基於自動控制系統的播種機的製作方法

2023-09-19 01:49:50

專利名稱：基於自動控制系統的播種機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高精度的播種機，具體涉及雙核嵌入式系統構成的自動控制系統的播種機。
背景技術：
播種機在國內已經基本實現機械化播種，機械化播種對提升播種效率有很大幫助。但是純機械化播種機的靈活程度低，不能準確反映當前播種狀況，無法對總體播種情況進行評估，也無法靈活改變播種株距和排肥量。目前國內播種機都是純機械化構造，不具備播種檢測性能，針對播種情況只能根據廠家給出的統計數據預測，很不方便也不精確。需要更改播種株距及排肥量時，只能通過人工換掉變速鏈輪實現，效率低下且很不方便。國外進口播種機雖然具備播種檢測功能，但是仍需要進行人工更換變速鏈輪實現變速，靈活性不足。·

發明內容
本發明為了解決純機械播種機在播種過程中無法實時檢測播種情況，無法靈活改變播種株距及排肥量的問題，而提出了一種基於自動控制系統的播種機。本發明基於自動控制系統的播種機包括機架、肥箱、N個起土鏟、N個播種單元和地輪；機架上方設置有肥箱，肥箱包括儲肥箱和N個排肥盒，儲肥箱下部的排肥口上均設置有一個排肥盒，起土鏟、排肥盒和播種單元均依次設置於機架的運動方向上，機架的前進方向設施有N個起土鏟，機架的後退反方向設施有N個播種單元，所述的播種單元包括播種箱和排種器；基於自動控制系統的播種機還包括排種器驅動電機、光電碼盤、排肥盒驅動電機、種子監控傳感器和控制器，排種器驅動電機的動力輸出軸與排種器動力輸入軸同軸連接，光電碼盤的測量孔與地輪的轉軸同軸連接，排肥盒驅動電機的動力輸出軸與排肥盒動力輸入口同軸連接，種子監控傳感器設置在排種器的出口處；光電碼盤的轉速信號輸出端與控制器的轉速信號輸入端連接，種子監控傳感器的計數信號輸出端與控制器的計數信號輸入端連接；控制器的排種器驅動信號輸出端與排種器驅動電機的驅動信號輸入端連接，控制器的排肥盒驅動信號輸出端與排肥盒驅動電機的驅動信號輸入端連接。本發明利用掛載在播種機地輪軸上的光電碼盤測算出播種機行走裡程及行進速度地輪是播種機上的支撐輪，在傳統的純機械化播種機中，地輪負擔著播種變速系統的動力傳輸功用。在本發明中，由於採用全電氣化設備，變速傳動系統被電機驅動取代，地輪不在承擔動力輸出功能，只起到支撐播種機本體的作用，由於其行走在壟溝中，與土壤接觸較充分，壓力較大，打滑情況相對小，所以將光電碼盤安裝在地輪軸上面，並配合一定的增速比，提高地輪轉速檢測精度。本發明利用步進電機驅動排肥器及排種器，步進電機具備低廉價格，穩定性能，長壽命的優勢。其低轉速高扭矩特性可以完美勝任排肥器和排種器的驅動工作。配置較高時，可選用伺服電機。電機直接傳動排肥器和排種器，也可以通過傳動軸間接傳動排肥器和排種器等傳動形式。


圖I和圖2是本發明的基於自動控制系統的夏季播種機結構示意圖，圖I中排種器驅動電機6的數量小於排種器42並且排肥盒驅動電機8的數量小於排肥盒22，圖2中排種器驅動電機6的數量等於排種器42並且排肥盒驅動電機8的數量等於排肥盒22 ;圖3是本發明的基於自動控制系統的春季播種機的前視圖；圖4是本發明的基於自動控制系統的春季播種機的後視圖；圖5是光電碼盤7安裝於地輪5上的結構示意圖；圖6是光電碼盤7的結構示意圖；圖7是監控傳感器9與排種器42連接的結構示意圖；圖8是監控傳感器9的結構示意圖；圖9和圖10是具體實施方式
六的結構示意圖，圖9是動力輸出鏈輪、動力輸入鏈輪和鏈條連接的示意圖，圖10是輸出錐齒輪箱 、輸入錐齒輪箱和萬向節傳動軸連接的示意圖；圖11是具體實施方式
八的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I至圖10說明本實施方式，本實施方式包括機架I、肥箱2、N個起土鏟3、N個播種單元和地輪5 ;機架I上方設置有肥箱2，肥箱2包括儲肥箱21和N個排肥盒22，儲肥箱21下部的排肥口上均設置有一個排肥盒22，起土鏟3、排肥盒22和播種單元均依次設置於機架I的運動方向上，機架I的前進方向設施有N個起土鏟3，機架I的後退反方向設施有N個播種單元，所述的播種單元包括播種箱41和排種器42 ;還包括排種器驅動電機6、光電碼盤7、排肥盒驅動電機8、種子監控傳感器9和控制器，排種器驅動電機6的動力輸出軸與排種器42動力輸入軸同軸連接，光電碼盤7的測量孔與地輪5的轉軸同軸連接，排肥盒驅動電機8的動力輸出軸與排肥盒22動力輸入口同軸連接，種子監控傳感器9設置在排種器42的出口處；光電碼盤7的轉速信號輸出端與控制器的轉速信號輸入端連接，種子監控傳感器9的計數信號輸出端與控制器的計數信號輸入端連接；控制器的排種器驅動信號輸出端與排種器驅動電機6的驅動信號輸入端連接，控制器的排肥盒驅動信號輸出端與排肥盒驅動電機8的驅動信號輸入端連接。基中，控制器包括現場可編程門陣列FPGA和ARM處理器；現場可編程門陣列FPGA用於傳感器信號採集，並通過並行總線傳給ARM處理器信息；ARM處理器用於運算及任務調度工作以及發出驅動信號，兩個處理器通過並行總線通信，完成控制任務；具體實施方式
二 結合圖6說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於光電碼盤7包括外殼71、大齒輪72、小齒輪73、光電編碼器74和兩個滾動球軸承75 ;外殼71由兩部分扣合而成，每部分均開有一個大圓孔和一個小圓孔，大齒輪72的軸孔上安裝有軸承座，所述的兩個滾動球軸承75分別安裝在大齒輪72兩側的軸承座上，軸承座的兩端分別穿過外殼71的兩個大圓孔，大齒輪72與小齒輪73咬合，光電編碼器74的信號採集軸依次穿過外殼71的一個小圓孔、小齒輪73的軸孔和外殼71的另一個小圓孔與小齒輪73同軸連接。光電碼盤7用於測量地輪轉速，提高地輪轉速檢測精度，從而測算出播種機行走裡程及行進速度；其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
三結合圖8說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於種子監控傳感器9包括傳感器殼體91和光電計數器92，傳感器殼體91的四壁為不透光材料，傳感器殼體91的上端開口與排種器42的出口緊密配合，光電計數器92嵌放在傳感器殼體91的殼體內部。種子監控傳感器9用於檢測記錄種子數目，種子監控傳感器9為光電不透明物體檢測傳感器，無論大豆還是玉米種子，均為不透明物體，這就為不透明物體光電檢測傳感器檢測種子數目提供了可能性；其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
四結合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於光電碼盤7的數量小於等於地輪5的數量。其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
五結合圖2至圖4說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於排種器驅動電機6的數量等於排種器42的數量，排種器驅動電機6安裝在排種器42上,排種器驅動電機6的動力輸出軸與排種器42動力輸入軸直接連接。其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
六結合圖I、圖9和圖10說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於排種器驅動電機6的數量小於排種器42的數量，排種器驅動電機6安裝在機架I上，排種器驅動電機6的動力輸出軸上固定安裝有與排種器42的數量相同的動力輸出鏈輪，每一個排種器42的動力輸入軸均固定安裝有動力輸入鏈輪，動力輸出鏈輪與動力輸入鏈輪之間採用鏈條連接。或者，排種器驅動電機6的動力輸出軸上固定安裝有與排種器42的數量相同的動力輸出錐齒輪箱，每一個排種器42的動力輸入軸均固定安裝有動力輸入錐齒輪箱，動力輸出錐齒輪箱與動力輸入錐齒輪箱之間採用萬向節傳動軸連接。其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
七結合圖2說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於排肥盒驅動電機8的數量等於排肥盒22的數量，排肥盒驅動電機8安裝在排肥盒22上，每個排肥盒驅動電機8的動力輸出軸與每個排肥盒22動力輸入口同軸連接。其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
八結合圖I、圖3、圖4和圖10說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於排肥盒驅動電機8的數量小於排肥盒22的數量，排肥盒驅動電機8安裝在機架I上，排肥盒驅動電機8的動力輸出軸依次同軸穿過兩個以上的排種器42的動力輸入口。其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
九本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於還包括控制手柄，手柄包括控制鍵盤和液晶顯示，控制鍵盤和液晶顯示安裝控制手柄上，控制鍵盤的信號輸出端與控制器的信號輸入端連接，液晶顯示的顯示信號輸入端與控制器的顯示信號輸出端連接；控制手柄採用串行總線與控制器連接，其人機互動界面位於控制手柄上，控制鍵盤用於將控制信息發送給控制器；液晶顯示用於顯示輸入的控制信息和控制器的輸出信息；其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。本發明內容不僅限於上述各實施方式的內容，其中一個或幾個具體實施方式
的組合同樣也可以實現發明的目的。播種作業開始前，由人工向控制手柄輸入播種株距、排肥量、種子類型信息。信息輸入確認後，基於自動控制系統的播種機啟動。當拖拉機拖動播種機在田地中行進時，地輪轉動，安裝在地輪軸處的光電碼盤7發出轉速信號。轉速信號傳入控制器中的FPGA現場可編程門陣列做預處理，處理完成後通過總線傳入ARM處理器處理換算成播種機行進速度與行進裡程，換算完成的信息傳入FPGA現場可編程門陣列，FPGA現場可編程門陣列根據此信息發送驅動信號給播種電機與排肥電機，控制其隨動。安裝在排種器部位的種子監控傳感器9同時記錄播種個數。計數信號也被傳入FPGA現場可編程門陣列中做處理，同樣處理後的信號傳入ARM處理器中。處理後的傳感器信號在ARM處理器中被換算成播種個數，與行進裡程和播種株距進行換算後，得 出播種率。所得播種率與標準播種率比較後，得出當前播種狀態，並將此狀態反饋給FPGA現場可編程門陣列，FPGA現場可編程門陣列根據當前狀態控制液晶顯示的工作模式。
權利要求
1.基於自動控制系統的播種機，它包括機架(I)、肥箱(2)、N個起土鏟(3)、N個播種單元和地輪(5);機架(I)上方設置有肥箱(2)，肥箱(2)包括儲肥箱(21)和N個排肥盒(22)，儲肥箱(21)下部的排肥口上均設置有一個排肥盒(22)，起土鏟⑶、排肥盒(22)和播種單元均依次設置於機架(I)的運動方向上，機架(I)的前進方向設施有N個起土鏟(3)，機架(I)的後退反方向設施有N個播種單元，所述的播種單元包括播種箱(41)和排種器(42)；其特徵在於它還包括排種器驅動電機￠)、光電碼盤(7)、排肥盒驅動電機(8)、種子監控傳感器(9)和控制器，排種器驅動電機(6)的動力輸出軸與排種器(42)動力輸入軸同軸連接，光電碼盤(7)的測量孔與地輪(5)的轉軸同軸連接，排肥盒驅動電機⑶的動力輸出軸與排肥盒(22)動力輸入口同軸連接，種子監控傳感器(9)設置在排種器(42)的出口處；光電碼盤(7)的轉速信號輸出端與控制器的轉速信號輸入端連接，種子監控傳感器(9)的計數信號輸出端與控制器的計數信號輸入端連接；控制器的排種器驅動信號輸出端與排種器驅動電機￠)的驅動信號輸入端連接，控制器的排肥盒驅動信號輸出端與排肥盒驅動電機(8)的驅動信號輸入端連接。
2.根據權利要求I所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於光電碼盤(7)包括外殼(71)、大齒輪(72)、小齒輪(73)、光電編碼器(74)和兩個滾動球軸承(75);外殼(71)由兩部分扣合而成，每部分均開有一個大圓孔和一個小圓孔，大齒輪(72)的軸孔上安裝有軸承座，所述的兩個滾動球軸承(75)分別安裝在大齒輪(72)兩側的軸承座上，軸承座的兩端分別穿過外殼(71)的兩個大圓孔，大齒輪(72)與小齒輪(73)咬合，光電編碼器(74)的信號採集軸依次穿過外殼(71)的一個小圓孔、小齒輪(73)的軸孔和外殼(71)的另一個小圓孔與小齒輪(73)同軸連接。
3.根據權利要求I或2所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於種子監控傳感器(9)包括傳感器殼體(91)和光電計數器(92)，傳感器殼體(91)的四壁為不透光材料，傳感器殼體(91)的上端開口與排種器(42)的出口緊密配合，光電計數器(92)嵌放在傳感器殼體(91)的殼體內部。
4.根據權利要求3所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於排種器驅動電機(6)的數量等於排種器(42)的數量，排種器驅動電機(6)安裝在排種器(42)上，排種器驅動電機出)的動力輸出軸與排種器(42)動力輸入軸直接連接。
5.根據權利要求3所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於排種器驅動電機(6)的數量小於排種器(42)的數量，排種器驅動電機(6)安裝在機架⑴上，排種器驅動電機(6)的動力輸出軸上固定安裝有與排種器(42)的數量相同的動力輸出鏈輪，每一個排種器(42)的動力輸入軸均固定安裝有動力輸入鏈輪,動力輸出鏈輪與動力輸入鏈輪之間採用鏈條連接。
6.根據權利要求3所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於排種器驅動電機(6)的數量小於排種器(42)的數量，排種器驅動電機(6)安裝在機架⑴上，排種器驅動電機(6)的動力輸出軸上固定安裝有與排種器(42)的數量相同的動力輸出錐齒輪箱，每一個排種器(42)的動力輸入軸均固定安裝有動力輸入錐齒輪箱，動力輸出錐齒輪箱與動力輸入錐齒輪箱之間採用萬向節傳動軸連接。
7.根據權利要求3所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於排肥盒驅動電機(8)的數量等於排肥盒(22)的數量，排肥盒驅動電機(8)安裝在排肥盒(22)上，每個排肥盒驅動電機(8)的動力輸出軸與每個排肥盒(22)動力輸入口同軸連接。
8.根據權利要求3所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於排肥盒驅動電機(8)的數量小於排肥盒(22)的數量，排肥盒驅動電機(8)安裝在機架(I)上，排肥盒驅動電機(8)的動力輸出軸依次同軸穿過兩個以上的排種器(42)的動力輸入口。
9.根據權利要求4、5、6、7或8所述的基於自動控制系統的播種機,其特徵在於光電碼盤(7)的數量小於等於地輪(5)的數量。
10.根據權利要求9所述的基於自動控制系統的播種機，其特徵在於它還包括控制手柄，手柄包括控制鍵盤和液晶顯示，控制鍵盤和液晶顯示安裝控制手柄上，控制鍵盤的信號輸出端與控制器的信號輸入端連接，液晶顯示的顯示信號輸入端與控制器的顯示信號輸出端連接。
全文摘要
基於自動控制系統的播種機。它涉及高精度的播種機自動控制系統，它解決了純機械播種機在播種過程中無法實時檢測播種情況，無法靈活改變播種株距及排肥量的問題。排種器驅動電機的動力輸出軸與排種器動力輸入軸同軸連接，光電碼盤的測量孔與地輪的轉軸同軸連接，排肥盒驅動電機的動力輸出軸與排肥盒動力輸入口同軸連接，種子監控傳感器設置在排種器的出口處；光電碼盤的轉速信號輸出端連控制器的轉速信號輸入端，種子監控傳感器的計數信號輸出端連控制器的計數信號輸入端；控制器的排種器驅動信號輸出端連排種器驅動電機的驅動信號輸入端，控制器的排肥盒驅動信號輸出端連排肥盒驅動電機的驅動信號輸入端。本發明適用於各種機械播種機的使用。
文檔編號A01C7/06GK102771226SQ20121030148
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者史華, 富宏亞, 沈中山, 胡金星, 邵忠喜, 饒俊 申請人:黑龍江省海輪王農機製造有限公司