一種牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械田間作業(yè)工況檢測(cè)技術(shù)，特別是一種牽引式農(nóng)具耕深在線檢 測(cè)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 農(nóng)機(jī)深松整地作業(yè)是通過(guò)拖拉機(jī)牽引深松機(jī)或帶有深松部件的聯(lián)合整地機(jī)等機(jī) 具，進(jìn)行行間或全方位深層土壤耕作的機(jī)械化整地技術(shù)。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)可在不翻土、不打亂 原有土層結(jié)構(gòu)的情況下，打破堅(jiān)硬的犁底層，加厚松土層，改善土壤耕層結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)土 壤蓄水保墑和抗旱防澇能力，能有效增強(qiáng)糧食基礎(chǔ)生產(chǎn)能力，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收。
[0003] 自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)一些地區(qū)農(nóng)戶常年用小四輪拖拉機(jī)帶鏵式犁或旋耕 機(jī)進(jìn)行淺翻、旋耕作業(yè)，致使在耕作層與心土層之間形成了一層堅(jiān)硬、封閉的犁底層，其厚 度可達(dá)6~10cm，阻礙了耕作層與心土層之間水、肥、氣與熱量的連通性，土壤板結(jié)嚴(yán)重，導(dǎo) 致地力逐年下降。近年來(lái)，黑龍江、吉林、遼寧等省推廣大馬力拖拉機(jī)深松整地作業(yè)，深度一 般在25cm以上，打破了犁底層，取得了顯著的效果：一是促進(jìn)土壤蓄水保墑，增強(qiáng)抗旱防澇 能力。深松地塊伏旱期間平均含水量比未深松的地塊提高7個(gè)百分點(diǎn)，作物耐旱時(shí)間延長(zhǎng) 10天左右。二是促進(jìn)農(nóng)作物根系下扎，提高抗倒伏能力。深松為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的土 壤環(huán)境，改善了作物根系的生長(zhǎng)條件，促進(jìn)根系粗壯、下扎較深、分布優(yōu)化，充分吸收土壤的 水分和養(yǎng)分，促進(jìn)作物生產(chǎn)發(fā)育。三是促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)，提高糧食產(chǎn)量。
[0004] 目前，各地已探索形成了適宜各種土壤類型的深松整地技術(shù)模式，研發(fā)了一批 先進(jìn)適用的深松整地機(jī)具，農(nóng)機(jī)化主管部門積累了較為豐富的推廣工作經(jīng)驗(yàn)。隨著我國(guó) 強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策力度不斷加大，我國(guó)已具備大面積推廣深松技術(shù)的條件。但是，農(nóng)機(jī)深松 整地作業(yè)需要大馬力拖拉機(jī)為動(dòng)力，作業(yè)費(fèi)用較高，影響了農(nóng)民和農(nóng)機(jī)手的積極性。且 該牽引式農(nóng)具的耕深沒(méi)有在線檢測(cè)方法，對(duì)農(nóng)具深松作業(yè)質(zhì)量無(wú)法有效控制。專利號(hào)為 "201220202771. 5"，名稱為"一種微耕機(jī)耕深檢測(cè)裝置"的中國(guó)實(shí)用新型專利公開(kāi)了一種用 于微耕機(jī)的耕深檢測(cè)裝置，采用兩個(gè)鉸接的連桿，一個(gè)連桿的末端設(shè)置有拖板，另一個(gè)連桿 通過(guò)轉(zhuǎn)軸與安裝在微耕機(jī)的機(jī)架上的電位器相連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)耕深的檢測(cè)，但該方法為接觸 式測(cè)量方法，檢測(cè)行程及精度均受到一定限度，無(wú)法適應(yīng)深松檢測(cè)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)方法及裝置，針 對(duì)農(nóng)機(jī)耕整地田間作業(yè)過(guò)程中，由于機(jī)械故障或人為因素，容易引起深松作業(yè)質(zhì)量差突出 問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)與預(yù)警裝置，以對(duì)耕深作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)控。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，安裝于用 于深松作業(yè)的牽引式農(nóng)具上，其中，包括超聲波測(cè)距傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器，所 述超聲波測(cè)距傳感器安裝于所述牽引式重耙的油缸上，所述數(shù)據(jù)采集器分別與所述超聲波 測(cè)距傳感器和所述數(shù)據(jù)處理器連接，所述超聲波測(cè)距傳感器用于采集所述油缸的伸縮距離 模擬信息并傳遞至所述數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器用于將接收到的所述油缸的伸縮距離 模擬信息轉(zhuǎn)換成伸縮距離數(shù)字信息后發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述伸 縮距離數(shù)字信息運(yùn)算后得到所述牽引式重耙的耕作深度值。
[0007] 上述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其中，所述超聲波測(cè)距傳感器包括發(fā)射頭 和反射板，所述發(fā)射頭固定安裝在所述油缸的缸身上，所述反射板正對(duì)所述發(fā)射頭固定安 裝在所述油缸的油缸臂前端；或者，所述反射板固定安裝在所述油缸的缸身上，所述發(fā)射頭 正對(duì)所述反射板固定安裝在所述油缸的油缸臂前端。
[0008] 上述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其中，還包括GPS定位裝置，所述GPS定位 裝置用于實(shí)時(shí)采集所述牽引式重耙的位置信息，并將所述位置信息發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理 器。
[0009] 上述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其中，所述數(shù)據(jù)處理器包括數(shù)據(jù)采集模塊、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集所述油缸的伸縮距離數(shù)據(jù)信息 和/或所述GPS位置信息，所述數(shù)據(jù)計(jì)算模塊用于根據(jù)所述油缸的伸縮距離數(shù)據(jù)信息計(jì)算 出所述牽引式重耙的耕作深度值，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述耕作深度值和對(duì)應(yīng)于該 耕作深度值的GPS位置信息。
[0010] 上述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其中，所述數(shù)據(jù)處理器還包括耕深信息生 成模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述耕深信息生成模塊用于根據(jù)所述耕作深度值和對(duì)應(yīng)于該耕作 深度值的GPS位置信息生成耕深信息圖，所述數(shù)據(jù)輸出模塊用于輸出所述耕深信息圖。
[0011] 上述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其中，所述數(shù)據(jù)計(jì)算模塊采用如下公式計(jì) 算所述耕作深度值：
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，安裝于用于深松作業(yè)的牽引式農(nóng)具上，其特征 在于，包括超聲波測(cè)距傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器，所述超聲波測(cè)距傳感器安裝于所 述牽引式重耙的油缸上，所述數(shù)據(jù)采集器分別與所述超聲波測(cè)距傳感器和所述數(shù)據(jù)處理器 連接，所述超聲波測(cè)距傳感器用于采集所述油缸的伸縮距離模擬信息并傳遞至所述數(shù)據(jù)采 集器，所述數(shù)據(jù)采集器用于將接收到的所述油缸的伸縮距離模擬信息轉(zhuǎn)換成伸縮距離數(shù)字 信息后發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述伸縮距離數(shù)字信息運(yùn)算后得到所 述牽引式重耙的耕作深度值。
2. 如權(quán)利要求1所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述超聲波測(cè)距 傳感器包括發(fā)射頭和反射板，所述發(fā)射頭固定安裝在所述油缸的缸身上，所述反射板正對(duì) 所述發(fā)射頭固定安裝在所述油缸的油缸臂前端；或者，所述反射板固定安裝在所述油缸的 缸身上，所述發(fā)射頭正對(duì)所述反射板固定安裝在所述油缸的油缸臂前端。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括GPS定 位裝置，所述GPS定位裝置用于實(shí)時(shí)采集所述牽引式重耙的位置信息，并將所述位置信息 發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理器。
4. 如權(quán)利要求3所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器 包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集所述油缸 的伸縮距離數(shù)據(jù)信息和/或所述GPS位置信息，所述數(shù)據(jù)計(jì)算模塊用于根據(jù)所述油缸的伸 縮距離數(shù)據(jù)信息計(jì)算出所述牽引式重耙的耕作深度值，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述耕 作深度值和對(duì)應(yīng)于該耕作深度值的GPS位置信息。
5. 如權(quán)利要求4所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器 還包括耕深信息生成模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述耕深信息生成模塊用于根據(jù)所述耕作深度 值和對(duì)應(yīng)于該耕作深度值的GPS位置信息生成耕深信息圖，所述數(shù)據(jù)輸出模塊用于輸出所 述耕深信息圖。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)計(jì)算 模塊采用如下公式計(jì)算所述耕作深度值：
其中，⑶'為所述耕作深度值，〇點(diǎn)為所述重耙的固定旋轉(zhuǎn)軸中心位置，〇 'A'為所 述油缸拉伸后長(zhǎng)度，O'A為所述油缸完全收縮長(zhǎng)度，AO與A'O為油缸缸桿與所述固定旋 轉(zhuǎn)軸的連接桿長(zhǎng)度，分別代表油缸運(yùn)動(dòng)前后油缸缸桿的位置，OD'為所述重耙的地輪與所 述固定旋轉(zhuǎn)軸之間的連接桿長(zhǎng)度，〇〇 '為所述固定旋轉(zhuǎn)軸與所述油缸的固定軸的距離。
7. 如權(quán)利要求1、2、4、5或6所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括 用于耕深異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒的報(bào)警器，所述報(bào)警器安裝于所述牽引式農(nóng)具的駕駛室內(nèi)， 所述報(bào)警器與所述數(shù)據(jù)采集器或所述數(shù)據(jù)處理器無(wú)線連接。
8. -種牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)方法，采用上述權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的在線 檢測(cè)裝置對(duì)牽引式農(nóng)具的重耙耕作深度值進(jìn)行在線檢測(cè)，其特征在于，包括如下步驟： S100、數(shù)據(jù)采集，采用超聲波測(cè)距傳感器采集所述油缸的伸縮距離模擬信息并傳遞至 數(shù)據(jù)采集器； S200、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，所述數(shù)據(jù)采集器將接收到的所述油缸的伸縮距離模擬信息轉(zhuǎn)換成伸 縮距離數(shù)字信息后發(fā)送至數(shù)據(jù)處理器； S300、數(shù)據(jù)計(jì)算，所述數(shù)據(jù)處理器根據(jù)所述伸縮距離數(shù)字信息運(yùn)算后得到所述牽引式 重耙的耕作深度值。
9. 如權(quán)利要求8所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S300采 用如下公式計(jì)算所述耕作深度值：
其中，⑶'為所述耕作深度值，〇點(diǎn)為所述重耙的固定旋轉(zhuǎn)軸中心位置，〇 'A'為所 述油缸拉伸后長(zhǎng)度，O'A為所述油缸完全收縮長(zhǎng)度，AO與A'O為油缸缸桿與所述固定旋 轉(zhuǎn)軸的連接桿長(zhǎng)度，分別代表油缸運(yùn)動(dòng)前后油缸缸桿的位置，OD'為所述重耙的地輪與所 述固定旋轉(zhuǎn)軸之間的連接桿長(zhǎng)度，〇〇 '為所述固定旋轉(zhuǎn)軸與所述油缸的固定軸的距離。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)方法，其特征在于，還包括如下 步驟： S400、報(bào)警，發(fā)現(xiàn)耕深異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒。
【專利摘要】一種牽引式農(nóng)具耕深在線檢測(cè)方法及裝置，該裝置安裝于牽引式農(nóng)具的重耙上，包括超聲波測(cè)距傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器，該超聲波測(cè)距傳感器安裝于牽引式重耙的油缸上，該數(shù)據(jù)采集器分別與該超聲波測(cè)距傳感器和該數(shù)據(jù)處理器連接，該超聲波測(cè)距傳感器用于采集該油缸的伸縮距離模擬信息并傳遞至該數(shù)據(jù)采集器，該數(shù)據(jù)采集器用于將接收到的該油缸的伸縮距離模擬信息轉(zhuǎn)換成伸縮距離數(shù)字信息后發(fā)送至該數(shù)據(jù)處理器，該數(shù)據(jù)處理器根據(jù)該伸縮距離數(shù)字信息運(yùn)算后得到該牽引式重耙的耕作深度值。該檢測(cè)方法包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)計(jì)算步驟。本發(fā)明為一種非接觸式測(cè)量方法，其檢測(cè)量程大、精度高、安裝方便、適應(yīng)性廣。
【IPC分類】G01B17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104713503
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310689296
【發(fā)明人】苑嚴(yán)偉, 李樹(shù)君, 楊炳南, 董鑫, 周利明, 張俊寧
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月16日