一种番茄收获机及其割台仿形系统的制作方法

1.本技术涉及农机控制技术领域，特别涉及一种割台仿形系统。还涉及一种番茄收获机。


背景技术：

2.番茄收获机是一种大型的农用收获机械，主要用于加工番茄成熟后的收获工作，割台是番茄收获机的主要作业部件，割台的仿形控制是影响割台收割的关键。
3.目前割台的调节主要是通过驾驶员目测割台横梁与地面是否平行，判断割台是否需要进行手动调节。番茄收获机在作业时，动力滚轮行驶在垄上，仿形轮行驶在垄沟中，垄上及垄沟的凹凸不平会对割台的收割产生影响；番茄收获机车身具有自动调平功能，由于割台和车身铰接，因此车身在调平的同时不能带动割台跟随调平。基于以上因素，割台若没有仿形功能，会使番茄收获机的挑秧杆和割刀容易入土而致使磨损严重，部分番茄会被割刀和挑秧杆损伤，导致割台整体的适应性差、采收效果不佳。
4.因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的割台仿形系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种割台仿形系统，在两个方向上实现调平。本技术的另一目的是提供一种番茄收获机。
6.为实现上述目的，本技术提供一种割台仿形系统，包括设有割刀的割台本体，以及设于所述割台本体的：
7.执行单元，设有：成对的仿形轮和独立调节所述仿形轮高度的第一动力件、成对的动力滚轮和独立调节所述动力滚轮高度的第二动力件；
8.检测单元，设有传感器，所述传感器用于检测所述割刀在第一方向上的倾斜角度以及在第二方向上的倾斜角度；
9.控制单元，连接所述执行单元和所述检测单元，所述控制单元用于根据所述传感器的检测信号调节成对的仿形轮之间的高度差以及所述动力滚轮与所述仿形轮之间的高度差。
10.在一些实施例中，所述割台本体还设有割台横梁，所述割台横梁的长度方向、所述割刀的长度方向、一对所述仿形轮的连线方向以及一对所述动力滚轮的连线方向均与第一方向同向，一对所述仿形轮连线中心与一对所述动力滚轮连线中心的连线方向与第二方向同向，所述传感器设置于所述割台横梁的中间位置；
11.其中，第一方向与第二方向垂直。
12.在一些实施例中，所述传感器为双轴倾斜角度传感器，所述双轴倾斜角度传感器用于检测第一方向上的倾斜角度α1和第二方向上的倾斜角度β1。
13.在一些实施例中，所述第一动力件为仿形轮油缸，所述第二动力件为动力滚轮油
缸；
14.所述检测单元还设有第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器用于检测所述动力滚轮油缸的有杆腔油缸压力值p1，所述第二压力传感器用于检测所述动力滚轮油缸的无杆腔油缸压力值p0。
15.在一些实施例中，所述执行单元还设有割台阀块以及与所述动力滚轮油缸相连且设于所述割台阀块的第一动力滚轮升降阀组和第二动力滚轮升降阀组，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器设于所述割台阀块。
16.在一些实施例中，所述控制单元还用于根据所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的检测信号判断所述动力滚轮的高度位置，并根据所述动力滚轮的高度位置调节所述动力滚轮的高度。
17.在一些实施例中，所述控制单元设有以can总线进行通讯实现数据传输的控制器、手柄、扶手箱、显示屏；
18.所述双轴倾斜角度传感器用以检测倾斜角度α1和β1，并将检测的倾斜角度α1和β1传输至所述控制器，所述控制器通过转换模块获得倾斜状况及倾斜角度值；
19.所述控制器用以：将转换得到的倾斜状况及倾斜角度值通过can总线发送至所述显示屏，接收压力检测信号并发送至所述显示屏；
20.所述显示屏用以：显示倾斜状态及当前倾斜角度值α和β，显示所述动力滚轮的位置状态以及压力值相应数据。
21.在一些实施例中，所述割台本体在第三方向上可升降，所述割台本体还设有在第三方向上可升降的挑秧机构。
22.在一些实施例中，所述控制器还用以：
23.兼顾所述割台本体及所述挑秧机构与地面高度，并对所述仿形轮和所述动力滚轮的位置进行微调后得到标定值α
l
、β
l
和αh、βh，标定值α
l
和β
l
为最低位置，标定值αh、βh为最高位置；
24.根据p1、p0差值的绝对值与设定值δ+ε比较，
[0025][0026]
式中，δh、δ0、δ
l
分别为所述动力滚轮悬空位置、置地位置、独立支撑位置时的实际测量值，ε为误差值；
[0027]
根据实时δ+ε值判断所述动力滚轮的位置，并将p1、p0的差值信号转换为电磁阀的调节信号控制所述动力滚轮升降；若悬空，则收缩所述动力滚轮油缸降下所述动力滚轮；若置地，则保持不变；若独立支撑，则伸出所述动力滚轮油缸抬升所述动力滚轮。
[0028]
本技术还提供了一种番茄收获机，包括上述割台仿形系统。
[0029]
相对于上述背景技术，本技术所提供的割台仿形系统包括割台本体、执行单元、检测单元和控制单元。割台本体设有割刀，执行单元、检测单元和控制单元设于割台本体。执行单元设有成对的仿形轮和第一动力件、成对的动力滚轮和第二动力件。检测单元设有传
感器。控制单元连接执行单元和检测单元，
[0030]
该割台仿形系统通过传感器检测割刀在第一方向上的倾斜角度以及在第二方向上的倾斜角度，通过控制单元调节成对的仿形轮之间的高度差以及动力滚轮与仿形轮之间的高度差，在两个方向上实现调平。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0032]
图1为本技术实施例提供的割台仿形系统的结构示意图；
[0033]
图2为本技术实施例提供的双轴倾斜角度传感器的位置示意图；
[0034]
图3为本技术实施例提供的割台阀块的结构示意图；
[0035]
图4为本技术实施例提供的割台仿形系统在第一视角下的状态示意图一；
[0036]
图5为本技术实施例提供的割台仿形系统在第一视角下的状态示意图二；
[0037]
图6为本技术实施例提供的割台仿形系统在第二视角下的状态示意图一；
[0038]
图7为本技术实施例提供的割台仿形系统在第二视角下的状态示意图二。
[0039]
其中：
[0040]
101-割台横梁、102-仿形轮、103-仿形轮油缸、104-割刀、105-动力滚轮、106-动力滚轮油缸、107-挑秧机构、108-割台连接总成、109-割台框架、201-双轴倾斜角度传感器、301-割台阀块、302-第一动力滚轮升降阀组、303-第二动力滚轮升降阀组、304-第一压力传感器、305-第二压力传感器。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0042]
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
[0043]
请参考图1，图1为本技术实施例提供的割台仿形系统的结构示意图；其中，图1所示的x轴即为第一方向x，y轴即为第二方向y，z轴即为第三方向z。
[0044]
在第一种具体的实施方式中，本技术所提供的割台仿形系统包括割台本体、执行单元、检测单元和控制单元。
[0045]
割台本体设有割刀104，利用割刀104实现收割功能。执行单元、检测单元和控制单元设于割台本体。
[0046]
其中，执行单元设有仿形轮102、第一动力件、动力滚轮105和第二动力件。仿形轮102和动力滚轮105均成对设置，分布于割台本体的两侧。每个仿形轮102均有第一动力件，每个第一动力件独立调节仿形轮102在第三方向z上的高度。与此类似的，第二动力件调节
动力滚轮105在第三方向z上的高度。
[0047]
检测单元设有传感器，传感器检测割刀104在第一方向x上的倾斜角度以及在第二方向y上的倾斜角度。
[0048]
控制单元连接执行单元和检测单元，控制单元根据传感器的检测信号调节成对的仿形轮102之间的高度差以及动力滚轮105与仿形轮102之间的高度差。
[0049]
在本实施例中，该割台仿形系统通过传感器检测割刀104在第一方向x上的倾斜角度以及在第二方向y上的倾斜角度，通过控制单元调节成对的仿形轮102之间的高度差以及动力滚轮105与仿形轮102之间的高度差，在两个方向上实现调平。
[0050]
请参考图2和图3，其中，图2为本技术实施例提供的双轴倾斜角度传感器的位置示意图，图3为本技术实施例提供的割台阀块的结构示意图。
[0051]
在一些实施例中，割台本体还设有割台横梁101，割台横梁101的长度方向、割刀104的长度方向、一对仿形轮102的连线方向以及一对动力滚轮105的连线方向均与第一方向x同向；一对仿形轮102连线中心与一对动力滚轮105连线中心的连线方向与第二方向y同向，传感器设置于割台横梁101的中间位置；其中，第一方向x、第二方向y和第三方向z两两垂直。
[0052]
需要注意的是，传感器可以选用多种传感器组合的设置形式，一种传感器检测第一方向x上的倾斜，另一种传感器检测第二方向y上的倾斜；或选用单个传感器的设置形式，同时检测两个方向上的倾斜，同应属于本实施例的说明范围。
[0053]
示例性的，传感器为双轴倾斜角度传感器201，双轴倾斜角度传感器201用于检测第一方向x上的倾斜角度α1和第二方向y上的倾斜角度β1。
[0054]
需要注意的是，所用的双轴倾斜角度传感器可用其他高性能的角度传感器替换以完成调平检测，同应属于本实施例的说明范围。
[0055]
在本实施例中，将双轴倾斜角度传感器安装在割台横梁101中间位置上。割台横梁101位于割刀104的正上方且与割台本体固定，故割台横梁101会随左右仿形轮102的位置变化而左右倾斜；割台横梁101位于动力滚轮105的斜上方且与割台本体固定，故割台横梁101会随动力滚轮105的位置变化而前后倾斜；双轴倾斜角度传感器分别检测空间坐标x、y轴方向的倾斜角度。
[0056]
具体而言，倾斜角度传感器随割台横梁101左右倾斜，检测割刀104左右倾斜状态。使x轴倾角值反馈至控制单元的控制器与目标值对比计算出仿形轮102当前高度与目标高度差值，将差值信号转换为控制信号输出至第一动力件，对仿形轮102工作高度进行调节。
[0057]
倾斜角度传感器随割台横梁101前后倾斜，检测割刀104前后倾斜状态。使y轴倾角值反馈至控制器与目标值对比计算出动力滚轮105当前值与目标值差值，将差值信号转换为控制信号输出至第二动力件，对动力滚轮105工作高度进行调节。
[0058]
示例性的，该割台仿形系统具体为一种电液调平的番茄收获机割台仿形系统，此时，第一动力件为仿形轮油缸103，第二动力件为动力滚轮油缸106。
[0059]
由于双轴倾斜角度传感器安装在割台横梁101上，割台与车架铰接，因此进入自动调平模式割台左右倾斜时，会影响y轴方向的角度变化，单靠倾斜角度检测难以准确控制动力滚轮105位置，通过增加压力检测的方法解决该因素的影响。
[0060]
进一步的，检测单元还设有第一压力传感器304和第二压力传感器305，第一压力
传感器304用于检测动力滚轮油缸106的有杆腔油缸压力值p1，第二压力传感器305用于检测动力滚轮油缸106的无杆腔油缸压力值p0。
[0061]
在本实施例中，利用压力传感器检测动力滚轮105与地面作用时的压力值。将该压力值作为当前值，与目标值进行运算，根据差值判断动力滚轮105的受力情况，根据误差范围得出动力滚轮105受力状况，并将此条件作为y轴方向调节的限制条件。
[0062]
在一些实施例中，执行单元还设有割台阀块301以及与动力滚轮油缸106相连且设于割台阀块301的第一动力滚轮升降阀组302和第二动力滚轮升降阀组303，第一压力传感器304和第二压力传感器305设于割台阀块301。
[0063]
需要注意的是，压力传感器的检测位置、类型可根据设计需要进行选择，同应属于本实施例的说明范围。
[0064]
在本实施例中，执行单元主要包括仿形轮102及其仿形轮油缸103和电磁阀、动力滚轮105及其动力滚轮油缸106和电磁阀。两个压力传感器分别检测对应于动力滚轮105的有杆腔油缸和无杆腔油缸的压力值p1和p0，根据p1和p0差值的绝对值，判断动力滚轮105的受力状况。
[0065]
在一些实施例中，控制单元还用于根据第一压力传感器304和第二压力传感器305的检测信号判断动力滚轮105的高度位置，并根据动力滚轮105的高度位置调节动力滚轮105的高度。
[0066]
需要注意的是，动力滚轮105的位置计算可转换为受力大小进行确定，同应属于本实施例的说明范围。
[0067]
在一些实施例中，控制单元设有控制整车动作的控制器、手柄、扶手箱、显示屏，它们以can总线进行通讯，实现数据传输。
[0068]
其中，扶手箱按键输出系统的启停信号，通过显示屏的屏幕设置标定高度值、动作灵敏度、倾斜角度死区，并显示仿形系统工作状态。
[0069]
需要注意的是，can通讯方式可以用rs232/485，ethernet modbus-tcp等通信协议代替，同应属于本实施例的说明范围。显示器的屏幕可利用其他满足显示需求的屏幕替代，同应属于本实施例的说明范围。
[0070]
在一些实施例中，割台本体在第三方向z上可升降，割台本体还设有在第三方向z上可升降的挑秧机构107。
[0071]
除此以外，割台本体还包括割台连接总成108和割台框架109。
[0072]
在本实施例中，双轴倾斜角度传感器安装于靠近挑秧机构107一侧的割台横梁101的中间位置，利用双轴倾斜角度传感器获取x、y轴方向的倾斜角度α1、β1，并将检测的倾斜角度α1和β1传输至控制器，控制器通过转换模块获得倾斜状况及倾斜角度值，根据倾斜角度计算电磁阀的调节电流。其中α1、β1[-σ，σ]，σ为检测的最大倾斜角度值。控制器将转换得到的倾斜状况及倾斜角度值通过can总线发送至显示屏，接收压力检测信号并发送至显示屏。显示屏显示倾斜状态及当前倾斜角度值α和β，显示动力滚轮105的位置状态以及压力值相应数据。
[0073]
在一些实施例中，控制器还用以：
[0074]
兼顾割台本体及挑秧机构107与地面高度，并对仿形轮102和动力滚轮105的位置进行微调后得到标定值α
l
、β
l
和αh、βh，标定值α
l
和β
l
为最低位置，标定值αh、βh为最高位置；
[0075]
根据p1、p0差值的绝对值与设定值δ+ε比较，
[0076][0077]
式中，δh、δ0、δ
l
分别为动力滚轮105悬空位置、置地位置、独立支撑位置时的实际测量值，ε为误差值；
[0078]
根据实时δ+ε值判断动力滚轮105的位置，并将p1、p0的差值信号转换为电磁阀的调节信号控制动力滚轮105升降。
[0079]
在本实施例中，控制器根据实时δ+ε值判断动力滚轮105的位置，并将差值信号转换为电磁阀的调节信号控制动力滚轮105升降。若悬空，则收缩油缸降下动力滚轮105；若置地，则保持不变；若独立支撑，则伸出油缸抬升动力滚轮105。显示屏接收控制器发送的压力数据信息，并在屏幕显示动力滚轮105的位置状态以及压力值相应数据。
[0080]
在一种具体的使用说明中：
[0081]
在平地上，通过扶手箱按键，将割台设置为手动调平模式；
[0082]
按下手柄按键降下割台，调节仿形轮102、动力滚轮105的位置，由于番茄收获机的割刀104外面有挑秧机构107，它做上下方向的往复运动捡拾番茄果并将其往后运送，因此调节割刀104的位置要兼顾挑秧机构107与地面高度；
[0083]
根据当前倾斜角度α、β的值对仿形轮102、动力滚轮105的位置进行微调，调至到合适高度，点击屏幕确认按键，选择调节完成后的当前值作为标定值，屏幕将α
l
、β
l
的值传输至控制器接收，那么标定值α
l
、β
l
即为割台最低位置；
[0084]
设置仿形轮102、动力滚轮105的升降灵敏度以及倾斜角度传感器的死区值；
[0085]
按下手柄按键上升割台，仿形轮102、动力滚轮105同时脱离地面，点击屏幕确认按键，选择当前值作为割台最高位置标定值αh、βh；
[0086]
仿形标定确定了割台动作的最大范围，通过扶手箱按键退出手动模式，进入自动调平模式。
[0087]
请参考图4至图7，其中，图4为本技术实施例提供的割台仿形系统在第一视角下的状态示意图一，图5为本技术实施例提供的割台仿形系统在第一视角下的状态示意图二，图6为本技术实施例提供的割台仿形系统在第二视角下的状态示意图一，图7为本技术实施例提供的割台仿形系统在第二视角下的状态示意图二。
[0088]
仿形轮102是完成割台左右调平的执行部件，根据倾斜角度传感器在x轴方向检测的角度变化量，调节电磁阀电流值，控制仿形轮102升降。番茄收获机在平整地面作业时仿形轮102、割刀104的位置如图4所示。平整地面作业时，两仿形轮102行走在垄沟里，割刀104平行于地面，倾斜角度传感器相对于地面未发生倾斜；当两垄沟的深度相差较大时，仿形轮102、割刀104位置如图5所示，割刀104、割台横梁101在倾斜角度传感器x轴方向发生了倾斜，倾斜角度为α1，由图可以看到此时割刀104易入土且会伤害番茄果，需调节左侧仿形轮102的高度保证割刀104与地面平行；
[0089]
动力滚轮105是完成割台前后调平的执行部件，根据倾斜角度传感器在y轴方向检
测的角度变化量，以动力滚轮105油缸有杆腔压力p1和无杆腔压力p0差值的绝对值与设定值δ+ε对比判断动力滚轮105的位置作为限制条件，调节电磁阀电流值，控制动力滚轮105升降。番茄收获机在平整地面作业时动力滚轮105的位置如图6所示。平整地面作业时，动力滚轮105行走在垄上，割刀104平行于地面，倾斜角度传感器相对于地面未发生倾斜；当地面有凸起时，动力滚轮105、割台横梁101的位置如图7所示，割台横梁101在倾斜角度传感器y轴方向发生了倾斜，倾斜角度为β1，需通过调节动力滚轮105的位置保证割刀104与地面平行；当地面有凹陷时，控制器亦通过受力情况与倾斜状况给出油缸调节量，保证割刀104与地面平行。
[0090]
本技术还提供了一种番茄收获机，包括上述割台仿形系统，具备以下效果：
[0091]
1.本系统采用双轴的倾斜角度传感器作为信号采集装置，精度高，可靠性强，相比传统的液压式、单一角度传感器仿形控制系统，本系统响应速度更快，能够自动调节割台高度，调节方式更精确、更灵敏、滞后时间更短，不需要驾驶员频繁手动调节割台仿形轮的高度，能够自动对割台进行调平并保护割刀和番茄果；
[0092]
2.通过系统的显示屏，显示倾斜角度实时值、倾斜状态、升降动作指示、倾斜动作指示，设有倾斜角度死区及动作灵敏度快速按键，界面直观易操作；
[0093]
3.不仅解决了割台仿形效果的问题，而且驾驶员只需要专注于驾驶和填充任务，使复杂的驾驶工作变得简单，极大的提高了工作效率；
[0094]
4.本系统经济、实用，系统的控制方法可以用到相近产品的特殊部件上。
[0095]
需要注意的是，本技术中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
[0096]
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0097]
以上对本技术所提供的番茄收获机及其割台仿形系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。