一种柔性触碰式植株体传感器、收获机及方法与流程

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种柔性触碰式植株体传感器、收获机及方法。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

收获机作为农业生产重要环节，操作难度大、驾驶强度高，驾驶员需要不停调整收获机行进方向，使其与作物生长行对齐保证收获顺利进行。针对收获机这种对行操作繁琐的问题，科研人员逐步开发了引导式对行收获的辅助驾驶技术。目前，此项技术目前主要依靠的检测手段多为刚性或弹性的触碰式检测，主要通过刚性的金属或尼龙塑料触碰杆碰撞作物植株体，导致触碰杆绕传感器座转动，然后利用霍尔原理或电阻片将转动量转化为电压信号传递给控制器，通过电压信号的大小判断触碰杆变化幅度从而测量出收获机与植株行中心线的偏移量大小。然而，发明人发现，由于刚性过大的触碰杆检测时极易因缠绕杂草或碰撞损坏，同时易造成植株体碰撞损伤，不利于蔬菜等作物的收获。而弹性过大的硬杆虽能减少缠绕杂草或碰撞损坏的几率，但表面较硬同样难免造成植株体碰撞损伤，且较大的弹性对检测信号的干扰较强，不利于精准检测。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种柔性触碰式植株体传感器，对行时，能够有效避免对植株体的碰撞损伤。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种柔性触碰式植株体传感器，包括壳体，所述壳体与由柔性材质制成的触碰条的一端固定连接，所述壳体设置有弧形面，所述弧形面设置有压力应变片组，触碰条能够与植株触碰发生弯曲，弯曲后的触碰条能够与弧形面上的压力应变片组接触。

第二方面，本发明的实施例提供了一种收获机，安装有所述的柔性触碰式植株体传感器，所述柔性触碰式植株体传感器安装在收获机收获台的前端。

第三方面，本发明的实施例提供了一种柔性触碰式植株体传感器的工作方法，柔性体触碰式传感器前进过程中，触碰到植株时发生弯曲变形，触碰条的弯曲变形挤压弧形面上的压力应变片组，压力应变片组采集触碰条产生的压力信号，通过压力信号解析出触碰条的弯曲信息，进而判断收获机的行偏移量。

本发明的有益效果：

1.本发明的传感器，触碰条采用柔性材质制成，传统的角度传感器无法配合触碰条工作，因此设置了能够与触碰条配合工作的压力应变片组，使得传感器行进过程中与植株体发生触碰时，不会对植株体造成碰撞损坏。

2.本发明的传感器，采用触碰条弯曲采集压力应变片组的方式进行工作，当触碰条触碰杂草时，触碰条的弯曲不明显，无法对压力应变片组产生压力，避免了在草等对检测信号的干扰，检测结果精确。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1整体结构主视图；

图2为本发明实施例1整体结构俯视图；

图3为本发明实施例2工作状态一示意图；

图4为本发明实施例2工作状态二示意图；

其中，1.壳体，1-1.平面，1-2.弧形面，2.触碰条，3.压板，4.固定螺栓，5.压力应变片，6.信号处理器，7.输出端子，8.螺纹安装孔，9.植株体。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的收获机对行用传感器容易对植株体造成碰撞破坏，针对上述问题，本申请提出了一种柔性触碰式植株体检测传感器。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-2所示，一种柔性触碰式植株体检测传感器，包括壳体、触碰条、压板及压力应变片组。

所述壳体1的顶面具有平面1-1和弧形面1-2，壳体顶面的平面部分与触碰条2的一端固定连接，弧形面与压力应变片组固定连接。

所述触碰条用于与植株发生触碰，采用柔性材质制成，本实施例中，所述触碰条采用橡胶材质制成，在其他一些实施例中，所述触碰条采用聚氨酯弹性体或其他柔性材质制成，可根据实际需要进行选择。触碰条采用柔性材质制成，与植株发生触碰时避免了植株的碰撞损坏。

所述触碰条的两端分别为固定端和活动端，触碰条固定端的底面与壳体顶面的平面接触，所述触碰条固定端的顶面与压板3接触，所述压板采用金属材料制成，所述压板中穿过有四个固定螺栓4，所述固定螺栓的螺栓杆穿过压板和触碰条并与壳体螺纹固定连接，固定螺栓的螺栓帽将压板、触碰条压紧在壳体的平面上。

触碰条采用此种固定方式，方便进行拆卸和更换，当然，可以理解的是，触碰条可以直接通过螺栓固定在壳体上，也可采用粘结等其他方式固定在壳体上。

所述压力应变片组由多个矩形的压力应变片5依次排列布置而成，所述压力应变片固定在弧形面上，且多个压力应变片覆盖整个弧形面。

所述压力应变片通过连接导线与设置在壳体内部的信号处理器6连接，压力应变片通过连接导线与信号处理器的输入端连接，每个压力应变片能够独立产生压电信号并传输给信号处理器，信号处理器的输出端通过连接导线与壳体设置的输出端子7连接，输出端子能够通过连接线与控制器连接，进而实现信号处理器与控制器的连接。

触碰条触碰植株能够产生弯曲变形，触碰条的弯曲变形能够对压力应变片产生压力，压力应变片能够采集压力值并传输给信号处理器，信号处理器能够通过解析每个压力应变片的压力变化解析出触碰条的弯曲信息，然后将其转化为通讯数据传输给控制器。

所述触碰条固定端的端面面积大于活动端的端面面积，呈梯形结构，可以减小触碰条的下垂变形。所述活动端的端面为圆弧面，避免了尖角结构对植株的碰撞损坏。

所述壳体底部还设置有螺纹安装孔8，壳体能够通过螺纹安装孔与收获机的收获台固定连接。

采用本实施例的传感器，当触碰条触碰杂草时，触碰条的弯曲不明显，无法对压力应变片组产生压力，避免了在草等对检测信号的干扰，检测结果精确。

实施例2：

本实施例公开了一种收获机，其收获台的前端通过螺纹安装孔与实施例1所述的柔性触碰式植株体检测传感器固定连接，所述壳体上的输出端子通过连接线与收获机的控制器连接。

所述收获机的收获台上安装有两个实施例1所述的柔性触碰式植株体检测传感器，两个柔性触碰式植株体检测传感器的活动端靠近设置，既能够检测收获机的行偏移量，又能够检测植株体的体积和外轮廓。

在另外一个实施例中，收获机的收获台上安装有两个实施例1所述的柔性触碰式植株体检测传感器，两个柔性触碰式植株体检测传感器的活动端远离设置，能够检测收获机的行偏移量。

实施例3：

本实施例公开了一种实施例1所述的柔性触碰式植株体检测传感器的工作方法，当触碰条触碰到作物植株体时会发生弯曲变形，触碰条弯曲变形后会挤压压力应变片组的压力应变片，从而使压力应变片产生电压信号，压力应变片组上的每个压力应变片都可以输出独立信号给信号处理器，当作物植株体离传感器越近则柔性触碰条弯曲变形越大，随着弯曲变形的增大柔性触碰条会依次挤压应变片组上的压力应变片，最大挤压力位置也会在压力应变片上变化，信号处理器通过解析每个压力应变片的压力变化可以解析出触碰条的弯曲信息，然后将其转化为通讯数据传递给系统控制器，控制器进而判断出收获机的行偏移量。

如图3所示，当收获机上的两个传感器的触碰条活动端靠近设置时，传感器的前进使植株体9从两个触碰条活动端之间的空间穿过，既能够检测收获机的行偏移量，也能够监测植株体的外径，进而获得植株体的体积和外轮廓。

如图4所示，当收获机上的两个传感器的触碰条活动端远离设置时，整个传感器设置在两行植株之间，能够检测收获机相对于两行植株的行偏移量。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。