CN104982149A - 联合收获机导流板智能控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明为联合收获机导流板智能控制装置及控制方法，属于农业收获机械驱动机构领域。主要应用于谷物联合收割机上，以解决目前联合收获机械脱粒装置中存在作物脱粒时间和作物运动行程难以控制的问题。导流板智能控制方法为：首先由贴片式压力传感器、籽粒损失传感器和角位移传感器检测谷物喂入量、籽粒损失和导流板与脱粒滚筒轴中心线夹角等作业信号，经信号调理电路送入微控制器与设定值预处理；其次根据计算值变化输出信号控制驱动装置；最后由驱动装置通过齿轮和链条完成对联合收获机导流板与滚筒中心线夹角调节。本发明可以控制作物运动速度，减小脱粒损失，降低堵塞故障率，极大提升了联合收获机的操作智能化程度，也适合其它类型的联合收获机。

Description

联合收获机导流板智能控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于农业收获机驱动机构领域，具体涉及联合收获机导流板智能控制装置及控制方法。

背景技术

脱离分离装置是联合收获机的核心部件，茎杆在脱粒分离装置内轴向运动的速度取决于滚筒顶盖上导流板的导流角，随着农作物品种改良和产量提高，国内外学者已开始对导流板控制方法的研究。文献《应用原子示踪技术研究作物在轴流滚筒内的运动规律》【粮油加工与食品机械，1983（1）：43-47】指出减小纵轴流滚筒顶盖导流板导流角，可以增加了物料在纵轴流复脱分离装置内的运动行程，减少籽粒夹带损失；中国专利CN201290250Y公开的全喂入联合收获机的导流装置，采用了在导流板顶端设有呈梯形的挡板，导流板底端设有引接板，导流板的边侧设有弧形带有多个螺孔的裙边；中国专利CN2932976Y全喂入稻麦联合收获机脱粒顶盖，公开了包括顶盖、通过销轴安装于顶盖内的多个导流板，安装于顶盖外侧的由开有若干个角度定位槽的挡位盖、手柄、销轴组成的弹簧调节结构，各导流板通过连杆连接成一个整体，手柄的末端通过销轴与其中一个导流板固定连接为一体；中国专利CN202232166U分离装置内导流板，公开了气吸式割前摘脱联合收获机谷物分离清选装置内的导流板结构，提高初清选收集谷物的清洁率降低能量损失的目的；中国专利CN203340614U一种联合收获机喂入***的导流板结构，公开了导流板与滚筒中心线呈角为33-37度，相邻的导流板之间距离为83-87mm。通过调整导流板的角度以及相邻导流板之间的距离，使导流板在导向弧板上布置设计合理，适应多种作物喂入，喂入量大，不易堵塞。虽然上述部分文献和专利优化了导流板结构参数和对导流板进行了试验研究，在一定程度控制了作物在脱粒腔内的滞留时间，保证了不同作物获得良好的脱粒效果，但相关导流板角度控制均处于试验研究或者手动操作阶段，不能实时地根据作物喂入量变化和脱粒损失情况实时操作，智能化程度较低，不能适应田间作物特性的复杂性、地形的变化和作物局部疏密不均等的变化，直接影响稻谷损伤程度和脱粒装置性能。迄今为止，尚未在我国公开的文献、专利和相关报道中见到脱粒分离装置智能导流板的报道。

发明内容

本发明适用于检测联合收获机喂入量、籽粒损伤、测量脱粒滚筒导流板导流角和寻求导流板导流角最佳调整位置的智能控制装置及控制方法，可以为在保证最佳脱粒性能下，探索喂入量、籽粒损伤与导流角变化之间的关系提供试验依据，对提高脱粒分离装置作业性能和智能化程度具有重要的意义。

按照发明的技术方案，所述联合收获机导流板智能控制装置，其特征在于，包括主控制器、导流板驱动机构、导流板调节机构、检测传感器、显示装置、声光报警装置、角位移传感器卡箍、卡箍固定杆和脱粒滚筒，导流板驱动机构包括星形齿轮、伺服电动机、伺服电动机固定底座、橡胶垫和链条，导流板调节机构包括星形齿轮、导流板转轴固定装置、橡胶垫、导流板加强筋、导流板组，其中导流板组一般由多个（如35）螺旋型导流板组成，相互之间采用链条联动和由伺服电动机驱动，检测传感器包括贴片式压力传感器、籽粒损失传感器和角位移传感器；所述的主控制器分别与导流板驱动机构、导流板调节机构、检测传感器、显示装置和声光报警装置相连；所述的导流板调节机构与导流板驱动机构相连，导流板驱动机构固定在脱粒滚筒顶盖上；所述的主控制器、显示装置和声光报警装置安装在收获机驾驶室内，贴片式压力传感器安装在脱粒分离装置谷物入口处，籽粒损失传感器安装在凹板下方，角位移传感器移动电极与导流板转轴相连，其外壳固定在角位移传感器卡箍上，并通过卡箍固定杆安装于脱粒滚筒顶盖上。

导流板调节机构通过伺服电动机调节导流板组与脱粒滚筒轴中心线相对位置，角度在0~180°范围内可调节。

检测传感器包括用于采集谷物喂入量的贴片式压力传感器、用于采集谷物脱粒损伤的籽粒损失传感器和用于采集导流板角度的角位移传感器；并通过信号处理电路将贴片式压力传感器、籽粒损失传感器及角位移传感器获取的信息送入主控制器进行信息融合处理，并与预设定值计算偏差值、数值显示和判断声光报警，输出控制信号到导流板驱动机构和导流板调节机构。

主控制器包括工控机及显示器、信号采集卡、现场总线、现场总线控制器和控制软件，控制软件采用VC++编程，信号采集卡采集频率为400KHz。

所述联合收获机导流板智能控制装置的智能控制方法，采用如下步骤：

A根据试验数据，在保证最佳脱粒效率条件下，确定主控制器1的信息融合标准值的变化区间，该标准值可通过台架试验测定，其结构与工作参数与实际工况的结构与工作参数完全相同；

B检测传感器4获取作物喂入量、籽粒损失和导流板角度变化信息，将其传输到主控制器1与预设的标准值进行匹配，计算偏差值并显示；

C当主控制器1计算偏差值超过预设标准值的合理范围，通过声光报警装置提示驾驶员并自动进行调节。

在脱粒过程中，由贴片式压力传感器、籽粒损失传感器和角位移传感器采集谷物喂入量、导流板角度和谷物脱粒损伤作业信息，并通过主控制器进行信息融合处理与预设的标准值进行匹配，计算偏差值并显示；当主控制器计算偏差值超过标准值的合理范围，通过声光报警装置提示驾驶员并自动进行调节，输出控制信号到导流板驱动机构，由驱动机构控制导流板调节机构，保证联合收获机最佳脱粒性能。

主控制器、显示装置和声光报警装置均安装在驾驶室内，便于驾驶员观测。

主控制器包括工控机及显示器、信号采集卡、现场总线、现场总线控制器和控制软件，控制软件采用VC++编程，信号采集卡采集频率为400KHz。

本发明的有益效果是：联合收获机导流板智能控制装置及控制方法可以提高联合收获机的自动化程度，减轻驾驶员的劳动强度，提高现有联合收获机工作效率，对探索喂入量、籽粒最小损失率与导流角变化之间的关系提供试验依据，提高脱粒分离装置作业性能和智能化程度有重要的意义。

附图说明

图1是联合收获机导流板智能控制装置的结构组成框图。

图2是联合收获机导流板智能控制装置的结构主视图。

图3是联合收获机导流板智能控制方框图。

图4 联合收获机导流板智能控制操作流程图。

图中：主控制器1、导流板驱动机构2包括星形齿轮201、伺服电动机202、伺服电动机固定底座203、橡胶垫204和链条205、导流板调节机构3包括星形齿轮301 、导流板转轴固定装置302、橡胶垫303、导流板加强筋304、导流板305、检测传感器4包括贴片式压力传感器401、籽粒损失传感器402和角位移传感器403、显示装置5、声光报警装置6、角位移传感器卡箍7、卡箍固定杆8和脱粒滚筒9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

联合收获机导流板智能控制装置,包括主控制器1、导流板驱动机构2、导流板调节机构3、检测传感器4、显示装置5、声光报警装置6、角位移传感器卡箍7、卡箍固定杆8和脱粒滚筒9。

如图1所示，主控制器1分别与导流板驱动机构2、导流板调节机构3、检测传感器4、显示装置5和声光报警装置6相连；导流板调节机构3与导流板驱动机构2相连，导流板驱动机构2固定在脱粒滚筒顶盖上；主控制器1和显示装置7安装在收获机驾驶室内；主控制器1与导流板驱动机构2、检测传感器4与显示装置5之间信息传输采用CAN总线，与声光报警装置6之间信息传输采用RS232通信方式。

如图2所示，导流板驱动机构2包括星形齿轮201、伺服电动机202，伺服电动机固定底座203、橡胶垫204和链条205，导流板调节机构3包括星形齿轮301 、导流板转轴固定装置302、橡胶垫303、导流板加强筋304、导流板305，检测传感器4包括贴片式压力传感器401、籽粒损失传感器402和角位移传感器403，贴片式压力传感器401安装在脱粒分离装置谷物入口处，籽粒损失传感器402安装在凹板下方，角位移传感器403移动电极与导流板转轴相连，其外壳固定在角位移传感器卡箍7上，并通过卡箍固定杆8安装于脱粒滚筒9顶盖上。

如图3和图4所示，联合收获机导流板智能控制方法和操作流程为：

主控制器1根据设定值依次对贴片式压力传感器401、籽粒损失传感器402和角位移传感器403进行信号采集。并反馈到主控制器1内，经控制软件处理后，将变化偏差值传送到导流板驱动机构2，再由导流板驱动机构2控制导流板调节机构3对导流板进行调节，从而获得最佳脱粒效率。

该型号一种联合收获机导流板智能控制装置的具体实施过程为，主控制器1依次读取贴片式压力传感器401、籽粒损失传感器402和角位移传感器403采集信息；检测传感器4用于采集谷物喂入量、导流板角度和谷物脱粒损伤作业信息，将其传输到主控制器1与预设的标准值进行匹配，计算偏差值并显示；输出控制信号到导流板驱动机构2，再由导流板驱动机构2控制导流板调节机构；当主控制器1计算偏差值超过标准值的合理范围，工控机及显示器通过声光报警装置6提示驾驶员并自动进行调节，以确保最佳脱粒效率。

Claims (5)

1.联合收获机导流板智能控制装置，其特征在于，包括主控制器（1）、导流板驱动机构（2）、导流板调节机构（3）、检测传感器（4）、显示装置（5）、声光报警装置（6）、角位移传感器卡箍（7）、卡箍固定杆（8）和脱粒滚筒（9），导流板驱动机构（2）包括星形齿轮（201）、伺服电动机（202）、伺服电动机固定底座（203）、橡胶垫（204）和链条（205），导流板调节机构（3）包括星形齿轮（301）、导流板转轴固定装置（302）、橡胶垫（303）、导流板加强筋（304）、导流板组（305），其中导流板组（305）一般由3~5个螺旋型导流板组成，相互之间采用链条联动和由伺服电动机（202）驱动，检测传感器（4）包括贴片式压力传感器（401）、籽粒损失传感器（402）和角位移传感器（403）；所述的主控制器（1）分别与导流板驱动机构（2）、导流板调节机构（3）、检测传感器（4）、显示装置（5）和声光报警装置（6）相连；所述的导流板调节机构（3）与导流板驱动机构（2）相连，导流板驱动机构（2）固定在脱粒滚筒顶盖上；所述的主控制器（1）、显示装置（5）和声光报警装置（6）安装在收获机驾驶室内，贴片式压力传感器（401）安装在脱粒分离装置谷物入口处，籽粒损失传感器（402）安装在凹板下方，角位移传感器（403）移动电极与导流板转轴相连，其外壳固定在角位移传感器卡箍（7）上，并通过卡箍固定杆（8）安装于脱粒滚筒（9）顶盖上。

2.如权利要求1所述的联合收获机导流板智能控制装置，其特征在于，导流板调节机构（3）通过伺服电动机（202）调节导流板组（305）与脱粒滚筒（9）轴中心线相对位置，角度在0~180°范围内可调节。

3.如权利要求1所述的联合收获机导流板智能控制装置，其特征在于，检测传感器（4）包括用于采集谷物喂入量的贴片式压力传感器（401）、用于采集谷物脱粒损伤的籽粒损失传感器（402）和用于采集导流板角度的角位移传感器（403）；并通过信号处理电路将贴片式压力传感器（401）、籽粒损失传感器（402）及角位移传感器（403）获取的信息送入主控制器（1）进行信息融合处理，并与预设定值计算偏差值、数值显示和判断声光报警，输出控制信号到导流板驱动机构（2）和导流板调节机构（3）。

4.如权利要求1或3所述的联合收获机导流板智能控制装置，其特征在于，主控制器（1）包括工控机及显示器、信号采集卡、现场总线、现场总线控制器和控制软件，控制软件采用VC++编程，信号采集卡采集频率为400KHz。

5.权利要求1所述联合收获机导流板智能控制装置的智能控制方法，其特征在于，采用如下步骤：

A）根据试验数据，在保证最佳脱粒效率条件下，确定主控制器（1）的信息融合标准值的变化区间，该标准值可通过台架试验测定，其结构与工作参数与实际工况的结构与工作参数完全相同；

B）检测传感器（4）获取作物喂入量、籽粒损失和导流板角度变化信息，将其传输到主控制器（1）与预设的标准值进行匹配，计算偏差值并显示；

C）当主控制器（1）计算偏差值超过预设标准值的合理范围，通过声光报警装置（6）提示驾驶员并自动进行调节。