[發明專利]一種水田犁底層信息連續感知裝置和方法

在審

• 申請號: 201911338564.5
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111077284A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 胡煉;羅錫文;趙潤茂
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01B21/18;G01B21/22;G01L1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

1.一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：包括一個姿態傳感器、兩套觸桿傳感裝置、數據采集裝置，姿態傳感器安裝于拖拉機車身，兩套觸桿傳感裝置分別安裝在拖拉機左右前輪主銷；觸桿傳感裝置包括支撐架、平行四邊形機構、力傳感器、角位移傳感器、觸桿、恒壓機構，支撐架與主銷相對固定，觸桿、給觸桿提供恒定入泥壓力的恒壓機構、通過觸桿測量前進阻力的力傳感器均通過平行四邊形機構相對于支撐架升降，通過平行四邊形機構的轉角得出觸桿升降高度的角位移傳感器安裝在平行四邊形機構上；姿態傳感器、力傳感器、角位移傳感器均與數據采集裝置相接。

2.按照權利要求1所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：平行四邊形機構包括前耳板、后耳板、兩根連桿、四根轉軸；兩根相互平行的連桿一高一低設置，每根連桿的每端均與一根轉軸固定連接，位于前方的兩根轉軸與前耳板轉動式連接，且前方兩根轉軸位于同一豎直平面內，位于后方的兩根轉軸與后耳板轉動式連接，且后方兩根轉軸位于同一豎直平面內；前耳板搭載觸桿、恒壓機構、力傳感器；后耳板與支撐架相接。

3.按照權利要求2所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：連桿的端部設有方孔，轉軸為方軸，方軸插入方孔中。

4.按照權利要求2所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：觸桿傳感裝置還包括觸桿連接件；觸桿連接件設有豎向的通孔，與觸桿以圓柱副的方式配合；觸桿連接件安裝在力傳感器的測力面，測力面朝向前方。

5.按照權利要求2所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：角位移傳感器與任一轉軸相接。

6.按照權利要求2所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：恒壓機構包括多塊配重塊；配重塊左右對稱、可裝拆式安裝在前耳板上。

7.按照權利要求4所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：觸桿為L形剛性桿件，包括水平段和豎直段，水平段和豎直段之間倒圓角，水平段與犁底層接觸，豎直段伸入水田泥面。

8.按照權利要求1至7中任一項所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：力傳感器為高精度壓力傳感器，角位移傳感器為高精度單圈電位器，姿態傳感器為九軸姿態航向參考系統；數據采集裝置為多串口采集卡，同步采集多路信息。

9.一種水田犁底層信息連續感知方法，采用權利要求1至8中任一項所述的一種水田犁底層信息連續感知裝置，其特征在于：角位移傳感器測量觸桿隨水田地形的起伏變化，通過姿態傳感器校正該起伏變化得到犁底層的深度信息；水田土壤阻力隨犁底層深度增加而遞增，是一組分布力系，通過力傳感器測量觸桿上端等效力對水田犁底深度阻力進行表征。

10.按照權利要求9所述的一種水田犁底層信息連續感知方法，其特征在于：

水田犁底層深度信息H依據H＝[L·sin(α₁-α₀)]·cosγ計算，

其中，γ為拖拉機車身橫滾角，由姿態傳感器測量；

α₀為連桿的初始角度，由角位移傳感器測量；

α₁為連桿的實時角度，由角位移傳感器測量；

L為連桿的長度；

水田犁底層深度信息H和力傳感器測量觸桿上端等效力F被儲存并由筆記本電腦動態顯示。