[實用新型]棉花打頂機自動控制系統

有效

• 申請號: 201420601455.4
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN204157339U
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 鄢金山;孫杰;史增錄;張學軍
• 申請（專利權）人: 新疆農業大學
• 主分類號: A01G3/08
• 分類號: A01G3/08;G05B19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種棉花打頂機的自動控制系統，屬于農業機械領域。

背景技術

棉花打頂作業是棉花田間管理中重要的生產活動，也是棉花生產中提高棉鈴數量、增產增效的重要手段。棉花打頂存在著作業期短的問題，由于棉花種植存在密度大、枝葉多、冠層高度不均等問題，給機械打頂帶來極大的困難，因此目前仍采用人工打頂的方式。隨著勞動力缺乏和勞動成本的增長，在棉花打頂時節造成棉花打頂不及時、打頂勞動強度大等現象。目前，研究開發的棉花打頂機主要存在棉花冠層高度測量誤差較大、機器響應速度慢等問題，工作過程中容易造成棉花頂芽過打、漏打現象，使得棉花產量大幅下降。為提高棉花打頂機的工作效率和打頂質量、解決棉花打頂勞動力缺乏的問題，提出一種棉花打頂機的自動控制系統。

本實用新型采用紅外線發射器和紅外線接收器通過豎直排列的方式，通過冠層高度數據處理系統檢測棉花的冠層高度，由棉花冠層高度數據處理系統將檢測數據進行濾波、調制、比較分析后，將比較分析的結果輸入傳動電機控制系統及打頂電機控制系統，驅動棉花打頂機的執行機構，使棉花打頂機構實時準確地到達打頂位置。

發明內容

針對目前棉花打頂存在成本高、用工量大和機械打頂過打、漏打等問題，提出一種棉花打頂機的自動控制系統，能夠根據棉花冠層高度實時精確地控制棉花打頂機構的打頂位置。

本實用新型解決其技術問題所采用的方案是：棉花打頂機自動控制系統由紅外線傳感器接收端、紅外線傳感器發射端、濾光片、冠層高度數據處理系統、傳動電機控制系統、打頂電機控制系統、上位微動開關、下位微動開關、拉線編碼器、旋轉編碼器、蓄電池、打頂執行機構等構成。紅外線傳感器接收端和紅外線傳感器發射端與冠層高度數據處理系統分別連接，傳動電機控制系統、上位微動開關、下位微動開關、拉線編碼器、?旋轉編碼器與冠層高度數據處理系統連接，傳動電機控制系統與打頂電機控制系統連接，打頂電機控制系統分別與打頂執行機構連接，蓄電池與冠層高度數據處理系統、傳動電機控制系統、打頂電機控制系統、打頂執行機構連接。棉花打頂機在棉田中行進時，冠層高度數據處理系統通過對紅外線接收端進行不斷掃描，檢測棉花冠層的高度。傳動電機控制系統和打頂電機控制系統根據冠層高度數據處理系統檢測的棉花冠層高度和目標打頂高度分別進行轉動方向及轉速的控制，實現打頂執行機構位置的精確控制，達到棉花準確打頂的目的。

紅外線傳感器的接收端前方安裝有濾光片，紅外線傳感器的發射端和紅外線傳感器接收端豎直排布，成對安裝，一一對應，并分別與棉花冠層高度數據處理系統連接。棉花打頂機工作中，紅外線傳感器發射端發射的紅外線通過濾光片的濾光作用后由紅外線傳感器接收端接收信號，棉花冠層高度數據處理系統通過掃描紅外線傳感器接收端的狀態后，根據紅外線傳感器接收端接和紅外線傳感器發射端的安裝高度確定棉花冠層的高度。

拉線編碼器的拉線一端與打頂執行機構連接，另一端安裝在固定位置，拉線編碼器的信號線與傳動電機控制系統連接；上位微動開關和下位微動開關安裝在打頂執行機構運動的上極限位置和下極限位置，上位微動開關和下位微動開關的信號線分別與傳動電機控制系統連接。工作過程中拉線編碼器拉出的長度為打頂執行機構移動的實際距離，通過拉線編碼器實時向傳動電機控制系統反饋打頂執行機構的實際位置，實現打頂執行機構運動距離PID控制，使打頂執行機構的位置精確可控。打頂執行機構運動至上極限位置時，觸動上位微動開關，上位微動開關將信號傳送給傳動電機控制系統，傳動電機控制系統輸出反轉信號，使打頂執行機構反向運動。打頂執行機構運動至下極限位置時，觸動下位微動開關，下位微動開關將信號傳送給傳動電機控制系統，傳動電機控制系統輸出反轉信號，使打頂執行機構反向運動。

旋轉編碼器安裝在棉花打頂機的行走輪上，旋轉編碼器與冠層高度數據處理系統連接。工作過程中，旋轉編碼器輸出的脈沖輸入冠層高度數據處理系統接口，冠層高度數據處理系統依據旋轉編碼器輸出的脈沖，計算棉花打頂機的行走距離，進行棉花冠層平均高度的分析測算；通過對冠層高度的測算控制打頂執行機構動作的頻率。

附圖說明

圖為本實用新型棉花打頂機自動控制系統各模塊連接示意圖。

具體實施方式

在圖所示實施例中，棉花打頂機自動控制系統由紅外線傳感器接收端、紅外線傳感器發射端、濾光片、冠層高度數據處理系統、傳動電機控制系統、打頂電機控制系統、上位微動開關、下位微動開關、拉線編碼器、旋轉編碼器、蓄電池、打頂執行機構等構成。棉花打頂機自動控制系統開啟后，蓄電池提供為紅外線發射器提供電能，紅外線發射端向外發射紅外線，未經棉花冠層遮擋的紅外線接收端接受到信號，棉花冠層遮擋的紅外線接收端無法接受到信號。棉花冠層高度數據處理系統通過掃描紅外線接收端，比較分析后計算出棉花冠層實際高度。若實時監測的棉花冠層高度低于棉花冠層高度數據處理系統設定的目標打頂高度時，棉花冠層高度數據處理系統不對傳動電機控制系統傳遞任何信號，使打頂執行機構和打頂電機控制系統保持現有工作狀態；若實時監測的棉花冠層高度高于棉花冠層高度數據處理系統設定的目標打頂高度時，棉花冠層高度數據處理系統根據拉線編碼器確定打頂執行機構的實際位置確定傳動電機控制系統的控制方式。若打頂執行機構位置高于目標打頂高度，傳動電機控制系統輸出正向轉動量和轉動速度，大小由目前打頂執行機構位置及運動速度決定，打頂機構在打頂電機控制系統的控制作用下實現棉花頂芽的去除；相反若打頂執行機構位置低于目標打頂高度，傳動電機控制系統輸出反向轉動量和轉動速度，大小由目前打頂執行機構位置及運動速度決定，打頂機構在打頂電機控制系統的控制作用下實現棉花頂芽的去除。打頂機構的轉速由打頂電機控制系統根據傳動電機控制系統的信號確定。棉花打頂機自動控制系統通過實時檢測棉花冠層高度，實現執行機構位置的準確控制，達到了棉花的精確打頂。