CN208191337U - 带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，包括安装在联合收获机尾部的逐稿梳齿，双层监测传感器，信号处理电路，二次仪表。逐草梳齿将大茎秆逐稿输送至机外，减少大茎秆等多传感器的干扰；双层监测传感器主要由包含上下两层监测板的多快监测单元组成；上层监测板获得机器振动信号和籽粒信号；下层监测板只监测振动信号；上下层获得的信号通过处理电路消除振动信号，识别籽粒信号；并输送到二次仪表，根据预先建立的数学模型，得出清选损失。本专利实现了清选损失的实时监测，解决了传统传感器受机器振动影响大以及过多茎秆等杂物造成的传感器计数不准等问题。
Description
技术领域
本实用新型属于谷物联合收获机损失监测技术领域，具体涉及一种带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置。
背景技术
联合收获机滚筒脱出物进入清选室，经风机吹托分层、振动筛抖动筛分，籽粒进入粮箱，杂余等通过振动筛尾部排出机外。由于风机风速不适宜、清选负荷过大等原因，不可避免的会有部分籽粒随杂余排出机外，造成清选损失。目前清选损失监测主要还依赖人工清选分离，得出损失；人工方法费时费力、效率低，且不具有实时性。
中国实用新型专利CN 202077389 U提出了一种谷物联合收割机清选损失检测装置，利用 PVDF压电薄膜作为敏感元件，获取信号并经调制电路处理得出籽粒信号，具有一定的适用性；但该专利传感器为分散少量布置，在横向并非全覆盖式，具有监测的空白区域，监测面积较小；只能测量到部分损失籽粒，不易建立数学模型；而且田间作业喂入量波动、作物特性变化会导致模型具体参数的改变，可能造成监测误差大。
中国实用新型专利CN10743804 A联合收割机谷粒清选损失检测方法及装置设计了传感器全宽方向布置，对上述专利有所改进；但忽略了高产作物草谷比大，尾部清选脱出物含有大量长茎秆、短茎秆、角果壳(油菜)等冲击传感器造成干扰信号，影响测量精度，此外这些物料容易在传感器上堆积，造成传感器无法正常工作，需要手工清理。
传统清选损失传感器专利，如CN 204305637 U等采用单层结构，大多通过减振垫，柔性减振材料等减小机器振动影响；但仍难以完全隔离机器振动，田间实际应用中测量精度较差，特别是测量油菜等尺寸小、质量轻的籽粒时，有用信号经常淹没在背景噪声之中。
实用新型内容
本实用新型是为了解决联合收获机田间无法实时准确获取清选损失的以及损失检测传感器受机器振动影响大，监测损失准确性不高等问题，设计带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，为机手或自适应调节提供准确的清选损失信息，以保证作业质量，提高作业效率。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案为：带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，包括振动筛，所述振动筛安装在机架上，所述振动筛的尾部固定有逐稿梳齿，所述逐稿梳齿的下方安装有双层监测传感器，所述双层监测传感器用来将采集到的从所述逐稿梳齿下方脱落的物料的冲击信号与振动筛振动信号同步传递给信号处理电路，所述信号处理电路与二次仪表连接。
上述方案中，所述双层监测传感器包括连接板、支撑板和若干组压电监测单元，每组压电监测单元包括上层监测板一、压电陶瓷一、信号线一、下层监测板二、压电陶瓷二、信号线二、圆头螺钉、VD型减振橡胶；下层监测板二通过VD型减振橡胶与连接板连接；压电陶瓷一与压电陶瓷二分别敷设在上层监测板一和下层监测板二，并做密封处理；压电陶瓷一、压电陶瓷二分别通过信号线一和信号线二与信号处理电路连接。
上述方案中，所述支撑板通过角度调节支架安装在机架上。
上述方案中，所述角度调节支架包括VV型减振橡胶、角度调节滑槽、安装孔；VV型减振橡胶一侧固定支撑板，另外一侧安装在角度调节滑槽上，调节支架通过安装孔整体螺栓固定在机架上。
上述方案中，所述逐稿梳齿由逐草齿、导流板和两块侧板组成；两块侧板的前端固定安装在振动筛的尾部，逐草齿位于两块侧板之间，导流板将所述逐稿梳齿下方脱落的物料收集倒流到所述双层监测传感器上。
上述方案中，所述每组压电监测单元之间的间隙1mm-4mm，上层监测板一和下层监测板二，压电陶瓷一和压电陶瓷二几何尺寸、材质完全相同；上层监测板一和下层监测板二长度为150mm-350mm，宽度为100mm-150mm。
上述方案中，所述信号处理电路由信号放大、信号补偿、滤波处理、绝对值放大、方波发生电路依次串联组成；敷设在上层监测板一的压电陶瓷一获得的物料冲击与振动信号和敷设在下层监测板二的压电陶瓷一获得的振动信号通过信号放大后，在信号补偿电路通过加法器，进行振动信号合成抵消，获得物料冲击信号，再通过滤波电路，滤除轻杂余、短茎秆信号，获得籽粒信号，再通过绝对值放大，方波发生电路输出标准方波电压信号；二次仪表通过高速计数器统计由信号处理电路的方波电压信号，根据已获得的清选损失监测数学模型，计算得出实时的清选损失，并显示输出。
本实用新型的有益效果：1.一体多块式双层清选损失监测装置在横向区域的全覆盖，逐稿梳齿导流板的引流作用，使更多量的清选损失籽粒可被双层监测传感器监测到，扩大了监测区域；提高了监测的准确性和所建模型广适用性。2.逐稿梳齿将吹出物中的大茎秆，杂草进行逐稿抛送至机外；籽粒和轻杂余从逐草齿缝隙掉落，顺着导流板落到双层监测传感器上，一方面增大了传感器的监测区域，另一方面解决了高产作物草谷比大，尾部清选脱出物含有大量长茎秆、短茎秆、角果壳(油菜)等冲击传感器造成干扰信号，影响测量精度等问题。3.设计双层监测传感器；上层监测板获得的物料冲击与机器振动信号和敷设在下层监测板二获得的机器振动信号通过信号放大后，在信号补偿电路通过加法器，进行机器振动信号合成抵消，获得物料冲击信号。从结构解决机器振动对信号的影响。4.本实用新型专利可以实现清选损失的实时监测、显示；解决传统人工测算方法的费时费力、不具有实时性等问题。
附图说明
图1是带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置结构图。
图2是双层监测传感器结构图。
图3是双层监测传感器局部结构图。
图4是压电监测单元正视图。
图5是压电监测单元是左视图。
图6是压电监测单元是结构图。
图7是角度调节支架结构图。
图8是逐稿梳齿结构图。
图9是逐稿梳齿工作示意图一。
图10是逐稿梳齿工作示意图二。
图11是处理电路及二次仪表工作原理图。
图中，1振动筛，2逐稿梳齿，3双层监测传感器，4机架，5信号处理电路，6二次仪表，201两侧板，202逐草齿，203导流板，301压电监测单元，302连接板，303支撑板，304角度调节支架，301-1监测板一，301-2压电陶瓷一，301-3信号线一，下301-4层监测板二，301-5 压电陶瓷二，301-6信号线二，301-7圆头螺钉，301-8VD型减振橡胶，304-1VV型减振橡胶， 304-2角度调节滑槽，304-3安装孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
本实用新型所述带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置如图1所示：包括振动筛1、逐稿梳齿2、双层监测传感器3、机架4、信号处理电路5、二次仪表6；其中逐稿梳齿 2连接在振动筛1尾部，随振动筛1一起运动，双层监测传传感器4位于逐稿梳齿2下方；两端固定在机架4上。
如图2-6所示，本实用新型所述的双层监测传感器3，由2-6块压电监测单元301、连接板302、支撑板303、角度调节支架304组成，每组压电监测单元301包括上层监测板一301-1、压电陶瓷一301-2、信号线一301-3、下层监测板二301-4、压电陶瓷二301-5、信号线二301-6、圆头螺钉301-7、VD型减振橡胶301-8；下层监测板二301-4通过VD型减振橡胶301-8与连接板302连接；压电陶瓷一301-2与压电陶瓷二301-5分别敷设在上层监测板一301-1和下层监测板二301-4，并做密封处理；压电陶瓷一301-2压电陶瓷二301-5分别通过信号线一301-3 和信号线二301-6与信号处理电路5，二次仪表6依次连接。
如图7所示，所述的角度调节支架304包括VV型减振橡胶304-1、角度调节滑槽304-2、安装孔304-3；VV型减振橡胶304-1一侧连接支撑板303，一侧连接角度调节滑槽304-2，调节支架304通过安装孔304-3固定在在机架4上。角度调节支架304可通过选择不同的安装孔304-3进行前后位置调整，调节范围在30mm-120mm；支撑板303可通过两端的角度调节滑槽304-2进行角度任意调整，一般在0-90o
如图8、图9和图10所示，本实用新型所述的逐稿梳齿2由两侧板201、逐草齿202，导流板203组成；两侧板201前端通过焊接与振动筛1固定，随振动筛1一起运动；清选气流将脱出物中的轻杂余直接吹出机外，长茎秆在逐稿梳齿202的抖动逐稿下也被逐出机外，籽粒和少量短茎秆通过齿缝掉落，顺着导流板203落到双层监测传感器3上；通过导流板203 的引流作用，使更多量的清选损失籽粒可被双层监测传感器(3)监测到，也就意味着增大了监测面积；提高了监测的准确性。
下面结合图11进一步阐述：联合收获机工作时，滚筒脱出物进入清选室，经风机吹托分层、振动筛抖动筛分，籽粒进入粮箱，杂余等通过振动筛尾部排出机外。由于风机风速不适宜、清选负荷过大等原因，不可避免的会有部分籽粒随杂余排出机外，造成清选损失。在振动筛尾部连接逐稿梳齿；随振动筛往复运动，逐稿梳齿将吹出物中的大茎秆，杂草进行逐稿抛送至机外；籽粒和轻杂余从逐草齿缝隙掉落，顺着导流板落到双层监测传感器上，压电监测单元上下层获得的信号经信号处理电路；放大后在信号补偿电路通过加法器，进行机器振动信号合成抵消，留下物料信号，再通过滤波电路，滤除轻杂余等信号，获得籽粒信号，再通过绝对值放大，方波发生电路输出标准方波电压信号；二次仪表通过高速计数器统计由信号处理电路的方波电压信号；根据已获得的清选损失监测数学模型，计算得出实时的清选损失，并显示输出。
具体的，各块监测单元输出的信号经信号处理电路滤除振动信号、杂余信号得出籽粒信号。其中处理电路依次有：信号放大，信号补偿，滤波处理，绝对值放大，方波发生电路。
信号放大：鉴于籽粒碰撞信号非常微弱，需要设计良好的低噪声宽带前置放大电路对微弱信号进行放大，以驱动后一级电路工作。本专利采用压电陶瓷配套的测量电路的前置放大器采用电压放大器。
信号补偿：当收获机在田间工作时，上下2层监测板都会振动，但下层监测板没有谷粒信号，通过信号的补偿，可以很好的消除机器振动引起的强干扰信号，有利于籽粒信号的识别提取。
滤波处理：籽粒、颖壳、茎秆等冲击信号，由于它们产生信号的频率不同，可以通过带通滤波进行区分；可采用由二阶高通和二阶低通滤波器串联构成的有源带通滤波器。
绝对值放大：籽粒碰撞时的速度和姿态不同，产生电压的峰值可能为正，也可能为负，而幅值大小则是识别饱满籽粒冲击信号的重要参数。
方波发生电路：输出信号进行包络检波处理，获取籽粒每次冲击的包络曲线，以提高了计数的准确性；信号输入电压比较器进行脉冲整形，调整为幅值和宽度一致的方波电压信号；并输入二次仪表。
二次仪表实现方波信号的计数，根据已获得的清选损失监测数学模型，计算得出实时的清选损失，并显示输出。
本实施例针对长茎秆、短茎秆等对传感器精度影响，易堆积在传感器上等问题，本专利设计在振动筛尾部连接逐稿梳齿；随振动筛往复运动；当清选部件工作时，逐稿梳齿将吹出物中的大茎秆，杂草进行逐稿抛送至机外；籽粒和轻杂余从逐草齿缝隙掉落，顺着导流板落到双层监测传感器上。针对传统专利有监测空白区域，监测区域较小的问题；设计一体多块式双层清选损失监测；双层监测传感器由2-6块压电监测单元组成；各监测单元之间间隙 1mm-4mm，实现横向区域全覆盖；同时通过导流板的引流作用，使更多量的清选损失籽粒可被双层监测传感器监测到，也就相当于扩大了监测区域；提高了监测的准确性。针对传感器易受机器振动影响，对小籽粒作物监测精度低的问题；设计一体多块式双层清选损失监测装置，压电监测单元上下层获得的信号经信号处理电路；放大后在信号补偿电路通过加法器，进行机器振动信号合成抵消，留下物料信号，再通过滤波电路，滤除轻杂余等信号，获得籽粒信号，再通过绝对值放大，方波发生电路输出标准方波电压信号；二次仪表通过高速计数器统计由信号处理电路的方波电压信号；根据已获得的清选损失监测数学模型，计算得出实时的清选损失，并显示输出。同时逐稿梳齿随振动筛往复运动；当清选部件工作时，逐稿梳齿将吹出物中的大茎秆，杂草进行逐稿抛送至机外；籽粒和轻杂余从逐草齿缝隙掉落，顺着导流板落到双层监测传感器上；使籽粒更易被分辨出来。
Claims (7)
1.带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，包括振动筛（1），所述振动筛（1）安装在机架（4）上，其特征在于，所述振动筛（1）的尾部固定有逐稿梳齿（2），所述逐稿梳齿（2）的下方安装有双层监测传感器（3），所述双层监测传感器（3）用来将采集到的从所述逐稿梳齿（2）下方脱落的物料的冲击信号与振动筛振动信号同步传递给信号处理电路（5），所述信号处理电路（5）与二次仪表（6）连接。
2.根据权利要求1所述的带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，其特征在于，所述双层监测传感器（3）包括连接板（302）、支撑板（303）和若干组压电监测单元（301），每组压电监测单元（301）包括上层监测板一（301-1）、压电陶瓷一（301-2）、信号线一（301-3）、下层监测板二（301-4）、压电陶瓷二（301-5）、信号线二（301-6）、圆头螺钉（301-7）、VD型减振橡胶（301-8）；下层监测板二（301-4）通过VD型减振橡胶（301-8）与连接板（302）连接；压电陶瓷一（301-2）与压电陶瓷二（301-5）分别敷设在上层监测板一（301-1）和下层监测板二（301-4），并做密封处理；压电陶瓷一（301-2）、压电陶瓷二（301-5）分别通过信号线一（301-3）和信号线二（301-6）与信号处理电路（5）连接。
3.根据权利要求2所述的带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，其特征在于，所述支撑板（303）通过角度调节支架（304）安装在机架（4）上。
4.根据权利要求3所述的带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，其特征在于，所述角度调节支架（304）包括VV型减振橡胶（304-1）、角度调节滑槽（304-2）、安装孔（304-3）；VV型减振橡胶（304-1）一侧固定支撑板（303），另外一侧安装在角度调节滑槽（304-2）上，调节支架（304）通过安装孔（304-3）整体螺栓固定在机架（4）上。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，其特征在于，所述逐稿梳齿（2）由逐草齿（202）、导流板（203）和两块侧板（201）组成；两块侧板（201）的前端固定安装在振动筛（1）的尾部，逐草齿（202）位于两块侧板（201）之间，导流板（203）将所述逐稿梳齿（2）下方脱落的物料收集倒流到所述双层监测传感器（3）上。
6.根据权利要求2所述的带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，其特征在于，所述每组压电监测单元（301）之间的间隙1mm-4mm，上层监测板一（301-1）和下层监测板二（301-4），压电陶瓷一（301-2）和压电陶瓷二（301-5）几何尺寸、材质完全相同；上层监测板一（301-1）和下层监测板二（301-4）长度为150mm-350mm，宽度为100mm-150mm。
7.根据权利要求2所述的带逐稿梳齿的一体多块式双层清选损失监测装置，其特征在于，所述信号处理电路（5）由信号放大、信号补偿、滤波处理、绝对值放大、方波发生电路依次串联组成；敷设在上层监测板一（301-1）的压电陶瓷一（301-2）获得的物料冲击与振动信号和敷设在下层监测板二（301-4）的压电陶瓷一（301-2）获得的振动信号通过信号放大后，在信号补偿电路通过加法器，进行振动信号合成抵消，获得物料冲击信号，再通过滤波电路，滤除轻杂余、短茎秆信号，获得籽粒信号，再通过绝对值放大，方波发生电路输出标准方波电压信号；二次仪表（6）通过高速计数器统计由信号处理电路（5）的方波电压信号，根据已获得的清选损失监测数学模型，计算得出实时的清选损失，并显示输出。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181207 |