CN111226576B - 一种用于阵列式颗粒碰撞传感器的附件装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于阵列式颗粒碰撞传感器的附件装置。联合收割机尾部具有排杂口，安装架自上到下依次设有筛网连接架、漏斗连接架、传感器附件安装架和传感器安装架；安装架底部铰接安装于排杂口底部并且安装架的角度可调节地固定，筛网和漏斗相对排杂口位置可调；传感器附件安装架装在安装架上，传感器附件可调并与漏斗下端的出口位置上下对应；传感器安装架装在安装架上，阵列式颗粒碰撞传感器对应位于与传感器附件的正下方。本发明调整物料碰撞在颗粒碰撞传感器上的角度、速度和位置，避免了颗粒碰撞随机速度和角度带来的识别准确率低问题，同时也避免了颗粒碰撞在阵列式颗粒碰撞传感器的检测单元缝隙，使颗粒碰撞传感器的检测精度大大提高。

Description

一种用于阵列式颗粒碰撞传感器的附件装置

技术领域

本发明属于联合收割机清选损失检测领域，涉及一种提高阵列式颗粒碰撞传感器检测准确率的附件装置和检测方法。

背景技术

颗粒碰撞传感器主要应用于农业收获机械比如联合收割机等进行收获作业时来检测谷物损失情况。目前谷物损失检测方法为：在联合收割机尾部布置颗粒碰撞传感器，建立颗粒碰撞在传感器检测范围与整体抛洒范围的数学模型，通过颗粒碰撞传感器探测碰撞颗粒数目，再通过数学模型计算联合收割机的总体谷物损失情况。颗粒碰传感器工作部件为压电检测单元，其可根据颗粒碰撞传感器所产生电信号的幅值和频率不同区分谷粒和其他杂质。阵列式的颗粒碰撞传感器可以有效提高检测效率，其检测原理为：多个检测单元阵列排列，每个检测单元分别对碰撞在其上的颗粒进行识别和计数，再相加为传感器的碰撞数目，典型阵列式颗粒碰撞传感器如专利CN201110359213.X和专利CN201010102953.0所示。

现有谷物损失检测方法存在着弊端，即从联合收割机抛出的物料没有经过整理，物料颗粒速度和角度随机，速度和角度随机的物料颗粒落在颗粒碰撞传感器上时，会造成检测的干扰，使得颗粒碰撞传感器所采样检测到的颗粒计数不准确。而且这样情况下，颗粒碰撞传感器直接采集到的数据还需要经过模型等软件计算分析处理，采样方式计算谷物损失情况的准确率达不到理想数值。

另外，颗粒碰撞传感器自身结构也存在着弊端，即当颗粒碰撞到颗粒碰撞传感器中的不同检测单元缝隙处时，会导致相邻的两片传感单元分别产生碰撞信号，这会导致错误的识别和计数，从而严重影响传感器的检测准确率，并且随机速度和角度碰撞的颗粒也会影响传感器的识别准确率。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提高联合收割机清选损失率检测的准确率，提出了一种可以整理和调整颗粒碰撞传感器的方向和位置的附件装置和基于此附件的全采集型谷物损失检测方式和应用，解决了物料颗粒速度和角度随机下落到颗粒碰撞传感器上而导致颗粒碰撞传感器检测不准确的问题，也解决了物料颗粒下落到颗粒碰撞传感器中的不同检测单元缝隙处产生干扰碰撞而使得检测不准确的问题。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：

本发明包括安装在联合收割机尾部上的安装架和由安装架自上到下固定的筛网、漏斗、传感器附件和阵列式颗粒碰撞传感器；联合收割机尾部具有排杂口，安装架自上到下依次设有筛网连接架、漏斗连接架、传感器附件安装架和传感器安装架，筛网安装在筛网连接架上，漏斗安装在漏斗连接架上，传感器附件安装在传感器附件安装架上，阵列式颗粒碰撞传感器安装在传感器安装架上；安装架底部铰接安装于排杂口底部并且安装架的角度可调节地固定，使得安装在安装架的筛网连接架上的筛网和安装在安装架的漏斗连接架上的漏斗相对排杂口的位置可调；传感器附件安装架铰接安装在安装架上，使安装在安装架的传感器附件安装架上的传感器附件可调并与漏斗下端的出口位置上下对应；传感器安装架铰接安装在安装架上，使安装在安装架的传感器安装架上的阵列式颗粒碰撞传感器对应位于与传感器附件的正下方。

所述的传感器附件包括安装在传感器附件安装架上的附件背板、插接安装在附件背板上的附件隔板组和附件侧板、与附件侧板插接的附件前板；两块附件侧板分别位于两侧，两块附件侧板之间布置有多块水平的附件隔板组，每块附件隔板组和附件侧板一端均固接到附件背板，附件前板通过榫卯结构插装到附件侧板另一端。

所述的附件隔板组包括从上到下依次布置的三层板结构，三层板结构平行上下水平布置，三层板结构分别布置上隔板、中隔板和下隔板，上隔板、中隔板和下隔板的上表面均为上凸的弧形表面，弧形表面边缘的切面和水平面之间夹角小于10°；上层板结构布置四块上隔板，四块上隔板平行间隔布置于同一平面，最左上隔板与附件侧板相连，四块上隔板与侧板之间均具有物料颗粒四个下落的间隙作为入口间隙；中层板结构布置三块中隔板，三块中隔板平行间隔布置于同一平面，且三块中隔板分别位于上隔板间形成的三个入口间隙的正下方，三块中隔板之间具有物料颗粒下落的间隙作为中间隙；下层板结构布置七块下隔板，七块下隔板平行间隔布置于同一平面，七块下隔板两侧的两块下隔板外侧分别连接于两侧的附件侧板，七块下隔板中的六块下隔板外侧分别位于中层板结构的三块中隔板各自两侧的共计六个间隙正下方，另一块下隔板位于上层板最右侧上隔板与侧板间的间隙正下方；每相邻两块下隔板之间均具有相同间隙作为下间隙；七块下隔板形成的六个下间隙分别位于阵列式颗粒碰撞传感器的六条压电薄膜的中央处的正上方。

上述结构使物料颗粒在经过附件隔板组后均匀地分散地掉落出去，并掉落在颗粒碰撞传感器的各条压电薄膜的中间位置，使得所有颗粒在下落碰撞到颗粒碰撞传感器时的高度可控、方向一致。

所述的附件侧板和附件前板上侧面分别开设有凹槽以包容附件隔板组的形状，使附件隔板组中的每一块隔板固定在以附件侧板和附件前板形成的整体框架结构中。

所述的筛网连接架在安装架上相对于漏斗连接架可调，使得筛网相对于漏斗的安装角度倾斜且可调。

本发明装置可用于谷物颗粒的清选损失检测。

具体实施中，附件隔板组52中的每层的隔板数量与形状可再根据颗粒种类、物理性质、尺寸大小、处理数量等需求情况进一步细微调整。

本发明采用筛网和漏斗对联合收割机抛洒出的所有清选物料进行筛选和检测，对比传统联合收割机抛洒出的所有清选物料处理方式，无需对采样检测进行模型计算等方法处理，可以更加准确地检测清选损失。

筛网可阻隔大尺寸清选杂余和通过损失谷粒，实现了对损失谷粒的后续检测，也避免了在大尺寸清选杂余在传感器附件中堵塞。

传感器附件可调整物料碰撞在颗粒碰撞传感器上的角度和速度均统一整理为固定的范围界限，克服了现有技术中角度和速度随机不均匀的问题，也可调整碰撞在颗粒碰撞传感器上的位置。

传感器附件角度可调，调整后使得碰撞在颗粒碰撞传感器表面的进行单次碰撞后弹落。

本发明所具有的有益效果为：

本发明装置可调整筛网和漏斗相对于联合收割机排杂口的位置和角度，可以实现对联合收割机抛出的全部清选物料的筛选和检测，基于阵列式颗粒碰撞传感器检测频率高的特点，提出了一种更加准确的清选损失处理装置，进而用于帮助实现进行更准确的清选损失检测。

本发明的筛网相对于漏斗的角度可调，可以实现在阻隔大尺寸清选杂余且损失谷粒全部落入漏斗的同时，在联合收割机振动和清选风机的作用下吹落大尺寸清选杂余，避免了在大尺寸清选杂余在传感器附件中堵塞。

本发明的传感器附件可以调整物料碰撞在颗粒碰撞传感器上的角度和速度，避免了传统检测方式中颗粒碰撞随机速度和角度带来的识别准确率低的问题；也可以调整碰撞在颗粒碰撞传感器上的位置，使颗粒避免碰撞在阵列式颗粒碰撞传感器的检测单元缝隙，使颗粒碰撞传感器的检测精度大大提高。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为传感器附件的外观结构示意图；

图3为传感器附件的爆炸图。

图4为传感器附件的结构排布示意图(具体实施例A)；

图5为传感器附件的结构排布示意图(具体实施例B)；

图中：联合收割机尾部1，排杂口11；安装架2，漏斗连接架21，筛网连接架22，传感器附件安装架23，传感器安装架24；筛网3；漏斗4；传感器附件5，附件背板51，附件隔板组52，上隔板521，中隔板522，具体实施例A下隔板523，具体实施例B下隔板523b，附件侧板53，附件前板54；阵列式颗粒碰撞传感器6。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明具体实施包括安装在联合收割机尾部1上的安装架2和由安装架2自上到下固定的筛网3、漏斗4、传感器附件5和阵列式颗粒碰撞传感器6；联合收割机尾部1具有排杂口11，安装架2自上到下依次设有筛网连接架22、漏斗连接架21、传感器附件安装架23和传感器安装架24的部分，筛网3安装在筛网连接架22上，漏斗4安装在漏斗连接架21上，传感器附件5安装在传感器附件安装架23上，的阵列式颗粒碰撞传感器6安装在传感器安装架24上；安装架2底部铰接安装于排杂口11底部并且安装架2的角度可调节地固定，使得安装在安装架2的筛网连接架22上的筛网3和安装在安装架2的漏斗连接架21上的漏斗4相对排杂口11的位置旋转可调；传感器附件安装架23铰接安装在安装架2上，传感器附件安装架23的角度可调，使安装在安装架2的传感器附件安装架23上的传感器附件5可调后并与漏斗4下端的出口位置上下对应；传感器安装架24铰接安装在安装架2上，传感器安装架24的角度可调，使安装在安装架2的传感器安装架24上的阵列式颗粒碰撞传感器6对应位于与传感器附件5的正下方。

联合收割机尾部1出来的物料包括大尺寸杂余、小尺寸杂余、叶片、稻草、谷物颗粒等，本发明是要从中通过阵列式颗粒碰撞传感器6检测出谷物颗粒的计数。其中，小尺寸杂余、叶片、稻草落在阵列式颗粒碰撞传感器6上获得的检测信号和谷物颗粒落在阵列式颗粒碰撞传感器6上获得的检测信号差异较大，能不通过筛选排除而检测计数。大尺寸杂余落在阵列式颗粒碰撞传感器6上获得的检测信号和谷物颗粒落在阵列式颗粒碰撞传感器6上获得的检测信号差异较小，经筛网3滤除排除后能够进一步检测计数。

联合收割机尾部1出来的物料经筛网3滤除大尺寸杂余后进入漏斗4，漏斗4中的谷物颗粒经由传感器附件5处理后均匀垂直落在阵列式颗粒碰撞传感器6上，实现准确检测。获得的检测结果进一步能够准确获得清选损失。

如图2和图3所示，传感器附件5包括安装在传感器附件安装架23上的附件背板51、插接安装在附件背板51上的附件隔板组52和附件侧板53、与附件侧板53插接的附件前板54；两块附件侧板53分别位于两侧，两块附件侧板53之间布置有多块水平的附件隔板组52，每块附件隔板组52和附件侧板53一端均固接到附件背板51，附件前板54通过榫卯结构插装到附件侧板53另一端，但不连接附件隔板组52。

榫卯结构即附件前板54的两侧下半底部开设有竖直的条形槽，附件侧板53的上半顶部一侧也开设有竖直的条形槽，附件前板54的两个条形槽分别和两侧的附件侧板53的条形槽垂直插装形成整体。

具体实施例A如图4所示，附件隔板组52包括从上到下依次布置的三层板结构，三层板结构平行上下水平布置，三层板结构分别布置上隔板521、中隔板522和下隔板523，上隔板521、中隔板522和下隔板523的上表面均为上凸的弧形表面，弧形表面边缘的切面和水平面之间小于10°；

上层板结构布置四块上隔板521，四块上隔板521平行间隔布置于同一平面，最左上隔板521与附件侧板53相连，四块上隔板521与附件侧板53之间均具有物料颗粒四个下落的间隙作为入口间隙；

中层板结构布置三块中隔板522，三块中隔板522平行间隔布置于同一平面，且三块中隔板522分别位于上隔板521间形成的三个入口间隙的正下方，三块中隔板522之间具有物料颗粒下落的间隙作为中间隙；

下层板结构布置七块下隔板523，七块下隔板523平行间隔布置于同一平面，七块下隔板523两侧的两块下隔板523外侧分别连接于两侧的附件侧板53，七块下隔板523中的六块下隔板523外侧分别位于中层板结构的三块中隔板522各自两侧的共计六个间隙正下方，另一块下隔板523位于上层板最右侧上隔板521与附件侧板53间的间隙正下方；每相邻两块下隔板523之间均具有相同间隙作为下间隙；七块下隔板523形成的六个下间隙分别位于阵列式颗粒碰撞传感器6的六条压电薄膜的中央处的正上方。

具体实施A中，附件侧板53和附件前板54上侧面分别开设有凹槽以包容附件隔板组52的形状，使附件隔板组52中的每一块隔板固定在以附件侧板53和附件前板54形成的整体框架结构中。

具体实施A中，筛网连接架22在安装架2上相对于漏斗连接架21可调，使得筛网3相对于漏斗4的安装角度倾斜且可调。这样使得，筛网3倾斜并倾角布置合适使得大尺寸杂余能落在筛网3后，沿筛网3斜面滚落不会阻挡小尺寸杂余等其他种类物料下落。

可通过调节附件隔板组52的排布结构可使颗粒碰撞到阵列式颗粒碰撞传感器6上的位置改变。具体实施例B如图5所示，改变下层板结构为六块下隔板523b，使下隔板523b的最右侧隔板完全覆盖掉阵列式颗粒碰撞传感器6的最右侧压电检测单元，这样使得谷粒颗粒只能碰撞到除最右侧压电检测单元外的其他5个检测单元的中心检测区域，在没有谷粒颗粒碰撞的情况下，就形成了以最右侧压电检测单元构成的“机组信号”检测单元，此检测单元的检测信号为机组振动信号，为提取和分析谷粒颗粒碰撞信号打下了基础。

本发明的具体工作过程如下：

传统联合收割机的清选损失检测方式为：在联合收割机排杂口外安装颗粒碰撞传感器，再通过联合收割机抛洒实验测定碰撞在颗粒碰撞传感器上的颗粒与总体抛洒颗粒数量的数学模型，最后通过颗粒碰撞传感器的检测数据和数学模型推算总体联合收割机的清选损失籽粒数量。对比传统清选损失检测，本发明检测方式为在对抛洒出的轻杂余进行初筛后，利用阵列式颗粒碰撞传感器极高的检测频率，对抛洒出的谷粒颗粒全部进行识别。具体工作过程如下：

从排杂口11中抛洒出的轻杂余(包括损失的谷粒、稻草、秸秆等清选杂余)全部落到筛网3上，在联合收割机的振动下谷粒和小尺寸杂余可通过筛网3落入漏斗4，而其他较大清选杂余则在联合收割机的振动和清选风机的作用下掉出筛网3。谷粒和小尺寸杂余从漏斗4的出口进入分别对应的传感器附件5。

经过传感器附件5整理后落下的谷粒和小尺寸杂余下落碰撞在分别对应的三个颗粒碰撞传感器6表面。

在本实施例中如图3所示为三片隔板从上至下排布，形状为适应颗粒碰撞传感器6的六条压电薄膜阵列设计，工作目的是使颗粒在附件隔板组52下落的过程中分散地掉落在颗粒碰撞传感器6的六条压电检测单元的中间位置，使得所有颗粒在碰撞在颗粒碰撞传感器6时的高度可控、方向一致。

物料颗粒先落在顶板521上，由顶板521表面振动滑落，从顶板521两侧的入口间隙落到上隔板522上；然后再由上隔板522表面振动滑落，从上隔板522两侧边缘处的上间隙落到中隔板523上；接着由中隔板523表面振动滑落，从中隔板523两侧边缘处的中间隙落到中间的几块下隔板524上；最后由下隔板524表面振动滑落，从下隔板524两侧的下间隙落到阵列式颗粒碰撞传感器6的六条压电薄膜的中央位置上。

这样使物料颗粒在经过附件隔板组52后均匀地分散地掉落出去，并掉落在颗粒碰撞传感器6的各条压电薄膜的中间位置。

颗粒碰撞传感器6为倾斜摆放(图1中为倾斜45°角)，故碰撞在颗粒碰撞传感器6表面的颗粒和小尺寸杂余在碰撞后弹落。

Claims (4)

1.一种用于阵列式颗粒碰撞传感器的附件装置，其特征在于：包括安装在联合收割机尾部（1）上的安装架（2）和由安装架（2）自上到下固定的筛网（3）、漏斗（4）、传感器附件（5）和阵列式颗粒碰撞传感器（6）；联合收割机尾部（1）具有排杂口（11），安装架（2）自上到下依次设有筛网连接架（22）、漏斗连接架（21）、传感器附件安装架（23）和传感器安装架（24），筛网（3）安装在筛网连接架（22）上，漏斗（4）安装在漏斗连接架（21）上，传感器附件（5）安装在传感器附件安装架（23）上，阵列式颗粒碰撞传感器（6）安装在传感器安装架（24）上；安装架（2）底部铰接安装于排杂口（11）底部并且安装架（2）的角度可调节地固定，使得安装在安装架（2）的筛网连接架（22）上的筛网（3）和安装在安装架（2）的漏斗连接架（21）上的漏斗（4）相对排杂口（11）的位置可调；传感器附件安装架（23）铰接安装在安装架（2）上，使安装在安装架（2）的传感器附件安装架（23）上的传感器附件（5）可调并与漏斗（4）下端的出口位置上下对应；传感器安装架（24）铰接安装在安装架（2）上，使安装在安装架（2）的传感器安装架（24）上的阵列式颗粒碰撞传感器（6）对应位于传感器附件（5）的正下方；

传感器附件（5）包括安装在传感器附件安装架（23）上的附件背板（51）、插接安装在附件背板（51）上的附件隔板组（52）和附件侧板（53）、与附件侧板（53）插接的附件前板（54）；两块附件侧板（53）分别位于两侧，两块附件侧板（53）之间布置有多块水平的附件隔板组（52），每块附件隔板组（52）和附件侧板（53）一端均固接到附件背板（51），附件前板（54）通过榫卯结构插装到附件侧板（53）另一端；

所述的附件隔板组（52）包括从上到下依次布置的三层板结构，三层板结构分别布置上隔板（521）、中隔板（522）和下隔板（523），上隔板（521）、中隔板（522）和下隔板（523）的上表面均为上凸的弧形表面，弧形表面边缘的切面和水平面之间夹角小于10°；上层板结构布置四块上隔板（521），四块上隔板（521）平行间隔布置于同一平面，最左上隔板（521）与附件侧板（53）相连，四块上隔板（521）与附件侧板（53）之间具有四个物料颗粒下落的间隙作为入口间隙；中层板结构布置三块中隔板（522），三块中隔板（522）平行间隔布置于同一平面，且三块中隔板（522）分别位于上隔板（521）间形成的三个入口间隙的正下方，三块中隔板（522）的相互之间以及与附件侧板（53）之间具有物料颗粒下落的间隙作为中间隙；下层板结构布置七块下隔板（523），七块下隔板（523）平行间隔布置于同一平面，七块下隔板（523）两侧的两块下隔板（523）分别连接于两侧的附件侧板（53），七块下隔板（523）中的六块下隔板（523）分别位于中层板结构的三块中隔板（522）各自两侧的共计六处的正下方，另一块下隔板（523）位于上层板结构最右侧上隔板（521）与附件侧板（53）间的间隙正下方；每相邻两块下隔板（523）之间均具有相同间隙作为下间隙；七块下隔板（523）形成的六个下间隙分别位于阵列式颗粒碰撞传感器（6）的六条压电薄膜的中央处的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种用于阵列式颗粒碰撞传感器的附件装置，其特征在于：所述的附件侧板（53）和附件前板（54）上侧面分别开设有凹槽以包容附件隔板组（52）的形状，使附件隔板组（52）中的每一块隔板固定在以附件侧板（53）和附件前板（54）形成的整体框架结构中。

3.根据权利要求1所述的一种用于阵列式颗粒碰撞传感器的附件装置，其特征在于：所述的筛网连接架（22）在安装架（2）上相对于漏斗连接架（21）可调，使得筛网（3）相对于漏斗（4）的安装角度倾斜且可调。

4.权利要求1-3任一所述的一种用于阵列式颗粒碰撞传感器的附件装置的应用，其特征在于：装置在谷物颗粒的清选损失检测中应用。

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