CN113757226A - 一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，包括移动端与整枝机建立蓝牙通讯、预设作业信息、整枝机设备就位、PLC控制整枝机作业、获取传感器信息和自动反馈控制系统；所述设置预设作业信息包括设置树种、整枝高度、树干直径和枝杈直径信息；所述整枝机设备就位包括选取待整枝树木和夹紧轮与刀具夹紧树干；所述PLC控制整枝机作业包括PLC控制整枝机匀加速爬升、匀速整枝、匀加速下降、匀减速下降四个阶段；所述自动反馈控制系统包括液压马达自动调速系统、液压马达自动调压系统和气缸自动调压系统。本技术能使整枝机自适应树干直径变化，实现实时夹紧树干，防止打滑下落，能依靠冲击力实现高速全自动整枝，极大的提高整枝效率。
Description
技术领域
本发明涉及电液气混合控制技术的领域，特别是涉及一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法。
背景技术
人工林建设主要是以工业用材林为主，对人工林进行整枝可以促进林木生长，提高树干通直度，减少病虫害，增加林木经营收入。目前我国林区机械自动化程度不高，多以人工修剪为主，但是人工修枝不仅整枝效率低下，工人安全也存在较大隐患，所以为提高林业生产效率，促进林业生产现代化，发展林业整枝自动化设备便是未来的发展方向。
发明专利2020113979148设计了一种履带式液压驱动立木整枝机，针对整枝机动力分配不合理、无法根据实际运行状态做出及时调整，攀爬过程中夹紧力不足，容易打滑下落等问题发明一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，以使机器能完成高效率、智能化的整枝作业。
发明内容
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，本电液气混合控制的自适应爬树整枝方法可使得整枝机能自适应树干直径变化，依靠冲击力实现高速整枝，极大的提高整枝效率。
为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：
一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于，包括移动端与整枝机建立蓝牙通讯、预设作业信息、整枝机设备就位、控制器控制整枝机作业、获取传感器信息和自动反馈控制系统。
所述设置预设作业信息包括设置树种、整枝高度、树干直径和枝杈直径信息。
所述整枝机设备就位包括选取待整枝树木和夹紧轮与刀具夹紧树干。
所述控制器控制整枝机作业包括控制器控制整枝机匀加速爬升、匀速整枝、匀加速下降、匀减速下降四个阶段。
所述获取传感器信息包括主动轮转速信息、夹紧轮转速信息、整枝机实时位置信息和气缸实时压力信息。
所述自动反馈控制系统包括液压马达自动调速系统、液压马达自动调压系统和气缸自动调压系统。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述主动轮转速信息和整枝机实时位置信息通过液压马达编码器获取。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述控制器可以是PLC、单片机以及其他控制器。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述夹紧轮转速信息通过夹紧轮编码器获取。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述气缸实时压力信息通过压力传感器获取。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述夹紧轮编码器信息包括夹紧轮实时转速。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述液压马达自动调速系统为液压马达实时转速信号传送到PLC的PID控制模块，PLC的输出信号传送到液压比例调速阀，以调整液压马达转速与预设转速相同。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述气缸自动调压系统为各气缸压力传感器信号传送到PLC的PID控制模块，PLC的输出信号传送到各气缸气压比例减压阀，以调整各气缸实时夹紧力与预设夹紧力相同。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述液压马达自动调压系统为液压马达实时转速信号和夹紧轮实时转速信号传送到PLC的PID控制模块，PLC的输出信号传送到夹紧气缸气压比例减压阀和液压比例减压阀，以调整液压马达扭矩和夹紧气缸夹紧力，进而保持液压马达实时转速和夹紧轮实时转速相同。
本技术的有益效果为：(1)本技术可使履带式液压驱动立木整枝机实时获取运行信息，快速调整运行状态，达到动力合理分配的目的；(2)本技术可使履带式液压驱动立木整枝机实现实时对树干的夹紧，及时调节液压马达扭矩，有效防止机器与树干打滑；(3)本技术可使履带式液压驱动立木整枝机在整个作业过程中实现自动控制，操作简单方便，减轻了工人的劳动强度。
附图说明
图1为本发明中一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法的控制示意图；
图2为本发明中一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法的控制流程图；
图3为本发明中一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法的适用机器的工作图；
附图中各部件的标记如下：1、整枝机；2、液压泵；3、气泵；4、电控箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，包括以下步骤。
(1)预设最高整枝高度信息于PLC控制器，PLC控制器将信号传输给液压三位四通电磁换向阀，液压三位四通电磁换向阀控制液压马达正反转，液压马达编码器将位移信息传回PLC控制器的PID控制模块，及时修正液压三位四通电磁换向阀换向时间。
(2)预设整枝机的实时运行速度与时间关系信息于PLC控制器，PLC控制器将信号传输给液压比例调速阀，液压比例调速阀控制液压马达转速，液压马达编码器将转速信息传回PLC控制器的PID控制模块，及时修正液压比例调速阀的控制流量。
(3)PLC控制器可控制气压两位四通换向阀，实现各气缸的夹紧与释放。
(4)预设整枝机的各气缸预紧力信息于PLC控制器，PLC控制器将信号传输给各气压比例减压阀，各气压比例减压阀分别控制夹紧气缸、避障气缸和摆动气缸，各气缸压力传感器将气缸压力信息传回PLC控制器的PID控制模块，及时修正各气缸压力。
(5)液压马达编码器和夹紧轮编码器将各自转速信号传送给PLC控制器，PLC控制器经过对比两个转速信号，若信号不相同，则判断履带式液压驱动立木整枝机出现打滑现象，PLC控制器将及时调整液压比例减压阀和夹紧气缸气压比例减压阀压力。
如图2所示，本实施例的全自动主要控制流程为系统初始化，移动端与整枝机建立蓝牙通讯，预设作业信息，接收传感器信息，判断液压马达实时转速是否与预设转速相同，若不同，则采用PID控制算法对液压比例调速阀进行调节，若相同，则判断各气缸压力是否与预设压力相同，若不同，则采用PID算法对各气缸气压比例减压阀进行调节，若相同，则判断液压马达转速与夹紧轮转速是否相同，若不同，则采用PID控制算法对液压比例减压阀和夹紧轮气压比例减压阀进行调节，若相同，则判断运行高度是否按预期达到目标高度，若没有，则采用PID控制算法对液压三位四通电磁换向阀进行调节，若和预期一致则完成一次反馈调节。
如图3所示，本实施例的适用机器主要通过电液气集成管路连接动力部件和整枝机器，可实现远程操控的目的。
本发明专利能使爬树整枝机自适应树干直径变化，实现实时夹紧树干，能依靠冲击力实现全自动高速整枝，极大的提高整枝效率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于，包括移动端与整枝机建立蓝牙通讯、预设作业信息、整枝机设备就位、控制器控制整枝机作业、获取传感器信息和自动反馈控制系统；
所述设置预设作业信息包括设置树种、整枝高度、树干直径和枝杈直径信息；
所述整枝机设备就位包括选取待整枝树木和夹紧轮与刀具夹紧树干；
所述控制器控制整枝机作业包括控制器控制整枝机匀加速爬升、匀速整枝、匀加速下降、匀减速下降四个阶段；
所述获取传感器信息包括主动轮转速信息、夹紧轮转速信息、整枝机实时位置信息和气缸实时压力信息；
所述自动反馈控制系统包括液压马达自动调速系统、液压马达自动调压系统和气缸自动调压系统。
2.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述移动端与整枝机建立蓝牙通讯其目的在于通过移动端发送指令控制整枝机和实时接收显示整枝机运行状态。
3.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述控制器可以是PLC、单片机以及其他控制器。
4.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述主动轮转速信息和整枝机实时位置信息通过液压马达编码器获取。
5.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述夹紧轮转速信息通过夹紧轮编码器获取。
6.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述气缸实时压力信息通过压力传感器获取。
7.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述液压马达自动调速系统为液压马达实时转速信号传送到PLC的PID控制模块，PLC的输出信号传送到液压比例调速阀，以调整液压马达转速与预设转速相同。
8.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述气缸自动调压系统为各气缸压力传感器信号传送到PLC的PID控制模块，PLC的输出信号传送到各气缸气压比例减压阀，以调整各气缸实时夹紧力与预设夹紧力相同。
9.根据权利要求1所述的一种电液气混合控制的自适应爬树整枝方法，其特征在于：所述液压马达自动调压系统为液压马达实时转速信号和夹紧轮实时转速信号传送到PLC的PID控制模块，PLC的输出信号传送到夹紧气缸气压比例减压阀和液压比例减压阀，以调整液压马达扭矩和夹紧气缸夹紧力，进而保持液压马达实时转速和夹紧轮实时转速相同。
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