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      移栽機的移栽性能測試方法和系統(tǒng)與流程

      文檔序號:11431081閱讀:576來源:國知局
      移栽機的移栽性能測試方法和系統(tǒng)與流程
      本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域,尤其是涉及一種移栽機的移栽性能測試方法和系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      :我國是蔬菜生產(chǎn)大國,大部分蔬菜品種采用的種植方式是育苗移栽,該技術(shù)在提高作物品質(zhì)等方面起著重要作用。傳統(tǒng)的移栽方式為手動移栽方式,該移栽方式勞動強度大,作業(yè)效率低,無法進行大面積作物移栽,且難以使栽植作物株距和深度保持一致,最終會影響農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。吊杯式移栽機可以一次性完成覆膜、施肥、打穴、移栽、覆土鎮(zhèn)壓等操作,從而提高了作業(yè)效率。但是,在我國移栽機的研究尚處于發(fā)展階段,引進和仿制國外產(chǎn)品不太能適應(yīng)我國農(nóng)作物的移栽模式,而自主開發(fā)的移栽機質(zhì)量又不穩(wěn)定,不能達到農(nóng)業(yè)技術(shù)要求,不適合在幅員遼闊、地貌特征復(fù)雜、作物種類相對比較繁雜的地區(qū)使用。目前針對移栽機的研究工作主要集中在移栽機具、栽植機構(gòu)和投苗機構(gòu)的改進與設(shè)計等方面。而對于移栽機栽植移栽性能參數(shù)的檢驗與評定,目前我國大多采用人工方法進行測量,測量過程耗時、工作量大、準確率低。缺少較完善的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及相應(yīng)移栽機栽植移栽性能綜合評價標準。技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于提供一種移栽機的移栽性能測試方法和系統(tǒng),以解決傳統(tǒng)的移栽機移栽性能綜合評價方法效率低,且精確率低的技術(shù)問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種移栽機的移栽性能測試系統(tǒng),包括:控制裝置和安裝在移栽機上的檢測裝置,所述控制裝置為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),所述檢測裝置包括微控制器和傳感器,其中,所述控制裝置和所述微控制器通過無線通訊器通訊連接;所述傳感器的數(shù)量為多個,多個所述傳感器用于檢測所述移栽機在對秧苗進行移栽時的移栽信息;所述微控制器用于獲取所述傳感器檢測到的所述移栽信息,并向所述控制裝置發(fā)送所述移栽信息,所述微控制器的數(shù)量至少為一個,且任意一個微控制器與所述傳感器中的部分傳感器相連接;所述控制裝置在接收到所述移栽信息之后,根據(jù)所述移栽信息對所述移栽機的移栽性能進行分析,得到移栽性能參數(shù),其中,所述移栽性能參數(shù)包括以下至少之一:所述移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率,所述移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量,所述移栽機移栽的秧苗的株數(shù),所述移栽機移栽的秧苗的栽植深度。進一步地,所述微控制器包括:第一微控制器和第二微控制器,所述無線通訊器包括:第一xbee模塊,第二xbee模塊和第三xbee模塊,其中,所述第一微控制器與所述第一xbee模塊串口通信連接,所述第二微控制器與所述第二xbee模塊串口通信連接,所述控制裝置與所述第三xbee模塊串口通信連接,且所述第一xbee模塊和所述第二xbee模塊分別與所述第三xbee模塊無線通訊連接。進一步地,所述傳感器包括:第一傳感器,所述第一傳感器分別與所述第一微控制器和所述第二微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第一移栽信息,所述第一移栽信息用于確定所述移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率;第二傳感器,所述第二傳感器與所述第一微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第二移栽信息,所述第二移栽信息用于確定所述移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量;第三傳感器,所述第三傳感器與所述第二微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第三移栽信息,所述第三移栽信息用于確定所述移栽機移栽的秧苗的株數(shù);以及,第四傳感器,所述第四傳感器與所述第二微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第四移栽信息,所述第四移栽信息用于確定所述移栽機移栽的秧苗的栽植深度。進一步地,所述第一傳感器包括:第一霍爾轉(zhuǎn)速傳感器,設(shè)置于正對所述移栽機左地輪的齒輪的位置上,用于檢測所述左地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù);第二霍爾轉(zhuǎn)速傳感器,設(shè)置于正對所述移栽機右地輪的齒輪的位置上,用于檢測所述右地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù);第三霍爾轉(zhuǎn)速傳感器,設(shè)置于正對所述移栽機移栽盤的齒輪的位置上,用于檢測所述移栽盤齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù);第一激光位移傳感器,設(shè)置于所述第一激光位移傳感器的支架上,且與地面平行設(shè)置,用于檢測所述移栽機的實際行駛位移。進一步地,所述控制裝置還用于:接收所述左地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),所述右地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),所述移栽盤齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)和所述移栽機的實際行駛位移,并基于所述左地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),所述右地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),所述移栽盤齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)和所述移栽機的實際行駛位移計算所述左地輪的滑移率,所述右地輪的滑移率和所述移栽盤的滑移率。進一步地,所述第二傳感器包括:第二激光位移傳感器,設(shè)置于所述移栽機右地輪前方的中心位置,用于檢測所述右地輪經(jīng)過前,參考面距離地表的高度數(shù)據(jù);第三激光位移傳感器,設(shè)置于所述移栽機右地輪后方的中心位置,用于檢測所述右地輪經(jīng)過后,所述參考面距離地表的高度數(shù)據(jù)。進一步地,所述第三傳感器包括:激光對射式光電開關(guān),設(shè)置于所述移栽機左側(cè)覆土輪主架豎梁的連接板上,用于檢測所述移栽機移栽的秧苗的株數(shù)。進一步地,所述第四傳感器包括:第一超聲波測距傳感器和第二超聲波測距傳感器,其中,所述第一超聲波測距傳感器和第二超聲波測距傳感器安裝于所述移栽機左側(cè)移栽防護板垂直于主架豎梁軸的兩側(cè)位置上,所述第一超聲波測距傳感器用于檢測所述第一超聲波測距傳感器與地表面之間的第一距離;所述第二超聲波測距傳感器用于檢測所述第二超聲波測距傳感器與地表面之間的第二距離。進一步地,所述控制裝置還用于:接收所述第一距離和所述第二距離,并按照公式h=l-l計算所述移栽機移栽的秧苗的栽植深度,其中,l=50+0.55h1+0.45h2,h1為所述第一距離,h2為所述第二距離,h為所述栽植深度,l為所述移栽機的主軸中心與吊杯杯嘴底端之間的距離,l為所述移栽機的主軸中心與地表面之間的距離。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,還提供了一種應(yīng)用上述所述的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)的移栽機的移栽性能測試方法,包括:獲取所述移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)中傳感器檢測到的移栽信息;向所述移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)中控制裝置發(fā)送所述移栽信息,以使所述控制裝置根據(jù)所述移栽信息對所述移栽機的移栽性能進行分析,得到移栽性能參數(shù),其中,所述移栽性能參數(shù)包括以下至少之一:所述移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率,所述移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量,所述移栽機移栽的秧苗的株數(shù),所述移栽機移栽的秧苗的栽植深度。在本發(fā)明實施例中,采用傳感器檢測對秧苗進行移栽時的移栽信息;然后,將移栽信息發(fā)送至微控制器中,以使微控制器通過無線通訊器將移栽信息轉(zhuǎn)發(fā)至控制裝置;控制裝置在接收到移栽信息之后,根據(jù)移栽信息對移栽機的移栽性能進行分析,以得到移栽機的移栽性能參數(shù),其中,移栽性能參數(shù)包括以下至少之一:移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率,移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量,移栽機移栽的秧苗的栽植深度,移栽機移栽的秧苗的株數(shù)。通過控制裝置對移栽機工作過程中的栽深、植苗數(shù)、滑移率等栽植移栽性能參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集,達到了自動對移栽機的移栽性能參數(shù)進行檢測的目的,進而解決了傳統(tǒng)的移栽機移栽性能綜合評價方法效率低,且精確率低的技術(shù)問題。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)的示意圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器1與微控制器之間的連接關(guān)系的示意圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的激光位移傳感器1與微控制器之間的連接關(guān)系的示意圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的激光對射式光電開關(guān)與微控制器之間的連接關(guān)系的示意圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的超聲波測距傳感器1與微控制器之間的連接關(guān)系的示意圖;圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的上位機labview前面板界面的示意圖;圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的地段一滑移率曲線的示意圖;圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的地段二滑移率曲線的示意圖;圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的地段三滑移率曲線的示意圖;圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的激光位移傳感器1所測地表高度的曲線示意圖;圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的激光位移傳感器2所測地表高度的曲線示意圖;圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的右地輪行走后地表下陷量變化的曲線示意圖;圖13是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的移栽缽苗栽植深度計算值的曲線示意圖;圖14是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種移栽機的移栽性能測試方法的流程圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外,術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。實施例一根據(jù)本發(fā)明實施例,提供了一種移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)的實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)的示意圖,如圖1所示,該移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)包括:控制裝置10和安裝在移栽機上的檢測裝置20,以及無線通訊器30,其中,控制裝置為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),檢測裝置20包括傳感器21和微控制器22,其中,控制裝置10和微控制器22通過無線通訊器通訊30連接。傳感器21的數(shù)量為多個,多個傳感器用于檢測移栽機在對秧苗進行移栽時的移栽信息;微控制器22用于獲取傳感器檢測到的移栽信息,并向控制裝置10發(fā)送移栽信息,微控制器22的數(shù)量至少為一個,且任意一個微控制器與傳感器中的部分傳感器相連接;控制裝置10在接收到移栽信息之后,根據(jù)移栽信息對移栽機的移栽性能進行分析,得到移栽性能參數(shù),其中,移栽性能參數(shù)包括以下至少之一:移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率,移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量,移栽機移栽的秧苗的株數(shù),移栽機移栽的秧苗的栽植深度;如圖1所示,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以為安裝有l(wèi)abview的pc機,也就是說,上述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又可以稱為上位機。在本發(fā)明實施例中,采用傳感器檢測對秧苗進行移栽時的移栽信息;然后,將移栽信息發(fā)送至微控制器中,以使微控制器通過無線通訊器將移栽信息轉(zhuǎn)發(fā)至控制裝置;控制裝置在接收到移栽信息之后,根據(jù)移栽信息對移栽機的移栽性能進行分析,以得到移栽機的移栽性能參數(shù),其中,移栽性能參數(shù)包括以下至少之一:移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率,移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量,移栽機移栽的秧苗的株數(shù),移栽機移栽的秧苗的栽植深度。通過控制裝置對移栽機工作過程中的栽深、植苗數(shù)、滑移率等栽植移栽性能參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集,達到了自動對移栽機的移栽性能參數(shù)進行檢測的目的,進而解決了傳統(tǒng)的移栽機移栽性能綜合評價方法效率低,且精確率低的技術(shù)問題。在一個可選實施方式中,微控制器22包括:第一微控制器和第二微控制器,無線通訊器30包括:第一xbee模塊31,第二xbee模塊32和第三xbee模塊33。如圖1所示,arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板221即為上述第一微控制器,arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板222即為上述第二微控制器。其中,第一微控制器與第一xbee模塊31串口通信連接,第二微控制器與第二xbee模塊32串口通信連接,控制裝置與串口通信連接,且第一xbee模塊31和第二xbee模塊32分別與第三xbee模塊33無線通訊連接。如圖1所示,arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板221與第一xbee模塊31串口通信連接,arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板222與第二xbee模塊32串口通信連接,第三xbee模塊33與控制裝置10串口通信連接。其中,第一xbee模塊31與第三xbee模塊33無線通訊連接,第二xbee模塊32與第三xbee模塊33無線通訊連接。在本發(fā)明實施例中,傳感器在檢測到移栽信息,并將該移栽信息發(fā)送給微控制器之后,在向控制裝置10傳輸該移栽信息時,不需要進行多節(jié)點組網(wǎng),而是選用了三個無線xbee數(shù)傳模塊(即,上述第一xbee模塊31,第二xbee模塊32和第三xbee模塊33),其中,兩個(即,第一xbee模塊31和第二xbee模塊32)與檢測裝置對應(yīng)的微控制器arduinouno進行串口通信,一個(即,第三xbee模塊33)負責與上位機(即,控制裝置10)中的labview串口通信。其中,上述第一xbee模塊31和第二xbee模塊32分別與第三xbee模塊33通過xbee的at透傳模式通信即可,即第三xbee模塊33以廣播通信的方式發(fā)送傳感器的采集命令,第一xbee模塊31和第二xbee模塊32接收信號,然后,對應(yīng)的微控制器采集程序通過判斷是否是該控制器自身i/o的采集命令,若是,則控制傳感器對對應(yīng)的移栽信息進行采集,并將采集到的移栽信息發(fā)送出去;若否,丟棄并等待下次上位機采集命令。在另一個可選實施方式中,傳感器21包括:第一傳感器211,第二傳感器212,第三傳感器213和第四傳感器214。其中,第一傳感器211分別與第一微控制器和第二微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第一移栽信息,并向第一微控制器和第二微控制器發(fā)送第一移栽信息,其中,第一移栽信息用于確定移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率;第二傳感器212與第一微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第二移栽信息,并向第一微控制器發(fā)送第二移栽信息,其中,第二移栽信息用于確定移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量;第三傳感器213與第二微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第三移栽信息,并向第二微控制器發(fā)送第三移栽信息,其中,第三移栽信息用于確定移栽機移栽的秧苗的株數(shù);第四傳感器214與第二微控制器的數(shù)據(jù)端口相連接,用于檢測第四移栽信息,并向第二微控制器發(fā)送第四移栽信息,其中,第四移栽信息用于確定移栽機移栽的秧苗的栽植深度??蛇x地,第一傳感器211包括:第一霍爾轉(zhuǎn)速傳感器,第二霍爾轉(zhuǎn)速傳感器,第三霍爾轉(zhuǎn)速傳感器和第一激光位移傳感器。其中,第一霍爾轉(zhuǎn)速傳感器即為圖1中所示的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器1,第二霍爾轉(zhuǎn)速傳感器即為圖1中所示的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器2,第三霍爾轉(zhuǎn)速傳感器即為圖1中所示的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器3,第一激光位移傳感器即為圖1中所示的激光位移傳感器1。具體地,在執(zhí)行移栽性能測試時,第一霍爾轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置于正對移栽機左地輪的齒輪的位置上,用于檢測左地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù);在執(zhí)行移栽性能測試時,第二霍爾轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置于正對移栽機右地輪的齒輪的位置上,用于檢測右地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù);在執(zhí)行移栽性能測試時,第三霍爾轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置于正對移栽機移栽盤的齒輪的位置上,用于檢測移栽盤齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù);在執(zhí)行移栽性能測試時,第一激光位移傳感器設(shè)置于第一激光位移傳感器(即,激光位移傳感器1)的支架上,且與地面平行設(shè)置,用于檢測移栽機的實際行駛位移。需要說明的是,上述左地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),右地輪齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),移栽盤齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)和移栽機的實際行駛位移即為第一移栽信息。第一微控制器和第二微控制器在接收到第一移栽信息之后,分別通過第一xbee模塊31和第二xbee模塊32將第一移栽信息發(fā)送至控制裝置10??刂蒲b置10在接收到上述第一移栽信息之后,會對第一移栽信息進行進一步處理,進而得到用于對移栽機進行移栽性能評價的移栽性能參數(shù)(即,上述移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率)。具體的處理過程將在下述實施例中進行進一步的介紹??蛇x地,第二傳感器212包括:第二激光位移傳感器和第三激光位移傳感器。其中,第二激光位移傳感器即為圖1中的激光位移傳感器2,第三激光位移傳感器即為圖1中的激光位移傳感器3。在執(zhí)行移栽性能測試時,第二激光位移傳感器設(shè)置于移栽機右地輪前方的中心位置,用于檢測右地輪經(jīng)過前,參考面距離地表的高度數(shù)據(jù)(即,圖1中所示的移栽前到地表距離);在執(zhí)行移栽性能測試時,第三激光位移傳感器設(shè)置于移栽機右地輪后方的中心位置,用于檢測右地輪經(jīng)過后,參考面距離地表的高度數(shù)據(jù)(即,圖1中所示的移栽后到地表距離)。需要說明的是,上述右地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量(即,移栽前到地表距離與移栽后到地表距離之間的差值)為第二移栽信息。第二傳感器212在檢測到該第二移栽信息之后,將第二移栽信息發(fā)送至第一微控制器,接下來,第一微控制器通過第一xbee模塊31將第二移栽信息發(fā)送至控制裝置10中進行分析處理。控制裝置10在接收到第二移栽信息之后,對第二移栽信息進行進一步處理,作為對移栽機的移栽性能進行評價的另一個移栽性能參數(shù)??蛇x地,第三傳感器213包括:激光對射式光電開關(guān),在執(zhí)行移栽性能測試時,激光對射式光電開關(guān)設(shè)置于移栽機左側(cè)覆土輪主架豎梁的連接板上,用于檢測移栽機移栽的秧苗的株數(shù),其中,該株數(shù)即為上述第三移栽信息。激光對射式光電開關(guān)在檢測到秧苗的株數(shù)信息之后,將秧苗的株數(shù)信息發(fā)送至第二微控制器(即,arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板222),然后,第二微控制器通過第二xbee模塊32和第三xbee模塊33之間的無線通訊連接,將第三移栽信息(即,秧苗的株數(shù)信息)發(fā)送至控制裝置10中進行分析處理。需要說明的是,控制裝置10在接收到該秧苗的株數(shù)信息之后,不會對秧苗的株數(shù)進行進一步處理,而是將該秧苗的株數(shù)作為對移栽機的移栽性能進行評價的一個移栽性能參數(shù)。可選地,第四傳感器214包括:第一超聲波測距傳感器和第二超聲波測距傳感器。其中,第一超聲波測距傳感器即為圖1中所示的超聲波測距傳感器1,第二超聲波測距傳感器即為圖1中所示的超聲波測距傳感器2。在執(zhí)行移栽性能測試時,第一超聲波測距傳感器和第二超聲波測距傳感器安裝于移栽機左側(cè)移栽防護板垂直于主架豎梁軸的兩側(cè)位置上,第一超聲波測距傳感器用于檢測第一超聲波測距傳感器與地表面之間的第一距離;第二超聲波測距傳感器用于檢測第二超聲波測距傳感器與地表面之間的第二距離。需要說明的是,上述第一距離和第二距離即為第四移栽信息。第四傳感器214在檢測到該第四移栽信息之后,將第四移栽信息發(fā)送至第二微控制器;接下來,第二微控制器通過第二xbee模塊32將第四移栽信息發(fā)送至控制裝置10中進行分析處理??刂蒲b置10在接收到第四移栽信息之后,會對第四移栽信息進行進一步處理,進而得到用于對移栽機進行移栽性能評價的移栽性能參數(shù)(即,上述移栽機的栽植深度)。具體的處理過程將在下述實施例中進行進一步的介紹。下面將結(jié)合圖2至圖5對本發(fā)明實施例中傳感器與微控制器的連接關(guān)系進行具體介紹。具體地,可以將超聲波測距傳感器和激光位移傳感器接入至微控制器的模擬引腳a0-a5(也即,上述數(shù)據(jù)端口),還可以將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器和激光對射式光電開關(guān)接入至微控制器的中斷口。例如,將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器1的脈沖信號輸出接到arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板221的中斷int0口(如圖2所示),也即數(shù)據(jù)端口d2引腳,并在arduinoide中編寫下降沿觸發(fā)計數(shù)程序。同理,將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器2的脈沖信號輸出接入到arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板221的中斷int1口,即數(shù)據(jù)端口d3引腳,同樣為下降沿計數(shù)。然后,將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器3和激光對射式光電開關(guān)m18輸出的數(shù)字脈沖信號接到arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板222的中斷int0和int1口(即,數(shù)據(jù)端口d2和d3),并利用2號uno板的兩個中斷口進行脈沖計數(shù),如圖4所示。對于輸出模擬電壓信號的超聲波測距傳感器與激光位移傳感器,只需將信號輸出接入到相應(yīng)的微控制器的模擬引腳(a0-a5)即可。例如,如圖3所示,將激光位移傳感器1的輸出接入到arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板221的a3引腳,將激光位移傳感器2與激光位移傳感器3分別接入到arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板221模擬引腳a4和模擬引腳a5。同樣將超聲波測距傳感器1和超聲波測距傳感器2的模擬信號輸出引腳接入到arduinouno開發(fā)板+i/o擴展板222的a0引腳和a1引腳。由于激光位移傳感器與超聲波測距傳感器工作電壓均為dc24v,因此,在選擇供電電源時,選擇獨立的24v電瓶進行供電,而上述微控制器的工作電壓為dc5-12v,故選則由電源逆變器通過降壓模塊得到的dc9v供電;而霍爾轉(zhuǎn)速傳感器與激光對射式光電開關(guān)的接收器工作電壓范圍為dc4v-24v,為了簡化電路連接,選擇dc9v通過由微控制器的i/o擴展板輸出的5v供電。此外,對于無線xbee模塊的dc3.3v可由與其相連的微控制器通過xbee擴展板得到。在另一個可選實施方式中,控制裝置10又可以稱為上位機,檢測裝置20又可以稱為下位機。下面將具體介紹該上位機和下位機的通信原理。該上位機和下位機采用儀器控制類型的串口通信方式,由上位機中的labview軟件發(fā)送一個通信握手信號;然后,下位機做出回應(yīng),如果握手成功,隨后下位機再發(fā)送上位機需要采集的數(shù)據(jù)指令,上位機讀取出來,完成一次通信。移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)的上位機發(fā)送握手采集命令定義為三個字節(jié),前兩個字節(jié)為0x55ff,后一個字節(jié)為采集命令,根據(jù)傳感器不同采集命令字節(jié)不同的原則,上述第一傳感器至第四傳感器中的9個傳感器的采集命令字節(jié)分別分配為0x10-0x90。整個下位機的工作流程是:移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)上電啟動,微控制器首先初始化內(nèi)部寄存器和內(nèi)部電路,定義變量、傳感器信號引腳、數(shù)組,完成串口初始化等操作。然后,進入主循環(huán)程序,不斷檢測串口是否收到上位機發(fā)送來的采集命令。若收到,控制傳感器采集數(shù)據(jù),由于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器與激光對射式光電開關(guān)都是輸出數(shù)字脈沖方波信號,因此,采集程序利用輸出信號引腳的下降沿有效,觸發(fā)中斷計數(shù)的原理進行編寫,而輸出模擬信號的超聲波測距與激光位移傳感器的采集程序則利用定時讀取微控制器模擬i/o口進行編程。上位機利用labview中的visa模塊進行編程開發(fā),工作流程、程序面板界面及串口通信配置參見圖6。上位機的數(shù)據(jù)采集模塊包括對串口發(fā)送采集命令以及進行讀等操作。串口讀操作要注意串口讀字節(jié)數(shù),為避免遺漏下位機發(fā)送來的數(shù)據(jù),要通過串口visa資源線創(chuàng)建串口字節(jié)數(shù)的屬性節(jié)點來控制讀取的串口實際字節(jié)數(shù)。由于要針對多傳感器進行數(shù)據(jù)采集,為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,采用握手(應(yīng)答)模式進行數(shù)據(jù)采集。具體地,控制各個傳感器數(shù)據(jù)采集的命令如下:霍爾轉(zhuǎn)速傳感器1—0x55ff10;霍爾轉(zhuǎn)速傳感器2—0x55ff20;激光位移傳感器1—0x55ff30;激光位移傳感器2—0x55ff40;激光位移傳感器3—0x55ff50;激光對射式光電開關(guān)—0x55ff60;霍爾轉(zhuǎn)速傳感器3—x55ff70;超聲波測距傳感器1—0x55ff80;超聲波測距傳感器2—0x55ff90。上位機的采集數(shù)據(jù)處理部分通過讀取串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù),通過分數(shù)/指數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)化函數(shù)將下位機傳輸來的字符串數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)數(shù)值,再利用公式節(jié)點與局部變量方式以及傳感器標定得到的擬合關(guān)系式換算為相應(yīng)的被測物理量。本發(fā)明實施例所提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)借助labview強大的數(shù)據(jù)顯示功能,通過波形圖表的形式顯示測試數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的結(jié)果,以直觀地顯示被測對象的工作狀態(tài)和變化趨勢。優(yōu)選地,移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)主要是利用波形圖表和數(shù)值輸出控件對采集、處理的數(shù)據(jù)進行顯示。下面將具體介紹控制裝置10(也即,上位機)根據(jù)移栽信息對移栽機的移栽性能進行分析,得到移栽性能參數(shù)。移栽性能參數(shù)一、移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率移栽機在執(zhí)行移栽作業(yè)時,為保證栽植質(zhì)量,常常要求其地輪發(fā)生的滑移最小,即地輪理論行駛距離與實際行駛距離最接近。因此,為了得到左、右地輪與移栽盤的瞬時滑移率ε,需進行移栽機實際行駛位移的測量。上位機的位移模塊編程原理是通過串口將激光位移傳感器1的輸出信號值讀取出來,根據(jù)傳感器標定得到的擬合關(guān)系式以及移栽機開始行走時激光位移傳感器1已有位移量得到移栽機實際行走時位移量(即,實際行駛位移)。利用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器1至霍爾轉(zhuǎn)速傳感器3對所述左、右地輪與移栽盤上齒輪的齒數(shù)進行計數(shù),得到左地輪的齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),右地輪的齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)和移栽盤的齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)。上位機在獲取到左地輪的齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù),右地輪的齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)和移栽盤的齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)之后,就可以根據(jù)上述轉(zhuǎn)動齒數(shù)和激光位移傳感器1所測位移量確定移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率。具體地,確定左地輪和右地輪,以及確定移栽盤的滑移率的過程相同,下面以確定左地輪的滑移率為例進行說明。通過數(shù)學(xué)關(guān)系n轉(zhuǎn)=n齒/齒輪齒數(shù)確定左地輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù),其中,n轉(zhuǎn)為左地輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù);n齒為安裝于左地輪軸上齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)。接下來通過公式s左=2πr左×n轉(zhuǎn)確定左地輪的實際行駛距離,式中,s左為左地輪的實際行駛距離;r左為左地輪的半徑。在相等運動時間的前提條件下,利用滑移率的計算公式計算左地輪的滑移率:其中,s實栽機實際行駛位移,ε左為左地輪的瞬時滑移率。移栽性能參數(shù)二、移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量將兩個量程為1000mm激光位移傳感器(即,激光位移傳感器2和激光位移傳感器3)安裝于右地輪前后的中心位置,當移栽機工作時,進行右地輪經(jīng)過前后地表下陷量的測量。其中,激光位移傳感器2測量右地輪經(jīng)過前參考面據(jù)地表的高度數(shù)據(jù),激光位移傳感器3測量右地輪行走過后參考面據(jù)地表的高度數(shù)據(jù)。在測量得到兩個高度數(shù)據(jù)之后,就可以將兩個高度數(shù)據(jù)發(fā)送至控制裝置10(即,上位機)中進行分析處理,進而,得到移栽機右地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量。移栽性能參數(shù)三、移栽機移栽的秧苗的株數(shù)秧苗的株數(shù)是指移栽過程中成功移栽的秧苗株數(shù),是利用激光對射式光電開關(guān)遇到障礙物阻擋發(fā)射器發(fā)射出光束時,接收器會輸出一個脈沖信號的原理來實現(xiàn)對移栽缽苗計數(shù)的功能。移栽性能參數(shù)四、移栽機移栽的秧苗的栽植深度秧苗的栽植深度是指從秧苗與覆土表面交點到秧苗根部的垂直距離。移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)的栽植深度是利用兩個安裝于移栽主軸的相對位置的超聲波測距傳感器(即,超聲波測距傳感器1和超聲波測距傳感器2)間接測量得到的。其中,常量的定義如下:β為移栽機執(zhí)行作業(yè)時,移栽機橫梁的傾斜角度;h1為超聲波測距傳感器1所測地表距離(即,第一距離);h2為超聲波測距傳感器2所測地表距離(即,第二距離);l1為超聲波測距傳感器1的支架頂端中心距主軸中心的長度值,l2為超聲波測距傳感器2的支架頂端中心距主軸中心的長度值,其中,l1和l2的取值為常量,分別為:l1=380mm,l2=460mm;x1為超聲波測距傳感器1支架頂端距主軸中心的垂直距離值;x2為超聲波測距傳感器2支架頂端距主軸中心的垂直距離值;h為移栽機執(zhí)行作業(yè)時,移栽機的主軸中心至地表面的距離;l為移栽機的主軸中心與吊杯杯嘴底端之間的距離,其中,l=425mm;h為栽植深度。其中,上述常量滿足下述公式:x1=h1-h+50和公式x2=h-h2-50。進一步地,由以上公式可以得到公式:h=50+0.55h1+0.45h2。其中,栽植深度h=l-h,故根據(jù)超聲波測距傳感器1和超聲波測距傳感器2所測地表距離可計算得到栽植深度h。需要說明的是,上述栽植深度計算部分是通過串口讀取超聲波測距傳感器1和超聲波測距傳感器2距地表距離值,然后,利用移栽秧苗計數(shù)值的改變來觸發(fā)栽植深度子程序的運行,這樣可避免在沒有栽苗的情況下,系統(tǒng)程序仍然計算栽植深度的問題?;诒景l(fā)明實施例提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng),發(fā)明人對其進行了實驗驗證,驗證過程描述如下:為驗證本發(fā)明提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)的技術(shù)效果,進行了吊杯式移栽機田間試驗驗證,試驗選取五個長度為20m地段進行系統(tǒng)驗證。在布置好傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后,調(diào)節(jié)移栽機栽植深度部件,使栽深范圍為60-80mm?;魻栟D(zhuǎn)速傳感器1至霍爾轉(zhuǎn)速傳感器3用于移栽左右地輪、移栽盤主軸轉(zhuǎn)數(shù)測量,分別安裝在正對移栽機左右地輪以及移栽盤軸上齒輪的位置。激光位移傳感器1用于測移栽機的實際行走位移,安裝于激光對射式光電開關(guān)支架上且平行于地面位置處。激光位移傳感器2安裝于右地輪前方中心位置,激光位移傳感器3安裝于右地輪后方中心位置。激光對射式光電開關(guān)用于對移栽秧苗株數(shù)檢測,安裝于移栽機左側(cè)覆土輪主架豎梁連接板位置。超聲波測距傳感器1和超聲波測距傳感器2用于進行秧苗栽植深度的間接測量,分別安裝在移栽機左側(cè)移栽防護板垂直于主架豎梁軸的兩側(cè)位置。輸出24v、6a直流電源與采集傳輸系統(tǒng)試驗臺布置在移栽機主架橫梁上。gps速度測試儀布置于座椅上,并加有相應(yīng)的防震措施,并設(shè)置行走位移值為20m。這樣可進行對比gps測量移栽機行走位移值與激光位移傳感器1測量的位移值。接有xbee無線通訊模塊(即,上述第三xbee無線通訊模塊)的上位機部分置于遠離移栽機作業(yè)且地勢相對平坦的地方,方便現(xiàn)場人員操作。所有系統(tǒng)硬件布置好后,進行系統(tǒng)調(diào)試,直至整個采集系統(tǒng)調(diào)試成功,開始田間移栽試驗。表1表2轉(zhuǎn)數(shù)/r地段一地段二地段三地段四地段五人工測量9910109系統(tǒng)測量8.899.2110.1810.099.28(1)轉(zhuǎn)數(shù)與滑移率數(shù)據(jù)分析參見表1、表2,以某一地段為例,采用本發(fā)明提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)測量左右地輪、移栽盤齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)及其滑移率比人工測量方式精度更高。即本發(fā)明實施例提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)測量值可精確到百分位,而人工測量只能近似取其整數(shù)值。表1為地段一右地輪人工測量轉(zhuǎn)數(shù)與本發(fā)明提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)測量轉(zhuǎn)數(shù)對比結(jié)果。表2為五個地段右地輪人工測量轉(zhuǎn)數(shù)與本發(fā)明實施例提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)測量轉(zhuǎn)數(shù)對比結(jié)果。通過對左右地輪、移栽盤齒輪的轉(zhuǎn)動齒數(shù)進行處理,可順利得到左右地輪、移栽盤的平均滑移率,其中,地段一的滑移率曲線如圖7所示,地段二的滑移率曲線如圖8所示,地段三的滑移率曲線如圖9所示。通過觀測栽植地表,發(fā)現(xiàn)此三地段左地輪行走地表土壤較松軟,從而引起其平均滑移較右地輪與移栽盤的大。(2)地表下陷量分析本發(fā)明實施例提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)中,由激光位移傳感器2、激光位移傳感器3測得地表高低變化數(shù)據(jù),進而繪制地表高低變化曲線,如圖10和圖11所示。由于激光位移傳感器安裝于移栽機右地輪前后中心位置,其中,激光位移傳感器2測得右地輪行走前的地表高度值,激光位移傳感器3測得行走過后土壤被右地輪壓實后的地表高度值。故激光位移傳感器2與激光位移傳感器3所測地表高度曲線的變化趨勢相仿,符合實際移栽前后地表高度變化情況。此外,通過對激光位移傳感器所采集數(shù)據(jù)進行適當運算,也可得到右地輪行走過后的地表下陷量值,下陷量變化曲線參見圖12。(3)秧苗計數(shù)與栽植深度數(shù)據(jù)分析根據(jù)超聲波測距傳感器所測數(shù)據(jù),某一地段移栽秧苗對應(yīng)栽植深度參見圖13,成功采集到的20株秧苗平均栽植深度為77.85mm,介于60mm-80mm之間。綜上,在本發(fā)明實施例提供的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)中,包括多種傳感器、微控制器、xbee無線通訊模塊以及上位機,通過該系統(tǒng)能夠成功地完成移栽機栽植特性參數(shù)的確定,例如:左、右地輪與移栽盤主軸轉(zhuǎn)數(shù)、地表下陷量值、栽植秧苗數(shù)量等的實時采集、傳輸、顯示與存儲。在發(fā)明實施例中,借助了無線通訊模塊實現(xiàn)移栽機在工作過程中數(shù)據(jù)的采集與傳輸,其方法可行、無需布線,相對于傳統(tǒng)人工測量的方式,不僅省時、省力,而且節(jié)約了成本。實施例二本發(fā)明實施例還提供了一種移栽機的移栽性能測試方法,該移栽機的移栽性能測試方法應(yīng)用上述實施例一中描述的移栽機的移栽性能測試系統(tǒng),以下對本發(fā)明實施例提供的移栽機的移栽性能測試方法做具體介紹。圖14是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種移栽機的移栽性能測試方法的流程圖,如圖14所示,該移栽機的移栽性能測試方法包括如下步驟:步驟s1402,獲取移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)中傳感器檢測到的移栽信息;具體地,移栽信息包括第一移栽信息,第二移栽信息,第三移栽信息和第四移栽信息,其中,分別由第一傳感器,第二傳感器,第三傳感器和第四傳感器測量得到。步驟s1404,向移栽機的移栽性能測試系統(tǒng)中控制裝置發(fā)送移栽信息,以使控制裝置根據(jù)移栽信息對移栽機的移栽性能進行分析,得到移栽性能參數(shù),其中,移栽性能參數(shù)包括以下至少之一:移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率,移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量,移栽機移栽的秧苗的株數(shù),移栽機移栽的秧苗的栽植深度??刂蒲b置10可以為安裝有l(wèi)abview的pc機,也就是說,上述控制裝置10又可以稱為上位機。具體地,上位機根據(jù)第一移栽信息,第二移栽信息,第三移栽信息和第四移栽信息確定移栽性能參數(shù)的過程已在上述實施例一中進行描述,對此不再具體贅述。在本發(fā)明實施例中,采用傳感器檢測對秧苗進行移栽時的移栽信息;然后,將移栽信息發(fā)送至微控制器中,以使微控制器通過無線通訊器將移栽信息轉(zhuǎn)發(fā)至控制裝置;控制裝置在接收到移栽信息之后,根據(jù)移栽信息對移栽機的移栽性能進行分析,以得到移栽機的移栽性能參數(shù),其中,移栽性能參數(shù)包括以下至少之一:移栽機地輪和移栽機移栽盤的滑移率,移栽機地輪所經(jīng)過地表的地表下陷量,移栽機移栽的秧苗的株數(shù),移栽機移栽的秧苗的栽植深度。通過控制裝置對移栽機工作過程中的栽深、植苗數(shù)、滑移率等栽植移栽性能參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集,達到了自動對移栽機的移栽性能參數(shù)進行檢測的目的,進而解決了傳統(tǒng)的移栽機移栽性能綜合評價方法效率低,且精確率低的技術(shù)問題。最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改,或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。當前第1頁12
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