[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

本發明涉及一種水田犁底層信息連續感知裝置，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、恒壓機構、力傳感器均通過平行四邊形機構相對于支撐架升降，角位移傳感器安裝在平行四邊形機構上。還涉及一種水田犁底層信息連續感知方法。本發明可同時連續感知水田拖拉機行駛路徑上犁底層深度信息及犁底深度土壤阻力，豐富了水田地形、土壤承載能力的測量手段，屬于土壤信息感知技術領域。

技術領域

本發明涉及土壤信息感知技術領域，具體涉及一種水田犁底層信息連續感知裝置和方法。

背景技術

開展水田土壤信息感知與檢測對水田作物耕種、農業機械裝備設計都具有指導意義。傳統方法主要采用土壤硬度計測量不同深度土層硬度或通過遙測設備對田面地表進行三維重構，另有輕量便攜式設備，可以現場采樣分析土壤含水含養等信息。隨著農機裝備向自動化、智能化方向發展，拖拉機的自動導航作業對農田環境信息感知提出更高要求。

目前，有關農田土壤信息獲取的研究成果已有數例，如：CN102788566B公開了一種土壤表面粗糙度測量板及測量方法，利用機器視覺與圖像處理技術，通過求取排列在土壤表面的探針長度得到土壤表面粗糙度；CN102607499A公開的一種車載農田三維地形測量裝置，可用于旱地和水田地表地形的測量；CN203100958U公開了一種圓盤型土壤阻力連續快速測量裝置，可以連續測定確定深度的土壤阻力；CN103918365B公開了一種可連續測量土壤機械阻力的深松鏟，可在線監測深松鏟耕地阻力，若鏟刀碰到異物阻力超過設定閾值時，液壓缸收縮使鏟刀避讓。

但現有的土壤測試設備與方法還存在以下技術問題：

(1)水田結構境況復雜，硬底層上覆蓋有耕作層與水層，水面具有反射、透明、吸光性，導致傳統的地面或空間遙測設備無法直接應用于水田土壤分析；

(2)傳統的接觸式地形測量裝置以離散點式測量為主，無法滿足大田土壤數據快速連續測量的需要；

(3)傳統的農田地形測繪設備僅關注土壤地表信息，無法獲知水田拖拉機行走駕駛層或犁底層狀況；

(4)傳統土壤信息測定裝置或測量土壤阻力或測繪地表地形，測量對象信息獲取單一。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種水田犁底層信息連續感知裝置和方法，可隨拖拉機行進對犁底層信息進行連續感知。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種水田犁底層信息連續感知裝置，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。水田犁底層信息包括犁底層深度及犁底深度土壤阻力。

作為一種優選，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。采用該結構后，保證支撐架與拖拉機前輪同步轉向，觸桿測量路徑與拖拉機輪行走軌跡始終一致。

作為一種優選，連桿的端部設有方孔，轉軸為方軸，方軸插入方孔中。