CN118120448A - 用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业收货机械装置技术领域，尤其涉及一种用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置及检测方法，包括安装在籽粒底壳侧壁上部的检测仓外壳，检测仓外壳上安装有自动门，检测仓外壳内从上到下依次安装有倾斜设置的杂物筛和碎屑筛，杂物筛的筛孔大于碎屑筛的筛孔，杂物筛的下端抵靠在自动门上形成杂物仓；碎屑筛的下端抵靠在自动门上形成谷物仓，检测仓外壳的底部为碎屑仓；还包括固定安装在检测仓外壳上分别用于拍摄杂物仓、谷物仓和碎屑仓内物料高度的摄像头，摄像头信号连接有控制器，控制器信号连接有显示器和自动门；本发明结构简单，不依靠驾驶员经验，也不依靠高算力的控制器，成本低且检测精确，设备性能稳定，便于推广。

Description

用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及农业收货机械装置技术领域，尤其涉及一种用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置及检测方法。

背景技术

谷物收割机收获谷物时，被收获的谷物含杂率和破损率是有限值的，含杂率和破碎率过大很大程度影响谷物的外观及售价。目前一般的收割机不带含杂率、破损率在线检测及控制装置，收割机驾驶员凭借经验，根据作物的干湿程度、稠密度、成熟度人为调整收割速度，或者调整凹板间隙，对谷物的含杂率、破损率进行调整，这种依靠驾驶员经验的方法一般不能对含杂率、破损率超标时及时作出调整，而且对驾驶员的经验依赖度高，而且当驾驶员发现含杂率、破损率超标时已经造成较大损失。

目前市场上也有极少数高端机型配备有在线的实时含杂率、破损率的检测装置，该装置通过在升运绞龙侧壁打孔的方式，粮食升运至粮仓的过程中，从该孔会漏出一部分谷物，孔外接一封闭式小粮仓，该粮仓装满后，相机从观察窗对该小粮仓的谷物进行拍照，并对该图像进行图像处理，获取该批谷物的含杂率和破损率。然后通过一个较小的绞龙，将该小粮仓里的粮食升运至大粮仓，完成检测。该装置机械结构复杂、检测技术基于图像处理，对控制器算力有很大需求，一般控制器算力满足不了，而且成本较高，高算力域控制器成本高昂，不利于推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既不依靠驾驶员经验、也不依靠高算力的控制器、结构简单、成本低且检测精确的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置及检测方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，包括安装在籽粒底壳内壁上部的检测仓外壳，所述检测仓外壳的顶部开设有进粮口，用于承接来自收割机筛箱漏下的谷物；所述检测仓外壳上安装有自动门，所述检测仓外壳内从上到下依次安装有倾斜设置的杂物筛和碎屑筛，所述杂物筛和所述碎屑筛连接有振动驱动装置，所述杂物筛的筛孔大于所述碎屑筛的筛孔，所述杂物筛的下端抵靠在所述自动门上形成杂物仓；所述碎屑筛的下端抵靠在所述自动门上形成谷物仓，所述检测仓外壳的底部为碎屑仓；还包括固定安装在所述检测仓外壳上分别用于拍摄所述杂物仓、谷物仓和碎屑仓内物料高度的摄像头，所述摄像头信号连接有控制器，所述控制器信号连接有显示器和所述自动门。

作为优选的技术方案，所述检测仓外壳包括用于固定安装的固定壁和与所述固定壁相对的活动壁，所述固定壁与所述活动壁的底部相交设置，还包括连接所述固定壁和所述活动壁的两个三角形的侧壁。

作为优选的技术方案，所述振动驱动装置为安装在所述固定壁上的偏心电机，所述杂物筛和所述碎屑筛的上端分别安装在所述偏心电机的动力输出轴上。

作为优选的技术方案，所述活动壁包括壁框，所述壁框的两侧分别设有滑槽，所述自动门的两侧滑动安装在所述滑槽内，所述自动门的下端设有限位块，所述限位块与所述壁框的顶部横梁配合使用，用于限制所述自动门向上移动的位置。

作为优选的技术方案，所述摄像头通过相机支架固定安装在其中一个所述侧壁上，所述侧壁上开设有供所述摄像头拍摄所述检测仓外壳内部图像的透明窗。

作为优选的技术方案，所述摄像头通过相机支架固定安装在其中一个所述侧壁上，所述侧壁选择透明材料制备而成。

作为优选的技术方案，两个三角形的所述侧壁均采用透明材料制备而成，所述摄像头通过相机支架固定安装在其中一个所述侧壁上。

用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置的检测方法，其特征在于：

所述偏心电机带动所述杂物筛和所述碎屑筛不停振动；

所述进粮口接收上方筛箱漏下的含有秸秆杂物、谷物碎屑的谷物；

通过所述杂物筛分离出秸秆等混在谷物中的杂物，存放于所述所述杂物仓；

通过所述碎屑筛分离出的谷物存放于所述谷物仓内，分离出的碎屑落入下方的所述碎屑仓内；

一个检测周期T后，所述控制器控制三个所述摄像头分别开启摄像，摄取所述杂物仓、谷物仓和碎屑仓三个仓室内物料的图像，通过图像处理算法得出三个仓室内的物料高度H杂、H谷、H碎；

含杂率Z= k₁*H杂/H谷；

破碎率P= k₂*H碎/H谷；

k₁ 、k₂为经验常数，为试验所获取，可以根据不同的谷物粒径进行调整；

拍摄完成后所述控制器控制所述自动门打开，释放物料，开启下一轮检测；

当含杂率Z或破碎率P异常时，所述控制器控制所述显示器显示异常图像并报警。

由于采用了上述技术方案，用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，包括安装在籽粒底壳内壁上部的检测仓外壳，检测仓外壳的顶部开设有进粮口，用于承接来自收割机筛箱漏下的谷物；检测仓外壳上安装有自动门，检测仓外壳内从上到下依次安装有倾斜设置的杂物筛和碎屑筛，杂物筛和碎屑筛连接有振动驱动装置，杂物筛的筛孔大于碎屑筛的筛孔，杂物筛的下端抵靠在自动门上形成杂物仓；碎屑筛的下端抵靠在自动门上形成谷物仓，检测仓外壳的底部为碎屑仓；还包括固定安装在检测仓外壳上分别用于拍摄杂物仓、谷物仓和碎屑仓内物料高度的摄像头，摄像头信号连接有控制器，控制器信号连接有显示器和自动门；本发明的有益效果是：本发明安装在籽粒底壳的内侧壁上，上方是收割机的筛箱，收割的谷物通过筛箱落入下方的籽粒底壳内，由于本发明设有进粮口，因此进入籽粒底壳中的谷物也会从进粮口进入本发明的检测仓外壳内，振动驱动装置带动杂物筛和碎屑筛振动，杂物筛的筛孔直径较大，可以无障碍漏下谷物颗粒、破碎的粮食碎屑，但是谷物中的杂物如秸秆等却无法漏下，这部分杂物会堆积在第杂物筛的底部。碎屑筛的孔径较小，谷物颗粒不能通过，只有破碎的谷物碎屑可以通过，破碎的谷物碎屑通过后堆积于检测仓外壳底部的碎屑仓内，谷物则堆积在碎屑筛上面。这样，当单位时间T内，杂物、谷物、谷物碎屑均会积累到一定的高度，分别为H杂、H谷、H碎。通过试验，可以找到H杂、H谷、H碎与真实的含杂率及破碎率之间的关联常数K₁和K₂，利用该常数，计算出实时的含杂率和破碎率，实现含杂破碎率的自动检测，含杂破碎率异常时，控制器会信号通知显示器报警。一个检测周期T后，自动门打开释放每个仓室的物料，开启新一轮的检测。本发明结构简单，不依靠驾驶员经验，也不依靠高算力的控制器，成本低且检测精确，设备性能稳定，便于推广。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置实施例一的结构示意图之一；

图2是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置实施例一的结构示意图之二；

图3是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置实施例一的俯视图；

图4是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置实施例一自动门打开后的结构示意图；

图5是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置实施例二的结构示意图；

图6是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置实施例二的剖视图；

图7是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置的原理示意图；

图8是本发明用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置的检测方法流程图。

图中：1-籽粒底壳；2-检测仓外壳；21-固定壁；22-活动壁；221-自动门；222-顶部横梁；223-限位块；23-侧壁；231-透明窗；3-杂物筛；4-碎屑筛；5-杂物仓；6-谷物仓；7-碎屑仓；8-摄像头；9-偏心电机；10-相机支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例一：

如图1至图4、图7共同所示，用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，包括安装在籽粒底壳1内壁上部的检测仓外壳2，籽粒底壳1用于承接收割机筛箱漏下来的大部分谷物，检测仓外壳2的顶部开设有进粮口，用于承接来自收割机筛箱漏下的少量谷物；检测仓外壳2上安装有自动门221，自动门221可以是本实施例中所描述的滑动开合方式，也可以是铰接打开的方式，只需要自动门221打开后实现物料的清除即可。检测仓外壳2内从上到下依次安装有倾斜设置的杂物筛3和碎屑筛4，杂物筛3和碎屑筛4连接有振动驱动装置，杂物筛3的筛孔大于碎屑筛4的筛孔，杂物筛3的筛孔直径大于谷物粒径，碎屑筛4的筛孔直径小于谷物粒径，杂物筛3的下端抵靠在自动门221上形成杂物仓5；碎屑筛4的下端抵靠在自动门221上形成谷物仓6，检测仓外壳2的底部为碎屑仓7；还包括固定安装在检测仓外壳2上分别用于拍摄杂物仓5、谷物仓6和碎屑仓7内物料高度的摄像头8，摄像头8的位置与三个仓室的水平位置相适配。摄像头8信号连接有控制器，控制器信号连接有显示器和自动门221；本发明安装在籽粒底壳1的内壁上，上方是收割机的筛箱，收割的谷物通过筛箱落入下方的籽粒底壳1内，由于本发明设有进粮口，因此进入籽粒底壳1中的谷物也会从进粮口进入本发明的检测仓外壳2内，振动驱动装置带动杂物筛3和碎屑筛4振动，杂物筛3的筛孔直径较大，可以无障碍漏下谷物颗粒、破碎的粮食碎屑，但是谷物中的杂物如秸秆等却无法漏下，这部分杂物会堆积在第杂物筛3的底部。碎屑筛4的孔径较小，谷物颗粒不能通过，只有破碎的谷物碎屑可以通过，破碎的谷物碎屑通过后堆积于检测仓外壳2底部的碎屑仓7内，谷物则堆积在碎屑筛4上面。这样，当单位时间T内，杂物、谷物、谷物碎屑均会积累到一定的高度，分别为H杂、H谷、H碎。通过试验，可以找到H杂、H谷、H碎与真实的含杂率及破碎率之间的关联常数K₁和K₂，利用该常数，计算出实时的含杂率和破碎率，实现含杂破碎率的自动检测，含杂破碎率异常时，控制器会信号通知显示器报警。一个检测周期T后，自动门221打开释放每个仓室的物料，开启新一轮的检测。本发明结构简单，不依靠驾驶员经验，也不依靠高算力的控制器，成本低且检测精确，设备性能稳定，便于推广。

如图1和图2共同所示，检测仓外壳2包括用于固定安装的固定壁21和与固定壁21相对的活动壁22，固定壁21与活动壁22的底部相交设置，还包括连接固定壁21和活动壁22的两个三角形的侧壁23。将固定壁21固定安装在籽粒底壳1的内部上部，固定壁21与活动壁22底部相交形成碎屑仓7，两个三角形的侧壁23与固定壁21和活动壁22共同围成检测仓外壳2，活动壁22用于安装自动门221。

如图1至图4共同所示，振动驱动装置为安装在固定壁21上的偏心电机9，杂物筛3和碎屑筛4的上端分别安装在偏心电机9的动力输出轴上。振动驱动装置优选的为偏心电机9，当然也可以是其他驱动装置，只需要将振动的力传输到杂物筛3和碎屑筛4上即可，加速物料的流通。偏心电机9工作时带动杂物筛3和碎屑筛4振动，杂物筛3和碎屑筛4的下端始终抵靠在自动门221上。

如图2和图4共同所示，活动壁22包括壁框，壁框的两侧分别设有滑槽，自动门221的两侧滑动安装在滑槽内，自动门221的下端设有限位块223，限位块223与壁框的顶部横梁222配合使用，用于限制自动门221向上移动的位置。自动门221的驱动装置可以采用现有技术，例如气缸，其连接方式为现有技术在此不详细描述，只需要在完成一个检测周期后，控制器控制其打开和关闭即可。自动门221在滑槽内上下移动，当移动到上方时，限位块223与顶部横梁222接触，此时自动门221停止继续向上移动，可以在限位块223与顶部横梁222之间安装位置传感器，当到达顶部限位位置时位置传感器发送信号给控制器。

如图1至图4共同所示，两个三角形的侧壁23均采用透明材料制备而成，摄像头8通过相机支架10固定安装在其中一个侧壁23上。侧壁23采用透明材料一方面为摄像头8拍照提供便利，另一方面方便观察检测仓外壳2内部的情况，当然还可以是摄像头8通过相机支架10固定安装在其中一个侧壁23上，侧壁23选择透明材料制备而成，另外一个侧壁23可以是不透明材料。

如图7和图8共同所示，用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置的检测方法，其特征在于：

偏心电机9带动杂物筛3和碎屑筛4不停振动；

进粮口接收上方筛箱漏下的含有秸秆杂物、谷物碎屑的谷物；

通过杂物筛3分离出秸秆等混在谷物中的杂物，存放于杂物仓5；

通过碎屑筛4分离出的谷物存放于谷物仓6内，分离出的碎屑落入下方的碎屑仓7内；

一个检测周期T后，控制器控制三个摄像头8分别开启摄像，摄取杂物仓5、谷物仓6和碎屑仓7三个仓室内物料的图像，通过图像处理算法得出三个仓室内的物料高度H杂、H谷、H碎；

含杂率Z= k₁*H杂/H谷；

破碎率P= k₂*H碎/H谷；

k₁ 、k₂为经验常数，为试验所获取，可以根据不同的谷物粒径进行调整；

拍摄完成后控制器控制自动门221打开，释放物料，开启下一轮检测；

当含杂率Z或破碎率P异常时，控制器控制显示器显示异常图像并报警。

实施例二：

如图5和图6共同所示，摄像头8通过相机支架10固定安装在其中一个侧壁23上，侧壁23上开设有供摄像头8拍摄检测仓外壳2内部图像的透明窗231。透明窗231为摄像头8的拍摄提供便利，两个侧壁23的材料可以选择和固定壁21相同的材质，便于加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，其特征在于：包括安装在籽粒底壳（1）内壁上部的检测仓外壳（2），所述检测仓外壳（2）的顶部开设有进粮口，用于承接来自收割机筛箱漏下的谷物；所述检测仓外壳（2）上安装有自动门（221），所述检测仓外壳（2）内从上到下依次安装有倾斜设置的杂物筛（3）和碎屑筛（4），所述杂物筛（3）和所述碎屑筛（4）连接有振动驱动装置，所述杂物筛（3）的筛孔大于所述碎屑筛（4）的筛孔，所述杂物筛（3）的下端抵靠在所述自动门（221）上形成杂物仓（5）；所述碎屑筛（4）的下端抵靠在所述自动门（221）上形成谷物仓（6），所述检测仓外壳（2）的底部为碎屑仓（7）；还包括固定安装在所述检测仓外壳（2）上分别用于拍摄所述杂物仓（5）、谷物仓（6）和碎屑仓（7）内物料高度的摄像头（8），所述摄像头（8）信号连接有控制器，所述控制器信号连接有显示器和所述自动门（221）。

2.如权利要求1所述的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，其特征在于：所述检测仓外壳（2）包括用于固定安装的固定壁（21）和与所述固定壁（21）相对的活动壁（22），所述固定壁（21）与所述活动壁（22）的底部相交设置，还包括连接所述固定壁（21）和所述活动壁（22）的两个三角形的侧壁（23）。

3.如权利要求2所述的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，其特征在于：所述振动驱动装置为安装在所述固定壁（21）上的偏心电机（9），所述杂物筛（3）和所述碎屑筛（4）的上端分别安装在所述偏心电机（9）的动力输出轴上。

4.如权利要求3所述的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，其特征在于：所述活动壁（22）包括壁框，所述壁框的两侧分别设有滑槽，所述自动门（221）的两侧滑动安装在所述滑槽内，所述自动门（221）的下端设有限位块（223），所述限位块（223）与所述壁框的顶部横梁（222）配合使用，用于限制所述自动门（221）向上移动的位置。

5.如权利要求3所述的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，其特征在于：所述摄像头（8）通过相机支架（10）固定安装在其中一个所述侧壁（23）上，所述侧壁（23）上开设有供所述摄像头（8）拍摄所述检测仓外壳（2）内部图像的透明窗（231）。

6.如权利要求3所述的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，其特征在于：所述摄像头（8）通过相机支架（10）固定安装在其中一个所述侧壁（23）上，所述侧壁（23）选择透明材料制备而成。

7.如权利要求3所述的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置，其特征在于：两个三角形的所述侧壁（23）均采用透明材料制备而成，所述摄像头（8）通过相机支架（10）固定安装在其中一个所述侧壁（23）上。

8.如权利要求3至7任一权利要求所述的用于谷物收割机的破碎含杂率在线检测装置的检测方法，其特征在于：

所述偏心电机（9）带动所述杂物筛（3）和所述碎屑筛（4）不停振动；

所述进粮口接收上方筛箱漏下的含有秸秆杂物、谷物碎屑的谷物；

通过所述杂物筛（3）分离出秸秆等混在谷物中的杂物，存放于所述杂物仓（5）；

通过所述碎屑筛（4）分离出的谷物存放于所述谷物仓（6）内，分离出的碎屑落入下方的所述碎屑仓（7）内；

一个检测周期T后，所述控制器控制三个所述摄像头（8）分别开启摄像，摄取所述杂物仓（5）、谷物仓（6）和碎屑仓（7）三个仓室内物料的图像，通过图像处理算法得出三个仓室内的物料高度H杂、H谷、H碎；

含杂率Z= k₁*H杂/H谷；

破碎率P= k₂*H碎/H谷；

k₁ 、k₂为经验常数，为试验所获取，可以根据不同的谷物粒径进行调整；

拍摄完成后所述控制器控制所述自动门（221）打开，释放物料，开启下一轮检测；

当含杂率Z或破碎率P异常时，所述控制器控制所述显示器显示异常图像并报警。