甜菜收获机割台高度仿形装置及割台高度控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及甜菜收获机割台高度仿形装置及割台高度控制方法，装置包括仿形轮、连接转臂、旋转销轴、支撑架、连杆机构、角度传感器及复位机构，其中支撑架上设有可转动的旋转销轴，连接转臂的一端与仿形轮连接，另一端与旋转销轴连接，角度传感器安装在支撑架上且通过连杆机构与旋转销轴连接，复位机构设于支撑架与连接转臂间，用于连接转臂的复位。方法为车载控制器通过角度传感器测量连接转臂角度变化，计算甜菜收获机割台距离地面高度的升降差值，输出控制信号给液压阀控制油缸动作带动割台升降。本发明专利技术对甜菜收获机收获作业区域的地势进行仿形，将地势高低起伏变化转化为检测的角度信息，车载控制器根据角度变化实现对割台高度的自适应调控。

【技术实现步骤摘要】
甜菜收获机割台高度仿形装置及割台高度控制方法
本专利技术涉及检测
，具体的说是甜菜收获机割台高度仿形装置及割台高度控制方法。
技术介绍
国家进一步重视农业及农机装备，并在“中国制造2025”中将农机装备，列为十大专项之一。国家高度重视农机装备的原因之一是：农机装备性能优劣与否直接关系到收获作业时的效率和质量。在甜菜收获机收获作业时，国家对甜菜收获机的需求是甜菜收获机割台可以依据收获作业时的地形变化，进行自适应高度调节，从而保证甜菜收获机的收获质量和效率。但目前我国自主研制的甜菜收获机，在田间收获作业时，割台高度保持恒定，当完成指定区域的收获任务后，根据甜菜收获情况，对割台高度进行调节。这样的作业模式，不利于保证收获区域的收获质量，很容易因为地势的起伏变化，造成甜菜顶端过度切割或切割不足，导致收获质量不佳，给农民带来直接的经济损失，且给后期的甜菜仓储及加工带来不便。为进一步推动我国精准农业的发展，保证甜菜收获时的收获质量，我国目前急需一种可以对甜菜收获机割台高度进行调节的仿形装置，从而实现我国甜菜收获机在收获作业时，割台高度可以根据收获作业区域地势变化，地形地貌特点，进行自适应调节，从而实现我国自主研制的甜菜收获机从机械化向智能化跨越。
技术实现思路
针对甜菜收获机田间作业时，很容易因为地势的起伏变化，造成甜菜顶端过度切割或切割不足，导致收获质量不佳，给农民带来直接的经济损失，且给后期的甜菜仓储及加工带来不便的问题。满足我国自主研制的甜菜收获机，割台高度可以依据收获作业区域的地势变化特点，自行调节甜菜收获机的割台高度，保证甜菜收获的质量和效率。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：甜菜收获机割台高度控制方法，包括以下步骤：甜菜收获机作业时，角度传感器实时检测因田间地面起伏引起的割台高度仿形装置的连接转臂的角度变化并输出给车载控制器；车载控制器根据连接转臂的角度变化计算甜菜收获机割台距离地面高度的升降差值；车载控制器判断升降差值是否超过上升或下降的阈值；若未超过，则车载控制器根据升降差值输出控制信号给液压阀，液压阀控制液压油缸动作带动割台上升或下降，实现甜菜收获机割台高度的自适应调节。所述车载控制器根据连接转臂的角度变化计算甜菜收获机割台距离地面高度的升降差值，包括：当地面凸起时，割台距离地面高度的升降差值为：Δh＝Lcosθ0-Lcosθ2；其中，L为连接转臂的长度，θ0为地面平整时，连接转臂与垂直方向的角度；θ2＝θ0+θ1，θ2为因地面凸起而引起的连接转臂与垂直方向的角度；θ1为连接转臂因地面凸起而引起的角度变化，通过角度传感器检测获取；当地面凹陷时，割台距离地面高度的升降差值为：Δh'＝Lcosθ2'-Lcosθ0；其中，L为连接转臂的长度，θ0为地面平整时，连接转臂与垂直方向的角度；θ2'＝θ0-θ1'，θ2'为因地面凹陷而引起的连接转臂与垂直方向的角度；θ1'为连接转臂因地面凹陷而引起的角度变化，通过角度传感器检测获取。所述车载控制器根据升降差值输出控制信号给液压阀是采用模糊PID控制方法。所述车载控制器设置在甜菜收获机上，分别连接角度传感器、液压阀，所述液压阀控制设置在割台下方的液压油缸动作，从而带动割台升降。甜菜收获机割台高度仿形装置，包括仿形轮、连接转臂、旋转销轴、支撑架、连杆机构、角度传感器及复位机构，其中支撑架上设有可转动的旋转销轴，所述连接转臂的一端与旋转销轴连接，另一端与仿形轮连接，所述角度传感器安装在所述支撑架上、且通过所述连杆机构与所述旋转销轴连接，所述复位机构设置于所述支撑架与连接转臂之间，用于所述连接转臂的复位。所述连杆机构包括依次铰接的第一连杆、第二连杆及第三连杆，其中第一连杆的末端与所述旋转销轴固定连接，所述第三连杆的末端与所述角度传感器连接；所述第一连杆的末端套设在所述旋转销轴上、且通过顶丝与所述旋转销轴固定连接。所述旋转销轴上套设有位于所述连接转臂和所述连杆机构之间的定位套筒。所述连接转臂的一端套设在所述旋转销轴上、且通过连接转臂顶丝与所述旋转销轴固定连接。所述旋转销轴的一侧为平面，所述连接转臂顶丝顶紧在所述平面上；所述复位机构包括第一弹簧和第二弹簧，其中第一弹簧的两端分别与所述支撑架和连接转臂连接，所述第二弹簧的一端与所述支撑架连接，另一端与所述连接转臂顶丝相连；所述第一弹簧和第二弹簧的受力方向相反；所述连接转臂上设有第一定位凸台，所述支撑架上设有第二凸台，所述第一弹簧的两端分别与所述第一定位凸台和第二凸台连接，当所述连接转臂抬起或放下时，所述第一弹簧承受拉力或压力；所述支撑架上设有位于所述旋转销轴下方的弹簧固定销，所述第二弹簧的两端分别与所述弹簧固定销和所述连接转臂顶丝连接，当所述连接转臂抬起或放下时，所述第二弹簧承受压力或拉力。所述支撑架的一侧设有带通孔的凸台，所述角度传感器安装在所述凸台上，所述连杆机构穿过所述凸台上的通孔与所述角度传感器连接。本专利技术具有以下有益效果及优点：本专利技术提供了甜菜收获机割台高度仿形装置及控制方法，其中仿形装置可以有效地对甜菜收获机收获作业区域的地势进行仿形，并将地势的高低起伏变化，转化为角度传感器可以检测的角度信息。车载控制器通过对反馈的角度变化信息，来实现对割台高度的自适应调控。而本专利技术的控制方法，具有自适应性强，鲁棒性优良的特点，保证控制得精度及平稳性，有利于实现甜菜收获机割台高度依据地势的变化而实现割台的自动调节，同时本专利技术的仿形装置，具有易于安装，结构简单，便于维护及通用性强的特点。附图说明图1是本专利技术的控制方法的控制流程图；图2为本专利技术的控制方法的模糊PID控制原理示意图；图3为本专利技术的控制方法的地面凸起分析示意图；图4为本专利技术的控制方法的地面凹陷分析示意图；图5为本专利技术的装置结构示意图；图6为本专利技术的连杆机构的结构示意图之一；图7为本专利技术的连杆机构的结构示意图之二；图8为本专利技术的复位机构的结构示意图之一；图9为本专利技术的复位机构的结构示意图之二。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题，技术方案和优点更加清楚，下面将结合相关附图进行详细描述。如图1所示，为本专利技术甜菜收获机割台高度控制方法的控制流程图。车载控制器通过角度传感器10检测因田间地面起伏引起的割台高度仿形装置的连接转臂2的角度变化，计算甜菜收获机割台距离地面高度的升降差值，输出控制信号给液压阀，液压阀控制液压油缸动作带动割台上升或下降，实现甜菜收获机割台高度的自适应调节，最终实现设置在割台上的用于收割甜菜的割刀高度的调节，解决甜菜顶端过度切割或切割不足的问题。当地面比较平整时，车载控制器控制割台保持原有高度；当地面出现凹陷时，车载控制器通过控制割台油缸，如果此时已经到割台油缸最大行程，则不进行操作，保持原有高度，如果没有达到最大行程，则推动油缸，提升割台；当地面凸起时，车载控制通过控制割台油缸，如果此时已经到割台油缸最小行程，则不进行操作，保持原有高度，如果没有达到最小行程，则推动油缸，降低割台。车载控制器为PLC，设置在甜菜收获机上。甜菜收获机割台高度仿形装置安装在割台下方，通过支撑架4与割台连接。割台上还设有用于切割甜菜叶的切刀。如图2所示，为本专利技术甜菜收获机割台高度控制方法的模糊PID控制原理示意图，从图中可以看出，实现输入输出量的模糊化处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.甜菜收获机割台高度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：甜菜收获机作业时，角度传感器(10)实时检测因田间地面起伏引起的割台高度仿形装置的连接转臂(2)的角度变化并输出给车载控制器；车载控制器根据连接转臂(2)的角度变化计算甜菜收获机割台距离地面高度的升降差值；车载控制器判断升降差值是否超过上升或下降的阈值；若未超过，则车载控制器根据升降差值输出控制信号给液压阀，液压阀控制液压油缸动作带动割台上升或下降，实现甜菜收获机割台高度的自适应调节。

【技术特征摘要】
1.甜菜收获机割台高度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：甜菜收获机作业时，角度传感器(10)实时检测因田间地面起伏引起的割台高度仿形装置的连接转臂(2)的角度变化并输出给车载控制器；车载控制器根据连接转臂(2)的角度变化计算甜菜收获机割台距离地面高度的升降差值；车载控制器判断升降差值是否超过上升或下降的阈值；若未超过，则车载控制器根据升降差值输出控制信号给液压阀，液压阀控制液压油缸动作带动割台上升或下降，实现甜菜收获机割台高度的自适应调节。2.按照权利要求1所述的甜菜收获机割台高度控制方法，其特征在于，所述车载控制器根据连接转臂(2)的角度变化计算甜菜收获机割台距离地面高度的升降差值，包括：当地面凸起时，割台距离地面高度的升降差值为：Δh＝Lcosθ0-Lcosθ2；其中，L为连接转臂(2)的长度，θ0为地面平整时，连接转臂(2)与垂直方向的角度；θ2＝θ0+θ1，θ2为因地面凸起而引起的连接转臂(2)与垂直方向的角度；θ1为连接转臂(2)因地面凸起而引起的角度变化，通过角度传感器(10)检测获取；当地面凹陷时，割台距离地面高度的升降差值为：Δh'＝Lcosθ2'-Lcosθ0；其中，L为连接转臂(2)的长度，θ0为地面平整时，连接转臂(2)与垂直方向的角度；θ2'＝θ0-θ1'，θ2'为因地面凹陷而引起的连接转臂(2)与垂直方向的角度；θ1'为连接转臂(2)因地面凹陷而引起的角度变化，通过角度传感器(10)检测获取。3.按照权利要求1所述的甜菜收获机割台高度控制方法，其特征在于，所述车载控制器根据升降差值输出控制信号给液压阀是采用模糊PID控制方法。4.按照权利要求1-3任意一项所述的甜菜收获机割台高度控制方法，其特征在于，所述车载控制器设置在甜菜收获机上，分别连接角度传感器(10)、液压阀，所述液压阀控制设置在割台下方的液压油缸动作，从而带动割台升降。5.甜菜收获机割台高度仿形装置，其特征在于，包括仿形轮(1)、连接转臂(2)、旋转销轴(3)、支撑架(4)、连杆机构、角度传感器(10)及复位机构，其中支撑架(4)上设有可转动的旋转销轴(3)，所述连接转臂(2)的一端与旋转销轴(3)连接，另一端与仿形轮(1)连接，所述角度传感器(10)安装在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，杨亮，高雷，胡河春，白晓平，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21