具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置及监测方法

文档序号:26097746发布日期:2021-07-30 18:07阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置,其特征在于:包括刮板式升运器(ⅰ)、谷物密度测量装置(ⅱ)和谷物收集区(ⅲ);

刮板式升运器(ⅰ)位于收获机上,刮板式升运器(ⅰ)上设置到位检测装置(2)、光电式传感器(3)和刮板计数传感器(5);

谷物密度测量装置(ⅱ)位于收获机上并与刮板式升运器(ⅰ)连接;

谷物收集区(ⅲ)位于谷物密度测量装置(ⅱ)下方。

2.根据权利要求1所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置,其特征在于:刮板式升运器(ⅰ)包括升运器外壳(1)、刮板(10)、传动轴(4)、输送链(11)和传动链轮(12),传动轴(4)上设置传动链轮(12),传动链轮(12)和输送链(11)配合,输送链上(11)均匀的分布着刮板(10),刮板(10)远离输送链(11)一侧的边缘用铁片包覆。

3.根据权利要求2所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置,其特征在于:到位检测装置(2)和光电式传感器(3)的安装位置在同一个水平面上,到位检测装置(2)和光电式传感器(3)均位于传动链轮(12)下方且靠近传动链轮(12)的升运器外壳(1)上,到位检测装置(2)位于在刮板(10)远离输送链(11)一侧的升运器外壳(1)上;刮板计数传感器(5)位于传动链轮(12)顶部的升运器外壳(1)上。

4.根据权利要求1所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置,其特征在于:谷物密度测量装置(ⅱ)包括计量筒(6)、满位检测装置(7)、搅拌装置、翻板装置、翻板到位检测装置(17)和翻板固定装置(20),

计量筒(6)固定在收获机上,计量筒(6)顶部和底部分别装有满位检测装置(7)和翻板到位检测装置(17);

搅拌装置包括搅拌电机(8)和搅拌器(13),搅拌电机(8)固定在计量筒(6)外壁上,搅拌器(13)位于计量筒(6)外壁上,并与搅拌电机(8)连接;

翻板装置包括翻转电机(9)和翻板,翻转电机(9)带动翻板转动;

翻板固定装置(20)能够与翻板连接以固定翻板。

5.根据权利要求4所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置,其特征在于:翻板包括承载板(14)、称重传感器(15)和固定板(16),称重传感器(15)通过螺栓与承载板(14)和固定板(16)连接,固定板(16)两端的翻板旋转轴(18)位于计量筒(6)外壁的上,并与翻转电机(9)连接。

6.根据权利要求5所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置,其特征在于:翻板固定装置(20)共有两个,位于计量筒(6)的底部筒壁上并与翻板旋转轴(18)呈90°布置,采用推拉式电磁铁,电磁铁的推杆能够插入翻板固定板(16)上的轴孔。

7.根据权利要求4所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置,其特征在于:满位检测装置(7)为圆周对称布置的三组对射式光电传感器;翻板到位检测装置(17)为接近开关。

8.一种具有谷物密度测量功能的谷物质量监测方法,其特征在于:包括以下步骤:

采用称重传感器测量计量筒满位时谷物的质量m,计量筒体积为定值v,得出谷物密度ρ=m/v,根据计量筒体积v和装满计量筒转过的刮板数量n,计算出每个刮板上谷物的实际平均体积vb,vb=v/n;

根据采集的光电信号与刮板提升速度,通过梯形逼近积分法得出谷物截面积s,估算出每个刮板上谷物的体积vt,根据装满计量筒转过的刮板数量n和谷物体积估算值为vt,得出刮板提升谷物的总估算体积v′,进而得出每个刮板上谷物的平均估算体积va;

设定谷物体积补偿参数k,k=vb/va,得到每个刮板上补偿后的谷物的体积vr=kvt,某个时间段或某地块的谷物质量m可以计算得出:m=mn+ρvr(nz-n′)

式中mn—n次谷物密度测量计量筒内谷物的总质量;

ρ—谷物的密度;

nz—刮板总计数值;

n′—n次谷物密度测量时装满计量筒转过的刮板总计数值;

vr—补偿后每个刮板上的谷物体积。

9.根据权利要求8所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测方法,其特征在于:采用对射式光栅传感器自上而下扫描刮板上的谷物,当光束被谷物遮挡时开始数据采集,到位检测装置被刮板边缘的铁片触发时,数据采集停止;根据采集的光电信号与刮板提升速度可以得到谷物的平面信息,通过梯形逼近积分法得出谷物截面积s:

式中ai—光电信号生成的一维数组a[n]值;

v—刮板运行速度;

δt—采样时间间隔;

由于刮板上谷物的形态不规则,谷物体积估算值为vt:vt=sl

式中:s—谷物截面积;l—刮板长度。

10.根据权利要求8所述具有谷物密度测量功能的谷物质量监测方法,其特征在于:根据刮板计数传感器(5)测得装满计量筒(6)转过的刮板数量n和谷物体积估算值为vt,得出刮板提升谷物的总估算体积v′,v′=vt1+vt2+vt3+……+vtn,进而得出每个刮板上谷物的平均估算体积va,va=v′/n;

每个刮板上补偿后的谷物的体积vr:

式中—两次谷物密度测量所得补偿参数的平均值,k=(ki+ki+1)/2,i=1,2,3…,n;

vt—谷物体积估算值。


技术总结
本发明公开了一种具有谷物密度测量功能的谷物质量监测装置及监测方法。谷物质量监测装置,包括刮板式升运器、谷物密度测量装置和谷物收集区;刮板式升运器位于收获机上,刮板式升运器上设置到位检测装置、光电式传感器和刮板计数传感器;谷物密度测量装置位于收获机上并与刮板式升运器连接;谷物收集区位于谷物密度测量装置下方。谷物质量监测方法包括谷物密度测量和刮板上谷物的体积测量。本发明能实时在线测量谷物的体积并计算出作业地块谷物的实时产量,为精准农业后续田间肥力分析,进而为变量播种、施肥和喷药提供理论依据。

技术研发人员:陈刚;王卫东;孙宜田;沈景新
受保护的技术使用者:山东省农业机械科学研究院;西安电子科技大学
技术研发日:2021.04.13
技术公布日:2021.07.30
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