CN113303045A - 一种残膜回收机智能监控*** - Google Patents

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杨会民
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陈毅飞
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Abstract

本发明公开了一种残膜回收机智能监控***，包括：控制装置、驱动输出模块和多个位置检测装置；位置检测装置安装在残膜回收机的起膜部件前方预设位置，用于检测自身位置与地面的距离；驱动输出模块连接残膜回收机两侧的液压举升油缸；控制装置根据位置检测装置的检测信息，确定地面高度的地形变换数据，并通过驱动输出模块输出控制指令，作用于残膜回收机两侧的液压举升油缸，实现起膜部件与地面高度不变。该***能够实现对地面的实时仿形，控制残膜回收机两侧的液压举升油缸实时升降，不会使残膜回收机的起膜部件下陷过深，减少泥土及杂质进入集膜箱，降低残膜回收机的故障率；可基于现有残膜回收机进行改造，布置安装结构简单、作业可靠稳定。

Description

一种残膜回收机智能监控***
技术领域
本发明属于农业作业设备技术领域，特别涉及一种残膜回收机智能监控***。
背景技术
残膜回收机，清理回收农田中残留地膜的机械。由起膜、输送、膜杂分离、集膜、卸膜等机构组成,由拖拉机牵引作业。按起膜部件,分铲掘式和梳齿式。工作时,前者由起膜铲将含地膜的表土和根茬铲起,送至分离滚筒筛土并分离根茬,堆集残膜；后者由梳齿松土搂膜,带伸缩杆的捡拾器捡膜分土,残膜经卷膜辊成卷,卸膜装置卸膜,完成作业。
残膜回收机可一次完成棉花秸秆粉碎还田、膜杆分离、地膜集箱作业。搭配拖拉机使用，操作简单，维护方便，回收后的地膜干净少杂；代替人工作业，提高了作业效率。
目前残膜回收机针对棉田平整的地面，秸秆粉碎及残膜回收效果比较好。但是由于采棉机作业时将地面轧有很深车辙，那么残膜回收机的机具在作业时，容易出现下陷情况，造成秸秆粉碎及起膜装置入土过深，大量泥土及杂质(棉叶、棉铃壳等)进入集膜箱，甚至损坏机具；另外对于棉田中不平整的地面，则存在秸秆粉碎及残膜回收效果比较差的问题。
因此，针对上述问题，如何使残膜回收机在作业时可越过障碍或轮辙后继续作业，是同行从业人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种残膜回收机智能监控***。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种残膜回收机智能监控***，包括：控制装置、驱动输出模块和多个位置检测装置；所述控制装置分别与所述驱动输出模块和多个位置检测装置连接；
其中，多个所述位置检测装置安装在残膜回收机的起膜部件前方预设位置，用于检测自身位置与地面的距离；所述驱动输出模块连接残膜回收机两侧的液压举升油缸；
所述控制装置根据多个所述位置检测装置的检测信息，确定地面高度的地形变换数据，并通过所述驱动输出模块输出控制指令，作用于残膜回收机两侧的所述液压举升油缸，实现所述起膜部件与地面之间的高度不变。
进一步地，还包括：摄像头和显示屏；所述摄像头和显示屏分别与所述控制装置连接；
所述摄像头安装在残膜回收机顶部，拍摄区域覆盖残膜回收机的集膜箱；
所述显示屏安装在驾驶室内，用于显示所述摄像头拍摄的集膜箱图像。
进一步地，还包括：提醒设备和安装在所述残膜回收机的集膜箱内壁上的红外对射装置；
所述提醒设备和红外对射装置分别与所述控制装置连接。
进一步地，还包括：安装在所述残膜回收机的集膜箱底部的压力传感器；
所述提醒设备和压力传感器分别与所述控制装置连接。
进一步地，还包括：与所述控制装置连接的无线通信模块；所述控制装置通过所述无线通信模块与所述摄像头、显示屏通讯连接。
进一步地，还包括：与所述控制装置连接的无线通信模块；所述控制装置通过所述无线通信模块与所述提醒设备、所述红外对射装置通讯连接；
进一步地，还包括：与所述控制装置连接的无线通信模块；所述控制装置通过所述无线通信模块与所述提醒设备、所述压力传感器通讯连接。
进一步地，所述通信模块为蓝牙、WIFI、ZigBee或公共移动通讯模块。
进一步地，所述位置检测装置为光栅尺位移传感器、磁栅尺位移传感器或编码器。
进一步地，还包括CAN通讯接口；所述CAN通讯接口一端与所述控制装置连接，另一端用于与上位机连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
一种残膜回收机智能监控***，包括：控制装置、驱动输出模块和多个位置检测装置；所述控制装置分别与所述驱动输出模块和多个检测装置连接；其中，多个所述位置检测装置安装在残膜回收机的起膜部件前方预设位置，用于检测自身位置与地面的距离；所述驱动输出模块连接残膜回收机两侧的液压举升油缸；所述控制装置根据多个所述位置检测装置的检测信息，确定地面高度的地形变换数据，并通过驱动输出模块输出控制指令，作用于残膜回收机两侧的所述液压举升油缸，实现所述起膜部件与地面高度不变。
(1)本发明通过位置检测装置安装在残膜回收机的起膜部件前方预设位置，能够实时感应地面高度变化；控制装置可根据位置检测装置的检测数据，能够实现对地面的实时仿形，并通过驱动输出模块输出控制指令，控制残膜回收机两侧的液压举升油缸实时升降；最终实现起膜部件与地面高度不变；不会使起膜部件下陷过深，减少泥土及杂质进入集膜箱，降低残膜回收机的故障率。
(2)当检测到棉田地面***或下凹时，控制液压举升油缸升起或收缩，使残膜回收机在作业时可越过障碍或轮辙后继续作业，秸秆粉碎及残膜回收效果较好，可适应复杂地面的变化情况。
(3)本发明可基于现有残膜回收机进行改造，改造成本低、布置安装结构简单、作业可靠稳定。
附图说明
图1为本发明提供的残膜回收机智能监控***的框图；
图2为本发明提供的残膜回收机智能监控***的安装结构示意图。
附图中：1-控制装置；2-驱动输出模块；3-位置检测装置；4-摄像头；5-显示屏；6-红外对射装置；7-提醒设备；8-压力传感器；9-无线通信模块；10-CAN通讯接口；100-残膜回收机；101-起膜部件；102-液压举升油缸；103-集膜箱；200-拖拉机；201-驾驶室。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。
参照图1所示，本发明提供的一种残膜回收机智能监控***，包括控制装置1、驱动输出模块2和多个位置检测装置3；该控制装置1分别与驱动输出模块和位置检测装置3连接。该控制装置1可采用FPGA主控芯片，也可以是STM32系列单片机，还可以是PLC控制器；本公开实施例对此不做限定。
如图2所示，多个位置检测装置3可横向安装在残膜回收机10的起膜部件101前方预设位置；用于检测自身位置与地面的距离；驱动输出模块2连接残膜回收机100两侧的液压举升油缸102。驱动输出模块2，可以输出PWM波，控制液压举升油缸102的电磁比例阀的开口大小，实现对液压举升油缸102升降及升降速度的控制。比如起膜部件101在作业时通过控制装置调整到一个合适的高度，开始工作后，随着地面的起伏，位置检测装置3检测的距离也将随之变化，控制装置获取到该变化值，与上述合适的高度比较，得出机具应该升降的高度，对获取的检测距离进行微分，经过计算得出应该输出的PWM波的占空比，从而控制液压举升油缸102执行升降动作的速度。
比如以残膜回收机100的作业前进方向为例，可在起膜部件101的前方设有支架，负责为位置检测装置3提供支撑；起膜部件101与支架之间水平方向为固定距离，便于控制装置1以固定速度控制液压举升油缸102的升降。检测装置3实时检测自身位置与地面的距离，输送到控制装置1；控制装置1根据多个位置检测装置3的检测信息，确定地面高度的地形变换数据，并通过驱动输出模块2输出控制指令，作用于残膜回收机100两侧的液压举升油缸102，实现起膜部件101与地面高度不变。
本实施例中，该控制装置作为控制部件，通过采集位置检测装置的检测信息，进行逻辑判断，能够实时感应地面高度变化，实现对地面的实时仿形，进而通过驱动输出模块输出控制指令，作用于液压举升油缸，将机具抬起或下放，越过障碍或轮辙后继续作业。不会使起膜部件下陷过深，减少泥土及杂质进入集膜箱，降低残膜回收机的故障率。也能适应复杂地面的变化情况，秸秆粉碎及残膜回收效果较好。
另外，本发明可基于现有残膜回收机进行改造，改造成本低、布置安装结构简单、作业可靠稳定。
在一个实施例中，参照图1所示，还包括：摄像头4和显示屏5；摄像头4和显示屏5分别与控制装置1连接；如图2所示，摄像头4安装在残膜回收机100的输送结构侧面，拍摄区域覆盖残膜回收机100的集膜箱103；显示屏5安装在牵引动力车头比如拖拉机200的驾驶室201内，用于显示摄像头4拍摄的集膜箱103图像。便于机手随时观察机具作业工况，可清楚看到集膜箱103内的装载情况，及时调整相关作业参数，比如作业速度、油门大小、卸膜时间等，确保作业质量，工作效率高。
另外，也可以设置多个摄像头分别监控不同区域，比如左右两个起膜部件之间的作业宽度、回收残膜后的棉田地面情况等；为了进一步便于机手知道集膜箱的堆积情况，在残膜回收机100的集膜箱103内壁上安装红外对射装置6，包括：红外发射端、红外接收端；红外发射端、红外接收端分别相对设置安装在集膜箱103内壁靠近顶部；当集膜箱103内的残膜装载较满时，挡住发射端发射的红外射线时，由于接收端无法接收到红外线，控制装置1会通知提醒设备7发出警报；该提醒设备7为蜂鸣器和/或LED提示灯，可安装在驾驶室内或残膜回收机上，本公开实施例对此不做限定；起到提醒机手的作用即可。
作为另一种方式，可在残膜回收机的集膜箱103底部设有重量传感器或压力传感器8，与控制装置1连接；当重量或压力参数达到阈值时，控制装置1也可以通知提醒设备7发出警报。
在一个实施例中，残膜回收机100在使用时，需要牵引动力车头(拖拉机)，因此为了减少残膜回收机智能监控***在残膜回收机100和拖拉机200之间布线，该控制装置1还具有无线通信模块9。
参照图1所示，无线通信模块可与摄像头、显示屏通讯连接；也可与红外对射装置、提醒设备、压力传感器通讯连接。该无线通信模块为蓝牙、WIFI、ZigBee或公共移动通讯模块的一种。其中，蓝牙无线技术，设备组网速度快，仅需10秒；集成度和可靠性高；传输速率一般为1Mbps；成本低，安装相对简单。可实现残膜回收机智能监控***的近距离无线通信。
ZigBee技术可满足本实施例中工业自动化的需要，具有布局简单、抗干扰、传输可靠、使用方便、成本低等特点。也可以满足残膜回收机智能监控***的近距离无线通信。
本公开实施例对采用何种无线通信模块不做限定，可根据残膜回收机所在作业区域进行适应性选择。
进一步地，上述位置检测装置为光栅尺位移传感器、磁栅尺位移传感器或编码器。
上述磁栅尺位移传感器是检测精度较高的高精度位移传感器，传感器测量精度远高于电位计原理直线位移传感器、拉绳位移传感器、磁致伸缩位移传感器等长行程测量常用位移传感器，比光栅尺位移传感器稍低。但是,磁栅尺位移传感器在使用中不受现场光照强度、水污、油污、粉尘等因素病，抗震动抗冲击性能也远远高于光栅尺位移传感器。
磁栅尺位移传感器与光栅尺位移传感器同样输出ABZ相脉冲信号，增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。
上述三种类型的位置检测装置可将电信号经AD转换芯片(比如AD7606)转换为数字信号传入控制装置。
在一个实施例中，参照图1所示，还包括CAN通讯接口10；CAN通讯接口10一端与控制装置1连接，另一端用于与上位机连接。比如，可与拖拉机的车载***连接，可获取拖拉机的速度、油门开度等信息；并根据残膜回收机智能监控***各个传感设备采集的机具数据，进而推算出作业面积或作业效率等信息化数据，智能化程度较高及工作效率高，降低生产成本，增加棉农收入。
本发明实施例公开的一种残膜回收机智能监控***中，位置检测装置安装在残膜回收机的起膜部件前方预设位置，能够实时感应地面高度变化；控制装置可根据位置检测装置的检测数据，能够实现对地面的实时仿形，并通过驱动输出模块输出控制指令，控制残膜回收机两侧的液压举升油缸实时升降；最终实现起膜部件与地面高度不变；不会使起膜部件下陷过深，减少泥土及杂质进入集膜箱，降低残膜回收机的故障率。当检测到棉田地面***或下凹时，控制液压举升油缸升起或收缩，使残膜回收机在作业时可越过障碍或轮辙后继续作业，秸秆粉碎及残膜回收效果较好，可适应复杂地面的变化情况。另外，本发明可基于现有残膜回收机进行改造，改造成本低、布置安装结构简单、作业可靠稳定。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：包括：控制装置、驱动输出模块和多个位置检测装置；所述控制装置分别与所述驱动输出模块和多个位置检测装置连接；
其中，多个所述位置检测装置安装在残膜回收机的起膜部件前方预设位置，用于检测自身位置与地面的距离；所述驱动输出模块连接残膜回收机两侧的液压举升油缸；
所述控制装置根据多个所述位置检测装置的检测信息，确定地面高度的地形变换数据，并通过所述驱动输出模块输出控制指令，作用于残膜回收机两侧的所述液压举升油缸，实现所述起膜部件与地面之间的高度不变。
2.根据权利要求1所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：还包括：摄像头和显示屏；所述摄像头和显示屏分别与所述控制装置连接；
所述摄像头安装在残膜回收机顶部，拍摄区域覆盖残膜回收机的集膜箱；
所述显示屏安装在驾驶室内，用于显示所述摄像头拍摄的集膜箱图像。
3.根据权利要求1所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：还包括：提醒设备和安装在所述残膜回收机的集膜箱内壁上的红外对射装置；
所述提醒设备和红外对射装置分别与所述控制装置连接。
4.根据权利要求3所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：还包括：安装在所述残膜回收机的集膜箱底部的压力传感器；
所述提醒设备和压力传感器分别与所述控制装置连接。
5.根据权利要求2所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：还包括：与所述控制装置连接的无线通信模块；所述控制装置通过所述无线通信模块与所述摄像头、显示屏通讯连接。
6.根据权利要求2所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：还包括：与所述控制装置连接的无线通信模块；所述控制装置通过所述无线通信模块与所述提醒设备、所述红外对射装置通讯连接。
7.根据权利要求2所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：还包括：与所述控制装置连接的无线通信模块；所述控制装置通过所述无线通信模块与所述提醒设备、所述压力传感器通讯连接。
8.根据权利要求1所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：所述通信模块为蓝牙、WIFI、ZigBee或公共移动通讯模块。
9.根据权利要求1所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：所述位置检测装置为光栅尺位移传感器、磁栅尺位移传感器或编码器。
10.根据权利要求1所述的一种残膜回收机智能监控***，其特征在于：还包括CAN通讯接口；所述CAN通讯接口一端与所述控制装置连接，另一端用于与上位机连接。
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