CN111010992B - 一种地面高度检测装置和方法及安装该装置的收获机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地面高度检测装置和方法及安装该装置的收获机，包括地面仿形部件、转角放大机构、角度传感器和控制单元；地面仿形部件包括对称安装的仿形组件和摆动臂，每组仿形组件均包括滑板、第一连接杆和第二连接杆；滑板包括滑杆和隆板；滑板与第一连接杆的一端连接，第一连接杆另一端与第二连接杆的一端连接；两个第二连接杆的另一端及中部分别通过转轴Ⅱ转动连接；转轴Ⅱ分别与摆动臂的一端与连接，转动臂的另一端与转轴Ⅰ连接；转角放大机构通过联轴器与转轴Ⅰ连接；角度传感器与转角放大机构连接；控制单元与角度传感器连接。本发明地面仿形部件能够在一定程度上避开石子、土块的影响，并且增加转角放大机构，提高地面高度检测的精度。

Description

一种地面高度检测装置和方法及安装该装置的收获机

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种地面高度检测装置和方法及安装该装置的收获机。

背景技术

我国叶菜收获机械化的研究起步较晚，目前叶菜收获的成熟机具很少。随着人民生活水平的提高，对于小青菜、鸡毛菜等叶类蔬菜，不仅要求蔬菜的质量高，而且也要求品相美观。对此，带有仿形板如CN 109348798A或仿形轮的地面高度检测装置或部件，由于受到垄面石子、土块的影响，不能保证测得数据的准确度，并且对于收获部位长度为5-10mm的叶菜，需要对地面高度进行精确检测，来调整割台高度，来保证割茬整齐、品相美观，提高收获质量。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种地面高度检测装置和方法及安装该装置的收获机。采用新型地面仿形部件代替仿形板或仿形辊，地面仿形部件接触垄面部件的滑板设有隆板，隆板的中部***，前端为尖端，能够在一定程度上避开石子、土块的影响，并且增加转角放大机构，对地面仿形部件的摆动臂转动角度进行放大，使得角度传感器可以精确地测得转角，提高地面高度检测的精度，为割台的高度调整提供参考，使得收获机更好的切割蔬菜，叶菜割茬整齐，提高了叶菜收获机的收获效率，且结构简单，操作方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种地面高度检测装置，包括地面仿形部件、转角放大机构、角度传感器和控制单元；

所述地面仿形部件包括对称安装的仿形组件和摆动臂，每组仿形组件均包括滑板、第一连接杆和第二连接杆；所述滑板包括滑杆和隆板；所述隆板的两侧分别设有滑杆，隆板的中部***，隆板的前端为尖端；所述第一连接杆的中间为折弯结构；所述滑板与第一连接杆的一端连接，第一连接杆另一端与第二连接杆的一端连接；两个第二连接杆的另一端及中部分别通过转轴Ⅱ转动连接；转轴Ⅱ分别与摆动臂的一端与连接，转动臂的另一端与转轴Ⅰ连接；

所述转角放大机构通过联轴器与转轴Ⅰ连接；

所述角度传感器与转角放大机构连接；

所述控制单元与角度传感器连接。

上述方案中，每组仿形组件还包括弹簧连接座和弹簧；

所述弹簧连接座安装在第二连接杆的中部；所述弹簧的一端与第二连接杆另一端的转轴Ⅱ连接，弹簧的另一端与弹簧连接座连接。

上述方案中，还包括连接座；

所述连接座上部用于与机架连接，下部与摆动臂通过转轴Ⅰ铰接。

上述方案中，所述转角放大机构包括齿圈、齿圈驱动轮、行星架、行星轮、太阳轮和太阳轮传动轴；

所述转轴Ⅰ与齿圈驱动轮连接，齿圈驱动轮与齿圈连接，齿圈驱动轮带动齿圈转动，所述行星轮安装在行星架上，所述齿圈与三个行星轮内啮合，行星轮与太阳轮外啮合，太阳轮与太阳轮传动轴连接；太阳轮传动轴与角度传感器连接。

上述方案中，所述第一连接杆与第二连接杆的连接处设有对应的若干通孔，通过螺栓连接，能够调节第一连接杆与第二连接杆之间的长度。

上述方案中，所述第一连接杆的一端与滑板通过螺栓Ⅰ连接，另一端与第二连接杆通过螺栓Ⅱ连接。

上述方案中，还包括连接板；

所述行星架和角度传感器分别安装在连接板上。

一种收获机，包括所述的地面高度检测装置。

一种根据所述的地面高度检测装置的检测方法，包括以下步骤：

所述地面仿形部件的滑板与垄面接触，隆板浮行于垄面上前进；所述滑板随着地面的凸起或者凹陷，通过第一连接杆和第二连接杆带动摆动臂转动，摆动臂带动转轴Ⅰ转动，转轴Ⅰ将转动的角度通过转角放大机构进行放大，角度传感器测得放大后的角度，并传递给控制单元，控制单元计算得到以地面为基准的地面高度变化量h。

上述方案中，所述控制单元通过以下公式计算得到以地面为基准的地面高度变化量h：

若地面凸起：

若地面凹陷：

其中，h为以地面为基准的地面高度变化量，为摆动臂的转动角度变化量，α为第一连接杆弯曲角度取锐角，L为转轴Ⅰ到转轴Ⅱ的中心距离；

所述摆动臂108将转动的角度通过转角放大机构3进行放大，所述摆动臂108的转动角度变化量等于齿圈301转动角度/>通过以下公式计算：

k为转角放大倍数，n₁为齿圈301齿数，n₂为太阳轮305齿数，

为太阳轮305转动角度，通过角度传感器4测得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用新型地面仿形部件代替仿形板或仿形辊，所述地面仿形部件接触垄面部件的滑板设有隆板，隆板的中部***，前端为尖端，能够在一定程度上避开石子、土块的影响，并且增加转角放大机构，对地面仿形部件的摆动臂转动角度进行放大，使得角度传感器可以精确地测得转角，提高地面高度检测的精度，为割台的高度调整提供数据支撑，使得收获机更好的切割蔬菜，叶菜割茬整齐，提高了叶菜收获机的收获效率，且结构简单，操作方便。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明—实施方式的整体安装结构示意图；

图2是本发明—实施方式的地面仿形部件轴测图；

图3是本发明—实施方式的滑板的轴测图；

图4是本发明—实施方式的地面仿形部件与转角放大机构连接方式示意图；

图5是本发明—实施方式的转角放大机构轴测图；

图6是本发明—实施方式的转角放大机构内部结构示意图；

图7是本发明—实施方式的地面仿形部件工作状态示意图；

图8是本发明—实施方式的地面仿形部件工作状态示意图。

图中：1、地面仿形部件：101、滑板；102、螺栓Ⅰ；103、第一连接杆；104、螺栓Ⅱ；105、连接座；106、弹簧连接座；107、转轴Ⅰ；108、摆动臂；109、转轴Ⅱ；110、弹簧；111、第二连接杆；2、联轴器；3、转角放大机构：301、齿圈；302、齿圈驱动轮；303、行星架；304、行星轮；305、太阳轮；306、太阳轮传动轴；4、角度传感器；5.连接板；6、割台；7、机架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1所示为本发明所述地面高度检测装置的一种较佳实施方式。所述地面高度检测装置，包括地面仿形部件1、转角放大机构3、角度传感器4和控制单元。

如图2和3所示，所述地面仿形部件1包括对称安装的仿形组件和摆动臂108，每组仿形组件均包括滑板101、第一连接杆103和第二连接杆111；所述滑板101包括滑杆1011和隆板1012；所述隆板1012的两侧分别设有滑杆1011，隆板1012的中部***，隆板1012的前端为尖端，使得滑板101浮行于垄面前进，且可以更好躲避石子、小土块等障碍物，相邻两个滑板101的距离可以根据垄宽进行设定。所述第一连接杆103的中间为折弯结构，根据机架7安装角度、机架7与地面的夹角决定第一连接杆103的弯曲角度。所述滑板101与第一连接杆103的一端连接，第一连接杆103另一端与第二连接杆111的一端连接；两个第二连接杆111的另一端及中部分别通过转轴Ⅱ109转动连接；转轴Ⅱ109分别与摆动臂108的一端与连接，转动臂108的另一端与转轴Ⅰ107连接。

根据本实施例，优选的，所述第一连接杆103的一端与滑板101通过螺栓Ⅰ102连接，另一端与第二连接杆111通过螺栓Ⅱ104连接。

根据本实施例，优选的，每组仿形组件还包括弹簧连接座106和弹簧110；所述弹簧连接座106安装在第二连接杆111的中部；所述弹簧110的一端与第二连接杆111另一端的转轴Ⅱ109连接，弹簧110的另一端与弹簧连接座106连接。所述弹簧110连接着第二连接杆和转轴Ⅱ109，构造柔动机构，使得地面仿形部件1很好适应地面起伏变化。

根据本实施例，优选的，还包括连接座105；所述连接座105上部用于与机架7连接，下部与摆动臂108通过转轴Ⅰ107铰接。

根据本实施例，优选的，所述第一连接杆103与第二连接杆111的连接处设有对应的若干通孔，通过螺栓连接，可根据垄面与收获机底面距离调节第一连接杆103与第二连接杆111之间的长度。

根据本实施例，优选的，所述第二连接杆的中部设有多个限位孔，可以根据连接座5在机架7上的实际位置，进行摆动臂108与第二连接杆111安装位置的调整。

根据本实施例，优选的，还包括连接板5；所述行星架303和角度传感器4分别安装在连接板5上。

如图4所示，所述转角放大机构3通过联轴器2与转轴Ⅰ107连接；所述角度传感器4与转角放大机构3连接；所述控制单元与角度传感器4连接。

如图5和6所示，根据本实施例，优选的，所述转角放大机构3包括齿圈301、齿圈驱动轮302、行星架303、行星轮304、太阳轮305和太阳轮传动轴306；所述转轴Ⅰ107与齿圈驱动轮302连接，齿圈驱动轮302与齿圈301固定连接，齿圈驱动轮302带动齿圈301转动，所述行星轮304安装在行星架303上，所述齿圈301与三个行星轮304内啮合，行星轮304与太阳轮305外啮合，太阳轮305与太阳轮传动轴306连接，随着太阳轮305的转动而转动；太阳轮传动轴306与角度传感器4连接，接收传动轴306的转动角度信号，转角放大机构3和角度传感器4固定在连接板5上；所述连接板5固定在机架7上。所述联轴器2传递转轴Ⅰ107的转动，通过齿圈301、行星轮304、太阳轮305相互啮合，根据齿圈301和太阳轮305的齿数比，对旋转角度进行放大k倍，再由角度传感器4测得，传给控制单元，且可以通过显示屏显示。优选的，齿轮可以是直齿齿轮、斜齿轮、棘轮等，可以进行啮合，符合齿数比与转速呈反比即可。

一种根据所述的地面高度检测装置的检测方法，包括以下步骤：

所述地面仿形部件1的滑板101与垄面接触，隆板1012浮行于垄面上前进；

所述滑板101随着地面的凸起或者凹陷，通过第一连接杆103和第二连接杆111带动摆动臂108转动，摆动臂108带动转轴Ⅰ107转动，转轴Ⅰ107将转动的角度通过转角放大机构3进行放大，角度传感器4测得放大后的角度，并传递给控制单元，控制单元计算得到以地面为基准的地面高度变化量h。

所述地面仿形部件将竖直高度变化转化为转动角度变化方式如下：带有地面检测装置的叶菜收获机在进入工作区域时，地面仿形部件1自由状态与垄面接触，标定此时所述摆动臂108初始转动角度为所述摆动臂108实际工作状态下转动角度为/>所述摆动臂108的转动角度变化量/>

图7为地面凸起时，所述地面仿形部件1随着地面的凸起，摆动臂108会逆时针转动，

图8为地面凹陷时，所述地面仿形部件1由于地面的凹陷，失去支撑，在自身重力的作用下，向下运动，直到与凹陷的垄面再次接触，此时摆动臂108会顺时针转动，

其中，h为以地面为基准的地面高度变化量，为摆动臂108的转动角度变化量，α为第一连接杆103弯曲角的锐角，L为转轴Ⅰ107到转轴Ⅱ109的中心距离，即摆动臂108的长度；摆动臂108与转轴Ⅰ107固定连接，摆动臂108的转动角度变化量即转轴Ⅰ107的转动角度变化量。

所述摆动臂108将转动的角度通过转角放大机构3进行放大，所述摆动臂108的转动角度变化量等于齿圈301转动角度/>通过以下公式计算：

k为转角放大倍数，n₁为齿圈301齿数，n₂为太阳轮305齿数，

为太阳轮305转动角度，通过角度传感器4测得。

所述转角放大机构3通过联轴器2与地面仿形部件1连接，由齿圈驱动轮302接收转动，并带动齿圈301转动，同时利用行星架303将转角放大机构3与连接板5固定；齿圈301、行星轮304、太阳轮305的相互啮合，利用齿轮传动原理，将转动角度进行放大，再由太阳轮传动轴306传递到角度传感器4，使得角度传感器4测得数据更加精准，反馈到显示屏，达到精确调节割台6高度的目的。

实施例2

一种收获机，包括实施例1所述的地面高度检测装置，因此具有实施例1的有益效果，此处不再赘述。

根据本实施例优选的，所述收获机适用于叶菜的收获，所述地面仿形部件1左右对称安装在收获机机架7的正下方，所示连接座105平直固定在机架7底面；所述转角放大机构3通过连接板5固定在机架7的侧面。所述第一连接杆103、摆动臂108、第二连接杆111为杆组，以所述螺栓Ⅰ102、螺栓Ⅱ104为固定点，以所述转轴Ⅰ107、转轴Ⅱ109为铰接点，弹簧110提供缓冲作用，构造多杆柔动机构，所述滑板101能随着地面起伏进行运动。

本实施例以鸡毛菜为例，首先根据鸡毛菜株型与垄面平整程度，确定所述滑板101前端翘起，中部镂空设计；所述第一连接杆103弯曲程度为所述机架9与垄面所呈锐角；然后通过所述螺栓Ⅱ104与所述第二连接杆111固定。所述第二连接杆111随着所述滑板101的移动而转动，同时通过联轴器2将转轴Ⅰ107的转动传递到转角放大机构3，对转动角度进行放大，由角度传感器4测得太阳轮传动轴306的转动角度，即放大后的转动角度；反馈到控制单元，并在显示屏上显示，为调控割台6提供数据。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地面高度检测装置，其特征在于，包括地面仿形部件（1）、转角放大机构（3）、角度传感器（4）和控制单元；

所述地面仿形部件（1）包括对称安装的仿形组件和摆动臂（108），每组仿形组件均包括滑板（101）、第一连接杆（103）和第二连接杆（111）；所述滑板（101）包括滑杆（1011）和隆板（1012）；所述隆板（1012）的两侧分别设有滑杆（1011），隆板（1012）的中部***，隆板（1012）的前端为尖端；所述第一连接杆（103）的中间为折弯结构；所述滑板（101）与第一连接杆（103）的一端连接，第一连接杆（103）另一端与第二连接杆（111）的一端连接；两个第二连接杆（111）的另一端及中部分别通过转轴Ⅱ（109）转动连接；转轴Ⅱ（109）分别与摆动臂（108）的一端连接，摆动臂（108）的另一端与转轴Ⅰ（107）连接；每组仿形组件还包括弹簧连接座（106）和弹簧（110）；所述弹簧连接座（106）安装在第二连接杆（111）的中部；所述弹簧（110）的一端与第二连接杆（111）另一端的转轴Ⅱ（109）连接，弹簧（110）的另一端与弹簧连接座（106）连接；还包括连接座（105）；所述连接座（105）上部用于与机架（7）连接，下部与摆动臂（108）通过转轴Ⅰ（107）铰接；

所述转角放大机构（3）通过联轴器（2）与转轴Ⅰ（107）连接；

所述角度传感器（4）与转角放大机构（3）连接；

所述控制单元与角度传感器（4）连接。

2.根据权利要求1所述的地面高度检测装置，其特征在于，所述转角放大机构（3）包括齿圈（301）、齿圈驱动轮（302）、行星架（303）、行星轮（304）、太阳轮（305）和太阳轮传动轴（306）；

所述转轴Ⅰ（107）与齿圈驱动轮（302）连接，齿圈驱动轮（302）与齿圈（301）连接，齿圈驱动轮（302）带动齿圈（301）转动，所述行星轮（304）安装在行星架（303）上，所述齿圈（301）与三个行星轮（304）内啮合，行星轮（304）与太阳轮（305）外啮合，太阳轮（305）与太阳轮传动轴（306）连接；太阳轮传动轴（306）与角度传感器（4）连接。

3.根据权利要求1所述的地面高度检测装置，其特征在于，所述第一连接杆（103）与第二连接杆（111）的连接处设有对应的若干通孔，通过螺栓连接，能够调节第一连接杆（103）与第二连接杆（111）之间的长度。

4.根据权利要求1所述的地面高度检测装置，其特征在于，所述第一连接杆（103）的一端与滑板（101）通过螺栓Ⅰ（102）连接，另一端与第二连接杆（111）通过螺栓Ⅱ（104）连接。

5.根据权利要求2所述的地面高度检测装置，其特征在于，还包括连接板（5）；所述行星架（303）和角度传感器（4）分别安装在连接板（5）上。

6.一种收获机，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的地面高度检测装置。

7.一种根据权利要求1-5任意一项所述的地面高度检测装置的检测方法，其特征在于，

包括以下步骤：

所述地面仿形部件（1）的滑板（101）与垄面接触，隆板（1012）浮行于垄面上前进；

所述滑板（101）随着地面的凸起或者凹陷，通过第一连接杆（103）和第二连接杆（111）带动摆动臂（108）转动，摆动臂（108）带动转轴Ⅰ（107）转动，转轴Ⅰ（107）将转动的角度通过转角放大机构（3）进行放大，角度传感器（4）测得放大后的角度，并传递给控制单元，控制单元计算得到以地面为基准的地面高度变化量h。

8.根据权利要求7所述的地面高度检测装置的检测方法，其特征在于，所述控制单元通过以下公式计算得到以地面为基准的地面高度变化量h：

若地面凸起：;

若地面凹陷：；

其中，h为以地面为基准的地面高度变化量，为摆动臂（108）的转动角度变化量，/>为第一连接杆（103）弯曲角度，L为转轴Ⅰ（107）到转轴Ⅱ（109）的中心距离；

所述摆动臂（108）将转动的角度通过转角放大机构（3）进行放大，所述摆动臂（108）的转动角度变化量等于齿圈（301）转动角度/>，/>通过以下公式计算：

，

，

k为转角放大倍数，n₁为齿圈（301）齿数，n₂为太阳轮（305）齿数，为太阳轮（305）转动角度，通过角度传感器（4）测得。