CN115004884A - 一种水田除草机电控仿形结构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水田除草机电控仿形结构及控制方法，该电控仿形结构包括一级仿形结构和二级仿形结构；所述一级仿形结构包括电动推杆和一级平行四连杆机构，所述电动推杆的壳体与一级平行四连杆机构的机架铰接，该电动推杆的伸缩杆与一级平行四连杆机构的机架杆或连杆铰接；所述二级仿形结构包括气弹簧、二级平行四连杆机构以及角度传感器；所述二级平行四连杆机构的连杆与对应的除草终端固定连接；所述气弹簧的一端与二级平行四连杆机构的机架铰接，另一端与二级平行四连杆机构的机架杆或连杆铰接。本发明能够根据水田的实际情况来调整除草终端高度，可以提高作业质量和作业效率，减轻工人劳动强度。

Description

一种水田除草机电控仿形结构及控制方法

技术领域

本发明涉及除草机及控制方法，具体涉及一种水田除草机电控仿形结构及控制方法。

背景技术

目前水田杂草防治主要应用化学除草，但是除草剂中的化学成分会残留在田地之中，容易对后茬作物造成危害，通过食物链对人体造成负面影响，同时喷洒药剂过程中人类习惯在身体前方采用“之”字方式进行作业，操作人员前进缓慢很容易中毒。而机械除草可以改变土壤的物理环境，增加土壤微生物的活性，从而提高肥料的利用率。

但是目前的水田除草机械其电气化程度普遍比较低，仿形结构主要依靠纯机械结构实现仿形，机械结构的仿形行程一定，无法根据水田的实际变化情况来适时调整除草终端高度，导致除草质量较差，除草率较低，伤苗率高，作业效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种水田除草机电控仿形结构，该水田除草机电控仿形结构能够根据水田的实际变化情况来适时调整除草终端高度，可以提高作业质量，减轻工人劳动强度，大幅提高工作效率。

本发明的另一个目的在于提供一种水田除草机电控仿形控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种水田除草机电控仿形结构，设置于除草机的机身与除草终端之间，该电控仿形结构包括一级仿形结构和二级仿形结构；

所述一级仿形结构包括电动推杆和一级平行四连杆机构，所述一级平行四连杆机构的机架与除草机的机身固定连接；所述电动推杆的壳体与一级平行四连杆机构的机架铰接，该电动推杆的伸缩杆与一级平行四连杆机构的机架杆或连杆铰接；

所述二级仿形结构设有多组，多组二级仿形结构分别与多个除草终端连接；所述二级仿形结构包括气弹簧、二级平行四连杆机构以及用于检测二级平行四连杆机构的摆动角度的角度传感器；多个二级平行四连杆机构的机架固定在安装横梁上，该安装横梁与一级平行四连杆机构的连杆固定连接；所述二级平行四连杆机构的连杆与对应的除草终端固定连接；所述气弹簧的一端与二级平行四连杆机构的机架铰接，另一端与二级平行四连杆机构的机架杆或连杆铰接；所述角度传感器设置在二级平行四连杆机构的机架上。

上述水田除草机电控仿形结构的工作原理为：

工作时，将除草机开进水田后，记录二级仿形结构的气弹簧完全伸出时角度传感器的读数，将此时的数据标定为仿形行程未用。通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构往下摆动，同时观察除草终端，等到所有的除草终端都属于合适的作业深度时，将此时的数据标定为仿形行程最佳；继续驱动一级平行四连杆机构下降，直到二级仿形结构被完全压缩时，将此时的数据标定为仿形行程用尽。

在进行仿形除草作业时，若除草机在水田中下陷，除草终端带动二级仿形结构的连杆向上运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧的最小行程时(仿形行程用尽)，工控机发出指令控制电动推杆缩回，通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构往上摆动，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态，则停止缩回。

若除草机在水田中上升，除草终端由于重力将会带动二级仿形结构的连杆向下运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当连杆运动到气弹簧的最大行程时，若两个二级仿形结构都处于仿形行程未用工作状态时，工控机发出指令控制电动推杆伸出，通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构下压，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态，则停止缩回。

在除草机进行田间调头转弯和完成水田除草作业后，通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构进行提升，同时结束仿形。

本发明的一个优选方案，其中，所述角度传感器包括传感器本体和转动组件，所述传感器本体固定设置在二级平行四连杆机构的机架上；

所述转动组件包括第一转动杆和第二转动杆，所述第一转动杆的一端与传感器本体固定连接，另一端与第二转动杆铰接；所述第二转动杆的两端分别与第一转动杆和二级平行四连杆机构的机架杆铰接。通用上述结构，随着二级仿形结构的机架杆运动，带动第一转动杆和第二转动杆进行转动，使得传感器本体的轴心发生转动，从而检测到二级仿形结构的运动。

本发明的一个优选方案，其中，所述角度传感器的角度检测范围为360°；该角度传感器的输入电压为5V，输出电压霍尔量为0～5V；检测角度设置阈值，所述角度传感器用于判断二级仿形结构是否在设置的工作区间内动作，若是，则电动推杆不动作，若否，则电动推杆根据移动信号进行动作。

本发明的一个优选方案，其中，所述电动推杆内置驱动器和数字位置输出，通过输入12V直流电信号控制电动推杆的伸出和缩回，通过48V直流电进行供电，同时位置输出为0～5V电压。

本发明的一个优选方案，其中，所述电动推杆由除草机自身的储电装置进行供电。

本发明的一个优选方案，其中，所述一级仿形结构还包括用于控制电动推杆进行工作的工控机，该工控机输出5V或12V直流电信号，且接收来自角度传感器和电动推杆的霍尔信号，进行处理和分析；同时通过按钮开关标定二级仿形结构三种工况，分别为仿形行程用尽状态、仿形行程最佳状态以及仿形行程未用状态。

一种水田除草机电控仿形控制方法，包括以下步骤：

将除草机开进水田，二级仿形结构的气弹簧完全伸出，通过角度传感器检测并记录此时二级仿形结构的角度，将该角度下的状态标定为仿形行程未用状态；

通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构往下摆动，同时观察除草终端，等到所有的除草终端都属于设定的作业深度时，将该角度下的状态标定为仿形行程最佳状态；

继续驱动一级平行四连杆机构下降，直到二级仿形结构的气弹簧完全压缩，将该角度下的状态标定为仿形行程用尽状态；

在进行除草作业时，若除草机在水田中下陷，除草终端带动二级仿形结构的连杆向上运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧的最小行程时，即为仿形行程用尽状态；通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构往上摆动，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态；

若除草机在水田中上升，除草终端带动二级仿形结构的连杆向下运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧的最大行程时，即为仿形行程未用状态；通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构下压，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态；

在除草机进行田间调头转弯和完成水田除草作业后，通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构进行提升，同时结束仿形。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明能够根据水田的实际变化情况来适时调整除草终端高度，可以提高作业质量，减轻工人劳动强度，大幅提高工作效率。

2、本发明设置了两级仿形结构，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度，并根据摆动角度来调控一级仿形结构的姿态，从而保证大部分的二级仿形结构处于仿形行程的最佳状态，提高作业质量和作业效率。

附图说明

图1为本发明的水田除草机电控仿形结构的侧视图。

图2为本发明的水田除草机电控仿形结构的立体结构示意图。

图3为图2中的X的放大图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-2，本实施例的水田除草机电控仿形结构，设置于除草机的机身与除草终端1之间，该电控仿形结构包括一级仿形结构和二级仿形结构；所述一级仿形结构包括电动推杆2、一级平行四连杆机构3以及用于控制电动推杆2进行工作的工控机，所述一级平行四连杆机构3的机架与除草机的机身固定连接；所述电动推杆2的壳体与一级平行四连杆机构3的机架铰接，该电动推杆2的伸缩杆与一级平行四连杆机构3的机架杆或连杆铰接。

所述二级仿形结构设有多组，多组二级仿形结构分别与多个除草终端1连接；所述二级仿形结构包括气弹簧4、二级平行四连杆机构5以及用于检测二级平行四连杆机构5的摆动角度的角度传感器；多个二级平行四连杆机构5的机架固定在安装横梁上，该安装横梁与一级平行四连杆机构3的连杆固定连接；所述二级平行四连杆机构5的连杆与对应的除草终端1固定连接；所述气弹簧4的一端与二级平行四连杆机构5的机架铰接，另一端与二级平行四连杆机构5的机架杆或连杆铰接。

参见图1-3，所述角度传感器包括传感器本体6和转动组件，所述传感器本体6固定设置在二级平行四连杆机构5的机架上；所述转动组件包括第一转动杆7和第二转动杆8，所述第一转动杆7的一端与传感器本体6固定连接，另一端与第二转动杆8铰接；所述第二转动杆8的两端分别与第一转动杆7和二级平行四连杆机构5的机架杆铰接。通用上述结构，随着二级仿形结构的机架杆运动，带动第一转动杆7和第二转动杆8进行转动，使得传感器本体6的轴心发生转动，从而检测到二级仿形结构的运动。

进一步，所述角度传感器的角度检测范围为360°；该角度传感器的输入电压为5V，输出电压霍尔量为0～5V；检测角度设置阈值，所述角度传感器用于判断二级仿形结构是否在设置的工作区间内动作，若是，则电动推杆2不动作，若否，则电动推杆2根据移动信号进行动作。

进一步，所述电动推杆2内置驱动器和数字位置输出，通过输入12V直流电信号控制电动推杆2的伸出和缩回，通过48V直流电进行供电，同时位置输出为0～5V电压。

进一步，所述电动推杆2由除草机自身的储电装置进行供电。

进一步，所述工控机输出5V或12V直流电信号，且接收来自角度传感器和电动推杆2的霍尔信号，进行处理和分析；同时通过按钮开关标定二级仿形结构三种工况，分别为仿形行程用尽状态、仿形行程最佳状态以及仿形行程未用状态。

参见图1-3，本实施例的水田除草机电控仿形结构的工作原理为：

工作时，将除草机开进水田后，记录二级仿形结构的气弹簧4完全伸出时角度传感器的读数，将此时的数据标定为仿形行程未用。通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3往下摆动，同时观察除草终端1，等到所有的除草终端1都属于合适的作业深度时，将此时的数据标定为仿形行程最佳；继续驱动一级平行四连杆机构3下降，直到二级仿形结构被完全压缩时，将此时的数据标定为仿形行程用尽。

在进行仿形除草作业时，若除草机在水田中下陷，除草终端1带动二级仿形结构的连杆向上运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧4的最小行程时(仿形行程用尽)，工控机发出指令控制电动推杆2缩回，通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3往上摆动，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态，则停止缩回。

若除草机在水田中上升，除草终端1由于重力将会带动二级仿形结构的连杆向下运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当连杆运动到气弹簧4的最大行程时，若两个二级仿形结构都处于仿形行程未用工作状态时，工控机发出指令控制电动推杆2伸出，通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3下压，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态，则停止缩回。

在除草机进行田间调头转弯和完成水田除草作业后，通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3进行提升，同时结束仿形。

参见图1-3，本实施例的水田除草机电控仿形控制方法，包括以下步骤：

将除草机开进水田，二级仿形结构的气弹簧4完全伸出，通过角度传感器检测并记录此时二级仿形结构的角度，将该角度下的状态标定为仿形行程未用状态。

通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3往下摆动，同时观察除草终端1，等到所有的除草终端1都属于设定的作业深度时，将该角度下的状态标定为仿形行程最佳状态。

继续驱动一级平行四连杆机构3下降，直到二级仿形结构的气弹簧4完全压缩，将该角度下的状态标定为仿形行程用尽状态。

在进行除草作业时，若除草机在水田中下陷，除草终端1带动二级仿形结构的连杆向上运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧4的最小行程时，即为仿形行程用尽状态；通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3往上摆动，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态。

若除草机在水田中上升，除草终端1带动二级仿形结构的连杆向下运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧4的最大行程时，即为仿形行程未用状态；通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3下压，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态。

在除草机进行田间调头转弯和完成水田除草作业后，通过电动推杆2驱动一级平行四连杆机构3进行提升，同时结束仿形。

上述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内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、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)

1.一种水田除草机电控仿形结构，其特征在于，设置于除草机的机身与除草终端之间，该电控仿形结构包括一级仿形结构和二级仿形结构；

所述一级仿形结构包括电动推杆和一级平行四连杆机构，所述一级平行四连杆机构的机架与除草机的机身固定连接；所述电动推杆的壳体与一级平行四连杆机构的机架铰接，该电动推杆的伸缩杆与一级平行四连杆机构的机架杆或连杆铰接；

所述二级仿形结构设有多组，多组二级仿形结构分别与多个除草终端连接；所述二级仿形结构包括气弹簧、二级平行四连杆机构以及用于检测二级平行四连杆机构的摆动角度的角度传感器；多个二级平行四连杆机构的机架固定在安装横梁上，该安装横梁与一级平行四连杆机构的连杆固定连接；所述二级平行四连杆机构的连杆与对应的除草终端固定连接；所述气弹簧的一端与二级平行四连杆机构的机架铰接，另一端与二级平行四连杆机构的机架杆或连杆铰接；所述角度传感器设置在二级平行四连杆机构的机架上。

2.根据权利要求1所述的水田除草机电控仿形结构，其特征在于，所述角度传感器包括传感器本体和转动组件，所述传感器本体固定设置在二级平行四连杆机构的机架上；

所述转动组件包括第一转动杆和第二转动杆，所述第一转动杆的一端与传感器本体固定连接，另一端与第二转动杆铰接；所述第二转动杆的两端分别与第一转动杆和二级平行四连杆机构的机架杆铰接。

3.根据权利要求1或2所述的水田除草机电控仿形结构，其特征在于，所述角度传感器的角度检测范围为360°；该角度传感器的输入电压为5V，输出电压霍尔量为0～5V；检测角度设置阈值，所述角度传感器用于判断二级仿形结构是否在设置的工作区间内动作，若是，则电动推杆不动作，若否，则电动推杆根据移动信号进行动作。

4.根据权利要求1所述的水田除草机电控仿形结构，其特征在于，所述电动推杆内置驱动器和数字位置输出，通过输入12V直流电信号控制电动推杆的伸出和缩回，通过48V直流电进行供电，同时位置输出为0～5V电压。

5.根据权利要求1或4所述的水田除草机电控仿形结构，其特征在于，所述电动推杆由除草机自身的储电装置进行供电。

6.根据权利要求5所述的水田除草机电控仿形结构，其特征在于，所述一级仿形结构还包括用于控制电动推杆进行工作的工控机，该工控机输出5V或12V直流电信号，且接收来自角度传感器和电动推杆的霍尔信号，进行处理和分析；同时通过按钮开关标定二级仿形结构三种工况，分别为仿形行程用尽状态、仿形行程最佳状态以及仿形行程未用状态。

7.一种水田除草机电控仿形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

将除草机开进水田，二级仿形结构的气弹簧完全伸出，通过角度传感器检测并记录此时二级仿形结构的角度，将该角度下的状态标定为仿形行程未用状态；通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构往下摆动，同时观察除草终端，等到所有的除草终端都属于设定的作业深度时，将该角度下的状态标定为仿形行程最佳状态；继续驱动一级平行四连杆机构下降，直到二级仿形结构的气弹簧完全压缩，将该角度下的状态标定为仿形行程用尽状态；

在进行除草作业时，若除草机在水田中下陷，除草终端带动二级仿形结构的连杆向上运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧的最小行程时，即为仿形行程用尽状态；通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构往上摆动，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态；

若除草机在水田中上升，除草终端带动二级仿形结构的连杆向下运动，通过角度传感器检测二级仿形结构的摆动角度；当至少两个二级仿形结构的连杆运动到气弹簧的最大行程时，即为仿形行程未用状态；通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构下压，直到两个及以上二级仿形结构处于仿形行程最佳状态；

在除草机进行田间调头转弯和完成水田除草作业后，通过电动推杆驱动一级平行四连杆机构进行提升，同时结束仿形。

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