一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机制造方法及图纸

本发明专利技术属于农业机械领域的一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机，包括仿形探测总成、割台仿形调节总成、割台升降执行总成、割台底盘铰接总成和控制系统。仿形探测总成安装于割台前方；割台仿形调节总成安装于割台前部；割台升降执行总成安装于割台与底盘之间；割台底盘铰接总成安装于割台与底盘之间。通过割台仿形调节总成与割台升降执行总成实现运输状态与割台仿形收获作业状态下的割台位置控制；通过控制系统针对仿形探测总成探测得割刀距垄面距离，通过数学模型解决系统仿形信息超前量的影响进而控制割台仿形调节总成对割台进行横纵向调节以保证割刀与垄面间保持一定距离，降低因割刀高度调节不当造成叶菜收获损失和刀具入土损坏现象。损失和刀具入土损坏现象。损失和刀具入土损坏现象。

【技术实现步骤摘要】
一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机


[0001]本专利技术属于农业机械领域，尤其涉及一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机。

技术介绍

[0002]叶类蔬菜收获是叶菜生产中劳动力强度最大的环节之一，其劳动强度约占整个生产过程的35％，同时也是保证收获叶类蔬菜品相与质量的最后环节。叶类蔬菜按照其播种方式可分为撒播和条播，根据种植经验以及相关研究发现，在同一播种面积下条播产量相对于撒播产量不会减少甚至尤有胜之，而且条播叶类蔬菜更适合机械化有序收获且其收获品相与规整度均高于无序收获。同时，由于叶菜播种前整地起垄精度较低以及播种后灌溉等影响造成叶菜收获时垄面凹凸不平即垄面纵向、横向起伏较大，又因叶菜类作物诸如上海青、菠菜等，其第一子叶距地面高度极低，因此若收获过程中割台不能随地面进行横向、纵向仿形即割刀距垄面距离不能保持一定距离，极易因割刀距垄面高度过高造成叶菜切散进而造成收获损失，降低收获质量，或者割刀距垄面高度过低造成割刀触土导致刀具损坏等结果；其次，现有叶菜收获机割台高度探测装置多为后置，具有很严重的信息滞后现象，不能保证割台高度调节的有效性。且现有前置仿形或多或少存在探测信息超前的问题，不能保证割台高度位置调节的有效性；再者，现有割台仿形调节装置位置均距割刀较远且中间存在多个装置连接结构，由于加工精度以及装配间隙问题，难以保证割刀高度调节的准确性。
[0003]针对上述问题，国内外学者展开了相应研究。中国专利CN109699287A公开了一种具有收割高度调节功能的叶菜收获机及其控制方法，根据红外测距传感器检测到的信号控制电推杆伸缩，并根据超声波传感器检测到的信号控制升降平台伸缩，但该收获机的执行装置仍只实现了纵向仿形，并不具有横向仿形的功能，且由于垄面环境复杂，直接利用超声波传感器探测垄面信息误差较大。同时由于探测前置导致探测信息超前造成割台高度位置调节不准确；
[0004]因此，需要进一步对叶菜有序收获机割台在机构、智能化方面，诸如横纵仿形机构、仿形探测机构以及相应控制系统进行研究。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提出了一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机，通过割台底盘铰接总成实现割台相对于底盘总成横向纵向调节的机构方面的功能，通过割台仿形调节总成与割台升降执行总成实现收获机运输状态与割台仿形收获作业状态下的割台位置控制；通过控制系统针对仿形探测总成探测所得割刀距垄面距离，通过数学模型解决系统仿形信息超前量的影响进而控制割台仿形调节总成对割台进行横纵向调节以保证割刀与垄面间保持一定距离，降低因割刀高度调节不当造成叶菜收获损失和刀具入土损坏现象。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种割台仿形装置，包括仿形探测总成、割台仿形调节总成、割台升降执行总成、割台底盘铰接总成和控制系统；
[0007]所述仿形探测总成安装于所述割台前方；
[0008]所述割台仿形调节总成横向对称安装于所述割台前部底端；
[0009]两套所述割台升降执行总成横向对称安装于所述割台与底盘总成之间；
[0010]所述割台底盘铰接总成横向对称安装于所述割台与底盘总成之间、且位于割台升降执行总成之后；
[0011]所述控制系统分别与仿形探测总成、割台、割台仿形调节总成、割台升降执行总成和底盘总成连接。
[0012]上述方案中，所述仿形探测总成包括割台连接板、仿形探测机构连接横梁和仿形探测机构；
[0013]所述仿形探测机构连接横梁的两端分别通过割台连接板安装在所述割台前部龙门框架；所述仿形探测机构安装于所述仿形探测机构连接横梁。
[0014]进一步的，所述仿形探测机构包括检测装置、仿形探测摆杆转动连接支座、仿形探测摆杆转动连接轴、仿形探测摆杆、垄面接触装置和垄面接触装置连接轴；
[0015]所述仿形探测摆杆一端通过仿形探测摆杆转动连接轴与仿形探测摆杆转动连接支座转动连接；所述仿形探测摆杆另一端通过所述垄面接触装置连接轴与所述垄面接触装置转动连接；所述检测装置与仿形探测摆杆转动连接支座连接，检测装置检测端与仿形探测摆杆转动连接轴一端连接；
[0016]所述检测装置与所述控制系统连接，所述检测装置用于检测仿形探测摆杆相对于仿形探测摆杆转动连接支座的转动变化信号并传输至控制系统。
[0017]进一步的，所述仿形探测机构还包括探测连接板、仿形探测行程限位机构、仿形探测弹性支撑机构和导流板；
[0018]所述仿形探测行程限位机构一端转动连接于所述探测连接板一端，所述探测连接板另一端与仿形探测机构连接横梁连接；所述仿形探测行程限位机构另一端与所述仿形探测摆杆转动连接；
[0019]所述仿形探测弹性支撑机构一端转动连接于探测连接板一端，探测连接板另一端与仿形探测机构连接横梁连接；仿形探测弹性支撑机构另一端与所述仿形探测摆杆转动连接；
[0020]所述导流板安装于仿形探测摆杆前侧。
[0021]进一步的，所述仿形探测行程限位机构包括第一行程限位销、限位滑轨、限位滑块、限位紧定机构、限位连杆、第二行程限位销；所述仿形探测弹性支撑机构包括第一弹性限位销、伸缩杆、弹性调节件、弹性元件、伸缩套筒、第二弹性限位销；
[0022]所述限位滑轨另一端与所述限位滑块构成直线副，所述限位连杆一端固定连接于所述限位滑块，所述限位连杆另一端通过所述第二行程限位销转动连接于所述仿形探测摆杆；所述限位紧定机构可调固定于所述限位滑轨滑槽内以控制所述限位滑块行程进而调节所述仿形探测摆杆的转动行程；
[0023]所述伸缩杆另一端与所述伸缩套筒孔端配合构成直线副实现伸缩功能即配合长度可调；所述伸缩套筒杆端通过所述第二弹性限位销转动连接于所述仿形探测摆杆；所述
弹性元件通过连接在所述伸缩杆上的所述弹性调节件施加一力作用于所述伸缩套筒一端，使得所述伸缩杆、弹性调节件、弹性元件、伸缩套筒构成弹性张开元件，对所述仿形探测摆杆施加一力使得所述垄面接触装置贴于垄面。
[0024]上述方案中，所述割台仿形调节总成包括割台仿形执行机构、长度检测装置、仿形调整摆臂组件、轴端限位件、仿形滚筒。
[0025]两套所述仿形调整摆臂组件对称安装于所述仿形滚筒两端，所述仿形调整摆臂组件一端转动连接于所述割台前端一侧，所述仿形调整摆臂组件另一端球铰副连接于所述仿形滚筒转动轴端；所述轴端限位件连接于所述仿形滚筒一端限制仿形滚筒一端轴向位移，所述仿形滚筒另一端能够相对所述仿形调整摆臂组件轴向位移；
[0026]所述割台仿形执行机构安装端转动连接于所述割台前端上部，所述割台仿形执行机构伸长端转动连接于所述仿形调整摆臂组件另一端；所述长度检测装置一端转动连接于所述割台仿形执行机构安装端，长度检测装置另一端转动连接于所述割台仿形执行机构伸长端；
[0027]所述割台仿形执行机构、长度检测装置分别与所述控制系统连接，所述长度检测装置检测割台仿形执行机构的长度信息并发送至所述控制系统，所述控制系统控制割台仿形执行机构的长度。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种割台仿形装置，其特征在于，包括仿形探测总成(1)、割台仿形调节总成(3)、割台升降执行总成(4)、割台底盘铰接总成(5)和控制系统(9)；所述仿形探测总成(1)安装于所述割台(2)前方；所述割台仿形调节总成(3)横向对称安装于所述割台(2)前部底端；两套所述割台升降执行总成(4)横向对称安装于所述割台(2)与底盘总成(6)之间；所述割台底盘铰接总成(5)横向对称安装于所述割台(2)与底盘总成(6)之间、且位于割台升降执行总成(4)之后；所述控制系统(9)分别与仿形探测总成(1)、割台(2)、割台仿形调节总成(3)、割台升降执行总成(4)和底盘总成(6)连接。2.根据权利要求1所述的割台仿形装置，其特征在于，所述仿形探测总成(1)包括割台连接板(1-1)、仿形探测机构连接横梁(1-2)和仿形探测机构(1-3)；所述仿形探测机构连接横梁(1-2)的两端分别通过割台连接板(1-1)安装在所述割台(2)前部龙门框架；所述仿形探测机构(1-3)安装于所述仿形探测机构连接横梁(1-2)。3.根据权利要求2所述的割台仿形装置，其特征在于，所述仿形探测机构(1-3)包括检测装置(1-3-1)、仿形探测摆杆转动连接支座(1-3-3)、仿形探测摆杆转动连接轴(1-3-4)、仿形探测摆杆(1-3-5)、垄面接触装置(1-3-6)和垄面接触装置连接轴(1-3-7)；所述仿形探测摆杆(1-3-5)一端通过仿形探测摆杆转动连接轴(1-3-4)与仿形探测摆杆转动连接支座(1-3-3)转动连接；所述仿形探测摆杆(1-3-5)另一端通过所述垄面接触装置连接轴(1-3-7)与所述垄面接触装置(1-3-6)转动连接；所述检测装置(1-3-1)与仿形探测摆杆转动连接支座(1-3-3)连接，检测装置(1-3-1)检测端与仿形探测摆杆转动连接轴(1-3-4)一端连接；所述检测装置(1-3-1)与所述控制系统(9)连接，所述检测装置(1-3-1)用于检测仿形探测摆杆(1-3-5)相对于仿形探测摆杆转动连接支座(1-3-3)的转动变化信号并传输至控制系统(9)。4.根据权利要求3所述的割台仿形装置，其特征在于，所述仿形探测机构(1-3)还包括探测连接板(1-3-8)、仿形探测行程限位机构(1-3-9)、仿形探测弹性支撑机构(1-3-10)和导流板(1-3-11)；所述仿形探测行程限位机构(1-3-9)一端转动连接于所述探测连接板(1-3-8)一端，所述探测连接板(1-3-8)另一端与仿形探测机构连接横梁(1-2)连接；所述仿形探测行程限位机构(1-3-9)另一端与所述仿形探测摆杆(1-3-5)转动连接；所述仿形探测弹性支撑机构(1-3-10)一端转动连接于探测连接板(1-3-8)一端，探测连接板(1-3-8)另一端与仿形探测机构连接横梁(1-2)连接；仿形探测弹性支撑机构(1-3-10)另一端与所述仿形探测摆杆(1-3-5)转动连接；所述导流板(1-3-11)安装于仿形探测摆杆(1-3-5)前侧。5.根据权利要求1所述的割台仿形装置，其特征在于，所述割台仿形调节总成(3)包括割台仿形执行机构(3-2)、长度检测装置(3-3)、仿形调整摆臂组件(3-5)、轴端限位件(3-6)、仿形滚筒(3-7)。两套所述仿形调整摆臂组件(3-5)对称安装于所述仿形滚筒(3-7)两端，所述仿形调整摆臂组件(3-5)一端转动连接于所述割台(2)前端一侧，所述仿形调整摆臂组件(3-5)另一
端球铰副连接于所述仿形滚筒(3-7)转动轴端；所述轴端限位件(3-6)连接于所述仿形滚筒(3-7)一端限制仿形滚筒(3-7)一端轴向位移，所述仿形滚筒(3-7)另一端能够相对所述仿形调整摆臂组件(3-5)轴向位移；所述割台仿形执行机构(3-2)安装端转动连接于所述割台(2)前端上部，所述割台仿形执行机构(3-2)伸长端转动连接于所述仿形调整摆臂组件(3-5)另一端；所述长度检测装置(3-3)一端转动连接于所述割台仿形执行机构(3-2)安装端，长度检测装置(3-3)另一端转动连接于所述割台仿形执行机构(3-2)伸长端；所述割台仿形执行机构(3-2)、长度检测装置(3-3)分别与所述控制系统(9)连接，所述长度检测装置(3-3)检测割台仿形执行机构(3-2)的长度信息并发送至所述控制系统(9)，所述控制系统(9)控制割台仿形执行机构(3-2)的长度。6.根据权利要求1所述的割台仿形装置，其特征在于，所述割台底盘铰接总成(5)包括割台底盘铰接件(5-1)和割台底盘铰接支座(5-2)；所述割台底盘铰接件(5-1)上端两侧轴端通过所述割台底盘铰接支座(5-2)纵向对称安装于所述割台(2)底部后端，所述割台底盘铰接件(5-1)下端两侧轴端通过所述割台底盘铰接支座(5-2)横向对称安装于所述底盘总成(6)上；所述割台(2)能够通过所述割台底盘铰接总成(5)绕所述底盘总成(6)进行横向、纵向转动，并通过控制系统(9)控制所述割台仿形调节总成(3)调节所述割台的横向、纵向姿态。7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的割台仿形装置的控制系统，其特征在于，包括检测机构、控制系统(9)和执行机构；所述检测机构包括仿形探测总成(1)的检测装置(1-3-1)、割台仿形调节总成(3)的长度检测装置(3-3)和底盘总成(6)的作业速度检测装置(6-2)；所述执行机构包括割台仿形调节总成(3)的割台仿形执行机构(3-2)和割台升降执行总成(4)的割台升降执行机构(4-2)；所述检测机构与控制系统(9)连接，所述控制系统(9)与执行机构连接；所述控制系统(9)包括割台高度检测与超前量处理控制模块和割台仿形高度调节控制模块；所述割台高度检测控制模块用于通过割台仿形调节总成(3)的左右两套长度检测装置(3-3)得到当前左侧割台仿形执行机构(3-2)的长度l
0l
和当前右侧割台仿形执行机构(3-2)的长度l
0r
，并通过割台倾角数学模型分别得到割台(2)左、右两侧相对于收获垄面(7)的夹角β
l

【专利技术属性】
技术研发人员：毛罕平，彭海涛，韩绿化，高峰，苏小梅，任坤，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：