CN111406518B - 一种柔性地面仿形检测传感器、收获机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性地面仿形检测传感器、收获机及方法，包括由柔性材料制成的仿形件，所述仿形件的一端能够与收获机的收获台固定连接，另一端能够与地面接触，所述仿形件包括柔性部和刚性部，所述刚性部两侧端面设置有刚性件，所述柔性部内部设置有弯曲压力应变片，本发明的传感器避免了碰撞损坏，且信号受干扰小，检测结果准确。

Description

一种柔性地面仿形检测传感器、收获机及方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种柔性地面仿形检测传感器、收获机及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

收获机在田间作业时收获台与地面距离是影响作业质量的主要因素之一，如收获作物时收获台的距地高度过高会造成漏收，过低会造成割刀入土损伤等问题，为保证收获机作业高度一直驾驶员需要时刻控制收获机收获台动作，不仅增加了驾驶强度，还容易出现动作迟缓效果较差等问题，为此科研人员逐步开发了收获台仿形高度自动控制的辅助驾驶技术。目前，此项技术目前主要依靠的检测手段多为刚性接触式检测，通过在收获台前端安装角度传感器，角度传感器旋转轴与刚性的金属或尼龙仿形板连接，仿形板与地面接触，当地面与收获台距离发生变化时，仿形板贴地端会绕角度传感器旋转轴转动，通过三角函数计算角度传感器输出的旋转角度，即可得出收获台距地高度。发明人发现，由于角度传感器十分灵敏，而刚性仿形部件在贴地行走时易产生震动弹跳，因此检测计算出的距地高度易受干扰后而不准确，最终造成控制系统控制收获台升降动作不稳定。另外，刚性仿形板碰撞到石块等刚性体易造成仿形板和角度传感器损坏。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种柔性地面仿形检测传感器，能够有效对收获机的收获台与地面高度进行检测，避免了传感器的损坏，减少了信号干扰。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种柔性地面仿形检测传感器，包括由柔性材料制成的仿形件，所述仿形件的一端能够与收获机的收获台固定连接，另一端能够与地面接触，所述仿形件包括柔性部和刚性部，所述刚性部两侧端面设置有刚性件，所述柔性部内部设置有弯曲压力应变片。

第二方面，本发明的实施例提供了一种收获机，安装有所述的柔性地面仿形检测传感器。

第三方面，本发明的实施例提供了收获机的工作方法，柔性地面仿形检测传感器随收获机行进过程中，当收获台与地面之间距离发生变化时，刚性部运动，刚性部带动柔性部产生弯曲，弯曲压力应变片电阻值发生变化，通过电阻值的变化解析出收获台与地面之间距离的变化，收获机根据采集的距离变化进行收获台的升降调整。

本发明的有益效果：

1.本发明仿形件的刚性部为柔性材料两侧面设置刚性件形成，与地面接触的为柔性材料，碰撞到地面上的石块等刚性体时不易造成碰撞破坏，使用寿命长。

2.本发明的仿形的刚性部为柔性材料两侧面设置刚性件形成，与地面接触的为柔性材料，贴地行走时产生的震动弹跳小，而且弯曲压力应变片灵敏度相比于角度传感器要小很多，因此检测不易受干扰，检测结果准确，提升了收获机升降台升降的稳定性和适应性。

附图说明

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

图1为本发明实施例1整体结构主视图；

图2为本发明实施例1整体结构俯视图；

图3为本发明实施例3检测原理示意图；

其中，1.固定部，1-1.固定部的顶面，2.柔性部，3.刚性部，3-1.圆弧面，3-2.平面，4.安装座，5.金属板，6.铆钉，7.弯曲压力应变片。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请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申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，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。

正如背景技术所介绍的，现有收获机的收获台仿形高度自动控制辅助驾驶技术中，传感器容易损坏，且信号容易受干扰，导致升降台升降动作不稳定，针对上述问题，本申请提出了一种柔性地面仿形检测传感器。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-2所示，一种柔性地面仿形检测传感器，包括由柔性材质制成的仿形件，本实施例中，所述仿形件采用橡胶材质制成，在其他一些实施例中，所述仿形件采用聚氨酯弹性体或其他柔性材料制成，可根据实际需要进行选择。

所述仿形件包括一体式设置的固定部1、柔性部2和刚性部3，所述柔性部内部设置有弯曲压力应变片7，所述弯曲压力应变片采用现有元件即可，其具体结构在此不进行详细叙述。

所述固定部与安装座4连接，仿形件能够通过安装座与收获机的收获台固定连接，所述安装座采用金属方管，所述金属方管套在固定部外周，并通过铆钉与固定部固定连接，金属方钢能够与收获机的收获台固定连接。固定部方便从金属方管中拿出，方便对仿形件进行维修和更换。

在其他一些实施例中，所述仿形件不设置固定部，柔性部端部通过螺钉或其他紧固件与固定板或固定块连接，固定板或固定块能够与收获机的收获台固定连接，仿形件也可采用其他形式与收获台固定连接，在此不进行详细叙述。

所述刚性部的两个侧面设置有刚性件，所述刚性件为与刚性部侧面形状相匹配的刚性板，所述刚性板采用金属板5，金属板通过紧固件与刚性部固定连接，所述紧固件采用铆钉6，也可采用螺栓或螺钉等。

设置刚性件，一方面可以起到防止仿形件磨损的作用，也起到增大刚性部刚性的作用。

所述刚性部的底面为圆弧面3-1，顶面为平面3-2，且刚性部的顶面与固定部的顶面1-1位于同一平面上，刚性部能够通过圆弧面与地面接触，垂直于刚性部顶面和底面的截面中，底面的投影圆弧线的圆心位于顶面的投影直线上。

刚性部通过圆弧面与地面接触，能够保证顺利的贴合地面行进。切刚性部为橡胶制成，不仅避免了与地面石块等刚性体的碰撞损坏，而且贴合地面行走时，产生的震动弹跳小，且弯曲压力应变片的灵敏度无法识别产生的震动弹跳，减少了检测信号的干扰，提高了检测结果的准确性，保证了收获台升降调整的稳定性和适应性。

所述柔性部采用弧形结构，且弧形结构的凸起朝向用于朝向地面设置，采用此种设置有利于柔性部向上弯曲，且防止柔性部因自重力向下弯曲。

所述柔性部内部的弯曲压力应变片与控制器连接，能够将电阻值传输给控制器。

实施例2：

本实施例公开了一种收获机，收获机的收获台通过安装座安装有实施例1所述的柔性地面仿形检测传感器。

实施例3：

本实施例公开了一种收获机的工作方法，柔性地面仿形检测传感器随收获机行进过程中，当收获台与地面之间距离发生变化时，刚性部在地面的作用下产生运动，刚性部带动柔性部产生向上弯曲，弯曲压力应变片电阻值发生变化，电阻值的变化值传输给控制器，控制器通过电阻值的变化解析出收获台与地面之间距离的变化，根据采集的距离变化值控制器控制收获台进行升降调整。

传感器的检测原理如图3所示，仿形件顶端的A点作为收获台距地高度的基准点，固定部顶面与水平面夹角为x°，刚性部顶面与水平面的夹角为y°，由于固定部和刚性部的顶面在同一平面上，所以x＝y，柔性部的对称面与固定部和刚性部顶面所在平面交界线上的一个点为B点，刚性部底面在竖向平面上的投影圆弧线的圆心为C点，A点、B点、C点在同一竖向平面内，圆弧线的半径为R，整个仿形件的长度(即A点和C点的距离)为L，B点与C点的距离为I，A点和B点的垂直距离为h1，B点和C点的垂直距离为h2，A点距离地面的距离为H。

根据距离对应关系可得公式：

H＝h1+R+h2＝(L×sinx-I×sinx)+I×siny+R (1)

由于传感器与地面接触点均在圆弧面，因此变形可以近似看做仿形件下端圆心C绕B点旋转，弯曲压力应变片受到柔性部弯压力电阻值发生变化，则此时控制器通过检测阻值变化可以确定柔性仿形板的弯曲角度y的值，通过公式(1)即可计算出A点与地面的垂直距离H，即收获台与地面的距离。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种柔性地面仿形检测传感器，其特征在于，包括由柔性材料制成的仿形件，所述仿形件的一端能够与收获机的收获台固定连接，另一端能够与地面接触，所述仿形件包括柔性部和刚性部，所述刚性部两侧端面设置有刚性件，所述柔性部内部设置有弯曲压力应变片；

所述刚性部的底面为圆弧面，顶面为平面，刚性部能够通过圆弧面与地面接触，垂直于刚性部顶面和底面的截面中，底面的投影圆弧线的圆心位于顶面的投影直线上；

所述柔性部为弧形结构，且弧形结构的凸出方向用于朝向地面设置。

2.如权利要求1所述的一种柔性地面仿形检测传感器，其特征在于，所述仿形件端部固定有安装座，仿形件能够通过安装座与收获机的收获台固定连接。

3.如权利要求1所述的一种柔性地面仿形检测传感器，其特征在于，所述刚性件采用与刚性部侧面形状相匹配的刚性板，所述刚性板通过紧固件与刚性部固定连接。

4.如权利要求3所述的一种柔性地面仿形检测传感器，其特征在于， 所述刚性板采用金属板。

5.如权利要求1所述的一种柔性地面仿形检测传感器，其特征在于，弯曲压力应变片与控制器连接，弯曲压力应变片的电阻值能够传输给控制器。

6.如权利要求1所述的一种柔性地面仿形检测传感器，其特征在于，所述仿形件采用橡胶或聚氨酯弹性体材质制成。

7.一种收获机，其特征在于，安装有权利要求1-6任一项所述的柔性地面仿形检测传感器，所述柔性地面仿形检测传感器与收获机的收获台固定连接。

8.一种权利要求7任一项所述的收获机的工作方法，其特征在于，柔性地面仿形检测传感器随收获机行进过程中，当收获台与地面之间距离发生变化时，刚性部运动，刚性部带动柔性部产生弯曲，弯曲压力应变片电阻值发生变化，通过电阻值的变化解析出收获台与地面之间距离的变化，收获机根据采集的距离变化进行收获台的升降调整。