一种农机自动调平控制系统及其控制方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411841834.5 申请日 2024-12-13
公开(公告)号 CN119678692A 公开(公告)日 2025-03-25
申请人 广东省现代农业装备研究院; 广东弘科农业机械研究开发有限公司; 申请人类型 科研院所
发明人 高勇; 苟利军; 何林; 李君略; 黄雄辉; 陈中武; 黄志强; 李沐桐; 詹澎明; 第一发明人 高勇
权利人 广东省现代农业装备研究院,广东弘科农业机械研究开发有限公司 权利人类型 科研院所
当前权利人 广东省现代农业装备研究院,广东弘科农业机械研究开发有限公司 当前权利人类型 科研院所
省份 当前专利权人所在省份:广东省 城市 当前专利权人所在城市:广东省广州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:广东省广州市天河区五山路261号 邮编 当前专利权人邮编:510630
主IPC国际分类 A01B63/10 所有IPC国际分类 A01B63/10A01B63/14A01B33/08G01D21/02G05D3/12
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 8 专利文献类型 A
专利代理机构 广州市一新专利商标事务所有限公司 专利代理人 韦小东;
摘要 本 发明 提供一种农机自动调平控制系统及其控制方法,包括有模式切换器、 控制器 、 机身 倾 角 传感器 、电磁换向 阀 、调平 液压缸 、拉线传感器以及 角位移 传感器,所述模式切换器用于切换农机调平的控制方式,所述控制器与模式切换器相连接,所述机身倾角传感器与控制器相连接,所述电磁换向阀与控制器相连接,所述调平液压缸与电磁换向阀相连接,所述拉线传感器与调平液压缸相连接,所述角位移传感器分别与拉线传感器和控制器相连接,用于根据拉线传感器获取的数据解算出旋耕机具的倾斜角度数据并将解算得到的数据发送给控制器。本发明可控制耕具的角度,使其能够与机身平行或地面平行,即使在机身倾斜的情况下,耕具也能平行耕耙到地面。
权利要求

1.一种农机自动调平控制系统,其特征在于,包括有模式切换器、控制器机身传感器、电磁换向、调平液压缸、拉线传感器以及角位移传感器,所述模式切换器用于切换农机调平的控制方式,所述控制器与模式切换器相连接,用于接收数据和发出控制指令,所述机身倾角传感器与控制器相连接,用于感应农机机身相对于大地的绝对倾斜角度并将相关数据传输到控制器,所述电磁换向阀与控制器相连接,用于执行控制器的指令以及控制调平液压缸的运行,所述调平液压缸与电磁换向阀相连接,用于驱动和控制旋耕机具的倾斜角度,使旋耕机具与机身或地面相平行,所述拉线传感器与调平液压缸相连接,用于解算调平液压缸的伸缩数据并发送给角位移传感器,所述角位移传感器分别与拉线传感器和控制器相连接,用于根据拉线传感器感应的数据解算出旋耕机具的倾斜角度数据并将解算得到的数据发送给控制器。
2.根据权利要求1所述的农机自动调平控制系统,其特征在于,所述模式切换器包括有手动模式、平行模式以及自动模式,所述手动模式用于通过农机的拨杆手动对旋耕机具倾斜角度进行调节,所述平行模式用于控制旋耕机具与拖拉机机身保持平行,所述自动模式用于控制旋耕机具与地面保持平行。
3.根据权利要求1所述的农机自动调平控制系统,其特征在于,所述拉线传感器的拉杆长度与调平液压缸的活塞杆长度相同。
4.一种农机自动调平控制系统的控制方法,其特征在于,基于权利要求1至3任一项所述的农机自动调平控制系统,控制方法步骤如下:
A.初始化设置调平阈值
B.通过模式切换器选择所需的控制方式;
C.通过设置在拖拉机机身上的机身倾角传感器计算出机身倾斜角度数据;
D.控制器根据机身倾斜角度数据发出控制指令给电磁换向阀,通过电磁换向阀控制液压油进出来控制调平液压缸的伸缩;
E.拉线传感器与调平液压缸同步伸缩,以此计算出调平液压缸的伸缩量;
F.角位移传感器根据拉线传感器得到的伸缩量数据,计算出旋耕机具的倾斜角度数据,并以此数据来反馈到控制器实现控制旋耕机具与拖拉机机身或地面的平行。
5.根据权利要求4所述的农机自动调平控制系统的控制方法,其特征在于,所述步骤B中具有三种控制方式,分别为手动模式、平行模式以及自动模式。
6.根据权利要求5所述的农机自动调平控制系统的控制方法,其特征在于,所述手动模式通过推动拨杆控制液压缸的伸缩,实现旋耕机的左右倾斜。
7.根据权利要求5所述的农机自动调平控制系统的控制方法,其特征在于,所述平行模式通过根据旋耕机具在目标角度的波动量实现调平量误差阈值设定,然后读取拉线传感器的数据实时计算旋耕机具与拖拉机机身的倾角,最后根据倾角实时控制电磁换向阀实现对调平液压缸的控制,实时完成旋耕机具与拖拉机机身的平行控制。
8.根据权利要求5所述的农机自动调平控制系统的控制方法,其特征在于,所述自动模式通过根据旋耕机具在目标角度的波动量实现调平量误差阈值设定,然后读取拉线传感器和机身倾角传感器的数据实时计算旋耕机具与大地平面的倾角,最后根据倾角实时控制电磁换向阀实现对调平液压缸的控制,实时完成旋耕机具与大地的绝对平行控制。

说明书全文

一种农机自动调平控制系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及农耕机设备技术领域,具体涉及一种农机自动调平控制系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 现代农业生产中,农机的高效作业对农业机械化的发展具有重要意义。然而,复杂多变的地形环境对农机作业提出了严峻挑战。传统农机在作业过程中,面对不平整的地形,常常由于地形变化而导致工作状态不稳定,影响作业质量和效率。因此,研制一种能够自动适应地形变化的农机调平控制系统,提升农机的作业稳定性和耕作质量,具有重要的现实意义和应用前景。
[0003] 首先,农业机械在作业过程中面对的地形复杂多样,包括丘陵、山地、平原等多种地形类型,且内的地势变化不定,如沟壑、凸起、坡度等。这些地形变化使得农机在作业过程中容易出现倾斜、颠簸等不稳定现象,导致耕作深度不一致、种植行距不均匀等问题,影响农作物的生长和产量。传统的农机调平方法多为人工调节,操作不精确且效率低下,难以满足现代农业生产的需求。
[0004] 其次,随着科技的进步,自动化和智能化技术在农业机械中的应用日益广泛。自动调平控制系统作为一种自动化和智能化的农机控制技术,能够通过传感器实时监测农机的姿态变化,并通过控制系统自动调整农机的工作状态,使其在复杂地形上保持稳定的作业姿态。此类系统不仅能够提高农机的作业效率,还能显著提升作业质量,减少人为操作的误差和劳动强度。
[0005] 再次,农机自动调平控制系统的核心技术包括姿态监测、数据处理和自动控制等环节。姿态监测部分主要通过安装在农机上的多种传感器,如陀螺仪、倾传感器等,实时获取农机的姿态信息。数据处理部分通过高性能的数据处理单元,对传感器获取的数据进行实时分析和处理,判断农机的姿态变化趋势。自动控制部分则通过控制系统,根据数据处理单元的分析结果,实时调整农机的作业状态,确保其在复杂地形上保持稳定的工作姿态。
[0006] 综上所述,农机自动调平控制系统及其控制方法的研制和应用,具有重要的背景意义。它不仅能够提升农机的作业效率和质量,降低劳动强度和资源浪费,还能够推动农业机械化和智能化的发展,符合现代农业的绿色环保和可持续发展理念。随着相关技术的不断进步和应用,农机自动调平控制系统将在未来的农业生产中发挥越来越重要的作用,为农业现代化的发展提供强有的技术支撑

发明内容

[0007] 本发明提供一种农机自动调平控制系统及其控制方法,控制耕具的角度,使其能够与机身平行或地面平行,即使在机身倾斜的情况下,耕具也能平行耕耙到地面。
[0008] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0009] 一种农机自动调平控制系统,包括有模式切换器、控制器、机身倾角传感器、电磁换向、调平液压缸、拉线传感器以及角位移传感器,所述模式切换器用于切换农机调平的控制方式,所述控制器与模式切换器相连接,用于接收数据和发出控制指令,所述机身倾角传感器与控制器相连接,用于感应农机机身相对于大地的绝对倾斜角度并将相关数据传输到控制器,所述电磁换向阀与控制器相连接,用于执行控制器的指令以及控制调平液压缸的运行,所述调平液压缸与电磁换向阀相连接,用于驱动和控制旋耕机具的倾斜角度,使旋耕机具与机身或地面相平行,所述拉线传感器与调平液压缸相连接,用于解算调平液压缸的伸缩数据并发送给角位移传感器,所述角位移传感器分别与拉线传感器和控制器相连接,用于根据拉线传感器感应的数据解算出旋耕机具的倾斜角度数据并将解算得到的数据发送给控制器。
[0010] 作为优选,所述模式切换器包括有手动模式、平行模式以及自动模式,所述手动模式用于通过农机的拨杆手动对旋耕机具倾斜角度进行调节,所述平行模式用于控制旋耕机具与拖拉机机身保持平行,所述自动模式用于控制旋耕机具与地面保持平行。
[0011] 作为优选,所述拉线传感器的拉杆长度与调平液压缸的活塞杆长度相同。
[0012] 还公开一种农机自动调平控制系统的控制方法,基于权利要求1至3任一项所述的农机自动调平控制系统,控制方法步骤如下:
[0013] A.初始化设置调平阈值
[0014] B.通过模式切换器选择所需的控制方式;
[0015] C.通过设置在拖拉机机身上的机身倾角传感器计算出机身倾斜角度数据;
[0016] D.控制器根据机身倾斜角度数据发出控制指令给电磁换向阀,通过电磁换向阀控制液压油进出来控制调平液压缸的伸缩;
[0017] E.拉线传感器与调平液压缸同步伸缩,以此计算出调平液压缸的伸缩量;
[0018] F.角位移传感器根据拉线传感器得到的伸缩量数据,计算出旋耕机具的倾斜角度数据,并以此数据来反馈到控制器实现控制旋耕机具与拖拉机机身或地面的平行。
[0019] 作为优选,所述步骤B中具有三种控制方式,分别为手动模式、平行模式以及自动模式。
[0020] 作为优选,所述手动模式通过推动拨杆控制液压缸的伸缩,实现旋耕机的左右倾斜。
[0021] 作为优选,所述平行模式通过根据旋耕机具在目标角度的波动量实现调平量误差阈值设定,然后读取拉线传感器的数据实时计算旋耕机具与拖拉机机身的倾角,最后根据倾角实时控制电磁换向阀实现对调平液压缸的控制,实时完成旋耕机具与拖拉机机身的平行控制。
[0022] 作为优选,所述自动模式通过根据旋耕机具在目标角度的波动量实现调平量误差阈值设定,然后读取拉线传感器和机身倾角传感器的数据实时计算旋耕机具与大地平面的倾角,最后根据倾角实时控制电磁换向阀实现对调平液压缸的控制,实时完成旋耕机具与大地的绝对平行控制。
[0023] 与现有技术相比较,本发明的有益效果是具有三种控制模式,每种模式可对应不同的情况,使得其能够应付绝大多数的农机耕地问题;手动或自动化精准控制耕具的角度,使其能够与机身平行或地面平行,即使在机身倾斜的情况下,耕具也能平行耕耙到地面,极大的提高了耕地的效率和适用性;控制器和所有相关传感器都安装于拖拉机机身上,从而可以非常快速便捷地更换作业机具,而无需变动控制器、传感器和调平液压缸的位置,显著缩短换机周期并提升“一机多用”的效能。附图说明
[0024] 图1为本发明的控制系统结构示意图;
[0025] 图2为本发明的控制方式流程图

具体实施方式

[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0027] 需要说明的是,当部件/零件被称为“设置在”另一个部件/零件上,它可以直接设置在另一个部件/零件上或者也可以存在居中的部件/零件。当部件/零件被称为“连接/联接”至另一个部件/零件,它可以是直接连接/联接至另一个部件/零件或者可能同时存在居中部件/零件。本文所使用的术语“连接/联接”可以包括电气和/或机械物理连接/联接。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或部件/零件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或部件/零件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。
[0028] 除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的,而并不是旨在限制本申请。
[0029] 请参阅图1所示,一种农机自动调平控制系统,包括有模式切换器、控制器、机身倾角传感器、电磁换向阀、调平液压缸、拉线传感器以及角位移传感器,模式切换器用于切换农机调平的控制方式,控制器与模式切换器相连接,用于接收数据和发出控制指令,机身倾角传感器与控制器相连接,用于感应农机机身相对于大地的绝对倾斜角度并将相关数据传输到控制器,电磁换向阀与控制器相连接,用于执行控制器的指令以及控制调平液压缸的运行,调平液压缸与电磁换向阀相连接,用于驱动和控制旋耕机具的倾斜角度,使旋耕机具4与机身或地面相平行,拉线传感器与调平液压缸相连接,用于解算调平液压缸的伸缩数据并发送给角位移传感器,角位移传感器分别与拉线传感器和控制器相连接,用于根据拉线传感器感应的数据解算出旋耕机具的倾斜角度数据并将解算得到的数据发送给控制器。
[0030] 模式切换器包括有手动模式、平行模式以及自动模式,手动模式用于通过农机的拨杆手动对旋耕机具倾斜角度进行调节,平行模式用于控制旋耕机具与拖拉机机身保持平行,自动模式用于控制旋耕机具与地面保持平行。拉线传感器的拉杆长度与调平液压缸的活塞杆长度相同。拖拉机上的拨杆可控制电磁换向阀,共有三个档位,左右档位可调节机具倾斜角度,中间档位电磁换向阀不做动作。
[0031] 请参阅图2所示,还公开一种农机自动调平控制系统的控制方法,基于农机自动调平控制系统,控制方法步骤如下:
[0032] A.初始化设置调平阈值;
[0033] B.通过模式切换器选择所需的控制方式;
[0034] C.通过设置在拖拉机机身上的机身倾角传感器计算出机身倾斜角度数据;
[0035] D.控制器根据机身倾斜角度数据发出控制指令给电磁换向阀,通过电磁换向阀控制液压油进出来控制调平液压缸的伸缩;
[0036] E.拉线传感器与调平液压缸同步伸缩,以此计算出调平液压缸的伸缩量;
[0037] F.角位移传感器根据拉线传感器得到的伸缩量数据,计算出旋耕机具的倾斜角度数据,并以此数据来反馈到控制器实现控制旋耕机具与拖拉机机身或地面的平行。
[0038] 在步骤B中具有三种控制方式,分别为手动模式、平行模式以及自动模式。手动模式通过推动拨杆控制液压缸的伸缩,实现旋耕机的左右倾斜。
[0039] 平行模式通过根据旋耕机具在目标角度的波动量实现调平量误差阈值设定,然后读取拉线传感器的数据实时计算旋耕机具与拖拉机机身的倾角,最后根据倾角实时控制电磁换向阀实现对调平液压缸的控制,实时完成旋耕机具与拖拉机机身的平行控制。平行模式为默认模式。
[0040] 自动模式通过根据旋耕机具在目标角度的波动量实现调平量误差阈值设定,然后读取拉线传感器和机身倾角传感器的数据实时计算旋耕机具与大地水平面的倾角,最后根据倾角实时控制电磁换向阀实现对调平液压缸的控制,实时完成旋耕机具与大地的绝对平行控制。
[0041] 旋耕机具相对于机身倾斜角的计算方法:β=f(L)
[0042] 上式中:L为拉杆的长度(它与调平液压缸活塞杆长度一一对应)。
[0043] 注记:若还能测得机身的绝对倾角为α,则机具的绝对倾角为:
[0044] θ=α+β.
[0045] 农机自动调平控制系统为单边调节旋耕机具结构,调平液压缸一端与机身连接,另一端与旋耕机具连接,而拉线传感器与调平液压缸平行设置,其余结构均设置在拖拉机的机身内,通过调平液压缸驱动旋耕机具倾斜度,旋耕机具另一端是固定在拖拉机的机身上的,农机自动调平控制系统功能除了满足上述三个模式功能外,还需满足:报警功能:通过实时读取拉线传感器的数据信息,判断调平液压缸是否到达极限位置,当到达极限位置后通过控制红色LED常亮实现报警提示功能;开机自检功能:开机对各外部传感器进行自检,当传感器发生错误时,控制红色LED闪烁实现报警提醒等;显示功能:实时计算旋耕机与拖拉机机身的相对倾角,并利用DA转换为模拟量,最后利用指针盘实现实时显示。
[0046] 本发明具有三种控制模式,每种模式可对应不同的情况,使得其能够应付绝大多数的农机耕地问题;手动或自动化精准控制耕具的角度,使其能够与机身平行或地面平行,即使在机身倾斜的情况下,耕具也能平行耕耙到地面,极大的提高了耕地的效率和适用性;控制器和所有相关传感器都安装于拖拉机机身上,从而可以非常快速便捷地更换作业机具,而无需变动控制器、传感器和调平液压缸的位置,显著缩短换机周期并提升“一机多用”的效能。
[0047] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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