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一种 农作物 收获装置及挖掘深度的控制方法

阅读：13发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种农作物收获装置及挖掘深度的控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种农作物收获装置及挖掘深度的控制方法，收获装置包括收获装置本体和检测机构。检测机构包括第一连接杆、第二连接杆和两个滚轮，第一连接杆的一端与第一支架固连，另一端与第二连接杆的上端固连；其中，第一连接杆和第二连接杆垂直设置，两个滚轮转动设置在第三连接杆的两端，第三连接杆的中点与第二连接杆的下端铰接，两个滚轮沿该收获装置前进方向前、后设置，第三连接杆上设置有姿态传感器和角度传感器。本申请通过设置检测机构，实时检测陇面坡度和高度与农用机械本身尤其是挖掘铲的相对姿态，形成姿态反馈系统，用以实时控制支撑轮和活塞缸的活塞杆行程，使得挖掘铲的挖掘深度适当，且在收获工程中挖掘深度保持不变。，下面是一种农作物收获装置及挖掘深度的控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种控制收获装置的挖掘铲挖掘深度的方法，其特征在于，
所述收获装置包括收获装置本体和检测机构；
所述收获装置本体包括第一支架、第二支架、驾驶舱、履带轮和传送带；驾驶舱设置在第一支架上部，履带轮设置于第一支架底部，第二支架倾斜设置，其上端与第一支架转动连接，第二支架底部竖直设置有活塞缸，活塞缸的活塞杆下端设置有支撑轮，传送带转动设置在第二支架上，第二支架的下端固定设置有挖掘铲和收获台，其中，收获台位于挖掘铲和支撑轮之间；挖掘铲挖出农作物后，农作物经过收获台收集，然后经传送带运送至第一支架上的货舱中；第一支架上设置有控制器；
所述检测机构包括第一连接杆、第二连接杆和两个滚轮，第一连接杆的一端与第一支架固连，另一端与第二连接杆的上端固连；其中，第一连接杆和第二连接杆垂直设置，两个滚轮转动设置在第三连接杆的两端，第三连接杆与第二连接杆的下端铰接，且铰接点为第三连接杆的中点，两个滚轮沿该收获装置前进方向前、后设置，第三连接杆上设置有姿态传感器和角度传感器；所述姿态传感器和角度传感器与控制器之间电连接，控制器控制活塞缸的活塞杆伸缩；
所述方法包括如下步骤：
步骤一、设定第三连接杆与第二连接杆之间的夹角为B(t),第三连接杆与竖直方向的夹角为A(t)；收获装置与水平面之间的夹角为：C(t)＝B(t)-A(t)，即第一连接杆与水平面之间的夹角为C(t)；第二连接杆与挖掘铲连接点之间的垂直距离为L1；农作物收获装置以速度V(t)向前运行；
第三连接杆与第二连接杆的铰接点到地面的距离为：
挖掘铲连接点到地面的距离为：
步骤二、设定初始时间t＝0时，滚轮与田间地面的接触位置为相对零点Z，即此时第三连接杆与第二连接杆的铰接点到地面的距为0；A(0)＝A0，B(0)＝B0，C(0)＝C0＝B0-A0；
此时挖掘铲连接点到地面的距离为：
设定t＝0时刻挖掘铲的挖掘深度合适，即需要在后续挖掘过程中保持挖掘铲与地面的相对距离不变；
步骤三、农作物收获装置开始作业后，运行至T时刻，此时第三连接杆与第二连接杆之间的夹角为B(T),第三连接杆与竖直方向的夹角为A(T)；收获装置与水平面之间的夹角为C(T)＝B(T)-A(T)；
则挖掘铲连接点到相对零点Z的距离的垂直高度为：
此时挖掘铲连接点处正下方地面的相对初始位置t＝0的高度为：
则挖掘铲连接点到地面相对高度为：
h4(T)＝h2(T)-h3(T)；
此时挖掘铲的挖掘深度与t＝0时刻的挖掘深度变化量为：
在收获装置工作过程中，自由双轮将随着田间地面的起伏而上下移动，姿态传感器实时监测自由双轮的姿态，即第三连接杆与第二连接杆之间的夹角B(t)，角度传感器实时监测第三连接杆与竖直方向的夹角A(t)，并实时将监测值传送给控制器，控制器根据监测值控制活塞缸的活塞杆伸缩，为保持挖掘深度不变，控制器控制活塞缸的活塞杆伸长-D(T)高度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述活塞缸为液压缸。

说明书全文

一种农作物 收获装置及挖掘深度的控制方法

技术领域

[0001] 本发明具体涉及一种农作物收获装置及挖掘深度的控制方法。

背景技术

[0002] 随着农业机械化的发展，农作物收获机械化操作逐渐成为主流。在收获花生、土豆等这类埋藏于地下的农作物过程中，收获装置的挖掘铲的挖掘深度对该收获装备的性能和效率影响较大。挖掘深度过深会导致挖掘土壤过多，容易造成农产品、泥土等堵塞传送带；挖掘深度过浅则会损伤农产品，降低产量。由于田间陇面高度起伏变化，因此挖掘铲的挖掘深度应随着陇面起伏进行自适应调节，因此，陇面高度的检测对于提高该收获装备效率的尤为关键。现有的农作物收获装备，没有成熟的陇面高度装置和对应的检测方法，导致在收获过程挖掘铲的挖掘深度不易控制，因此急需设计一种准确测量陇面高度设备及检测方法。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种农作物收获装置及挖掘深度的控制方法，解决现有技术中农作物收获装备，没有成熟的陇面高度装置和对应的检测方法，导致在收获过程挖掘铲的挖掘深度不易控制的技术问题。

[0004] 为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

[0005] 一种农作物收获装置，包括收获装置本体和检测机构。

[0006] 所述收获装置本体包括第一支架、第二支架、驾驶舱、履带轮和传送带；驾驶舱设置在第一支架上部，履带轮设置于第一支架底部，第二支架倾斜设置，其上端与第一支架转动连接，第二支架底部竖直设置有活塞缸，活塞缸的活塞杆下端设置有支撑轮，传送带转动设置在第二支架上，第二支架的下端固定设置有挖掘铲和收获台，其中，收获台位于挖掘铲和支撑轮之间；挖掘铲挖出农作物后，农作物经过收获台收集，然后经传送带运送至第一支架上的货舱中；第一支架上设置有控制器；

[0007] 所述检测机构包括第一连接杆、第二连接杆和两个滚轮，第一连接杆的一端与第一支架固连，另一端与第二连接杆的上端固连；其中，第一连接杆和第二连接杆垂直设置，两个滚轮转动设置在第三连接杆的两端，第三连接杆与第二连接杆的下端铰接，且铰接点为第三连接杆的中点，两个滚轮沿该收获装置前进方向前、后设置，第三连接杆上设置有姿态传感器和角度传感器；所述姿态传感器和角度传感器与控制器之间电连接，控制器控制活塞缸的活塞杆伸缩。

[0008] 传统收获机械中，不包检测机构，因此在收获过程中，由于地面被挖掘后产生了各类沟壑，导致车身无法保持在水平姿态；同时，因为挖掘后的田间地面的凹凸不平。因此，导致挖掘铲的挖掘深度起伏变化较大，经由收获台传送到传送带上的植株附带的泥土量变化较大。若挖掘深度较深，则泥土量过大，容易导致传送带堵塞；若挖掘深度较浅，则容易导致挖掘深度不够，作物的部分果实没有被挖掘出来，或者被挖掘铲损坏，收获不足，影响产量。

[0009] 本申请通过设置检测机构，实时检测陇面坡度和高度与农用机械本身尤其是挖掘铲的相对姿态，形成姿态反馈系统，用以实时控制支撑轮和活塞缸的活塞杆行程，使得挖掘铲的挖掘深度适当，且在收获工程中挖掘深度保持不变。

[0010] 上述收获装置挖掘铲挖掘深度的控制方法，包括如下步骤：

[0011] 步骤一、设定第三连接杆与第二连接杆之间的夹角为B(t),第三连接杆与竖直方向的夹角为A(t)；收获装置与水平面之间的夹角为：C(t)＝B(t)-A(t)，即第一连接杆与水平面之间的夹角为C(t)；第二连接杆与挖掘铲连接点之间的垂直距离为L1；农作物收获装置以速度V(t)向前运行；

[0012] 第三连接杆与第二连接杆的铰接点到地面的距离为：

[0013]

[0014] 挖掘铲连接点到地面的距离为：

[0015]

[0016] 步骤二、设定初始时间t＝0时，滚轮与田间地面的接触位置为相对零点Z，即此时第三连接杆与第二连接杆的铰接点到地面的距为0；A(0)＝A0，B(0)＝B0，C(0)＝C0＝B0-A0；

[0017] 此时挖掘铲连接点到地面的距离为：

[0018] h2(0)＝h1(0)-L1*sin(C(0))

[0019] ＝0-L1*sin(B(0)-A(0))＝-L1*sin(B0-A0)；

[0020] 设定t＝0时刻挖掘铲的挖掘深度合适，即需要在后续挖掘过程中保持挖掘铲与地面的相对距离不变；

[0021] 步骤三、农作物收获装置开始作业后，运行至T时刻，此时第三连接杆与第二连接杆之间的夹角为B(T),第三连接杆与竖直方向的夹角为A(T)；收获装置与水平面之间的夹角为C(T)＝B(T)-A(T)；

[0022] 则挖掘铲连接点到相对零点Z的距离的垂直高度为：

[0023]

[0024] 此时挖掘铲连接点处正下方地面的相对初始位置t＝0的高度为：

[0025]

[0026] (设定在时间内运动速度不变，因为L1较短，此假设是合理的。)[0027] 则挖掘铲连接点到地面相对高度为：

[0028] h4(T)＝h2(T)-h3(T)；

[0029] 此时挖掘铲的挖掘深度与t＝0时刻的挖掘深度变化量为：

[0030]

[0031] 在收获装置工作过程中，自由双轮将随着田间地面的起伏而上下移动，姿态传感器实时监测自由双轮的姿态，即第三连接杆与第二连接杆之间的夹角B(t)[0032] ，角度传感器实时监测第三连接杆与竖直方向的夹角A(t)，并实时将监测值传送给控制器，控制器根据监测值控制活塞缸的活塞杆伸缩，为保持挖掘深度不变，控制器控制活塞缸的活塞杆伸长-D(T)高度。

[0033] 进一步改进，所述活塞缸为液压缸，控制精度高。

[0034] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0035] 本申请通过设置检测机构，实时检测陇面坡度和高度与农用机械本身尤其是挖掘铲的相对姿态，形成姿态反馈系统，用以实时控制支撑轮和活塞缸的活塞杆行程，使得挖掘铲的挖掘深度适当，且在收获工程中挖掘深度保持不变。解决了设备若挖掘深度较深，则泥土量过大，容易导致传送带堵塞；若挖掘深度较浅，则容易导致挖掘深度不够，作物的部分果实没有被挖掘出来，或者被挖掘铲损坏，收获不足的问题。附图说明

[0036] 图1为本发明所述农作物收获装置的结构示意图。

[0037] 图2为收获装置在运行过程中状态图。

具体实施方式

[0038] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐释本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

[0039] 如图1所示，一种农作物收获装置，包括收获装置本体和检测机构。

[0040] 所述收获装置本体包括第一支架1、第二支架8、驾驶舱2、履带轮3和传送带；驾驶舱2设置在第一支架1上部，履带轮3设置于第一支架1底部，第二支架8倾斜设置，其上端与第一支架1转动连接，第二支架8底部竖直设置有液压缸4，液压缸4的活塞杆下端设置有支撑轮5，传送带转动设置在第二支架8上，第二支架8的下端固定设置有挖掘铲7和收获台6，其中，收获台6位于挖掘铲7和支撑轮5之间；挖掘铲7挖出农作物后，农作物经过收获台6收集，然后经传送带运送至第一支架1上的货舱中；第一支架1上设置有控制器。

[0041] 所述检测机构包括第一连接杆10、第二连接杆11和两个滚轮13，第一连接杆10的一端与第一支架1固连，另一端与第二连接杆11的上端固连；其中，第一连接杆10和第二连接杆11垂直设置，两个滚轮13转动设置在第三连接杆12的两端，第三连接杆12与第二连接杆11的下端铰接，且铰接点为第三连接杆12的中点，两个滚轮13沿该收获装置前进方向前、后设置，第三连接杆12上设置有姿态传感器和角度传感器；所述姿态传感器和角度传感器电机之间电连接，控制器控制液压缸4的活塞杆伸缩。

[0042] 传统收获机械中，不包检测机构，因此在收获过程中，由于地面被挖掘后产生了各类沟壑，导致车身无法保持在水平姿态；同时，因为挖掘后的田间地面的凹凸不平。因此，导致挖掘铲的挖掘深度起伏变化较大，经由收获台传送到传送带上的植株附带的泥土量变化较大。若挖掘深度较深，则泥土量过大，容易导致传送带堵塞；若挖掘深度较浅，则容易导致挖掘深度不够，作物的部分果实没有被挖掘出来，或者被挖掘铲损坏，收获不足，影响产量。

[0043] 本申请通过设置检测机构，实时检测陇面坡度和高度与农用机械本身尤其是挖掘铲的相对姿态，形成姿态反馈系统，用以实时控制支撑轮和液压缸的活塞杆行程，使得挖掘铲的挖掘深度适当，且在收获工程中挖掘深度保持不变。

[0044] 上述收获装置挖掘铲挖掘深度的控制方法，包括如下步骤：

[0045] 步骤一、设定第三连接杆与第二连接杆之间的夹角为B(t),第三连接杆与竖直方向的夹角为A(t)；收获装置与水平面之间的夹角为：C(t)＝B(t)-A(t)，即第一连接杆与水平面之间的夹角为C(t)；第二连接杆与挖掘铲连接点之间的垂直距离为L1；农作物收获装置以速度V(t)向前运行；

[0046] 第三连接杆与第二连接杆的铰接点到地面的距离为：

[0047]

[0048] 挖掘铲连接点到地面的距离为：

[0049]

[0050] 步骤二、设定初始时间t＝0时，滚轮与田间地面的接触位置为相对零点Z，即此时第三连接杆与第二连接杆的铰接点到地面的距为0；A(0)＝A0，B(0)＝B0，C(0)＝C0＝B0-A0；

[0051] 此时挖掘铲连接点到地面的距离为：

[0052] h2(0)＝h1(0)-L1*sin(C(0))

[0053] ＝0-L1*sin(B(0)-A(0))＝-L1*sin(B0-A0)；

[0054] 设定t＝0时刻挖掘铲的挖掘深度合适，即需要在后续挖掘过程中保持挖掘铲与地面的相对距离不变；

[0055] 步骤三、农作物收获装置开始作业后，运行至T时刻，此时第三连接杆与第二连接杆之间的夹角为B(T),第三连接杆与竖直方向的夹角为A(T)；收获装置与水平面之间的夹角为C(T)＝B(T)-A(T)；

[0056] 则挖掘铲连接点到相对零点Z的距离的垂直高度为：

[0057]

[0058] 此时挖掘铲连接点处正下方地面的相对初始位置t＝0的高度为：

[0059]

[0060] 则挖掘铲连接点到地面相对高度为：

[0061] h4(T)＝h2(T)-h3(T)；

[0062] 此时挖掘铲的挖掘深度与t＝0时刻的挖掘深度变化量为：

[0063]

[0064] 在收获装置工作过程中，自由双轮将随着田间地面的起伏而上下移动，姿态传感器实时监测自由双轮的姿态，即第三连接杆与第二连接杆之间的夹角B(t)[0065] ，角度传感器实时监测第三连接杆与竖直方向的夹角A(t)，并实时将监测值传送给控制器，控制器根据监测值控制活塞缸的活塞杆伸缩，为保持挖掘深度不变，控制器控制活塞缸的活塞杆伸长-D(T)高度。

[0066] 本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

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