一种谷物收获机智能调节系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种谷物收获机智能调节系统及其控制方法。

背景技术：

收获机常常需要跨区作业，由于地区不同，土壤地形有所不同，收获机需要调节相关机构来适应当地地形，目前机械车辆需要农机用户手动对相关部件进行调节，并且是凭经验进行适当调节，而在实际作业中不能保证调后能够正常作业，可能会出现调后影响行车速度、籽粒的含杂率和破碎率、收获机的喂入量等，大大影响作业质量和作业效率。

与本发明最相关的现有技术是发明名称为“收割机智能调节系统”专利(专利号：201310198284.5)，该专利仅能够在收割机作业中通过调节滚筒扭矩来避免收割机发生堵塞的现象，但是不能够从根本上保证作业质量和效率。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种谷物收获机智能调节系统及控制方法，能够有效保证收获机的作业质量和效率。

基于同一发明目的，本发明具有两个独立的技术方案：

1、一种谷物收获机智能调节系统，包括设置于收获机上的ai控制单元和检测单元，ai控制单元接收并分析处理检测单元检测到的信息，所述检测单元包括谷物籽粒检测单元、收获机滚筒转速检测单元、收获机筛片开度检测单元和收获机凹版间隙检测单元。

进一步地，所述谷物籽粒检测单元包括若干个籽粒图像采集元件，用于采集粮仓内籽粒的图像信息，所述图像采集元件的信号输出端连接于ai控制单元，ai控制单元根据图像信息判断籽粒含杂率和破碎率。

进一步地，所述滚筒转速检测单元包括安装在滚筒上的第一传感器；所述筛片开度检测单元包括安装在筛片上的第二传感器；所述凹板间隙检测单元包括安装在凹板上的第三传感器；

所述第一传感器、第二传感器和第三传感器的信号输出端连接于收获机的整车控制单元，所述整车控制单元与ai控制单元通讯连接；

所述整车控制单元的信号输出端分别连接于脱粒滚筒调速比例电磁阀、凹板间隙调节电机控制单元、筛片调节电机控制单元。

进一步地，还包括收获机风机转速检测单元，所述风机转速检测单元包括安装在风机上用于检测风机转速的第四传感器，所述第四传感器的信号输出端连接于收获机的整车控制单元，所述整车控制单元的信号输出端接风机调速比例电磁阀。

进一步地，还包括收获机拔禾轮转速检测单元，所述拔禾轮转速速检测单元包括安装在拔禾轮轴上的第五传感器，所述第五传感器的信号输出端连接于收获机整车控制单元，所述整车控制单元的信号输出端接拨禾轮的电机控制单元。

进一步地，还包括车速检测单元，所述车速检测单元包括安装在变速箱上的第六传感器；所述第六传感器的信号输出端接整车控制单元；整车控制单元的信号输出端接车速控制比例电磁阀。

进一步地，谷物籽粒检测单元包括升运器摄像头，所述升运器摄像头用于拍摄升运器内籽粒含杂率和破碎率图像；所述升运器摄像头的信号输出端接ai控制单元。

进一步地，还包括作物形态检测单元，所述作物形态检测单元包括前置摄像头；还包括割台高度检测单元，所述割台高度检测单元包括安装在割台上的第七传感器；所述前置摄像头的信号输出端接ai控制单元；所述第七传感器的信号输出端接整车控制单元；整车控制单元的信号输出端接割台调高比例电磁阀。

进一步地，还包括转向检测单元，所述转向检测单元包括用于检测收获机转向角度的第八传感器；所述第八传感器的信号输出端接整车控制单元，整车控制单元的信号输出端接用于控制收获机转向的整体式电磁阀组。

进一步地，还包括定位检测单元，所述定位检测单元包括gps定位模块，所述gps定位模块的信号输出端接ai控制单元。

2、一种谷物收获机智能调节系统的控制方法，至少包括如下步骤：

s1:谷物籽粒检测单元采集粮仓内籽粒的图像信息并反馈给ai控制单元；

s2：ai控制单元分析采集的图像信息实时计算粮仓内籽粒的含杂率和破碎率；

s3：ai控制单元将实时计算结果与预设的籽粒含杂率、破碎率参数范围进行对比；当实时计算结果不在设置值的范围内时，ai控制系统判定滚筒转速、筛片开度和凹板间隙在当前状态的匹配数值，并将上述所需匹配数值反馈给收获机整车控制单元；

s4：整车控制单元相应调节滚筒转速、筛片开度、凹版间隙，以达到所需的匹配数值。

s5：重复步骤s1-s4，直至收获机停止作业。

进一步地，ai控制单元还可根据作物的倒伏、稠密参数进行调节控制，至少包括如下步骤：

s1’:前置摄像头采集作物倒伏、稠密的图像信息并反馈给ai控制单元；

s2’：ai控制单元分析采集的图像信息实时计算作物倒伏、稠密参数数值；

s3’：ai控制单元将实时计算结果与预设的作物倒伏、稠密参数范围进行对比；当实时计算结果不在设置值的范围内时，ai控制单元判定拨禾轮转速、割台高度、作业速度、转向角度在当前状态的匹配数值，并将上述所需匹配数值反馈给收获机整车控制单元；

s4’：整车控制单元相应调节拨禾轮转速、割台高度、作业速度、转向角度；

s5’：重复步骤s1’-s4’，直至收获机停止作业。

进一步地，ai控制单元还可进行自动驾驶控制，根据前置摄像头获取的图像信息、gps定位模块获取的定位信息，计算行车路径，将行车路径信息传送至整车控制单元，整车控制相应调节作业速度和转向角度。

本发明具有的有益效果：

本发明谷物籽粒检测单元采集粮仓内籽粒的图像信息并反馈给ai控制单元；ai控制单元分析采集的图像信息实时计算粮仓内籽粒的含杂率和破碎率；ai控制单元将实时计算结果与预设的籽粒含杂率、破碎率范围进行对比；当实时计算结果不在预设参数的范围内时，ai控制系统判定滚筒转速、筛片开度和凹板间隙在当前状态的匹配数值，并将上述所需匹配数值反馈给收获机整车控制单元；整车控制单元相应调节滚筒转速、筛片开度、凹版间隙，以达到所需的匹配数值，有效保证作业质量，提高作业效率。

本发明前置摄像头采集作物倒伏、稠密的图像信息并反馈给ai控制单元；ai控制单元分析采集的图像信息实时计算作物倒伏、稠密参数数值；ai控制单元将实时计算结果与预设的作物倒伏、稠密参数范围进行对比；当实时计算结果不在设置值的范围内时，ai控制单元判定拨禾轮转速、割台高度、作业速度、转向角度在当前状态的匹配数值，并将上述所需匹配数值反馈给收获机整车控制单元；整车控制单元相应调节拨禾轮转速、割台高度、作业速度、转向角度，以达到所需的匹配数值，进一步保证作业质量和提高作业效率。

本发明包括转向角度传感器、gps定位模块，ai控制单元根据前置摄像头获取的图像信息、gps定位模块获取的定位信息，计算行车路径，将行车路径信息传送至整车控制单元，整车控制相应调节作业速度和转向角度，省时、省力，有效提高作业效率。

综上，本发明结构简单、操作方便，解决了收获机在作业过程中需要手动调节各个部件而引起的影响作业一系列问题，节省了时间人力成本，大大提高作业效率。

附图说明

图1是本发明自动调节车速、转向系统的电路原理图；

图2是本发明自动调节破碎率和含杂率的电路原理图；

图3是本发明控制方法的流程图；

图4是本发明整机各部件布置位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

一种谷物收获机智能调节系统

如图4所示，在驾驶室3下方，由前至后依次设有拨禾轮4、割台21、脱粒滚筒23、凹板5、筛子31，其中脱粒滚筒23与凹板5之间设有风机26，在驾驶室后侧设有粮仓、升运器，所述升运器用于将处理后的作物由筛子31处运送至粮仓，此为现有技术。

谷物籽粒检测单元包括粮仓摄像头a18、粮仓摄像头b19，安装在粮仓内，用于拍摄粮仓内籽粒含杂率和破碎率图像；拨禾轮转速传感器(第五传感器)11，安装在拨禾轮轴上，用来检测作业时拨禾轮4的转速；滚筒转速传感器(第一传感器)，安装在脱粒滚筒23上，用来检测作业时滚筒实时转速；凹板间隙传感器(第三传感器)，安装在凹板5上，用于检测凹板间隙；筛片开度传感器(第二传感器)，安装在筛子31的筛片上，用于检测筛片的开度；风机转速传感器(第四传感器)，安装在风机轴承座上，用来检测风机26的转速；车速传感器(第六传感器)24，安装在变速箱上，用于检测行车速度；谷物籽粒检测单元还包括升运器摄像头17，安装在升运器侧面，用于拍摄升运器内籽粒含杂率和破碎率图像；前置摄像头13，用于拍摄作物倒伏、稠密图像；割台高度传感器(第七传感器)，安装在割台21上，用来检测作业时割台的高度；转向角度传感器(第八传感器)，安装在后桥30左侧，用于检测收获机的转向角度；gps定位模块14，用于对收获机进行定位。整体式电磁阀组22安装在驾驶台下面前方，用于控制自动转向。车速控制比例阀20安装在发动机后侧，通过柱塞变量泵控制行车速度。

如图1、图2所示，前置摄像头13、gps定位模块14的信号输出端接ai控制单元(ai控制器)1，粮仓摄像头18、19、升运器摄像头17的信号输出端接ai控制单元，ai控制单元(ai控制器)1与整车控制单元(整车控制器)2通过can总线通讯连接。

车速传感器24、转向角度传感器、拨禾轮转速传感器11、割台高度传感器、滚筒转速传感器、凹板间隙传感器、筛片开度传感器、风机转速传感器的信号输出端接整车控制单元。整车控制单元的信号输出端接割台调高比例电磁阀、车速控制比例电磁阀20、拨禾轮电机(拨禾轮无级变速电机12)控制单元、用于控制收获机转向的整体式电磁阀组22、脱粒滚筒调速比例电磁阀、凹板间隙调节电机28控制单元、筛片调节电机控制单元、风机调速比例电磁阀25(风机马达比例阀)。

实施例二：

一种谷物收获机智能调节系统的控制方法

如图3所示，ai控制单元根据粮仓摄像头、升运器摄像头(谷物籽粒检测单元)获取的图像信息，计算粮食含杂率和破碎率；当含杂率和破碎率超过设定的阈值时，基于相应传感器传送的实时数据，判断所需匹配的筛片开度、凹板间隙、滚筒转速、风机转速、拨禾轮转速、作业速度数值，并将上述所需匹配数值传送至整车控制单元；整车控制单元相应调节筛片开度、凹板间隙、滚筒转速、风机转速、拨禾轮转速、作业速度，以达到所需的匹配数值。重复上述根据粮食含杂率和破碎率进行调节的步骤直至收获机停止作业。

ai控制单元根据前置摄像头获取的图像信息，计算作物的倒伏、稠密参数数值；当参数数值超过设定的阈值时，基于相应传感器传送的实时数据，判断所需匹配的拨禾轮转速、割台高度、作业速度、转向角度数值，并将上述所需匹配数值传送至整车控制单元，整车控制单元相应调节拨禾轮转速、割台高度、作业速度、转向角度，以达到所需的匹配数值。重复所述步骤直至收获机停止作业。重复上述根据作物的倒伏、稠密参数进行调节的步骤直至收获机停止作业。

ai控制单元根据前置摄像头获取的图像信息、gps定位模块获取的定位信息，计算行车路径，将行车路径信息传送至整车控制单元，整车控制相应调节作业速度和转向角度，实现自动驾驶。

实施例三：

一种谷物收获机智能调节系统的控制方法

驾驶员通过面板按键进行模式选择，有行走模式和作业模式两种模式。行走模式下，筛片开度、凹板间隙、滚筒转速、拨禾轮转速、风机转速、割台高度都不可调节，滚筒转速和拨禾轮转速以及风机转速值为零，车速可以实时调节。在田间作业时按键切换到作业模式下，一种谷物收获机智能调节系统正式开始工作。作业模式下的控制方法同实施例二。

在作业模式下，驾驶员通过显示器可以实时查看作业时各部件具体参数值，如滚筒转速值、凹板间隙、筛片开度、风机转速、拨禾轮转速、作业速度以及当前的籽粒的破碎率和含杂率、作物的倒伏稠密值，实现人机交互。

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方式的具体说明，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方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。