RU103270U1

RU103270U1 - DEVICE FOR DETECTING FOREIGN BODIES WHEN WORKING AGRICULTURAL HARVESTING MACHINE

Info

Publication number: RU103270U1
Application number: RU2010146297/21U
Authority: RU
Inventors: Олег Игоревич Тимофеенко
Original assignee: Олег Игоревич Тимофеенко
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2011-04-10

Abstract

Предложенное техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения в частности, к системам защиты измельчающих механизмов для защиты рабочих органов от инородных тел и позволяет обеспечить качественную защиту измельчающего механизма сельскохозяйственной уборочной машины от попадания любых инородных тел, повышает сохранность уборочной техники. Предложено устройство для обнаружения инородных тел, попадающих во вращающийся уплотняющий элемент транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины. Устройство включает, по меньшей мере, один интеллектуальный датчик металла, и, по меньшей мере, один датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента и один блок управления. Интеллектуальный датчик металла включает блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине. Датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента представляет подпружиненный маятник с дополнительной корректирующей пружиной с противовесом. Блок управления включает в себя блок сбора и обработки данных и блок информации. 9 з.п., 3 ил. The proposed technical solution relates to the field of agricultural engineering, in particular, to the protection systems of grinding mechanisms for protecting the working bodies from foreign bodies and allows to provide high-quality protection of the grinding mechanism of the agricultural harvesting machine from any foreign bodies, increases the safety of harvesting equipment. A device for detecting foreign bodies falling into a rotating sealing element of a transporting unit of an agricultural harvesting machine is proposed. The device includes at least one intelligent metal sensor, and at least one sensor for controlling the movement of the rotating sealing element and one control unit. An intelligent metal sensor includes a unit for amplifying the amplitude of a signal induced by a ferromagnetic object, and a unit for detecting a change in the magnetic field in width. The motion control sensor of the rotating sealing element is a spring-loaded pendulum with an additional counter spring with a counterweight. The control unit includes a data acquisition and processing unit and an information unit. 9 c.p., 3 ill.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к уборочной сельскохозяйственной техники.The proposed technical solution relates to the field of agricultural engineering, namely to harvesting agricultural machinery.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого решения выбрано устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины, описанное в патенте на полезную модель RU 80306, опубликованном 10.02.2009 и содержащее датчик металла на основе катушек индуктивности и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента с акселерометрами. Датчик металла и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента связаны с вращающимся уплотняющим элементом транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины и подключены к блоку сбора и обработки данных, который соединен с остановочным блоком привода сельскохозяйственной уборочной машины.As the closest analogue of the proposed solution, the device for detecting foreign bodies during the operation of the agricultural harvester was selected, described in the patent for utility model RU 80306, published on 02.10.2009 and containing a metal sensor based on inductors and a motion control sensor for a rotating sealing element with accelerometers. The metal sensor and the motion control sensor of the rotating sealing element are connected to the rotating sealing element of the transporting unit of the agricultural harvesting machine and are connected to a data collection and processing unit, which is connected to the stop block of the drive of the agricultural harvesting machine.

Основной недостаток известного устройства заключается в наличии ложных срабатываний датчиков. Природа ложных срабатываний датчика металла связана с внешними электромагнитными воздействиями на него (ЛЭП, мобильная связь и т.п.) и воздействиями электрических устройств самой уборочной машины (электромагнитные реле, генератор, электроклапаны гидравлических устройств, звуковой сигнал и т.п.). Природа ложных срабатываний датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента связана с динамическими воздействиями на систему защиты от неравномерности движения сельхозмашины при выполнении технологического процесса (неравномерность микро и макро рельефа местности, неравномерность потока убираемой массы, динамика механизмов самой уборочной машины и т.п.). Так как, блок сбора и обработки данных сравнивает сигналы от датчиков с заданным пороговым значением: невозможно выделить в выходных сигналах датчиков реальное воздействие от инородных тел в убираемом материале и внешние воздействия, не связанные с убираемым материалом и вызывающих ложные срабатывания. В свою очередь, снижение порогового значения приводит к появлению ложных срабатываний системы защиты в целом, а повышение порогового значения приводит к снижению качества защиты.The main disadvantage of the known device is the presence of false alarms of the sensors. The nature of the false positives of the metal sensor is associated with external electromagnetic influences on it (power lines, mobile communications, etc.) and the effects of electrical devices of the cleaning machine itself (electromagnetic relays, generator, hydraulic valves solenoid valves, sound signal, etc.). The nature of the false positives of the motion control sensor of the rotating sealing element is associated with dynamic effects on the system of protection against uneven movement of the agricultural machine during the process (uneven micro and macro topography, uneven flow of the harvested mass, dynamics of the harvester itself, etc.). Since the data collection and processing unit compares the signals from the sensors with a predetermined threshold value: it is impossible to distinguish in the output signals of the sensors the real effect from foreign bodies in the material being removed and external influences that are not associated with the material being removed and causing false alarms. In turn, a decrease in the threshold value leads to the appearance of false positives of the protection system as a whole, and an increase in the threshold value leads to a decrease in the quality of protection.

В отличие от известного устройства, предлагаемое решение должно повысить качество защиты измельчающих механизмов сельскохозяйственных уборочных машин от попадания инородных тел различной природы, путем исключения влияния внешних и внутренних воздействий на сигналы датчиков инородных тел.Unlike the known device, the proposed solution should improve the quality of protection of the grinding mechanisms of agricultural harvesting machines against the ingress of foreign bodies of various nature, by eliminating the influence of external and internal influences on the signals of the sensors of foreign bodies.

Технический результат достигается при использовании устройства для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины, содержащего датчик металла, в состав которого входит, по меньшей мере, две катушки индуктивности, и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента с подпружиненным маятником; датчики обоих типов связаны с вращающимися уплотняющими элементами транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины, и подключенных к блоку управления, который соединен с остановочным блоком привода сельскохозяйственной уборочной машины. Согласно предложенному решению датчик металла представляет собой интеллектуальный настраиваемый датчик, включающий блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине, подпружиненный маятник датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента, механически связан с корректирующей пружиной с противовесом, блок управления включает, по меньшей мере, блок сбора и обработки данных и блок информации, отображающий тип инородного тела и его местоположение в питателе. Интеллектуальный датчик металла может быть размещен внутри нижнего валка транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины, а также при необходимости внутри верхнего валка либо в обоих валках. Интеллектуальный датчик металла, выполнен с возможностью формирования сигнала либо «0», либо «металл». Блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине подключены к блоку управления последовательно (в любой последовательности) исходя из предпочтительных условий обработки сигнала. Датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента механически связан с верхним валком транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины и может быть установлен на любой из сторон питателя. Блок управления, в большинстве случаев, установлен в кабине оператора сельскохозяйственной уборочной машины, опционально может быть обеспечено удаленное расположение блока с удаленным управлением.The technical result is achieved by using a device for detecting foreign bodies during operation of an agricultural harvester, comprising a metal sensor, which includes at least two inductors, and a motion control sensor of a rotating sealing element with a spring-loaded pendulum; sensors of both types are connected with rotating sealing elements of the transporting unit of the agricultural harvesting machine, and connected to the control unit, which is connected to the stop unit of the drive of the agricultural harvesting machine. According to the proposed solution, the metal sensor is an intelligent, customizable sensor, including a unit for amplifying the amplitude of the signal induced by a ferromagnetic object, and a unit for detecting a change in the magnetic field in width, a spring-loaded pendulum of the sensor for controlling the movement of the rotating sealing element, is mechanically connected with a correction spring with a counterweight, the control unit includes at least a data collection and processing unit and an information unit displaying the type of foreign body and its location in Itator. The smart metal sensor can be placed inside the lower roll of the transporting unit of the agricultural harvesting machine, and also, if necessary, inside the upper roll or in both rolls. An intelligent metal sensor is configured to generate a signal of either “0” or “metal”. The amplification unit of the amplitude of the signal induced by the ferromagnetic object, and the unit for detecting the magnetic field changes in width are connected to the control unit sequentially (in any sequence) based on the preferred signal processing conditions. The motion control sensor of the rotating sealing element is mechanically connected to the upper roll of the transporting unit of the agricultural harvesting machine and can be mounted on either side of the feeder. The control unit, in most cases, is installed in the operator's cab of an agricultural harvesting machine; optionally, a remote location of the unit with remote control can be provided.

Предложенное решение поясняется чертежами.The proposed solution is illustrated by drawings.

Фиг.1 - Схема транспортирующего механизма уборочной машины;Figure 1 - Diagram of the transporting mechanism of the harvester;

Фиг.2 - Схема конструкции питающего валка и датчика металла;Figure 2 - Design diagram of the feed roll and the metal sensor;

Фиг.3 - Кинематическая схема конструкции датчика контроля движения.Figure 3 - Kinematic diagram of the design of the motion control sensor.

Устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины (фиг.1) установлено на транспортирующем узле 1 сельскохозяйственной уборочной машины. На раме 2 транспортирующего узла 1 в подшипниковых опорах 3 установлен нижний питающий валок 4, в котором расположен датчик металла 5 (преимущественная схема расположения), подключенный посредством кабеля 6 к блоку управления 7, который подключен к входу остановочного блока 8 транспортирующего узла 1. Подвижная часть транспортирующего узла 1 содержит уплотняющие вращающиеся элементы в виде двух верхних питающих валков 9 и 10, которые установлены на коромысле 11 уплотняющего механизма 12, причем последний закреплен на раме 2. На коромысле 11 закреплен датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента 13 (датчик камня, преимущественная схема его расположения), соединительный кабель 14 датчика контроля движения 13 подключен к входу блока управления 7.A device for detecting foreign bodies during the operation of the agricultural harvesting machine (Fig. 1) is installed on the transporting unit 1 of the agricultural harvesting machine. On the frame 2 of the conveying unit 1, in the bearing bearings 3, a lower feed roller 4 is installed, in which the metal sensor 5 is located (preferred arrangement), connected via cable 6 to the control unit 7, which is connected to the input of the stop unit 8 of the conveying unit 1. The movable part the transporting unit 1 contains sealing rotating elements in the form of two upper feed rolls 9 and 10, which are mounted on the beam 11 of the sealing mechanism 12, the latter being mounted on the frame 2. On the beam 11 is fixed flax of the motion control sensor of the rotating sealing element 13 (stone sensor, the preferred arrangement thereof), the connecting cable 14 of the motion control sensor 13 is connected to the input of the control unit 7.

Устройство содержит интеллектуальный датчик металла 5 основным элементом которого являются катушки индуктивности 5.1…5.4 (фиг.2), количество которых выбирается исходя из конкретного исполнения уборочного устройства и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента 13 с подпружиненным маятником 13.3 (фиг.3). Датчик металла 5 и датчик контроля движения вращающегося уплотняющего элемента 13 связаны с вращающимися уплотняющими элементами (питающими валками) 4, 9 или 10 транспортирующего узла 1 сельскохозяйственной уборочной машины. Выходы датчиков 5 и 13 подключены к входу блока управления 7, выход которого соединен с входом остановочного блока привода сельскохозяйственной уборочной машины 8. Блок управления 7 расположен в кабине оператора сельскохозяйственной машины.The device contains an intelligent metal sensor 5, the main element of which is inductors 5.1 ... 5.4 (figure 2), the number of which is selected based on the specific design of the cleaning device and a motion control sensor for the rotating sealing element 13 with a spring-loaded pendulum 13.3 (figure 3). The metal sensor 5 and the motion control sensor of the rotating sealing element 13 are connected with rotating sealing elements (feed rolls) 4, 9 or 10 of the conveying unit 1 of the agricultural harvesting machine. The outputs of the sensors 5 and 13 are connected to the input of the control unit 7, the output of which is connected to the input of the stop block of the drive of the agricultural harvesting machine 8. The control unit 7 is located in the operator's cab of the agricultural machine.

Датчик металла 5 включает блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом (блок разделения сигналов) 5.5, и блок регистрации изменения магнитного поля по ширине (блок определения зоны детектирования) 5.6, подключенные к входам блока управления 7 в порядке определяемым условиям измерения. Как и было указано, датчик металла 5 в большинстве случаев размещен внутри нижнего питающего валка 4 транспортирующего узла 1 сельскохозяйственной уборочной машины. В отдельных случаях датчик 5 может быть размещен внутри верхнего питающего валка 9, 10 или на нижнем 5 и верхнем 9, 10 валках.The metal sensor 5 includes a unit for amplifying the amplitude of the signal induced by the ferromagnetic object (signal separation unit) 5.5, and a unit for detecting the change in the magnetic field in width (unit for detecting the detection zone) 5.6, connected to the inputs of the control unit 7 in the order determined by the measurement conditions. As indicated, the metal sensor 5 in most cases is placed inside the lower feed roll 4 of the conveying unit 1 of the agricultural harvesting machine. In some cases, the sensor 5 can be placed inside the upper feed roll 9, 10 or on the lower 5 and upper 9, 10 rolls.

Блок усиления амплитуды сигнала, наводимого ферромагнитным предметом 5.5, обеспечивает исключение влияния внешних и внутренних воздействий. Действие блока 5.5 основано на делении сигнала на полезный (наводимый на катушки индуктивности 5.1…5.4 попавшим в валки 4, 9, 10 ферромагнитным предметом 16) и ложный (наводимый внешними устройствами). Блок 5.5 усиливает амплитуду полезного сигнала и преобразует его в цифровой, таким образом, датчик металла выдает на блок управления 7 сигнал либо «0», либо «металл», что исключает сравнения с порогами, их регулировку и как следствие ложные срабатывания.The amplification block of the amplitude of the signal induced by the ferromagnetic object 5.5 provides the elimination of the influence of external and internal influences. The action of block 5.5 is based on dividing the signal into a useful one (induced on induction coils 5.1 ... 5.4 by a ferromagnetic object 16 that fell into rolls 4, 9, 10) and false (induced by external devices). Block 5.5 enhances the amplitude of the useful signal and converts it to digital, thus, the metal sensor gives either “0” or “metal” signal to control unit 7, which excludes comparisons with thresholds, their adjustment and, as a consequence, false alarms.

Блок регистрации изменения магнитного поля по ширине 5.6 обеспечивает определение места обнаружения ферромагнитного предмета 16 в валках 4, 9, 10 транспортирующего узла 1. Действие блока 5.6 основано на регистрации каждой катушкой индуктивности 5.1…5.4 изменений магнитного поля 15.1…15.4 по ширине А, при прохождении ферромагнитным предметом 16 в убранной массе, например, над нижним питающем валком 4. Сигнал от катушек индуктивности 5.1…5.4 подается в блок усиления амплитуды сигнала 5.5 и затем в 5.6 (предпочтительное последовательное расположение блоков 5.5 и 5.6). Блок определения зоны детектирования 5.6 выдает кодированный сигнал на блок управления 7. В блоке 7, кодированный сигнал, подается на блок сбора и обработки данных 7.1, который формирует выходной сигнал на остановочный блок 8 транспортирующего узла 1, что приводит к останову подачи убираемого материала. Одновременно блок сбора и обработки данных 7.1 подает сигнал на блок информации 7.2, где отображается тип обнаруженного инородного тела и его положение в валках 4, 9, 10 транспортирующего узла 1.The unit for detecting changes in the magnetic field across width 5.6 provides a determination of the location of detection of a ferromagnetic object 16 in the rolls 4, 9, 10 of the transporting unit 1. The action of block 5.6 is based on the detection of changes in the magnetic field 15.1 ... 15.4 across width A by each inductor 5.1 ... 5.4 across width A, ferromagnetic object 16 in the harvested mass, for example, above the lower feed roll 4. The signal from the inductors 5.1 ... 5.4 is fed to the amplification block of the signal amplitude 5.5 and then to 5.6 (preferred sequential arrangement of blocks 5 .5 and 5.6). The detection zone determining unit 5.6 provides an encoded signal to the control unit 7. In block 7, the encoded signal is supplied to the data acquisition and processing unit 7.1, which generates an output signal to the stop unit 8 of the transporting unit 1, which leads to a stop of supply of the harvested material. At the same time, the data collection and processing unit 7.1 provides a signal to the information block 7.2, where the type of the detected foreign body and its position in the rolls 4, 9, 10 of the transporting unit 1 are displayed.

Подпружиненный маятник 13.3 датчика контроля движения вращающегося уплотняющего элемента, механически связан с корректирующей пружиной с противовесом 13.4 - механизмом коррекции. Датчик 13 механически связан с валком транспортирующего узла сельскохозяйственной уборочной машины (верхними 9, 10). Действие датчика 13 основано на измерении угла подпружиненного маятника 13.3 датчиком угла поворота 13.5. Движение одного из верхних уплотняющих валков 9, 10 приводит в движение маятник 13.3 датчика 13, для исключения его ложных срабатываний на динамические воздействия механизм коррекции 13.4 в виде пружины с противовесом 13.2 поджимает маятник к верхнему упору 13.1, закрепленного в корпусе датчика контроля движения 13, что исключает его отклонение и следовательно появление ложных срабатываний.The spring-loaded pendulum 13.3 of the motion control sensor of the rotating sealing element is mechanically connected to a correction spring with a counterweight 13.4 - a correction mechanism. The sensor 13 is mechanically connected to the roll of the transporting unit of the agricultural harvesting machine (upper 9, 10). The action of the sensor 13 is based on measuring the angle of the spring-loaded pendulum 13.3 with the angle sensor 13.5. The movement of one of the upper sealing rolls 9, 10 drives the pendulum 13.3 of the sensor 13, to prevent its false triggering on dynamic effects, the correction mechanism 13.4 in the form of a spring with a counterweight 13.2 pushes the pendulum to the upper stop 13.1, mounted in the housing of the motion control sensor 13, which excludes its deviation and therefore the appearance of false positives.

Устройство работает следующим образом. Питающие валки 4, 9, 10 транспортирующего узла 1 подают убираемый материал к измельчающему барабану, одновременно уплотняя его. При попадании в убираемый материал инородного тела, например, камня дополнительное воздействие на валок 9 (при расположении датчика 13 на валке 9) приводит его в движение. Это движение приводит к изменению положения маятника 13.3, измерение угла поворота маятника 13.3 производится датчиком угла поворота 13.5 и преобразуется в электрический сигнал и подается на вход блока управления 7. В блоке управления 7 сигнал, подается на блок сбора и обработки данных 7.1, где сравнивается с заданным значением. При превышении заданного значения блок сбора и обработки данных 7.1 выдает сигнал на остановочный блок 8 привода механизма транспортирующего узла 1, что приводит к останову подачи убираемого материала и одновременно отображает на блоке информации 7.2 тип обнаруженного инородного тела. При попадании в убираемый материал ферромагнитного предмета датчик металла 5, расположенный преимущественно в нижнем валке 4, формирует электрический сигнал, и подает его на вход блока управления 7. В блоке управления 7, сигнал, подается на блок сбора и обработки данных 7.1, который формирует выходной сигнал на остановочный блок 8 транспортирующего узла 1, что приводит к останову подачи убираемого материала. Одновременно блок сбора и обработки данных 7.1 подает сигнал на блок информации 7.2, где отображается тип обнаруженного инородного тела и его положение в транспортирующем узле 1.The device operates as follows. The feed rolls 4, 9, 10 of the conveying unit 1 feed the harvested material to the chopping drum, while compacting it. When a foreign body, for example, stone, enters the harvested material, an additional effect on the roll 9 (when the sensor 13 is located on the roll 9) sets it in motion. This movement leads to a change in the position of the pendulum 13.3, the angle of rotation of the pendulum 13.3 is measured by the angle sensor 13.5 and converted into an electrical signal and fed to the input of the control unit 7. In the control unit 7, the signal is fed to the data acquisition and processing unit 7.1, where it is compared with set value. When the set value is exceeded, the data collection and processing unit 7.1 gives a signal to the stop unit 8 of the drive mechanism of the transporting unit 1, which leads to a stop of the supply of the harvested material and simultaneously displays the type of foreign body detected on the information block 7.2. When a ferromagnetic object enters the harvested material, the metal sensor 5, located mainly in the lower roll 4, generates an electric signal and feeds it to the input of the control unit 7. In the control unit 7, the signal is fed to the data acquisition and processing unit 7.1, which forms the output a signal to the stop unit 8 of the conveying unit 1, which leads to a stop of the supply of the harvested material. At the same time, the data collection and processing unit 7.1 provides a signal to the information block 7.2, where the type of the detected foreign body and its position in the transporting unit 1 are displayed.

Таким образом, предложено устройство для обнаружения инородных тел при работе сельскохозяйственной уборочной машины, обладающее повышенным качеством защиты ее рабочих частей.Thus, a device for detecting foreign bodies during the operation of an agricultural harvesting machine with an improved quality of protection of its working parts is proposed.

Claims

1. A device for detecting foreign bodies during operation of an agricultural harvesting machine, comprising a metal sensor, which includes at least two inductors, and a motion control sensor of a rotating sealing element with a spring-loaded pendulum associated with rotating sealing elements of a transporting unit of an agricultural harvesting machine machine and connected to a control unit which is connected to the drive unit stops the agricultural harvester, characterized in that d the metal sensor is an intelligent tunable sensor, including a unit for amplifying the amplitude of the signal induced by a ferromagnetic object, and a unit for detecting a change in the magnetic field in width, a spring-loaded pendulum of the motion control sensor of the rotating sealing element is mechanically connected with a correction spring with a counterweight, and the control unit includes at least at least, a data collection and processing unit and an information unit displaying the type of foreign body and its location in the feeder.

2. The device according to claim 1, characterized in that the intelligent metal sensor is located inside the lower roll of the transporting node of the agricultural harvesting machine.

3. The device according to claim 1, characterized in that the intelligent metal sensor is located inside the upper roll of the transporting node of the agricultural harvesting machine.

4. The device according to claim 1, characterized in that the smart metal sensors are placed inside the lower and upper rolls of the transporting node of the agricultural harvesting machine.

5. The device according to claim 1, characterized in that the smart metal sensor is configured to generate a signal of either “0” or “metal”.

6. The device according to claim 1, characterized in that a unit for amplifying the amplitude of the signal induced by the ferromagnetic object and a unit for detecting a change in the magnetic field in width are connected in series.

7. The device according to claim 1, characterized in that the unit for detecting changes in the magnetic field in width and the unit for amplifying the amplitude of the signal induced by the ferromagnetic object are connected in series.

8. The device according to claim 1, characterized in that the sensor for controlling the movement of the rotating sealing element is mechanically connected to the upper rollers of the transporting unit of the agricultural harvesting machine and can be mounted on either side of the feeder.

9. The device according to claim 1, characterized in that the data collection and processing unit is installed in the operator's cab of an agricultural harvesting machine.

10. The device according to claim 1, characterized in that the data collection and processing unit is installed remotely from the operator's cab of an agricultural harvesting machine.