[發(fā)明專利]一種對射式激光拖拉機(jī)輔助導(dǎo)航控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410175144.0
• 申請日: 2014-04-26
• 公開（公告）號: CN103955219A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳黎卿;劉立超;張健美;鄭泉;錢梵梵;王韋韋
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種對射式激光拖拉機(jī)輔助導(dǎo)航控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今，探索建立符合我國國情的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)運(yùn)作模式已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必由之路。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)涉及到耕地、播種、施肥、灌溉及收獲等各個環(huán)節(jié)，而農(nóng)機(jī)作業(yè)過中能否直線行駛對以上各環(huán)節(jié)實(shí)施的效果有直接的影響。拖拉機(jī)直線行駛可減少土地重耕、漏耕，保證播種時作物各行之間保持平行，并為作物中期機(jī)械追肥和除草提供先決條件。拖拉機(jī)田間作業(yè)過程中，作業(yè)機(jī)組的行駛路徑絕大部分由拖拉機(jī)駕駛員的駕駛技術(shù)決定，傳統(tǒng)采用劃印器或通過插標(biāo)桿劃地頭線等方式作為駕駛員作業(yè)導(dǎo)航的依據(jù)在復(fù)雜工作環(huán)境下指示效果較差，很難達(dá)到引導(dǎo)駕駛員駕駛拖拉機(jī)走直線的目的；而國內(nèi)近幾年開發(fā)的包括由GPS和計算機(jī)等組成的農(nóng)機(jī)導(dǎo)航指示系統(tǒng)由于系統(tǒng)復(fù)雜，成本高等問題使得此類導(dǎo)航系統(tǒng)也因此遲遲未能大面積推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種對射式激光拖拉機(jī)輔助導(dǎo)航控制系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)導(dǎo)航方式指示效果差，適應(yīng)性弱等問題，同時提供一種低成本高精度的拖拉機(jī)輔助導(dǎo)航控制系統(tǒng)方案。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種對射式激光拖拉機(jī)輔助導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由激光傳感器發(fā)射端、激光傳感器接收端、導(dǎo)航指示終端以及控制核心組成；所述激光傳感器發(fā)射端安裝在拖拉機(jī)前輪的轉(zhuǎn)向主銷上，由對射式激光發(fā)射器、激光發(fā)射器支架、獨(dú)立電源、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器以及安裝支架組成，所述激光傳感器接收端安裝在拖拉機(jī)前軸上方的車身上，由對射式激光接收器以及接收器支架組成，接收器信號線接入控制核心，所述導(dǎo)航指示終端由吸盤固定在拖拉機(jī)駕駛室前擋風(fēng)玻璃上，由角度刻度盤、安裝有指針的小型步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、液晶顯示屏、獨(dú)立按鍵以及帶有吸盤的安裝架組成，導(dǎo)航指示終端通過導(dǎo)線接入控制核心，所述控制核心以STM32為主控芯片，通過采集接入控制核心的激光接收器信號，將拖拉機(jī)偏航信息輸出到導(dǎo)航指示終端上。

所述激光發(fā)射器由12V?獨(dú)立電源供電，激光發(fā)射器和獨(dú)立電源由激光發(fā)射器支架固定在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，并由所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)以恒定速度旋轉(zhuǎn)。

所述激光發(fā)射器和激光接收器安裝在同一水平面上，激光接收器固定指向激光發(fā)射器，當(dāng)激光發(fā)射器旋轉(zhuǎn)到與激光接收器水平對置的位置時，激光接收器產(chǎn)生電平變化信號，主控核心通過記錄激光接收器接收到兩次電平變化信號的時間差，就可以計算出拖拉機(jī)偏航的角度信息。

所述控制核心將偏航角度信息轉(zhuǎn)換成對應(yīng)數(shù)量的脈沖信號，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器控制小型步進(jìn)電機(jī)朝對應(yīng)方向旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。所述獨(dú)立按鍵和液晶顯示屏用于調(diào)節(jié)和顯示作業(yè)靈敏度信息。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：?

本發(fā)明以低成本、高性能的STM32微控制器為控制核心，搭載工業(yè)級激光傳感器以及人性化的導(dǎo)航指示終端，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)作業(yè)過程中的直線行駛輔助控制功能，給拖拉機(jī)駕駛員簡單直觀的直線行駛輔助引導(dǎo)，減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，以此提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)效率、作業(yè)精度和安全可靠性，同時取代采用劃印器和插標(biāo)桿等精確度低、受作業(yè)環(huán)境限制較大的傳統(tǒng)導(dǎo)航指示方式，并可取代以GPS等為控制基礎(chǔ)的高成本導(dǎo)航方式。所設(shè)計的導(dǎo)航指示終端簡單易讀，易于駕駛員實(shí)時觀察拖拉機(jī)作業(yè)過程中的偏航角度信息并及時做出修正，具有成本低，精度高，易于推廣等優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明的控制原理示意圖。

圖4為本發(fā)明的控制流程圖。

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具體實(shí)施方式

參見圖1和圖2，本發(fā)明所涉及的對射式激光拖拉機(jī)輔助導(dǎo)航控制系統(tǒng)，主要包括激光傳感器發(fā)射端1、激光傳感器接收端2、導(dǎo)航指示終端4以及控制核心3。