一种打捆机动态称重与计价装置、控制系统及控制方法与流程

本发明涉及动态称重与计价技术领域，特别涉及一种打捆机动态称重与计价装置、控制系统及控制方法。

背景技术：

捡拾打捆技术是牧草及农作物秸秆综合利用过程中的关键技术之一。近年来国内的打捆机发展迅速，但在自动化控制、实时监测等方面还有很大不足。现有的打捆机无法在打捆完成时对草捆进行实时称重和密度监测，只能通过另行称重的方式对草捆进行称重，不能及时调整草捆的重量及密度，另行称重的方式不仅需要多台设备配合而且浪费人力。为解决草捆称重问题提出了在打捆机的草捆输出滑道上安装草捆称重装置和草捆计数装置，以实现草捆自动称重和计数的技术方案，对应专利有专利号为：CN203661663U，专利名为：一种打捆机监测显示系统的实用新型专利，但该方法依托于所述草捆输出滑道，且需要传感器保持水平位置状态。由于田间作业环境恶劣，打捆机作业时并不能保证传感器保持在水平位置且由于圆捆机所打草捆较大该专利所述的草捆输出滑道并不适用于圆捆机。同时现有打捆机计价方式多为按件计价或按亩计价，但由于每亩草量不同，打捆机每亩地所打草捆数量及耗油量有较大差异，在计价过程中往往存在较大争议。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种打捆机动态称重与计价系装置、控制系统及控制方法，实现打捆机田间作业时草捆自动称重、计数并根据草捆重量、数量和打捆机行驶里程提供多种可选择式计价模型。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下： 一种打捆机动态称重与计价装置，包括牵引机、打捆机、动态称重平台和计算机控制系统，所述牵引机与所述打捆机连接，所述动态称重平台安装在所述打捆机的出口处，所述牵引机、所述打捆机和所述动态称重平台均与所述计算机控制系统连接；所述动态称重平台包括尾轴、双弹簧机构、U形连接件、连接板、U形安装槽、传感器安装架、至少一个称重传感器、承重块、秤台面；所述双弹簧机构分别与U形连接件、连接板相连；所述U形连接件与尾轴同轴相连；所述尾轴通过连接板与打捆机相连；所述传感器安装架与U形安装槽焊接在尾轴上；所述秤台面设有缓冲弧面；所述秤台面、承重块、称重传感器通过螺栓从上至下依次连接安装在传感器安装架上；惯性测量单元安装在秤台面下方中心位置。

本发明还提供一种应用在打捆机动态称重与计价装置中的计算机控制系统，包括重量采集模块、里程计量模块、GPS模块、信号调理模块、采集端处理器、无线通信模块、中央处理器、触摸显示屏、串口通信模块一、存储模块一、电源模块一、串口通信模块二、存储模块二、电源模块二；所述重量采集模块包括称重传感器、惯性测量单元和转速传感器；所述称重传感器用于采集草捆重力垂直于秤台面的分力；所述转速传感器用于采集打捆机后轮转速；所述里程计量模块包括霍尔传感器；所述霍尔传感器用于计量打捆机行驶里程；所述重量采集模块、里程计量模块与采集端处理器之间设有信号调理模块；所述称重传感器、惯性测量单元和霍尔传感器的输出端均与信号调理模块的输入端连接；所述采集端处理器还设有存储模块一和串口通信模块一；所述存储模块一包括SD存储器一和FLASH存储器一；所述SD存储器一、FLASH存储器一和串口通信模块一分别与采集端处理器双向连接；所述采集端处理器与中央处理器之间设有无线通信模块；所述无线通信模块分别与采集端处理器和中央处理器双向连接；所述中央处理器还设有存储模块二和串口通信模块二；所述存储模块二包括SD存储器二和FLASH存储器二；所述SD存储器二、FLASH存储器二和串口通信模块二分别与中央处理器双向连接。

上述方案中，所述称重传感器通过螺栓从上至下依次连接安装在传感器安装架上，所述转速传感器安装在打捆机后轮轴上，所述霍尔传感器安装在打捆机后轮内侧，所述采集端处理器和电源模块一安装在打捆机侧盖上；所述信号调理模块安装在U形安装槽内；所述中央处理器、电源模块二、GPS模块和触摸显示屏分别安装在牵引机驾驶室内。

本发明还提供一种打捆机动态称重与计价方法，包括如下步骤：

步骤1：GPS模块首先开始定位，机手通过触摸显示屏选择计价模型；步骤2：计价模型确定后打捆机开始前进进行打捆作业，霍尔传感器计量打捆机行驶里程；步骤3：采集端处理器通过无线通信模块将打捆机行驶里程发送到中央处理器；步骤4：中央处理器将得出的行驶里程及费用实时发送给触摸显示屏实时显示；步骤5：打捆机完成打捆时停止前进，转速传感器检测打捆机后轮转速是否为零，若为零则重量采集模块开始采集数据；步骤6：草捆落地后打捆机继续前进作业，后轮转速不为零重量采集模块停止采集数据；步骤7：采集端处理器计算草捆重量并通过无线通信模块传输给中央处理器；步骤8：中央处理器计算草捆总数量、总重量、草捆密度并绘制草捆密度曲线；步骤9：中央处理器将打捆机行驶里程、草捆总重量和草捆总数量代入计价模型得出打捆机作业收费金额；步骤10：中央处理器将GPS定位信息、草捆数量、总重量、草捆密度、草捆密度曲线及打捆机作业收费金额通过触摸显示屏实时显示。

优选的，所述计价模型为草捆重量计价或草捆数量计价或里程、重量综合计价。

本发明的有益效果：本发明将航天领域的惯性测量单元和称重传感器相结合，能够在打捆机作业过程中自动称重、计数、监测草捆密度并提供多种可选择式计价模型减少打捆机作业时的计价纠纷。

附图说明

图1是打捆机动态称重过程的其中一个示意图。

图2是打捆机动态称重过程的另外一个示意图。

图3是打捆机动态称重平台结构示意图。

图4是打捆机动态称重与计价系统结构框图。

图5是打捆机动态称重与计价系统流程图。

图中：1-牵引机，2-打捆机，3-动态称重平台，4-草捆，5-连接板，6-双弹簧机构，7-U形连接件，8-尾轴，9-U形安装槽，10-传感器安装架，11-秤台面，12-缓冲弧面，13-承重块，14-称重传感器，15-惯性测量单元，16-重量采集模块，17-转速传感器，18-里程计量模块，19-霍尔传感器，20-信号调理模块，21-存储模块一，22-FLASH存储器一，23-SD存储器一，24-电源模块一，25-串口通信模块一，26-采集端处理器，27-无线通信模块，28-GPS模块，29-中央处理器，30-电源模块二，31-串口通信模块二，32-触摸显示屏，33-存储模块二，34-FLASH存储器二，35-SD存储器二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

打捆机动态称重过程参见图1和图2。打捆机2由牵引机1牵引在田间打捆作业过程中，由于通过U形连接件7与尾轴8相连的双弹簧机构6产生的扭矩力使得动态称重平台3保持倾斜向上的状态（如图1所示)，不影响打捆机2正常作业。当打捆机2完成打捆过程打开后仓盖抛送草捆4时，草捆4施加给动态称重平台3的压力使得动态称重平台3构成一个斜置的稳定平台（如图2所示）。草捆4沿着动态称重平台3滚落，在此过程中动态称重平台3采集草捆4重量信息得出草捆重量。

打捆机动态称重平台结构参见图3。打捆机动态称重平台3通过尾轴8和连接板5与打捆机2相连，双弹簧机构6分别与U形连接件7、连接板5相连，传感器安装架10与U形安装槽9焊接在尾轴8上，秤台面11、承重块13、称重传感器14通过螺栓从上至下依次连接安装在传感器安装架10上，秤台面11设有缓冲弧面12，惯性测量单元15安装在秤台面11下方中心位置。

打捆机动态称重与计价系统结构框图参见图4。打捆机动态称重与计价系统包括重量采集模块16、里程计量模块18、信号调理模块20、存储模块一21、串口通信模块一25、采集端处理器26、电源模块一24、无线通信模块27、GPS模块28、中央处理器29、串口通信模块二31、电源模块二30、触摸显示屏32和存储模块二33。重量采集模块16包括称重传感器14、惯性测量单元15和转速传感器17。称重传感器14安装传感器安装架10上，惯性测量单元15安装在秤台面11下方中心位置，转速传感器17安装在打捆机2后轮轴上。里程计量模块18包括霍尔传感器19，霍尔传感器19安装在打捆机2后轮内侧，采集端处理器26和电源模块一24安装在打捆机2侧盖上，信号调理模块安装在U形安装槽内，中央处理器29、电源模块二30、GPS模块28和触摸显示屏32分别安装在牵引机1驾驶室内，触摸显示屏32与中央处理器29双向连接，无线通信模块27分别与采集端处理器26和中央处理器29双向连接。

当转速传感器17检测到后轮转速为零时称重传感器14和惯性测量单元14开始采集数据，称重传感器14采集草捆4重力垂直于称台面11的分力，惯性测量单元14采集动态称重平台3相对于地理坐标系的三轴角度及草捆4沿动态称重平台3滚落时施加给动态称重平台3的三轴加速度，后轮转速不为零时重量采集模块16停止采集数据，重量采集模块16采集的数据通过信号调理模块20放大转换后由采集端处理器26分析计算处理，得出的重量信息通过无线通信模块27传输到安装在牵引机1驾驶室内的中央处理器29中，最终通过触摸显示屏32显示，存储模块一21和存储模块二33分别存储数据，通过串口通信模块1和串口通信模块2进行输出。

本发明中，该采集端处理器26还设有存储模块一21和串口通信模块一25；存储模块一21包括SD存储器一23和FLASH存储器一22，SD存储器一23和FLASH存储器一22和串口通信模块一25分别与采集端处理器26双向连接。

本发明中，中央处理器29还设有存储模块二33和串口通信模块二31，存储模块二33包括SD存储器二35和FLASH存储器二34，SD存储器二35、FLASH存储器二34和串口通信模块二31分别与中央处理器29双向连接。

打捆机动态称重与计价系统工作流程如图5所示。打捆机2开始工作后，GPS模块28首先开始定位，机手通过触摸显示屏32选择计价模型，三种计价模型分别为草捆重量计价、草捆数量计价和里程、重量综合计价，计价模型确定后打捆机2开始前进进行打捆作业，霍尔传感器19计量打捆机2行驶里程，并通过无线通信模块27传输给中央处理器29，同时转速传感器17检测打捆机2后轮转速是否为零，若为零则重量采集模块18开始采集数据，后轮转速不为零时重量采集模块18停止采集数据，采集端处理器26计算草捆重量并通过无线通信模块27传输给中央处理器29，若中央处理器29未接收到数据无线通信模块27重新发送，中央处理器29计算草捆总数量、草捆总重量、草捆密度并绘制草捆密度曲线，然后计算打捆机2作业费用并通过触摸显示屏33显示上述信息和GPS定位信息。