CN114342639B - 一种智能地形跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能地形跟踪系统，属于地形跟踪技术领域，包括载具安装平台、割台架、可控悬挂系统、割刀、驱动电机驱动器、切割阻力检测装置、控制计算机等；本发明通过切割阻力检测装置检测割刀在收割过程中所受到的切割阻力，根据切割阻力与植物根部距地面距离之间的换算关系，推算割刀距地面的距离，从而在地形发生变化时，根据割刀离地距离的变化通过可控悬挂系统适时调整割台架的高度和摆角，实现对地形的自动跟踪；本发明可以实现平地、上坡、下坡、左右斜坡条件下对地形的自动跟踪；本发明还可以检测到割刀触地的情况；解决了现有地形跟踪系统难以根据不同地形准确判断割台的当前高度的问题。

Description

一种智能地形跟踪系统

技术领域

本发明涉及地形跟踪技术领域，具体是一种智能地形跟踪系统。

背景技术

目前，公知的割台在收割过程中，如果遇到地形起伏的情况，包括正面坡度（前方地形逐步升高或降低）和侧面坡度（左面高右面低或反之），需要操作员人工对地形进行判断，相应调整割台的离地高度和摆角，以防发生割台触地的情况。由于前方的地形被待收割的农作物覆盖，操作员很难对农作物下方的地形作出准确判断，判断不准确时就会导致割台触地或者割台过高影响收割效果，这样就限制了割台的使用范围，只适合于在平坦的土地上使用。

为了实现割台对地形的自动跟踪，目前比较普遍的方案是通过摄像头拍摄前方图像，通过图像识别的方式判断前方地面高度的变化，这种方法的主要问题表现在前面地表种满了农作物，并不能看到地面，只能看到农作物顶端的高度变化，与实际的地面高度变化不能准确匹配，目前这种技术仍不实用，另一种方案是在割台后方安装探轮，利用探轮的高度变化推算前方割台的相对高度，对割台的位置进行调整，但由于探轮位于割台的后方，位置与前方割台有一定的滞后，所以并不能准确判断割台的当前高度，并且探轮在地面上行走，受地面微观地形的影响很大，如沟陇、土块、收割后残留的根茬等等，都会对探轮的行走造成较大的干扰，严重影响对地形起伏情况的判断。因此，亟需一种智能地形跟踪系统，解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能地形跟踪系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能地形跟踪系统，包括载具安装平台和割台架，还包括：

可控悬挂系统，所述可控悬挂系统分别与所述载具安装平台和割台架连接，用于调节所述割台架的离地高度和摆角；

割刀，所述割刀安装在所述割台架上，用于切割农作物；

驱动电机，所述驱动电机安装在所述割台架上，且所述驱动电机与割刀之间通过割刀驱动轴连接，用于驱动所述割刀旋转，切割农作物；

驱动电机驱动器，所述驱动电机驱动器与所述驱动电机连接，用于控制驱动电机运转；

切割阻力检测装置，所述切割阻力检测装置用于采集割刀在切割过程中的受到的切割阻力；

控制计算机，所述控制计算机安装在所述载具安装平台上，与所述可控悬挂系统、切割阻力检测装置和驱动电机驱动器通过信号传输线缆连接，用于根据切割阻力数据对割台离地高度进行分析，计算出各个割刀与农作物根部的相对位置后，可以生成操控指令控制所述可控前悬挂系统作出相应位置调整；

载具运行数据采集器，所述载具运行数据采集器与所述控制计算机连接，用于可以采集载具的运行数据，如速度、姿态等，并将数据传送给所述控制计算机；

所述切割阻力检测装置检测割刀的切割阻力，通过控制计算机根据切割阻力数据判断割刀相对与农作物根部的位置，计算出各个割刀与农作物根部的相对位置后，控制计算机生成操控指令控制所述可控前悬挂系统作出相应位置调整。

作为本发明进一步的方案：所述切割阻力检测装置为转速传感器，所述转速传感器安装在所述割刀驱动轴上。

作为本发明进一步的方案：所述切割阻力检测装置为扭矩传感器，所述扭矩传感器安装在所述割刀驱动轴上。

作为本发明进一步的方案：所述切割阻力检测装置为驱动电机驱动器，当切割阻力变化时，为保持转速的恒定，驱动电机的驱动电流也会相应变化，控制计算机接收到各个驱动电机的驱动电流数据后，根据预设的电流与距离换算关系，计算出离地距离，控制计算机由此判断出割台架与地面的相对位置。

作为本发明进一步的方案：所述割刀的数量至少为一套。

作为本发明进一步的方案：所述可控悬挂系统包含离地高度控制器和摆角控制器，用于根据所述控制计算机的指令调整割台架的离地高度和摆角。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所采集的高度数据直接来源于割刀，可以更直接反映割刀的当前高度，没有数据的滞后；本发明可以有效清晰的检测出割刀触地的情况；本发明实现割台架在收割过程中对地形的自动跟踪，可以减少收割过程中的人工误判，降低劳动强度；本发明可以使割台架的适用范围从平地扩展到缓坡丘陵地形，使用范围广。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种智能地形跟踪系统俯视角度的立体结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种智能地形跟踪系统仰视角度的立体结构示意图。

附图标记注释：101-割刀、102-割刀驱动轴、103-割台架、104-驱动电机驱动器、105-驱动电机105、106-信号传输线缆、107-切割阻力采集装置、108-载具安装平台、109-可控悬挂系统、110-控制计算机、111-载具运行数据采集器。

具体实施方式

作为本发明的一种实施例，请参阅图1至图2，一种智能地形跟踪系统，包括载具安装平台108和割台架103，还包括：

可控悬挂系统109，所述可控悬挂系统109分别与所述载具安装平台108和割台架103连接，所述可控悬挂系统109包含离地高度控制器和摆角控制器，用于调节所述割台架103的离地高度和摆角；

割刀101，所述割刀101安装在所述割台架103上，所述割刀101的数量至少为一套，用于切割农作物；

驱动电机105，所述驱动电机105安装在所述割台架103上，且所述驱动电机105与割刀101之间通过割刀驱动轴102连接，用于驱动所述割刀101旋转，切割农作物；

驱动电机驱动器104，所述驱动电机驱动器104与所述驱动电机105连接，用于控制驱动电机105运转；

切割阻力检测装置107，所述切割阻力检测装置107用于采集割刀101在切割过程中的受到的切割阻力；

控制计算机110，所述控制计算机110安装在所述载具安装平台108上，与所述可控悬挂系统109、切割阻力检测装置107和驱动电机驱动器104通过信号传输线缆106连接，用于根据切割阻力数据对割台离地高度进行分析，计算出各个割刀101与农作物根部的相对位置后，可以生成操控指令控制所述可控前悬挂系统作出相应位置调整；

载具运行数据采集器111，所述载具运行数据采集器111与所述控制计算机110连接，用于可以采集载具的运行数据，如速度、姿态等，并将数据传送给所述控制计算机110；

所述切割阻力检测装置107检测割刀101的切割阻力，通过控制计算机110根据切割阻力数据判断割刀101相对与农作物根部的位置，计算出各个割刀101与农作物根部的相对位置后，控制计算机110生成操控指令控制所述可控前悬挂系统作出相应位置调整。

在本发明实施例中，所述切割阻力检测装置107为转速传感器，所述转速传感器安装在所述割刀驱动轴102上。

本实施例采用电机恒定驱动力方式，当切割阻力变化时，割刀101的转速也会相应变化，控制计算机110接收到各个割刀101转速数据后，根据预设的转速与距离换算关系，计算出离地距离，控制计算机110由此判断出割台架103与地面的相对位置，可控悬挂系统109对割台架103进行位置调整。

作为本发明的另一种实施例，请参阅图1至图2，所述切割阻力检测装置107为扭矩传感器，所述扭矩传感器安装在所述割刀驱动轴102上。

本实施例采用电机恒定转速方式，当切割阻力变化时，为保持转速的恒定，割刀101的驱动扭矩也会相应变化，控制计算机110接收到各个割刀101驱动扭矩数据后，根据预设的扭矩与距离换算关系，计算出离地距离，控制计算机110由此判断出割台架103与地面的相对位置，可控悬挂系统109对割台架103进行位置调整。

作为本发明的另一种实施例，请参阅图1至图2，所述切割阻力检测装置107为驱动电机驱动器104，本实施例采用电机恒定转速方式，当切割阻力变化时，为保持转速的恒定，驱动电机105的驱动电流也会相应变化，控制计算机110接收到各个驱动电机105的驱动电流数据后，根据预设的电流与距离换算关系，计算出离地距离，控制计算机110由此判断出割台架103与地面的相对位置。

工作原理：首先检测割刀101在切割过程中所受到的切割阻力，一般情况下，很多植物在生长过程中，越靠近根部就更加粗壮，在切割的时候就会有更大的切割阻力，本发明根据这个现象，对于这一类的植物，通过检测割刀101切割过程中的切割阻力，就可判断割刀101相对于植物根部的距离，进而对割台架103的位置进行调整，防止割台架103过于接近地面，在另一种情况下，如果割刀101不慎接触到地表，接触时表层土壤会对割刀101形成较大的切割阻力，针对这种情况，在检测到切割阻力大幅增加的时候，就可以判断为割刀101触地，这时应迅速调整割台位置，脱离触地状态，由此，通过检测切割阻力，可以判断割刀101与植物根部的相对位置，也可以检测出割刀101是否触地；在本发明中通过切割阻力检测装置107检测割刀101在收割过程中所受到的切割阻力，根据切割阻力与植物根部距地面距离之间的换算关系，推算割刀101距地面的距离，从而在地形发生变化时，根据割刀101离地距离的变化通过可控悬挂系统109实时调整割台架103的高度和摆角，实现对地形的自动跟踪；本发明可以实现平地、上坡、下坡、左右斜坡条件下对地形的自动跟踪；本发明还可以检测到割刀101触地的情况，能够在发生割刀101刚刚触地时迅速调整割台高度，防止触地加一步加深。

Claims (6)

1.一种智能地形跟踪系统，包括载具安装平台和割台架，其特征在于，还包括：

可控悬挂系统，所述可控悬挂系统分别与所述载具安装平台和割台架连接，用于调节所述割台架的离地高度和摆角；

割刀，所述割刀安装在所述割台架上，用于切割农作物；

驱动电机，所述驱动电机安装在所述割台架上，且所述驱动电机与割刀之间通过割刀驱动轴连接，用于驱动所述割刀旋转，切割农作物；

驱动电机驱动器，所述驱动电机驱动器与所述驱动电机连接，用于控制驱动电机运转；

切割阻力检测装置，所述切割阻力检测装置用于采集割刀在切割过程中的受到的切割阻力；

控制计算机，所述控制计算机安装在所述载具安装平台上，与所述可控悬挂系统、切割阻力检测装置和驱动电机驱动器通过信号传输线缆连接，用于根据切割阻力数据对割台离地高度进行分析，计算出各个割刀与农作物根部的相对位置后，生成操控指令控制所述可控悬挂系统作出相应位置调整；

载具运行数据采集器，所述载具运行数据采集器与所述控制计算机连接，用于采集载具的运行数据，如速度、姿态，并将数据传送给所述控制计算机；

所述切割阻力检测装置检测割刀的切割阻力，通过控制计算机根据切割阻力数据判断割刀相对于农作物根部的位置，计算出各个割刀与农作物根部的相对位置后，控制计算机生成操控指令控制所述可控悬挂系统作出相应位置调整。

2.根据权利要求1所述的一种智能地形跟踪系统，其特征在于，所述切割阻力检测装置为转速传感器，所述转速传感器安装在所述割刀驱动轴上。

3.根据权利要求1所述的一种智能地形跟踪系统，其特征在于，所述切割阻力检测装置为扭矩传感器，所述扭矩传感器安装在所述割刀驱动轴上。

4.根据权利要求1所述的一种智能地形跟踪系统，其特征在于，所述切割阻力检测装置为驱动电机驱动器，当切割阻力变化时，为保持转速的恒定，驱动电机的驱动电流也会相应变化，控制计算机接收到各个驱动电机的驱动电流数据后，根据预设的电流与距离换算关系，计算出离地距离，控制计算机（110）由此判断出割台架（103）与地面的相对位置。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种智能地形跟踪系统，其特征在于，所述割刀的数量至少为一套。

6.根据权利要求5所述的一种智能地形跟踪系统，其特征在于，所述可控悬挂系统包含离地高度控制器和摆角控制器，用于根据所述控制计算机的指令调整割台架的离地高度和摆角。

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