CN220690071U - 一种深松作业质量监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深松作业质量监测装置，所述控制主机设置在拖拉机驾驶室内部，所述姿态传感器采集电路设置在农具的主梁上，所述机具识别器设置在农具上，所述摄像头设置在脱粒机驾驶室外侧，且摄像头的图像采集端对应农具。有益效果在于：通过姿态传感器采集电路检测农具主梁的倾角，通过控制主机计算出深松作业深度，实现深松作业深度的实时监测，保证深松作业质量；通过姿态传感器采集电路检测农具主梁倾角变化，判断农具工作状态，同时利用摄像头监测农具工作图像，双重监测，确保农具真实处于深松作业状态；通过在农具上设置机具识别器，通过控制主机获取机具识别器内部的内容，能够准确获得农具相关信息。

Description

一种深松作业质量监测装置

技术领域

本实用新型涉及深松作业监测技术领域，具体涉及一种深松作业质量监测装置。

背景技术

随着深松作业的进一步推进，深松作业质量的精确监测成为技术推广部门面临的新问题和新需求。传统验收以抽检为主，工作人员手持GPS测亩仪绕作业地块行走一圈，以测出深松作业面积；再借助铁棍、卷尺等，人工抽查出深松作业深度。这种方法工作量大，检测效率低，检查覆盖面少，也容易发生记录错误。同时，工作人员也无法准确辨别农户实用的农具是否为深松作业农具。开展深松作业质量监测技术研究和平台开发十分必要。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种深松作业质量监测装置。通过姿态传感器采集电路检测农具主梁的倾角变化，从而计算出深松作业深度变化，实现对深松作业深度的实时监测，确保深松作业深度达标。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供的一种深松作业质量监测装置，包括：

控制主机、姿态传感器采集电路、机具识别器和摄像头；

所述控制主机设置在拖拉机驾驶室内部；

所述姿态传感器采集电路设置在农具的主梁上，且姿态传感器采集电路与控制主机电性连接；

所述机具识别器设置在农具框架上，且机具识别器与控制主机电性连接；

所述摄像头设置在脱粒机驾驶室外侧，且摄像头的图像采集端对应农具，所述摄像头与控制主机电性连接。

作为优选，深松作业质量监测装置还包括：

定位天线，所述定位天线设置在拖拉机驾驶室外侧顶部，且定位天线与控制主机电性连接。

作为优选，深松作业质量监测装置还包括：

显示屏，所述显示屏设置在控制主机上，且显示屏与控制主机电性连接。

作为优选，深松作业质量监测装置还包括：

报警器，所述报警器设置在控制主机上，且报警器与控制主机电性连接。

作为优选，所述姿态传感器采集电路和机具识别器通过控制器局域网络CAN口一拖二数据线与控制主机电性连接。

作为优选，所述姿态传感器采集电路和机具识别器通过控制器局域网络CAN口延长线与控制器局域网络CAN口一拖二数据线连接。

作为优选，所述机具识别器焊接在农具框架上。

作为优选，所述姿态传感器采集电路通过卡箍固定在农具主梁上。

作为优选，所述摄像头角度可调，且以设定时间段在设定角度范围内往复摆动。

可选的，姿态传感器采集电路，包括：

所述姿态传感器采集电路包括：

传感器；

与所述传感器电连接的单片机；

与所述单片机电连接的控制器局域网络协议控制器；

与所述控制器局域网络协议控制器电连接的第一光耦合器和第二光耦合器；

与所述第一光耦合器和第二光耦合器电连接的控制器局域网络总线收发器；以及

与所述控制器局域网络总线收发器电连接的控制器局域网络连接端子。。

本实用新型的上述方案至少包括以下有益效果：

1、本实用新型的上述方案，通过姿态传感器采集电路检测农具主梁的倾角，通过控制主机计算出深松作业深度，实现深松作业深度的实时监测，保证深松作业质量；

2、本实用新型的上述方案，通过姿态传感器采集电路检测农具主梁倾角变化，判断农具工作状态，同时利用摄像头监测农具工作图像，双重监测，确保农具真实处于深松作业状态；

3、本实用新型的上述方案，通过在农具上设置机具识别器，通过控制主机获取机具识别器内部的内容，能够准确获得农具相关信息，确保农户真实使用深松作业农具。

附图说明

图1是本实用新型的深松作业质量监测装置部件连接结构示意图；

图2是本实用新型的深松作业质量监测装置的系统框图；

图3是本实用新型实施例中的深耕作业深度示意图；

图4是姿态传感器采集电路的结构示意图。

附图标记说明如下：

1、控制主机；2、姿态传感器采集电路；3、机具识别器；4、摄像头；5、定位天线；6、控制器局域网络CAN口一拖二数据线；7、控制器局域网络CAN口延长线；8、显示屏；9、报警器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1-图2所示，本实用新型提供了一种深松作业质量监测装置，包括：

控制主机1、姿态传感器采集电路2、机具识别器3和摄像头4；

控制主机1设置在拖拉机驾驶室内部；

姿态传感器采集电路2设置在农具的主梁上，且姿态传感器采集电路2与控制主机1电性连接；

机具识别器3设置在农具框架上，且机具识别器3与控制主机1电性连接；摄像头4设置在脱粒机驾驶室外侧，且摄像头4的图像采集端对应农具，摄像头4与控制主机1电性连接。

该实施例中，机具识别器3内部存储有农具的类型、型号、作业幅宽等信息，进行深松作业时，控制主机1获取机具识别器3内部存储的农具信息，辨别农具类型和作业种类；

拖拉机工作并带动农具工作，农具主梁的倾角发生变化，通过姿态传感器采集电路2检测农具主梁的倾角变化，控制主机1获取农具主梁的倾角检测数据，并根据数据计算农具的深松作业深度；

具体的，如图3所示，农具工作端与地表接触时，姿态传感器采集电路2检测农具主梁的倾角a，由于农具的尺寸为固定尺寸，利用三角函数计算出图3中的h1；农具进行深松作业时，姿态传感器采集电路2检测农具主梁的作业时的倾角b，利用三角函数计算出图3中的h2，h2-h1＝h3，其中h3为农具深松作业的深度；

姿态传感器采集电路2配合控制主机1实现对农具深松作业深度的实施监测，保证深松作业质量；

拖拉机带动农具进行深松作业时，通过摄像头4采集农具真实作业影像，并将影响传输给控制主机1；通过摄像头4采集作业影像，配合姿态传感器采集电路2检测农具倾角，双重监测，确保农具处于真实深松作业状态；

控制主机1与中心服务器无线通讯，将采集和计算得到的信息传递给中心服务器，农机手和农机管理部门可以通过手机等设备获取控制主机1传输的数据，实现作业深度变化曲线、作业面积和作业情况等数据的可视化；采用上述方式，能够简化农机手的作业操作，使农机手根据可视化数据调整作业状态，使作业质量更达标；农机管理部门通过可视化数据便于对深松作业进行管理。

本实用新型的一可选的实施例中，上述装置还包括：

定位天线5，定位天线5设置在拖拉机驾驶室外侧顶部，且定位天线5与控制主机1电性连接。

该实施例中，通过定位天线5配合控制主机1进行农具定位，获得农具移动坐标，从而获取农具的整个作业范围，配合获取的农具作业幅宽，能够计算出农具深松作业面积。

本实用新型的一可选的实施例中，上述装置还包括：

显示屏8，显示屏8设置在控制主机1上，且显示屏8与控制主机1电性连接。

该实施例中，通过显示屏8显示控制主机1获得的实时数据，配合手机从中心服务器获取的可视化数据，便于农机手通过拖拉机及时调整农具的作业姿态，保证深松作业质量。

本实用新型的一可选的实施例中，上述装置还包括：

报警器9，报警器9设置在控制主机1上，且报警器9与控制主机1电性连接。

该实施例中，当深松作业深度不符合标准时，控制主机1控制报警器9进行报警，提醒农机手及时进行调整，确保深松作业质量。

本实用新型的上述实施例中，姿态传感器采集电路2和机具识别器3通过控制器局域网络CAN口一拖二数据线6与控制主机1电性连接。

该实施例中，通过控制器局域网络CAN口一拖二数据线6实现姿态传感器采集电路2和机具识别器3与控制主机1的可拆卸电性连接，在拖拉机更换农具时，能够实现控制主机1与新更换的农具上的姿态传感器采集电路2和机具识别器3的快速连接，一台拖拉机设置一个控制主机1，能够适配多种农具，满足不同农具作业的实时监测。

需要说明的是，本实施例中采用控制器局域网络CAN口一拖二数据线6，在实际应用中根据农具种类的不同，使用的姿态传感器采集电路2和机具识别器3的数量不同，选择使用对应的一拖多的控制器局域网络CAN口数据线。

本实用新型的上述实施例中，姿态传感器采集电路2和机具识别器3通过控制器局域网络CAN口延长线7与控制器局域网络CAN口一拖二数据线6连接。

该实施例中，通过控制器局域网络CAN口延长线7实现姿态传感器采集电路2和机具识别器3与控制器局域网络CAN口一拖二数据线6的连接，能够满足不同农具上姿态传感器采集电路2和机具识别器3的安装位置需求，保证机具识别器3的安全，以及保证姿态传感器采集电路2能够准确检测农具的作业状态。

本实用新型的上述实施例中，机具识别器3焊接在农具框架上。

该实施例中，以焊接的方式将机具识别器3固定在农具的框架上，能够防止人为更换机具识别器3，确保机具识别器3与农具准确对应，从而便于获取真实对应的农具信息。

本实用新型的上述实施例中，姿态传感器采集电路2通过卡箍固定在农具主梁上。

该实施例中，通过卡箍实现姿态传感器采集电路2的可拆卸连接，便于对姿态传感器采集电路2进行保养维修，确保姿态传感器采集电路2检测准确性。

本实用新型的上述实施例中，摄像头4角度可调，且以设定时间段在设定角度范围内往复摆动。

该实施例中，在进行农具作业时，摄像头4在设定角度范围内，以设定的时间段进行往复摆动，从而使摄像头4能够获取农具作业时周围环境图像，进一步确认农具处于真实的作业。

其中，设定的时间段根据拖拉机作业时的行进速度进行提前调整设置，设定的角度范围根据农具的作业幅宽进行提前调整设置，确保摄像头4能够准确获取农具作业图像以及农具周围环境图像。

如图4所示，本实用新型的上述实施例中的姿态传感器采集电路2，包括：

传感器U1；

与传感器U1电连接的单片机U2；

与单片机U2电连接的控制器局域网络协议控制器U3；

与控制器局域网络协议控制器U3电连接的第一光耦合器U4和第二光耦合器U5；

与第一光耦合器U4和第二光耦合器U5电连接的控制器局域网络总线收发器U6；以及

与控制器局域网络总线收发器U6电连接的控制器局域网络连接端子U7；

其中，

单片机U2的VDD端连接电源VDD，单片机U2的VSS端通过电容C6与电源VDD连接，单片机U2的PTB7端通过LED和电阻R6与电源VDD连接；单片机U2的ADP7端通过电容C4接地，电阻R5与电容C4并联连接，电阻R5与单片机U2的ADP7端的连接点通过电阻R4与电源Ve连接；

传感器U1的VDD端和SleepMode端连接电源VDD，传感器U1的VSS端接地，且通过电容与电源VDD连接；传感器U1的g-Select1端与单片机U2的PTA2端连接，传感器U1的g-Select2端与单片机U2的PTA3端连接；传感器U1的Xout端通过电阻R1与单片机U2的ADP4端连接，且单片机U2的ADP4端通过电容C1接地；传感器U1的Yout端通过电阻R2与单片机U2的ADP5端连接，且单片机U2的ADP5端通过电容C2接地；传感器U1的Zout端通过电阻R3与单片机U2的ADP6端连接，且单片机U2的ADP6端通过电容C3接地；

该实施例中，农具的主梁在拖拉机的驱动下倾角发生表面，通过传感器U1检测农具主梁在X、Y和Z方向上的角度变化，并通过Xout端、Yout端和Zout端将信号传递给单片机U2；

控制器局域网络协议控制器U3的VDD端连接电源VDD，控制器局域网络协议控制器U3的RESET端通过电阻R7和电阻R8与电源VDD连接，电阻R7和电阻R8并联连接有二极管D1，二极管D1的正极与控制器局域网络协议控制器U3的RESET端连接，控制器局域网络协议控制器U3的RESET端通过电容C7接地；控制器局域网络协议控制器U3的CS端与单片机U2的SS端连接，控制器局域网络协议控制器U3的SO端与单片机U2的MISO端连接，控制器局域网络协议控制器U3的SI端与单片机U2的MOSI端连接，控制器局域网络协议控制器U3的SCK端与单片机U2的SPSCK端连接，控制器局域网络协议控制器U3的INT端与单片机U2的IRQ端连接；控制器局域网络协议控制器U3的TX0RTS端、TX1RTS端和TX2RTS端通过电阻R9与电源VDD连接；控制器局域网络协议控制器U3的OSC1端通过电容C8接地，控制器局域网络协议控制器U3的OSC2端通过电容C9接地，电容C8和电容C9远离接地的端之间连接有晶振Y1；控制器局域网络协议控制器U3的VSS端接地；

该实施例中，单片机U2获取农具主梁在X、Y和Z三个方向的角度变化信息，对信息进行处理，通过SS端、MISO端、MOSI端和SPSCK端配合CS端、SO端、SI端和SCK端实现单片机U2与控制器局域网络协议控制器U3的通信，单片机U2将农具主梁在X、Y和Z三个方向的角度变化信息传递至控制器局域网络协议控制器U3；

第一光耦合器U4的VF+端连接电源VDD，第一光耦合器U4的VF-端通过电阻R10与控制器局域网络协议控制器U3的TXCAD端连接，第一光耦合器U4的GND端与参考接地GND-CAN连接；

第二光耦合器U5的VCC端和VE端与连接电源VDD，第二光耦合器U5的GND端接地，第二光耦合器U5的VO端与控制器局域网络协议控制器U3的RXCAN连接；

控制器局域网络总线收发器U6的TxD端与第一光耦合器U4的VO端连接，且两者均通过电阻R11与参考电源Vcc-CAN连接，控制器局域网络总线收发器U6的GND端与参考接地GND-CAN连接，控制器局域网络总线收发器U6的RxD端通过电阻R12与第二光耦合器U5的的VF-端连接，控制器局域网络总线收发器U6的Rs端通过电阻R13与参考接地GND-CAN连接；

控制器局域网络总线收发器U6的CANH端通过电阻R14与控制器局域网络连接端子U7的A1端连接，控制器局域网络连接端子U7的A1端与电阻R14的连接端通过电容C10与参考接地GND-CAN连接，二极管D2与电容C10并联连接，且二极管D2的正极与参考接地GND-CAN连接；

控制器局域网络总线收发器U6的CANL端通过电阻R15与控制器局域网络连接端子U7的A2端连接，控制器局域网络连接端子U7的A2端与电阻R15的连接端通过电容C11与参考接地GND-CAN连接，二极管D3与电容C11并联连接，且二极管D3的正极与参考接地GND-CAN连接；

该实施例中，控制器局域网络协议控制器U3通过第一光耦合器U4和第二光耦合器U5实现与控制器局域网络总线收发器U6的通讯，通过控制器局域网络总线收发器U6与控制器局域网络进行通讯，最终以控制器局域网络进行传感器U1检测信号的输出；

通过上述电路结构，能够使姿态传感器采集电路2以控制器局域网络的方式与控制主机1进行通讯，配合控制器局域网络CAN口数据线，能够实现控制主机1与姿态传感器采集电路2的通讯，进行农具更换时，能够实现控制主机1快速的与更换后的农具的姿态传感器采集电路2连接以及通讯。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种深松作业质量监测装置，其特征在于：包括：

控制主机(1)、姿态传感器采集电路(2)、机具识别器(3)和摄像头(4)；

所述控制主机(1)设置在拖拉机驾驶室内部；

所述姿态传感器采集电路(2)设置在农具的主梁上，且姿态传感器采集电路(2)与控制主机(1)电性连接；

所述机具识别器(3)设置在农具框架上，且机具识别器(3)与控制主机(1)电性连接；

所述摄像头(4)设置在脱粒机驾驶室外侧，且摄像头(4)的图像采集端对应农具，所述摄像头(4)与控制主机(1)电性连接。

2.根据权利要求1所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：还包括：

定位天线(5)，所述定位天线(5)设置在拖拉机驾驶室外侧顶部，且定位天线(5)与控制主机(1)电性连接。

3.根据权利要求2所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：还包括：

显示屏(8)，所述显示屏(8)设置在控制主机(1)上，且显示屏(8)与控制主机(1)电性连接。

4.根据权利要求3所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：还包括：

报警器(9)，所述报警器(9)设置在控制主机(1)上，且报警器(9)与控制主机(1)电性连接。

5.根据权利要求1所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：所述姿态传感器采集电路(2)和机具识别器(3)通过控制器局域网络CAN口一拖二数据线(6)与控制主机(1)电性连接。

6.根据权利要求5所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：所述姿态传感器采集电路(2)和机具识别器(3)通过控制器局域网络CAN口延长线(7)与控制器局域网络CAN口一拖二数据线(6)连接。

7.根据权利要求1所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：所述机具识别器(3)焊接在农具框架上。

8.根据权利要求1所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：所述姿态传感器采集电路(2)通过卡箍固定在农具主梁上。

9.根据权利要求1所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：所述摄像头(4)角度可调，且以设定时间段在设定角度范围内往复摆动。

10.根据权利要求1所述的深松作业质量监测装置，其特征在于：所述姿态传感器采集电路(2)包括：

传感器(U1)；

与所述传感器(U1)电连接的单片机(U2)；

与所述单片机(U2)电连接的控制器局域网络协议控制器(U3)；

与所述控制器局域网络协议控制器(U3)电连接的第一光耦合器(U4)和第二光耦合器(U5)；

与所述第一光耦合器(U4)和第二光耦合器(U5)电连接的控制器局域网络总线收发器(U6)；以及

与所述控制器局域网络总线收发器(U6)电连接的控制器局域网络连接端子(U7)。