本发明专利技术属于农业机械领域，具体地，涉及一种耕深自动控制调节装置，包括机械单元和控制单元；所述控制单元包括第一倾角传感器(6)、第二倾角传感器(7)、旋转编码器(8)和控制器(9)；第一倾角传感器(6)布置于拉杆(2)上，第二倾角传感器(7)布置于仿形轮架(11)上，仿形轮(3)的转轴处设置有旋转编码器(8)；电动推杆(4)、第一倾角传感器(6)、第二倾角传感器(7)和旋转编码器(8)均与控制器(9)电连接。本发明专利技术的耕深自动控制调节装置结构简单、耕深调节准确，实现了自动化耕深控制调节。使用仿形轮探测地面起伏、电动推杆伸缩调节耕深的方法，实现耕深自动控制调节。
【技术实现步骤摘要】
一种耕深自动控制调节装置及其控制调节方法
本专利技术属于农业机械领域，具体地，涉及一种耕深自动控制调节装置及其控制方法。
技术介绍
耕深一致性是衡量耕作质量的重要指标，传统耕深调节方法采用手动方式对耕深进行控制调节，驾驶员预先调定各拉杆长度，然后由液压悬挂装置控制，驾驶员有时很难察觉地面起伏，导致耕深不一致。耕深浅，不利于作物生长；耕深大，增加机具作业阻力，增大拖拉机功耗，人为调控劳动强度大，且控制不准确。目前耕深实时监测及自动调整技术欠缺，现有设备结构复杂、监测调整不准确。中国技术申请号为201220155951.2的申请《一种耕深自动调节控制系统》，通过扳动耕深调节手柄改变犁在土内的深度。根据拖拉机及犁耕深调节转臂上的两块倾角传感器检测值的差值，计算得出耕深。控制器根据耕深的反馈控制步进电机带动耕深调节手柄，从而自动控制耕深。由于耕地不平，拖拉机易颠簸，利用拖拉机及耕深调节转臂倾角差值计算的耕深不准确。并且利用耕深调节手柄、耕深调节转臂等部件组成的耕深调节机构结构较复杂。中国技术申请号为201420677711.8的申请《耕深调节电路》，通过开合上升、下降开关，使耕耙农机具上升、下降，并有限位保护，操作方便，适用范围广，但无法实现自动调节。耕作过程中，耕作深度及耕深一致性是衡量耕作质量的重要指标。目前耕深实时监测及自动调整的技术欠缺，现有设备结构复杂，存在监测不准确、调整不便的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可以实时监测地形起伏、实现深松铲作业过程中的耕深一致的耕深自动控制调节装置。本专利技术的另一目的在于提出一种利用所述耕深自动控制调节装置的耕深自动控制调节方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种耕深自动控制调节装置，包括机械单元，所述机械单元包括竖直悬挂架1、拉杆2、仿形轮3、电动推杆4、松土铲5、拉簧10和仿形轮架11；拉杆2的前端铰接在竖直悬挂架1上，拉杆2的后端挂接松土铲5；仿形轮架11的上端与竖直悬挂架1铰接，仿形轮架11的下端设有仿形轮3；仿形轮3与地面接触，仿形轮3位于松土铲5前方；电动推杆4的一端铰接在竖直悬挂架1的上端，另一端铰接在拉杆2上；仿形轮架11与竖直悬挂架1之间设有拉簧10；所述装置还包括控制单元；所述控制单元包括第一倾角传感器6、第二倾角传感器7、旋转编码器8和控制器9；第一倾角传感器6布置于拉杆2上，第二倾角传感器7布置于仿形轮架11上，仿形轮3的转轴处设置有旋转编码器8；电动推杆4、第一倾角传感器6、第二倾角传感器7和旋转编码器8均与控制器9电连接。控制器9安装于竖直悬挂架1上。一种利用所述的耕深自动控制调节装置的耕深自动控制调节方法，所述方法包括如下步骤：初始状态：拉杆2位于水平位置，第一倾角传感器6的初始角度为0°；仿形轮架11位于竖直位置，第二倾角传感器7的初始角度为0°；a.旋转编码器8测出仿形轮3的转速，通过仿形轮3的半径，得到耕深自动控制调节装置的前进速度；通过仿形轮3的中心点和松土铲5之间的水平距离L，得到铲-轮作业时间差：其中r为仿形轮3的半径，n为仿形轮3的转速，将该时间差△t输入控制器9，使电动推杆4开始运动时刻与仿形轮3遇到障碍时刻相差时间△t；b.第二倾角传感器7测得仿形轮转角β的变化，即可得出仿形轮3随地面变化高度h，记当前时刻为t1，并将数据输入控制器9，其中，仿形轮架11与竖直面之间的夹角为仿形轮转角β；c.松土铲5的变化高度h1初始化为0，第一倾角传感器6实时测出拉杆2的拉杆转角α的变化，并传送到控制器9，由拉杆转角α的变化可得出松土铲5的变化高度h1，其中，拉杆2的上表面与竖直悬挂架1的上部之间的夹角为拉杆转角α；d.控制器9根据拉杆转角α和仿形轮转角β判断松土铲5的变化高度h1与仿形轮3随地面变化高度h是否相等：当松土铲5的变化高度h1与仿形轮3随地面变化高度h不相等，进入步骤e，当松土铲5的变化高度h1与仿形轮3随地面变化高度h相等，进入步骤f；e.控制器9判断当前时刻t2是否满足t2-t1＝△t：当t2-t1＝△t时，控制器9控制电动推杆4伸缩：第二倾角传感器7测得仿形轮转角β变小时，控制器9控制电动推杆4伸长，使得松土铲5的变化高度h1与仿形轮3随地面变化高度h相等；第二倾角传感器7测得仿形轮转角β变大时，控制器9控制电动推杆4缩短，使得松土铲5的变化高度h1与仿形轮3随地面变化高度h相等；直到h＝h1时，电动推杆4停止运动，松土铲5位于正确位置，之后，重复步骤d，直至耕深自动控制调节装置停止工作；f.此时，松土铲5位于正确位置，电动推杆4保持不动；之后，重复步骤d，直至耕深自动控制调节装置停止工作。步骤b中，遇到障碍物时，仿形轮3绕下铰接点B转动，仿形轮架11绕下铰接点B向上转动，即仿形轮转角β由∠FBG变为∠F1BG1，仿形轮3的仿形轮转动半径BF＝BF1，仿形轮3随地面变化高度为h，其中，仿形轮架11与竖直悬挂架1的铰接点为下铰接点B。本专利技术的有益效果在于：使用仿形轮探测地面起伏、电动推杆伸缩调节耕深的方法，实现耕深自动控制调节。使用倾角传感器测得仿形轮、拉杆转角变化，并计算转化为高度变化，并可根据前进速度实时改变控制系统反馈调节时间差。本专利技术的耕深自动控制调节装置结构简单、耕深调节准确，实现了自动化耕深控制调节。附图说明图1为本专利技术的耕深自动控制调节装置的结构正视示意图；图2为本专利技术的耕深自动控制调节装置的结构斜视示意图；图3为本专利技术的耕深自动控制调节装置的角度说明示意图。附图标记：1竖直悬挂架2拉杆3仿形轮4电动推杆5松土铲6第一倾角传感器7第二倾角传感器8旋转编码器9控制器10拉簧11仿形轮架具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。如图1～3所示，一种耕深自动控制调节装置，包括机械单元和控制单元。机械单元，包括竖直悬挂架1、拉杆2、仿形轮3、电动推杆4、松土铲5、拉簧10和仿形轮架11；本装置能够通过悬挂架1挂接于拖拉机。拉杆2的前端铰接在竖直悬挂架1上，拉杆2与竖直悬挂架1的铰接点为上铰接点A，拉杆2的后端挂接耕作部件。优选地，在本实施例中，所述耕作部件为松土铲5。拉杆2的上表面与竖直悬挂架1的上部之间的夹角为拉杆转角α。仿形轮架11的上端与竖直悬挂架1铰接，仿形轮架11与竖直悬挂架1的铰接点为下铰接点B。仿形轮3设置在仿形轮架11的下端，仿形轮3与地面接触。仿形轮3位于松土铲5前方，两者之间具有一定距离，仿形轮3的中心点与松土铲5之间的水平距离为L。仿形轮架11与竖直面的夹角为仿形轮转角β。电动推杆4的一端铰接在竖直悬挂架1的上端，另一端铰接在拉杆2上。仿形轮架11与竖直悬挂架1之间设有拉簧10。控制单元，包括第一倾角传感器6、第二倾角传感器7、旋转编码器8和控制器9。第一倾角传感器6布置于拉杆2上，检测拉杆转角α的变化。第二倾角传感器7布置于仿形轮架11上，用于测量仿形轮转角β的变化。仿形轮3的转轴处设置有旋转编码器8，用于检测仿形轮3的转速。控制器9安装于竖直悬挂架1上，电动推杆4和控制器9之间电连接。电动推杆4接收控制器9信号，实现电动推杆4的推杆伸缩。通过仿形轮3的转速和松土铲5与仿形轮3之间的水平距离L，可得到控制器9控制电动推杆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耕深自动控制调节装置，包括机械单元，所述机械单元包括竖直悬挂架(1)、拉杆(2)、仿形轮(3)、电动推杆(4)、松土铲(5)、拉簧(10)和仿形轮架(11)；拉杆(2)的前端铰接在竖直悬挂架(1)上，拉杆(2)的后端挂接松土铲(5)；仿形轮架(11)的上端与竖直悬挂架(1)铰接，仿形轮架(11)的下端设有仿形轮(3)；仿形轮(3)与地面接触，仿形轮(3)位于松土铲(5)前方；电动推杆(4)的一端铰接在竖直悬挂架(1)的上端，另一端铰接在拉杆(2)上；仿形轮架(11)与竖直悬挂架(1)之间设有拉簧(10)；其特征在于：所述装置还包括控制单元；所述控制单元包括第一倾角传感器(6)、第二倾角传感器(7)、旋转编码器(8)和控制器(9)；第一倾角传感器(6)布置于拉杆(2)上，第二倾角传感器(7)布置于仿形轮架(11)上，仿形轮(3)的转轴处设置有旋转编码器(8)；电动推杆(4)、第一倾角传感器(6)、第二倾角传感器(7)和旋转编码器(8)均与控制器(9)电连接。
【技术特征摘要】
1.一种耕深自动控制调节装置，包括机械单元，所述机械单元包括竖直悬挂架(1)、拉杆(2)、仿形轮(3)、电动推杆(4)、松土铲(5)、拉簧(10)和仿形轮架(11)；拉杆(2)的前端铰接在竖直悬挂架(1)上，拉杆(2)的后端挂接松土铲(5)；仿形轮架(11)的上端与竖直悬挂架(1)铰接，仿形轮架(11)的下端设有仿形轮(3)；仿形轮(3)与地面接触，仿形轮(3)位于松土铲(5)前方；电动推杆(4)的一端铰接在竖直悬挂架(1)的上端，另一端铰接在拉杆(2)上；仿形轮架(11)与竖直悬挂架(1)之间设有拉簧(10)；其特征在于：所述装置还包括控制单元；所述控制单元包括第一倾角传感器(6)、第二倾角传感器(7)、旋转编码器(8)和控制器(9)；第一倾角传感器(6)布置于拉杆(2)上，第二倾角传感器(7)布置于仿形轮架(11)上，仿形轮(3)的转轴处设置有旋转编码器(8)；电动推杆(4)、第一倾角传感器(6)、第二倾角传感器(7)和旋转编码器(8)均与控制器(9)电连接。2.如权利要求1所述的耕深自动控制调节装置，其特征在于：控制器(9)安装于竖直悬挂架(1)上。3.一种利用如权利要求1或2所述的耕深自动控制调节装置的耕深自动控制调节方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：初始状态：拉杆(2)位于水平位置，第一倾角传感器(6)的初始角度为0°；仿形轮架(11)位于竖直位置，第二倾角传感器(7)的初始角度为0°；a.旋转编码器(8)测出仿形轮(3)的转速，通过仿形轮(3)的半径，得到耕深自动控制调节装置的前进速度；通过仿形轮(3)的中心点和松土铲(5)之间的水平距离L，得到铲-轮作业时间差：其中r为仿形轮(3)的半径，n为仿形轮(3)的转速，将该时间差△t输入控制器(9)，使电动推杆(4)开始运动时刻与仿形轮(3)遇到障碍时刻相差时间△t；b.第二倾角传感器(7)测得仿形轮转角β的变化，即可得出...
【专利技术属性】
技术研发人员：董向前，张超，王继承，宋建农，孙亚朋，徐光浩，王超，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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