一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法与系统，属于农业机械自动化技术领域，方法包括以下步骤：设置负载压力阈值，耕深作业阈值，获取悬挂机组的的姿态信息，根据获取的种植机油缸压力信息，判断悬挂机组液压油缸受力是否在负载阈值内，激光传感器实时测距，计算出悬挂机组整体下放高度，控制力执行机构对液压缸的三点悬挂下放点进行匀速调整，耕深达到设定值以后，发送开始耕种指令，实时反馈耕深，以及后犁的入土角度。在双芽蔗段横向种植机开始工作时，通过传感器实时检测耕深，从而依据实验平台提前算好的系数k间接得到油缸伸长量。能够极大程度上减少因人的误判导致的耕深不够而使覆土浅，使种植达不到最佳效果的情况。效果的情况。效果的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法与系统


[0001]本专利技术涉及农业机械自动化
，尤其涉及一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法与系统。

技术介绍

[0002]广西作为丘陵地区，甘蔗为主要农作物，甘蔗的生长质量与耕深息息相关，耕深不够会导致倒伏，出芽少等问题，故需要达到深种浅埋的种植要求，种植深度须达到30cm
‑
35cm，才利于甘蔗生长。普通工作环境下，机手通过田间同事根据肉眼观察下放高度，提示机手将悬挂机组抬起或下放，每一个来回需要一次提升下放，所以，能够实时检测悬挂机组下放高度，并进行耕深自动调节点的应用显得越来越重要，能够取代机手凭经验下放悬挂机组高度的情况，且有效提高田间工作效率，提升甘蔗的种植质量，减少人工干预调节不准导致的耕深不足情况，解决在田间精准耕深的问题是目前需要解决的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法与系统，解决
技术介绍
中提到的技术问题。可以通过传感器实时回传的数据经由控制器处理数据后，调整耕深距离，达到精准控制耕深的效果，极大程度上提高了耕作效果，减小因耕深不足导致的甘蔗生长受限问题，使耕种地的甘蔗作物耕深状况一致。同时为驾驶种植机机手提供便利，减少工作量。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]步骤1：设置种植机的负载压力阈值和种植机的耕深作业阈值；r/>[0007]步骤2：获取悬挂机组车身姿态信息；
[0008]步骤3：在往悬挂机组上放蔗种时，根据获取的拖拉机油缸压力信息，判断悬挂机组液压油缸受力是否在负载阈值内；
[0009]步骤4：达到负载阈值则发出警报，确保蔗种负载量在压力阈值内。
[0010]步骤5：根据获取的姿态角度传感器信息、压力传感器信息，判断后犁是否触地，如果悬挂机组触地则激光测距传感器开始与固定位置测距，实时传输数据，同时动力机构进行实时匀速调整；
[0011]步骤6：在压力和耕深的持续并行监控下，耕深达到阈值内，则发送可以耕种信息给位于驾驶室内的液晶显示器上；
[0012]步骤7：在调整悬挂机组下放过程中，所有测得的数据均在驾驶室的液晶显示器上实时显示。
[0013]进一步地，步骤1中，设置负载压力阈值为种植机油缸在负载最大量的蔗种时提升下放的最大压力阈值，耕深作业阈值为当前耕作田间的理想耕深阈值。
[0014]进一步地，步骤2中，悬挂机组车身姿态信息包括悬挂机组下放时与地理水平地面
的实时角度，用动态卡尔曼滤波的方法实时解算传回的角度数据，以前一时刻的角度信息，估算出当前时刻的角度信息，再以当前的估算值与实际值计算得到最优值，以得到准确的实时角度信息。
[0015]进一步地，步骤3中，当种植机负载蔗种下放未耕深调节时，压力变送器实时获取油缸压力数据，判断是否在负载阈值内。
[0016]进一步地，步骤5中，判断悬挂机组是否触地，在悬挂机组自重固定的情况下，在下放未触地过程中，压力的波形变化为规律波形，在触碰地面的同时，受到土壤阻力作用，压力波形产生变化，与下放波形不同，由压力传感器测得数据由控制器计算出当前状态即为触地状态，同时角度传感器在触地同时刻返回入土切深角度和角速度，控制力执行机构以固定角速度对液压缸进行下放控制。
[0017]进一步地，步骤5中，后犁为触地情况下时，由固定在后犁支架之间的激光传感器测得固定点距离后犁入土地面的距离，通过控制器计算得到耕深距离为固定传感器位置到平行于后犁尖的位置距离减去传感器测得的距离，在耕深达到耕深作业阈值后，发送开始耕种的信息于驾驶室液晶显示平台，耕深达到设定阈值范围内，即由模数转换信号发送指令给控制器发出控制力机构停止信息。
[0018]进一步地，步骤2中，获取悬挂机组车身姿态信息的具体过程为，先获取角速度，然后获取角度，先获取角速度的过程为，传感器接收控制单元发出的指令后，返回数据帧，数据帧包括0x55和0x52两个接收头帧、八个数据帧和最后一位校验码，八个数据帧包括X轴角速度低字节wxL、X轴角速度高字节wxH、Y轴角速度低字节wyL、Y轴角速度高字节wyH、z轴角速度低字节wzL、z轴角速度高字节wzH、温度低字节TL和温度高字节TH，在控制器接收到返回的数据帧后对数据进行解算，X轴角速度 wx＝((wxH<<8)|wxL)/32768*2000(
°
/s)，Y轴角速度 wy＝((wyH<<8)|wyL)/32768*2000(
°
/s)，Z轴角速度wz＝((wzH<<8)|wzL)/32768*2000(
°
/s)，获取角度的过程为，传感器接收控制单元发出的指令后，返回数据帧，数据帧包括0x55和0x53两个接收头帧、八个角度数据帧和最后一位角度校验码，八个角度数据帧包括X轴角度低字节 RollL、X轴角度高字节RollH、Y轴角度低字节PitchL、Y轴角度高字节PitchH、 Z轴角度低字节YawL、Z轴角度高字节YawH、温度低字节TL和温度高字节 TH，在控制器接收到返回的数据帧后对数据进行解算，x轴滚转角 Roll＝((RollH<<8)|RollL)/32768*180(
°
)，y轴俯仰角 Pitch＝((PitchH<<8)|PitchL)/32768*180(
°
)，z轴偏航角 Yaw＝((YawH<<8)|YawL)/32768*180(
°
)。
[0019]一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法的系统，包括：
[0020]传感器外设单元，传感器外设单元包括压力传感器、角度传感器和激光测距传感器，压力传感器设置于拖拉机三点悬挂举升油缸进油口，角度传感器设置于悬挂机组与后犁平面平行的机架平面上，激光测距传感器设置于后犁连接的垂直直角十字固定架中间，用于实时反馈测得数据；
[0021]执行单元，拖拉机提升悬挂机组的两个油缸，用于提升下放整个悬挂机组；
[0022]控制单元，用于接收角度传感器，激光传感器与压力传感器的信息，控制执行单元提升下放。
[0023]进一步地，在悬挂机组整体下放全程中，压力传感器与激光测距传感器实时反馈测得数据，并显示在位于驾驶室内的液晶显示屏上，并在拖拉机提升悬挂机构油缸上安装
压力传感器装置，用于实时检测，油缸提升和下放时的压力值，压力传感器在返回模拟信号后由中央处理器上的ADC模块对数字采集，转换为耕深控制信号。
[0024]进一步地，控制单元根据悬挂机组上安装的角度传感器所测得的角度通过卡尔曼滤波算法调节后输出频率不同的PWM信号，通过改变电磁阀的开关，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：设置种植机的负载压力阈值和种植机的耕深作业阈值；步骤2：获取悬挂机组车身姿态信息；步骤3：在往悬挂机组上放蔗种时，根据获取的拖拉机油缸压力信息，判断悬挂机组液压油缸受力是否在负载阈值内；步骤4：达到负载阈值则发出警报，确保蔗种负载量在压力阈值内。步骤5：根据获取的姿态角度传感器信息、压力传感器信息，判断后犁是否触地，如果悬挂机组触地则激光测距传感器开始与固定位置测距，实时传输数据，同时动力机构进行实时匀速调整；步骤6：在压力和耕深的持续并行监控下，耕深达到阈值内，则发送可以耕种信息给位于驾驶室内的液晶显示器上；步骤7：在调整悬挂机组下放过程中，所有测得的数据均在驾驶室的液晶显示器上实时显示。2.根据权利要求1所述的一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，其特征在于：步骤1中，设置负载压力阈值为种植机油缸在负载最大量的蔗种时提升下放的最大压力阈值，耕深作业阈值为当前耕作田间的理想耕深阈值。3.根据权利要求1所述的一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，其特征在于：步骤2中，悬挂机组车身姿态信息包括悬挂机组下放时与地理水平地面的实时角度，用动态卡尔曼滤波的方法实时解算传回的角度数据，以前一时刻的角度信息，估算出当前时刻的角度信息，再以当前的估算值与实际值计算得到最优值，以得到准确的实时角度信息。4.根据权利要求1所述的一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，其特征在于：步骤3中，当种植机负载蔗种下放未耕深调节时，压力变送器实时获取油缸压力数据，判断是否在负载阈值内。5.根据权利要求1所述的一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，其特征在于：步骤5中，判断悬挂机组是否触地，在悬挂机组自重固定的情况下，在下放未触地过程中，压力的波形变化为规律波形，在触碰地面的同时，受到土壤阻力作用，压力波形产生变化，与下放波形不同，由压力传感器测得数据由控制器计算出当前状态即为触地状态，同时角度传感器在触地同时刻返回入土切深角度和角速度，控制力执行机构以固定角速度对液压缸进行下放控制。6.根据权利要求5所述的一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，其特征在于：步骤5中，后犁为触地情况下时，由固定在后犁支架之间的激光传感器测得固定点距离后犁入土地面的距离，通过控制器计算得到耕深距离为固定传感器位置到平行于后犁尖的位置距离减去传感器测得的距离，在耕深达到耕深作业阈值后，发送开始耕种的信息于驾驶室液晶显示平台，耕深达到设定阈值范围内，即由模数转换信号发送指令给控制器发出控制力机构停止信息。7.根据权利要求3所述的一种双芽蔗段横向种植机耕深自动控制方法，其特征在于：步骤2中，获取悬挂机组车身姿态信息的具体过程为，获取角速度和角度，获取角速度的过程为，传感器接收控制单元发出的指令后，返回数据帧，数据帧包括0x55和0x52两个接收头帧、八个数据帧和最后一位校验码，八个数据帧包括X轴角速度低字节wxL、X轴角速度高字
节wxH、Y轴角速度低字节...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尚平，叶滢敏，钟家勤，吴飞，李科，文春明，李凯华，陈远玲，廖义奎，何永玲，陈成，王聪，闫清林，甘伟光，李威，侯怡，王京云，李俊辉，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：