CN111357401B - 一种自适应起膜铲与捡拾调速装置及残膜回收装置、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应起膜铲与捡拾调速装置及残膜回收装置、系统，包括地形检测单元、起膜升降装置、残膜捡拾检测单元和控制器；地形检测单元，用于检测残膜捡拾机工作的地形；起膜升降装置的提升杆穿过残膜机机架与起膜铲支架连接，驱动装置驱动提升杆上下运动，进而实现起膜铲支架上下运动；残膜捡拾检测单元包括支架、前置残膜捡拾传感器、后置残膜捡拾传感器和转速检测传感器；前置残膜捡拾传感器安在支架的前端，后置残膜捡拾传感器安在支架的后端；转速检测传感器安装在捡拾滚筒的转轴上，用于检测滚筒的旋转速度；控制器与前置残膜捡拾传感器、后置残膜捡拾传感器、转速检测传感器、地形检测单元和驱动装置相连。

Description

一种自适应起膜铲与捡拾调速装置及残膜回收装置、系统

技术领域

本发明涉及一种自适应起膜铲与捡拾调速装置及残膜回收装置、系统，属于农业残膜回收领域。

背景技术

自从上世纪70年代起，地膜覆盖种植技术开始并陆续广泛应用到蔬菜、棉花、花生、玉米、小麦等作物的栽培上。地膜覆盖种植技术能够提高农作物经济效益，但同时也带来了严重的白色污染问题，残膜回收问题就变的至关重要。我国残膜回收基本上是通过人工和少量残膜回收机进行回收，目前残膜回收机的回收效果关键取决于起膜装置的起膜效果，现有大部分残膜回收机的起膜装置都是固定安装的形式，以及少量简单自动调节形式。

目前市面上的残膜回收机捡拾部件的工作参数(起膜铲入土深度、捡拾滚筒转速)需根据实际地况人为反复停车调节，整机的智能化、自动化程度低。

发明内容

针对目前残膜捡拾机的捡拾效果不稳定、捡拾滚筒速度完全凭借驾驶员经验操作等问题，本发明提出了一种自适应起膜铲与捡拾调速装置及残膜回收装置、系统，控制器通过控制拖拉机的行进速度达到自适应调节捡拾滚筒，从而达到最佳捡拾效果的装置。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提出了一种自适应起膜铲与捡拾调速装置，包括地形检测单元、起膜升降装置、残膜捡拾检测单元和控制器；

所述的地形检测单元，用于检测残膜捡拾机工作的地形；

所述的起膜升降装置，包括起膜铲、起膜铲支架、驱动装置、残膜机机架、下控制臂和上提升臂；起膜铲支架通过上提升臂和下控制臂与残膜机机架相连，起膜铲安装在起膜铲支架上；提升杆穿过残膜机机架与起膜铲支架连接，驱动装置驱动提升杆上下运动，进而实现起膜铲支架上下运动；

所述的残膜捡拾检测单元包括前置残膜捡拾传感器、后置残膜捡拾传感器和转速检测传感器；所述的前置残膜捡拾传感器、后置残膜捡拾传感器安在检测支架的前端和后端；转速检测传感器安装在捡拾滚筒的转轴上，用于检测滚筒的旋转速度；

所述的控制器与前置残膜捡拾传感器、后置残膜捡拾传感器、转速检测传感器、地形检测单元和驱动装置相连。

第二方面，本发明还提出了一种残膜回收装置，该残膜回收机包括前面所述的自适应起膜铲与捡拾调速装置。

第三方面，本发明还提出了一种残膜回收系统，包括一个动力装置，所述的残膜回收装置安装在动力装置后面，所述的地形检测单元安装在动力装置前面。所述的动力装置为拖拉机。

本发明的工作原理如下：

首先，残膜回收机与动力装置连接完成后，例如：即常见的拖拉机，在拖拉机驾驶室安装的残膜回收控制器上根据实际的土地状况、残膜状态，将起膜铲的初始入土值、捡拾滚筒运行速度设置等参数设置完成；

当作业开始时，驾驶员开启自动运行模式，操作拖拉机行走，行走速度由系统控制器根据起膜铲入土值、残膜捡拾检测单元的检测效果与捡拾滚筒速度反馈等参数综合控制，控制器控制拖拉机的运行速度、起膜铲入土值，动态保证捡拾滚筒的捡拾效果，全闭环控制残膜捡拾机的运行。

作业过程中，拖拉机前部的土壤地形检测单元自动监测传感模块与土壤表面的距离、速度检测单元检测滚筒旋转速度、残膜捡拾单元检测残膜捡拾效果等三方面参数，然后反馈给控制器，控制器一方面控制起膜铲驱动装置带动起膜铲电机或上升或下降运动，实时保证起膜铲的入土值始终保持在设定的范围值；同时控制器也控制拖拉机运行速度保证滚筒的运行速度，达到最佳捡拾滚筒的捡拾效果。当残膜捡拾检测单元检测到的残膜回收效果可以满足施作要求时，则还按照原先的速度进行行驶、保持目前的起膜铲入土值和滚筒的旋转速度；当残膜捡拾检测单元检测到的残膜回收效果无法满足施作要求时，则调整起膜铲的入土值和滚筒的旋转速度，从而保证整机的捡拾效果。

作业完成后，驾驶员设定为手动模式，将手动接管系统，设定起膜铲回归初始位置，驾驶速度人工控制，系统回到待机状态，作业完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明中的起膜铲自适应自动调节装置，能够根据田间土地的地形情况，通过控制系统自适应调节起膜装铲的入土深度，不需要停机调节起膜铲，降低劳动量，提高整机的自动化程度、提高残膜捡拾机捡拾效率、降低操作者劳动强度；

2、本发明中的实时监控捡拾滚筒的转速与捡拾效果装置，能够监视残膜捡拾机滚筒捡拾效果自动调节捡拾滚筒和牵引拖拉机速度，从而提高残膜机捡拾稳定性和捡拾效果，提高整机操作自动化水平、降低驾驶员的劳动强度、提高整机的工作效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的系统整体组成图。

图2是本发明根据一个或多个实施方式的地形检测单元组成图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的起末升降装置组成图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的残膜捡拾检测单元组成图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用：1-地形检测单元，2-拖拉机，3-控制器，4-残膜回收机，5-起膜升降装置，6-残膜捡拾检测单元，7-土壤，1a-检测支架,1b-地形检测发送传感器,1c-地形检测接受传感器,5a-起膜铲,5b-起膜铲支架,5c-导向柱,5d-减速箱,5e-提升杆5f-上限位器,5g-下限位器,5h-驱动电机,5i-动力电池,5j-残膜机机架,5k-下控制臂,5m-上提升臂，6a-检测支架，6b-前置残膜捡拾传感器，6c-捡拾滚筒，6d-后置残膜捡拾传感器，6e-转速检测传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“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，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者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的具体含义。正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种残膜回收机自适应起膜铲与捡拾调速装置。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本发明公开的残膜回收机自适应起膜铲与捡拾调速装置包括地形检测单元1、拖拉机2、控制器3、残膜回收机4、起膜升降装置5、残膜捡拾检测单元6；其中地形检测单元1安装在拖拉机的前部，用于检测地形；控制器3安装在拖拉机2的驾驶室内，控制器可以与拖拉机的控制系统集成在一起，也可以单独额外增加的控制器，起膜升降装置5安装在拖拉机的后端，起膜升降装置5连接残膜回收机4，残膜回收机4包括残膜捡拾检测单元6。

下面结合附图对上述的每个结构进行详细说明；上述的地形检测单元1的结构如图2所示，其包括一个检测支架1a，所述的检测支架1a的包括一个主梁和多个支梁，主梁与支梁垂直，支梁安装在主梁上，可以与主梁一体成型，也可以通过螺栓等可拆卸的连接件连接在一起；主梁用于与拖拉机的前端连接，支梁用于安装地形检测的传感器，主梁的长度根据膜的宽度进行设置，支梁的长度以传感器可以检测到前面的地形信息为准，同时支梁的设置个数根据实际需要进行设置，一般来说，支梁设置越密，地形检测的准确度越高，但是考虑到实际成本，因此支梁安装个数以满足实际检测需求为准；在本实施例的图2中，支梁设置5个，5个支梁与主梁相互垂直，在每个支梁上均安装有地形检测发送传感器和地形检测接收传感器；地形传感器检测地形的原理是根据传感器与地面的距离来对地形进行检测；且传感器检测的信号发送给控制器3。

上述起膜升降装置的结构如图3所示，其包括起膜铲5a、起膜铲支架5b、导向柱5c、减速箱5d、提升杆5e、上限位器5f，下限位器5g、驱动电机5h、动力电池5i、残膜机机架5j、下控制臂5k和上提升臂5m；

在残膜机机架5j上安装有提升杆，所述的提升杆在驱动电机5h、减速箱5d以及其他传动装置的驱动下上下运动，在所述的残膜机机架5j上安装有上限位器5f和下限位器5g，提升杆与起膜铲支架5b固定连接，但是其可以相对于残膜机机架5j上下移动。具体的，提升杆穿过残膜机机架5j与起膜铲支架5b固定连接，所述的提升杆在电机、减速箱的驱动下上下运动，进而带动起膜铲支架5b上下运动。

在本实施例和其他实施例中，起膜铲支架5b还可以进一步的通过上提升臂5m、下控制臂5k与残膜机机架5j相连，上提升臂5m和下控制臂5k上下平行设置，上提升臂5m和下控制臂5k的一端与残膜机机架5j铰接，另外一端与起膜铲5a本体铰接，在本实施例中，上提升臂5m和下控制臂5k采用现有的连杆结构。具体的在本实施例中，上提升臂5m和下控制臂5k各自包括三个，在残膜机机架5j的一端安装一个上提升臂5m和一个下控制臂5k；另外一端安装一个上提升臂5m和一个下控制臂5k，中间安装一个上提升臂5m和一个下控制臂5k。当然不难理解的，在其他一些实施例中，上提升臂5m和下控制臂5k还可以安装四各、五个等，具体根据实际需要进行设置即可。

在本实施例或者其他实施例中，在起膜铲支架5b上还可以安装有两个导向柱5c，导向柱5c与设置在残膜机机架5j的导槽配合，实现对起膜铲支架5b运动的导向。

在本实施例或者其他实施例中，在残膜机机架5j底部还可以安装有滚轮，使其在拖拉机的驱动下跟着拖拉机一起运动；在本实施例中，滚轮安装有两个，分别安装在残膜机机架5j的两侧。

在本实施例或者其他实施例中，在残膜机机架5j上还可以安装有上限位器5f和下限位器5g，来对提升杆的运动距离进行限制。

在作业过程中，拖拉机前部的土壤地形检测单元自动监测传感模块与土壤表面的距离，然后反馈给控制器，控制器在再控制起膜铲驱动模块带动起膜铲电机或上升或下降运动，实时保证起膜铲的入土值始终保持在设定的范围值。

本发明中的起膜铲自适应自动调节装置，能够根据田间土地的地形情况，通过控制系统自适应调节起膜装铲的入土深度，不需要停机调节起膜铲，降低劳动量，提高整机的自动化程度、提高残膜捡拾机捡拾效率、降低操作者劳动强度。

上述的残膜捡拾检测单元如图4所示，残膜捡拾检测单元包括检测支架6a、前置残膜捡拾传感器6b、捡拾滚筒6c、后置残膜捡拾传感器6d和转速检测传感器6e；

所述的前置残膜捡拾传感器6b安装在检测支架6a的前端，具体其可以选用现有的超声波传感器，其用于检测捡拾滚筒6c捡拾残膜的情况；当然不难理解的，在其他实施例中也可以选用其他的激光传感器等进行检测。

后置残膜捡拾传感器6d安装在检测支架6b的后端；具体其可以选用现有的超声波传感器，其用于检测捡拾滚筒6c甩膜的情况；当然不难理解的，在其他实施例中也可以选用其他的激光传感器等进行检测。

上述的转速检测传感器6e安装在捡拾滚筒的转轴上，用于检测目前滚筒的旋转速度，其发送给控制器3，控制器3根据捡拾残膜的情况以及甩膜的情况控制滚筒的速度。进一步的，残膜捡拾检测单元的底部安装有四个滚轮，使得整个捡拾检测单元在拖拉机的带动下可以向前移动；具体的，当作业开始时，驾驶员开启自动运行模式，操作拖拉机行走，行走速度由系统控制器根据残膜捡拾检测单元的检测效果与捡拾滚筒速度反馈参数，控制拖拉机的运行速度，动态保证捡拾滚筒的捡拾效果，全闭环控制残膜捡拾机的行走；当残膜捡拾检测单元检测到的残膜回收效果可以满足施作要求时，则还按照原先的速度进行行驶，当残膜捡拾检测单元检测到的残膜回收效果无法满足施作要求时，则调整滚筒的旋转速度。

本发明中的实时监控捡拾滚筒的转速与捡拾效果装置，能够监视残膜捡拾机滚筒捡拾效果自动调节捡拾滚筒和牵引拖拉机速度，从而提高残膜机捡拾稳定性和捡拾效果，提高整机操作自动化水平、降低驾驶员的劳动强度、提高整机的工作效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种自适应起膜铲与捡拾调速装置，其特征在于，包括地形检测单元、起膜升降装置、残膜捡拾检测单元和控制器；

所述的地形检测单元，用于检测残膜捡拾机工作的地形；

所述的起膜升降装置，包括起膜铲、起膜铲支架、驱动装置、提升杆、残膜机机架；起膜铲安装在起膜铲支架上，提升杆穿过残膜机机架与起膜铲支架连接，驱动装置驱动提升杆上下运动，进而实现起膜铲支架上下运动；

所述的残膜捡拾检测单元包括前置残膜捡拾传感器、后置残膜捡拾传感器和转速检测传感器；所述的前置残膜捡拾传感器用于检测捡拾残膜情况，所述后置残膜捡拾传感器用于检测甩膜情况；转速检测传感器安装在捡拾滚筒的转轴上，用于检测滚筒的旋转速度；

所述的控制器与前置残膜捡拾传感器、后置残膜捡拾传感器、转速检测传感器、地形检测单元和驱动装置相连；

所述的地形检测单元设置在起膜升降装置前侧。

2.如权利要求1所述的自适应起膜铲与捡拾调速装置，其特征在于，在所述的残膜机机架上还设有上限位器和下限位器，用于对提升杆上下运动的距离进行限位。

3.如权利要求1-2任一所述的自适应起膜铲与捡拾调速装置，其特征在于，所述的起膜铲支架与残膜机机架之间还通过下控制臂和上提升臂连接；所述的下控制臂和上提升臂上下平行设置，下控制臂和上提升臂的一端铰接在起膜铲支架上，另一端铰接在残膜机机架上。

4.如权利要求3所述的自适应起膜铲与捡拾调速装置，其特征在于，所述的下控制臂和上提升臂包括多组，沿着起膜铲支架依次设置。

5.如权利要求1所述的自适应起膜铲与捡拾调速装置，其特征在于，所述的起膜升降装置还包括导向柱，所述的导向柱安装在起膜铲支架上，与残膜机机架导槽配合。

6.一种残膜回收装置，其特征在于，该残膜回收装置包括前面权利要求1-5任一所述的自适应起膜铲与捡拾调速装置。

7.如权利要求6所述的残膜回收装置，其特征在于，所述的前置残膜捡拾传感器安装在残膜回收机的捡拾滚筒前侧面。

8.如权利要求6所述的残膜回收装置，其特征在于，所述的后置残膜捡拾传感器安装在残膜回收机的捡拾滚筒后侧面。

9.一种残膜回收系统，其特征在于，包括一个动力装置和权利要求6-8任一所述的残膜回收装置，所述的残膜回收装置安装在动力装置后面，所述的地形检测单元安装在动力装置前面。

10.如权利要求9所述的残膜回收系统，其特征在于，所述的动力装置为拖拉机。

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