CN201345827Y

CN201345827Y - 一种联合收割机收割面积在线测量装置

Info

Publication number: CN201345827Y
Application number: CNU2008202111757U
Authority: CN
Inventors: 向阳; 汤楚宙; 熊瑛; 吴明亮; 谢方平; 罗海峰; 李秋林
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2018-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种联合收割机收割面积在线测量装置，包括主机及一组传感器。所述的的主机包括单片机系统，液晶显示屏，一组状态指示灯，一组设置按键。所述的一组传感器包括实际割幅传感器、行进速度/位移传感器、割台状态传感器、温度传感器。其基本工作原理是在收割机作业过程中通过实际割幅传感器检测其实际割幅、通过速度/位移传感器检测有效行程及行进状态、通过割台传感器检测割台状态，并综合以上信息计算累积作业面积。本装置克服了现有技术中存在的缺陷，可以在线精确测量联合收割机收割面积。

Description

一种联合收割机收割面积在线测量装置

技术领域

本实用新型属于电子技术应用领域，涉及一种联合收割机收割面积在线测量装置。

背景技术

近几年联合收割机发展很快，许多地方基本上已普及机械化收割。在联合收割机作业服务过程中，操作员难以实时掌握收割机的工作状态，特别是对于收割作业面积难以估算，给作业服务收费带来许多不便。目前国内已有的收割机作业面积计量原理主要是基于机具行进距离的记录，该方法未考虑到机具行驶过程的复杂情况(如机具转弯、调头、倒车、不满幅作业等)，测量精度有限。

实用新型内容

本实用新型的所要解决的技术问题是提供一种联合收割机收割面积在线测量装置，以更为精确地计算联合收割机收割面积。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，包括中央处理器、用于测量被收割谷物与联合收割机割台两边边界距离的测距传感器、用于检测联合收割机行进速度及行进状态的测速传感器以及用于检测联合收割机割台工作状态的割台状态传感器；所述的测距传感器、测速传感器和割台状态传感器均与中央处理器连接。

该联合收割机收割面积在线测量装置还包括温度传感器，所述的温度传感器与中央处理器连接。

所述的测距传感器为超声波传感器。

所述的割台状态传感器为接近型传感器，安装在联合收割机的拔禾轮上。

所述的测速传感器为接近型传感器。

所述的测速传感器为多个，分为两组，分别安装在联合收割机两侧的履带驱动轮或车轮上。

所述的测速传感器和割台状态传感器均通过光电隔离电路连接所述的中央处理器。

该联合收割机收割面积在线测量装置还包括液晶显示屏、状态指示灯和键盘；所述的液晶显示屏、状态指示灯和键盘均与中央处理器连接。

所述的中央处理器为AVR单片机。

本实用新型所具有的有益效果有：

(1)实现了收割机多个工作状态信息的实时采集与分析显示，方便用户掌握收割机工作信息。

(2)综合了行进状态、行进里程、实际割幅、割台工作状态等多种参数，使面积计算结果更为精确。

(3)采用超声波传感器测量幅宽，测距精度高。

(4)采用多个接近传感器分组安装在收割机两侧的方法，实现精确测量收割机的行进速度、行进里程及行进状态。

(5)采用高性能单片机，以较低的成本保证了各种功能的实现。

(6)采用大屏幕汉字显示LCD，同时显示多个数据，一目了然，方便用户识读信息。

(7)采用简洁的键盘设计及全菜单化操作，方便用户操作与设置。

附图说明：

图1：系统总体结构图；

图2：面板布局及显示内容示意图。

1-电源状态指示灯 2-测量状态指示灯 3-收割状态指示灯 4-显示屏

5-功能减 6-功能加 7-电源开关 8-菜单键 9-启动/停止键

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本装置包括一组传感器和一台主机。传感器实时采集收割机的各种工作状态信息，主机对各传感器采集的数据进行综合分析，计算出实际收割面积。为了保证测量的精度，计算方法采用如下公式：

收割面积＝∑单位有效行程×单位有效行程内平均有效工作幅宽

其中实际有效里程中除去了倒车及割台不工作时的里程，转向时，计算中心点里程。

传感器包括：

1、用于检测实际割幅的传感器：采用测距传感器，分为两组，分别安装在割台两端，通过测量被收割谷物与割台两边边界的距离，可实时计算出收割机的实际割幅。测距工作原理是：采用超声波传感器，分为两组，每组包含一个发送模块和一个接收模块。发送模块发送出一组超声脉冲信号(40KHZ)，经谷物反射后，经过一段时间被接收装置接收。通过测量传送时间，再乘以当前声速即可得距离信息。为避免两侧模块信号相互干扰，两侧模块采用分时工作方式。在标定理论割幅时，则用一端发射，另一端接收。发送及接收模块包括发送/接收探头和相应接口电路，发送接口采用与非门芯片与单片机通用I/O引脚相连。接收接口采用信号放大及变送芯片，连接至单片机定时中断引脚。

2、温度传感器：用于测量实时温度为超声测距提供温度补偿。因为在不同气温下，空气中声速不同。采用集成数字温度传感器，直接与单片机通用I/O引脚相连。

3、测速传感器：采用接近型传感器，分为两组，分别安装在收割机两侧的履带驱动轮或车轮上，当驱动轮(车轮)转过一定角度时，产生一组脉冲信号。通过分析脉冲频率实时检测收割机的行进速度，累积脉冲数量可计算机行进里程，分析信号占空比可获得收割机的工作状态，包括前进、停止、左转、右转、倒车等。采用开关型接近传感器，通过光电隔离芯片及数字编码芯片与单片机通用I/O引脚及外部中断引脚相连

4、割台状态传感器：采用接近型传感器，安装在拔禾轮上，可测量割台的工作状态，包括收割与停止收割。当拔禾轮转动时将产生连续的脉冲信号，如在规定间内没有收到该信号则认为割台停止工作。采用开并型接近传感器，通过光电隔离芯片与单片机通用I/O引脚相连。

主机对包括：

1、CPU：采用AVR高性能单片机，具有丰富的扩展接口。内置的EEPROM用于意外掉电时保存相关数据。

2、显示屏：采用LCD大屏幕显示屏，具有汉字显示功能。工作时用于显示工作状态信息，可同时显示收割机的实时工作速度、里程、实际割幅、收割面积信息。设置时用于显示设置菜单及设置菜参数。LCD连接到单片机的通用I/O引脚。

3、状态指示灯：采用双色高亮LED，用于显示电源状态、检测状态、割台状态信息。

4、键盘：设有启动/停止、菜单、功能+、功能-四个按键。所有功能设置通过菜单完成。由于按键数量较少，通过上拉电阻后直接连接单片机通过I/O引脚。

5、实时时钟模块：采用专用时钟芯片，为收割工作的工作记录提供时间点信息。芯片连接到单片机通用I/O引脚。为芯片具提供专用电池电源，保证关机后时钟信息不丢失。

本装置的总体结构和功能如下：

(1)系统安装：

主机通过支架安装在驾驶台适当位置。两侧超声波测距传感器和分别安装在割台两端分禾侧板上。考虑到拔禾轮对于传感器的干扰，超声传感器应安装在专用延长分禾杆上，再将分禾杆安装在分禾侧板上。速度/位移传感器两个为一组，通过支架分别固定安装在收割机两侧的驱动齿轮(履带式收割机)或车轮(轮式收割)的附近。接近开关的检测端与轮上的相应检测点保持一定间距(一般小于4mm)。对于履带式收割机，检测点为驱动轮齿。对于轮式收割机，需要人工安装专用检测点。割台状态传器参考速度/位移传感器安装在拔禾轮上。电源线分正负级接在收割机电瓶(12V)上。

(2)显示屏及状态指示灯识读：如图2所示，指示灯1显示电源状态，绿色表示电源接通，灭表示无电源。指示灯2表示测量状态，绿色表示正在测量记录，红色表示停止。指示灯3表示割台工作状态，绿色表示割台工作，红色表示停止。LCD显示屏显示内容共4行。第1行显示当前实际割幅，单位为mm，分辨率为1mm。第2行显示当前实时速度，单位为km/h，分辨率为0.001km/h。第3行显示开始测量记录以来的累积行程，单位为m，分辨率为0.1m。第4行显示开始测量记录以来的累积收割面积，单位为m²(或亩)，分辨率为1m²(或0.001亩)。显示内容每2秒左右刷新一次。

(3)启动/停止测量：按键9为启动/停止键，按下将状态切换到“启动”即开始测量记录，停止或需要暂停时，再按下则切换到“停止”，系统停止测量。按下后，状态发生改变，可通过对应LED状态指示灯查看当前状态。

(4)菜单操作：按下菜单键8进入菜单显示模式，屏幕显示主菜单选择内容。再按下功能+键6或功能-键5选择菜单项。选定菜单项后再次按项菜单键，进入该子菜单项操作。在子菜单项中，通过功能+键和功能-键修改相关内容。修改完毕后，再次按下菜单键，则返回主菜单。退出菜单显示模式时，在主菜单中选择“退出菜单”，再按下菜单键即可。菜单项内容包括清空数据、设置显示单位、标定割幅、标定行程等。

(5)参数标定：考虑到不同机型相关尺寸不一，在新机型上安装后系统使用前必须标定相关参数。标定理论割幅时，保持收割机前端左右两个超声波传感器间无任何物体，在菜单中选择相应项目执行即可。标定行程时，需要事先量取一段标准距离，然后开动收割机行驶过这一距离，求得显示值与实际值间的相关系数。在菜单中选择“标定行程”后输入这一参数。考虑到机型标定基本无须更改，同时操作员修改标定参数将影响测量数据的正确性，实际使用中可在标定后锁死标定功能。

Claims

1.一种联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，包括中央处理器、用于测量被收割谷物与联合收割机割台两边边界距离的测距传感器、用于检测联合收割机行进速度及行进状态的测速传感器以及用于检测联合收割机割台工作状态的割台状态传感器；所述的测距传感器、测速传感器和割台状态传感器均与中央处理器连接。

2.根据权利要求1所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，还包括温度传感器，所述的温度传感器与中央处理器连接。

3.根据权利要求2所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，所述的测距传感器为超声波传感器。

4.根据权利要求1所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，所述的割台状态传感器为接近型传感器，安装在联合收割机的拔禾轮上。

5.根据权利要求1所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，所述的测速传感器为接近型传感器。

6.根据权利要求5所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，所述的测速传感器为多个，分为两组，分别安装在联合收割机两侧的履带驱动轮或车轮上。

7.根据权利要求1～6任一项所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，所述的测速传感器和割台状态传感器均通过光电隔离电路连接所述的中央处理器。

8.根据权利要求7所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，还包括液晶显示屏、状态指示灯和键盘；所述的液晶显示屏、状态指示灯和键盘均与中央处理器连接。

9.根据权利要求8所述的联合收割机收割面积在线测量装置，其特征在于，所述的中央处理器为AVR单片机。