CN114467438A - 一种实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置及其监测方法 - Google Patents

一种实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置及其监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置及其监测方法，包括电子监控系统和落种检测机构；电子监控系统包括中央处理模块、语音报警模块和北斗定位模块；落种检测机构包括上挂式摆杆触发结构和横置式位移检测结构，通过上挂式摆杆触发结构带动横置式位移检测结构的线位移滑块产生位移，根据线性位移传感器反馈的位移信号，实时监测出种滑道内的出种情况，并将情况传输给中央处理模块进行数据处理，若漏播则控制北斗定位模块进行漏播位置的定位，保存定位数据绘制漏播图，同时控制语音报警模块进行漏播提醒。本发明可有效避免受到土块等杂物干扰，提高了漏播监测的精确度和稳健性，可为后续补种作业提供漏播图与准确的漏播量数据。

Description

一种实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置及其监测方法
技术领域
本发明涉及农业机械的技术领域，尤其是指一种实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置及其监测方法。
背景技术
甘蔗是我国南方最主要的糖料作物，然而我国甘蔗生产机械化程度不高，特别是播种环节现有的实时切段式甘蔗播种机需要人工放种作业，由于人工效率的不稳定和疲劳造成的漏播，覆土后又无法及时发现，是减损经济效益和减产的重要原因，其中，漏播指的是同一植行相邻最近的有效芽(苗)之间的距离(C)大于农艺要求的平均株距(Lzj)1.5倍为漏植，即1.5Lzj＜C≤2.5Lzj为漏1处；2.5Lzj＜C≤3.5Lzj为漏2处；3.5Lzj＜C≤4.5Lzj为漏3处；依此类推。甘蔗播种机在田间作业时，由于种幅宽、速度快，漏播现象更加明显，人工补种只能等到萌发后进行，无法区分漏播和出苗率的因素，也增加了补苗的成本。由于甘蔗播种机排种方式粗放，排种口环境恶劣，光电式和机器视觉式监测系统易受到土块等杂物干扰，存在不稳定、不精确的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置及其监测方法，可有效避免受到土块等杂物干扰，提高了漏播监测的精确度和稳健性，可为后续补种作业提供漏播图与准确的漏播量数据。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，包括电子监控系统和落种检测机构；所述电子监控系统装于甘蔗播种机的驾驶室内，包括中央处理模块、语音报警模块和北斗定位模块；所述落种检测机构装于甘蔗播种机的出种滑道上方，包括上挂式摆杆触发结构和横置式位移检测结构，所述上挂式摆杆触发结构主要是通过落种挡板连接分架杆形成摆杆体进行摆动，所述落种挡板伸进甘蔗播种机的出种滑道内，由出种滑道内落下的甘蔗种段碰撞落种挡板来触发上挂式摆杆触发结构，再通过上挂式摆杆触发结构带动横置式位移检测结构的线位移滑块产生位移，根据所述横置式位移检测结构的线性位移传感器反馈的位移信号，实时监测出种滑道内的出种情况，即甘蔗种段的下落情况，并将情况传输给中央处理模块进行数据处理，若漏播则控制北斗定位模块进行漏播位置的定位，保存定位数据绘制漏播图，同时控制语音报警模块进行漏播提醒。
优选的，所述上挂式摆杆触发结构包括带调节螺杆的落种挡板、T型分架杆、框架杆、第一轴承座、第二轴承座、第一外螺纹鱼眼接头、第二外螺纹鱼眼接头和内螺纹鱼眼接头，所述落种挡板有多个，并分别通过各自调节螺杆安装于T型分架杆的横杆上，通过调节螺杆能够调节落种挡板的高度，即落种挡板与出种滑道之间的距离，且每一个落种挡板对应一条出种滑道，只要有一个落种挡板被落下的甘蔗种段碰撞到，那就不存在漏播情况，所述T型分架杆的竖杆斜向上与框架杆的下端螺纹连接，所述框架杆的上端与第一外螺纹鱼眼接头的外螺纹杆螺纹连接，所述第一外螺纹鱼眼接头斜向上延伸，其关节轴承连接于第一轴承座，所述T型分架杆的竖杆、框架杆和第一外螺纹鱼眼接头处于同一直线上，并倾斜于出种滑道，且其与出种滑道之间的夹角小于90°，所述内螺纹鱼眼接头的关节轴承连接于框架杆的中间部位，其内螺纹杆斜向上延伸与第二外螺纹鱼眼接头的外螺纹杆螺纹连接，所述第二外螺纹鱼眼接头的关节轴承连接于第二轴承座，所述第二轴承座固定于第一轴承座的前方；所述横置式位移检测结构包括导轨、线位移滑块、限位块和线性位移传感器，所述导轨固定于第二轴承座上方，所述线位移滑块滑动安装于导轨，并固定在第二轴承座顶部，在上挂式摆杆触发结构的驱动下，该线位移滑块会跟随第二轴承座一起移动，进而沿导轨滑动，所述限位块安装在导轨朝向第一轴承座的端部，用于对线位移滑块进行限位阻挡，所述线性位移传感器固定于导轨的前方，且其感应头与线位移滑块相抵触，用于实时检测线位移滑块产生的位移。
优选的，所述落种挡板为扇形挡板，其下端与甘蔗种段接触位置具有圆角，能够减小甘蔗种段与落种挡板的摩擦，在碰撞产生后落种挡板运动不需要完全张开即可使甘蔗种段滑下，减少机构对播种作业的滞后影响。
优选的，所述中央处理模块接收线性位移传感器传输过来的数据，判断其是否超过漏播警示阈值，若超过漏播警示阈值则显示其漏播位置的经纬度信息，同时控制语音报警模块进行语音提醒漏播情况。
优选的，所述语音报警模块具有JRM910语音播放板、语音喇叭和报警指示灯，与中央处理模块连接，用于根据播种漏播信息进行灯光与语音报警指示。
优选的，所述北斗定位模块的型号为ATK1218-BD，与中央处理模块连接，在接收到中央处理模块发出的指令后，解析出北斗定位模块中的速度信息即为播种机行进速度，通过串口助手输出其经纬度信息，保存数据并调用百度地图绘制其漏播图。
本发明也提供了上述用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置的监测方法，该方法是对甘蔗播种机落种出口进行监测，根据甘蔗落种信息确定漏播信息，漏播信息包括：漏播的相对位置、漏种量、漏播时长和漏种长度，其具体步骤过程如下：
1)通过北斗定位模块实时获取甘蔗播种机工作时的位置信息，将位置数据传输并存放于中央处理模块的内存中；
2)中央处理模块根据内部晶振时域和北斗定位模块实时传输的位置信息，计算甘蔗播种机行进速度，获取相对应的漏播警示阈值和漏播判定时长；
3)通过落种挡板与下落甘蔗种段产生的冲击产生的摆动，带动线位移滑块移动，从而带动线性位移传感器的感应头移动，产生模拟量信号传输给中央处理模块；
4)中央处理模块根据线性位移传感器反馈的模拟量信号对甘蔗落种情况进行实时监测，获取实时的甘蔗落种信息；
5)根据漏播警示阈值判断线性位移传感器反馈的甘蔗落种信息，进行漏播监测和时长记录，若漏播则控制北斗定位模块进行漏播位置的定位，保存定位数据绘制漏播图，同时控制语音报警模块进行漏播提醒。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明的落种检测机构使用机械结构，简单可靠，抗逆性强，且通过特别设计的上挂式摆杆触发结构和横置式位移检测结构，基于摆杆滑块机构原理，将检测量转化为易于捕捉的线位移，减少了落种检测难度，提高了系统稳健性。
2、本发明的精密件与易损件均处于远地位置，有利于维护和使用，避开恶劣安装环境，避免了土块和杂物撞击产生的损害，提高了使用寿命。
3、本发明的语音报警模块具有多维度声光信号输出，不同于以往的单感官示警，对作业人员提示效果好。
4、本发明可输出漏播图，对漏播量与漏播点位进行实时记录，方便后续补种作业与出苗检测。
5、本发明的落种挡板下端与甘蔗种段接触位置具有圆角，可减小甘蔗种段与挡板的摩擦，在冲击产生后挡板运动不需要移动到开度最大即可使甘蔗种段滑下，减少机构对播种作业的滞后影响。
6、本发明的落种挡板带有调节螺杆，可根据需要调节挡板高度，并且在保证连接强度的情况下，可更换不同规格的挡板，对不同作业规模的甘蔗播种机适应性好。
附图说明
图1为漏播监测装置的原理框图。
图2为落种检测机构的结构示意图之一。
图3为落种检测机构的结构示意图之二。
图4为落种检测机构的安装示意图之一。
图5为落种检测机构的安装示意图之二。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1至图5所示，本实施例公开了一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，包括电子监控系统和落种检测机构；所述电子监控系统装于甘蔗播种机的驾驶室内，包括中央处理模块、语音报警模块和北斗定位模块(亦可称为GPS模块)；所述落种检测机构装于甘蔗播种机的出种滑道上方，包括上挂式摆杆触发结构和横置式位移检测结构，所述上挂式摆杆触发结构主要是通过落种挡板连接分架杆形成摆杆体进行摆动，所述落种挡板伸进甘蔗播种机的出种滑道内，由出种滑道内落下的甘蔗种段碰撞落种挡板来触发上挂式摆杆触发结构，再通过上挂式摆杆触发结构带动横置式位移检测结构的线位移滑块产生位移，根据所述横置式位移检测结构的线性位移传感器反馈的位移信号，实时监测出种滑道内的出种情况，即甘蔗种段的下落情况，并将情况传输给中央处理模块进行数据处理，若漏播则控制北斗定位模块进行漏播位置的定位，保存定位数据绘制漏播图(对漏播量与漏播点位进行实时记录，方便后续补种作业与出苗检测)，同时控制语音报警模块进行漏播提醒。
进一步，所述上挂式摆杆触发结构包括带调节螺杆9的落种挡板1、T型分架杆2、框架杆3、第一轴承座4、第二轴承座5、第一外螺纹鱼眼接头6、第二外螺纹鱼眼接头7和内螺纹鱼眼接头8，所述落种挡板1有两个，并分别通过各自调节螺杆9安装于T型分架杆2的横杆两端，每一个落种挡板1对应一条出种滑道10，只要有一个落种挡板1被落下的甘蔗种段碰撞到，那就不存在漏播情况，此外，可根据需要通过调节螺杆9调节落种挡板1的高度，即落种挡板1与出种滑道10之间的距离，并且在保证连接强度的情况下，可更换不同规格的挡板，对不同作业规模的甘蔗播种机适应性好；所述T型分架杆2的竖杆斜向上与框架杆3的下端螺纹连接，所述框架杆3的上端与第一外螺纹鱼眼接头6的外螺纹杆螺纹连接，所述第一外螺纹鱼眼接头6斜向上延伸，其关节轴承连接于第一轴承座4，所述T型分架杆2的竖杆、框架杆3和第一外螺纹鱼眼接头6处于同一直线上，并倾斜于出种滑道10，且其与出种滑道10之间的夹角小于90°，所述内螺纹鱼眼接头8的关节轴承连接于框架杆3的中间部位，其内螺纹杆斜向上延伸与第二外螺纹鱼眼接头7的外螺纹杆螺纹连接，所述第二外螺纹鱼眼接头7的关节轴承连接于第二轴承座5，所述第二轴承座5固定于第一轴承座4的前方；所述横置式位移检测结构包括导轨11、线位移滑块12、限位块13和线性位移传感器14，所述导轨11固定于第二轴承座5上方，所述线位移滑块12滑动安装于导轨11，并固定在第二轴承座5顶部，在上挂式摆杆触发结构的驱动下，该线位移滑块12会跟随第二轴承座5一起移动，进而沿导轨11滑动，所述限位块13为橡胶件，安装在导轨11朝向第一轴承座4的端部，用于对线位移滑块12进行限位阻挡，在机构自重的影响下，非工作状态时线位移滑块12与限位块13恒常接触，机构处于稳态，工作状态时，甘蔗种段持续落下，对落种挡板1产生有序的间隔性冲击；所述线性位移传感器14固定于导轨11的前方，且其感应头15与线位移滑块12相抵触，用于实时检测线位移滑块12产生的位移。
进一步，所述落种挡板1设计为扇形挡板，其下端与甘蔗种段接触位置具有圆角，能够减小甘蔗种段与挡板的摩擦，在碰撞产生后挡板运动不需要完全张开即可使甘蔗种段滑下，减少机构对播种作业的滞后影响。
进一步，所述中央处理模块接收线性位移传感器14传输过来的数据，判断其是否超过漏播警示阈值，若超过漏播警示阈值则显示其漏播位置的经纬度信息，同时控制语音报警模块进行语音提醒漏播情况。
进一步，所述语音报警模块具有JRM910语音播放板、语音喇叭和报警指示灯，与中央处理模块连接，用于根据播种漏播信息进行灯光与语音报警指示。
进一步，所述北斗定位模块的型号为ATK1218-BD，与中央处理模块连接，在接收到中央处理模块发出的指令后，解析出北斗定位模块中的速度信息即为播种机行进速度，通过串口助手输出其经纬度信息，保存数据并调用百度地图绘制其漏播图。
本实施例上述用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置主要是对甘蔗播种机落种出口进行监测，根据甘蔗落种信息确定漏播信息，漏播信息包括：漏播的相对位置、漏种量、漏播时长和漏种长度，其监测具体步骤过程如下：
1)通过北斗定位模块实时获取甘蔗播种机工作时的位置信息，将位置数据传输并存放于中央处理模块的内存中；
2)中央处理模块根据内部晶振时域和北斗定位模块实时传输的位置信息，计算甘蔗播种机行进速度，获取相对应的漏播警示阈值和漏播判定时长；
3)通过落种挡板1与下落甘蔗种段产生的冲击产生的摆动，带动线位移滑块12移动，从而带动线性位移传感器14的感应头15移动，产生模拟量信号传输给中央处理模块；
4)中央处理模块根据线性位移传感器14反馈的模拟量信号对甘蔗落种情况进行实时监测，获取实时的甘蔗落种信息；
5)根据漏播警示阈值判断线性位移传感器14反馈的甘蔗落种信息，进行漏播监测和时长记录，若漏播则控制北斗定位模块进行漏播位置的定位，保存定位数据绘制漏播图，同时控制语音报警模块进行漏播提醒。
本装置的落种检测机构的驱动有且仅有甘蔗种段下落时的冲击，甘蔗种段下落作为落种挡板摆转运动的充要条件，同时也是线位移滑块位移的充要条件。通过监测线性位移传感器的输出模拟信号即可获得机构位移情况，从而得到甘蔗种段的下落情况。工作状态时甘蔗种段对落种挡板产生间隔性冲击，甘蔗种段对落种挡板的冲击在极短时间产生，由于上挂式摆杆触发结构稳态在最低点，有利于落种挡板快速自动复位，监测播种作业的连续过程；而横置式位移检测结构有利于消除垂直方向上的重力影响。整个机构的转动部件均靠轴承承担，有较高的可靠性和灵敏度，线性位移传感器放置在最上端，且可通过机构的尺寸设计，将线性位移传感器远地安置，有效降低了工作时土块杂物对线性位移传感器的影响。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，其特征在于：包括电子监控系统和落种检测机构；所述电子监控系统装于甘蔗播种机的驾驶室内，包括中央处理模块、语音报警模块和北斗定位模块；所述落种检测机构装于甘蔗播种机的出种滑道上方，包括上挂式摆杆触发结构和横置式位移检测结构，所述上挂式摆杆触发结构主要是通过落种挡板连接分架杆形成摆杆体进行摆动，所述落种挡板伸进甘蔗播种机的出种滑道内，由出种滑道内落下的甘蔗种段碰撞落种挡板来触发上挂式摆杆触发结构，再通过上挂式摆杆触发结构带动横置式位移检测结构的线位移滑块产生位移，根据所述横置式位移检测结构的线性位移传感器反馈的位移信号，实时监测出种滑道内的出种情况，即甘蔗种段的下落情况，并将情况传输给中央处理模块进行数据处理，若漏播则控制北斗定位模块进行漏播位置的定位，保存定位数据绘制漏播图，同时控制语音报警模块进行漏播提醒。
2.根据权利要求1所述的一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，其特征在于：所述上挂式摆杆触发结构包括带调节螺杆(9)的落种挡板(1)、T型分架杆(2)、框架杆(3)、第一轴承座(4)、第二轴承座(5)、第一外螺纹鱼眼接头(6)、第二外螺纹鱼眼接头(7)和内螺纹鱼眼接头(8)，所述落种挡板(1)有多个，并分别通过各自调节螺杆(9)安装于T型分架杆(2)的横杆上，通过调节螺杆(9)能够调节落种挡板(1)的高度，即落种挡板(1)与出种滑道(10)之间的距离，且每一个落种挡板(1)对应一条出种滑道(10)，只要有一个落种挡板(1)被落下的甘蔗种段碰撞到，那就不存在漏播情况，所述T型分架杆(2)的竖杆斜向上与框架杆(3)的下端螺纹连接，所述框架杆(3)的上端与第一外螺纹鱼眼接头(6)的外螺纹杆螺纹连接，所述第一外螺纹鱼眼接头(6)斜向上延伸，其关节轴承连接于第一轴承座(4)，所述T型分架杆(2)的竖杆、框架杆(3)和第一外螺纹鱼眼接头(6)处于同一直线上，并倾斜于出种滑道(10)，且其与出种滑道(10)之间的夹角小于90°，所述内螺纹鱼眼接头(8)的关节轴承连接于框架杆(3)的中间部位，其内螺纹杆斜向上延伸与第二外螺纹鱼眼接头(7)的外螺纹杆螺纹连接，所述第二外螺纹鱼眼接头(7)的关节轴承连接于第二轴承座(5)，所述第二轴承座(5)固定于第一轴承座(4)的前方；所述横置式位移检测结构包括导轨(11)、线位移滑块(12)、限位块(13)和线性位移传感器(14)，所述导轨(11)固定于第二轴承座(5)上方，所述线位移滑块(12)滑动安装于导轨(11)，并固定在第二轴承座(5)顶部，在上挂式摆杆触发结构的驱动下，该线位移滑块(12)会跟随第二轴承座(5)一起移动，进而沿导轨(11)滑动，所述限位块(13)安装在导轨(11)朝向第一轴承座(4)的端部，用于对线位移滑块(12)进行限位阻挡，所述线性位移传感器(14)固定于导轨(11)的前方，且其感应头(15)与线位移滑块(12)相抵触，用于实时检测线位移滑块(12)产生的位移。
3.根据权利要求1所述的一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，其特征在于：所述落种挡板(1)为扇形挡板，其下端与甘蔗种段接触位置具有圆角，能够减小甘蔗种段与落种挡板的摩擦，在碰撞产生后落种挡板运动不需要完全张开即可使甘蔗种段滑下，减少机构对播种作业的滞后影响。
4.根据权利要求1所述的一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，其特征在于：所述中央处理模块接收线性位移传感器(14)传输过来的数据，判断其是否超过漏播警示阈值，若超过漏播警示阈值则显示其漏播位置的经纬度信息，同时控制语音报警模块进行语音提醒漏播情况。
5.根据权利要求1所述的一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，其特征在于：所述语音报警模块具有JRM910语音播放板、语音喇叭和报警指示灯，与中央处理模块连接，用于根据播种漏播信息进行灯光与语音报警指示。
6.根据权利要求1所述的一种用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置，其特征在于：所述北斗定位模块的型号为ATK1218-BD，与中央处理模块连接，在接收到中央处理模块发出的指令后，解析出北斗定位模块中的速度信息即为播种机行进速度，通过串口助手输出其经纬度信息，保存数据并调用百度地图绘制其漏播图。
7.权利要求1至6任意一项所述用于实时切段式甘蔗播种机的漏播监测装置的监测方法，其特征在于：该方法是对甘蔗播种机落种出口进行监测，根据甘蔗落种信息确定漏播信息，漏播信息包括：漏播的相对位置、漏种量、漏播时长和漏种长度，其具体步骤过程如下：
1)通过北斗定位模块实时获取甘蔗播种机工作时的位置信息，将位置数据传输并存放于中央处理模块的内存中；
2)中央处理模块根据内部晶振时域和北斗定位模块实时传输的位置信息，计算甘蔗播种机行进速度，获取相对应的漏播警示阈值和漏播判定时长；
3)通过落种挡板(1)与下落甘蔗种段产生的冲击产生的摆动，带动线位移滑块(12)移动，从而带动线性位移传感器(14)的感应头(15)移动，产生模拟量信号传输给中央处理模块；
4)中央处理模块根据线性位移传感器(14)反馈的模拟量信号对甘蔗落种情况进行实时监测，获取实时的甘蔗落种信息；
5)根据漏播警示阈值判断线性位移传感器(14)反馈的甘蔗落种信息，进行漏播监测和时长记录，若漏播则控制北斗定位模块进行漏播位置的定位，保存定位数据绘制漏播图，同时控制语音报警模块进行漏播提醒。
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