CN116195434A - 一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置及方法，包括挡板、金属检测器和伸缩臂，所述伸缩臂对称设置于旋转卷筒的两侧，且与旋转卷筒固定，所述挡板为C字形板体，挡板内凹的侧面与伸缩臂远离旋转卷筒的一侧固定；所述挡板内凹的侧面对称设置金属检测器，所述金属检测器包括探察线圈，所述探查线圈输出端连接有AD转换模块，探查线圈通过AD转换模块连接有控制器，所述控制器的输入端还连接有测距传感器，所述测距传感器设置于挡板的下端位置。本发明设置金属障碍物检测单元，作业时随收割机移动始终处于收割机前端对农田中的金属障碍物进行检测，从而使工作人员及时察觉到田间有金属障碍物，为将其剔除提供检测基础。
Description
技术领域
本发明涉及收割机配件技术领域，具体涉及一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置及方法。
背景技术
随着科学技术的发展，我国粮食收割技术已经趋于成熟，实现大面积机械化收割。各种类型的收割机被发明设计出来，但在实际使用收割机去收割粮食的过程中，会出现机器零部件受异物卡死，收割刀断裂等情况。例如：在收割机的旋转卷筒和刀片正常工作下，若农地里存在的某种金属制异物，在农户、司机都不知情的情况下，金属异物被卷入旋转卷筒里，导致收割机的护刃器出现松动或变形、定刀片发生高度位置变化。同时，刀片在切割的过程中相互碰撞，可能出现铆钉松动情况，进而导致切割器的刀杆折断脱离；或导致收割机的旋转卷筒抱死，链条断裂等情况。这些情况会大大降低收割效率，增加机器的维修成本。
金属检测仪是一种金属检测装置，由金属探测仪与自动剔除装置组成，其中检测器为核心部分。系统可以利用该报警信号驱动自动剔除装置等，从而把金属杂质排除生产线以外。检测器内部分布着三组线圈，即发射线圈和两个对等的接收线圈，通过中间的发射线圈所连接的振荡器来产生高频可变磁场，空闲状态时两侧接收线圈的感应电压在磁场未受干扰前相互抵消而达到平衡状态。
金属探测器主要是用来探测和识别隐埋地下的金属物质，被广泛应用在军事、考古、探矿寻找废旧金属、安保检查等领域。
因此亟需一种与收割机配套使用的金属障碍物检测装置，实现对农田间的金属障碍物检测。
发明内容
本发明为解决现有收割机无法检测金属障碍物的问题，提供了一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置及方法，在收割机的收获部前端设置金属障碍物检测单元，作业时随收割机移动始终处于收割机前端对农田中的金属障碍物进行检测，从而使工作人员及时察觉到田间有金属障碍物，为将其剔除提供检测基础。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提出一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，包括收获部和主机体，所述收获部设置于主机体前端，且随主机体的力臂上下摆动，所述收获部包括推子型收割刀、横向移送螺旋器、旋转卷筒，所述收获部的前端设置有金属障碍物检测单元，所述金属障碍物检测单元包括挡板、金属检测器和伸缩臂，所述伸缩臂对称设置于旋转卷筒的两侧，且与旋转卷筒固定，所述挡板为C字形板体，挡板内凹的侧面与伸缩臂远离旋转卷筒的一侧固定；
所述挡板内凹的侧面对称设置金属检测器，所述金属检测器包括探察线圈，所述探查线圈输出端连接有AD转换模块，探查线圈通过AD转换模块连接有控制器，所述控制器的输入端还连接有测距传感器，所述测距传感器设置于挡板的下端位置。
作业原理：设置挡板、金属检测器和伸缩臂，利用伸缩臂将挡板与旋转卷筒固定，使挡板位于收获部前方，金属检测器对金属障碍物进行检测，挡板对旋转卷筒形成保护，实现了田间金属障碍物检测，起到对收割机进行保护的效果。
为了提高探察线圈在检测时的稳定性，增加防震效果。进一步地，所述探察线圈与挡板之间设置有橡胶层，所述橡胶层一侧与探察线圈固定，另一侧与挡板固定，橡胶层用于防振。
进一步地，所述探察线圈设置有屏蔽构件，所述屏蔽构件包括接地导线，所述接地导线与挡板接触。
作业时存在静电等电流干扰导致探察线圈检测不够精确，设置屏蔽构件对静电进行清除提高了设备检测效果。
进一步地，所述挡板为亚力克材质制成。亚力克材料比重小，密度小，质量轻，表面硬度高，耐磨性能也很好。可以最大程度上不损坏农作物。
进一步地，所述挡板的曲面宽度与旋转卷筒的直径正相关，挡板与旋转卷筒之间设置有间距K，所述K为3~5米。
挡板对旋转卷筒具有保护作业，3~5米是人为设置的挡板与旋转卷筒之间的安全距离给司机留有足够的反应时间。
进一步地，所述伸缩臂包括旋转部和伸缩部，所述旋转部包括连接段和驱动电机，所述连接段为L字形结构，连接段的水平段为圆柱状结构，
对应连接段的水平段所述旋转卷筒的侧壁开设有圆形通孔，所述圆形通孔内设置轴承，水平段通过轴承与旋转卷筒转动连接，其中一个所述水平段的端部设置驱动电机，所述驱动电机与旋转卷筒固定。
由于农作物的种类不同，因而设置旋转部带动伸缩部转动，从而调节挡板距离地面的距离，同时在非收割作业下方便挡板收纳。
进一步地，所述连接段的竖直段远离水平段的一侧设置有圆筒状的安装槽，所述安装槽的环面开设有圆形通孔，安装槽内设置伸缩部，所述伸缩部包括电动推杆，所述电动推杆通过圆形通孔与安装槽固定，安装槽与连接段为一体化结构。
工作人员可以根据实际情况调节伸缩部的长度，便于非收割作业下方便挡板收纳。
进一步地，所述驱动电机和电动推杆通过控制器连接电源形成回路。工作人员通过控制器调节
本方面的第二方面提出一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的检测方法，，包括：
步骤1:调整电动推杆长度使旋转卷筒与挡板之间的距离为3~5m；
步骤2：通过驱动电机调节连接部与地面的夹角，通过测距传感器检测挡板与地面之间的距离，根据挡板与地面之间的距离控制驱动电机停机；
步骤3：启动主机体，金属障碍物检测单元在收获部前端移动，金属检测器实时检测地表是否有金属障碍物；
步骤4：当控制器接收到金属检测器信号，主机体采取停机控制；当控制器输入端无金属检测器信号输入，主机体持续运行。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
（1）本发明具有检测田间金属障碍物的功能，设置挡板、金属检测器和伸缩臂，所述伸缩臂对称设置于旋转卷筒的两侧，且与旋转卷筒固定，所述挡板为C字形板体，挡板内凹的侧面与伸缩臂远离旋转卷筒的一侧固定；所述挡板内凹的侧面对称设置金属检测器，所述金属检测器包括探察线圈，所述探查线圈输出端连接有AD转换模块，探查线圈通过AD转换模块连接有控制器。本发明将挡板设置于旋转卷筒的前端，在收割机工作时挡板在始终在旋转卷筒的前方通过金属检测器对收割机的前行路径进行预先金属障碍物检测。
（2）本发明的控制器的输入端还连接有测距传感器，所述测距传感器设置于挡板的下端位置。测距传感器检测挡板与地面之间的距离，使挡板与农作物的高度相匹配。
附图说明
图1是本发明一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的结构示意图之一；
图2是本发明一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的结构示意图之二；
图3是本发明一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的结构示意图之三；
图4是本发明一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的结构示意图之四；
图5是本发明一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的电气原理图。
附图中标号为：1为收获部，2为主机体，3为旋转卷筒，4为挡板，5为金属检测器，6为伸缩臂，7为控制器，8为橡胶层，9为接地导线，10为旋转部，11为伸缩部，12为安装槽，13为测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1~5所示，一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，包括收获部1和主机体2，所述收获部1设置于主机体2前端，且随主机体2的力臂上下摆动，所述收获部1包括推子型收割刀、横向移送螺旋器、旋转卷筒3，所述收获部1的前端设置有金属障碍物检测单元，所述金属障碍物检测单元包括挡板4、金属检测器5和伸缩臂6，所述伸缩臂6对称设置于旋转卷筒3的两侧，且与旋转卷筒3固定，所述挡板4为C字形板体，挡板4内凹的侧面与伸缩臂6远离旋转卷筒3的一侧固定；
所述挡板4内凹的侧面对称设置金属检测器5，所述金属检测器5包括探察线圈，所述探查线圈输出端连接有AD转换模块，探查线圈通过AD转换模块连接有控制器7，所述控制器7的输入端还连接有测距传感器13，所述测距传感器13设置于挡板4的下端位置。
优选的，所述探察线圈与挡板4之间设置有橡胶层8，所述橡胶层8一侧与探察线圈固定，另一侧与挡板4固定，橡胶层8用于防振。
优选的，所述探察线圈设置有屏蔽构件，所述屏蔽构件包括接地导线9，所述接地导线9与挡板4接触。
优选的，所述挡板4为亚力克材质制成。
优选的，所述挡板4的曲面宽度与旋转卷筒3的直径正相关，挡板4与旋转卷筒3之间设置有间距K，所述K为3~5米。
结合上述内容对金属障碍物检测进行说明，在本实施例中，控制器7包括MCU芯片，所述探察线圈输出端连接有滤波电路和放大电路，探察线圈经过滤波电路和放大电路连接AD转换模块，所述AD转换模块与MCU芯片通过UART串口通信连接。
如图1所示，作业时，收割机工作，主机体2在移动时挡板4处于旋转卷筒3的前端随之移动，设置在挡板4上的金属检测器5工作持续检测主机体2行驶路径前端的农田，当出现金属障碍物时（如锄头等农具或气体金属杂物、废弃物）金属检测器5输出电流增强，大电流经滤波电路和放大电路有AD转换模块转换对MCU芯片输入高电平信号，从而MCU芯片获取高电平信号，控制器7可以设置蜂鸣器，此时MCU芯片使蜂鸣器通电发出警报，工作人员停车后对农田进行检查，排除金属障碍物对收割机的威胁。
实施例2
基于上述实施例，在面对不同类型的农作物时，挡板的高度需要进行略微调节。
优选的，所述伸缩臂6包括旋转部10和伸缩部11，所述旋转部10包括连接段和驱动电机，所述连接段为L字形结构，连接段的水平段为圆柱状结构，
对应连接段的水平段所述旋转卷筒3的侧壁开设有圆形通孔，所述圆形通孔内设置轴承，水平段通过轴承与旋转卷筒3转动连接，其中一个所述水平段的端部设置驱动电机，所述驱动电机与旋转卷筒3固定。
优选的，所述连接段的竖直段远离水平段的一侧设置有圆筒状的安装槽12，所述安装槽12的环面开设有圆形通孔，安装槽12内设置伸缩部11，所述伸缩部11包括电动推杆，所述电动推杆通过圆形通孔与安装槽12固定，安装槽12与连接段为一体化结构。
优选的，所述驱动电机和电动推杆通过控制器7连接电源形成回路。
在本实施例中，控制器7包括按键模块、MCU芯片和驱动芯片，所述驱动电机为舵机，MCU芯片采用PWM调节方式对舵机角度进行调节，所述舵机的角度调节范围为0°~150°。
如图1和2所示，作业时，通过按键模块输入控制指令，MCU芯片接收按键指令输出PWM信号通过驱动芯片控制驱动电机转动，驱动电机转动带动连接部的水平段转动，进而伸缩部11以连接部的水平段为圆心转动，随着圆周运动进行，挡板4与地面的距离逐渐缩小，测距传感器13检测挡板4与底面之间的距离，测距传感器13用于辅助挡板4调节，MCU芯片内写入有距离阈值，当检测距离等于距离阈值时，MUC芯片驱动蜂鸣器发出警报。使挡板4处于适当高度。
另外由于两个伸缩臂6通过挡板4连接，此时一个驱动电机转动，两个伸缩臂6同步转动，确保挡板4左、右高度一致，两个金属检测器5的高度一致。
如图3所示，在非工作状态下或在收割机工作之前需要对电动推杆的长度进行调节，通过按键单元发出控制指令，MCU芯片输出PWM信号，使两个电动推杆同步等长伸、缩。结合旋转部在非工作状态下将挡板4设置于收割机上部，便于收割机移动，挡板4的高度位于驾驶室挡风玻璃之下，不会妨碍驾驶人员8正常驾驶视线。
实施例3
一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的检测方法，包括：
步骤1:调整电动推杆长度使旋转卷筒3与挡板4之间的距离为3~5m；
步骤2：通过驱动电机调节连接部与地面的夹角，通过测距传感器13检测挡板4与地面之间的距离，根据挡板4与地面之间的距离控制驱动电机停机；
步骤3：启动主机体2，金属障碍物检测单元在收获部1前端移动，金属检测器5实时检测地表是否有金属障碍物；
步骤4：当控制器7接收到金属检测器5信号，主机体2采取停机控制；
当控制器7输入端无金属检测器5信号输入，主机体2持续运行。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (9)
1.一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，包括收获部（1）和主机体（2），所述收获部（1）设置于主机体（2）前端，且随主机体（2）的力臂上下摆动，所述收获部（1）包括推子型收割刀、横向移送螺旋器、旋转卷筒（3），其特征在于，所述收获部（1）的前端设置有金属障碍物检测单元，所述金属障碍物检测单元包括挡板（4）、金属检测器（5）和伸缩臂（6），所述伸缩臂（6）对称设置于旋转卷筒（3）的两侧，且与旋转卷筒（3）固定，所述挡板（4）为C字形板体，挡板（4）内凹的侧面与伸缩臂（6）远离旋转卷筒（3）的一侧固定；
所述挡板（4）内凹的侧面对称设置金属检测器（5），所述金属检测器（5）包括探察线圈，所述探查线圈输出端连接有AD转换模块，探查线圈通过AD转换模块连接有控制器（7），所述控制器（7）的输入端还连接有测距传感器（13），所述测距传感器（13）设置于挡板（4）的下端位置。
2.根据权利要求1所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，其特征在于，所述探察线圈与挡板（4）之间设置有橡胶层（8），所述橡胶层（8）一侧与探察线圈固定，另一侧与挡板（4）固定，橡胶层（8）用于防振。
3.根据权利要求1所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，其特征在于，所述探察线圈设置有屏蔽构件，所述屏蔽构件包括接地导线（9），所述接地导线（9）与挡板（4）接触。
4.根据权利要求1所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，其特征在于，所述挡板（4）为亚力克材质制成。
5.根据权利要求1所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，其特征在于，所述挡板（4）的曲面宽度与旋转卷筒（3）的直径正相关，挡板（4）与旋转卷筒（3）之间设置有间距K，所述K为3~5米。
6.根据权利要求1所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，其特征在于，所述伸缩臂（6）包括旋转部（10）和伸缩部（11），所述旋转部（10）包括连接段和驱动电机，所述连接段为L字形结构，连接段的水平段为圆柱状结构，
对应连接段的水平段所述旋转卷筒（3）的侧壁开设有圆形通孔，所述圆形通孔内设置轴承，水平段通过轴承与旋转卷筒（3）转动连接，其中一个所述水平段的端部设置驱动电机，所述驱动电机与旋转卷筒（3）固定。
7.根据权利要求6所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，其特征在于，所述连接段的竖直段远离水平段的一侧设置有圆筒状的安装槽（12），所述安装槽（12）的环面开设有圆形通孔，安装槽（12）内设置伸缩部（11），所述伸缩部（11）包括电动推杆，所述电动推杆通过圆形通孔与安装槽（12）固定，安装槽（12）与连接段为一体化结构。
8.根据权利要求6所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置，其特征在于，所述驱动电机和电动推杆通过控制器（7）连接电源形成回路。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种取粒式农用收割机金属障碍物检测装置的检测方法，其特征在于，包括：
步骤1:调整电动推杆长度使旋转卷筒（3）与挡板（4）之间的距离为3~5m；
步骤2：通过驱动电机调节连接部与地面的夹角，通过测距传感器（13）检测挡板（4）与地面之间的距离，根据挡板（4）与地面之间的距离控制驱动电机停机；
步骤3：启动主机体（2），金属障碍物检测单元在收获部（1）前端移动，金属检测器（5）实时检测地表是否有金属障碍物；
步骤4：当控制器（7）接收到金属检测器（5）信号，主机体（2）采取停机控制；
当控制器（7）输入端无金属检测器（5）信号输入，主机体（2）持续运行。
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