基于倾角传感器的拖拉机悬挂机组耕深自动测量方法.pdf

第29 卷 第4 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.4 2013 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2013 15 ·农业装备工程与机械化· 基于倾角传感器的拖拉机悬挂机组耕深自动测量方法 谢 斌，李 皓，朱忠祥，毛恩荣 （中国农业大学工学院，北京 100083） 摘 要：在拖拉机悬挂机组耕深自动控制系统中，位置测量具有重要的作用，该文提出了一种基于倾角传感器自 动测量农机具耕深的方法。通过检测提升臂的水平倾角变化，由悬挂机构几何关系和倾角传感器输出特性推导出 耕深值与测量电压值之间的线性关系并换算得到实际耕深。与其他传感方式相比，该方法具有封装小、集成度高、 安装和维护方便、标定易操作的特点，测量综合精度为±1.4 mm ；虚拟终端显示装置可直观反映耕作过程中耕深 控制的实时状况，为操作者提供有效的判断依据。田间试验结果表明，耕深稳定在-200 mm 时的标准差为 8.19， 低于五轮仪测量方式，测量稳定；耕深从-100 mm 下降到-200 mm 时响应时间为 3.5s，少于五轮仪测量方式，动 态特性更好；耕深稳定性变异系数为 3.34%，满足农艺要求。论文提出的耕深测量方法、显示界面和自动控制系 统对拖拉机设计具有一定的参考意义。 关键词：农业机械，传感器，自动化，耕深，拖拉机悬挂机组 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.04.002 中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-04-00 15-07 谢 斌，李 皓，朱忠祥，等. 基于倾角传感器的拖拉机悬挂机组耕深自动测量方法[J]. 农业工程学报，2013， 29(4)：15－21. Xie Bin, Li Hao, Zhu Zhongxiang, et al. Measuring tillage depth for tractor implement automatic using inclinometer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 20 13, 29(4): 15－21. (in Chinese with English abstract) 换算得到耕深值。这种方法比较符合实际，但是需要 0 引 言 安装一套附加装置，不便于实现集成化的自动控制。 满足农艺对耕深调节的要求是拖拉机悬挂机组 另一种是间接测量，即采用位置传感器，通过测量悬 的一项基本功能，现代拖拉机通常具有多种农具耕深 挂机构提升臂转角变化计算得到耕深值[1-2,7-9] 。这种 调节的方法和机构形式。作业时，驾驶员调定耕作深 方法便于安装和集成化，但是得到的耕深是相对值， 度目标值后，拖拉机悬挂装置自动控制完成农具的提 若农具结构和几何尺寸变化后换算关系就会发生变 升或下降，以实现实际耕深与目标耕深的一致。耕深 化。由于测量中多采用电位计或者凸轮轴，属于接触 测量值一方面能够实时反映实际耕作效果，另一方面 方式，其寿命和稳定性不足。 作为控制系统的反馈量，提供实时数据给拖拉机电控 本论文探讨一种基于倾角传感器的耕深测量 单元，既可以储存起来作为作业信息库内容之一，又 方法，并以此构建了耕深自动控制系统，对该系统 能通过虚拟终端显示出来。随着电子技术、信息化技 的测量精度、虚拟终端数据显示以及耕深稳定性进 术和传感技术在拖拉机上的应用，传统的人工多点测 行研究，以验证该测量方法的实用性。 量求平均值的方法被各种电子测量传感器、