一种清选损失检测装置及收获机和方法

1.本发明属于收获机性能测试技术领域，涉及一种清选损失检测装置及收获机和方法。


背景技术：

2.清选损失是联合收割机田间作业的主要损失之一，清选损失率则是衡量联合收割机作业性能的主要性能指标。由于风机风速不适宜、清选负荷过大等原因，不可避免的会有部分籽粒随杂余排出机外，因此造成清选损失。
3.当前联合收割机的清选损失检测多采用后程人工检测方法，缺点是效率低、误差大，无实时数据，无法向收获装备实时反馈状态数据。长期以来，清粮装置的监测有两种：一种是采用人工操作，计算损失率，工作效率很低；另一种是利用监视仪表对传感器测得的信号进行分析、处理，并与标准参数对比，作出判断，但不具有智能化处理功能，只能依靠硬件电路实现处理功能。因此，如何设计一种能够实时检测同时误差小的谷物收割损失检测方法是改善现有谷物收割损失率检测性能、减少粮食浪费的一个重要研究课题。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种清选损失检测装置及收获机和方法，本发明可以实时检测收获机的清选损失率，通过三面筛式收集装置对收获机清选作业谷物进行物料采集，使更多量的清选损失籽粒可被信号采集装置检测到，提高了检测的准确性。本发明通过信号采集装置的扭转感应柱的扭矩变化和扭矩应变片的电阻变化对清选损失籽粒进行检测，提高了测量灵敏度。本发明可以实时监测籽粒的清选损失率，且提高了测量精度误差小。
5.本发明的技术方案是：
6.一种清选损失检测装置，包括三面筛式收集装置、传送装置、信号采集装置和mcu；
7.所述三面筛式收集装置包括侧筛板、下筛板和箱体，两块侧筛板呈“八”字状竖直安装在下筛板上，两块侧筛板之间设置有风送出口，两块侧筛板后方以及上部均设置有挡板；所述下筛板下部设有箱体，箱体下底板设有开口，所述传送装置位于箱体的开口下方；所述传送装置和信号采集装置分别与mcu连接；
8.所述信号采集装置包括检测板、扭转感应柱和信号处理电路；所述检测板位于传送装置的一侧，检测板与扭转感应柱连接，扭转感应柱设有信号处理电路，信号处理电路与mcu连接；当检测板受到籽粒的冲击时，扭转感应柱产生扭矩，扭转感应柱的信号处理电路将扭矩信号传递给mcu；mcu对信号进行处理得到实时清选损失率。
9.上述方案中，所述传送装置包括传送板和风送机，所述传送板位于箱体下方，在传送板一端设置风送机，传送板的另一端开口，所述信号采集装置位于传送板的开口处。
10.上述方案中，还包括报警装置；所述报警装置与mcu连接；若mcu得到的实时清选损失率高于预设临界损失率，mcu则发射信号给报警装置，报警装置发出报警信号。
11.上述方案中，所述传送装置通过连接杆与三面筛式收集装置在一侧连接。
12.进一步的，所述信号处理电路包括依次连接的扭矩应变片、信号放大电路、滤波电路和a/d转换电路；当检测板受到籽粒的冲击，扭转感应柱产生扭矩，扭矩应变片用于检测扭矩变化，电阻值也随之发生变化，电桥电路将电阻改变量变为电压信号，放大电路用于将电压信号放大，滤波电路用于滤除轻杂余信号，a/d转换电路用于将电压信号转换成数字电量信号，并传输到mcu中。
13.上述方案中，还包括显示器；所述显示器与mcu连接。
14.一种收获机，包括所述的清选损失检测装置。
15.一种根据所述清选损失检测装置的检测方法，包括以下步骤：
16.所述三面筛式收集装置用于安装在收获机的清选筛尾，侧筛板和下筛板将颖壳与籽粒分离开，颖壳经风送出口向外排出，籽粒经箱体下落至传送装置，传送装置将籽粒传送到信号采集装置上，当检测板受到籽粒的冲击时，扭转感应柱产生扭矩，扭转感应柱的信号处理电路将扭矩信号传递给mcu；mcu对信号进行处理得到实时清选损失率。
17.上述方案中，所述信号处理电路的扭矩应变片检测扭矩变化，电阻值也随之发生变化，电桥电路将电阻改变量变为电压信号，放大电路将电压信号放大，滤波电路滤除轻杂余信号，a/d转换电路将电压信号转换成数字电量信号，并传输到mcu中。
18.上述方案中，所述mcu对信号处理电路发出的信号进行累加，并计算得到实时清选损失率，若实时清选损失率高于预设临界损失率，mcu则发射信号给报警装置，报警装置发出报警信号。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用三面筛式收集装置对收获机清选作业谷物进行物料采集，使更多量的清选损失籽粒可被信号采集装置检测到，提高了检测的准确性。本发明通过信号采集装置的扭转感应柱的扭矩变化和扭矩应变片的电阻变化对清选损失籽粒进行检测，提高了测量灵敏度。本发明可以实时监测籽粒的清选损失率，且提高了测量精度误差小。
附图说明
20.图1为本发明一实施方式的整体结构图；
21.图2为本发明一实施方式的力学分析图；
22.图3为本发明一实施方式的三面筛式收集装置的侧视图；
23.图4为本发明一实施方式的三面筛式收集装置的正视图；
24.图5为本发明一实施方式的信号电路图。
25.附图标记如下：
26.1-外部挡板，2-侧筛板，3-下筛板，4-箱体，5-扭转感应柱，6-检测板，7-传送板，8-风送机，9-连接杆，10-扭矩应变片，11-信号放大电路，12-滤波电路，13-a/d转换电路，14-mcu。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.实施例1
31.图1-4所示为所述清选损失检测装置的一种较佳实施方式，所述清选损失检测装置包括三面筛式收集装置、传送装置、信号采集装置、mcu14和报警装置；所述三面筛式收集装置包括侧筛板2、下筛板3和箱体4，根据马格努斯原理，两块侧筛板2呈“八”字状竖直安装在下筛板3上，可最大面积地接触风送出来的颖壳类杂物；两块侧筛板2之间设置有风送出口，两块侧筛板2后方以及上部均设置有挡板1；籽粒通过侧筛板2后，撞击到挡板1上会通过下筛板3的二次筛选，提高了测量清选损失的准确性；所述下筛板3下部设有箱体4，箱体4为中空结构，下底板设有开口，所述传送装置位于箱体4的开口下方；所述传送装置、信号采集装置和报警装置分别与mcu连接；所述传送装置用于将箱体4落下的籽粒吹送到信号采集装置，信号采集装置用于检测籽粒的损失量，并传递给mcu14，mcu14对信号进行处理得到实时清选损失率，若实时清选损失率高于预设临界损失率，mcu14则发射信号给报警装置，报警装置发出报警信号。本发明利用三面筛式收集装置对收获机清选作业谷物进行物料采集，使更多量的清选损失籽粒可被信号采集装置检测到，提高了检测的准确性和适应性。所述清选损失检测装置，可以实时检测收获机的清选损失率，当清选损失率高于预设的临界损失率时，报警装置将会工作，从而最大限度地保证收获机的经济效率和作业质量。
32.如图2所示，为本发明的力学分析图，在收获机清选后，部分籽粒会随杂余排出机外，在风送过程中，由于籽粒旋转可以带动周围流体旋转，使得籽粒一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小，根据伯努利定理，流体速度增加将导致压强减小，流体速度减小将导致压强增加，这样就导致旋转籽粒在横向的压力差，并形成横向力，根据马格努斯原理，当籽粒的旋转角速度矢量与飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上会产生一个横向力，在这个横向力的作用下籽粒飞行轨迹会发生偏转，因此，籽粒很难保持一个笔直的轨迹被送出机外。将侧筛板2呈“八”字型摆放，可最大程度上将清选后颖壳类杂物中的籽粒收集起来，更加精确的计算出清选损失量和清选损失率。
33.根据本实施例，优选的，所述传送装置包括传送板7和风送机8，所述传送板7位于
箱体4下方，在传送板7一端设置风送机8，传送板7的另一端开口。
34.优选的，所述信号采集装置位于传送板7的开口处。
35.优选的，所述传送装置通过连接杆9与三面筛式收集装置在一侧连接。
36.优选的，所述信号采集装置包括检测板6、扭转感应柱5和信号处理电路；所述检测板6位于传送装置开口处，检测板6与扭转感应柱5转动连接，所述信号处理电路敷设于扭转感应柱5的内部且被密封；信号处理电路与mcu14连接；当检测板6受到籽粒的冲击时，扭转感应柱5产生扭矩，感应柱5的信号处理电路将扭矩信号传递给mcu14。
37.如图5所示，优选的，所述信号处理电路包括依次连接的扭矩应变片10、信号放大电路11、滤波电路12和a/d转换电路13；当检测板6受到籽粒的冲击，扭转感应柱5产生扭矩，扭矩应变片10用于检测扭矩变化，电阻值也随之发生变化，扭矩应变片10在做力学测量时需要和电桥电路一起使用，扭矩应变片10测量应变是通过敏感栅的电阻相对变化而得到的。通常电阻应变片灵敏度系数k值很小，电阻相对变化是很小的，用一般测量电阻的仪表很难直接测出来，必须用专门的电路，最常用的电路为电桥电路，即利用电桥电路将电阻的相对变化转换为电压或电流的变化，再经电压放大或电流放大，测出相应的电压或电流值。根据应变片测试原理采用全桥四片测扭，这样可以排除弯矩和拉力的干扰，以及横向剪应力的影响，则电桥电路中r1～r4均为应变片，圆轴的扭矩大小m与应变片的电阻改变量r是呈正比的，电桥电路将电阻改变量变为电压信号，放大电路11用于将电压信号放大，滤波电路12用于滤除轻杂余信号，a/d转换电路13用于将电压信号转换成数字电量信号，并通过扩展缆线将传输到mcu14中。
38.本实施例所述三面筛式收集装置使更多量的清选损失籽粒可被信号采集装置检测到，且颖壳类杂物经三面筛式收集装置将颖壳与籽粒分离开，籽粒经收集装置收集，抗其他杂余的干扰性强，提高了检测的准确性，所述扭转感应柱5的扭矩变化和扭矩应变片10的电阻变化对清选损失籽粒进行检测，提高了测量灵敏度。本发明可以实时监测籽粒的清选损失率，且提高了测量精度。
39.优选的，还包括显示器；所述显示器与mcu14连接。
40.一种所述清选损失检测装置的检测方法，包括以下步骤：
41.所述三面筛式收集装置用于安装在收获机的清选筛尾，侧筛板2和下筛板3将颖壳与籽粒分离开，颖壳等杂物经风送出口向外排出，籽粒经箱体4下落至传送装置，传送装置将籽粒传送到信号采集装置上，籽粒冲击信号采集装置，信号采集装置检测籽粒的损失量，并传递给mcu14，mcu14对信号进行处理得到实时清选损失率，若实时清选损失率高于预设临界损失率，mcu14则发射信号给报警装置，报警装置发出报警信号。
42.进一步的，所述传送装置包括传送板7和风送机8，所述信号采集装置包括检测板6、扭转感应柱5和信号处理电路；籽粒经箱体4下落至传送板7上，经风送机8将籽粒传送到检测板6上，籽粒冲击检测板6，扭转感应柱5产生扭矩，扭矩应变片10检测到扭矩变化，电阻值也随之发生变化，电桥电路将电阻改变量变为电压信号，放大电路11将电压信号放大，滤波电路12滤除轻杂余信号，a/d转换电路13将电压信号转换成数字电量信号，并传输到mcu14中；mcu14对信号处理电路发出的信号进行处理，输入临界损失率，在设定时间内，将信号进行累加，并计算出实时清选损失率，若实时清选损失率高于预设临界损失率，mcu14则发射信号给报警装置，报警装置发出报警信号，若未高于临界损失率，则将信号发送至智
能仪表上进行存储，驾驶员可通过智能仪表显示器进行查询操作。
43.实施例2
44.一种收获机，包括实施例1所述的清选损失检测装置，具有实施例1的有益效果，此处不再赘述，优选的，所述收获机为谷物联合收割机。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。