CN112248739A - 喷雾机悬架系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种喷雾机悬架系统及其控制方法，涉及减震技术领域。喷雾机悬架系统，包括：前悬架单元，包括前悬架本体和检测组件，检测组件设置在前悬架本体上，用于检测并获得包含前悬架本体运动信息的第一信号；路面处理单元，包括计算组件和路况模型数据库，计算组件接收并基于第一信号计算获得当前行走路面的路面特征，并与路况模型数据库中数据比对，获得对应当前行走路面的路况模型；悬架控制器，与路面处理单元连接；后悬架单元，包括后悬架本体和驱动部件，驱动部件与后悬架本体的减震部件连接，悬架控制器基于路况模型控制驱动部件调整后悬架本体的工作状态。所述喷雾机悬架系统能够使喷雾机平稳的行走，有效的提高喷雾的精度。

Description

喷雾机悬架系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及减震技术领域，特别是涉及一种喷雾机悬架系统及其控制方法。

背景技术

我国每年农作物发生病虫害的面积超过2亿公顷，不仅影响到农作物质量与经济效益，同时还危及到我国农业生产的持续性，所以对病虫害的防治是确保现代农业高产稳产的重要手段。目前，化学防治农作物病虫害是提高我国农业生产的重要技术，也是最有效的防治手段，其防治效果主要受施药装备的影响。而喷雾机是一种大型高端农业装备，几乎能用于所有农作物，尤其适用于高杆作物，作业效率高，适用于大面积，精准植保作业，使劳动作业强度大大降低，保护了劳动者安全，经济效益得到明显提高。

然而，喷雾机工作环境复杂，通常工作于颠簸的田间路面，容易产生剧烈震动，严重时可能会引起侧翻，而且车身震动与喷杆耦合，使喷杆振动更加剧烈，影响喷雾均匀性，进而影响喷雾质量。为了解决上述技术问题，技术人员为喷雾机设计了能够缓冲减震的悬架系统，通过悬架系统的减震作用降低车身在行走时的振动，进而降低喷杆的振动保证喷雾质量。

但是，当前的悬架系统仅能够实现被动的减震，即通过自身的弹性缓冲件来降低喷雾机经过颠簸路面的起伏程度，无法根据行走的路面的状况主动的调整悬架系统的工作情况，所以当前的悬架系统还是无法保证喷雾机的稳定性，进而无法保证喷雾的精度。所以针对上述的技术问题还需进一步解决。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种喷雾机悬架系统及其控制方法，使其能够解决当前喷雾机悬架系无法满足行走的稳定性以及喷雾的精度的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：

一方面本申请提供一种喷雾机悬架系统，包括：

前悬架单元，包括前悬架本体和检测组件，所述检测组件设置在所述前悬架本体上，用于检测并获得包含所述前悬架本体运动信息的第一信号；

路面处理单元，包括计算组件和路况模型数据库，所述计算组件接收并基于所述第一信号计算获得当前行走路面的路面特征，并与所述路况模型数据库中数据比对，获得对应当前行走路面的路况模型；

悬架控制器，与所述路面处理单元连接；

后悬架单元，包括后悬架本体和驱动部件，所述驱动部件与所述后悬架本体的减震部件连接，所述悬架控制器基于所述路况模型控制所述驱动部件调整所述后悬架本体的工作状态。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选地，前述的喷雾机悬架系统，其中所述第一信号包括悬架动行程信号、悬架加速度信号以及非悬架加速度信号。

可选地，前述的喷雾机悬架系统，其中所述检测组件包括加速度传感器和位移传感器；

所述加速度传感器用于检测所述前悬架本体行走时悬架自身的瞬时加速度，获得所述悬架加速度信号，以及用于检测所述前悬架本体行走时非悬架的瞬时加速度，获得所述非悬架加速度信号；

所述位移传感器用于检测所述前悬架本体的自身行程，获得所述悬架动行程信号。

可选地，前述的喷雾机悬架系统，其中所述加速度传感器的数量至少为四个，于两个所述前悬架本体的行走支架上各设置一个所述加速度传感器，以及于与两个所述前悬架本体连接的车架上各设置一个所述加速度传感器。

可选地，前述的喷雾机悬架系统，其中所述位移传感器的数量至少为两个，分别设置在两个所述前悬架本体所连接的车架上。

可选地，前述的喷雾机悬架系统，其还包括：

至少两个位移传感器，两个所述位移传感器分别设置在所述后悬架本体所连接的车架上，用于检测所述后悬架本体的自身行程，获得后悬架动行程信号，并将所述后悬架动行程信号发送给所述悬架控制器；

至少两个加速度传感器，两个所述加速度传感器分别设置在所述后悬架本体所连接的车架上，用于检测所述后悬架本体的悬架自身的瞬时加速度，获得后悬架加速度信号，并将所述后悬架加速度信号发送给所述悬架控制器；

其中，所述悬架控制器基于所述后悬架动行程信号、后悬架加速度信号控制所述驱动部件于所述后悬架本体行程内调整工作状态。

可选地，前述的喷雾机悬架系统，其中还包括：

速度检测单元，所述速度检测单元与所述悬架控制器连接，用于检测所述喷雾机悬架系统当前的行驶速度；

其中，所述悬架控制器基于所述路况模型、所述行驶速度以及所述喷雾机悬架系统的荷载质量，控制所述驱动部件调整所述后悬架本体的工作状态。

可选地，前述的喷雾机悬架系统，其中所述前悬架本体和所述后悬架本体的减震部件相同，均采用空气动力减震件或油液动力减震件。

另一方面，本申请提供一种喷雾机悬架系统的控制方法，用于上述喷雾机悬架系统，包括：

采集前悬架本体的运动信息，基于前悬架本体的运动信息获得当前行走路面的路面特征，与路况模型数据库中数据比对获得对应当前行走路面的路况模型；

基于所述路况模型控制后悬架本体的工作状态。

可选地，前述的喷雾机悬架系统的控制方法，其中设定预设时间作为循环间隔，重新采集当前行走路面的路面特征，并与路况模型数据库中数据比对获得对应当前行走路面的路况模型；

基于新获得的所述路况模型控制所述后悬架本体的工作状态。

借由上述技术方案，本发明喷雾机悬架系统及其控制方法至少具有下列优点：

本发明实施例提供的喷雾机悬架系统，其通过在前悬架本体上述设置检测组件，可以获得前悬架本体走过当前路面时的实时运动信息，并以第一信号的方式发送给路面处理单元，路面处理单元可以基于第一信号比对获得前悬架本体走过的路面的路况模型，这样便可以使悬架控制器基于路况模型控制后悬架单元的驱动部件驱动后悬架本体实时的调整工作状态，即根据前悬架本体走过的路面所对应的路况模型实时调整后悬架本体的高度、刚度、阻尼大小等工作参数，使后悬架本体承载着车架以及喷雾装置可以平稳的经过前悬架本体走过的路面，进一步减少喷雾装置的喷杆发生振颤、摆动及转动，使喷杆保持在恒定的高度，从而让喷药更加均匀并降低漂移，提高并保证喷雾精度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示意性地示出了一种喷雾机悬架系统的电连接结构示意图；

图2示意性地示出了一种喷雾机悬架系统的前悬架本体的第一视角结构示意图；

图3示意性地示出了一种喷雾机悬架系统的前悬架本体的第二视角结构示意图；

图4示意性地示出了一种喷雾机悬架系统的控制方法的流程图。

图1-图3中各标号为：

前悬架单元100、前悬架本体101、检测组件102、路面处理单元200、悬架控制器300、后悬架单元400、后悬架本体401、驱动部件402、行走部件1、行走支架2、加速度传感器3、轴承座4、转轴5、摆臂6、位移传感器7、蓄能器8、减振油缸9、车架10、转向驱动件11。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一

如图1所示，本发明的实施例一提出的一种喷雾机悬架系统，包括：

前悬架单元100，包括前悬架本体101和检测组件102，所述检测组件102设置在所述前悬架本体101上，用于检测并获得包含所述前悬架本体101运动信息的第一信号；

路面处理单元200，包括计算组件和路况模型数据库，所述计算组件接收并基于所述第一信号计算获得当前行走路面的路面特征，并与所述路况模型数据库中数据比对，获得对应当前行走路面的路况模型；

悬架控制器300，与所述路面处理单元200连接；

后悬架单元400，包括后悬架本体401和驱动部件402，所述驱动部件402与所述后悬架本体401的减震部件连接，所述悬架控制器300基于所述路况模型控制所述驱动部件402调整所述后悬架本体401的工作状态。

具体地，本发明实施例提供的喷雾机悬架系统所应用的喷雾机是四轮行走的机构，前悬架本体101包括连接喷雾机两个前轮和车架10的两个悬架，同样后悬架本体401则包括连接喷雾机两个后轮和车架10的两个悬架。本发明的实施例提供的喷雾机悬架系统并不对具体地前悬架本体101和后悬架本体401的结构进行限定，为了便于描述本发明实施例提供的喷雾机悬架系统中的检测组件102的设置位置，可以参见图2和图3所示例的前悬架本体101。

其中，图2和图3所示的前悬架本体101的各部分结构分别为：行走部件1、行走支架2、轴承座4、转轴5、摆臂6、蓄能器8、减振油缸9、车架10、转向驱动件11。

检测组件102可以是能够检测前悬架本体101运动信息的任何传感器，例如可以是加速度传感器、位移传感器等。检测获得的第一信号可以是包含运动信息的电信号，例如可以包含速度信息、运动幅度信息等。

路面处理单元200是能够将第一信号处理，并提取当前行走的路面特征以及比对特征的单元，例如提取当前行走路面的起伏程度特征、连续起伏特征等。其包括的计算组件可以是能够对信号进行处理的处理器，例如数字信号处理器(DSP)；路况模型数据库可以是预先存储有各种路况模型的数据库，具体地路况模型可以包含低起伏路况、高起伏路况、沙地路况等各种模型，该路况模型的数据库是当前技术所公开的，技术人员可以根据使用需要进行适当的选择，本发明实施例不做赘述。其中，路面处理单元200相当于根据第一信号构建路面输入与响应输出逆向映射，利用逆向动力学模型，采用逆向路面识别，使路面识别精度更高，然后比对获得路况模型再量化输出，可以得到精准的当前行走的路面所对应的路况模型。

悬架控制器300可以是微型处理器，可以是单片机，该悬架控制器300只要根据路况模型控制驱动部件402即可，例如当后悬架本体401使用的减震部件是气动力的减震部件时，驱动部件402可以是气源或开关阀体，则悬架控制器300可以通过控制气源或开发阀体来控制减震部件的工作，例如伸长量、阻尼以及刚度等。

本发明实施例提供的喷雾机悬架系统，其通过在前悬架本体101上述设置检测组件102，可以获得前悬架本体101走过当前路面时的实时运动信息，并以第一信号的方式发送给路面处理单元200，路面处理单元200可以基于第一信号比对获得前悬架本体101走过的路面的路况模型，这样便可以使悬架控制器300基于路况模型控制后悬架单元400的驱动部件402驱动后悬架本体401实时的调整工作状态，即根据前悬架本体101走过的路面所对应的路况模型实时调整后悬架本体401的高度、刚度、阻尼大小等工作参数，使后悬架本体401承载着车架10以及喷雾装置可以平稳的经过前悬架本体101走过的路面，进一步减少喷雾装置的喷杆发生振颤、摆动及转动，使喷杆保持在恒定的高度，从而让喷药更加均匀并降低漂移，提高并保证喷雾精度。

在具体实施中，第一信号包括悬架动行程信号、悬架加速度信号以及非悬架加速度信号。其中，悬架动行程信号反应的是悬架在缓冲部件的作用下的往复行程，具体的动行程释义可以参照现有技术中的相关技术规定，本发明不做赘述；悬架加速度信号反应的是缓冲部件带着车架在运行中的加速度变化或瞬时加速度；非悬架加速度信号反应的是前悬架本体整体的加速度变化或瞬时加速度。

其中，所述检测组件102包括加速度传感器3和位移传感器7；所述加速度传感器3用于检测所述前悬架本体101行走时悬架自身的瞬时加速度，获得所述悬架加速度信号，以及用于检测所述前悬架本体101行走时非悬架的瞬时加速度，获得所述非悬架加速度信号；所述位移传感器7用于检测所述前悬架本体101的自身行程，获得所述悬架动行程信号。

具体地，路面处理单元200通过对上述的悬架动行程信号、悬架加速度信号以及非悬架加速度信号的处理提取对应路面的特征后，便可以与路况模型数据库中的数据进行比对，最接近的则对应为前悬架本体101走过的路面的路况模型，例如接近程度在80％-90％，或者接近程度在90％以上的，可以选择为当前的路况模型，其中接近程度可以根据用户的需要进行设置。

此外，本发发明实施例提供的喷雾机悬架系统，其仅通过加速度传感器以及位移传感器便完成了信号数据的采集，相比与使用更加复杂的检测设备，本发明实施例的技术方案能够有效的节省成本。

如图2和图3所示，在具体实施中，其中所述加速度传感器3的数量至少为四个，于两个所述前悬架本体101的行走支架2上各设置一个所述加速度传感器3，以及于与两个所述前悬架本体101连接的车架10上各设置一个所述加速度传感器3。

具体地，设置在行走支架2上的加速度传感器3检测的是非悬架加速度，因为行走支架2的运动相当于前悬架本体的整体运动，此运动并不受前悬架本体101的缓冲部件的影响，故而是非悬架加速度。设置在前悬架本体101连接的车架10上的加速度传感器3，其检测的是前悬架本体101的缓冲部件的瞬时加速度。进而通过两个加速度传感器3的设置，实现了悬架加速度信号以及非悬架加速度信号的检测。

如图2和图3所示，在具体实施中，其中所述位移传感器7的数量至少为两个，分别设置在两个所述前悬架本体101所连接的车架10上。

具体地，由于连接前悬架本体101的车架10的运动是受前悬架本体101控制的，即受前悬架本体101的缓冲部件控制的，所以将位移传感器7设置在与前悬架本体101所连接的车架10上，便可以通过检测车架10的运动幅度，获得前悬架本体101自身的动行程的变化(前悬架本体101的缓冲部件的动行程)，进而获得悬架动行程信号。而设置至少两个位移传感器7则是由于前悬架本体101包括连接两个前轮和车架10的两个悬架，故而对应设置两个位移传感器7。

如图2和图3所示，在具体实施中，其中所述喷雾机悬架系统，还包括：至少两个位移传感器，两个所述位移传感器分别设置在所述后悬架本体401所连接的车架10上，用于检测所述后悬架本体401的自身行程，获得后悬架动行程信号，并将所述后悬架动行程信号发送给所述悬架控制器300；

至少两个加速度传感器，两个所述加速度传感器分别设置在所述后悬架本体401所连接的车架10上，用于检测所述后悬架本体401的悬架自身的瞬时加速度，获得后悬架加速度信号，并将所述后悬架加速度信号发送给所述悬架控制器300；

其中，所述悬架控制器300基于所述后悬架动行程信号、后悬架加速度信号控制所述驱动部件402于所述后悬架本体401行程内调整工作状态。

具体地，在后悬架本体401连接的车架10上设置上述的位移传感器和加速度传感器，可以将后悬架本体401具体的工作状态对悬架控制器300进行一个反馈。这样悬架控制器300可以根据反馈的信号，控制后悬架本体401在行程范围内工作，避免出现超行程的调整，对后悬架本体401进行有效的保护；以及可以知道后悬架本体401有没有在悬架控制器300的驱动下运动至指定的状态，进而保证控制后悬架本体401运动的精准性。

在具体实施中，所述喷雾机悬架系统，还包括：速度检测单元(图中未示出)，所述速度检测单元可以是喷雾机的速度检测装置，所述速度检测单元与所述悬架控制器300连接，用于检测所述喷雾机悬架系统当前的行驶速度；其中，所述悬架控制器300基于所述路况模型、所述行驶速度以及所述喷雾机悬架系统的荷载质量，控制所述驱动部件402调整所述后悬架本体401的工作状态。

具体地，通过进一步的将行驶速度以及喷雾机悬架系统的荷载质量与检测获得的路况模型配合，则能够更加精准的控制驱动部件402调整所述后悬架本体401的工作状态。

在具体实施中，其中所述前悬架本体101和所述后悬架本体401的减震部件相同，均采用空气动力减震件或油液动力减震件。

具体地，通过将前悬架本体101和后悬架本体401的减震部件设置为可控的空气动力减震件或油液动力减震件，则可以通过控制空气动力减震件或油液动力减震件的阻尼、高度以及刚度等实现根据路况对后悬架本体401的调节，实现进一步减振的效果。

实施例二

本发明的实施例二提出的一种如图4所示喷雾机悬架系统的控制方法，用于上述实施例一提供的喷雾机悬架系统，包括：

201、采集前悬架本体的运动信息，基于前悬架本体的运动信息获得当前行走路面的路面特征，与路况模型数据库中数据比对获得对应当前行走路面的路况模型。

202、基于所述路况模型控制后悬架本体的工作状态。

具体地，结合实施例一的内容可知，采集前悬架本体的运动信息可以由检测组件来实现，检测的信息可以包含在第一信号中，而第一信号可以包含悬架动行程信号、悬架加速度信号以及非悬架加速度信号，然后由路面处理单元处理第一信号，提取出对应于当前行走路面的路面特征，之后再与路况模型数据库中的数据比对，并获得当前行走路面的路况模型，即前悬架本体走过的路面的路况模型，最后由悬架控制器根据路况模型控制驱动部件来调整后悬架本体的工作状态，例如调整后悬架本体的高度、刚度、阻尼大小等工作参数。

本发明实施例提供的方法可以应用于喷雾机悬架系统，其可以根据前悬架本体走过的路面所对应的路况模型实时调整后悬架本体的高度、刚度、阻尼大小等工作参数，使后悬架本体承载着车架以及喷雾装置可以平稳的经过前悬架本体走过的路面，进一步减少喷雾装置的喷杆发生振颤、摆动及转动，使喷杆保持在恒定的高度，从而让喷药更加均匀并降低漂移，提高并保证喷雾精度。

在具体实施中，其中设定预设时间作为循环间隔，重新采集当前行走路面的路面特征，并与路况模型数据库中数据比对获得对应当前行走路面的路况模型；基于新获得的所述路况模型控制所述后悬架本体的工作状态。

具体地，通过循环的利用步骤201-202，可以实现随着喷雾机行走实时的获得前悬架本体走过的路面的路况模型，然后基于该路况模型控制后悬架本体的工作状态，即可以实时的预先获得后悬架本体将要行走的路面的路况模型，来控制后悬架本体的工作状态，进而可以精准的控制后悬架本体，使喷雾机行走的更加平稳。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种喷雾机悬架系统，其特征在于，包括：

前悬架单元，包括前悬架本体和检测组件，所述检测组件设置在所述前悬架本体上，用于检测并获得包含所述前悬架本体运动信息的第一信号；

路面处理单元，包括计算组件和路况模型数据库，所述计算组件接收并基于所述第一信号计算获得当前行走路面的路面特征，并与所述路况模型数据库中数据比对，获得对应当前行走路面的路况模型；

悬架控制器，与所述路面处理单元连接；

后悬架单元，包括后悬架本体和驱动部件，所述驱动部件与所述后悬架本体的减震部件连接，所述悬架控制器基于所述路况模型控制所述驱动部件调整所述后悬架本体的工作状态。

2.根据权利要求1所述的喷雾机悬架系统，其特征在于，

所述第一信号包括悬架动行程信号、悬架加速度信号以及非悬架加速度信号。

3.根据权利要求2所述的喷雾机悬架系统，其特征在于，

所述检测组件包括加速度传感器和位移传感器；

所述加速度传感器用于检测所述前悬架本体行走时悬架自身的瞬时加速度，获得所述悬架加速度信号，以及用于检测所述前悬架本体行走时非悬架的瞬时加速度，获得所述非悬架加速度信号；

所述位移传感器用于检测所述前悬架本体的自身行程，获得所述悬架动行程信号。

4.根据权利要求3所述的喷雾机悬架系统，其特征在于，

所述加速度传感器的数量至少为四个，于两个所述前悬架本体的行走支架上各设置一个所述加速度传感器，以及于与两个所述前悬架本体连接的车架上各设置一个所述加速度传感器。

5.根据权利要求3所述的喷雾机悬架系统，其特征在于，

所述位移传感器的数量至少为两个，分别设置在两个所述前悬架本体所连接的车架上。

6.根据权利要求1所述的喷雾机悬架系统，其特征在于，还包括：

至少两个位移传感器，两个所述位移传感器分别设置在所述后悬架本体所连接的车架上，用于检测所述后悬架本体的自身行程，获得后悬架动行程信号，并将所述后悬架动行程信号发送给所述悬架控制器；

至少两个加速度传感器，两个所述加速度传感器分别设置在所述后悬架本体所连接的车架上，用于检测所述后悬架本体的悬架自身的瞬时加速度，获得后悬架加速度信号，并将所述后悬架加速度信号发送给所述悬架控制器；

其中，所述悬架控制器基于所述后悬架动行程信号、后悬架加速度信号控制所述驱动部件于所述后悬架本体行程内调整工作状态。

7.根据权利要求1所述的喷雾机悬架系统，其特征在于，还包括：

速度检测单元，所述速度检测单元与所述悬架控制器连接，用于检测所述喷雾机悬架系统当前的行驶速度；

其中，所述悬架控制器基于所述路况模型、所述行驶速度以及所述喷雾机悬架系统的荷载质量，控制所述驱动部件调整所述后悬架本体的工作状态。

8.根据权利要求1所述的喷雾机悬架系统，其特征在于，

所述前悬架本体和所述后悬架本体的减震部件相同，均采用空气动力减震件或油液动力减震件。

9.一种喷雾机悬架系统的控制方法，用于权利要求1-8中任一所述喷雾机悬架系统，其特征在于，包括：

采集前悬架本体的运动信息，基于前悬架本体的运动信息获得当前行走路面的路面特征，与路况模型数据库中数据比对获得对应当前行走路面的路况模型；

基于所述路况模型控制后悬架本体的工作状态。

10.根据权利要求9所述的喷雾机悬架系统的控制方法，其特征在于，

设定预设时间作为循环间隔，重新采集当前行走路面的路面特征，并与路况模型数据库中数据比对获得对应当前行走路面的路况模型；

基于新获得的所述路况模型控制所述后悬架本体的工作状态。

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