CN201504402U - 一种全自动激光控制平地系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全自动激光控制平地系统，特别是涉及一种可自动调整激光器高度的全自动激光控制平地系统，主要包括主控制器、激光控制系统、液压控制系统和机械平地系统，液压控制系统有主液压油缸和副液压油缸两个独立的动作油缸，主液压油缸的活塞杆连接机械平地系统的平地铲斗，副液压油缸的活塞杆连接激光控制系统的固定式激光接收器。本实用新型操作简便，可实现远程控制，测量精度高，对地面适应性好，平整精度高，土地被精密刮平的程度可达到±2cm。

Description

一种全自动激光控制平地系统

技术领域

本实用新型涉及一种全自动激光控制平地系统，特别是涉及一种可自动调整激光器高度的全自动激光控制平地系统。

背景技术

我国现有灌溉面积9亿亩多，95％以上为地面灌溉，其中很多地方的农田土地平整度较差，造成了大量的用水浪费和不均匀，严重的制约了农业的发展。另外，我国是一个水资源短缺的国家，水资源问题已经成为经济社会可持续发展的主要制约因素之一。因此使用激光平地系统土地被精密刮平的程度将大大提高。目前国内出现的同时包含激光、微电脑和液压的控制设备设计缺乏完善，而相对性能优异的平地产品却都需要借助国外激光系统。由于采用国外的激光设备价格昂贵，很难将激光平地技术推广到农业生产中。而目前国内的平地产品在设计上缺乏完善，导致了操作不够简便。为了使更多的土地得到平整，降低生产成本，减少水力资源的浪费，因此需要一种低成本高效率的激光控制平地系统。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种全自动激光控制平地系统，特别是提供一种可自动调整激光器高度的全自动激光控制平地系统，本实用新型操作简便，可实现远程控制，测量精度高，对地面适应性好，平整精度高，土地被精密刮平的程度可达到±2cm。

本实用新型的一种全自动激光控制平地系统，主要包括主控制器、激光控制系统、液压控制系统和机械平地系统，液压控制系统有主液压油缸和副液压油缸两个独立的动作油缸，主液压油缸的活塞杆连接机械平地系统的平地铲斗，控制平地铲斗的上升下降，副液压油缸的活塞杆连接激光控制系统的固定式激光接收器(接收来自激光发射器的激光光束，并将其转换为长短不同的电脉冲发送给微电脑控制器)，控制固定式激光接收器的上升下降。

作为优选的技术方案：

其中，如上所述的一种全自动激光控制平地系统，所述的主控制器核心是微电脑控制器，安装主控制器外壳内部，主控制器外壳面板上分别固定远程激光显示器(反馈同步显示激光高低位置)、远程液压控制开关、工作计时器、电源钥匙开关、功能选项开关和过载保护装置，电缆快速插接装置安装在主控制器外壳上，通讯电缆连接主控制器内外部的所有元件。

如上所述的一种全自动激光控制平地系统，所述的激光控制系统重要组成部分激光发射器是安装在激光发射器金属三脚架上，而激光发射器充电器和激光发射器备用电源可以为激光发射器提供电源，手持式激光接收器和测杆配合激光发射器使用可以找到符合要求的激光平面，固定式激光接收器则安装在副液压油缸之上。通讯电缆连接固定式激光接收器和主控制器。

如上所述的一种全自动激光控制平地系统，所述的机械平地系统包括平地刀片、平地铲斗、角度调节杆、平地拖杆、油缸三支点架、高度调整支架和轮轴，平地刀片安装在平地铲斗下端，角度调节杆则安装于平地铲斗和平地拖杆连接处的上部用来调整其角度，油缸三支点架则固定于副液压油缸的四周确保其不产生摆动，高度调整支架和轮轴安装在平地铲斗尾部，通过主液压油缸活塞杆控制轮轴调整平地铲斗的高低。

如上所述的一种全自动激光控制平地系统，所述的液压控制系统中，液压过滤器、液压油位尺、液压油压表、液压电磁线圈和液压阀组模块分别固定在液压油箱上，主液压油缸安装于平地铲斗尾部衔接高度调整支架和轮轴，通过活塞杆控制轮轴调整平地铲斗的高低，副液压油缸安装于平地铲斗中部，活塞杆调整固定式激光接收器高度，液压油泵支架安装在拖拉机输出轴端用来固定液压油泵，联轴器则连接液压油泵轴和拖拉机输出轴，液压油管用来连接所有液压部件，通讯电缆则连接液压电磁线圈和主控制器，从而控制所有液压元件动作。

本实用新型的一种全自动激光控制平地系统，有手动控制和自动控制两种操作模式：

1.手动控制

打开主控制器上的电源和手动开关，调整远程液压控制开关，上下控制主液压油缸的升降动作，目视观测平整效果手动微调油缸高低，完成对地面的初步平整。

手动控制无需通过激光控制系统，完全是由手动调节开关的闭合，经过微电脑的开关量信号转换实现液压缸的上下运动达到平整的效果，因此其平整精度无法保证，适用于先期平整和调试设备。

2.自动控制

通过手持式激光接受器找到激光发射器的扫描平面，并将副液压油缸调整到正确的接收位置。开启自动选项，激光接收器将采集到的不同高低激光束转化成长短不同的电脉冲，再通过电缆传输到主控制器，经过微电脑的数据整合与分析，转化成各种不同的开关变量信号控制液压阀块模组，最后由液压阀组模块控制主油缸的高低调整动作，实现平地刀片的自动高低调整，完成对地面的精确平整要求。

本实用新型的工作特性：

1)通过副油缸的上下升降远程控制固定式激光接收器高度，相比其他同类产品所使用的一般手动调整，优势如下：

操作更为简便，可实现远程控制。操作人员即使在驾驶仓内也可直观的通过主控制器上的远程激光显示器和副液压油缸的远程液压控制开关并根据反馈回的激光高低位置同步显示情况来远程控制固定式激光接收器激光接收的高度；

控制精度更加精准，效率更高。由于采用的是微电脑控制技术，通过液压系统的微量调节，调整精度实现了完全的数字化处理。同时远距离的控制加上数字控制技术使调整效率更高。

2)固定式激光接收器高程自锁技术。为了使固定式激光接收器在接收激光光束信号时不出现微量偏差而导致平整精度无法保证的问题，本产品为此特意在液压阀组模块中为主辅油缸设计了两个保压控制系统，从而保证了使用可靠性；

3)主油缸主动控制与调整。目前，国内同时具有包含激光、微电脑和液压的控制设备所设计的油缸只是实现了单项主动控制，而本实用新型所强调的是油缸上下伸缩同时具备主动调整，其优势如下：

平整精度更高。本实用新型利用激光信号所转化的电控信号来控制主油缸的双向快速伸缩调整，而非同类产品所使用的单向调整，相比其利用铲斗的自重来调整平地精度，本实用新型的响应速度更加迅速，更加精准，平整精度得到最大范围的提升。

性能更加稳定。由于主油缸是控制平整精度的关键部件，其工作性能直接关系到平整精度，因此采用主动进油出油控制是最佳设计方案，该设计可以保证油缸的工作状态持续平稳，减少了因油缸动作失效而产生的平整精度失控现象。

4)真正意义上的独立液压系统，相比其他同类产品他具有以下特点：

独立液压回路。本实用新型的液压回路无需经过拖拉机的液压系统，动力来源来自独立的液压泵。从而保证了液压回路的可靠性，避免了由于拖拉机自身液压回路的原因损坏本系统，进一步降低了维护维修成本，提升了使用质量。

液压泵直接驱动。本实用新型的液压泵是通过拖拉机传动输出轴直接驱动的，因此只需液压泵安装支架连接到拖拉机的传动输出轴上即可实现本实用新型的完整供油。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的一种全自动激光控制平地系统，测量精度高，对地面适应性好，平整精度高，土地被精密刮平的程度可达到±2cm。

经实验使用后有以下优点：

1.提高产量20-30％

利用激光技术对土地进行精密刮平较传统刮平技术提高产量20-30％，是未刮平土地的50％。这些可观的成果是通过对植物施放其生长所需要的适量的水所获得的。水的平均分配改善了发芽和植物生长的环境，提高了庄稼的产量。在许多国家，为了提高产量，机械撒种已为更多的人所接受。研究表明，使用这种方法所提高的产量直接与土地被刮平的程度有关。

2.节水30-50％

不断兴建开凿和维护保养的水库、运河、扬水站和水泵造成了水价的不断上扬，这已成为世界各国共同关注的问题。事实上，许多国家正在陷入城市和农村对日渐缺乏水资源需求的争端之中。目前利用激光平地系统不仅可实现对水的节省使用，还有助于解决这场争端。土地被精密刮平到±1cm的理想标高就能得到适量水的灌溉。一般来说被刮平的土地只要能达到±5cm即为理想标高了。

3.减少测量成本80％

使用激光发射器和接收器可进行精密的单人测量，因此没有必要再雇佣测量队测量土地标高了，只需几分钟的培训，任何一个人都能准确快速地测量出土地的标高。

4.减少化肥流失

土地经过精密刮平后，不仅水能得到精确的利用，化肥还能被保存在植物的根部，灌溉排水时可大大减少化肥的流失。

5.高处土壤的控制

高处地面被精密刮平后可获得均匀的高度，从而减少了水对高处土壤的冲刷，防止了高处的土壤往低处汇集。

附图说明

图1是本实用新型一种全自动激光控制平地系统的结构示意图

图2是本实用新型一种全自动激光控制平地系统的控制原理图

其中1是主控制器  2是电瓶电源  3是液压油泵  4是固定式激光接收器5是副液压油缸  6是液压阀组模块  7是液压过滤器  8是主液压油缸9是轮轴  10是激光发射器金属三脚架  11是激光发射器12是平地拖杆  13是平地铲斗

A是供电电源传输电缆

B是控制器与液压阀组模块之间传输控制信号的电缆

C是控制器与固定式激光接收器之间传输的电脉冲信号的电缆

D是液压油泵与油箱之间的液压进油管

E是液压油泵与液压过滤器之间的液压出油管

F是激光发射器发射给固定式激光接收器的激光光束信号

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，是本实用新型的一种全自动激光控制平地系统，是一种可自动调整激光器高度的全自动激光控制平地系统，主要包括主控制器(1)、激光控制系统、液压控制系统和机械平地系统，液压控制系统有主液压油缸(8)和副液压油缸(5)两个独立的动作油缸，主液压油缸(8)的活塞杆连接机械平地系统的平地铲斗(13)，控制平地铲斗(13)的上升下降，副液压油缸(5)的活塞杆连接激光控制系统的固定式激光接收器(4)，接收来自激光发射器(11)的激光光束，并将其转换为长短不同的电脉冲发送给微电脑控制器，控制固定式激光接收器(4)的上升下降。

其中，所述的主控制器(1)核心是微电脑控制器，安装主控制器外壳内部，主控制器(1)通过供电电源传输电缆A由电瓶电源(2)供电，主控制器外壳面板上分别固定远程激光显示器(反馈同步显示激光高低位置)、远程液压控制开关、工作计时器、电源钥匙开关、功能选项开关和过载保护装置，电缆快速插接装置安装在主控制器外壳上，通讯电缆连接主控制器内外部的所有元件。

所述的激光控制系统重要组成部分激光发射器(11)是安装在激光发射器金属三脚架(10)上，而激光发射器充电器和激光发射器备用电源可以为激光发射器(11)提供电源，手持式激光接收器和测杆配合激光发射器(11)使用可以找到符合要求的激光平面，固定式激光接收器(4)则安装在副液压油缸(5)之上。主控制器(1)与固定式激光接收器(4)之间是通过电缆C传输电脉冲信号，固定式激光接收器(4)直接接收来自激光发射器(11)发射的激光光束信号(F)。

所述的机械平地系统包括平地刀片、平地铲斗(13)、角度调节杆、平地拖杆(12)、油缸三支点架、高度调整支架和轮轴(9)，平地刀片安装在平地铲斗(13)下端，角度调节杆则安装于平地铲斗(13)和平地拖杆(12)连接处的上部用来调整其角度，油缸三支点架则固定于副液压油缸(5)的四周确保其不产生摆动，高度调整支架和轮轴(9)安装在平地铲斗(13)尾部，通过主液压油缸(8)活塞杆控制轮轴(9)调整平地铲斗(13)的高低。

所述的液压控制系统中，液压过滤器(7)、液压油位尺、液压油压表、液压电磁线圈和液压阀组模块(6)分别固定在液压油箱上，液压油泵则使用液压进油管D与油箱进行连接，液压油泵(3)再使用液压出油管E与液压过滤器进行连接，主液压油缸(8)安装于平地铲斗(13)尾部衔接高度调整支架和轮轴(9)，通过活塞杆控制轮轴(9)调整平地铲斗(13)的高低，副液压油缸(5)安装于平地铲斗(13)中部，活塞杆调整固定式激光接收器(4)高度，液压泵支架安装在拖拉机输出轴端用来固定液压油泵(3)，联轴器则连接液压油泵(3)轴和拖拉机输出轴，液压油管用来连接所有液压部件，主控制器(1)与液压阀组模块(6)是通过电缆B传输控制信号的，从而控制所有液压元件动作。

图2是本实用新型一种全自动激光控制平地系统的控制原理图：

拖拉机12V电瓶和发电机为主控制器提供电源，激活所有主控制器内部元件；

操作员开启电源钥匙开关，根据远程激光显示器的反馈显示情况手动控制功能选项开关和远程液压控制开关；

激光发射器发射激光平面，固定式激光接收器则将采集到的不同高低激光束转化成长短不同的电脉冲，再通过电缆传输到主控制器，经过微电脑的数据整合与分析，转化成各种不同的开关变量信号控制液压阀组模块，最后由液压阀组模块控制主副液压油缸的高低动作调整；

液压油泵安装在拖拉机传动输出端，将机械动能转化成液压动能驱动整套液压系统，匹配主控制器的控制。

如此循环往复实现本实用新型的完美控制。

经试验证明，本实用新型的一种全自动激光控制平地系统确实操作简便，可实现远程控制，测量精度高，对地面适应性好，平整精度高，土地被精密刮平的程度可达到±2cm。

Claims (5)

1.一种全自动激光控制平地系统，其特征是：主要包括主控制器、激光控制系统、液压控制系统和机械平地系统，液压控制系统有主液压油缸和副液压油缸两个独立的动作油缸，主液压油缸的活塞杆连接机械平地系统的平地铲斗，副液压油缸的活塞杆连接激光控制系统的固定式激光接收器。

2.如权利要求1所述的一种全自动激光控制平地系统，其特征在于，所述的主控制器核心是微电脑控制器，安装主控制器外壳内部，主控制器外壳面板上分别固定远程激光显示器、远程液压控制开关、工作计时器、电源钥匙开关、功能选项开关和过载保护装置，电缆快速插接装置安装在主控制器外壳上，通讯电缆连接主控制器内外部的所有元件。

3.如权利要求1所述的一种全自动激光控制平地系统，其特征在于，所述的激光控制系统重要组成部分激光发射器是安装在激光发射器金属三脚架上，而激光发射器充电器和激光发射器备用电源可以为激光发射器提供电源，手持式激光接收器和测杆配合激光发射器使用可以找到符合要求的激光平面，固定式激光接收器则安装在副液压油缸之上。通讯电缆连接固定式激光接收器和主控制器。

4.如权利要求1所述的一种全自动激光控制平地系统，其特征在于，所述的机械平地系统包括平地刀片、平地铲斗、角度调节杆、平地拖杆、油缸三支点架、高度调整支架和轮轴，平地刀片安装在平地铲斗下端，角度调节杆则安装于平地铲斗和平地拖杆连接处的上部用来调整其角度，油缸三支点架则固定于副液压油缸的四周确保其不产生摆动，高度调整支架和轮轴安装在平地铲斗尾部，通过主液压油缸活塞杆控制轮轴调整平地铲斗的高低。

5.如权利要求1所述的一种全自动激光控制平地系统，其特征在于，所述的液压控制系统中，液压过滤器、液压油位尺、液压油压表、液压电磁线圈和液压阀组模块分别固定在液压油箱上，主液压油缸安装于平地铲斗尾部衔接高度调整支架和轮轴，通过活塞杆控制轮轴调整平地铲斗的高低，副液压油缸安装于平地铲斗中部，活塞杆调整固定式激光接收器高度，液压油泵支架安装在拖拉机输出轴端用来固定液压油泵，联轴器则连接液压油泵轴和拖拉机输出轴，液压油管用来连接所有液压部件，通讯电缆则连接液压电磁线圈和主控制器，从而控制所有液压元件动作。

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