專(zhuān)利名稱(chēng)：一種通用型谷物流量測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用型谷物流量測(cè)定裝置，可用于各種聯(lián)合收割機(jī)、糧食 加工及儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)，可以對(duì)水稻、小麥、油菜、大豆、玉米等物料或其他散粒體 的連續(xù)輸送過(guò)程中的流量進(jìn)行在線實(shí)時(shí)精確監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)其核心是空間信息GPS/GIS/RS支持下的精確定位與變量作業(yè)
機(jī)械設(shè)備。而谷物產(chǎn)量是精細(xì)農(nóng)業(yè)中需要獲取的最重要的信息之一，它可以直
接反映農(nóng)田的信息(如土壤性質(zhì)、肥效利用、水分、蟲(chóng)害等)對(duì)谷物產(chǎn)量的影
響。由此農(nóng)場(chǎng)主或農(nóng)戶可根據(jù)獲取的信息，確定化肥、農(nóng)藥等的投入，極大地
節(jié)約各種原料的投入，大大降低生產(chǎn)成本，提高土地的收益率。獲取農(nóng)作物小
區(qū)產(chǎn)量信息，建立小區(qū)產(chǎn)量空間分布圖是實(shí)施精細(xì)農(nóng)作的起點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)作物
生產(chǎn)過(guò)程中科學(xué)調(diào)控投入和制定管理決策措施的關(guān)鍵。谷物小區(qū)產(chǎn)量的精確測(cè)
量是產(chǎn)量監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵因素，小區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)是生成產(chǎn)量圖的主要依據(jù)。因此谷物
流量傳感器是精確農(nóng)業(yè)測(cè)產(chǎn)系統(tǒng)中的核心。根據(jù)工作環(huán)境和作業(yè)任務(wù)要求，谷
物流量監(jiān)測(cè)裝置既應(yīng)具有較高的靈敏度和精度，又應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。 目前國(guó)內(nèi)外在線實(shí)時(shí)檢測(cè)谷物流量的傳感器主要有體積流式、Y射線和質(zhì) 量流式3種。體積流式谷物流量傳感器直接測(cè)量谷物的體積流量，其測(cè)量結(jié)果 受谷物容積密度、含水率、機(jī)器傾斜度、探頭污染等的影響，需經(jīng)常清洗和標(biāo) 定，測(cè)量精度不高、性能不穩(wěn)，且體積大，無(wú)實(shí)用價(jià)值。Y射線谷物流量傳感 器測(cè)量精度較高，但輻射對(duì)操作人員和環(huán)境有一定的危害、使用成本較高，亦 不宜于裝機(jī)推廣。沖量式谷物質(zhì)量流量傳感器具有安裝方便、沒(méi)有潛在污染等
3優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)量精度差、受聯(lián)合收割機(jī)前進(jìn)速度、機(jī)器顛簸、割幅寬度變化、谷 物流動(dòng)的穩(wěn)定性、谷物含水率和密度的變化等諸多因素的影響。不同物料標(biāo)定 精度各異。
據(jù)技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，懸臂式流量傳感器(專(zhuān)利號(hào)97233380. 0)采 用了懸臂梁方式實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的流量測(cè)定，該傳感器適合測(cè)量高粘度、低流速的 高溫流體，主要由受力臂和殼體和貼在殼體內(nèi)壁的應(yīng)變片組成。該實(shí)用新型主 要靠受力臂引起的殼體變形來(lái)測(cè)量流體流量，容易受到外界振動(dòng)的干擾而導(dǎo)致 測(cè)量精度降低，因此，此專(zhuān)利中所述的傳感器將無(wú)法應(yīng)用于聯(lián)合收割機(jī)測(cè)量谷 物的流量。
谷物質(zhì)量流量傳感器(200510027054. 8)采用測(cè)量手指、"門(mén)"字形固定架、 彈性元件、信號(hào)變送模等實(shí)現(xiàn)谷物質(zhì)量流量的檢測(cè)，雖然有動(dòng)力消振模塊，但 基于沖量式的測(cè)量本質(zhì)，對(duì)振動(dòng)仍較敏感，且受標(biāo)定精度、谷物流動(dòng)的穩(wěn)定性、 谷物含水率和密度的變化等因素的多重影響，測(cè)量精度不高，在聯(lián)合收割機(jī)上 沒(méi)得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有谷物流量測(cè)定裝置的不足之處，本發(fā)明在國(guó)內(nèi)首次在聯(lián)合收 割機(jī)出糧口采用通用型谷物流量測(cè)定裝置進(jìn)行谷物流量在線實(shí)時(shí)測(cè)定，適用于 水稻、小麥、油菜、大豆、玉米、高粱、牧草等作物的籽粒的流量測(cè)定。該裝 置對(duì)機(jī)器的顛簸、震動(dòng)、排糧間斷和沖擊帶來(lái)的誤差影響小，測(cè)量精度高，性 能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集可靠，不會(huì)對(duì)操作人員和環(huán)境產(chǎn)生危害，只要與出糧口接口 匹配即可，安裝及維修方便。
本裝置的技術(shù)方案是 一種通用型谷物流量測(cè)定裝置，包括集料斗體、傳感器、 監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，集料斗體上設(shè)置有開(kāi)合閘門(mén)，通過(guò)開(kāi)合閘門(mén)自由端的開(kāi)啟程度控制集料 斗體出口通道的截面形狀；在出口處設(shè)置有流速傳感器和激光傳感器，激光傳感器的測(cè)量 頭垂直于集料斗中物料流速方向，正對(duì)于待測(cè)物料；流速傳感器與激光傳感器的輸出端和 監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集卡相連。
工作時(shí)，集料斗的進(jìn)料口與垂直升運(yùn)器出料口相連，從出料口源源不斷輸送來(lái)的物料進(jìn)入集料斗，在開(kāi)合閘門(mén)的控制下，物料沿著集料斗的"u"形口
與開(kāi)合閘門(mén)構(gòu)成的一矩形出口流入聯(lián)合收割機(jī)糧倉(cāng)，通過(guò)設(shè)置在出口處流速傳 感器和激光傳感器采集數(shù)據(jù)，上傳到監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)依據(jù)數(shù) 據(jù)對(duì)流量進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。
上述所說(shuō)的谷物流量測(cè)定裝置，還可以在集料斗出口處設(shè)置"門(mén)"形支架， 支架安裝激光傳感器。
開(kāi)合閘門(mén)一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸與集料斗相連接，在開(kāi)合閘門(mén)上裝有一阻尼器，使 閘門(mén)處于常閉狀態(tài)，被測(cè)物料通過(guò)時(shí)靠其自身張力，推開(kāi)開(kāi)合閘門(mén)，開(kāi)合閘門(mén)
在阻尼器的作用下對(duì)通過(guò)的物料產(chǎn)生一定約束作用，使其沿著集料斗的"u"
形口與開(kāi)合閘門(mén)構(gòu)成的一矩形出口通過(guò)，被測(cè)物料流量發(fā)生變化時(shí)，阻尼器可 使開(kāi)合閘門(mén)自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證工作可靠性。
其測(cè)量原理設(shè)激光傳感器到出糧口一側(cè)加長(zhǎng)板的距離是定值，記為^， 單位為毫米；激光傳感器測(cè)出谷物到激光頭的距離//,，單位為毫米；則被測(cè) 物料的厚度為A-A，集料斗的"U"形口寬度距離為5，單位為毫米，速度 傳感器測(cè)定值為V單位為毫米/秒，單位體積內(nèi)被測(cè)物料的容重為P，單位 為公斤/立方米，則通過(guò)輸送帶谷物的瞬時(shí)流量，^Jv,MA-//,.)xl(T9，單位 為公斤/秒。
本發(fā)明所提供的通用型谷物流量測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高、抗干擾 能力強(qiáng)、安裝使用方便，性能穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)操作者和環(huán)境產(chǎn)生危害，調(diào)試及維 修也比較容易，集料斗接口可按用戶要求制造，只需在出廠前調(diào)試完成后，可 以方便安裝在各種型號(hào)的聯(lián)合收割機(jī)、糧食加工及糧食儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是適合于從側(cè)向進(jìn)入聯(lián)合收割機(jī)糧倉(cāng)的通用型谷物流量測(cè)定裝置結(jié)構(gòu) 示意2是適合于從上部45度方向進(jìn)入聯(lián)合收割機(jī)糧倉(cāng)的通用型谷物流量測(cè)定 裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是適合于大型聯(lián)合收割機(jī)用的通用型谷物流量測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是物料出口示意圖 圖中l(wèi).集料斗2.開(kāi)合閘門(mén)3.開(kāi)合閘門(mén)轉(zhuǎn)軸4.激光傳感器5.速度傳 感器6.阻尼器7.物料8.監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式
圖1是適合于從側(cè)向進(jìn)入聯(lián)合收割機(jī)糧倉(cāng)的通用型谷物流量測(cè)定裝置結(jié) 構(gòu)示意圖，集料斗1的進(jìn)料口與垂直升運(yùn)器出料口相連，從出料口源源不斷輸 送來(lái)的物料7進(jìn)入集料斗1，開(kāi)合閘門(mén)2通過(guò)轉(zhuǎn)軸3與集料斗1相連，在開(kāi)合 閘門(mén)1的控制下，物料沿著集料斗的"U"形口與開(kāi)合閘門(mén)構(gòu)成的一矩形出口 流入聯(lián)合收割機(jī)糧倉(cāng)，該數(shù)據(jù)采集裝置在該處裝有流速傳感器5，設(shè)置有"門(mén)" 形支架，其上裝有激光傳感器4，激光傳感器4測(cè)頭正對(duì)于被測(cè)物料7，且垂 直于流速方向安裝，流速傳感器5和激光傳感器4輸出端和監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)8 相連。實(shí)際測(cè)量時(shí)設(shè)激光傳感器到出糧口一側(cè)加長(zhǎng)板的距離是定值，記為A， 單位為毫米；激光傳感器測(cè)出谷物到激光頭的距離A，單位為毫米；則被測(cè) 物料的厚度為A-Zf,，集料斗的"U"形口寬度距離為5 (圖4)，單位為毫米， 速度傳感器測(cè)定值為v,.，單位為毫米/秒，單位體積內(nèi)被測(cè)物料的容重為^， 單位為公斤/立方米，則通過(guò)輸送帶谷物的瞬時(shí)流量，a=^W(^-A)xl0-9， 單位為公斤/秒。當(dāng)進(jìn)入集料斗1的物料7的量變化時(shí)，其產(chǎn)生的張力相應(yīng)變 化，開(kāi)合閘門(mén)2在阻尼器6的作用下調(diào)節(jié)開(kāi)啟程度，流速傳感器5和激光傳感 器4測(cè)得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)被傳到控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。
本發(fā)明包括流速傳感器、集料斗體、開(kāi)合閘門(mén)、拉簧、激光傳感器和監(jiān)測(cè) 與控制系統(tǒng)，從聯(lián)合收割機(jī)脫粒、清選后的物料通過(guò)清選裝置底部的輸送攪龍， 送入垂直升運(yùn)器，利用垂直升運(yùn)器頂部的葉片將物料拋出，進(jìn)入集料斗體，通
6過(guò)開(kāi)合閘門(mén)，并在彈簧的作用下，使輸出物料均勻沿矩形出料口流出，在出口 處裝有流速傳感器、激光傳感器，流速傳感器此時(shí)測(cè)得物料的瞬時(shí)流速，激光 傳感器測(cè)得物料通過(guò)該矩形截面時(shí)的厚度，這樣根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量值及激 光傳感器測(cè)得的厚度，通過(guò)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，知道通過(guò) 物料的密度。并計(jì)算可得單位時(shí)間內(nèi)物料的流量，再結(jié)合割幅寬度傳感器測(cè)得 的割幅寬度數(shù)據(jù)，最終可得到整個(gè)田塊的產(chǎn)量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高、抗 干擾能力強(qiáng)、安裝使用方便，可以安裝在聯(lián)合收割機(jī)上，在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)得 田塊農(nóng)作物的產(chǎn)量信息。
圖2是適合于從上部45度方向進(jìn)入聯(lián)合收割機(jī)糧倉(cāng)的通用型谷物流量測(cè) 定裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理與上述相同。
圖3是適合于大型聯(lián)合收割機(jī)用的通用型谷物流量測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)示意圖， 其工作原理與上述相同。
權(quán)利要求
1、一種通用型谷物流量測(cè)定裝置，包括集料斗體、傳感器、監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，其特征在于，集料斗體(1)上設(shè)置有開(kāi)合閘門(mén)(2)，通過(guò)開(kāi)合閘門(mén)(2)自由端的開(kāi)啟程度控制集料斗體出口通道的截面形狀；在出口處設(shè)置有流速傳感器(5)和激光傳感器(4)，激光傳感器(4)的測(cè)量頭垂直于集料斗中物料流速方向，正對(duì)于待測(cè)物料；流速傳感器(5)與激光傳感器(4)的輸出端和監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)(8)中的數(shù)據(jù)采集卡相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的通用型谷物流量測(cè)定裝置，其特征在于開(kāi) 合閘門(mén)(2)上設(shè)置有阻尼器(6)，集料斗中待測(cè)物料流量發(fā)生變化時(shí)，阻尼 器(6)自動(dòng)調(diào)節(jié)作用力，控制開(kāi)合閘門(mén)(2)的開(kāi)啟程度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的通用型谷物流量測(cè)定裝置，其特征在于在 集料斗出口通道外設(shè)置有支架，激光傳感器(4)安裝在支架上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的通用型谷物流量測(cè)定裝置，其特征在于開(kāi) 合閘門(mén)(2)自由端開(kāi)啟后與集料斗體構(gòu)成的出口通道的截面形狀為矩形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的通用型谷物流量測(cè)定裝置，其特征在于所 說(shuō)的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，用于依據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算物料流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通用型谷物流量測(cè)定裝置。該裝置包括集料斗體、傳感器、監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，集料斗體上設(shè)置有開(kāi)合閘門(mén)，通過(guò)開(kāi)合閘門(mén)自由端的開(kāi)啟程度控制集料斗體出口通道的截面形狀；在出口處設(shè)置有流速傳感器和激光傳感器，激光傳感器的測(cè)量頭垂直于集料斗中物料流速方向，正對(duì)于待測(cè)物料；流速傳感器與激光傳感器的輸出端和監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集卡相連。本發(fā)明通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，知道通過(guò)物料的密度，并計(jì)算可得單位時(shí)間內(nèi)物料的流量，再結(jié)合割幅寬度傳感器測(cè)得的割幅寬度數(shù)據(jù)，最終可得到整個(gè)田塊的產(chǎn)量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高、抗干擾能力強(qiáng)、安裝使用方便，可以安裝在聯(lián)合收割機(jī)上，在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)得田塊農(nóng)作物的產(chǎn)量信息。
文檔編號(hào)G01F1/00GK101581588SQ20091003221
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者徐立章, 李耀明, 湛 趙, 馬朝興 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)