一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机与流程

[0001]
本发明属于农业机械领域，尤其涉及一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机。


背景技术：

[0002]
叶类蔬菜收获是叶菜生产中劳动力强度最大的环节之一，其劳动强度约占整个生产过程的35％，同时也是保证收获叶类蔬菜品相与质量的最后环节。叶类蔬菜按照其播种方式可分为撒播和条播，根据种植经验以及相关研究发现，在同一播种面积下条播产量相对于撒播产量不会减少甚至尤有胜之，而且条播叶类蔬菜更适合机械化有序收获且其收获品相与规整度均高于无序收获。同时，由于叶菜播种前整地起垄精度较低以及播种后灌溉等影响造成叶菜收获时垄面凹凸不平即垄面纵向、横向起伏较大，又因叶菜类作物诸如上海青、菠菜等，其第一子叶距地面高度极低，因此若收获过程中割台不能随地面进行横向、纵向仿形即割刀距垄面距离不能保持一定距离，极易因割刀距垄面高度过高造成叶菜切散进而造成收获损失，降低收获质量，或者割刀距垄面高度过低造成割刀触土导致刀具损坏等结果；其次，现有叶菜收获机割台高度探测装置多为后置，具有很严重的信息滞后现象，不能保证割台高度调节的有效性。且现有前置仿形或多或少存在探测信息超前的问题，不能保证割台高度位置调节的有效性；再者，现有割台仿形调节装置位置均距割刀较远且中间存在多个装置连接结构，由于加工精度以及装配间隙问题，难以保证割刀高度调节的准确性。
[0003]
针对上述问题，国内外学者展开了相应研究。中国专利cn109699287a公开了一种具有收割高度调节功能的叶菜收获机及其控制方法，根据红外测距传感器检测到的信号控制电推杆伸缩，并根据超声波传感器检测到的信号控制升降平台伸缩，但该收获机的执行装置仍只实现了纵向仿形，并不具有横向仿形的功能，且由于垄面环境复杂，直接利用超声波传感器探测垄面信息误差较大。同时由于探测前置导致探测信息超前造成割台高度位置调节不准确；
[0004]
因此，需要进一步对叶菜有序收获机割台在机构、智能化方面，诸如横纵仿形机构、仿形探测机构以及相应控制系统进行研究。


技术实现要素：

[0005]
针对上述技术问题，本发明提出了一种割台仿形装置及其控制系统和方法及收获机，通过割台底盘铰接总成实现割台相对于底盘总成横向纵向调节的机构方面的功能，通过割台仿形调节总成与割台升降执行总成实现收获机运输状态与割台仿形收获作业状态下的割台位置控制；通过控制系统针对仿形探测总成探测所得割刀距垄面距离，通过数学模型解决系统仿形信息超前量的影响进而控制割台仿形调节总成对割台进行横纵向调节以保证割刀与垄面间保持一定距离，降低因割刀高度调节不当造成叶菜收获损失和刀具入土损坏现象。
[0006]
本发明的技术方案是：一种割台仿形装置，包括仿形探测总成、割台仿形调节总成、割台升降执行总成、割台底盘铰接总成和控制系统；
[0007]
所述仿形探测总成安装于所述割台前方；
[0008]
所述割台仿形调节总成横向对称安装于所述割台前部底端；
[0009]
两套所述割台升降执行总成横向对称安装于所述割台与底盘总成之间；
[0010]
所述割台底盘铰接总成横向对称安装于所述割台与底盘总成之间、且位于割台升降执行总成之后；
[0011]
所述控制系统分别与仿形探测总成、割台、割台仿形调节总成、割台升降执行总成和底盘总成连接。
[0012]
上述方案中，所述仿形探测总成包括割台连接板、仿形探测机构连接横梁和仿形探测机构；
[0013]
所述仿形探测机构连接横梁的两端分别通过割台连接板安装在所述割台前部龙门框架；所述仿形探测机构安装于所述仿形探测机构连接横梁。
[0014]
进一步的，所述仿形探测机构包括检测装置、仿形探测摆杆转动连接支座、仿形探测摆杆转动连接轴、仿形探测摆杆、垄面接触装置和垄面接触装置连接轴；
[0015]
所述仿形探测摆杆一端通过仿形探测摆杆转动连接轴与仿形探测摆杆转动连接支座转动连接；所述仿形探测摆杆另一端通过所述垄面接触装置连接轴与所述垄面接触装置转动连接；所述检测装置与仿形探测摆杆转动连接支座连接，检测装置检测端与仿形探测摆杆转动连接轴一端连接；
[0016]
所述检测装置与所述控制系统连接，所述检测装置用于检测仿形探测摆杆相对于仿形探测摆杆转动连接支座的转动变化信号并传输至控制系统。
[0017]
进一步的，所述仿形探测机构还包括探测连接板、仿形探测行程限位机构、仿形探测弹性支撑机构和导流板；
[0018]
所述仿形探测行程限位机构一端转动连接于所述探测连接板一端，所述探测连接板另一端与仿形探测机构连接横梁连接；所述仿形探测行程限位机构另一端与所述仿形探测摆杆转动连接；
[0019]
所述仿形探测弹性支撑机构一端转动连接于探测连接板一端，探测连接板另一端与仿形探测机构连接横梁连接；仿形探测弹性支撑机构另一端与所述仿形探测摆杆转动连接；
[0020]
所述导流板安装于仿形探测摆杆前侧。
[0021]
进一步的，所述仿形探测行程限位机构包括第一行程限位销、限位滑轨、限位滑块、限位紧定机构、限位连杆、第二行程限位销；所述仿形探测弹性支撑机构包括第一弹性限位销、伸缩杆、弹性调节件、弹性元件、伸缩套筒、第二弹性限位销；
[0022]
所述限位滑轨另一端与所述限位滑块构成直线副，所述限位连杆一端固定连接于所述限位滑块，所述限位连杆另一端通过所述第二行程限位销转动连接于所述仿形探测摆杆；所述限位紧定机构可调固定于所述限位滑轨滑槽内以控制所述限位滑块行程进而调节所述仿形探测摆杆的转动行程；
[0023]
所述伸缩杆另一端与所述伸缩套筒孔端配合构成直线副实现伸缩功能即配合长度可调；所述伸缩套筒杆端通过所述第二弹性限位销转动连接于所述仿形探测摆杆；所述
弹性元件通过连接在所述伸缩杆上的所述弹性调节件施加一力作用于所述伸缩套筒一端，使得所述伸缩杆、弹性调节件、弹性元件、伸缩套筒构成弹性张开元件，对所述仿形探测摆杆施加一力使得所述垄面接触装置贴于垄面。
[0024]
上述方案中，所述割台仿形调节总成包括割台仿形执行机构、长度检测装置、仿形调整摆臂组件、轴端限位件、仿形滚筒。
[0025]
两套所述仿形调整摆臂组件对称安装于所述仿形滚筒两端，所述仿形调整摆臂组件一端转动连接于所述割台前端一侧，所述仿形调整摆臂组件另一端球铰副连接于所述仿形滚筒转动轴端；所述轴端限位件连接于所述仿形滚筒一端限制仿形滚筒一端轴向位移，所述仿形滚筒另一端能够相对所述仿形调整摆臂组件轴向位移；
[0026]
所述割台仿形执行机构安装端转动连接于所述割台前端上部，所述割台仿形执行机构伸长端转动连接于所述仿形调整摆臂组件另一端；所述长度检测装置一端转动连接于所述割台仿形执行机构安装端，长度检测装置另一端转动连接于所述割台仿形执行机构伸长端；
[0027]
所述割台仿形执行机构、长度检测装置分别与所述控制系统连接，所述长度检测装置检测割台仿形执行机构的长度信息并发送至所述控制系统，所述控制系统控制割台仿形执行机构的长度。
[0028]
上述方案中，所述割台升降执行总成一端转动连接于所述割台下方，另一端转动连接于所述底盘上。当收获机在运输作业时，所述控制系统控制割台升降执行总成伸长至最长并保持固定，满足收获机在运输状态时的要求；当收获机在割台仿形收获作业时，所述割台升降执行总成处于自由伸缩浮动状态，即所述控制系统不再对所述割台升降执行总成进行控制以及所述割台升降执行总成不会对其他部件的运动产生干涉。
[0029]
上述方案中，所述割台底盘铰接总成包括割台底盘铰接件和割台底盘铰接支座；
[0030]
所述割台底盘铰接件上端两侧轴端通过所述割台底盘铰接支座纵向对称安装于所述割台底部后端，所述割台底盘铰接件下端两侧轴端通过所述割台底盘铰接支座横向对称安装于所述底盘总成上；所述割台能够通过所述割台底盘铰接总成绕所述底盘总成进行横向、纵向转动，并通过控制系统控制所述割台仿形调节总成调节所述割台的横向、纵向姿态。
[0031]
一种根据所述的割台仿形装置的控制系统，包括检测机构、控制系统和执行机构；
[0032]
所述检测机构包括仿形探测总成的检测装置、割台仿形调节总成的长度检测装置和底盘总成的作业速度检测装置；
[0033]
所述执行机构包括割台仿形调节总成的割台仿形执行机构和割台升降执行总成的割台升降执行机构；
[0034]
所述检测机构与控制系统连接，所述控制系统与执行机构连接；
[0035]
所述控制系统包括割台高度检测与超前量处理控制模块和割台仿形高度调节控制模块；
[0036]
所述割台高度检测控制模块用于通过割台仿形调节总成的左右两套长度检测装置得到当前左侧割台仿形执行机构的长度l
0l
和当前右侧割台仿形执行机构的长度l
0r
，并通过割台倾角数学模型分别得到割台左、右两侧相对于收获垄面的夹角β
l
和β
r
；通过仿形探测总成的左、右两侧仿形探测机构中的检测装置检测得到左、右两侧仿形探测摆杆与割台
连接板之间的角度α
l
、α
r
；通过割台高度数学模型得到所述割台的割刀左、右两侧距离收获垄面的实际距离h
l
和h
r
；通过割台仿形超前量数学模型得到左、右两侧垄面接触装置与所述割台割刀的水平距离x
l
和x
r
；
[0037]
所述割台仿形高度调节控制模块用于根据预设的割刀距离垄面的距离h
0
，得到左、右两侧实际距离h
l
、h
r
分别与h
0
的差值δh
l
、δh
r
；通过割台高度调节数学模型确定左、右两侧所述割台仿形执行机构需要的长度l
l
、l
r
并通过当前所述割台仿形执行机构的长度l
0l
、l
0r
，计算相应差值δl
l
、δl
r
；根据所得左、右两侧所述割台仿形执行机构需要调整的差值δl
l
、δl
r
和所得的左、右两侧所述垄面接触装置与所述割刀的水平距离x
l
、x
r
以及收获作业速度v通过割台仿形延时数学模型确定延时时间t
d
；通过割台仿形姿态控制模型对两侧所述割台仿形执行机构进行调整。
[0038]
上述方案中，所述割台倾角数学模型为：
[0039][0040]
其中，
[0041][0042]
式中：l为的距离长度检测装置所得的割台仿形执行机构的长度；
[0043]
l
1
为割台仿形执行机构安装端和割台铰接处与所述仿形调整摆臂组件和割台铰接处的距离；
[0044]
l
2
为仿形调整摆臂组件两端铰接处的距离；
[0045]
l
3
为割台仿形执行机构安装端和割台铰接处与所述割台和底盘总成铰接处的距离；
[0046]
l
5
为割台和底盘总成铰接处与底盘总成与垄面接触处的竖直距离；
[0047]
r为垄面接触装置转动轴与收获垄面的距离；
[0048]
所述割台高度数学模型为：
[0049][0050]
式中：l
1
为仿形探测摆杆两端铰接处的长度；
[0051]
l
2
、l
3
为仿形探测摆杆角度检测端铰接处和仿形探测机构与割台连接点的水平、竖直长度；
[0052]
l
4
为仿形探测机构与割台连接点和所述割刀的距离；
[0053]
r为垄面接触装置铰接处与收获垄面的距离；
[0054]
α为检测装置检测所得的角度数值；
[0055]
β为割台相对于收获垄面的夹角；
[0056]
γ为仿形探测机构与割台一连接角度；
[0057]
所述割台仿形超前量数学模型为：
[0058][0059]
所述割台高度调节数学模型为：
[0060]
其中，
[0061][0062][0063]
式中：l
7
为仿形调整摆臂组件和割台铰接处与割刀的距离；
[0064]
所述割台仿形延时数学模型为：
[0065][0066]
式中：v为收获作业速度。
[0067]
一种根据所述的割台仿形装置控制系统的控制方法，包括以下步骤：
[0068]
割台高度的检测控制：所述控制系统的割台高度检测控制模块通过割台仿形调节总成的左右两套所述长度检测装置得到当前左侧割台仿形执行机构的长度l
0l
和当前右侧割台仿形执行机构的长度l
0r
，并通过割台倾角数学模型分别得到割台左、右两侧相对于垄面的夹角β
l
、β
r
；通过仿形探测总成的左右仿形探测机构中检测装置检测得到左、右两侧仿形探测摆杆与割台连接板之间的角度α
l
、α
r
；通过割台高度检测数学模型得到所述割台割刀左、右两侧距离收获垄面的实际距离h
l
、h
r
；通过割台仿形超前量数学模型得到左、右两侧所述垄面接触装置与割台的割刀的水平距离x
l
、x
r
；
[0069]
割台仿形高度的调节控制：所述控制系统的割台仿形高度调节控制模块根据预设的割刀距离垄面的距离h
0
，得到左、右两侧实际距离h
l
、h
r
分别与h
0
的差值δh
l
、δh
r
；通过割台仿形高度调节数学模型确定左、右两侧割台仿形执行机构需要的长度l
l
、l
r
并通过当前割台仿形执行机构的长度l
0l
、l
0r
，计算相应差值δl
l
、δl
r
；根据所得左、右两侧电动推杆需要调整的差值δl
l
、δl
r
和所得的左、右两侧垄面接触装置与割台割刀的水平距离x
l
、x
r
以及收获作业速度v通过割台仿形延时执行数学模型确定延时时间t
d
；待延时结束，对两侧割台仿形执行机构进行调整。
[0070]
一种收获机，包括所述割台仿形装置。
[0071]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过割台底盘铰接总成实现割台相对于底盘总成横向纵向调节的机构方面的功能，通过割台仿形调节总成与割台升降执行总成实现收获机运输状态与割台仿形收获作业状态下的割台位置控制；通过控制系统针对仿形探测总成探测所得割刀距垄面距离，通过数学模型解决系统仿形信息超前量的影响进而控制割台仿形调节总成对割台进行横纵向调节以保证割刀与垄面间保持一定距离，降低因割刀高度调节不当造成叶菜收获损失和刀具入土损坏现象。
附图说明
[0072]
图1是本发明一实施方式的整体结构正二侧示意图。
[0073]
图2是本发明一实施方式的整体结构后二侧示意图。
[0074]
图3是本发明一实施方式的整体结构侧视图。
[0075]
图4是本发明一实施方式的整体结构前视图。
[0076]
图5是本发明一实施方式的仿形探测总成前视图。
[0077]
图6是本发明一实施方式的仿形探测总成正二侧示意图。
[0078]
图7是本发明一实施方式的仿形探测总成侧视图。
[0079]
图8是本发明一实施方式的仿形探测机构正二侧示意图。
[0080]
图9是本发明一实施方式的仿形探测机构后二侧示意图。
[0081]
图10是本发明一实施方式的仿形探测机构前视图。
[0082]
图11是本发明一实施方式的仿形探测行程限位机构结构示意图。
[0083]
图12是本发明一实施方式的仿形探测弹性支撑机构结构示意图。
[0084]
图13是本发明一实施方式的割台仿形调节总成结构示意图。
[0085]
图14是本发明一实施方式的割台仿形调节总成左后侧视图。
[0086]
图15是本发明一实施方式的割台仿形调节总成右后侧视图。
[0087]
图16是本发明一实施方式的仿形调整摆臂组件剖视图。
[0088]
图17是本发明一实施方式的割台升降执行总成结构示意图a。
[0089]
图18是本发明一实施方式的割台升降执行总成结构示意图b。
[0090]
图19是本发明一实施方式的割台仿形执行机构与割台升降执行机构一实施示意图。
[0091]
图20是本发明一实施方式的割台底盘铰接总成结构示意图a。
[0092]
图21是本发明一实施方式的割台底盘铰接总成结构示意图b。
[0093]
图22是本发明一实施方式的割台仿形装置自动控制流程示意图。
[0094]
图23是本发明一实施方式的割台仿形装置硬件连接示意图。
[0095]
图24是本发明一实施方式的割台倾角数学模型几何尺寸示意图。
[0096]
图25是本发明一实施方式的割台高度数学模型与割台仿形超前量数学模型几何尺寸示意图。
[0097]
图26是本发明一实施方式的割台高度调节数学模型几何尺寸示意图。
[0098]
图27是本发明一实施方式的收获机割台运输状态(a)工作示意图与仿形状态工作示意图(b)。
[0099]
图中：1、仿形探测总成；1-1、割台连接板；1-2、仿形探测机构连接横梁；1-3、仿形探测机构；1-3-1、检测装置；1-3-2、检测装置连接组件；1-3-2-1、固定连接杆；1-3-2-2、连轴器1-3-3、仿形探测摆杆铰接支座；1-3-4、仿形探测摆杆铰接轴；1-3-5、仿形探测摆杆；1-3-6、垄面接触装置；1-3-7、垄面接触装置连接轴；1-3-8、探测连接板；1-3-9、仿形探测行程限位机构；1-3-9-1、行程限位销1；1-3-9-2、限位滑轨；1-3-9-3、限位滑块；1-3-9-4、限位紧定机构；1-3-9-5、限位连杆；1-3-9-6、行程限位销2；1-3-10、仿形探测弹性支撑机构；1-3-10-1、弹性限位销1；1-3-10-2、伸缩杆；1-3-10-3、弹性调节件；1-3-10-4、弹性元件；1-3-10-5、伸缩套筒；1-3-10-6、弹性限位销2；1-3-11、导流板；2、割台；2-1、割刀；3、割台仿形调节总成；3-1、割台连接销1；3-2、割台仿形执行机构；3-3、长度检测装置；3-4、割台连接销2；3-5、仿形调整摆臂组件；3-5-1、仿形调整摆臂；3-5-2、调心轴承；3-6、轴端限位件；3-7、仿形滚筒；4、割台升降执行总成；4-1、脱扣套筒；4-2、割台升降执行机构；5、割台底盘铰接总
成；5-1、割台底盘铰接件；5-2、割台底盘铰接支座；6、底盘总成；6-1、底盘；6-2、作业速度检测装置；7、收获垄面；8、叶菜；9、控制系统；10、液压系统；10-1、油箱；10-2、过滤器；10-3、液压泵；10-4、溢流阀；10-5、单向阀；10-6、电磁换向阀1；10-7、电磁换向阀2；10-8、液控单向阀；10-9、电磁换向阀3；10-10、节流阀。
具体实施方式
[0100]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0101]
实施例1
[0102]
图1、图2、图3、图4为所述割台仿形装置的一种较佳实施方式，所述割台仿形装置，包括仿形探测总成1、割台仿形调节总成3、割台升降执行总成4、割台底盘铰接总成5和控制系统9；所述仿形探测总成1安装于所述割台2前方；所述割台仿形调节总成3横向对称安装于所述割台2前部底端；两套所述割台升降执行总成4横向对称安装于所述割台2与底盘6之间；所述割台底盘铰接总成5横向对称安装于所述割台2与底盘6之间后端；所述控制系统9分别与仿形探测总成1、割台2、割台仿形调节总成3、割台升降执行总成4、底盘6连接。
[0103]
图5、6、7所示为所述仿形探测总成1结构示意图，所述仿形探测总成1包括割台连接板1-1、仿形探测机构连接横梁1-2、仿形探测机构1-3；所述仿形探测机构连接横梁1-2通过两套所述割台连接板1-1安装在所述割台2前部龙门框架；所述仿形探测机构1-3通过所述仿形探测摆杆转动连接支座1-3-3及探测连接板1-3-8安装于所述仿形探测机构连接横梁1-2；
[0104]
图8、9、10、11、12所示为所述仿形探测机构1-3结构示意图，所述仿形探测机构1-3包括检测装置1-3-1、检测装置连接组件1-3-2、仿形探测摆杆转动连接支座1-3-3、仿形探测摆杆转动连接轴1-3-4、仿形探测摆杆1-3-5、垄面接触装置1-3-6、垄面接触装置连接轴1-3-7；所述仿形探测摆杆1-3-5一端通过所述仿形探测摆杆转动连接轴1-3-4与所述仿形探测摆杆转动连接支座1-3-3转动连接；所述仿形探测摆杆1-3-5另一端通过所述垄面接触装置连接轴1-3-7与所述垄面接触装置1-3-6转动连接；所述检测装置1-3-1外壳通过所述固定连接杆1-3-2-1与所述仿形探测摆杆转动连接支座1-3-3固定连接，所述检测装置1-3-1检测端通过所述联轴器1-3-2-2与所述仿形探测摆杆转动连接轴1-3-4一端连接；所述检测装置1-3-1与所述控制系统9连接，所述检测装置1-3-1可检测由于收获垄面7地形起伏造成所述垄面接触装置1-3-6贴于收获垄面7浮动变化进而导致所述仿形探测摆杆1-3-5相对与所述仿形探测摆杆转动连接支座1-3-3的转动变化信号传输至控制系统9。
[0105]
根据本实施例，优选的，所述仿形探测机构1-3还包括探测连接板1-3-8、仿形探测行程限位机构1-3-9、仿形探测弹性支撑机构1-3-10、导流板1-3-11。
[0106]
所述仿形探测行程限位机构1-3-9一端通过所述行程限位销11-3-9-1转动连接于所述探测连接板1-3-8一端，所述探测连接板1-3-8另一端与所述仿形探测机构连接横梁1-2固定连接；所述仿形探测行程限位机构1-3-9另一端通过所述行程限位销21-3-9-6与所述仿形探测摆杆1-3-5转动连接。所述仿形探测行程限位机构1-3-9包括行程限位销11-3-9-1、限位滑轨1-3-9-2、限位滑块1-3-9-3、限位紧定机构1-3-9-4、限位连杆1-3-9-5、行程限位销21-3-9-6；所述限位滑轨1-3-9-2与所述限位滑块1-3-9-3构成直线副，所述限位连杆
1-3-9-5一端固定连接于所述限位滑块1-3-9-3，所述限位连杆1-3-9-5另一端通过所述行程限位销21-3-9-6转动连接于所述仿形探测摆杆1-3-5；所述限位紧定机构1-3-9-4可调固定于所述限位滑轨1-3-9-2滑槽内以控制所述限位滑块1-3-9-3行程进而调节所述仿形探测摆杆1-3-5的转动行程；
[0107]
所述仿形探测弹性支撑机构1-3-10一端通过所述弹性限位销11-3-10-1转动连接于所述探测连接板1-3-8一端，所述探测连接板1-3-8另一端与所述仿形探测机构连接横梁1-2固定连接；所述仿形探测弹性支撑机构1-3-10另一端通过所述弹性限位销2转动连接于所述探测连接板1-3-8一端。所述仿形探测弹性支撑机构1-3-10包括弹性限位销11-3-10-1、伸缩杆1-3-10-2、弹性调节件1-3-10-3、弹性元件1-3-10-4、伸缩套筒1-3-10-5、弹性限位销21-3-10-6。所述伸缩杆1-3-10-2一端通过所述弹性限位销11-3-10-1转动连接于所述探测连接板1-3-8一端，所述伸缩杆1-3-10-2另一端与所述伸缩套筒1-3-10-5孔端配合构成直线副实现伸缩功能即配合长度可调；所述伸缩套筒1-3-10-5杆端通过所述弹性限位销21-3-10-6转动连接于所述仿形探测摆杆1-3-5；所述弹性元件1-3-10-4通过连接在所述伸缩杆1-3-10-2上的所述弹性调节件1-3-10-3施加一力作用于所述伸缩套筒1-3-10-5一端，使得所述伸缩杆1-3-10-2、弹性调节件1-3-10-3、弹性元件1-3-10-4、伸缩套筒1-3-10-5构成弹性张开元件，对所述仿形探测摆杆1-3-5施加一力使得所述垄面接触装置1-3-6贴于垄面。
[0108]
所述导流板1-3-11连接于所述仿形探测摆杆1-3-5前侧，具有实现行间作物的分流防止作物缠绕所述仿形探测机构1-3的功能。
[0109]
图13、14、15、16所示为所述割台仿形调节总成3的结构示意图，所述割台仿形调节总成3包括割台连接销13-1、割台仿形执行机构3-2、长度检测装置3-3、割台连接销23-4、仿形调整摆臂组件3-5、轴端限位件3-6、仿形滚筒3-7。两套所述仿形调整摆臂组件3-5对称安装于所述仿形滚筒3-7两端，所述仿形调整摆臂组件3-5一端转动连接于所述割台2前端一侧，所述仿形调整摆臂组件3-5另一端球铰副连接于所述仿形滚筒3-7转动轴端；所述轴端限位件3-6固定连接于所述仿形滚筒3-7一端并通过与轴端配合实现限位功能限制所述仿形滚筒3-7一端轴向位移，所述仿形滚筒3-7另一端与所述仿形调整摆臂组件3-5配合可实现球铰副与移动副复合功能即可实现所述仿形滚筒3-7另一端轴向位移。所述割台仿形执行机构3-2安装端转动连接于所述割台2前端上部，所述割台仿形执行机构3-2伸长端转动连接于所述仿形调整摆臂组件3-5一端；所述长度检测装置3-3一端转动连接于所述割台仿形执行机构3-2安装端，所述长度检测装置3-3另一端转动连接于所述割台仿形执行机构3-2伸长端。所述割台仿形执行机构3-2、长度检测装置3-3与所述控制系统9连接，所述长度检测装置3-3可检测所述割台仿形执行机构3-2的长度信息并发送至所述控制系统9，所述控制系统9可控制所述割台仿形执行机构3-2的长度。
[0110]
图17、18、19所示为所述割台升降执行总成4结构及原理示意图。
[0111]
示例一：所述割台升降执行总成4包括脱扣套筒4-1、割台升降执行机构4-2。所述脱扣套筒4-1杆端转动连接于所述割台2下方，所述脱扣套筒4-1孔端滑动连接于所述割台升降执行机构4-2伸长端构成直线副。所述割台升降执行机构4-2安装端转动连接于所述底盘6上。当所述割台升降执行机构4-2伸长端至最低位时，所述割台升降执行机构4-2与所述脱扣套筒4-1之间形成自由浮动伸缩状态，即所述割台升降执行机构4-2不再对所述脱扣套
筒4-1施加推力；当所述割台升降执行机构4-2伸长端至最高位时，所形成的自由浮动伸缩状态变为支撑固定状态，即所述割台升降执行机构4-2通过所述脱扣套筒4-1将所述割台2顶起至固定位置。
[0112]
示例二：所述割台升降执行总成4包括所述割台升降执行机构4-2，并通过液压系统10来实现所述割台2高度横、纵方向的调节，所述液压系统10包括油箱(10-1)、过滤器(10-2)、液压泵(10-3)、溢流阀(10-4)、单向阀(10-5)、第一电磁换向阀(10-6)、第二电磁换向阀(10-7)、液控单向阀(10-8)、第三电磁换向阀(10-9)和节流阀(10-10)。所述割台升降执行机构4-2伸长端转动连接于所述割台2下方，所述割台升降执行机构4-2安装端转动连接于所述底盘6上。当所述收获机割台2需要运输时，电磁换向阀1(10-6)处于右工作位，高压油进入所述割台升降执行机构4-2无杆腔，所述割台升降执行机构4-2长度伸长进而致使所述割台2提升；当所述收获机割台2准备进行仿形收获作业时，首先电磁换向阀1(10-6)处于左工作位，电磁换向阀3(10-9)处于左工作位，所述割台升降执行机构4-2无杆腔中高压油在所述割台2重力作用下返回油箱，所述割台2通过节流阀(10-10)作用依靠自身重力平稳下降至所需位置，然后电磁换向阀3(10-9)处于右工作位准备开始仿形收获作业。进行仿形收获作业时，两个电磁换向阀2(10-7)分别控制两个所述割台仿形执行机构3-2实现所述割台2高度横、纵方向的调节。
[0113]
图20、21所示为所述割台底盘铰接总成5结构示意图，所述割台底盘铰接总成5包括割台底盘铰接件5-1、割台底盘铰接支座5-2。所述割台底盘铰接件5-1上端两侧轴端通过所述割台底盘铰接支座5-2纵向对称安装于所述割台2底部后端，所述割台底盘铰接件5-1下端两侧轴端通过所述割台底盘铰接支座5-2横向对称安装于所述底盘6后端。所述割台2可通过所述割台底盘铰接总成5绕所述底盘6进行横向、纵向转动，并可通过所述控制系统9控制所述割台仿形调节总成3中左右两侧的割台仿形执行机构3-2调节所述割台的横向、纵向姿态。
[0114]
本发明针对叶菜收获垄面横纵向水平度差，割刀高度调节不当易导致叶菜切散的问题，提出满足割台横向、纵向调节的机构，并通过提出的控制系统实现割台的横向、纵向调节以保证割刀距垄面距离保持一定值，降低了因割刀高度不能随垄面横向、纵向调节导致的叶菜收获损失。本发明针对现有割台结构调节精度不能满足实际需求的问题，提出了割台升降执行总成4即一种升降与仿形分离式执行机构，使割台仿形调节机构与割台2连接相近减少了由于加工问题与装配间隙造成的误差。本发明针对普通传感器对垄面信息探测效果欠佳的问题提出了仿形探测总成1，得到所述割刀2-1左、右两侧距离垄面的距离，且针对前置仿形探测信息超前的问题，根据仿形超前量结合收获作业速度利用控制系统进行实时调整延时时间，进而通过控制系统9调节左、右两侧所述割台仿形调节总成3进行割台2的横向、纵向调整，从而调整割刀2-1与垄面7的距离使得割台2高度调节更加准确。
[0115]
实施例2
[0116]
一种根据实施例1所述割台仿形装置的控制系统，具有实施例1的有益效果，此处不再赘述。
[0117]
所述割台仿形装置的控制系统包括检测机构、控制系统9和执行机构。所述检测机构包括检测装置1-3-1、长度检测装置3-3、作业速度检测装置6-2；
[0118]
所述执行机构包括割台仿形执行机构3-2、割台升降执行机构4-2；
[0119]
所述检测机构与控制系统9连接，所述控制系统9与执行机构连接；
[0120]
所述控制系统9包括割台高度检测与超前量处理控制模块、割台仿形高度调节控制模块；
[0121]
所述割台高度检测控制模块通过左右两套所述长度检测装置3-3得到当前左侧割台仿形执行机构3-2的长度l
0l
和当前右侧割台仿形执行机构3-2的长度l
0r
，并通过割台倾角数学模型分别得到割台2左、右两侧相对于所述收获垄面7的夹角β
l
、β
r
；通过左右仿形探测机构1-3中检测装置1-3-1检测得到左、右两侧仿形探测摆杆1-3-5与割台连接板1-1之间的角度α
l
、α
r
；通过割台高度数学模型得到所述割台2割刀2-1左、右两侧距离收获垄面7的实际距离h
l
、h
r
；通过割台仿形超前量数学模型得到左、右两侧所述垄面接触装置1-3-6与所述割台2割刀2-1的水平距离x
l
、x
r
；
[0122]
所述割台仿形高度调节控制模块根据预设的割刀距离垄面的距离h
0
，得到左、右两侧实际距离h
l
、h
r
分别与h
0
的差值δh
l
、δh
r
；通过割台高度调节数学模型确定左、右两侧所述割台仿形执行机构3-2需要的长度l
l
、l
r
并通过当前所述割台仿形执行机构3-2的长度l
0l
、l
0r
，计算相应差值δl
l
、δl
r
；根据所得左、右两侧所述电动推杆6-3需要调整的差值δl
l
、δl
r
和所得的左、右两侧所述垄面接触装置1-3-6与所述割刀2-1的水平距离x
l
、x
r
以及收获作业速度v通过割台仿形延时数学模型确定延时时间t
d
；对两侧所述割台仿形执行机构3-2进行调整；
[0123]
根据本实施例，优选的，所述割台倾角数学模型为：
[0124][0125]
其中，
[0126][0127]
式中：l为的距离所述长度检测装置3-3所得的所述割台仿形执行机构3-2的长度；l
1
为所述割台仿形执行机构3-2安装端和所述割台2铰接处与所述仿形调整摆臂组件3-5和所述割台2铰接处的距离；l
2
为所述仿形调整摆臂组件3-5两端铰接处的距离；l
3
为所述割台仿形执行机构3-2安装端和所述割台2铰接处与所述割台2和所述底盘总成6铰接处的距离；l
5
为所述割台2和所述底盘总成6铰接处与所述底盘总成6与垄面接触处的竖直距离；r为垄面接触装置1-3-6转动轴与收获垄面7的距离；
[0128]
所述割台高度数学模型为：
[0129][0130]
式中：l
1
为所述仿形探测摆杆1-3-5两端铰接处的长度；l
2
、l
3
为所述仿形探测摆杆1-3-5角度检测端铰接处和所述仿形探测机构1-3与所述割台2连接点的水平、竖直长度；l
4
为所述仿形探测机构1-3与所述割台2连接点和所述割刀的距离；r为所述垄面接触装置1-3-6铰接处与所述收获垄面7的距离；α为所述检测装置1-3-1检测所得的角度数值；β为所述割台2相对于所述收获垄面7的夹角；γ为所述仿形探测机构1-3与所述割台2一连接角度；
[0131]
所述割台仿形超前量数学模型为：
[0132][0133]
所述割台高度调节数学模型为：
[0134]
其中，
[0135][0136]
δh＝h
0-h
[0137]
式中：l
7
为所述仿形调整摆臂组件3-5和所述割台2铰接处与所述割刀2-1的距离；
[0138]
所述割台仿形延时数学模型为：
[0139][0140]
式中：x为割台仿形超前量；v为收获作业速度；
[0141]
图22所示为所述检测机构与控制系统9的通信方式及控制系统流程图，所述控制系统9通过模数转换程序接口分别与所述左长度检测装置、左长度检测装置3-3进行信息传输，通过串口程序接口分别与所述左检测装置、右检测装置1-3-1进行信息传输，通过编码器程序接口与所述作业速度检测装置6-2进行信息传输。所述控制系统9通过电压信号控制所述左割台仿形执行机构、右割台仿形执行机构3-2。
[0142]
图23所示，本发明所述控制系统还包括与控制系统9连接的割台运输提升按钮、割台作业下降按钮、割台作业开始按钮、割台作业停止按钮。
[0143]
在收获机作业过程中，操作人员可选择按钮进行收获机模式的选择。在收获机运输模式下，操作人员可通过割台运输提升按钮操作处理器，处理器通过驱动器进而左割台仿形执行机构、右割台仿形执行机构3-2进行相应调节。在在收获机仿形收获作业模式下，处理器根据左、右长度检测装置3-3、左、右检测装置1-3-1、作业速度检测装置6-2获取相关信息对执行机构实现相应调整。
[0144]
实施例3
[0145]
一种根据实施例2所述的割台仿形装置控制系统的控制方法，具有实施例2的有益效果，此处不再赘述。
[0146]
所述仿形防堵叶菜收获机控制系统的控制方法包括以下步骤：
[0147]
割台高度检测控制：所述控制系统9的割台高度检测控制模块通过左右两套所述长度检测装置3-3得到当前左侧割台仿形执行机构3-2的长度l
0l
和当前右侧割台仿形执行机构3-2的长度l
0r
，并通过割台倾角数学模型分别得到割台2左、右两侧相对于垄面的夹角β
l
、β
r
；通过左右仿形探测机构1-3中检测装置1-3-1检测得到左、右两侧仿形探测摆杆1-3-5与割台连接板1-1之间的角度α
l
、α
r
；通过割台高度检测数学模型得到所述割台2割刀2-1左、右两侧距离收获垄面7的实际距离h
l
、h
r
；通过割台仿形超前量数学模型得到左、右两侧所述垄面接触装置1-3-6与所述割台2割刀2-1的水平距离x
l
、x
r
；
[0148]
割台仿形高度调节控制：所述控制系统9的割台仿形高度调节控制模块根据预设的割刀距离垄面的距离h
0
，得到左、右两侧实际距离h
l
、h
r
分别与h
0
的差值δh
l
、δh
r
；通过割
台仿形高度调节数学模型确定左、右两侧所述割台仿形执行机构3-2需要的长度l
l
、l
r
并通过当前所述割台仿形执行机构3-2的长度l
0l
、l
0r
，计算相应差值δl
l
、δl
r
；根据所得左、右两侧所述电动推杆6-3需要调整的差值δl
l
、δl
r
和所得的左、右两侧所述垄面接触装置1-3-6与所述割台2割刀2-1的水平距离x
l
、x
r
以及收获作业速度v通过割台仿形延时执行数学模型确定延时时间t
d
；待延时结束，对两侧所述割台仿形执行机构3-2进行调整；
[0149]
图24、25、26、27所示分别为割台倾角数学模型、割台高度数学模型与割台仿形超前量数学模型、割台高度调节数学模型、收获机割台运输状态与仿形状态工作示意图。
[0150]
所述控制系统9进行收获机仿形收获作业控制步骤如下：
[0151]
s1：通过布置在左、右两侧的割台仿形调节总成6中的长度检测装置3-3得到当前割台仿形执行机构3-2的长度l
0l
、l
0r
，并通过割台倾角数学模型即如下公式分别得到割台2左、右两侧相对于收获垄面的夹角β
l
、β
r
。
[0152][0153]
其中，
[0154][0155]
式中：l为的距离所述长度检测装置3-3所得的所述割台仿形执行机构3-2的长度；l
1
为所述割台仿形执行机构3-2安装端和所述割台2铰接处与所述仿形调整摆臂组件3-5和所述割台2铰接处的距离；l
2
为所述仿形调整摆臂组件3-5两端铰接处的距离；l
3
为所述割台仿形执行机构3-2安装端和所述割台2铰接处与所述割台2和所述底盘总成6铰接处的距离；l
5
为所述割台2和所述底盘总成6铰接处与所述底盘总成6与垄面接触处的竖直距离；r为垄面接触装置1-3-6转动轴与收获垄面7的距离；
[0156]
s2：通过左右仿形探测机构1-3中检测装置1-3-1检测得到左、右两侧仿形探测摆杆1-3-5与割台连接板1-1之间的角度α
l
、α
r
；通过割台高度数学模型即如下公式得到所述割台2割刀2-1左、右两侧距离收获垄面7的实际距离h
l
、h
r
。
[0157][0158]
式中：l
1
为所述仿形探测摆杆1-3-5两端铰接处的长度；l
2
、l
3
为所述仿形探测摆杆1-3-5角度检测端铰接处和所述仿形探测机构1-3与所述割台2连接点的水平、竖直长度；l
4
为所述仿形探测机构1-3与所述割台2连接点和所述割刀的距离；r为所述垄面接触装置1-3-6铰接处与所述收获垄面7的距离；α为所述检测装置1-3-1检测所得的角度数值；β为所述割台2相对于所述收获垄面7的夹角；γ为所述仿形探测机构1-3与所述割台2一连接角度；
[0159]
s3：通过割台仿形超前量数学模型即如下公式得到左、右两侧所述垄面接触装置1-3-6与所述割台2割刀2-1的水平距离x
l
、x
r
；
[0160][0161]
s4：根据预设的割刀距离垄面的距离h
0
，得到左、右两侧实际距离h
l
、h
r
分别与h
0
的差值δh
l
、δh
r
；通过割台高度调节数学模型即如下公式确定左、右两侧所述割台仿形执行
机构3-2需要的长度l
l
、l
r
并通过当前所述割台仿形执行机构3-2的长度l
0l
、l
0r
，计算相应差值δl
l
、δl
r
。
[0162][0163]
δh＝h
0-h
[0164]
δl＝l－l
0
[0165]
其中，
[0166][0167]
式中：l
7
为所述仿形调整摆臂组件3-5和所述割台2铰接处与所述割刀2-1的距离；
[0168]
s5：根据所得左、右两侧所述割台仿形执行机构3-2需要调整的差值δl
l
、δl
r
和所得的左、右两侧所述垄面接触装置1-3-6与所述割刀2-1的割台仿形超前量x
l
、x
r
以及收获作业速度v通过割台仿形延时数学模型即如下公式确定延时时间t
d
；
[0169][0170]
式中：v为收获作业速度；
[0171]
s6：根据所得左、右两侧所述电动推杆6-3需要调整的差值δl
l
、δl
r
以及延时时间t
d
对两侧所述割台仿形执行机构3-2进行调整以满足割刀与垄面距离保持一致。
[0172]
实施例4
[0173]
一种包括实施例1所述割台仿形装置的收获机，具有实施例1的有益效果，此处不再赘述。
[0174]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。