一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及农业机械自控的技术领域，具体公开了一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，仿形机构，所述仿形机构包括仿形安装板，所述仿形安装板侧壁转动连接有仿形杆，所述仿形杆与所述仿形安装板的转动轴同轴固定有扭簧；所述仿形杆远离所述仿形安装板的一端转动连接有仿形轮；所述位置传感器固定于所述仿形安装板侧壁，所述位置传感器的探测头朝向靠近所述仿形杆的一端；位置传感器，用于采集所述仿形机构检测端的位移变化；微控制器，用于对所述位置传感器的位移信号根据遗传算法对模糊PID的比例因子进行优化，并将优化后的控制信号向外发送。本发明专利技术的目的在于提供一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，以解决现有对复杂地质仿形过程中容易出现采集数据失真的技术问题。现采集数据失真的技术问题。现采集数据失真的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统及方法


[0001]本专利技术涉及农业机械数控的
，具体公开了一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统及方法。

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hm 2，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]针对丘陵山区，现有技术通常地面识别技术使切割刀的高度位置实现动态调节功能。例如中国专利技术专利公开了(公开号：CN113589709A)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。
[0004]上述方案虽然能够利用仿形检测机构实现对地面地势的仿形模拟，但是由于仿形检测使用到的是深度相机进行图像识别仿形，因此在模拟采集数据的过程中，会出现因相机拍照模糊或处理速度降低等情况，进而造成采集数据失真的情况。当采集系统长期使用失真数据调节切割刀，不仅容易造成切割甘蔗位置不一致，更容易造成切割刀加速磨损的情况，严重影响甘蔗收获效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，以解决现有对复杂地质仿形过程中容易出现采集数据失真的技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案为：一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，包括：
[0007]仿形机构，所述仿形机构包括仿形安装板，所述仿形安装板侧壁转动连接有仿形杆，所述仿形杆与所述仿形安装板的转动轴同轴固定有扭簧；所述仿形杆远离所述仿形安装板的一端转动连接有仿形轮；所述位置传感器固定于所述仿形安装板侧壁，所述位置传感器的探测头朝向靠近所述仿形杆的一端；
[0008]位置传感器，用于采集所述仿形机构检测端的位移变化；
[0009]微控制器，用于对所述位置传感器的位移信号进行滤波并根据遗传算法对模糊PID的比例因子进行优化，并将优化后的控制信号结果向外发送。
[0010]本基础方案的工作原理和有益效果在于：当仿形轮经过高地面时，扭簧压缩，仿形轮上升且通过扭簧的弹力使其紧压地面，当仿形轮通过低地面时，扭簧位仿形轮提供压力使其紧压地面。通过位置传感器采集仿形杆的姿态数据，传给微控制器，微控制器作出解算
并进行控制量的输出。
[0011]本技术方案利用仿形机构对地面进行模拟，并且根据位置传感器采集仿形机构模拟地面的数据与目标深度进行比对。相比于现有技术，本技术方案还采用遗传算法对模糊PID的比例因子进行优化，达到将更高的控制精度。确保后续对切割刀高度位置的精准调节，保证切割甘蔗位置不一致，避免切割刀额外磨损的情况发生，有效提高甘蔗收获效率。
[0012]本技术方案还采用遗传算法对模糊PID的比例因子进行优化，达到更高的控制精度。确保后续对切割刀高度位置的精准调节，保证切割甘蔗位置不一致，避免切割刀额外磨损的情况发生，有效提高甘蔗收获质量以及收获效率。
[0013]进一步地，还包括执行机构，所述执行机构包括继电器、电磁换向阀以及用于液压缸；所述微控制器用于控制所述继电器的开与关，所述继电器用于控制所述电磁换向阀的开与关，所述电磁换向阀用于控制所述液压缸的伸缩位移，所述液压缸的自由端固定连接有用于收割甘蔗的切割刀。
[0014]有益效果：本技术方案利用微控制器得出用于控制执行机构的控制量，微控制器控制执行机构，进而控制甘蔗收获机的切割刀高度。
[0015]进一步，还包括热成像仪，用于采集并生成连续的红外热成像图片；
[0016]处理模块，用于接收红外热成像图片并向所述微控制器发出信号；
[0017]所述处理模块在红外热成像图片出现温度20℃以下包含20℃的图像时，处理模块向微控制器发出持续接收所述位置传感器电信号；
[0018]所述处理模块在红外热成像图片出现温度20℃以上的图像时，处理模块向微控制器发出停止接收所述位置传感器电信号。
[0019]进一步，所述热成像仪固定于所述仿形机构与切割刀之间，所述热成像仪监测区域朝向靠近切割刀的一侧。
[0020]进一步，所述处理模块在接收的红外热成像图片出现温度0℃以下的图像时，判定存在冰冻物体，处理模块向微控制器发出存在冰冻物体电信号；所述微控制器在接收冰冻物体电信号后，在控制切割刀高度位置的原有基础上统一降低2mm；
[0021]所述处理模块在接收的红外热成像图片出现温度20
‑
40℃以上的图像时，判定存在活体生物入侵，所述处理模块向所述微控制器发出使切割刀上升至最高处的控制信号；
[0022]所述处理模块在接收的红外热成像图片出现温度40℃以上的图像时，判定存在燃烧物入侵，所述处理模块向所述微控制器发出使切割刀上升至最高处以及切割刀停止转动的控制信号。
[0023]进一步地，还包括车载终端，所述车载终端用于将所述位置传感器优化后的信号进行可视化展示。
[0024]进一步地，还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器同轴连接于切割刀，所述扭矩传感器用于监测甘蔗收获机切割刀的扭矩变化情况，所述微处理器通过扭矩传感器扭矩信号对切割刀工作情况进行判断，所述微处理器还用于将扭矩传感器的扭矩信号发送至车载终端，车载终端将扭矩信号生成可视化的扭矩变化曲线。
[0025]一种方法，使用到任一的一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例一甘蔗收获机的正视示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例一仿形机构的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例一遗传算法寻优流程图
[0029]图4为本专利技术实施例一遗传算法优化模糊PID原理图；
[0030]图5为本专利技术实施例微控制器控制执行机构动作示意图。
具体实施方式
[0031]下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0032]说明书附图中的附图标记包括：仿形机构1、仿形安装板5
‑
1、定位孔5
‑
2、位置传感器5
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3、连接轴5
‑
4、扭簧5
‑
5、滚动轴承5
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6、弯弧仿形杆5
‑
7、仿形轮5
‑
8。
[0033]实施例一
[0034]基本如附图1与附图2所示：一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，其特征在于，包括：仿形机构，所述仿形机构包括仿形安装板，所述仿形安装板侧壁转动连接有仿形杆，所述仿形杆与所述仿形安装板的转动轴同轴固定有扭簧；所述仿形杆远离所述仿形安装板的一端转动连接有仿形轮；所述位置传感器固定于所述仿形安装板侧壁，所述位置传感器的探测头朝向靠近所述仿形杆的一端；位置传感器，用于采集所述仿形机构检测端的位移变化；微控制器，用于对所述位置传感器的位移信号进行滤波并根据遗传算法对模糊PID的比例因子进行优化，并将优化后的控制信号结果向外发送。2.根据权利要求1所述的一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，其特征在于：还包括执行机构，所述执行机构包括继电器、电磁换向阀以及用于液压缸；所述微控制器用于控制所述继电器的开与关，所述继电器用于控制所述电磁换向阀的开与关，所述电磁换向阀用于控制所述液压缸的伸缩位移，所述液压缸的自由端固定连接有用于收割甘蔗的切割刀。3.根据权利要求1所述的一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，其特征在于：还包括热成像仪，用于采集并生成连续的红外热成像图片；处理模块，用于接收红外热成像图片并向所述微控制器发出信号；所述处理模块在红外热成像图片出现温度20℃以下包含20℃的图像时，处理模块向微控制器发出持续接收所述位置传感器电信号；所述处理模块在红外热成像图片出现温度20℃以上的图像时，处理模块向微控制器发出停止接收所述位置传感器电信号。4.根据权利要求3所述的一种甘蔗收获机切割器入土切割深度智能采集系统，其特征在于：所述热成像仪固定于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何冯光，崔振德，邓干然，李腾辉，郑爽，李国杰，王翔，杨少应，李玲，周思理，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：