CN114246067B - 一种打捆机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打捆机控制系统，包括：推力传感器，设置于压缩装置的压缩活塞与连杆处，用于实时检测压缩活塞的推力；湿度传感器，设置于所述压缩装置上，用于检测草捆的湿度；压捆油缸电磁阀，设置于所述压缩装置上，用于控制压捆室的出口尺寸；控制器，与所述推力传感器、所述湿度传感器和所述压捆油缸电磁阀分别电连接。应用本发明提供的打捆机控制系统，实现了草捆密度的自动调节，从而能够打出密度更大的草捆，以减少空间占用率，提高经济性。本发明还公开了一种与上述打捆机控制系统相对应的打捆机控制方法，同样具有上述技术效果。

Description

一种打捆机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及农机控制技术领域，更具体地说，涉及一种打捆机控制系统及方法。

背景技术

方形打捆机是一种农用拖拉机拖拽的农机，由拖拉机提供电源与动力。打捆机的捡拾装置将牧草从地上搂起并喂入到预压室压缩成草片；喂入装置将预压室达到预压缩密度的草片喂入到打捆室；打捆室内往复的压缩活塞将喂入的草片压缩成大草捆，草捆密度由压捆油缸控制的挤压力来决定，草捆湿度传感器检测草捆的湿度；并且在草捆达到预设长度后开始将草捆用打捆绳捆住；放捆装置将统计草捆数量并且对草捆进行称重。

现有打捆机控制系统主要包括显示器、控制器、多个电磁阀以及多个压力开关、多个接近开关以及一个行程开关。压力开关提供压力值，检测打捆是否已达标，接近开关提供位置信息和标准包网次数信息，行程开关提供位置信息，压力开关；接近开关检测后仓门是否已闭合；行程开关测后仓门是否开启，检测卸物架是否已卸载。该控制系统虽能够实现打捆机的自动控制，但无法对草捆的密度进行控制，草捆密度小时则运输储存时需占用更多的空间，经济性能较差。

综上所述，如何有效地解决草捆打捆密度小空间占用大等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种打捆机控制系统，该打捆机控制系统的结构设计可以有效地解决草捆打捆密度小空间占用大的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种打捆机控制系统，包括：

推力传感器，设置于压缩装置的压缩活塞与连杆处，用于实时检测压缩活塞的推力；

湿度传感器，设置于所述压缩装置上，用于检测草捆的湿度；

压捆油缸电磁阀，设置于所述压缩装置上，用于控制压捆室的出口尺寸；

控制器，与所述推力传感器、所述湿度传感器和所述压捆油缸电磁阀分别电连接，用于根据所述推力传感器采集的所述压缩活塞实时的推力值，计算草捆的实时密度值，比较所述实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，根据所述湿度传感器检测的草捆湿度生成第一修正系数并对所述第一电信号进行修正得到第二电信号，所述第二电信号作用于压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

优选地，上述打捆机控制系统中，还包括：

称重装置，设置于放捆装置与车架连接处，用于检测打结后的草捆的重量；

所述控制器与所述称重装置电连接，用于根据所述称重装置检测的草捆重量计算草捆的实际密度值，比较所述实际密度值和所述密度设定值生成第二修正系数并对所述第二电信号进行修正得到第三电信号，在下捆草捆开始打捆时所述第三电信号作用于所述压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

优选地，上述打捆机控制系统中，所述控制器具体用于对应每个程序周期生成一次所述第一电信号，且所述第一电信号作用于压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸；所述控制器具体还用于每隔预设间隔根据所述湿度传感器检测的草捆湿度生成一次所述第一修正系数并对所述第一电信号进行修正得到所述第二电信号。

优选地，上述打捆机控制系统中，还包括设置于喂入装置上、用于检测所述预压室的压力值的压力传感器，所述预压室的压力值达到预压设定压力值时，喂入叉将预压草捆送入打捆室。

优选地，上述打捆机控制系统中，还包括转速传感器，设置于捡拾装置上，用于检测所述捡拾装置的转速；所述控制器具体用于判断所述捡拾装置的转速是否在正常范围内，若是，则将捡拾的牧草送入预压室，否则控制报警装置报警。

优选地，上述打捆机控制系统中，还包括与所述控制器电连接的北斗定位数据传输系统，所述北斗定位数据传输系统用于将打捆机的作业数据及位置信息发送至大数据平台。

优选地，上述打捆机控制系统中，还包括设置于放捆装置尾部用于对草捆计数的接近开关。

优选地，上述打捆机控制系统中，还包括与所述控制器电连接的显示装置。

本发明提供的打捆机控制系统包括推力传感器、湿度传感器、压捆油缸电磁阀和控制器。其中，推力传感器，设置于压缩装置的压缩活塞与连杆处，用于实时检测压缩活塞的推力；湿度传感器，设置于所述压缩装置上，用于检测草捆的湿度；压捆油缸电磁阀，设置于所述压缩装置上，用于控制压捆室的出口尺寸；控制器，与所述推力传感器、所述湿度传感器和所述压捆油缸电磁阀分别电连接，用于根据所述推力传感器采集的所述压缩活塞实时的推力值，计算草捆的实时密度值，比较所述实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，根据所述湿度传感器检测的草捆湿度生成第一修正系数并对所述第一电信号进行修正得到第二电信号，所述第二电信号作用于压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

应用本发明提供的打捆机控制系统，在压缩装置的压缩活塞往复运动将草片压成草捆的过程中，推力传感器采集压实活塞实时推力值，由推力值计算出草捆的实时密度值，实时密度值与密度设定值比较，产生第一电信号。另外，湿度传感器检测草捆湿度，再根据草捆湿度值产生第一修正系数并对第一电信号进行修正，修正后得到第二电信号，第二电信号作用于压捆油缸电磁阀，控制压捆室出口尺寸，压捆室出口大小调整，使得草捆经过出口的速度相应变化，从而实现密度的自动调节。综上，本发明提供的打捆机控制系统，实现了草捆密度的自动调节，从而能够打出密度更大的草捆，以减少空间占用率，提高经济性。

本发明还提供了如下技术方案：

一种打捆机控制控制方法，包括：

接收实时检测的压缩装置的压缩活塞的推力值及压缩装置内草捆的湿度值；

根据所述压缩活塞实时的推力值，计算草捆的实时密度值；

比较所述实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，输出所述第一电信号至压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸；

每隔预设间隔根据所述草捆湿度生成第一修正系数并对所述第一电信号进行修正得到第二电信号，输出所述第二电信号至压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

优选地，上述打捆机控制方法中，还包括：

接收检测获得的打结后的草捆重量；

根据所述草捆重量计算草捆的实际密度值；

比较所述实际密度值和密度设定值生成第二修正系数并对所述第二电信号进行修正得到第三电信号；

在下捆草捆开始打捆时输出所述第三电信号至所述压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

本发明提供的打捆机控制方法，实现了草捆密度的自动调节，从而能够打出密度更大的草捆，以减少空间占用率，提高经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的打捆机控制系统的结构示意图；

图2为打捆机的系统硬件示意图；

图3为打捆机作业流程示意图；

图4为本发明一个具体实施例的打捆机控制方法的流程示意图。

附图中标记如下：

推力传感器101、湿度传感器102、压捆油缸电磁阀103、称重装置104、转速传感器105、压力传感器106、控制器107、显示装置108、北斗定位数据传输系统109。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种打捆机控制系统及方法，以实现草捆密度自动调节，从而打出密度更大的草捆，减少空间占用率，提高经济性。

下面将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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

打捆机主要用于将牧草打捆，请参阅图2，其一般包括捡拾装置、喂入装置、压缩装置、打结装置和放捆装置。请参阅图3，打捆机作业时，捡拾装置将牧草从地上搂起并喂入到预压室压缩成草片，喂入装置将预压室达到预压缩压力的草片喂入到打捆室，压缩装置通过打捆室内往复的压缩活塞将喂入的草片压缩成草捆。打结装置在草捆达到预设长度后开始将草捆用打捆绳捆住，位于打捆室尾部的计量星形轮被往后运动的草捆带动，星形轮旋转带动草捆长度传感器完成草捆长度的检测。草捆长度达到预设值后，启动打结离合电机，将打结离合器推开，并开始打结作业，完成对草捆的捆绳作业。根据需要，打结离合电机也可以使用液压油缸或者液压马达代替。放捆装置将草捆从打捆室滑落到地面，位于放捆装置尾部的接近开关用于对生产的草捆计数。

在一个具体实施例中，请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的打捆机控制系统的结构示意图。本发明提供的打捆机控制系统包括推力传感器101、湿度传感器102、压捆油缸电磁阀103和控制器107。

其中，推力传感器101，设置于压缩装置的压缩活塞与连杆处，用于实时检测压缩活塞的推力。推力传感器101具体可以采用销轴传感器，或者其他常规能够检测推力的传感器。通过推力传感器101实施检测压缩活塞的推力，根据斯卡维特公式，由推力值能够推算出实时密度值。

湿度传感器102，设置于压缩装置上，用于检测草捆的湿度。由于草捆的湿度与上述密度计算有着直接影响，因而通过检测草捆的湿度，对密度进行修正，以获得更为精确的控制精度。

压捆油缸电磁阀103，设置于压缩装置上，用于控制压捆室的出口尺寸。通过压捆油缸电磁阀103控制压捆油缸的伸出长度，从而控制压捆室的出口尺寸，以进行草捆密度调节。

控制器107与推力传感器101、湿度传感器102和压捆油缸电磁阀103分别电连接，用于根据推力传感器101采集的压缩活塞实时的推力值，计算草捆的实时密度值，比较实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，根据湿度传感器102检测的草捆湿度生成第一修正系数并对第一电信号进行修正得到第二电信号，第二电信号作用于压捆油缸电磁阀103以控制压捆室出口尺寸。控制器107是整个系统的信号处理单元，接受各传感器输入的信号，通过算法处理输入信号后，将得到的调节信号输出至各执行元件。

也就是推力传感器101实时检测压缩活塞的推力值并将其发送至控制器107，控制器107根据该实时推力值计算草捆的实时密度值，具体通过根据斯卡维特公式推算出实时密度值。比较实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，具体通过程序运算产生第一电信号。第一电信号为对应控制压捆油缸电磁阀103动作以增大压捆室出口尺寸或者控制压捆油缸电磁阀103动作以减小压捆室出口尺寸的控制逻辑的控制信号。具体的，当实时密度值大于设定密度值时，第一电信号可以为控制压捆油缸电磁阀103动作以增大压捆室出口尺寸，反之当实时密度值小于设定密度值时，第一电信号可以为控制压捆油缸电磁阀103动作以减小压捆室出口尺寸。具体压捆室出口尺寸大小调整的幅度可根据需要设置，如根据实时密度值与密度设定值的差值相应调整等。

湿度传感器102检测草捆的湿度，并将其发送至控制器107，控制器107根据该草捆湿度生成第一修正系数，具体第一修正系数与草捆湿度的关系可以为预存的通过计算等方式获得的函数关系或者数据表等。称重装置104具体可以为称重传感器。控制器107根据第一修正系数对第一电信号进行修正，以得到第二电信号。第二电信号是基于草捆湿度修正后的控制信号，根据草捆湿度可以推算出牧草压缩性，湿度越低压缩性越好，通过草捆湿度修正活塞推力值，进而修正由此获得的实时密度值，最终实现对第一电信号的修正。通过引入湿度的修正，能得到更高密度的草捆。

应用本发明提供的打捆机控制系统，在压缩装置的压缩活塞往复运动将草片压成草捆的过程中，推力传感器101采集压实活塞实时推力值，由推力值计算出草捆的实时密度值，实时密度值与密度设定值比较，产生第一电信号。另外，湿度传感器102检测草捆湿度，再根据草捆湿度值产生第一修正系数并对第一电信号进行修正，修正后得到第二电信号，第二电信号作用于压捆油缸电磁阀103，控制压捆室出口尺寸，压捆室出口大小调整，使得草捆经过出口的速度相应变化，从而实现密度的自动调节。综上，本发明提供的打捆机控制系统，实现了草捆密度的自动调节，从而能够打出密度更大的草捆，以减少空间占用率，提高经济性。

进一步地，该打捆机控制系统还包括：称重装置104，设置于放捆装置与车架连接处，用于检测打结后的草捆的重量；控制器107与称重装置104电连接，用于根据称重装置104检测的草捆重量计算草捆的实际密度值，比较实际密度值和密度设定值生成第二修正系数并对第二电信号进行修正得到第三电信号，在下捆草捆开始打捆时第三电信号作用于压捆油缸电磁阀103以控制压捆室出口尺寸。通过称重装置104称取打结完成后的草捆重量，由于草捆的长度已知，根据草捆的形状、长度及重量能够计算出打结后草捆的实际密度值，比较实际密度值与上述的密度设定值，生成第二修正系数，控制器107根据第二修正系数对第二电信号进行修正，得到第三电信号，并在下捆草捆开始打捆时控制压捆油缸根据第三电信号控制压捆室的出口尺寸。如根据实际密度值与密度设定值的差值大小，相应的调节压捆室的出口尺寸大小。第三电信号的生成周期为每个草捆一次，且第三电信号作用与下捆草捆开始打捆时。

更进一步地，控制器107具体用于对应每个程序周期生成一次第一电信号，且第一电信号作用于压捆油缸电磁阀103以控制压捆室出口尺寸；控制器107具体还用于每隔预设间隔根据湿度传感器102检测的草捆湿度生成一次第一修正系数并对第一电信号进行修正得到第二电信号。上述程序周期可以为PLC控制器107的程序周期等。第一电信号的生成周期为每个程序周期一次。预设间隔则可以根据需要设定，如设置为2s，则第二电信号的生成周期为2s一次。

在上述各实施例中，还包括设置于喂入装置上、用于检测预压室的压力值的压力传感器106，预压室的压力值达到预压设定压力值时，喂入叉将预压草捆送入打捆室。拨草叉将捡拾的牧草送入预压室，草捆压力达到设定值会自动触发机械装置启动喂入叉，喂入叉将预压的草片喂入至打捆室。通过预压室压力传感器106检测预压室内草捆压力，能够反馈草捆实际压力值，进而与设定的预压设定值比较，以用于指导调整预压室触发结构改变预压设定值。且可根据后期反馈的草捆完成度来调整预压室密度，预压室密度的调整可通过机械装置来完成。

在上述各实施例中，还包括转速传感器105，设置于捡拾装置上，用于检测捡拾装置的转速；控制器107具体用于判断捡拾装置的转速是否在正常范围内，若是，则将捡拾的牧草送入预压室，否则控制报警装置报警。即转速传感器105检测捡拾装置的转速，捡拾转速用于判断捡拾装置工作状态。控制器107通过程序判断转速是否在正常值范围内，如低于正常值，说明草捆喂入量超出最大设计值，系统来不急喂入草料，则会在显示屏报警，提示驾驶员降低行驶速度，以减少草捆喂入量。通过上述设置，使得捡拾过程更为安全可靠。

在上述各实施例中，还包括与控制器107电连接的北斗定位数据传输系统109，北斗定位数据传输系统109用于将打捆机的作业数据及位置信息发送至大数据平台。通过北斗定位数据传输系统109，实现数据采集，卫星定位，并接入大数据平台，将打捆机作业数据及位置信息发送至大数据平台，便于使用者或农场经营者查询。作业数据具体可以包括草捆湿度、密度、重量信息等。

在上述各实施例中，还包括设置于放捆装置尾部用于对草捆计数的接近开关，以对草捆进行计数。

在上述各实施例中，还包括与控制器107电连接的显示装置108。显示装置108具体可以为显示屏。显示装置108是打捆机控制系统的人机交互系统，用于显示主要运行参数，比如：捡拾装置转速、喂入装置压力、压实活塞推力、草捆数量、草捆长度等。显示装置108具体可通过CAN总线和控制器107连接，或者也可以通过RS232/485，Ethernet Modbus-TCP等通信协议代替。

本发明还提供了一种打捆机控制控制方法，在一个具体实施例中，包括一下步骤：

S01：接收实时检测的压缩装置的压缩活塞的推力值及压缩装置内草捆的湿度值；

S02：根据压缩活塞实时的推力值，计算草捆的实时密度值；

S03：比较实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，输出第一电信号至压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸；

S04：每隔预设间隔根据草捆湿度生成第一修正系数并对第一电信号进行修正得到第二电信号，输出第二电信号至压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

进一步地，还包括：

S05：接收检测获得的打结后的草捆重量；

S06：根据草捆重量计算草捆的实际密度值；

S07：比较实际密度值和密度设定值生成第二修正系数并对第二电信号进行修正得到第三电信号；

S08：在下捆草捆开始打捆时输出第三电信号至压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

如图4所示，具体的，对应每个程序周期生成一次第一电信号，且每隔预设间隔根据湿度传感器检测的草捆湿度生成一次第一修正系数并对第一电信号进行修正。上述程序周期可以为PLC控制器的程序周期等。第一电信号的生成周期为每个程序周期一次。预设间隔具体可以根据需要设定，如设置为2s，则第二电信号的生成周期为2s一次。根据草捆重量计算草捆的实际密度值，并与密度设定值比较生成第二修正系数，并对第二电信号进行修正得到第三电信号。第三电信号在在下捆草捆开始打捆时作用于压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。其他各步骤中的相关参数等具体可参考上述打捆机控制系统中的相关阐述，此处不再赘述。

本发明提供的打捆机控制方法，实现了草捆密度的自动调节，从而能够打出密度更大的草捆，以减少空间占用率，提高经济性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种打捆机控制系统，其特征在于，包括：

推力传感器，设置于压缩装置的压缩活塞与连杆处，用于实时检测压缩活塞的推力；

湿度传感器，设置于所述压缩装置上，用于检测草捆的湿度；

压捆油缸电磁阀，设置于所述压缩装置上，用于控制压捆室的出口尺寸；

控制器，与所述推力传感器、所述湿度传感器和所述压捆油缸电磁阀分别电连接，用于根据所述推力传感器采集的所述压缩活塞实时的推力值，计算草捆的实时密度值，比较所述实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，根据所述湿度传感器检测的草捆湿度生成第一修正系数并对所述第一电信号进行修正得到第二电信号，所述第二电信号作用于压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

2.根据权利要求1所述的打捆机控制系统，其特征在于，还包括：

称重装置，设置于放捆装置与车架连接处，用于检测打结后的草捆的重量；

所述控制器与所述称重装置电连接，用于根据所述称重装置检测的草捆重量计算草捆的实际密度值，比较所述实际密度值和所述密度设定值生成第二修正系数并对所述第二电信号进行修正得到第三电信号，在下捆草捆开始打捆时所述第三电信号作用于所述压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

3.根据权利要求2所述的打捆机控制系统，其特征在于，所述控制器具体用于对应每个程序周期生成一次所述第一电信号，且所述第一电信号作用于压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸；所述控制器具体还用于每隔预设间隔根据所述湿度传感器检测的草捆湿度生成一次所述第一修正系数并对所述第一电信号进行修正得到所述第二电信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的打捆机控制系统，其特征在于，还包括设置于喂入装置上、用于检测预压室的压力值的压力传感器，所述预压室的压力值达到预压设定压力值时，喂入叉将预压草捆送入打捆室。

5.根据权利要求1-3任一项所述的打捆机控制系统，其特征在于，还包括转速传感器，设置于捡拾装置上，用于检测所述捡拾装置的转速；所述控制器具体用于判断所述捡拾装置的转速是否在正常范围内，若是，则将捡拾的牧草送入预压室，否则控制报警装置报警。

6.根据权利要求1-3任一项所述的打捆机控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器电连接的北斗定位数据传输系统，所述北斗定位数据传输系统用于将打捆机的作业数据及位置信息发送至大数据平台。

7.根据权利要求1-3任一项所述的打捆机控制系统，其特征在于，还包括设置于放捆装置尾部用于对草捆计数的接近开关。

8.根据权利要求1-3任一项所述的打捆机控制系统，其特征在于，还包括与所述控制器电连接的显示装置。

9.一种打捆机控制方法，其特征在于，包括：

接收实时检测的压缩装置的压缩活塞的推力值及压缩装置内草捆的湿度值；

根据所述压缩活塞实时的推力值，计算草捆的实时密度值；

比较所述实时密度值与密度设定值并生成第一电信号，输出所述第一电信号至压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸；

每隔预设间隔根据所述草捆湿度生成第一修正系数并对所述第一电信号进行修正得到第二电信号，输出所述第二电信号至压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

10.根据权利要求9所述的打捆机控制方法，其特征在于，还包括：

接收检测获得的打结后的草捆重量；

根据所述草捆重量计算草捆的实际密度值；

比较所述实际密度值和密度设定值生成第二修正系数并对所述第二电信号进行修正得到第三电信号；

在下捆草捆开始打捆时输出所述第三电信号至所述压捆油缸电磁阀以控制压捆室出口尺寸。

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