CN114097409B - 一种谷物测产装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种谷物测产装置及方法，该谷物测产装置包括通过链条滑动连接于齿轮组两侧的砝码和量斗；所述量斗的顶部设置进粮口，所述量斗底部的出粮口设置第二电磁阀；所述齿轮组包括两齿轮，两所述齿轮之间设置计数器和信号接收器，所述链条上且位于两所述齿轮之间设置撞针；当进入所述量斗的谷物和所述量斗的总重量大于所述砝码时，所述链条带动所述撞针撞击所述计数器和所述信号接收器，同时，停止进粮，打开所述第二电磁阀。本发明提供的谷物测产装置具有结构原理简单、技术成本低、标定简单、稳定可靠、不受作物种类影响等特点，降低了受谷物水分和品种、作物种类的影响，同时降低了受机器震动和坡度的影响。

Description

一种谷物测产装置和方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，特别涉及一种可应用于水稻、小麦、玉米、油菜等收割的谷物测产装置和方法。

背景技术

目前，国内在谷物联合收割机的测产技术应用并不成熟，主要采用冲量式、称重式、容积式、电容式、光电式、射线式等方式测量监测入仓粮食总量，均存在校准误差、谷物含水量和密度误差、流量不均误差、传感器误差、机器震动误差等影响。应用较广泛的称重传感器静态称重标定的方法存在诸多缺陷，一是需要多次停车标定，地块和作物类型品种更换的情况下，还需要多次停车标定，实际操作困难；二是依赖称重传感器的精度，会积累称重传感器的误差；三是谷物密度发生变化的情况下无法自主标定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种可应用于水稻、小麦、玉米、油菜等收割的谷物测产装置和方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种谷物测产装置，该谷物测产装置包括通过链条滑动连接于齿轮组两侧的砝码和量斗；所述量斗的顶部设置进粮口，所述量斗底部的出粮口设置第二电磁阀；所述齿轮组包括两齿轮，两所述齿轮之间设置计数器和信号接收器，所述链条上且位于两所述齿轮之间设置撞针；当进入所述量斗的谷物和所述量斗的总重量大于所述砝码时，所述链条带动所述撞针撞击所述计数器和所述信号接收器，同时，停止进粮，打开所述第二电磁阀。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，所述计数器和所述信号接收器分别连接于中枢处理模块，所述中枢处理模块连接所述第二电磁阀。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，所述量斗下方设置标定容器，所述标定容器的进粮口与所述量斗的出粮口相对，所述标定容器底部的出粮口设置第三电磁阀，所述标定容器底部设置称重传感器；当进入所述量斗的谷物和所述量斗的总重量大于所述砝码时，停止进粮，并打开所述第二电磁阀，所述第三电磁阀关闭，所述谷物落入所述标定容器内，所述称重传感器称重。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，所述第三电磁阀和所述称重传感器分别连接于中枢处理模块。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，所述量斗的所述进粮口上方设置进粮漏斗，所述进粮漏斗的出粮口设置第一电磁阀，所述第一电磁阀连接于中枢处理模块；当进入所述量斗的谷物和所述量斗的总重量大于所述砝码时，所述第一电磁阀关闭，停止进粮。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，该谷物测产装置还包括外壳，所述量斗、所述砝码、所述齿轮组和所述标定容器设置于所述外壳内，所述外壳的底部设置出粮口，所述标定容器的出粮口与所述外壳的所述出粮口相对；当所述称重传感器称重结束后，打开所述第三电磁阀放粮至粮仓。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，所述砝码和所述量斗分别设置于两纵向滑轨上，以限制二者水平摆动。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，所述砝码和所述量斗的下方分别设置限位装置，以限制二者纵向位移。

进一步的，所述的一种谷物测产装置，所述齿轮内设置缓冲装置。

一种基于上述任一项所述的谷物测产装置的测产方法，该方法包括：

(1)内校准：谷物进入量斗，当进入所述量斗的谷物和所述量斗的总重量大于砝码重量时，所述量斗通过链条拉动所述砝码，带动链条上的撞针撞击计数器和信号接收器；所述计数器计数并传输到中枢处理模块，所述信号接收器接收到撞击信号并传输到所述中枢处理模块；所述中枢处理模块关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，此时，第三电磁阀关闭，谷物进入所述标定容器；当所述量斗内谷物清空，所述砝码通过所述链条拉动所述量斗，带动所述链条上的撞针远离所述计数器和所述信号接收器复位，所述中枢处理模块关闭所述第二电磁阀，打开所述第一电磁阀，谷物再次进入所述量斗；同时，称重传感器对所述标定容器内谷物进行称重，并将称重数据传输到所述中枢处理模块，待称重结束后，所述中枢处理模块打开所述第三电磁阀放粮至粮仓，待放粮结束，关闭所述第三电磁阀；以此反复；

单位量斗中的谷物重量：

m_内＝(m₁+m₂+m₃+m₄+m₅+m₆+……m_n)/n

其中，n为计数器计数，m_n为称重传感器的第n次称重；

(2)外校准：在进行所述内校准的同时，或所述第三电磁阀处于常开状态下，单独进行所述外校准；将计数器计数i次后的所述粮仓中谷物全部取出，外部称量谷物的总重量为M_i，计算单位量斗中的谷物重量m_外＝M_i/i，将m_外手动输入到所述中枢处理模块；

(3)工作模式：所述第三电磁阀处于常开状态，所述中枢处理模块实时通过所述计数器技术N和m_校计算实时产量m_d＝m_校×N；

其中，当进行所述内校准时，单位量斗中谷物的校准重量m_校＝m_内；当进行所述外校准时，单位量斗中谷物的校准重量m_校＝m_外；

当所述中枢处理模块检测到收割机进入卸粮状态时，同时打开所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，关闭所述第三电磁阀，所述称重传感对所述标定容器内的剩余谷物进行称重，称得重量为m_x，则粮仓内总产量M＝m_校×N+m_x。

本发明的优点与效果是：

1.本发明提供的谷物测产装置采用连接于齿轮组两侧的砝码和量斗，通过砝码的重量计算量斗内的谷物重量，并通过计数器计数量斗的总放粮次数，得到最终谷物产量。或通过外部称重，计算外校准的单位量斗的谷物重量，结合计数器计数量斗的总放粮次数，得到最终谷物产量。

2.本发明提供的谷物测产装置采用标定容器的称重传感器对量斗每次的放粮重量进行称重，通过计数器计数量斗的放粮次数，计算内校准的单位量斗的谷物重量；再结合计数器计数量斗的总放粮次数，得到最终谷物产量。且标定容器的称重传感器可称量量斗里剩余的谷物重量，降低了整体称重的误差。

3.本发明提供的谷物测产装置具有结构原理简单、技术成本低、标定简单、稳定可靠、不受作物种类影响等特点，降低了受谷物水分和品种、作物种类的影响，同时降低了受机器震动和坡度的影响。

4.本发明提供的谷物测产方法采用内校准和外校准相结合的方式，滑轮式砝码平衡计数称量，减少了震动和传送方式的影响，克服了现有方法受谷物含水量、粒型等品种因素带来的影响，具有原理简单，稳定可靠等优点。

附图说明

图1示出本发明提供的谷物测产装置的结构示意图。

附图标记说明：1-进粮漏斗、11-第一电磁阀、2-量斗、21-进粮口、22-第二电磁阀、3-砝码、4-标定容器、41-第三电磁阀、42-称重传感器、5-齿轮组、51-链条、52-撞针、6-计数器、7-信号接收器、8-外壳、81-出粮口。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

在本发明的描述中，需要理解的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出本发明提供的谷物测产装置的结构示意图。该谷物测产装置包括进粮漏斗1、量斗2、砝码3和齿轮组5。砝码3和量斗2通过链条51滑动连接于齿轮组5的两侧。具体的是，链条51啮合于齿轮组5上，其两端分别连接砝码3和量斗2，根据砝码和量斗(包括其内谷物)的重量比较(此处忽略其他摩擦等因素)，链条相对齿轮组滑动。齿轮组5包括两齿轮，优选但不局限于两齿轮设置于同一水平面上。两齿轮之间设置计数器6和信号接收器7，链条51上且位于两齿轮之间设置撞针52。量斗2的顶部设置进粮口21，量斗2底部的出粮口设置第二电磁阀22。计数器6和信号接收器7连接于中枢处理模块将信息传递至中枢处理模块，中枢处理模块连接第二电磁阀22以控制其开关。当进入量斗2的谷物和量斗2的总重量大于砝码3时，链条51带动撞针52撞击计数器6和信号接收器7，同时，停止进粮，并打开第二电磁阀22。

该谷物测产装置还包括进粮漏斗1，进粮漏斗1设置于量斗2的进粮口上方。进粮漏斗1的出粮口设置第一电磁阀11。中枢处理模块连接第一电磁阀11，以控制其开关。当进入量斗2的谷物和量斗2的总重量大于砝码3时，第一电磁阀11关闭，停止进粮。

该谷物测产装置还包括标定容器4，标定容器4设置于量斗2下方。标定容器4的进粮口与量斗2的出粮口相对，标定容器4底部的出粮口设置第三电磁阀41，标定容器4底部设置称重传感器42，用于称重标定容器4内的谷物重量。当进入量斗2的谷物和量斗2的总重量大砝码3时，停止进粮，并打开第二电磁阀22，第三电磁阀41关闭，谷物落入标定容器4内，称重传感器42称重。具体的是，称重传感器42连接于中枢处理模块，将每次的称重数据传输到中枢处理模块中。中枢处理模块连接第三电磁阀41，以控制其开关。

该谷物测产装置还包括外壳8，量斗2、砝码3、标定容器4和齿轮组5设置于外壳8内，进粮漏斗1设置于外壳8顶部并伸入外壳8内，将谷物引流入外壳8内。进粮漏斗1的顶部为向外延伸的喇叭状敞口，其底部的出粮口设置第一电磁阀11，控制进粮漏斗1的出粮口的开关。进粮漏斗1的出粮口与量斗2的进粮口21相对，量斗2的底部设置第二电磁阀22，以控制量斗2的出粮口的开关。为了能够快速的将量斗内谷物放粮入标定容器内，量斗的底部(出粮口)和标定容器的顶部(进粮口)为敞口，且相对。标定容器4底部的出粮口设置第三电磁阀41，以控制标定容器4的出粮口的开关。为了能够快速的将标定容器内谷物放粮入粮仓，标定容器的底部(出粮口)为敞口。外壳8的底部设置出粮口81，标定容器4的出粮口与外壳8的出粮口81相对，以便快速放粮入粮仓。

进一步的，砝码3和量斗2分别设置于两纵向滑轨(图中未示出)上，以限制二者的水平摆动。砝码3和量斗2的下方分别设置限位装置(图中未示出)，以限制二者的纵向位移，保证二者在田间作业中不会出现大的晃动，避免对整体结构产生影响。齿轮内设置缓冲装置(图中未示出)，在受力突然增加时，加大链条滑动阻力，防止砝码和量斗在收割机行走在颠簸路段时出现剧烈的上下波动，减轻机器剧烈震动时给链条带来的影响，防止错误的计数。

计数器6和信号接收器7连接于中枢处理模块将信息传递至中枢处理模块，中枢处理模块连接第一电磁阀11、第二电磁阀22和第三电磁阀41以控制其开关。同时，中枢处理模块连接收割机的卸粮控制系统。

基于上述谷物测产装置的测产方法包括：

(1)内校准：谷物经进粮漏斗进入量斗，当进入量斗的谷物和量斗的总重量大于砝码重量时，量斗通过链条拉动砝码，带动链条上的撞针撞击计数器和信号接收器。计数器计数并将计数数据传输到中枢处理模块，信号接收器接收到撞击信号并传输到中枢处理模块。中枢处理模块控制关闭第一电磁阀停止进粮，打开第二电磁阀，此时，第三电磁阀处于关闭状态，谷物从量斗进入标定容器。当量斗内谷物清空，砝码通过链条拉动量斗，带动链条上的撞针远离计数器和信号接收器后复位，中枢处理模块控制关闭第二电磁阀停止继续放粮入标定容器，打开第一电磁阀，谷物再次进入量斗；同时，称重传感器对标定容器内谷物进行称重，并将称重数据传输到中枢处理模块，待称重结束后，中枢处理模块打开第三电磁阀放粮至粮仓，待放粮结束，关闭第三电磁阀。以此反复。

内校准的单位量斗中的谷物重量：

m_内＝(m₁+m₂+m₃+m₄+m₅+m₆+……m_n)/n

其中，n为计数器计数，m_n为称重传感器的第n次称重。

(2)外校准：

在进行内校准的同时，进行外校准。将计数器计数i次后的粮仓中谷物全部取出，外部称量谷物的总重量为M_i，计算外校准的单位量斗中的谷物重量m_外＝M_i/i，将m_外手动输入到中枢处理模块。

或单独进行外校准。第三电磁阀处于常开状态下，将计数器计数i次后的粮仓中谷物全部取出，外部称量谷物的总重量为M_i，计算外校准的单位量斗中的谷物重量m_外＝M_i/i，将m_外手动输入到中枢处理模块。

(3)工作模式：第三电磁阀处于常开状态，中枢处理模块实时通过所述计数器技术N和m_校计算实时产量m_d＝m_校×N；

其中，当进行内校准时，单位量斗中谷物的校准重量m_校＝m_内；当进行外校准时，单位量斗中谷物的校准重量m_校＝m_外。外校准更精准，内校准更方便，用户可根据实际环境及需要选择。

当中枢处理模块检测到收割机进入卸粮状态(停止收割)时，同时打开第一电磁阀和第二电磁阀，关闭第三电磁阀，称重传感对标定容器内的剩余谷物进行称重，称得重量为m_x，则粮仓内总产量M＝m_校×N+m_x。

卸粮完毕，产量M录入数据库，计数器归零。当割台落下，脱粒离合进入工作状态，下一仓测产开始。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，并非用来限定本发明的实施范围。但凡在本发明的保护范围内所做的等效变化及修饰，皆应认为落入了本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于谷物测产装置的测产方法，其特征在于，该方法包括：

（1）内校准：谷物进入量斗（2），当进入所述量斗（2）的谷物和所述量斗（2）的总重量大于砝码（3）重量时，所述量斗（2）通过链条（51）拉动所述砝码（3），带动链条（51）上的撞针（52）撞击计数器（6）和信号接收器（7）；所述计数器（6）计数并传输到中枢处理模块，所述信号接收器（7）接收到撞击信号并传输到所述中枢处理模块；所述中枢处理模块关闭第一电磁阀（11），打开第二电磁阀（22），此时，第三电磁阀（41）关闭，谷物进入标定容器（4）；当所述量斗（2）内谷物清空，所述砝码（3）通过所述链条（51）拉动所述量斗（2），带动所述链条（51）上的撞针（52）远离所述计数器（6）和所述信号接收器（7）复位，所述中枢处理模块关闭所述第二电磁阀（22），打开所述第一电磁阀（11），谷物再次进入所述量斗（2）；同时，称重传感器（42）对所述标定容器（4）内谷物进行称重，并将称重数据传输到所述中枢处理模块，待称重结束后，所述中枢处理模块打开所述第三电磁阀（41）放粮至粮仓，待放粮结束，关闭所述第三电磁阀（41）；以此反复；

单位量斗中的谷物重量：

m_内=（m₁+m₂+m₃+m₄+m₅+m₆+……m_n）/n

其中，n 为计数器计数，m_n为称重传感器的第n次称重；

（2）外校准：在进行所述内校准的同时，或所述第三电磁阀处于常开状态下，单独进行所述外校准；将计数器（6）计数i次后的所述粮仓中谷物全部取出，外部称量谷物的总重量为M_i，计算单位量斗中的谷物重量m_外=M_i /i，将m_外手动输入到所述中枢处理模块；

（3）工作模式：所述第三电磁阀（41）处于常开状态，所述中枢处理模块实时通过所述计数器技术N和m_校计算实时产量m_d=m_校×N；

其中，当进行所述内校准时，单位量斗中谷物的校准重量m_校= m_内；当进行所述外校准时，单位量斗中谷物的校准重量m_校=m_外；

当所述中枢处理模块检测到收割机进入卸粮状态时，同时打开所述第一电磁阀（11）和所述第二电磁阀（22），关闭所述第三电磁阀（41），所述称重传感器 （42）对所述标定容器（4）内的剩余谷物进行称重，称得重量为m_x，则粮仓内总产量M=m_校×N+m_x；

该谷物测产装置包括通过链条（51）滑动连接于齿轮组（5）两侧的砝码（3）和量斗（2）；所述量斗（2）的顶部设置进粮口（21），所述量斗（2）底部的出粮口设置第二电磁阀（22）；所述齿轮组（5）包括两齿轮，两所述齿轮之间设置计数器（6）和信号接收器（7），所述链条（51）上且位于两所述齿轮之间设置撞针（52）；当进入所述量斗（2）的谷物和所述量斗（2）的总重量大于所述砝码（3）时，所述链条（51）带动所述撞针（52）撞击所述计数器（6）和所述信号接收器（7），同时，停止进粮，打开所述第二电磁阀（22）；

所述计数器（6）和所述信号接收器（7）分别连接于中枢处理模块，所述中枢处理模块连接所述第二电磁阀（22）；

所述量斗（2）下方设置标定容器（4），所述标定容器（4）的进粮口与所述量斗（2）的出粮口相对，所述标定容器（4）底部的出粮口设置第三电磁阀（41），所述标定容器（4）底部设置称重传感器（42）；当进入所述量斗（2）的谷物和所述量斗（2）的总重量大于所述砝码（3）时，停止进粮，并打开所述第二电磁阀（22），所述第三电磁阀（41）关闭，所述谷物落入所述标定容器（4）内，所述称重传感器（42）称重；

所述第三电磁阀（41）和所述称重传感器（42）分别连接于中枢处理模块；

所述量斗（2）的所述进粮口（21）上方设置进粮漏斗（1），所述进粮漏斗（1）的出粮口设置第一电磁阀（11），所述第一电磁阀（11）连接于中枢处理模块；当进入所述量斗（2）的谷物和所述量斗（2）的总重量大于所述砝码（3）时，所述第一电磁阀（11）关闭，停止进粮。

2.根据权利要求1所述的测产方法，其特征在于，该谷物测产装置还包括外壳（8），所述量斗（2）、所述砝码（3）、所述齿轮组（5）和所述标定容器（4）设置于所述外壳（8）内，所述外壳（8）的底部设置出粮口（81），所述标定容器（4）的出粮口与所述外壳（8）的所述出粮口（81）相对；当所述称重传感器（42）称重结束后，打开所述第三电磁阀（41）放粮至粮仓。

3.根据权利要求1或2所述的测产方法，其特征在于，所述砝码（3）和所述量斗（2）分别设置于两纵向滑轨上，以限制二者水平摆动。

4.根据权利要求1或2所述的测产方法，其特征在于，所述砝码（3）和所述量斗（2）的下方分别设置限位装置，以限制二者纵向位移。

5.根据权利要求1或2所述的测产方法，其特征在于，所述齿轮内设置缓冲装置。

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