甘蔗收获机入土切割智能监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种甘蔗收获机入土切割智能监控系统，包括：车载终端、深度相机、扭矩传感器、温度传感器、位移传感器、旋转编码器、微控制器、仿形检测机构和执行机构；所述控制系统由微控制器采集甘蔗收获机入土切割深度、刀具磨损情况、甘蔗破头率、刀具转速、车辆行驶速度、发动机油液温度六个参数；所述甘蔗收获机入土切割智能监控系统可以将采集数据进行处理并拟合曲线。该发明专利技术有效提高了甘蔗收获机信息化、自动化水平，解决了甘蔗收获机入土切割深度不能因地形变化进行自动调整，进而影响切割合格率、甘蔗破头率，提高了甘蔗收获机作业效率，为作业效率的监管提供了技术支持。为作业效率的监管提供了技术支持。为作业效率的监管提供了技术支持。

【技术实现步骤摘要】
甘蔗收获机入土切割智能监控系统


[0001]本专利技术涉及甘蔗收获机田间收获作业时信息采集、可视化领域，特别涉及一种甘蔗收获机入土切割智能监控系统。

技术介绍

[0002]甘蔗作为我国重要的糖类作物，主要种植于我国广东、广西和云南等地。2019年，我国甘蔗种植面积约153.33万hm2，位居世界第3位。其中广西甘蔗种植面积约87万hm2，占全国总种植面积的60％以上。我国甘蔗收获机的机械化进程缓慢，主要由于甘蔗多种植于丘陵山区，蔗地起伏不平，且收获季节雨水多，作业环境大大的限制了作业质量、作业时间。
[0003]甘蔗收获的机械化、智能化作业离不开田间作业信息的可视化，对甘蔗收获机田间作业信息进行收集，可以更加清晰获取所需要的信息，可以对获取的信息进行处理，有利于对整机的机械化进行调整，也为后续的智能化提供了条件。设计一款对收获机作业时的监测系统对甘蔗收获机的机械化、智能化进程具有重大意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提高甘蔗收获机的作业质量，提供一种甘蔗收获机入土切割智能监控系统，对甘蔗收获机入土切割深度、刀具磨损情况、甘蔗破头率、刀具转速、车辆行驶速度、发动机油液温度六个参数进行实时监测，同时甘蔗收获机刀具可随地表起伏变化自动调整高度。
[0005]本专利技术通过下述技术方案解决上述技术问题：
[0006]一种甘蔗收获机入土切割智能监控系统，包括：车载终端、深度相机5
‑
5、扭矩传感器4
‑
2、温度传感器、位移传感器5
‑
6、旋转编码器4
‑
1、微控制器、仿形检测机构和执行机构；
[0007]所述仿形检测机构通过固定支架5
‑
1固定于甘蔗收获机的机架上，并位于甘蔗收获机的刀具前方，所述车载终端安装于甘蔗收获机的驾驶室内，
[0008]所述深度相机5
‑
5有两个，一个深度相机5
‑
5安装于仿形检测机构上，另一个深度相机5
‑
5安装于甘蔗收获机的机架上，甘蔗收获机的刀具的后方，所述扭矩传感器4
‑
2安装于甘蔗收获机刀具的刀具轴4
‑
3上，所述温度传感器安装于甘蔗收获机的发动机油液箱中，所述位移传感器5
‑
6安装于仿形检测机构上，所述旋转编码器4
‑
1有两个，分别设置于甘蔗收获机的车轮轴上和刀具的刀具轴4
‑
3上，所述微控制器和执行机构均安装于甘蔗收获机上；
[0009]所述扭矩传感器4
‑
2、温度传感器、位移传感器5
‑
6和旋转编码器4
‑
1均与微控制器连接，微控制器与车载终端连接，所述车载终端与深度相机5
‑
5连接；所述微控制器还与执行机构连接，所述执行机构与甘蔗收获机的刀具连接；
[0010]所述扭矩传感器4
‑
2用于检测甘蔗收获机的刀具入土切割时扭矩数据，通过扭矩数据变化，监测甘蔗收获机刀具磨损情况；
[0011]所述温度传感器用于检测发动机油液的温度，并发送至微控制器；
[0012]所述两个旋转编码器4
‑
1分别用于检测刀具轴4
‑
3的转速和车轮轴的转速，并发送至微控制器；
[0013]所述微控制器用于通过车轮轴的转速和车轮直径计算得到车辆的行驶速度；
[0014]位移传感器5
‑
6用于检测入土切割深度，并将采集的数据发送至微控制器，
[0015]所述微控制器用于处理数据并发送至车载终端，所述车载终端用于实时显示接收的数据，
[0016]所述安装于仿形检测机构上的深度相机5
‑
5用于采集地面图像信息，并将采集的地面图像信息发送至车载终端，所述车载终端接收安装于甘蔗收获机机架上的深度相机5
‑
5采集的地面图像信息，并检测识别是否存在甘蔗倒伏，当检测到甘蔗倒伏时，车载终端识别出甘蔗直径，并将此信息反馈给微控制器，微控制器根据位移传感器5
‑
6采集得到的入土切割深度与车载终端识别出的甘蔗直径做出位移补偿，确保最终得到的入土切割深度的准确性；
[0017]所述安装于甘蔗收获机的机架上的深度相机5
‑
5用于采集地面图像信息，并将采集的地面图像信息发送至车载终端，所述车载终端用于根据安装于甘蔗收获机的机架上的深度相机5
‑
5采集的地面图像信息，检测甘蔗收获机作业后的甘蔗破头率，并将甘蔗破头率信息发送至微控制器；
[0018]所述微控制器用于接收甘蔗破头率信息，并对甘蔗破头率信息进行分析，通过执行机构控制甘蔗收获机的刀具的升降，当甘蔗破头率急剧升高时，微控制器通过执行机构控制甘蔗收获机的刀具的下降。
[0019]在上述方案的基础上，所述仿形检测机构包括：仿形预紧弹簧杆5
‑
2、带有滑槽的仿形杆5
‑
3和仿形轮5
‑
4；
[0020]所述带有滑槽的仿形杆5
‑
3的上端与固定支架5
‑
1连接，所述带有滑槽的仿形杆5
‑
3的下端与仿形轮5
‑
4连接，所述仿形预紧弹簧杆5
‑
2的一端与带有滑槽的仿形杆5
‑
3连接，所述仿形预紧弹簧杆5
‑
2的另一端与甘蔗收获机的机架连接；
[0021]在上述方案的基础上，所述位移传感器5
‑
6和深度相机5
‑
5安装于带有滑槽的仿形杆5
‑
3上。
[0022]在上述方案的基础上，所述车载终端上设有计算机视觉与深度学习算法，通过对两个深度相机5
‑
5采集地面图像信息进行识别，分别得到甘蔗倒伏图像和甘蔗破头图像数据，对甘蔗倒伏图像和甘蔗破头图像数据进行分析，最终检测到倒伏甘蔗的直径和甘蔗收获机作业后的甘蔗破头率。
[0023]在上述方案的基础上，所述执行机构包括：继电器、电磁阀、电磁换向阀和液压缸；所述微处理器与继电器连接，所述继电器通过电磁阀与电磁换向阀连接，所述电磁换向阀与液压缸连接；
[0024]所述微控制器用于控制继电器的开关，进而控制所述电磁阀，所述电磁阀通过电磁换向阀来控制所述液压缸，进而控制刀具的升降。
[0025]在上述方案的基础上，所述微控制器解算各个传感器的数据并将解算后的数据发送给所述车载终端，所述车载终端用于接收解算后的数据，并对解算后的数据进行可视化处理，所述微控制器得到车载终端的反馈后控制执行机构动作。
[0026]在上述方案的基础上，所述微控制器还包括HC
‑
05模块，所述微控制器与车载终端
通过HC
‑
05模块无线连接，用于通过HC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗收获机入土切割智能监控系统，其特征在于，包括：车载终端、深度相机(5
‑
5)、扭矩传感器(4
‑
2)、温度传感器、位移传感器(5
‑
6)、旋转编码器(4
‑
1)、微控制器、仿形检测机构和执行机构；所述仿形检测机构通过固定支架(5
‑
1)固定于甘蔗收获机的机架上，并位于甘蔗收获机的刀具前方，所述车载终端安装于甘蔗收获机的驾驶室内，所述深度相机(5
‑
5)有两个，一个深度相机(5
‑
5)安装于仿形检测机构上，另一个深度相机(5
‑
5)安装于甘蔗收获机的机架上，甘蔗收获机的刀具的后方，所述扭矩传感器(4
‑
2)安装于甘蔗收获机刀具的刀具轴(4
‑
3)上，所述温度传感器安装于甘蔗收获机的发动机油液箱中，所述位移传感器(5
‑
6)安装于仿形检测机构上，所述旋转编码器(4
‑
1)有两个，分别设置于甘蔗收获机的车轮轴上和刀具的刀具轴(4
‑
3)上，所述微控制器和执行机构均安装于甘蔗收获机上；所述扭矩传感器(4
‑
2)、温度传感器、位移传感器(5
‑
6)和旋转编码器(4
‑
1)均与微控制器连接，微控制器与车载终端连接，所述车载终端与深度相机(5
‑
5)连接；所述微控制器还与执行机构连接，所述执行机构与甘蔗收获机的刀具连接；所述扭矩传感器(4
‑
2)用于检测甘蔗收获机的刀具入土切割时扭矩数据，通过扭矩数据变化，监测甘蔗收获机刀具磨损情况；所述温度传感器用于检测发动机油液的温度，并发送至微控制器；所述两个旋转编码器(4
‑
1)分别用于检测刀具轴(4
‑
3)的转速和车轮轴的转速，并发送至微控制器；所述微控制器用于通过车轮轴的转速和车轮直径计算得到车辆的行驶速度；位移传感器(5
‑
6)用于检测入土切割深度，并将采集的数据发送至微控制器，所述微控制器用于处理数据并发送至车载终端，所述车载终端用于实时显示接收的数据，所述安装于仿形检测机构上的深度相机(5
‑
5)用于采集地面图像信息，并将采集的地面图像信息发送至车载终端，所述车载终端接收安装于甘蔗收获机机架上的深度相机(5
‑
5)采集的地面图像信息，并检测识别是否存在甘蔗倒伏，当检测到甘蔗倒伏时，车载终端识别出甘蔗直径，并将此信息反馈给微控制器，微控制器根据位移传感器(5
‑
6)采集得到的入土切割深度与车载终端识别出的甘蔗直径做出位移补偿，确保最终得到的入土切割深度的准确性；所述安装于甘蔗收获机的机架上的深度相机(5
‑
5)用于采集地面图像信息，并将采集的地面图像信息发送至车载终端，所述车载终端用于根据安装于甘蔗收获机的机架上的深度相机(5
‑
5)采集的地...

【专利技术属性】
技术研发人员：何冯光，李国杰，陈自宏，邓干然，王金山，郑爽，崔振德，李玲，覃双眉，
申请(专利权)人：雷州雷宝机械有限公司，
类型：发明
国别省市：