1所述的作业车的升降控制装置，其特征在于：上述对地高度检测器每隔设定单位时间或设定单位运行距离执行检测动作；

上述割株状态判别器计算在设定时间内或者在设定距离运行期间上述对地高度检测器检测的多个检测值的平均值，并且求出上述各检测值相对于该平均值的离散值，根据该离散值判断是否为上述割株状态。

4、按权利要求1，2或3所述的作业车的升降控制装置，其特征在于：上述升降控制装置在上述割株状态控制模式时，与上述通常升降控制模式时相比，以低速控制上述调节器。

5、按权利要求1，2或3所述的作业车的升降控制装置，其特征在于：上述升降控制装置在上述割株状态控制模式时控制上述调节器间歇式地动作。

6、按权利要求1～5中任一权项所述的作业车的升降控制装置，其特征在于：用于检测植物茎杆在车体横向的位置的茎杆位置检测器（S10，S20）设在上述收割器（2）上；

上述割株状态判别器（100）根据上述茎杆位置检测器的检测信息判断是否为割株状态。

7、按权利要求1～6中任一权项所述的作业车的升降控制装置，其特征在于：上述升降控制器在上述收割器的动作开始后的初始动作间，以高速进行其控制的执行循环来控制上述调节器。

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