CN211090702U - 一种基于can总线的玉米收获清选损失控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于农业自动化领域，具体地，涉及一种基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统。控制系统包括CAN总线、显示器、按键板、操纵手柄、传感器、主控制器以及执行机构；传感器包括冲击板传感器、籽粒含杂摄像头、风机转速传感器、上筛片开度位移传感器和下筛片开度位移传感器；执行机构包括风机转速控制装置、上筛片开度电推杆和下筛片开度电推杆；风机转速控制装置包括风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达；控制系统共设置5个节点，分别为：主控制器、显示器、按键板、操纵手柄和发动机。本实用新型能够实时调节清选系统的风机转速、振动筛的筛片开度，以减小清选损失和含杂率，提高玉米收获机的收获质量和作业效率。

Description

一种基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统

技术领域

本实用新型属于农业自动化领域，具体地，涉及一种基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统。

背景技术

发达国家已将先进的智能控制技术运用到玉米收获机上，并朝着大型化、自动化、现代化和精准方向发展。随着我国玉米收获机的普及以及机械化水平的不断提高，国内高校和科研院所开始了对玉米收获机智能控制方向的研究。清选系统是玉米收获机的重要组成部分，清选系统的工作参数范围直接影响玉米收获的清选损失率和粮食清洁度。在收获过程中，通常根据驾驶员的经验进行人工调节，无法实时监测，并且驾驶员的劳动强度也很大。目前，国内玉米收获机控制系统各参数联系不紧密，且玉米收获机的清选系统不能实时将工作参数调节到合适范围，存在清选损失率和含杂率较大等问题，虽然国内己经开展了玉米清选损失的研究工作，并取得了一些成果，但总体技术还不完善。

玉米收获机的清选系统实时受到收获环境、谷物状态和收获机参数变化的影响，且收获机的工作参数之间相互影响，需要实时调节作业参数到最佳范围内。目前我国玉米收获机清选系统的控制功能单一，各参数不能协调处理，存在清选损失大和含杂率大的问题。

发明内容

针对我国玉米收获清选技术有待突破，智能控制技术不成熟且实用化程度低的问题，本实用新型的目的是提供一种基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统。该系统包括玉米收获机清选系统的手动调节和智能化控制，在收获过程中，控制器根据传感器监测的数据以及玉米收获机运行状况做出决策，实时调节清选系统的风机转速、振动筛的筛片开度，以减小清选损失和含杂率，提高玉米收获机的收获质量和作业效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统，应用于玉米收获机中，所述玉米收获机包括粮箱41、上振动筛42和下振动筛43。

所述控制系统包括CAN总线、显示器17、按键板161、操纵手柄162、传感器10、主控制器20以及执行机构30。

所述传感器10包括冲击板传感器11、籽粒含杂摄像头12、风机转速传感器13、上筛片开度位移传感器14和下筛片开度位移传感器15。

所述执行机构30包括风机转速控制装置31、上筛片开度电推杆32和下筛片开度电推杆33；所述风机转速控制装置31包括风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达。

冲击板传感器11设置于上振动筛42和下振动筛43末端的下方位置；籽粒含杂摄像头12设置在粮箱41内顶面上；风机转速传感器13设置在风机转速控制液压马达处；上筛片开度位移传感器14与上筛片开度电推杆32为一整体，一同设置在上振动筛42末端；下筛片开度位移传感器15与下筛片开度电推杆33为一整体，一同设置在下振动筛43末端。

所述冲击板传感器11、籽粒含杂摄像头12、按键板161、操纵手柄162和显示器17通过CAN总线与主控制器20的CAN通讯端口连接；风机转速传感器13与主控制器20的脉冲信号输入口连接；上筛片开度位移传感器14和下筛片开度位移传感器15与主控制器20的模拟量信号输入口连接；风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达、上筛片开度电推杆32和下筛片开度电推杆33与主控制器20的输出端口电连接。

所述控制系统共设置5个节点，分别为：主控制器20、显示器17、按键板161、操纵手柄162和发动机45。

主控制器20安装在玉米收获机副驾驶座下；按键板161与操纵手柄162构成操纵箱总成16，操纵箱总成16与显示器17置于玉米收获机驾驶室右侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的控制系统具有玉米收获机清选系统的手动调节和自动调节功能，能够根据用户的需求随时调整作业模式，操作方便灵活、工作可靠。

(2)风机转速可通过电磁阀调节，筛片开度可通过电推杆调节，收获过程中可根据清选损失和粮箱内籽粒含杂的情况，实时调节风机转速和筛片开度以降低清选损失和含杂率。

(3)本实用新型的控制系统采用CAN总线集成技术，基于CAN总线，集成玉米清选损失在线检测与传感信息处理、故障诊断系统，保证了控制系统信息传输的实时性和可靠性。

(4)减轻了驾驶员的劳动强度，可根据粮箱情况和工作部件的状态实时自动作出调整，实现了清选系统的多参数自适应调控，达到减小清选损失、提高作业质量的目的。

附图说明

图1为本实用新型的基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统的网络拓扑结构图；

图2为本实用新型的基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统的组成示意图；

图3为本实用新型的基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统的安装位置示意图；

图4为本实用新型的操纵箱总成16的结构示意图；

图5为本实用新型的清选损失控制流程图。

其中的附图标记为：

10 传感器

11 冲击板传感器

12 籽粒含杂摄像头

13 风机转速传感器

14 上筛片开度位移传感器

15 下筛片开度位移传感器

16 操纵箱总成

17 显示器

20 主控制器

30 执行机构

31 风机转速控制装置

32 上筛片开度电推杆

33 下筛片开度电推杆

41 粮箱

42 上振动筛

43 下振动筛

44 风机

45 发动机

161 按键板

162 操纵手柄

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。

玉米收获机包括粮箱41、上振动筛42、下振动筛43、风机44和发动机45。

一种基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统，采用CAN总线进行数据的采集和传输，所述控制系统共设置5个节点，分别为：主控制器20、显示器17、按键板161、操纵手柄162和发动机45。

主控制器20用于完成玉米收获机启停、行走和转向的基本控制、清选系统的手动控制以及清选损失的自适应控制，以减少清选损失和含杂率。

显示器17用于清选系统等工作参数的设置、数据存储以及显示作业参数、常规车电、故障诊断和报警等信息。

按键板161用于手动操作模式，可进行模式选择和控制割台、主离合、过桥离合、卸粮离合等工作部件动作。

操纵手柄162用于控制玉米机行走、以及工作部件的手动操作。

发动机45的控制系统，提供发动机转速信号，测量冷却液温度与报警，测量机油压力与报警，检测瞬时油耗，检测发动机故障并报警。

如图1～图4所示，基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统包括CAN总线、显示器17、按键板161、操纵手柄162、传感器10、主控制器20以及执行机构30。所述传感器10包括冲击板传感器11、籽粒含杂摄像头12、风机转速传感器13、上筛片开度位移传感器14和下筛片开度位移传感器15；所述执行机构30包括风机转速控制装置31、上筛片开度电推杆32和下筛片开度电推杆33；所述风机转速控制装置31包括风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达。

主控制器20安装在玉米收获机副驾驶座下；按键板161与操纵手柄162构成操纵箱总成16，操纵箱总成16与显示器17置于玉米收获机驾驶室右侧，方便驾驶员操作。

冲击板传感器11设置于上振动筛42和下振动筛43末端的下方位置；籽粒含杂摄像头12设置在粮箱41内顶面上；风机转速传感器13设置在风机转速控制液压马达处；上筛片开度位移传感器14与上筛片开度电推杆32为一整体，一同设置在上振动筛42末端；下筛片开度位移传感器15与下筛片开度电推杆33为一整体，一同设置在下振动筛43末端。

所述冲击板传感器11、籽粒含杂摄像头12、按键板161、操纵手柄162和显示器17通过CAN总线与主控制器20的CAN通讯端口连接；风机转速传感器13与主控制器20的脉冲信号输入口连接；上筛片开度位移传感器14和下筛片开度位移传感器15与主控制器20的模拟量信号输入口连接；风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达、上筛片开度电推杆32和下筛片开度电推杆33与主控制器20的输出端口电连接。

冲击板传感器11实时获取上振动筛42和下振动筛43单位时间内受到的玉米籽粒冲击次数，并传输到主控制器20进行处理；籽粒含杂摄像头12将粮箱41内籽粒图像经主控制器20传输到显示器17；风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达根据主控制器20发送的电流信号驱动风机44转动；上筛片开度电推杆32和下筛片开度电推杆33根据控制器20发出的开关信号调节上振动筛42和下振动筛43的筛片开度。

如图5所示，本实用新型的工作过程如下：

驾驶员可通过按键板161选择驻车模式、道路模式和作业模式共三种行车模式，以及手动控制和自动控制两种收获模式。

在道路模式和作业模式下，驾驶员可通过操纵手柄162手动调节车速。

在作业模式下，若按下自动收获按键，所述玉米收获机将进行清选损失自适应调控，若在自动收获过程中触碰手动控制按键，控制系统将退出自动控制模式，回到手动控制。

在自动控制过程中，冲击板传感器11实时获取单位时间内受到的玉米籽粒冲击次数，并传输至主控制器20，主控制器20当量出清选损失率，具体过程为：当玉米籽粒敲击冲击板传感器11时，冲击板传感器11会产生电压变化，冲击板传感器11采集的信号经主控制器20处理为脉冲信号并计入脉冲数，单位时间内的脉冲数除以车速即为每米损失的籽粒量，将每米损失的籽粒量除以喂入籽粒量得出清选损失率；利用风机转速传感器13采集风机转速信息，利用上筛片开度位移传感器14和下筛片开度位移传感器15采集筛片开度信息，并将所述清选损失率、风机转速信息和筛片开度信息发送至主控制器20；

利用籽粒含杂摄像头12实时将采集到的粮箱41内的籽粒图像传给显示器17，驾驶员通过拍到的图像判断粮箱41内的籽粒含杂情况，若认为含杂率较高则按下按键板161上的含杂控制按键，通过CAN总线将信号传递给主控制器20；主控制器20根据所述清选损失率信息、风机转速信息、筛片开度信息以及含杂控制按键信息，比对预设的清选损失率的允许值，利用设定的清选损失控制策略做出决策，发出控制信号，显示器17显示清选损失率，风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达实现风机转速的增大和减小，控制风机转速到允许范围内后；上筛片开度电推杆32和下筛片开度电推杆33调整筛片开度到允许范围内，最终实现清选损失自适应调控。

Claims (3)

1.一种基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统，应用于玉米收获机中，所述玉米收获机包括粮箱(41)、上振动筛(42)和下振动筛(43)，其特征在于：

所述控制系统包括CAN总线、显示器(17)、按键板(161)、操纵手柄(162)、传感器(10)、主控制器(20)以及执行机构(30)；

所述传感器(10)包括冲击板传感器(11)、籽粒含杂摄像头(12)、风机转速传感器(13)、上筛片开度位移传感器(14)和下筛片开度位移传感器(15)；

所述执行机构(30)包括风机转速控制装置(31)、上筛片开度电推杆(32)和下筛片开度电推杆(33)；所述风机转速控制装置(31)包括风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达；

冲击板传感器(11)设置于上振动筛(42)和下振动筛(43)末端的下方位置；籽粒含杂摄像头(12)设置在粮箱(41)内顶面上；风机转速传感器(13)设置在风机转速控制液压马达处；上筛片开度位移传感器(14)与上筛片开度电推杆(32)为一整体，一同设置在上振动筛(42)末端；下筛片开度位移传感器(15)与下筛片开度电推杆(33)为一整体，一同设置在下振动筛(43)末端；

所述冲击板传感器(11)、籽粒含杂摄像头(12)、按键板(161)、操纵手柄(162)和显示器(17)通过CAN总线与主控制器(20)的CAN通讯端口连接；风机转速传感器(13)与主控制器(20)的脉冲信号输入口连接；上筛片开度位移传感器(14)和下筛片开度位移传感器(15)与主控制器(20)的模拟量信号输入口连接；风机转速控制电磁阀和风机转速控制液压马达、上筛片开度电推杆(32)和下筛片开度电推杆(33)与主控制器(20)的输出端口电连接。

2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统，其特征在于：所述控制系统共设置5个节点，分别为：主控制器(20)、显示器(17)、按键板(161)、操纵手柄(162)和发动机(45)。

3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的玉米收获清选损失控制系统，其特征在于：主控制器(20)安装在玉米收获机副驾驶座下；按键板(161)与操纵手柄(162)构成操纵箱总成(16)，操纵箱总成(16)与显示器(17)置于玉米收获机驾驶室右侧。

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