CN115191212B - 一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法，具体涉及木薯收获机领域，包括设在移动机体上的挖掘翻土组件、照明组件、驱动升降组件、连接组件、采集设备、控制单元。本发明操作人员利用木薯收获机提供动力驱动此装置前后移动，则按照数据库中储存的土地数据模型在前后移动时，微处理器将控制信号经信号转换执行模块传递给液压缸，则驱动液压缸伸缩杆伸长或收缩，推动或收起挖掘翻土组件，此过程中，可利用设置的步进电机带动转杆转动，使得在转杆、连杆带动下，对两组翻土铲的入土角度进行调节，这样可以随着土地陇面起伏进行自适应调节挖掘深度，降低对挖掘深浅对农产品、传送带的影响，达到提高农产品的产量的效果。

Description

一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法

技术领域

本发明木薯收获机领域，更具体地说，本发明涉及一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法。

背景技术

木薯，又称树薯、树番薯、木番薯，有“地下粮仓”、“淀粉之王”和“特用作物”之誉称，与甘薯、马铃薯并称为世界三大薯类，是生产淀粉、乙醇酒精、饲料的重要原料，更是许多热带、亚热带国家的重要粮食作物和能源作物。

目前，随着农业机械化的发展，农作物收获机械化操作逐渐成为主流。在木薯这类埋藏于地下的农作物过程中，收获装置的挖掘铲的挖掘深度对该收获装备的性能和效率影响较大，而现有的收获机的挖掘组件，不能随着陇面起伏进行自适应调节挖掘深度，那么挖掘深度过深会导致挖掘土壤过多，容易造成农产品、泥土等堵塞传送带，挖掘深度过浅则会损伤农产品，降低产量，故基于上述问题，为此我们设计这样一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法，来解决上述问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法，本发明所要解决的技术问题是：现有的收获机的挖掘组件，不能随着陇面起伏进行自适应调节挖掘深度，那么挖掘深度过深会导致挖掘土壤过多，容易造成农产品、泥土等堵塞传送带，挖掘深度过浅则会损伤农产品，降低产量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法，包括设在移动机体上的挖掘翻土组件、照明组件、驱动升降组件、连接组件、采集设备、控制单元;

所述挖掘翻土组件包括两组翻土铲、四个连接杆、多组支板架、紧固螺栓、框架，所述照明组件包括两个LED照明灯、光电感应开关与安装支架；

所述驱动升降组件包括两个升降板、多个限位滑杆、液压缸与固定杆一，所述连接组件包括左连接板、右连接板、固定杆二与支座；

所述控制单元包括微处理器、信号转换执行模块、电源模块、参数设定模块、模型建立模块、数据库。

在一个优选地实施方式中，所述采集设备与信号转换执行模块信号连接，所述微处理器与电源模块电连接，所述信号转换执行模块、参数设定模块、模型建立模块、数据库均与微处理器信号连接。

在一个优选地实施方式中，每组所述支板架通过紧固螺栓固定设在框架上，同时翻土铲分别通过转轴转动设在支板架上，四个所述连接杆分别通过紧固螺栓固定安装在框架上。

在一个优选地实施方式中，所述挖掘翻土组件还包括两个步进电机、两个机板、多个连杆与两个转杆，两个所述机板分别固定安装在框架的底端面两侧，同时两个转杆分别通过轴承转动设在两个机板的内壁面，两组所述翻土铲分别固定套在两个转杆上，多个所述连杆分别依次错开分布在两组翻土铲之间，同时通过转轴与两组翻土铲转动连接，两个所述步进电机分别固定安装在机板的外侧面，同时步进电机的主轴与转杆对接。

在一个优选地实施方式中，所述照明组件设有两组，两个所述安装支架分别固定安装在左连接板、右连接板上，每组两个所述LED照明灯分别固定安装在安装支架的两侧，所述光电感应开关设在移动机体上，所述LED照明灯与光电感应开关信号连接，同时光电感应开关与电源模块电连接。

在一个优选地实施方式中，所述左连接板、右连接板分别固定安装在移动机体上，所述固定杆二固定安装在左连接板、右连接板的内侧之间，所述支座固定套在固定杆二上，同时支座上均开设有装配孔。

在一个优选地实施方式中，所述固定杆一的一端通过紧固螺栓固定安装在控制单元的外机壳上，所述液压缸的上端侧面设有固定耳，同时固定杆一的另一端通过紧固螺栓固定安装在固定耳上，所述液压缸的底端面贯穿设有安装孔，同时液压缸的底端通过紧固螺栓固定安装在连接杆的端口内.

在一个优选地实施方式中，所述移动机体的两侧端口内均固定安装有侧基板，同时侧基板上均固定安装有敞口限位座，同时敞口限位座的端口内均设有多个限位槽，多个所述限位滑杆分别依次固定安装在升降板的两侧，两个所述升降板通过限位滑杆滑动安装在限位槽内。

一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置使用方法，包括如下步骤：

步骤一：安装挖掘翻土组件、照明组件、驱动升降组件、连接组件、采集设备、控制单元于移动机体上，并将挖掘翻土组件与驱动升降组件连接，挖掘翻土组件、照明组件、驱动升降组件、采集设备与控制单元连接。

步骤二：操作人员首先利用采集设备对土地进行数据采集，并将数据传递给控制单元，那么控制单元控制参数设定模块、模型建立模块将数据并储存在数据库中；

步骤三：操作人员将整个装置连接在木薯收获机上，则在木薯收获机驱动下，推动挖掘翻土组件进行挖掘、翻土，那么按照数据库中的土地数据模型，微处理器控制挖掘翻土组件、驱动升降组件进行自适应调节，即挖掘深浅的调节。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过操作人员首先利用采集设备（可以是测量仪、全站仪）对土地进行高程数据采集，并将数据经信号转换执行模块传递给控制单元，那么微处理器根据设定的程序进行计算，并控制模型建立模块建立数据储存在数据库中，从而为后续木薯的挖掘、翻土提供数据；

2、本发明通过操作人员操控木薯收获机，利用木薯收获机提供动力驱动此装置前后移动，那么按照数据库中储存的土地数据模型，则在前后移动时，微处理器将控制信号经信号转换执行模块传递给液压缸，则驱动液压缸的伸缩杆伸长或收缩，推动或收起挖掘翻土组件，此过程中，可利用设置的步进电机带动转杆转动，使得在转杆、连杆带动下，对两组翻土铲的入土角度进行调节，那么采用上述设计后，可以随着土地陇面起伏进行自适应调节挖掘深度，降低对挖掘深浅对农产品、传送带的影响，达到提高农产品的产量的效果；

3、本发明升降过程中，升降板在多个限位滑杆的作用下，在限位槽内能够稳定进行滑动，保证挖掘、翻土作业的稳定运行；利用设置的光电感应开关，当光照条件不良时，则光电感应开关受到感应，可自动开启LED照明灯进行辅助照明。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明图1中局部一放大连接结构示意图。

图3为本发明图1中局部二放大连接结构示意图。

图4为本发明驱动升降组件、侧基板结构示意图。

图5为本发明图1中局部一放大连接结构示意图。

图6为本发明升降板、敞口限位座、限位滑杆、限位槽连接结构示意图。

图7为本发明转杆、连杆、翻土铲连接结构示意图。

图8为本发明转杆、连杆、翻土铲、步进电机、机板俯视结构示意图。

图9为本发明系统原理连接框图。

附图标记为：1、挖掘翻土组件；11、翻土铲；12、连接杆；13、框架；14、紧固螺栓；15、支板架；16、转杆；17、步进电机；18、机板；19、连杆；2、驱动升降组件；21、液压缸；22、固定杆一；23、敞口限位座；24、限位滑杆；25、固定耳；26、限位槽；27、升降板；3、移动机体；31、侧基板；4、控制单元；41、微处理器；42、信号转换执行模块；43、电源模块；44、参数设定模块；45、模型建立模块；46、数据库；5、连接组件；51、左连接板；52、支座；53、固定杆二；54、右连接板；6、照明组件；61、LED照明灯；62、光电感应开关；63、安装支架；7、采集设备。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

实施例

结合附图1-9所示，实施方式具体为：

本发明提供了一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置及控制方法，包括设在移动机体3上的挖掘翻土组件1、照明组件6、驱动升降组件2、连接组件5、采集设备7、控制单元4;

挖掘翻土组件1包括两组翻土铲11、四个连接杆12、多组支板架15、紧固螺栓14、框架13，照明组件6包括两个LED照明灯61、光电感应开关62与安装支架63；驱动升降组件2包括两个升降板27、多个限位滑杆24、液压缸21与固定杆一22，连接组件5包括左连接板51、右连接板54、固定杆二53与支座52；控制单元4包括微处理器41、信号转换执行模块42、电源模块43、参数设定模块44、模型建立模块45、数据库46；采集设备7与信号转换执行模块42信号连接，微处理器41与电源模块43电连接，信号转换执行模块42、参数设定模块44、模型建立模块45、数据库46均与微处理器41信号连接，实施时：操作人员利用采集设备7（可以是测量仪、全站仪）对土地进行高程数据采集，并将数据经信号转换执行模块42传递给控制单元4，那么微处理器41根据设定的程序进行计算，并控制模型建立模块45建立数据储存在数据库46中，从而为后续木薯的挖掘、翻土提供数据，实施时：操作人员操控木薯收获机，利用木薯收获机提供动力驱动此装置前后移动，那么按照数据库46中储存的土地数据模型，则在前后移动时，微处理器41将控制信号经信号转换执行模块42传递给液压缸21，则驱动液压缸21的伸缩杆伸长或收缩，推动或收起挖掘翻土组件1，此过程中，可利用设置的步进电机17带动转杆16转动，使得在转杆16、连杆19带动下，对两组翻土铲11的入土角度进行调节，那么采用上述设计后，可以随着土地陇面起伏进行自适应调节挖掘深度，降低对挖掘深浅对农产品、传送带的影响，达到提高农产品的产量的效果。

每组支板架15通过紧固螺栓14固定设在框架13上，同时翻土铲11分别通过转轴转动设在支板架15上，四个连接杆12分别通过紧固螺栓14固定安装在框架13上，同时四个连接杆12采用如图2所示方式固定在一起；挖掘翻土组件1还包括两个步进电机17、两个机板18、多个连杆19与两个转杆16，两个机板18分别固定安装在框架13的底端面两侧，同时两个转杆16分别通过轴承转动设在两个机板18的内壁面，两组翻土铲11分别固定套在两个转杆16上，多个连杆19分别依次错开分布在两组翻土铲11之间，同时通过转轴与两组翻土铲11转动连接，两个步进电机17分别固定安装在机板18的外侧面，同时步进电机17的主轴与转杆16对接，如图七、八所示；照明组件6设有两组，两个安装支架63分别固定安装在左连接板51、右连接板54上，每组两个LED照明灯61分别固定安装在安装支架63的两侧，光电感应开关62设在移动机体3上，LED照明灯61与光电感应开关62信号连接，同时光电感应开关62与电源模块43电连接，实施时：利用设置的光电感应开关62，当光照条件不良时，则光电感应开关62受到感应，可自动开启LED照明灯61进行辅助照明；

左连接板51、右连接板54分别固定安装在移动机体3上，固定杆二53固定安装在左连接板51、右连接板54的内侧之间，支座52固定套在固定杆二53上，同时支座52上均开设有装配孔；固定杆一22的一端通过紧固螺栓14固定安装在控制单元4的外机壳上，液压缸21的上端侧面设有固定耳25，同时固定杆一22的另一端通过紧固螺栓14固定安装在固定耳25上，液压缸21的底端面贯穿设有安装孔，同时液压缸21的底端通过紧固螺栓14固定安装在连接杆12的端口内；移动机体3的两侧端口内均固定安装有侧基板31，同时侧基板31上均固定安装有敞口限位座23，同时敞口限位座23的端口内均设有多个限位槽26，多个限位滑杆24分别依次固定安装在升降板27的两侧，两个升降板27通过限位滑杆24滑动安装在限位槽26内，实施时：在升降过程中，升降板27在多个限位滑杆24的作用下，在限位槽26内能够稳定进行滑动，保证挖掘、翻土作业的稳定运行。

工作原理

一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置使用方法，包括如下步骤：

组装调试：先安装挖掘翻土组件1、照明组件6、驱动升降组件2、连接组件5、采集设备7、控制单元4于移动机体3上，并将整个装置连接在木薯收获机上，再进行安装调试，此过程中，利用参数设定模块44设定程序参数。

然后操作人员首先利用采集设备7（可以是测量仪、全站仪）对土地进行高程数据采集，并将数据经信号转换执行模块42传递给控制单元4，那么微处理器41根据设定的程序进行计算，并控制模型建立模块45建立数据储存在数据库46中，从而为后续木薯的挖掘、翻土提供数据；

实施时：操作人员操控木薯收获机，利用木薯收获机提供动力驱动此装置前后移动，那么按照数据库46中储存的土地数据模型，则在前后移动时，微处理器41将控制信号经信号转换执行模块42传递给液压缸21，则驱动液压缸21的伸缩杆伸长或收缩，推动或收起挖掘翻土组件1，此过程中，可利用设置的步进电机17带动转杆16转动，使得在转杆16、连杆19带动下，对两组翻土铲11的入土角度进行调节，那么采用上述设计后，可以随着土地陇面起伏进行自适应调节挖掘深度，降低对挖掘深浅对农产品、传送带的影响，达到提高农产品的产量的效果；升降过程中，升降板27在多个限位滑杆24的作用下，在限位槽26内能够稳定进行滑动，保证挖掘、翻土作业的稳定运行；利用设置的光电感应开关62，当光照条件不良时，则光电感应开关62受到感应，可自动开启LED照明灯61进行辅助照明。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于，包括设在移动机体（3）上的挖掘翻土组件（1）、照明组件（6）、驱动升降组件（2）、连接组件（5）、采集设备（7）、控制单元（4）;

所述挖掘翻土组件（1）包括两组翻土铲（11）、四个连接杆（12）、多组支板架（15）、紧固螺栓（14）、框架（13），所述照明组件（6）包括两个LED照明灯（61）、光电感应开关（62）与安装支架（63）；

所述驱动升降组件（2）包括两个升降板（27）、多个限位滑杆（24）、液压缸（21）与固定杆一（22），所述连接组件（5）包括左连接板（51）、右连接板（54）、固定杆二（53）与支座（52）；

所述液压缸（21）与四个连接杆（12）为活动连接，通过液压缸（21）的伸缩带动四个连接杆（12）运动，实现对挖掘翻土组件（1）的推动或收起；

所述控制单元（4）包括微处理器（41）、信号转换执行模块（42）、电源模块（43）、参数设定模块（44）、模型建立模块（45）、数据库（46）；

所述采集设备（7）用于对土地进行高程数据采集，并将数据经信号转换执行模块（42）传递给控制单元（4），微处理器（41）根据设定的程序进行计算，并控制模型建立模块（45）建立数据储存在数据库（46）中，从而为后续木薯的挖掘、翻土提供数据；

所述挖掘翻土组件（1）还包括两个步进电机（17）、两个机板（18）、多个连杆（19）与两个转杆（16），两个所述机板（18）分别固定安装在框架（13）的底端面两侧，同时两个转杆（16）分别通过轴承转动设在两个机板（18）的内壁面，两组所述翻土铲（11）分别固定套在两个转杆（16）上，多个所述连杆（19）分别依次错开分布在两组翻土铲（11）之间，同时通过转轴与两组翻土铲（11）转动连接，两个所述步进电机（17）分别固定安装在机板（18）的外侧面，同时步进电机（17）的主轴与转杆（16）对接；

通过设置的步进电机（17）带动转杆（16）转动，使得在转杆（16）、连杆（19）带动下，对两组翻土铲（11）的入土角度进行调节，可以随着土地陇面起伏进行自适应调节挖掘深度，降低挖掘深浅对农产品、传送带的影响，达到提高农产品的产量的效果。

2.根据权利要求1所述的一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于：所述采集设备（7）与信号转换执行模块（42）信号连接，所述微处理器（41）与电源模块（43）电连接，所述信号转换执行模块（42）、参数设定模块（44）、模型建立模块（45）、数据库（46）均与微处理器（41）信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于：每组所述支板架（15）通过紧固螺栓（14）固定设在框架（13）上，同时翻土铲（11）分别通过转轴转动设在支板架（15）上，四个所述连接杆（12）分别通过紧固螺栓（14）固定安装在框架（13）上。

4.根据权利要求1所述的一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于：所述照明组件（6）设有两组，两个所述安装支架（63）分别固定安装在左连接板（51）、右连接板（54）上，每组两个所述LED照明灯（61）分别固定安装在安装支架（63）的两侧，所述光电感应开关（62）设在移动机体（3）上，所述LED照明灯（61）与光电感应开关（62）信号连接，同时光电感应开关（62）与电源模块（43）电连接。

5.根据权利要求1所述的一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于：所述左连接板（51）、右连接板（54）分别固定安装在移动机体（3）上，所述固定杆二（53）固定安装在左连接板（51）、右连接板（54）的内侧之间，所述支座（52）固定套在固定杆二（53）上，同时支座（52）上均开设有装配孔。

6.根据权利要求1所述的一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于：所述固定杆一（22）的一端通过紧固螺栓（14）固定安装在控制单元（4）的外机壳上，所述液压缸（21）的上端侧面设有固定耳（25），同时固定杆一（22）的另一端通过紧固螺栓（14）固定安装在固定耳（25）上，所述液压缸（21）的底端面贯穿设有安装孔，同时液压缸（21）的底端通过紧固螺栓（14）固定安装在连接杆（12）的端口内。

7.根据权利要求1所述的一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于：所述移动机体（3）的两侧端口内均固定安装有侧基板（31），同时侧基板（31）上均固定安装有敞口限位座（23），同时敞口限位座（23）的端口内均设有多个限位槽（26），多个所述限位滑杆（24）分别依次固定安装在升降板（27）的两侧，两个所述升降板（27）通过限位滑杆（24）滑动安装在限位槽（26）内。

8.一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置使用方法，应用于权利要求1所述的一种木薯收获机的挖掘深度自动控制装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：安装挖掘翻土组件（1）、照明组件（6）、驱动升降组件（2）、连接组件（5）、采集设备（7）、控制单元（4）于移动机体（3）上，并将挖掘翻土组件（1）与驱动升降组件（2）连接，挖掘翻土组件（1）、照明组件（6）、驱动升降组件（2）、采集设备（7）与控制单元（4）连接；

步骤二：操作人员首先利用采集设备（7）对土地进行数据采集，并将数据传递给控制单元（4），那么控制单元（4）控制参数设定模块（44）、模型建立模块（45）将数据并储存在数据库（46）中；

步骤三：操作人员将整个装置连接在木薯收获机上，则在木薯收获机驱动下，推动挖掘翻土组件（1）进行挖掘、翻土，那么按照数据库（46）中的土地数据模型，微处理器控制挖掘翻土组件（1）、驱动升降组件（2）进行自适应调节，即挖掘深浅的调节。

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