專利名稱：一種聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
近幾年聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展很快，許多地方基本上已普及機(jī)械化收割。在聯(lián)合收割機(jī)作 業(yè)服務(wù)過(guò)程中，操作員難以實(shí)時(shí)掌握收割機(jī)的工作狀態(tài)，特別是對(duì)于收割作業(yè)面積難以 估算，給作業(yè)服務(wù)收費(fèi)帶來(lái)許多不便。目前國(guó)內(nèi)已有的收割機(jī)作業(yè)面積計(jì)量原理主要是 基于機(jī)具行進(jìn)距離的記錄，該方法未考慮到機(jī)具行駛過(guò)程的復(fù)雜情況(如機(jī)具轉(zhuǎn)彎、調(diào) 頭、倒車、不滿幅作業(yè)等)，測(cè)量精度有限。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝 置，以更為精確地計(jì)算聯(lián)合收割機(jī)收割面積。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為
一種聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，包括中央處理器、用于測(cè) 量被收割谷物與聯(lián)合收割機(jī)割臺(tái)兩邊邊界距離的測(cè)距傳感器、用于檢測(cè)聯(lián)合收割機(jī)行進(jìn) 速度及行進(jìn)狀態(tài)的測(cè)速傳感器以及用于檢測(cè)聯(lián)合收割機(jī)割臺(tái)工作狀態(tài)的割臺(tái)狀態(tài)傳感 器；所述的測(cè)距傳感器、測(cè)速傳感器和割臺(tái)狀態(tài)傳感器均與中央處理器連接。
該聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置還包括溫度傳感器，所述的溫度傳感器與中 央處理器連接。
所述的測(cè)距傳感器為超聲波傳感器。
所述的割臺(tái)狀態(tài)傳感器為接近型傳感器，安裝在聯(lián)合收割機(jī)的拔禾輪上。 所述的測(cè)速傳感器為接近型傳感器。
所述的測(cè)速傳感器為多個(gè)，分為兩組，分別安裝在聯(lián)合收割機(jī)兩側(cè)的履帶驅(qū)動(dòng)輪 或車輪上。所述的測(cè)速傳感器和割臺(tái)狀態(tài)傳感器均通過(guò)光電隔離電路連接所述的中央處理器。
該聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置還包括液晶顯示屏、狀態(tài)指示燈和鍵盤(pán)；所 述的液晶顯示屏、狀態(tài)指示燈和鍵盤(pán)均與中央處理器連接。 所述的中央處理器為AVR單片機(jī)。 本實(shí)用新型所具有的有益效果有
(1) 實(shí)現(xiàn)了收割機(jī)多個(gè)工作狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集與分析顯示，方便用戶掌握收割機(jī) 工作信息。
(2) 綜合了行進(jìn)狀態(tài)、行進(jìn)里程、實(shí)際割幅、割臺(tái)工作狀態(tài)等多種參數(shù)，使面積計(jì) 算結(jié)果更為精確。
(3) 采用超聲波傳感器測(cè)量幅寬，測(cè)距精度高。
(4) 采用多個(gè)接近傳感器分組安裝在收割機(jī)兩側(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量收割機(jī)的行 進(jìn)速度、行進(jìn)里程及行進(jìn)狀態(tài)。
(5) 采用高性能單片機(jī)，以較低的成本保證了各種功能的實(shí)現(xiàn)。
(6) 采用大屏幕漢字顯示LCD，同時(shí)顯示多個(gè)數(shù)據(jù)， 一目了然，方便用戶識(shí)讀信息。
(7) 采用簡(jiǎn)潔的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)及全菜單化操作，方便用戶操作與設(shè)置。


圖l:系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2:面板布局及顯示內(nèi)容示意圖。
1-電源狀態(tài)指示燈2-測(cè)量狀態(tài)指示燈3-收割狀態(tài)指示燈4-顯示屏 5-功能減6-功能加7-電源開(kāi)關(guān)8-菜單鍵9-啟動(dòng)/停止鍵
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例l :
如圖1所示，本裝置包括一組傳感器和一臺(tái)主機(jī)。傳感器實(shí)時(shí)采集收割機(jī)的各種工 作狀態(tài)信息，主機(jī)對(duì)各傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出實(shí)際收割面積。為了保 證測(cè)量的精度，計(jì)算方法采用如下公式收割面積-i:單位有效行程x單位有效行程內(nèi)平均有效工作幅寬 其中實(shí)際有效里程中除去了倒車及割臺(tái)不工作時(shí)的里程，轉(zhuǎn)向時(shí)，計(jì)算中心點(diǎn)里程。
傳感器包括-
1、 用于檢測(cè)實(shí)際割幅的傳感器采用測(cè)距傳感器，分為兩組，分別安裝在割臺(tái)兩 端，通過(guò)測(cè)量被收割谷物與割臺(tái)兩邊邊界的距離，可實(shí)時(shí)計(jì)算出收割機(jī)的實(shí)際割幅。測(cè) 距工作原理是采用超聲波傳感器，分為兩組，每組包含一個(gè)發(fā)送模塊和一個(gè)接收模塊。 發(fā)送模塊發(fā)送出一組超聲脈沖信號(hào)(40KHZ)，經(jīng)谷物反射后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間被接收裝 置接收。通過(guò)測(cè)量傳送時(shí)間，再乘以當(dāng)前聲速即可得距離信息。為避免兩側(cè)模塊信號(hào) 相互干擾，兩側(cè)模塊采用分時(shí)工作方式。在標(biāo)定理論割幅時(shí)，則用一端發(fā)射，另一端接 收。發(fā)送及接收模塊包括發(fā)送/接收探頭和相應(yīng)接口電路，發(fā)送接口采用與非門(mén)芯片與 單片機(jī)通用1/0引腳相連。接收接口采用信號(hào)放大及變送芯片，連接至單片機(jī)定時(shí)中斷 引腳。
2、 溫度傳感器用于測(cè)量實(shí)時(shí)溫度為超聲測(cè)距提供溫度補(bǔ)償。因?yàn)樵诓煌瑲鉁叵拢?空氣中聲速不同。采用集成數(shù)字溫度傳感器，直接與單片機(jī)通用I/O引腳相連。
3、 測(cè)速傳感器采用接近型傳感器，分為兩組，分別安裝在收割機(jī)兩側(cè)的履帶驅(qū) 動(dòng)輪或車輪上，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪(車輪)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度時(shí)，產(chǎn)生一組脈沖信號(hào)。通過(guò)分析脈沖 頻率實(shí)時(shí)檢測(cè)收割機(jī)的行進(jìn)速度，累積脈沖數(shù)量可計(jì)算機(jī)行進(jìn)里程，分析信號(hào)占空比可 獲得收割機(jī)的工作狀態(tài)，包括前進(jìn)、停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、倒車等。采用開(kāi)關(guān)型接近傳感 器，通過(guò)光電隔離芯片及數(shù)字編碼芯片與單片機(jī)通用I/O引腳及外部中斷引腳相連
4、 割臺(tái)狀態(tài)傳感器采用接近型傳感器，安裝在拔禾輪上，可測(cè)量割臺(tái)的工作狀 態(tài)，包括收割與停止收割。當(dāng)拔未輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)，如在規(guī)定間內(nèi)沒(méi)有 收到該信號(hào)則認(rèn)為割臺(tái)停止工作。采用開(kāi)并型接近傳感器，通過(guò)光電隔離芯片與單片機(jī) 通用1/0引腳相連。
主機(jī)對(duì)包括
1、 CPU:采用AVR高性能單片機(jī)，具有豐富的擴(kuò)展接口。內(nèi)置的EEPROM用于
意外掉電時(shí)保存相關(guān)數(shù)據(jù)。
2、 顯示屏采用LCD大屏幕顯示屏，具有漢字顯示功能。工作時(shí)用于顯示工作 狀態(tài)信息，可同時(shí)顯示收割機(jī)的實(shí)時(shí)工作速度、里程、實(shí)際割幅、收割面積信息。設(shè)置時(shí)用于顯示設(shè)置菜單及設(shè)置菜參數(shù)。LCD連接到單片機(jī)的通用I/O引 腳。
3、 狀態(tài)指示燈采用雙色高亮LED，用于顯示電源狀態(tài)、檢測(cè)狀態(tài)、割臺(tái)狀態(tài)信 息。
4、 鍵盤(pán)設(shè)有啟動(dòng)/停止、菜單、功能+、功能-四個(gè)按鍵。所有功能設(shè)置通過(guò)菜單
完成。由于按鍵數(shù)量較少，通過(guò)上拉電阻后直接連接單片機(jī)通過(guò)i/o引腳。
5、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊采用專用時(shí)鐘芯片，為收割工作的工作記錄提供時(shí)間點(diǎn)信息。 芯片連接到單片機(jī)通用I/O引腳。為芯片具提供專用電池電源，保證關(guān)機(jī)后時(shí) 鐘信息不丟失。
本裝置的總體結(jié)構(gòu)和功能如下-
(1) 系統(tǒng)安裝
主機(jī)通過(guò)支架安裝在駕駛臺(tái)適當(dāng)位置。兩側(cè)超聲波測(cè)距傳感器和分別安裝在割臺(tái) 兩端分禾側(cè)板上?？紤]到拔禾輪對(duì)于傳感器的干擾，超聲傳感器應(yīng)安裝在專用延 長(zhǎng)分禾桿上，再將分禾桿安裝在分禾側(cè)板上。速度/位移傳感器兩個(gè)為一組，通 過(guò)支架分別固定安裝在收割機(jī)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)齒輪(履帶式收割機(jī))或車輪(輪式收 割)的附近。接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)端與輪上的相應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)保持一定間距(一般小于
4mm)。對(duì)于履帶式收割機(jī)，檢測(cè)點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)輪齒。對(duì)于輪式收割機(jī)，需要人工安 裝專用檢測(cè)點(diǎn)。割臺(tái)狀態(tài)傳器參考速度/位移傳感器安裝在拔未輪上。電源線分 正負(fù)級(jí)接在收割機(jī)電瓶(12V)上。
(2) 顯示屏及狀態(tài)指示燈識(shí)讀如圖2所示，指示燈l顯示電源狀態(tài)，綠色表示電源 接通，滅表示無(wú)電源。指示燈2表示測(cè)量狀態(tài)，綠色表示正在測(cè)量記錄，紅色表 示停止。指示燈3表示割臺(tái)工作狀態(tài)，綠色表示割臺(tái)工作，紅色表示停止。LCD 顯示屏顯示內(nèi)容共4行。第1行顯示當(dāng)前實(shí)際割幅，單位為mm，分辨率為lmm。 第2行顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)速度，單位為km/h ，分辨率為0.001km/h。第3行顯示開(kāi)始 測(cè)量記錄以來(lái)的累積行程，單位為m，分辨率為0.1m。第4行顯示開(kāi)始測(cè)量記 錄以來(lái)的累積收割面積，單位為1112(或畝)，分辨率為lm2 (或0.001畝)。顯示 內(nèi)容每2秒左右刷新一次。
(3) 啟動(dòng)/停止測(cè)量按鍵9為啟動(dòng)/停止鍵，按下將狀態(tài)切換到"啟動(dòng)"即開(kāi)始測(cè)量 記錄，停止或需要暫停時(shí)，再按下則切換到"停止"，系統(tǒng)停止測(cè)量。按下后，狀態(tài)發(fā)生改變，可通過(guò)對(duì)應(yīng)LED狀態(tài)指示燈査看當(dāng)前狀態(tài)。
(4) 菜單操作按下菜單鍵8進(jìn)入菜單顯示模式，屏幕顯示主菜單選擇內(nèi)容。再按下 功能+鍵6或功能-鍵5選擇菜單項(xiàng)。選定菜單項(xiàng)后再次按項(xiàng)菜單鍵，進(jìn)入該子菜 單項(xiàng)操作。在子菜單項(xiàng)中，通過(guò)功能+鍵和功能-鍵修改相關(guān)內(nèi)容。修改完畢后， 再次按下菜單鍵，則返回主菜單。退出菜單顯示模式時(shí)，在主菜單中選擇"退出 菜單"，再按下菜單鍵即可。菜單項(xiàng)內(nèi)容包括清空數(shù)據(jù)、設(shè)置顯示單位、標(biāo)定割 幅、標(biāo)定行程等。
(5) 參數(shù)標(biāo)定考慮到不同機(jī)型相關(guān)尺寸不一，在新機(jī)型上安裝后系統(tǒng)使用前必須標(biāo) 定相關(guān)參數(shù)。標(biāo)定理論割幅時(shí)，保持收割機(jī)前端左右兩個(gè)超聲波傳感器間無(wú)任何 物體，在菜單中選擇相應(yīng)項(xiàng)目執(zhí)行即可。標(biāo)定行程時(shí)，需要事先量取一段標(biāo)準(zhǔn)距 離，然后開(kāi)動(dòng)收割機(jī)行駛過(guò)這一距離，求得顯示值與實(shí)際值間的相關(guān)系數(shù)。在菜 單中選擇"標(biāo)定行程"后輸入這一參數(shù)?？紤]到機(jī)型標(biāo)定基本無(wú)須更改，同時(shí)操 作員修改標(biāo)定參數(shù)將影響測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性，實(shí)際使用中可在標(biāo)定后鎖死標(biāo)定功 能。
權(quán)利要求1.一種聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，包括中央處理器、用于測(cè)量被收割谷物與聯(lián)合收割機(jī)割臺(tái)兩邊邊界距離的測(cè)距傳感器、用于檢測(cè)聯(lián)合收割機(jī)行進(jìn)速度及行進(jìn)狀態(tài)的測(cè)速傳感器以及用于檢測(cè)聯(lián)合收割機(jī)割臺(tái)工作狀態(tài)的割臺(tái)狀態(tài)傳感器；所述的測(cè)距傳感器、測(cè)速傳感器和割臺(tái)狀態(tài)傳感器均與中央處理器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，還包括 溫度傳感器，所述的溫度傳感器與中央處理器連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述 的測(cè)距傳感器為超聲波傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述 的割臺(tái)狀態(tài)傳感器為接近型傳感器，安裝在聯(lián)合收割機(jī)的拔禾輪上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述 的測(cè)速傳感器為接近型傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述 的測(cè)速傳感器為多個(gè)，分為兩組，分別安裝在聯(lián)合收割機(jī)兩側(cè)的履帶驅(qū)動(dòng)輪或車輪上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在 于，所述的測(cè)速傳感器和割臺(tái)狀態(tài)傳感器均通過(guò)光電隔離電路連接所述的中央處理器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，還包 括液晶顯示屏、狀態(tài)指示燈和鍵盤(pán)；所述的液晶顯示屏、狀態(tài)指示燈和鍵盤(pán)均與中央處 理器連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，其特征在于，所述 的中央處理器為AVR單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種聯(lián)合收割機(jī)收割面積在線測(cè)量裝置，包括主機(jī)及一組傳感器。所述的的主機(jī)包括單片機(jī)系統(tǒng)，液晶顯示屏，一組狀態(tài)指示燈，一組設(shè)置按鍵。所述的一組傳感器包括實(shí)際割幅傳感器、行進(jìn)速度/位移傳感器、割臺(tái)狀態(tài)傳感器、溫度傳感器。其基本工作原理是在收割機(jī)作業(yè)過(guò)程中通過(guò)實(shí)際割幅傳感器檢測(cè)其實(shí)際割幅、通過(guò)速度/位移傳感器檢測(cè)有效行程及行進(jìn)狀態(tài)、通過(guò)割臺(tái)傳感器檢測(cè)割臺(tái)狀態(tài)，并綜合以上信息計(jì)算累積作業(yè)面積。本裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，可以在線精確測(cè)量聯(lián)合收割機(jī)收割面積。
文檔編號(hào)G01B21/28GK201345827SQ20082021117
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者陽(yáng) 向, 吳明亮, 李秋林, 湯楚宙, 瑛 熊, 羅海峰, 謝方平 申請(qǐng)人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)