CN111436276A - 割台仿形***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种割台仿形***及其控制方法，涉及农用机械技术领域，所述割台仿形***的控制方法包括启动自动控制单元；在割台移动过程中，割台在液压蓄能器的作用下上下浮动；检测割台的高度；当割台的高度升高到触发高度后，升降驱动机构启动，升降驱动机构带动割台上升至终止高度；延时设定时间T1后，升降驱动机构带动割台下降至工作高度；工作高度小于触发高度。割台仿形***应用上述控制方法。上述割台仿形***及其控制方法通过自动升降机构辅助液压蓄能器控制割台的起降，使得割台仿形能力更佳，在避开尺寸较大的障碍物后仍可回到工作高度。

Description

割台仿形***及其控制方法

技术领域

本发明涉及农用机械领域，具体而言，涉及一种割台仿形***及其控制方法。

背景技术

在收割机，尤其是低割茬收割机移动过程中，其割台遇到障碍后，割台仿形***将控制割台移动以远离障碍物，以避免收割机由于割台卡滞在障碍物处无法继续移动。

目前有一种割台仿形***利用液压蓄能装置和蓄能器开关阀在工作时使液压蓄能器的液压能作用于割台升降油缸上，达到在工作过程中割台遇到障碍物时能自动仿形升高一定的距离，从而避开田地起伏地面。

若要避开尺寸较大的障碍物，就需将液压蓄能器的压力调高，但是，当液压蓄能器的压力调整的过高时，割台仿形能力加大，割台很容易仿形上升，但是上升后由于割台油缸支撑力矩的变化导致割台和油缸的支撑力在新的位置形成了平衡，导致割台不会再次降低到工作高度，从而影响割台的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种割台仿形***及其控制方法，其能够通过自动升降机构辅助液压蓄能器控制割台的起降，使得割台仿形能力更佳，在避开尺寸较大的障碍物后仍可回到工作高度。

本发明是这样实现的：

一种割台仿形***的控制方法，包括：

启动自动控制单元；

在割台移动过程中，所述割台在液压蓄能器的作用下上下浮动；

检测所述割台的高度；

当所述割台的高度升高到触发高度后，升降驱动机构启动，所述升降驱动机构带动所述割台上升至终止高度；

延时设定时间T1后，所述升降驱动机构带动所述割台下降至工作高度，其中，所述工作高度小于所述触发高度。

在一种可行实施方案中，检测所述割台的高度的过程具体为：通过与所述割台的设定位置连接的角度传感器检测所述割台的设定位置与水平面之间的角度α，通过所述角度α换算得出所述割台的相对高度。

在一种可行实施方案中，所述升降驱动机构带动所述割台上升的过程具体为：

升高电磁阀接通，油液进入升降油缸，所述升降油缸摆动以使得与所述升降油缸连接的所述割台的位置升高，当所述割台的高度到达所述终止高度时，所述升高电磁阀断开。

在一种可行实施方案中，所述升降驱动机构带动所述割台下降的过程为：

下降电磁阀接通，油液流出所述升降油缸，所述升降油缸摆动以使得与所述升降油缸连接的所述割台的位置降低，当所述割台的高度达到所述工作高度时，所述下降电磁阀断开。

在一种可行实施方案中，所述延时设定时间T1为500ms－1500ms。

在一种可行实施方案中，还包括：通过人机交互终端输入所述触发高度和所述终止高度。

在一种可行实施方案中，还包括手动控制单元；

在所述手动控制单元开启后，所述自动控制单元关闭，通过所述手动控制单元的手动控制件控制所述割台的高度；

在所述手动控制单元关闭后，所述自动控制单元开启。

在一种可行实施方案中，所述手动控制单元开启后，

当通过所述手动控制单元接通所述升高电磁阀时，所述液压蓄能器的开关阀打开，使得压力油进入所述液压蓄能器；

当通过所述手动控制单元发出接通所述下降电磁阀的指令时，所述液压蓄能器的开关阀关闭，延时设定时间T2后开启所述下降电磁阀；

在所述割台降低到所述工作高度后，关闭所述下降电磁阀，延时设定时间后T2开启所述液压蓄能器的开关阀。

一种割台仿形***，应用有如上述技术方案所述的割台仿形***的控制方法，包括割台和自动控制单元，所述自动控制单元包括升降驱动机构、液压蓄能器、自动控制机构、传感机构，所述割台与所述升降驱动机构连接，所述升降驱动机构与所述液压蓄能器连接，所述传感机构用于检测所述割台的高度；所述自动控制机构分别与所述升降驱动机构和所述传感机构连接，所述自动控制机构用于在所述割台在所述液压蓄能器的作用下上升到触发高度时，通过所述升降驱动机构向上移动所述割台至终止高度，并在延时设定时间T1后向下移动所述割台以使所述割台到达工作高度。

在一种可行实施方案中，还包括手动控制单元，所述手动控制单元包括手动控制件，所述手动控制件与所述升降驱动机构连接，所述手动控制件用于通过所述升降驱动机构控制所述割台升降移动。

本发明的有益效果至少包括：

本申请提供的割台仿形***及其控制方法应用于联合收割机中，在使用过程中，割台处于工作高度，割台随联合收割机的移动而移动，在经过田地中起伏轻微的路段时，割台在液压蓄能器的作用下自动向上移动，以避开障碍物，在移动到无障碍物处后，割台在自身重力及液压蓄能器的作用下自动向下移动，从而回到工作高度。当路面障碍物较大，割台在液压蓄能器的作用下向上移动较大，使得割台的高度达到触发高度时，升降驱动机构启动，升降驱动机构带动割台继续上升，直至上升到终止高度。割台在终止高度停留设定时间，以等待联合收割机走过障碍物所在位置，以使得割台避开障碍物。然后升降驱动机构带动割台下降，最终回到割台的工作高度。

由上可知，在障碍物尺寸较小的区域，割台通过液压蓄能器调节高度以避开障碍物；在障碍物尺寸较大的区域，割台通过升降驱动机构调节高度以避开障碍物。如此设置，无需通过加大液压蓄能器的压力来提高割台的仿形能力，在避开尺寸较大的障碍物后仍可回到工作高度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的割台仿形***的控制方法中自动控制单元的控制流程图；

图2为本发明实施例提供的割台仿形***中割台、升降驱动机构与角度传感器的装配图；

图3为本发明实施例提供的割台仿形***的液压流路图一；

图4为本发明实施例提供的割台仿形***的液压流路图二；

图5为本发明实施例提供的割台仿形***的液压原理图；

图6为本发明实施例提供的割台仿形***的电气原理图。

图中：

1－割台；2－液压油缸；3－液压蓄能器；4－蓄能器开关阀；5－液控单向阀；6－升降电磁阀；7－安全溢流阀；8－角度传感器；9－安装支架；10－动力油路；11－回油路；12－单片机；13－电源；14－保险丝；15－电位计；16－手动上升开关；17－手动下降开关；18－人机交互终端；19－单向节流阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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割台仿形***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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种割台仿形***的控制方法，包括：

启动自动控制单元；

在割台移动过程中，割台在液压蓄能器的作用下上下浮动；

检测割台高度；

当割台的高度升高到触发高度后，升降驱动机构启动，升降驱动机构带动割台上升至终止高度；

延时设定时间T1后，升降驱动机构带动割台下降至工作高度；

工作高度小于触发高度。

割台仿形***及其控制方法应用于联合收割机中，在使用过程中，割台处于工作高度，割台随联合收割机的移动而移动，在经过田地中起伏轻微的路段时，割台在液压蓄能器的作用下自动向上移动，以避开障碍物，在移动到无障碍物处后，割台在自身重力及液压蓄能器的作用下自动向下移动，从而回到工作高度。当路面障碍物较大，割台在液压蓄能器的作用下向上移动较大，使得割台的高度达到触发高度时，升降驱动机构启动，升降驱动机构带动割台继续上升，直至上升到终止高度。割台在终止高度停留设定时间，以等待联合收割机走过障碍物所在位置，以使得割台避开障碍物。然后升降驱动机构带动割台下降，最终回到割台的工作高度。

由上可知，在障碍物尺寸较小的区域，割台通过液压蓄能器调节高度以避开障碍物；在障碍物尺寸较大(障碍物的最高点与地面之间的距离大于割台的触发高度)的区域，割台通过升降驱动机构调节高度以避开障碍物。

具体地，检测割台的高度可通过角度传感器，角度传感器安装在割台上，割台与升降驱动机构的液压油缸连接，液压油缸伸缩的时候发生摆动，从而使得割台的高度变化，而割台上的角度传感器的角度也发生变化，因此可通过角度传感器的角度换算出割台的高度。

在一种可行实施方案中，检测割台高度的过程具体为：通过与割台的设定位置连接的角度传感器检测割台的设定位置与水平面之间的角度α，通过角度α换算得出割台高度。举例来说，角度传感器通过安装支架安装在割台的顶部，割台与驱动油缸连接，驱动油缸在伸缩的过程中摆动，从而带动割台摆动，割台摆动后，角度传感器与水平面之间的角度发生变化，因此，角度传感器的角度变化与割台的高度之间存在一对一的对照关系。因此，通过角度传感器检测到的角度可换算出割台的高度。

具体地，升降驱动机构包括升降油缸和升降电磁阀，升降电磁阀包括升高电磁阀和下降电磁阀。升降油缸在伸缩时可直接带动割台上下移动，或者，升降油缸的两端分别与联合收割机的车架和割台铰接，具体地，升降油缸与割台的顶面或底面的边缘区域铰接。升降油缸在伸缩的时候带动割台相对车架摆动，从而改变割台的高度。在升高电磁阀开启时，升降油缸使得割台向上移动，以升高割台的高度；在下降电磁阀开启时，升降油缸使得割台向下移动，以降低割台的高度。

在一种可行实施方案中，升降驱动机构带动割台上升的过程具体为：

升高电磁阀接通，升降油缸使得与升降油缸连接的割台的位置升高，当割台的高度到达终止高度时，升高电磁阀断开。

升降驱动机构带动割台下降的过程为：

下降电磁阀接通，升降油缸使得与升降油缸连接的割台的位置降低，当割台的高度达到工作高度时，下降电磁阀断开。

当升降油缸为摆动以带动割台升降时，升降驱动机构带动割台上升的过程具体为：

升高电磁阀接通，油液进入升降油缸，升降油缸摆动以使得与升降油缸连接的割台的位置升高，当割台的高度到达终止高度时，升高电磁阀断开。

升降驱动机构带动割台下降的过程为：

下降电磁阀接通，油液流出升降油缸，升降油缸反向摆动以使得与升降油缸连接的割台的位置降低，当割台的高度达到工作高度时，下降电磁阀断开。

在升高电磁阀断开后需延时设定时间后再开启下降电磁阀，以使得割台在终止高度停留一定时间，以避开障碍物。

在一种可行实施方案中，延时设定时间T1为500ms－1500ms。举例来说，延时设定时间可以为500ms、1000ms、1200ms或1500ms。

优选地，延时设定时间为1000ms。

值得说明的是，工作高度为割台正常运行时所处的高度，割台最终停留的工作高度允许存在一定误差，即例如工作高度的最优值为X时，允许存在一定的误差Y，当割台最终的高度小于X+Y，大于X－Y，即可判定割台进入工作高度。或者，直接将工作高度设定为一定区间，例如工作高度的范围为X－Y至X+Y，该范围内均为工作高度。

如图1所示，通过自动控制单元控制割台升降的过程具体为：

检测割台的高度，当割台的高度达到触发高度(或者高于触发高度)后，升高电磁阀接通，升降驱动机构的液压油缸带动割台上升，直至割台的高度达到终止高度(或高于终止高度)后，升高电磁阀断开，割台停在当前高度(此时割台的高度大于等于终止高度)。在延时设定时间，以等待割台避开障碍物后，下降电磁阀接通，升降驱动机构的液压油缸带动割台下降，直至割台的高度与工作高度之间的差值的绝对值小于等于设定误差时(即割台的高度与工作高度之间的距离在设定误差范围内)，下降电磁阀断开，结束该次调节过程。

在一种优选实施方案中，通过人机交互终端(HMI，Human Machine Interface)输入触发高度和终止高度。如此设置，操作者可根据需求自行通过人机交互终端输入触发高度和终止高度，即升降驱动机构的介入高度，以及割台最终抬高的高度为操作者根据实际地面情况进行设定，可以灵活调节割台浮动性能，避免小起伏地面使得自动控制单元不断往复调节割台的高度。

在一种优选实施方案中，割台仿形***还包括手动控制单元；此时，割台仿形***的控制方法还包括通过手动控制单元控制割台升降的方式，具体地：

在手动控制单元开启后，自动控制单元关闭，通过手动控制单元的手动控制件控制割台的高度；

在手动控制单元关闭后，自动控制单元开启。

通过手动控制单元控制割台升降的过程具体如下：

当通过手动控制单元控制割台上升时，启动手动控制件，手动控制件使得升高电磁阀开启，升降驱动机构带动割台向上移动；当通过手动控制单元控制割台下降时，手动控制件使得下降电磁阀开启，升降驱动机构带动割台向下移动。

进一步地，手动控制单元开启后，当通过手动控制单元启动升高电磁阀时，液压蓄能器的开关阀打开，使得压力油进入液压蓄能器；

当通过手动控制单元发出启动下降电磁阀的指令时，蓄能器的开关阀关闭，延时设定时间T2后下降电磁阀开启；

在割台降低到工作高度后，下降电磁阀关闭，延时设定时间T2后开启液压蓄能器的开关阀。

延时设定时间T2可为80ms－150ms，例如，T2为80ms、100ms、135ms或150ms。优选地，延时设定时间T2为延时100ms。

手动控制单元具有手动控制件，手动控制件可为摇杆、拉杆、按键、旋钮等结构，通过手动控制件控制割台的升降。手动控制单元多用于在前方障碍物尺寸过大，操作者判断必须通过手动操作才能使得割台更好避过时使用。举例来说，手动控制件为按键，具体包括上升按键和下降按键，在操作者按下上升按键后，自动控制单元关闭，上升电磁阀开启，使得升降驱动机构带动割台向上移动，若操作者长按上升按键，则割台继续向上移动，当割台移动到操作者认为可以避开障碍物的位置后，操作者松开上升按键，上升电磁阀关闭，割台停止上升，停留在当下位置。随着联合收割机的移动，割台将逐渐避开障碍物，在操作者确认割台已经避开障碍物后，按下下降按键，则下降电磁阀启动，割台向下移动，直至移动到工作高度后，下降电磁阀自动关闭，割台悬浮于工作高度。

第二实施例

如图2－图6所示，本实施例提供一种割台1仿形***，其应用有上述第一实施例提供的割台1仿形***的控制方法。割台1仿形***包括割台1和自动控制单元，自动控制单元包括升降驱动机构、液压蓄能器3、自动控制机构、传感机构，割台1与升降驱动机构连接，升降驱动机构与液压蓄能器3连接，传感机构用于检测割台1的高度；自动控制机构分别与升降驱动机构和传感机构连接，自动控制机构用于在割台1在液压蓄能器3的作用下上升到触发高度时，通过升降驱动机构向上移动割台1至终止高度，并在延时设定时间T1后向下移动割台1以使割台1到达工作高度。

进一步地，割台1仿形***还包括人机交互终端18，人机交互终端18与自动控制机构连接，人机交互终端18用于向自动控制机构输入移动割台1的触发高度与终止高度。

升降驱动机构设置有升降电磁阀6，升降电磁阀6可以有升高位和下降位，或者升降电磁阀6包括升高电磁阀与下降电磁阀，自动控制机构分别与升高电磁阀与降低电磁阀连接。

自动控制机构可以为单片机12、PLC等自动控制装置，如图6所示，当自动控制机构为单片机12时，升降电磁阀6、人机交互终端18和液压蓄能器3的蓄能器开关阀4分别连接于单片机12的输入端口，此外，单片机12还连接有电源13，在单片机12与电源13连接的通路上设置有保险丝14，单片机12还连接有电位计15。

在一种可行实施方案中，还包括手动控制单元，手动控制单元包括手动控制件，手动控制件与升降驱动机构连接，手动控制件用于通过升降驱动机构控制割台1升降移动。

手动控制单元还包括手动上升开关16和手动下降开关17。

手动控制件可以为摇杆、按键、旋钮或拉杆等多种结构，手动控制件用于控制手动上升开关16和手动下降开关17的通断状态。

手动上升开关16和手动下降开关17也分别与单片机12的输入端口连接。

在本实施例中，传感机构可以为位移传感器、激光传感器、角度传感器8等，优选地，传感机构为角度传感器8。

如图3、图4和图5所示，升降驱动机构优选为液压驱动装置，具体地，升降驱动机构包括液压油缸2，液压油缸2的油路上设置有升降电磁阀6和液压蓄能器3的蓄能器开关阀4，升降电磁阀6用于控制油液经由进油路流入升降油缸，或者使得升降油缸内的油液经由回油路11流入回油箱。以使得升降油缸能够带动割台1进行较大范围的升降运动。蓄能器开关阀4用于控制液压蓄能器3与液压油缸2之间的油路通断，以使得液压蓄能器3中的油液流入液压油缸2，或使得液压油缸2内的油液流入液压蓄能器3。以使得升降油缸在相对较小范围内带动割台1升降运动。

如图4所示，在一种优选实施方式中，液压油缸2的数量为两个，两个液压油缸2分别与割台1的两个不同位置相连，例如两个液压油箱分别连接于割台1的两侧。两个液压油缸2之间的油路并联，以使得两个液压油缸2能够同步伸缩。

如图5所示，在液压油缸2与升降电磁阀6之间设置有单向节流阀19和液控单向阀5，在动力油路10和回油路11之间设置有安全溢流阀7。蓄能器开关阀4所在油路连通于单向节流阀19于液控单向阀5之间的油路。

如图2所示，割台1通过摆动杆与联合收割机的车架铰接，角度传感器8通过安装支架9安装于割台1的顶部边缘区域。升降油缸的一端与联合收割机的车架铰接，另一端铰接于割台1的顶部边缘区域，且升降油缸与割台1的铰接点位于安装支架9旁。如此设置，当升降油缸伸缩时，升降油缸带动割台1相对车架摆动，从而使得角度传感器8与水平面之间的角度发生变化。角度传感器8的角度变化与割台1的高度之间存在一对一的对照关系，因此，通过角度传感器8检测到的角度可换算出割台1的高度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种割台仿形***的控制方法，其特征在于，包括：

启动自动控制单元；

在割台移动过程中，所述割台在液压蓄能器的作用下上下浮动；

检测所述割台的高度；

当所述割台的高度升高到触发高度后，升降驱动机构启动，所述升降驱动机构带动所述割台上升至终止高度；

延时设定时间T1后，所述升降驱动机构带动所述割台下降至工作高度，其中，所述工作高度小于所述触发高度。

2.根据权利要求1所述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，检测所述割台的高度的过程具体为：通过与所述割台的设定位置连接的角度传感器检测所述割台的设定位置与水平面之间的角度α，通过所述角度α换算得出所述割台的相对高度。

3.根据权利要求2所述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，所述升降驱动机构带动所述割台上升的过程具体为：

升高电磁阀接通，油液进入升降油缸，所述升降油缸摆动以使得与所述升降油缸连接的所述割台的位置升高，当所述割台的高度到达所述终止高度时，所述升高电磁阀断开。

4.根据权利要求2所述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，所述升降驱动机构带动所述割台下降的过程为：

下降电磁阀接通，油液流出所述升降油缸，所述升降油缸摆动以使得与所述升降油缸连接的所述割台的位置降低，当所述割台的高度达到所述工作高度时，所述下降电磁阀断开。

5.根据权利要求1所述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，所述延时设定时间T1为500ms－1500ms。

6.根据权利要求1所述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，还包括：通过人机交互终端输入所述触发高度和所述终止高度。

7.根据权利要求1所述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，还包括手动控制单元；

在所述手动控制单元开启后，所述自动控制单元关闭，通过所述手动控制单元的手动控制件控制所述割台的高度；

在所述手动控制单元关闭后，所述自动控制单元开启。

8.根据权利要求7所述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，所述手动控制单元开启后，

当通过所述手动控制单元接通所述升高电磁阀时，所述液压蓄能器的开关阀打开，使得压力油进入所述液压蓄能器；

当通过所述手动控制单元发出接通所述下降电磁阀的指令时，所述液压蓄能器的开关阀关闭，延时设定时间T2后开启所述下降电磁阀；

在所述割台降低到所述工作高度后，关闭所述下降电磁阀，延时设定时间T2后开启所述液压蓄能器的开关阀；

所述延时设定时间T2为80ms－150ms。

9.一种割台仿形***，应用有如权利要求1－8任一项上述的割台仿形***的控制方法，其特征在于，包括割台和自动控制单元，所述自动控制单元包括升降驱动机构、液压蓄能器、自动控制机构、传感机构，所述割台与所述升降驱动机构连接，所述升降驱动机构与所述液压蓄能器连接，所述传感机构用于检测所述割台的高度；所述自动控制机构分别与所述升降驱动机构和所述传感机构连接，所述自动控制机构用于在所述割台在所述液压蓄能器的作用下上升到触发高度时，通过所述升降驱动机构向上移动所述割台至终止高度，并在延时设定时间T1后向下移动所述割台以使所述割台到达工作高度。

10.根据权利要求9所述的割台仿形***，其特征在于，还包括手动控制单元，所述手动控制单元包括手动控制件，所述手动控制件与所述升降驱动机构连接，所述手动控制件用于通过所述升降驱动机构控制所述割台升降移动。

Images