CN210835731U - 一种果园采收平台智能调平控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种果园采收平台智能调平控制系统，包括操控台、角度传感器、升降机构、调平机构、作业平台、动力机构，调平机构包括前后调平框架、左右调平框架；操控台包括操作面板和控制器，角度传感器用于采集作业平台相对于水平面的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度并传输至控制器，控制器根据X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度分别生成前后PID信号、左右PID信号，前后PID信号通过前后比例阀控制前后调平油缸动作实现作业平台前后方向的调节，左右PID信号通过左右比例阀控制左右调平油缸动作实现作业平台左右方向的调节。本实用新型提供具备X/Y轴两轴调节功能的履带自走式果园采收平台，调平过程智能、快速、可靠。

Description

一种果园采收平台智能调平控制系统

技术领域

本发明涉及农用机械技术领域，具体涉及一种果园采收平台智能调平控制系统。

背景技术

我国是世界第一大水果生产国和消费国。2018年全国水果种植面积约为1187.5万公顷，其中柑橘、苹果种植面积占水果种植总面积的30%。水果采收作业主要依靠人工完成，劳动强度高、时间长。随着现代化果园的改造及农业机械化的普及，半自动化自走式液压升降采摘作业平台的应用极大地减轻了劳动强度，提高了采摘效率。但我国幅员辽阔，很大一部分的水果种植位于丘陵山地地区。由于果园地貌复杂、地势高低不平，不具备调平功能的果园作业机械很难应用于丘陵山地地区，陡坡使用机具易发生失稳、倾翻等危险，对人员造成极大的安全隐患。现有的采摘平台智能化程度不高，控制不精准，工作效率低。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种果园采收平台智能调平控制系统，提供具备X/Y轴两轴调节功能的履带自走式果园采收平台，调平过程智能、快速、可靠。

技术方案：本发明所述果园采收平台智能调平控制系统，包括操控台、角度传感器、升降机构、调平机构、作业平台、动力机构；所述动力机构包括底盘机架、设于底盘机架中部的发动机；所述调平机构包括前后调平框架、左右调平框架，前后调平框架左右两侧分别通过X轴主销与所述底盘机架中部铰接相连，两侧X轴主销对应位置均设有前后调平油缸，前后调平油缸同步运动驱动前后调平框架绕铰接点运动，左右调平框架内前后侧分别设有油缸支架和弹簧缓冲支架，油缸支架、弹簧缓冲支架通过Y轴主销与前后调平框架前后端分别铰接相连，油缸支架在铰接点两侧均设有左右调平油缸，左右调平油缸异步运动驱动左右调平框架绕铰接点运动；所述作业平台通过升降机构与所述前后调平框架相连；

所述角度传感器设置在作业平台底部，所述操控台包括操作面板和控制器，操作面板分为显示模块和按键模块；所述角度传感器、操作面板均通过CAN总线与控制器相连，角度传感器用于采集作业平台相对于水平面的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度并传输至控制器，控制器根据X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度分别生成前后PID信号、左右PID信号，前后PID信号通过前后比例阀控制前后调平油缸动作实现作业平台前后方向的调节，左右PID信号通过左右比例阀控制左右调平油缸动作实现作业平台左右方向的调节。

进一步地，所述作业平台包括主平台以及设于主平台两侧的左扩展平台、右扩展平台，主平台底部设有轨道，左扩展平台、右扩展平台分别在左扩展油缸、右扩展油缸的驱动下沿轨道展开在主平台两侧；所述升降机构包括外支架、内支架、升降油缸，外支架与内支架铰接形成剪刀叉结构，升降油缸的底部支座与外支架的横梁铰接、顶部支座与内支架的横梁铰接，外支架底端与所述左右调平框架铰接、顶端与所述主平台底部凹槽滑动连接，所述内支架底端与所述左右调平框架顶部凹槽滑动连接、顶端与所述作业平台铰接；所述左右调平框架前后侧分别设有前装载机构、后装载机构，前装载机构、后装载机构均包括装载支座、举升底座、装载油缸，装载支架与所述左右调平框架固定相连，举升底座通过装载油缸与装载支座铰接相连，装载油缸带动举升底座上下运动使得举升底座与所述主平台保持对齐状态；

所述发动机与齿轮泵相连，齿轮泵与开关阀以及所述前后比例阀、左右比例阀相连，开关阀与五联阀相连，五联阀与升降油缸、前装载油缸、后装载油缸、左扩展油缸、右扩展油缸分别相连；所述按键模块用于输入油缸控制信号，油缸控制信号经所述控制器处理后生成驱动信号控制开关阀、五联阀的通断实现相应油缸的动作。

进一步地，所述前后比例阀、左右比例阀的流量为5L/min，所述开关阀的流量为15L/min。

进一步地，所述角度传感器四边与所述主平台轴线保持平行设置。

进一步地，所述按键面板输入信号至所述控制器切换对前后调平油缸、左右调平油缸的自动调节和手动调节。

采用上述果园采收平台智能调平控制系统进行调平方法，包括如下步骤：

S1：角度传感器获取作业平台相对于水平面的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度；

S2：控制器查询操作面板针对模式选择进行的操作，若为自动模式，执行S21，若为手动模式，执行S22；

S21：控制器根据角度传感器采集的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度分别生成前后PID信号、左右PID信号，前后PID信号通过前后比例阀控制前后调平油缸动作实现作业平台前后方向的调节，左右PID信号通过左右比例阀控制左右调平油缸动作实现作业平台左右方向的调节；

S22：控制器查询操作面板针对作业平台进行的前调平、后调平、左调平、右调平操作，控制器分别生成信号通过前后比例阀、左右比例阀控制前后调平油缸、左右调平油缸进行作业平台前、后、左、右方向的调节；

S3：控制器查询操作面板针对作业平台进行的上升、下降操作，控制器分别生成信号通过开关阀、五联阀控制升降油缸进行作业平台的上升、下降的调节；

控制器查询操作面板针对前装载机构、后装载机构进行的前装载上升、前装载下降、后装载上升、后装载下降操作，控制器分别生成信号通过开关阀、五联阀控制前装载油缸、后装载油缸进行前装载平台和后装载平台的上升、下降调节；

控制器查询操作面板针对左扩展平台、右扩展平台进行的收缩、展开操作，控制器分别生成信号通过开关阀、五联阀控制左扩展油缸、右扩展油缸进行左扩展平台、右扩展平台的收缩、展开调节。

进一步地，所述步骤S21执行过程中，角度传感器反馈每次调平后作业平台的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度，直至X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度均调平至0°±1°范围内，并呈持续保持状态。

进一步地，所述步骤S21执行过程中，若控制器查询到操作面板对作业平台进行的前调平、后调平、左调平、右调平操作，结束步骤S21，执行S22。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明针对丘陵山地等坡度大、长等地形地貌的特点，提供具备X/Y轴两轴调节功能的履带自走式果园采收平台，当装备底盘位于坡道工作时，可实现上部平台的相对水平状态，确保平台上人员的人身安全，调平过程智能、快速、可靠。调平模式分为自动/手动调节2种，可根据实际需求自行切换。同时履带自走式果园采收平台还能实现平台上升/下降，前后装载上升/下降等功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的液压原理图；

图3为本发明的控制原理图；

图4为本发明的调平流程图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1所示的果园采收平台智能调平控制系统，包括履带底盘总成1、调平机构2、升降机构3、作业平台4、操控台5。

动力机构包括底盘机架、设于底盘机架中部的发动机；调平机构包括前后调平框架、左右调平框架，前后调平框架左右两侧分别通过X轴主销与底盘机架中部铰接相连，两侧X轴主销对应位置均设有前后调平油缸，前后调平油缸同步运动驱动前后调平框架绕铰接点运动，左右调平框架内前后侧分别设有油缸支架和弹簧缓冲支架，油缸支架、弹簧缓冲支架通过Y轴主销与前后调平框架前后端分别铰接相连，油缸支架在铰接点两侧均设有左右调平油缸，左右调平油缸异步运动驱动左右调平框架绕铰接点运动；作业平台通过升降机构与前后调平框架相连。

作业平台包括主平台以及设于主平台两侧的左扩展平台、右扩展平台，主平台底部设有轨道，左扩展平台、右扩展平台分别在左扩展油缸、右扩展油缸的驱动下沿轨道展开在主平台两侧；升降机构包括外支架、内支架、升降油缸，外支架与内支架铰接形成剪刀叉结构，升降油缸的底部支座与外支架的横梁铰接、顶部支座与内支架的横梁铰接，外支架底端与左右调平框架铰接、顶端与主平台底部凹槽滑动连接，内支架底端与左右调平框架顶部凹槽滑动连接、顶端与作业平台铰接；左右调平框架前后侧分别设有前装载机构、后装载机构，前装载机构、后装载机构均包括装载支座、举升底座、装载油缸，装载支架与左右调平框架固定相连，举升底座通过装载油缸与装载支座铰接相连，装载油缸带动举升底座上下运动使得举升底座与主平台保持对齐状态。

如图2所示，发动机与齿轮泵相连，齿轮泵与开关阀以及前后比例阀、左右比例阀相连，开关阀与五联阀相连，五联阀与升降油缸、前装载油缸、后装载油缸、左扩展油缸、右扩展油缸分别相连；按键模块用于输入油缸控制信号，油缸控制信号经控制器处理后生成驱动信号控制开关阀、五联阀的通断实现相应油缸的动作。前后比例阀、左右比例阀的流量为5L/min，开关阀的流量为15L/min。

作业平台底部安装有角度传感器，角度传感器四边与主平台轴线保持平行设置，操控台包括操作面板和控制器，操作面板分为显示模块和按键模块。按键模块用于功能输入，包括但不限于：切换对前后调平油缸、左右调平油缸的自动调节和手动调节；对作业平台进行的前调平、后调平、左调平、右调平操作；对作业平台进行的上升、下降操作；对前装载机构、后装载机构进行的前装载上升、前装载下降、后装载上升、后装载下降操作；对左扩展平台、右扩展平台进行的收缩、展开操作。角度传感器、操作面板均通过CAN总线与控制器相连。如图3所示，角度传感器用于采集作业平台相对于水平面的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度并传输至控制器，控制器根据X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度分别生成前后PID信号、左右PID信号，前后PID信号通过前后比例阀控制前后调平油缸动作实现作业平台前后方向的调节，左右PID信号通过左右比例阀控制左右调平油缸动作实现作业平台左右方向的调节。

采用智能调平控制进行调平控制方法，步骤如下：

S1：角度传感器获取作业平台相对于水平面的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度；

S2：控制器查询操作面板针对模式选择进行的操作，若为自动模式，执行S21，若为手动模式，执行S22；如图4所示：

S21：控制器根据角度传感器采集的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度分别生成前后PID信号、左右PID信号，前后PID信号通过前后比例阀控制前后调平油缸动作实现作业平台前后方向的调节，左右PID信号通过左右比例阀控制左右调平油缸动作实现作业平台左右方向的调节；调平时，角度传感器反馈每次调平后作业平台的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度，直至X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度均调平至0°±1°范围内，并呈持续保持状态；若调平过程中，控制器查询到操作面板对作业平台进行的前调平、后调平、左调平、右调平操作，结束步骤S21，执行S22。

S22：控制器查询操作面板针对作业平台进行的前调平、后调平、左调平、右调平操作，控制器分别生成信号通过前后比例阀、左右比例阀控制前后调平油缸、左右调平油缸进行作业平台前、后、左、右方向的调节；

S3：控制器查询操作面板针对作业平台进行的上升、下降操作，控制器分别生成信号通过开关阀、五联阀控制升降油缸进行作业平台的上升、下降的调节；

控制器查询操作面板针对前装载机构、后装载机构进行的前装载上升、前装载下降、后装载上升、后装载下降操作，控制器分别生成信号通过开关阀、五联阀控制前装载油缸、后装载油缸进行前装载平台和后装载平台的上升、下降调节；

控制器查询操作面板针对左扩展平台、右扩展平台进行的收缩、展开操作，控制器分别生成信号通过开关阀、五联阀控制左扩展油缸、右扩展油缸进行左扩展平台、右扩展平台的收缩、展开调节。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (5)

1.一种果园采收平台智能调平控制系统，其特征在于：包括操控台、角度传感器、升降机构、调平机构、作业平台、动力机构；所述动力机构包括底盘机架、设于底盘机架中部的发动机；所述调平机构包括前后调平框架、左右调平框架，前后调平框架左右两侧分别通过X轴主销与所述底盘机架中部铰接相连，两侧X轴主销对应位置均设有前后调平油缸，前后调平油缸同步运动驱动前后调平框架绕铰接点运动，左右调平框架内前后侧分别设有油缸支架和弹簧缓冲支架，油缸支架、弹簧缓冲支架通过Y轴主销与前后调平框架前后端分别铰接相连，油缸支架在铰接点两侧均设有左右调平油缸，左右调平油缸异步运动驱动左右调平框架绕铰接点运动；所述作业平台通过升降机构与所述前后调平框架相连；

所述角度传感器设置在作业平台底部，所述操控台包括操作面板和控制器，操作面板分为显示模块和按键模块；所述角度传感器、操作面板均通过CAN总线与控制器相连，角度传感器用于采集作业平台相对于水平面的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度并传输至控制器，控制器根据X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度分别生成前后PID信号、左右PID信号，前后PID信号通过前后比例阀控制前后调平油缸动作实现作业平台前后方向的调节，左右PID信号通过左右比例阀控制左右调平油缸动作实现作业平台左右方向的调节。

2.根据权利要求1所述的果园采收平台智能调平控制系统，其特征在于：所述作业平台包括主平台以及设于主平台两侧的左扩展平台、右扩展平台，主平台底部设有轨道，左扩展平台、右扩展平台分别在左扩展油缸、右扩展油缸的驱动下沿轨道展开在主平台两侧；所述升降机构包括外支架、内支架、升降油缸，外支架与内支架铰接形成剪刀叉结构，升降油缸的底部支座与外支架的横梁铰接、顶部支座与内支架的横梁铰接，外支架底端与所述左右调平框架铰接、顶端与所述主平台底部凹槽滑动连接，所述内支架底端与所述左右调平框架顶部凹槽滑动连接、顶端与所述作业平台铰接；所述左右调平框架前后侧分别设有前装载机构、后装载机构，前装载机构、后装载机构均包括装载支座、举升底座、装载油缸，装载支架与所述左右调平框架固定相连，举升底座通过装载油缸与装载支座铰接相连，装载油缸带动举升底座上下运动使得举升底座与所述主平台保持对齐状态；

所述发动机与齿轮泵相连，齿轮泵与开关阀以及所述前后比例阀、左右比例阀相连，开关阀与五联阀相连，五联阀与升降油缸、前装载油缸、后装载油缸、左扩展油缸、右扩展油缸分别相连；所述按键模块用于输入油缸控制信号，油缸控制信号经所述控制器处理后生成驱动信号控制开关阀、五联阀的通断实现相应油缸的动作。

3.根据权利要求2所述的果园采收平台智能调平控制系统，其特征在于：所述前后比例阀、左右比例阀的流量为5L/min，所述开关阀的流量为15L/min。

4.根据权利要求2所述的果园采收平台智能调平控制系统，其特征在于：所述角度传感器四边与所述主平台轴线保持平行设置。

5.根据权利要求2所述的果园采收平台智能调平控制系统，其特征在于：所述按键模块输入信号至所述控制器切换对前后调平油缸、左右调平油缸的自动调节和手动调节。

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