专利名称：超声波收获机计亩器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种计量农业机械作业面积的装置，尤其涉及一种用于收获机收获作物作业面积的计亩器。
背景技术：
由于收获机、旋耕机等农业机械的广泛地应用，收获面积、耕地面积的计量问题成了农机操作手和广大农民朋友密切关心的问题。目前通用的农机作业面积测量方法都比较传统，即拿米尺对作业土地进行长度和宽度的测量，将测量的值进行乘积计算得到农业机械的实际作业面积，这种计量方法既不准确，操作又非常复杂，且误差大，效率低，影响了正常的农忙作业。目前也有一些计亩器开始安装于收获机和旋耕机上，但现有的计亩器只能感知农业机械的行进情况，而不能感知农业机械的实际工作状态，因此需要农机操作手来确定农机是否在进行有效的工作，如在倒车、转向等状态下，农机操作手必须将计亩器设置为停止计数状态，等农也机械调整好位置后，农机操作手再手动开启计亩器，使计亩器继续计数。由于农机操作手在工作时一般是一个人单独实施，因此对计亩器进行不停的停止和开启操作，增加的农机机械手的劳动量，如果忙乱中忘记操作计亩器，就会使计亩器产生较大的计量误差，容易引起农业客户与农机作业者之间的矛盾，同时也不利于提高农业机械的作业效率。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种计量精确、结构简单的超声波收获机计亩器。 为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:超声波收获机计亩器，包括收获宽度测量装置，所述收获宽度测量装置包括收获机割台作物入口两侧分别固定安装的超声波测距单元，所述超声波测距单元的超声波发射方向分别朝向实际收获作物的对应侧面；收获距离测量装置，安装在收获机上；单片机装置，所述超声波测距单元和所述收获距离检测装置分别电连接至所述单片机装置；数据显示装置，与所述单片机装置信号连接；参数设定装置，与所述单片机装置信号连接；计亩触发开关装置，安装在收获机上，与所述单片机装置连接。作为优选的技术方案，所述计亩触发开关装置包括与割台动力装置联动的割台动力触发开关，与割台升降装置联动的割台升降触发开关，所述割台动力触发开关和所述割台升降触发开关之间为逻辑“与”的关系。作为优选的技术方案，所述超声波测距单元包括超声波发射器和与所述超声波发射器对应的超声波接收器。[0013]作为优选的技术方案，所述超声波发射器工作时离地面的距离为:H彡L.tg( α /2);其中，H=所述超声波发射器工作时离地面的距离，L=两所述超声波发射器之间的距离，α =所述超声波发射器的辐射角。作为优选的技术方案，所述收获距离测量装置包括安装在收获机轮轴上的霍尔传感器。作为优选的技术方案，所述单片机装置包括所述单片机装置包括单片机，所述单片机内设有用于接收并处理所述超声波测距单元信号和所述收获距离测量装置信号的数据处理单元，用于进行收获面积计算的参数计算单元和用于测定收获时间的计时单元。作为优选的技术方案，所述数据显示装置包括与所述单片机装置信号连接的触摸屏。作为优选的技术方案，所述触摸屏兼做所述参数设定装置。作为优选的技术方案，所述参数设定装置包括功能选择按键、计价上调按键、计价下调按键和计价清零按键。 作为对上述技术方案的改进，所述单片机装置还连接有语音输出单元。由于采用了上述技术方案，超声波收获机计亩器，包括:收获宽度测量装置，所述收获宽度测量装置包括收获机割台作物入口两侧分别固定安装的超声波测距单元，所述超声波测距单元的超声波发射方向分别朝向实际收获作物的对应侧面；收获距离测量装置，安装在收获机上；单片机装置，所述超声波测距单元和所述收获距离检测装置分别电连接至所述单片机装置；数据显示装置，与所述单片机装置信号连接；参数设定装置，与所述单片机装置信号连接；计亩触发开关装置，安装在收获机上，与所述单片机装置连接；本实用新型的有益效果是:利用收获宽度测量装置和收获距离测量装置在收获机作业的同时，检测出收获作物的宽度和长度，并通过单片机装置直接计算出作业面积，并将面积、收获单价、收获费用及收获作业时间一同显示出来，以便于农户和收获机操作手进行查看，尤其是对作业宽度的检测，精准度高，避免了农户和收获机操作手之间因作业面积不准确引起的误会矛盾，有助于提高收获机的作业效率。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中:图1是本实用新型实施例的结构框图；图2是本实用新型实施例超声波发射器的安装高度示意图；图3是本实用新型实施例的实际农作物收获宽度的示意图；图4是本实用新型实施例霍尔传感器的连接电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。[0028]如图1所示，超声波收获机计亩器，包括收获宽度测量装置，所述收获宽度测量装置包括收获机割台作物入口两侧分别固定安装的超声波测距单元，所述超声波测距单元的超声波发射方向分别朝向实际收获作物的对应侧面；在收获机上安装有收获距离测量装置；所述超声波测距单元和所述收获距离检测装置分别电连接至单片机装置；所述单片机装置还信号连接有数据显示装置和参数设定装置；在收获机上安装有与所述单片机装置连接的计亩触发开关装置。本实施例中，所述超声波测距单元包括超声波发射器和与所述超声波发射器对应的超声波接收器。当割台割麦子时，超声波发射器会不断的发出超声波，用以测量麦子到超声波发射器之间的距离，用割台的内边距减去两个超声波发射器返回的数值即得割台所割麦子的实际宽度，为了保证测量数据准确性，在实际工作中，超声波发射器设置的发射超声波的频率为:在收获机机轮转动一圈，超声波发射器发送至少十次超声波信号。超声波发射器发射信号后，由单片机装置接收超声波接收器返回信号，单片机装置对超声波发射器返回的数据进行处理，主要处理为删除异常数据，并将合格的数据进行排序，对剩下的数据取中间三个数的平均值，以备计算使用。如图2所示，在安装超声波发射器时对其安装位置有一定的要求，所述超声波发射器工作时离地面的距离为:H彡L.tg(a /2);其中，H=所述超声波发射器工作时离地面的距离，L=两所述 超声波发射器之间的距离，α =所述超声波发射器的辐射角，本实施例中所述超声波发射器的辐射角α小于等于15°，即只要超声波发射器工作时离地面的距离H彡L.tg( α /2)就不会受任何的干扰。所述收获距离测量装置包括安装在收获机轮轴上的霍尔传感器。如图4所示为霍尔传感器的连接原理电路图。本实用新型中计亩器的距离测量方式同出租车计价器原理相似，收获机机轮旋转一周，霍尔传感器感应一次，感应的次数由单片机装置进行计数，将单片机装置所计的数乘以收获机机轮的周长就是收获机的作业距离。为了防止收获机机轮正好转到霍尔传感器的感应位置，而影响计价，在实际设计中，只有收获机机轮转过特定的位置，霍尔传感器才会发出一次信号，从而减少了误差。下面理论计算分析一下本实用新型的数学计算过程:I)、割台上小麦的实际收获宽度W是用割台两内侧的固定宽度L(同时L也是两所述超声波发射器之间的距离，超声波测距单元的比较薄，其与割台内壁之间的距离可以忽略不计，)减去第一个超声波发射器所检测的距离a和第二个超声波发射器所检测的距离b,如图3所示，即:ff=L-a-b ；2)、收获机收获作业所走过的路程是通过安装在收获机上的霍尔传感器计数得到的，收获机机轮每转一圈，霍尔传感器计数一次。因此，收获机走过的路程为霍尔传感器所记的圈数η乘以机轮的周长length，收获机收获作业所走过的路程便是收获机收获小麦的距离N，即:N=n*length ；3)、小麦收获的总面积S是通过测得的小麦收获距离N与小麦收获宽度W的乘积得到的，即:S=N*W ；[0039]为了保证测量的精度高，实际测量小麦面积时是通过多次测量(一个工作周期测量十次)，然后求平均值，最终得到精确的收获面积，通过多次时间计算得出以下结论:实际收获机每行驶8cm的路程，即测量一次小麦的实际宽度。所述计亩触发开关装置包括与割台动力装置联动的割台动力触发开关，与割台升降装置联动的割台升降触发开关，所述割台动力触发开关和所述割台升降触发开关之间为逻辑“与”的关系。由于设置了计亩触发开关装置，在收获机割台未放下时，或割台以放下但未接合动力以前，即使收获机机轮在转动，单片机装置也不对霍尔传感器以及超声波发射器返回的数值进行计数，较大幅度地提高了收获面积计量的精确度。所述单片机装置包括所述单片机装置包括单片机，所述单片机内设有用于接收并处理所述超声波测距单元信号和所述收获距离测量装置信号的数据处理单元，用于进行收获面积计算的参数计算单元和用于测定收获时间的计时单元。本实用新型是以51单片机为控制核心，采用11.0592Mhz的晶振，每执行一条指令的时间是1ms，以保证有足够的时间，对于收获机工作时采集的收获距离和收获宽度等数据进行转换。通过超声波测距单元测量收获机的收获宽度，通过霍尔传感器测量收获机的收获总距离，并由单片机装置内部的数据处理单元和参数计算单元进行数据处理、运算，最后将总面积、总价钱等参数显示在数据显示装置上。所述单片机装置的计时单元是通过12M外部晶振与单片机连接，并通过单片机的计时器进行计时，最小的时间间隔为lus，可精确对收获机的收获时间和等待时间进行计时。由于晶振的稳定性很高，因此对于收获机的计时的准确性非常高，误差几乎为零。所述数据显示装置采用的是一个640*480的彩色触摸屏，通过串口与单片机通信。根据超声波发射器和霍尔传感器输送到单片机装置的数据，将相应的数据显示在彩色触摸屏上，并根据屏幕显示的数据进行相应的计算，同时在彩色触摸屏上显示出收获面积的单价，最后将单价和收获面积相乘就是总价钱，并显示在彩色触摸屏上，显示直观，方便农户和机械操作手查看。所述触摸屏兼 做所述参数设定装置，所述参数设定装置包括功能选择按键、计价上调按键、计价下调按键和计价清零按键。通过所述参数设定装置，可以进入价格调整界面。在价格调整界面上设有单价的元、角等选则按键，且有相应的数字加减按键(即计价上调按键和计价下调按键)，分别是从“O”到“9”调节，单价设置好后单击彩色触摸屏上的返回按钮，便可返回主界面。此外，为了防止人为的利用收获机计价器作弊，在价格调整方面设置了特定的进入方式，可只选择部分人员如物价局的工作人员进入，从而能够保护广大农民的利益，做到公平公正。此部分为加密方式，可以采用目前普遍使用的加密方法，在这里不再赘述。功能选择按键、计价上调按键、计价下调按键和计价清零按键的操作方式如下:功能选择按键:按一下后进入调角金额模式，准备调角金额；按两下后进入调元金额模式，准备调元金额；按三下后进入调拾元金额模式；按四下则退出价格调整模式。计价上调按键:按一下,相应的金额加一,加到数字十自动变为数字零。计价下调按键:按一下，相应的金额减一，减到数字零为止。此外，为了方便用户的实际需要，在屏幕上设置了一个计价清零按键，当连续按着计价清零按键一段时间后，屏幕上除了已经设定好的价格不变外，其它的数据如面积、总价等全部清零，以便于进行下一次收获面积的测量。所述单片机装置还连接有语音输出单元，用于语音播放收获机计价参数，以方便农户使用。本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实 用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求1.超声波收获机计亩器，其特征在于，包括: 收获宽度测量装置，所述收获宽度测量装置包括收获机割台作物入口两侧分别固定安装的超声波测距单元，所述超声波测距单元的超声波发射方向分别朝向实际收获作物的对应侧面； 收获距离测量装置，安装在收获机上； 单片机装置，所述超声波测距单元和所述收获距离检测装置分别电连接至所述单片机装置； 数据显示装置，与所述单片机装置信号连接； 参数设定装置，与所述单片机装置信号连接； 计亩触发开关装置，安装在收获机上，与所述单片机装置连接。
2.如权利要求1所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述计亩触发开关装置包括与割台动力装置联动的割台动力触发开关，与割台升降装置联动的割台升降触发开关，所述割台动力触发开关和所述割台升降触发开关之间为逻辑“与”的关系。
3.如权利要求1所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述超声波测距单元包括超声波发射器和与所述超声波发射器对应的超声波接收器。
4.如权利要求3所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述超声波发射器工作时离地面的距离为:H彡L.tg(a/2);其中，H=所述超声波发射器工作时离地面的距离，L=两所述超声波发射器之间的距离，a =所述超声波发射器的辐射角。
5.如权利要求1所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述收获距离测量装置包括安装在收获机轮轴上的霍尔传感器。
6.如权利要求1所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述单片机装置包括单片机，所述单片机内设有用于接收并处理所述超声波测距单元信号和所述收获距离测量装置信号的数据处理单元，用于进行收获面积计算的参数计算单元和用于测定收获时间的计时单元。
7.如权利要求1所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述数据显示装置包括与所述单片机装置信号连接的触摸屏。
8.如权利要求7所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述触摸屏兼做所述参数设定装置。
9.如权利要求8所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述参数设定装置包括功能选择按键、计价上调按键、计价下调按键和计价清零按键。
10.如权利要求1至9任一权利要求所述的超声波收获机计亩器，其特征在于，所述单片机装置还连接有语音输出单元。
专利摘要本实用新型公开了一种超声波收获机计亩器，包括收获宽度测量装置、收获距离测量装置和单片机装置，收获宽度测量装置和收获距离检测装置分别电连接至单片机装置；与单片机装置信号连接的还有数据显示装置和参数设定装置；还包括计亩触发开关装置，安装在收获机上，与单片机装置连接；利用收获宽度测量装置和收获距离测量装置在收获机作业的同时，检测出收获作物的宽度和长度，并通过单片机装置直接计算出作业面积，并将面积、收获单价、收获费用及收获作业时间一同显示出来，以便于农户和收获机操作手进行查看，尤其是对作业宽度的检测，精准度高，避免了农户和收获机操作手之间因作业面积不准确引起的误会矛盾，有助于提高收获机的作业效率。
文档编号G01B17/00GK203116712SQ20132009611
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者吴伟福, 刘文敏, 王静轩, 王晓荣, 吴晓康, 刘彩虹, 赵炳先 申请人:潍坊市计量测试所