CN100508727C - 拖拉机秸秆导向探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于农业动力机械在玉米(高粱、棉花)秸秆行间作业的自动导向探测装置，属于农业机械领域。技术方案包括，一个悬臂梁和设在该悬臂梁前端的角位移传感器以及触杆机构，特征是：所述触杆机构包括固定在一起的对称弧形的触杆和转轴，二者可同时转动，所述转轴上连接角位移传感器的转轴，使角位移传感器的转轴随触杆机构一起转动。角位移传感器根据其转轴的转动角度产生探测信号。本装置结构简单，安装调试方便，成本较低。可以实现同步对行，导向的精确度达到50mm以内，对于我国一年两熟地区小麦对行免耕播种有重大应用价值，也可以应用在有同步对行要求的其他场所。

Description

拖拉机秸秆导向探测装置

技术领域

本发明涉及一种用于农业动力机械在玉米(高粱、棉花)秸秆行间作业的自动导向探测装置，属于农业机械领域。

背景技术

保护性耕作取消翻耕作业、用大量秸秆和残茬覆盖地表、直接免耕播种，能保水保墒培肥地力，已在我国北方一年一熟地区大面积推广。在华北冬小麦、夏玉米一年两熟地区实行保护性耕作，是提高产量、降低成本、节水、节能的有效方法。但是，由于玉米秸秆粗大、根茬粗壮不易切断，玉米收获后播种小麦经常发生机器堵塞、开沟铲变形等问题，严重影响播种质量、降低生产效率，同时还影响喷药等后续田间作业的进行。比较理想的免耕播种方法、就是避开玉米根茬，把小麦播在玉米行间。然而仅靠驾驶员的熟练技术和精神集中去实现对行作业是很困难的，往往达不到目的。GPS导航系统能实现拖拉机自动导向，但价格昂贵。机械式自动导向装置机构简单、成本较低，能在农业机械偏离行驶时产生探测信号，提供给控制器进行转向控制，有效提高对行精度和自动化水平。国外的自动导向装置多利用垄或沟为基准进行导向，不适用于直立秸秆环境。另外还有一种蔬菜作物自动导向装置是采用两个对称直杆固定在角度传感器两侧，通过接触作物转动进行探测，但其转角变化范围小，只适用于驾驶员对行行驶时的辅助导向。因此需要一种适用于秸秆行间拖拉机自动导向的低成本导向探测装置，以提高作业质量和作业效率，降低驾驶员劳动强度。

发明内容

本发明的目的是要提供一种拖拉机秸秆导向探测装置，用于拖拉机或其他动力机械在秸秆行间的自动导向，使之在自然直立的玉米秸秆(或留茬)条件下，即秸秆排列直线度可能较差和受力易倾斜的条件下，获得连续探测信号，为导向控制提供充足的导向信息。

为了达到本发明的目的所采取的技术方案包括，一个悬臂梁和设在该悬臂梁前端的角位移传感器以及触杆机构，特征是：所述触杆机构包括固定在一起的对称弧形的触杆和转轴，二者可同时转动，所述转轴上连接角位移传感器的转轴，使角位移传感器的转轴随触杆机构一起转动。角位移传感器根据其转轴的转动角度产生探测信号。

上述的秸秆导向探测装置中，为了使触杆机构在不接触秸秆时返回并保持对中位置，在触杆机构上设有返回对中机构，该返回对中机构包括与触杆连接并一起转动的撑杆，在该撑杆上套有两个对中弹簧和一个对中立杆，两个对中弹簧分别压在对中立杆下端的两侧，在触杆转动时施加给触杆反方向的拉压力。

上述的秸秆导向探测装置中，所述触杆为半椭圆形状，所述转轴在该半椭圆的圆心靠近短轴一侧。

上述的秸秆导向探测装置中，所述触杆通过一个连板与转轴相连接，撑杆也连接在该连板上，使触杆，连板、转轴和撑杆可一起转动。

上述的秸秆导向探测装置中，对中弹簧为压簧，套在撑杆上并具有一定的初始压缩变形量，撑杆转动时对中弹簧产生变形量施加给触杆拉压力，其最大变形量使得触杆转角范围达到60°。

上述的秸秆导向探测装置中，所述的触杆机构与悬臂梁为转动连接。

上述的秸秆导向探测装置中，所述的转轴上设有螺纹。

本发明采用触杆等机械装置和角位移传感器相结合，获得拖拉机在玉米秸秆行间行驶的偏离信息。触杆的对称弧形能在秸秆排列直线度差和受力易倾斜的条件下发生与拖拉机偏离方向相一致的转动。角位移传感器根据其转轴与触杆一起转动的角度，获得拖拉机偏离的方向和变化量，供给控制器进行导向控制。两个规格相同的对中弹簧在触杆转动时施加给触杆反方向的拉压力，使触杆在与秸秆脱离后能返回对中位置。弹簧的最大变形量保证触杆转角最大达60°，保证角位移传感器在拖拉机具有较大偏离距离时也能获得探测信号。这种拖拉机自动导向探测装置能实现拖拉机及配套农具在秸秆行间的自动导向行驶，保证小麦播种开沟器能避开玉米根茬，提高作业质量和生产效率，降低驾驶员劳动强度。本装置结构简单，安装调试方便，成本较低。

附图说明

图1是本发明拖拉机行间导向探测装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，1为触杆，2为连板，3为转轴，4为轴承，5为角位移传感器，6为悬臂梁，7为撑杆，8为对中弹簧，9为对中立杆。本发明的触杆1为对称弧形，在本实施例中它为半椭圆形，连接在连板2的两端，连板2的中心通过轴套连接垂直转轴3，转轴3位于对称弧形圆心一侧，触杆1、连板2和转轴3连为一体，可同时转动。所述转轴3上部通过轴承4与悬臂梁6连接，则二者可发生相对转动，转轴上设有30cm的螺纹，可以对触杆平面离地高度进行调节。角位移传感器5的外壳法兰固定在悬臂梁6的前端。所述角位移传感器5的转轴固定在转轴3的顶端。触杆1在探测过程中接触秸秆并受力，使触杆1、连板2和转轴3相对于悬臂梁6发生转动，同时角位移传感器5的转轴转动相同的角度，角位移传感器5即可产生相应的电压信号。

选择角位移传感器5时，其输出的电信号对应角度范围应达到90°。

本发明的导向探测装置中，触杆1、连板2、转轴3、轴承4、角位移传感器5、悬臂梁6组成的导向探测机构，撑杆7、对中弹簧8、对中立杆9组成返回对中机构。

对中立杆9位于拖拉机中心垂直平面内，其顶端与悬臂梁6固定，探测时，拖拉机、悬臂梁6和对中立杆为刚性连接。

撑杆7连接在连板2上，两个对中弹簧8套在撑杆7上，分别压在对中立杆9的下端两侧，当触杆1和连板2转动时会施加给触杆1和连板2反方向的拉压力，使触杆和连板回到触杆对称中心线位置。

所述对中弹簧8为压簧，套在撑杆7上并具有一定的初始压缩变形量，探测过程中撑杆7与连板2转动，撑杆上的对中弹簧产生变形量施加给触杆1和连板2拉力和压力。该作用力和秸秆作用力一起使得触杆转动，转角范围应该能达到60°，可实现拖拉机偏离距离较大时的转动探测。

所述角位移传感器5产生电压信号与触杆受力转动的转角相对应，同时反应拖拉机的偏离状态。拖拉机向左侧偏离使触杆接触左侧秸秆受力逆时针转动，角位移传感器5产生角度信号增大；反之拖拉机向右侧偏离使触杆接触右侧秸秆受力顺时针转动，角位移传感器5产生角度信号减小。拖拉机的偏离距离变化使触杆转角大小也发生相应变化，角位移传感器5能产生相应的角度变化量。

带有本发明自动导向探测装置的拖拉机及农具，可以在直立玉米秸秆行间精确的平行行驶，无需驾驶员操纵方向盘。既能避免人为误差保证作业质量又节省了人力提高农业自动化程度。

导向探测的关键是触杆的形状和结构。导向探测器为对称结构，能获得探测两行秸秆的导向信号，降低单边探测的误差。本发明的触杆为对称弧形，保证拖拉机行驶偏离距离大时触杆在秸秆压力下也能发生转动，且偏离量越大，触杆转角的探测信号也越大。触杆的宽度根据秸秆行距可调，取秸秆行距的平均值。玉米秸秆的行距一般为50～70cm。

导向探测装置的工作原理如下：

本导向探测装置的悬臂梁6固定在拖拉机或其它动力机械的前部，触杆1位于两行秸秆中间。当拖拉机发生偏离现象时，触杆1接触秸秆并受压力。触杆1和与之连接的连板2、转轴3一起绕转轴中心线转动，同时转动的还有角位移传感器5的转轴。角位移传感器5通过其转轴的转动产生电信号对应其转轴的转角，当触杆1等转动部分发生相对于拖拉机和悬臂梁6的转动，角位移传感器5就获得该角度信号。当拖拉机继续行驶，秸秆脱离触杆时，触杆1、连板2只受到两个对中弹簧8的拉压力。由于对中立杆9固定在悬臂梁上并处于对中位置，对中弹簧8产生的拉压力使触杆1、连板2、撑杆7反向旋转回到对中位置。

角位移传感器5产生的探测信号能反映出拖拉机偏离方向，设定拖拉机左侧偏转为正，右侧偏转为负。触杆1逆时针转动时角位移传感器5产生的信号增加，反之顺时针转动角位移传感器5产生信号减小。角位移传感器信号的增减与拖拉机偏离的方向相一致，而角位移传感器的角度信号变化量则反映了拖拉机偏离距离的变化。拖拉机对中状态是其中轴线处于两行秸秆的行距中心线的位置，此时拖拉机偏离距离为零，角位移传感器检测到的角度信号与对中初始值之差也为零。当拖拉机偏转距离增大时，触杆受力转动产生的角度和角位移传感器产生的电信号也随之增大；反之拖拉机偏转距离减小，触杆转角和角位移传感器信号也随之减小，因此角位移传感器能探测拖拉机偏离距离的变化。

本发明实用，价格低，价格只有国外同类产品的十分之一。可以实现同步对行，导向的精确度达到50mm以内，对于我国一年两熟地区小麦对行免耕播种有重大应用价值，也可以应用在有同步对行要求的其他场所。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1、一种拖拉机秸秆导向探测装置，包括一个悬臂梁和设在该悬臂梁前端的角位移传感器以及触杆机构，其特征在于：所述触杆机构包括固定在一起的对称弧形的触杆和转轴，所述转轴上连接角位移传感器的转轴，使角位移传感器的转轴随触杆机构一起转动；在所述触杆机构上设有返回对中机构，该返回对中机构包括与触杆连接并一起转动的撑杆，在该撑杆上套有两个对中弹簧和一个对中立杆，两个对中弹簧分别压在对中立杆下端的两侧。

2、根据权利要求1所述的拖拉机秸秆导向探测装置，其特征在于，所述触杆为半椭圆形状，所述转轴在该半椭圆的圆心靠近短轴一侧。

3、根据权利要求1或2所述的拖拉机秸秆导向探测装置，其特征在于，所述触杆通过一个连板与转轴相连接，撑杆也连接在该连板上。

4、根据权利要求1或2所述的拖拉机秸秆导向探测装置，其特征在于，对中弹簧为压簧，套在撑杆上并具有一定的初始压缩变形量，撑杆转动时对中弹簧产生变形量施加给触杆拉压力，其最大变形量使得触杆转角范围达到60°。

5、根据权利要求3所述的拖拉机秸秆导向探测装置，其特征在于，对中弹簧为压簧，套在撑杆上并具有一定的初始压缩变形量，撑杆转动时对中弹簧产生变形量施加给触杆拉压力，其最大变形量使得触杆转角范围达到60°。

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