一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置，卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块采集处理跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息，并根据处理后的跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息来调制发出X方位调制激光和Y方位调制激光；所述的调制光检流通信与伺服驱动模块接收调制光进行光电转换，得到马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号；利用马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号分别驱动X水平音圈马达位姿调整模块和Y竖直音圈马达位姿调整模块作相应的动作，从而带动二自由度卸粮筒本体分别在X水平方向旋转和Y竖直方向。本方法不受环境光照影响，不需要第三人随车监控操作，大大提高收割机作业效率和自动化水平。

An automatic position and posture adjusting device for grain unloading cylinder of harvester

【技术实现步骤摘要】
一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置
本专利技术涉及农业机械作业
，尤其涉及一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置。
技术介绍
在联合收割机收获作业时需要将破碎的青饲物料或者脱粒后的籽粒通过卸粮蛟龙经卸粮滚筒输送到跟随货车车厢中。整个作业过程中跟随货需要实时保持与收割机同步驾驶，两车驾驶员实时同步交换车厢粮堆增长情况，决定是否调整卸粮滚筒位置，或者变更某一方车速。为了保证驾驶安全，两车通常需要配置第三人，专门肉眼观测货车粮堆箱满情况，并告知两车司机，或者自己手动调节卸粮滚动位姿，向车厢空闲地方继续卸粮，耗费人工以且劳动强度大。实践中人们通常考虑加长货车车厢，希望一次跟随作业尽可能多装载粮食，但加长车厢的货车作业区域明显收地理环境、交通道路转场限制，仅适合非常空旷、且农田道路建设良好的大型农场。因此，设计卸粮滚筒自动化跟随粮堆卸粮作业装置尤为重要。随着机器视觉广泛应用，现有技术中出现采用相机图像处理办法进行自动位姿调节的方法，但基于相机对光照变化敏感的天生缺陷，在收割机迎光、背光，阴暗、晴朗天气变化时，图像处理效率将显著受到影响，甚至不会正常工作。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置。本专利技术采用阵列是激光网格方法实现粮堆形态变化实时测量，并将测量后的车厢各位置籽粒或者青饲料分布深度信息实时采集转换为滚筒位姿二维平面调整输入控制量，完成作业过程卸粮滚筒伺服精准动态调资作业。本方法不受环境光照影响，不需要第三人随车监控操作，大大提高收割机作业效率和自动化水平。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置，包括有二自由度卸粮筒本体、卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块、调制光检流通信与伺服驱动模块和卸粮筒进料端二维音圈马达位姿调整模块；所述的卸粮筒进料端二维音圈马达位姿调整模块包括有X水平音圈马达位姿调整模块和Y竖直音圈马达位姿调整模块；所述的卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块采集处理跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息，并根据处理后的跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息来调制发出X方位调制激光和Y方位调制激光；所述的调制光检流通信与伺服驱动模块接收X方位调制激光和Y方位调制激光，并分别对接收的X方位调制激光和Y方位调制激光进行光电转换，得到马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号；利用马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号分别驱动X水平音圈马达位姿调整模块和Y竖直音圈马达位姿调整模块作相应的动作，从而带动二自由度卸粮筒本体分别在X水平方向旋转和Y竖直方向。所述的卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块包括有固定在二自由度卸粮筒本体出料口端外壁上的铝合金壳体，在铝合金壳体的前侧面上分别上下设有全透镜片构成的激光矩阵反射光接收窗口和全透镜片构成的激光矩阵发射光源出射窗口，在铝合金壳体的后侧面设有调制通信光源出射窗口；在所述的激光矩阵发射光源出射窗口处依次设有网格光路鲍威尔棱镜固定座、三角散热固定座和红色激光光电二极管光源及驱动电路板，在所述的三角散热固定座上设有均匀等分排列的多个附带导热硅脂的激光二极管安装孔，所述的红色激光光电二极管光源及驱动电路板的光电二极管光源安装在激光二极管安装孔内，在所述的网格光路鲍威尔棱镜固定座上安装有多个位置与光电二极管光源一一对应的鲍威尔棱镜，所述的红色激光光电二极管光源及驱动电路板、三角散热固定座和网格光路鲍威尔棱镜固定座均是通过光学透明胶固定的；网格光路鲍威尔棱镜固定座中每个鲍威尔棱镜相差90度安装，每个棱镜对应一束激光二极光束，二极管将点状光斑转换为一字线状激光。在所述的激光矩阵反射光接收窗口处依次设有红色激光窄带滤光片一、双面凹透镜和激光检测矩阵电路板，所述的红色激光窄带滤光片一、双面凹透镜和激光检测矩阵电路板均是通过光学透明胶固定的；双面凹透镜，将入射的激光转为平行光矩阵；红色激光窄带滤光片一，作用是去除各种自然光谐波干扰，仅留发射光源同波长的探测激光通过；光学透明胶作用是固定检测单元，且保证激光穿透性。在所述的调制通信光源出射窗口处通过光学透明胶固定有通信模块固定座，在通信模块固定座上安装有X方位调制光通信二极管光源和Y方位调制光通信二极管光源；在所述的铝合金壳体内部还安装有控制模块，所述的控制模块分别与激光检测矩阵电路板的输出端、红色激光光电二极管光源及驱动电路板的控制端、X方位调制光通信二极管光源和Y方位调制光通信二极管光源的控制端连接；所述的红色激光光电二极管光源及驱动电路板的光源发出激光，通过鲍威尔棱镜将点状光斑转换为一字线状激光，最终形成激光检测网格，后穿过激光矩阵发射光源出射窗口打到随货车车厢内粮堆上，粮堆表面反射的光束穿过激光矩阵反射光接收窗口后，再依次经过红色激光窄带滤光片一和双面凹透镜后被激光检测矩阵电路板采集，激光检测矩阵电路板将采集到的光信号经过光电转换、放大处理后，得到光束矩阵X方向和Y方向的电流，收割机卸粮作业时，当跟随车厢空白时，光束矩阵分布均匀，粮堆景深一致或者相差不大；当收割机持续卸粮作业后，粮堆开始增长，货车箱粮堆景深出现高度不同的场景；这两种情况是收割卸粮作业的典型场景；由于跟随货车车厢内粮堆景深不同，反射光束强度不同，光束矩阵各方向的电流强度不同；将X方向和Y方向的电流发送给控制模块，控制模块对不同电流强度进行二级放大、调理，分别得到X维调制光驱动输出信号和Y维调制光驱动输出信号；控制模块根据X维调制光驱动输出信号和Y维调制光驱动输出信号调制通信模块固定座的X方位调制光通信二极管光源和Y方位调制光通信二极管光源，发出调制后的X方位调制激光和Y方位调制激光，X方位调制激光和Y方位调制激光被调制光检流通信与伺服驱动模块接收。激光检测矩阵电路板对光信号的转换如下：将探测阵列中每相邻两个光电二极管划分到XY不同维度中，分别输入硬件累加电路进行求和，设每个光电二极管检测到激光后的感应电流为Iij，则XY二维方向电流强度总和分别为：其中，Ix为X方向电流强度总和，Iy为Y方向电流强度总和。在所述的铝合金壳体内部还通过导热硅脂层固定安装有附带TEC制冷片的铝合金散热基板，在铝合金散热基板上还分别固定有带有三角散热固定座导热铜管的散热基板和带有通信模块固定座散热铜管的散热基板，在所述的三角散热固定座下方通过固定柱和导热硅脂固定有散热铜块一，散热铜块一与三角散热固定座导热铜管连接，在所述的通信模块固定座下方通过固定柱和导热硅脂固定有散热铜块二，散热铜块二与通信模块固定座散热铜管连接，所述的TEC制冷片的控制端与控制模块连接。TEC制冷片，作用是对铝合金散热基板进行高效降温，并将热量通过导热硅脂转移至激光矩阵探测处理模块铝合金本体。在所述的铝合金壳体的外部侧面上安装有单输入双输出变速机箱齿轮组、直流发电机、多拨片变速箱动力输入滚轮、固定动力输入滚轮的变速箱动力输入齿轮和铝合金散热模块，在所述的铝合金散热模块上设有风扇安装槽，在风扇安装槽内部安装有散热风扇，所述的多拨片变速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置，其特征在于：包括有二自由度卸粮筒本体、卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块、调制光检流通信与伺服驱动模块和卸粮筒进料端二维音圈马达位姿调整模块；/n所述的卸粮筒进料端二维音圈马达位姿调整模块包括有X水平音圈马达位姿调整模块和Y竖直音圈马达位姿调整模块；/n所述的卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块采集处理跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息，并根据处理后的跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息来调制发出X方位调制激光和Y方位调制激光；/n所述的调制光检流通信与伺服驱动模块接收X方位调制激光和Y方位调制激光，并分别对接收的X方位调制激光和Y方位调制激光进行光电转换，得到马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号；/n利用马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号分别驱动X水平音圈马达位姿调整模块和Y竖直音圈马达位姿调整模块作相应的动作，从而带动二自由度卸粮筒本体分别在X水平方向旋转和Y竖直方向摆动。/n

【技术特征摘要】
1.一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置，其特征在于：包括有二自由度卸粮筒本体、卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块、调制光检流通信与伺服驱动模块和卸粮筒进料端二维音圈马达位姿调整模块；
所述的卸粮筒进料端二维音圈马达位姿调整模块包括有X水平音圈马达位姿调整模块和Y竖直音圈马达位姿调整模块；
所述的卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块采集处理跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息，并根据处理后的跟随货车车厢内粮堆的激光光束矩阵分布信息来调制发出X方位调制激光和Y方位调制激光；
所述的调制光检流通信与伺服驱动模块接收X方位调制激光和Y方位调制激光，并分别对接收的X方位调制激光和Y方位调制激光进行光电转换，得到马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号；
利用马达水平驱动信号和马达竖直驱动信号分别驱动X水平音圈马达位姿调整模块和Y竖直音圈马达位姿调整模块作相应的动作，从而带动二自由度卸粮筒本体分别在X水平方向旋转和Y竖直方向摆动。


2.根据权利要求1所述的一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置，其特征在于：所述的卸粮筒出口端激光矩阵探测处理模块包括有固定在二自由度卸粮筒本体出料口端外壁上的铝合金壳体，在铝合金壳体的前侧面上分别上下设有全透镜片构成的激光矩阵反射光接收窗口和全透镜片构成的激光矩阵发射光源出射窗口，在铝合金壳体的后侧面设有调制通信光源出射窗口；
在所述的激光矩阵发射光源出射窗口处依次设有网格光路鲍威尔棱镜固定座、三角散热固定座和红色激光光电二极管光源及驱动电路板，在所述的三角散热固定座上设有均匀等分排列的多个附带导热硅脂的激光二极管安装孔，所述的红色激光光电二极管光源及驱动电路板的光电二极管光源安装在激光二极管安装孔内，在所述的网格光路鲍威尔棱镜固定座上安装有多个位置与光电二极管光源一一对应的鲍威尔棱镜，所述的红色激光光电二极管光源及驱动电路板、三角散热固定座和网格光路鲍威尔棱镜固定座均是通过光学透明胶固定的；
在所述的激光矩阵反射光接收窗口处依次设有红色激光窄带滤光片一、双面凹透镜和激光检测矩阵电路板，所述的红色激光窄带滤光片一、双面凹透镜和激光检测矩阵电路板均是通过光学透明胶固定的；
在所述的调制通信光源出射窗口处通过光学透明胶固定有通信模块固定座，在通信模块固定座上安装有X方位调制光通信二极管光源和Y方位调制光通信二极管光源；
在所述的铝合金壳体内部还安装有控制模块，所述的控制模块分别与激光检测矩阵电路板的输出端、红色激光光电二极管光源及驱动电路板的控制端、X方位调制光通信二极管光源和Y方位调制光通信二极管光源的控制端连接；
所述的红色激光光电二极管光源及驱动电路板的光源发出激光，通过鲍威尔棱镜将点状光斑转换为一字线状激光，最终形成激光检测网格，后穿过激光矩阵发射光源出射窗口打到随货车车厢内粮堆上，粮堆表面反射的光束穿过激光矩阵反射光接收窗口后，再依次经过红色激光窄带滤光片一和双面凹透镜后被激光检测矩阵电路板采集，激光检测矩阵电路板将采集到的光信号经过光电转换、放大处理后，得到光束矩阵X方向和Y方向的电流，由于跟随货车车厢内粮堆景深不同，反射光束强度不同，光束矩阵各方向的电流强度不同；将X方向和Y方向的电流发送给控制模块，控制模块对不同电流强度进行二级放大、调理，分别得到X维调制光驱动输出信号和Y维调制光驱动输出信号；控制模块根据X维调制光驱动输出信号和Y维调制光驱动输出信号调制通信模块固定座的X方位调制光通信二极管光源和Y方位调制光通信二极管光源，发出调制后的X方位调制激光和Y方位调制激光，X方位调制激光和Y方位调制激光被调制光检流通信与伺服驱动模块接收。


3.根据权利要求2所述的一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置，其特征在于：在所述的铝合金壳体内部还通过导热硅脂层固定安装有附带TEC制冷片的铝合金散热基板，在铝合金散热基板上还分别固定有带有三角散热固定座导热铜管的散热基板和带有通信模块固定座散热铜管的散热基板，在所述的三角散热固定座下方通过固定柱和导热硅脂固定有散热铜块一，散热铜块一与三角散热固定座导热铜管连接，在所述的通信模块固定座下方通过固定柱和导热硅脂固定有散热铜块二，散热铜块二与通信模块固定座散热铜管连接，所述的TEC制冷片的控制端与控制模块连接。


4.根据权利要求2所述的一种收割机卸粮筒自动调整位姿装置，其特征在于：在所述的铝合金壳体的外部侧面上安装有单输入双输出变速机箱齿轮组、直流发电机、多拨片变速箱动力输入滚轮、固定动力输入滚轮的变速箱动力输入齿轮和铝合金散热模块，在所述的铝合金散热模块上设有风扇安装槽，在风扇安装槽内部安装有散热风扇，所述的多拨片变速箱动力输入滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，马利强，陈雪辉，俞传阳，李昊，黄磊，马彪，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34