CN111226615B - 一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法 - Google Patents

一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，所述输送轮的端面上固定有永磁体，所述输送装置的安装板上设有对着永磁体方向的磁力传感器，所述永磁体随输送轮转动周期性接近所述磁力传感器，所述磁力传感器检测永磁体产生的磁场强度并发送到传感器的微处理器，当检测到的磁场强度达到设定阈值后，所述微处理器根据磁场强度的变化测得输送轮是否转动一圈，并通过计时器测得获取两次最大值的间隔时间即转动一圈所需的时间T0，计算输送轮的转速V＝1/T0。秸秆捆的输送速度结合打捆数量传感器对每一次打捆动作所发生的时间的监测，即可实现实时检测到每捆秸秆捆的长度，令服务器端及时了解实际打捆长度是否满足要求，也便于计算出实际打捆的秸秆数量。

Description

一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在 线检测方法
技术领域
本发明属于物联网系统领域，具体涉及一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法。
背景技术
打捆机主要用于作物秸秆捡拾后打成圆形或方形的草捆。在农业生产中，对于处理农产品残留物是一重要的问题，方形秸秆捆便于摆放和拾取，可以在打捆后直接排出防止在路面，有后面运输车辆捡拾运输，因此很多场景下需要使用方形打捆机，针对农用打捆机，现市场上的农用打捆机在能够完成农用残留物打捆。现在打捆机也可作为物联网系统的一部分接受控制，为了更好地实现对打捆机的实时监测控制，对打捆机打捆数量进行实时在线监测是非常必要的。通常来说，方形打捆机的底部截面是根据打捆机型号而固定的，但在运输装箱时可能需要调整秸秆捆的长度，长度长则每捆秸秆量较多，减少秸秆捆数量降低搬运次数，长度短减小秸秆捆体积便于装箱。在物联网环境下目前还缺少一种能准确检测每捆秸秆捆实际长度的方法，通常只是由打捆机使用者输入打算实现的秸秆捆长度，但实际长度会因输送装置的速率变化和打捆机构一次打捆时间的变化而产生不同，这样的输入数据与秸秆捆长度的实际结果会有较大差距，因此不能准确了解实际打捆长度是否满足要求，也不能真正获得实际打捆的秸秆数量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，以解决现有技术中无法直接准确地测得各个秸秆捆实际长度，因此不能准确了解实际每捆秸秆捆的打捆长度的问题。
所述的一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，打捆机的输送装置通过输送轮驱动，所述打捆长度的增加速度与所述输送装置的输送轮转速成固定的正比关系，所述输送轮的端面上固定有永磁体，所述输送装置的安装板上设有对着永磁体方向的磁力传感器，所述永磁体随输送轮转动周期性接近所述磁力传感器，所述磁力传感器检测永磁体产生的磁场强度并发送到传感器的微处理器，当检测到的磁场强度达到设定阈值后，所述微处理器根据磁场强度的变化测得输送轮是否转动一圈，并通过计时器测得转动时间计算输送轮的转速，在打结器上的打捆数量感应器每次打捆向微处理器发出信号，所述微处理器通过计时器测得当前打捆所需时间，在由此计算出当前打捆长度，经无线通信模块与网络实时连接，每当输送轮转动一圈微处理器向网络服务器发送打捆长度。
优选的，所述微处理器对所述磁力传感器检测的磁场强度进行采样后再通过滤波处理减少检测结果的波动和干扰，采样的间隔时间小于磁场强度达到阈值后的检测持续时间。
优选的，所述磁力传感器为三轴MEMS磁力计传感器，选择磁场三维正交分量中一个分量作为检测目标，该分量为所述永磁体运动时磁场产生变化最大的方向分量。
优选的，所述磁力传感器位于输送轮下方，以磁场的Z轴分量作为检测目标，所述输送轮的端面平行于Z轴分量，当检测到的磁场强度达到最大值时所述微处理器算出转速。
所述微处理器中还设有报警模块，当微处理器在打捆机正常打捆状态下无法接收到达到阈值的磁场检测结果或者磁场检测结果长时间未发生变化或者磁场检测结果的变化趋势不符合正常状态下磁场检测结果的变化趋势，所述微处理器启动报警模块，所述报警模块通过无线通信模块发送报警信息到网络中。
本发明有下列优点：
1、本发明通过磁力传感器能直接检测输送装置中输送轮的转速V，事先通过试验可以测得输送轮与输送长度的稳定比例a，再通过打捆数量感应器测得当前秸秆捆的打捆时间T，由三者可以计算出每捆秸秆捆的长度L＝aVT。这种方法能实时检测到每捆秸秆捆的长度，令服务器端及时了解实际打捆长度是否满足要求，也便于计算出实际打捆的秸秆数量。
2、为了防止受到异物造成传感器错误识别，本方案中使用的感应器为磁力感应器，通过检测永磁体随输送轮转动产生的位置变化测得转动部件的转数。这样就能避免大多数感应器容易受到异物影响而降低检测准确性的问题。
3、本方案采用三轴MEMS磁力计传感器，只选择磁场变化最大的分量进行检测，通过达到阈值的磁场强度的变化能更准确地测得结果，所以反应更加灵敏准确，降低了外界磁场对本检测方法的影响。
4、在微处理器存有磁场在永磁体正常转动时生成的磁场变化趋势，如果输送装置运行发生问题，导致永磁体不能运动或者位置变化异常也能用本方案发现问题，及时通过网络通知服务器端。
附图说明
图1为本发明中各模块之间信号连接关系的模块连接图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法。所用的打捆机的输送装置通过输送轮驱动，输送装置输送的秸秆量是稳定的，因此打捆长度的增加速度与所述输送装置的输送轮转速成固定的正比关系。通过实验测定输送轮转速V与打捆长度的增加速度V0度之间的比例为a。
所述输送轮的端面上固定有永磁体，所述输送装置的安装板上设有对着永磁体方向的磁力传感器，所述永磁体随输送轮转动周期性接近所述磁力传感器，所述磁力传感器检测永磁体产生的磁场强度并发送到传感器的微处理器，当检测到的磁场强度达到设定阈值后，所述微处理器根据磁场强度的变化测得输送轮是否转动一圈，并通过计时器测得获取两次最大值的间隔时间即转动一圈所需的时间T0，计算输送轮的转速V＝1/T0。
打结器可以通过检测秸秆捆是否出料的红外线感应器也可以采用检测打结器运行状态接近式感应器或磁力感应器。每当完成一次打结过程或每次秸秆捆出料，相应的打捆数量感应器就会向微处理器发送信号。所述微处理器通过计时器测得当前打捆所需时间T，在由此计算出当前打捆长度L＝aVT，经无线通信模块与网络实时连接，每当输送轮转动一圈微处理器向网络服务器发送打捆长度。
所述磁力传感器为三轴MEMS磁力计传感器，选择磁场三维正交分量中一个分量作为检测目标，该分量为所述永磁体运动时磁场产生变化最大的方向分量。所述磁力传感器位于输送轮下方，以磁场的Z轴分量作为检测目标，所述输送轮的端面平行于Z轴分量，当检测到的磁场强度达到最大值时所述微处理器算出转速。
所述微处理器对所述磁力传感器检测的磁场强度进行采样后再通过滤波处理减少检测结果的波动和干扰，采样的间隔时间小于磁场强度达到阈值后的检测持续时间。
所述微处理器中还设有报警模块，当微处理器在打捆机正常打捆状态下无法接收到达到阈值的磁场检测结果或者磁场检测结果长时间未发生变化或者磁场检测结果的变化趋势不符合正常状态下磁场检测结果的变化趋势，所述微处理器启动报警模块，所述报警模块通过无线通信模块发送报警信息到网络中。
本发明的原理下：
输送装置运输的秸秆基本是均匀进入输送装置，一定时间内输送的秸秆量基本恒定。因此在输送时作为驱动或随动部件的输送轮的转速V与秸秆的运输速率基本恒定。而秸秆捆的长度在底部截面不变的情况下与打捆的秸秆量成正比，因此能在使用前通过实验得到转速V与打捆长度的增加速度V0度之间的比例为a。
打结器正常运行时，每完成一个秸秆捆的打捆过程都可以通过打捆数量感应器测得。因此本方案通过磁力传感器检测永磁体随输送轮转动造成的磁场周期变化，由两次磁场达到最大值之间的时间间隔得到输送轮转动一圈所需的时间T0，计算输送轮的转速V＝1/T0。
相同的，通过打捆数量感应器相邻两次发送信号的间隔时间T，得到一次打捆所需的时间T。最后微处理器通过测定的输送轮的转速V、一次打捆所需的时间T和转速V与打捆长度的增加速度V0度之间的比例为a，最终计算出当前打捆长度L＝aVT，并实时发送到网络。服务器端由此及时了解实际打捆长度是否满足要求，也便于计算出实际打捆的秸秆数量，克服了本申请之前提出的问题。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，其特征在于：打捆机的输送装置通过输送轮驱动，所述打捆长度的增加速度与所述输送装置的输送轮转速成固定的正比关系，所述输送轮的端面上固定有永磁体，所述输送装置的安装板上设有对着永磁体方向的磁力传感器，所述永磁体随输送轮转动周期性接近所述磁力传感器，所述磁力传感器检测永磁体产生的磁场强度并发送到传感器的微处理器，当检测到的磁场强度达到设定阈值后，所述微处理器根据磁场强度的变化测得输送轮是否转动一圈，并通过计时器测得转动时间计算输送轮的转速，在打结器上的打捆数量感应器每次打捆向微处理器发出信号，所述微处理器通过计时器测得当前打捆所需时间，再 由此计算出当前打捆长度，经无线通信模块与网络实时连接，每当输送轮转动一圈微处理器向网络服务器发送打捆长度；
通过实验测定输送轮转速V与打捆长度的增加速度V0之间的比例为a；所述微处理器根据磁场强度的变化测得输送轮是否转动一圈，并通过计时器测得获取两次最大值的间隔时间即转动一圈所需的时间T0，计算输送轮的转速V=1/ T0；每当完成一次打结过程或每次秸秆捆出料，相应的打捆数量感应器就会向微处理器发送信号，所述微处理器通过计时器测得当前打捆所需时间T，再 由此计算出当前打捆长度L=aVT。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，其特征在于：所述微处理器对所述磁力传感器检测的磁场强度进行采样后再通过滤波处理减少检测结果的波动和干扰，采样的间隔时间小于磁场强度达到阈值后的检测持续时间。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，其特征在于：所述磁力传感器为三轴MEMS磁力计传感器，选择磁场三维正交分量中一个分量作为检测目标，该分量为所述永磁体运动时磁场产生变化最大的方向分量。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，其特征在于：所述磁力传感器位于输送轮下方，以磁场的Z轴分量作为检测目标，所述输送轮的端面平行于Z轴分量，当检测到的磁场强度达到最大值时所述微处理器算出转速。
5.根据权利要求4所述的一种基于磁力传感器的方型秸秆捆打捆机的打捆长度实时在线检测方法，其特征在于：所述微处理器中还设有报警模块，当微处理器在打捆机正常打捆状态下无法接收到达到阈值的磁场检测结果或者磁场检测结果长时间未发生变化或者磁场检测结果的变化趋势不符合正常状态下磁场检测结果的变化趋势，所述微处理器启动报警模块，所述报警模块通过无线通信模块发送报警信息到网络中。
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