一种高地隙植保机重心调整系统及其调整方法与流程

1.本发明涉及农业机械设备技术领域，具体涉及一种高地隙植保机重心调整系统及其调整方法。


背景技术：

2.植保机械是指做农村植保的机械。随着国家对农业加大的投入补贴，现代化的植保机械正在进入农民的手中。植保机械的出现解决了劳动力的不足，提高生产效率和农业的精准度。我国大田农作物中后期病虫害防治及施肥追肥需要高行间通过性的高效植保工作机械，高地隙植保机作为常用的田间作业植保机械具有工作效率高，喷药范围广，喷药量均匀，载药量大等优点。
3.传统的高地隙植保机由于重心较高，易受复杂多变的田间环境影响，在高低不平，起伏不定，坡度变换的垄地工作时容易产生侧倾翻车。侧倾翻车不仅会伤害作物与机器，带来经济财产等损失，更会给操作人员带来不可预料的伤害及人身安全威胁。传统的高地隙植保机需要专业的技术操作人员凭借丰富的经验对高地隙植保机田间作业时的环境度加以判别，对可能产生的侧倾等危险及时调整和避免，然而人力有限，一些显而易见的潜在安全威胁容易被识别，因操作人员与土地农作物的相对位置关系易产生视觉误差，对处于侧倾危险临界状态下的情形易产生误判，造成相关伤害和损失。为此，我们提出一种高地隙植保机重心调整系统。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有高地隙植保机田间作业缺乏足够稳定性易发生侧翻造成人员伤亡财产损失影响作业效率的问题，进而提出一种高地隙植保机重心调整系统及其调整方法。
5.本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
6.一种高地隙植保机重心调整系统包括信号采集装置、控制器和执行机构，信号采集装置设置在植保机上，信号采集装置采集植保机的倾角、压力、液位和位移信号，信号采集装置的信号输出端与控制器的信号接收端连接，控制器的指令输出端与执行机构的指令接收端连接，执行机构调整左侧角度可调式药箱架和右侧角度可调式药箱架的角度。
7.更进一步地，所述信号采集装置包括机身倾角传感器、左侧倾角传感器、右侧倾角传感器、左侧压力传感器、右侧压力传感器、左侧液位传感器、右侧液位传感器和两组接近开关，机身倾角传感器设置在机架的上端，左侧倾角传感器设置在左侧可调式药箱架的上端，右侧倾角传感器设置在右侧可调式药箱架的上端，左侧压力传感器和右侧压力传感器分别设置在机架的左右两侧，左侧液位传感器设置在左侧药箱内，右侧液位传感器设置在右侧药箱内，左侧机具外侧架和右侧机具外侧架上分别各设有一组接近开关。
8.更进一步地，所述控制器为单片机。
9.更进一步地，所述执行机构包括左侧液压油缸和右侧液压油缸，左侧液压油缸设
置在左侧角度可调式药箱架与左侧机具外侧架之间，右侧液压油缸设置在右侧角度可调式药箱架与右侧机具外侧架之间。
10.更进一步地，所述执行机构还包括四个转动轴，左侧角度可调式药箱架底部的两侧与左侧机具外侧架之间和右侧角度可调式药箱架底部的两侧与右侧机具外侧架之间分别各设有一个转动轴，转动轴的端部通过调心球轴承与左侧角度可调式药箱架或左侧机具外侧架或右侧角度可调式药箱架或右侧机具外侧架转动连接。
11.更进一步地，所述重心调整系统还包括限位机构，限位机构的指令接收端与控制器的指令输出端连接。
12.更进一步地，所述限位机构包括两组电磁锁和两组安全绳，左侧角度可调式药箱架与左侧机具外侧架之间设有一组电磁锁和一组安全绳，右侧角度可调式药箱架与右侧机具外侧架之间设有一组电磁锁和一组安全绳。
13.更进一步地，所述重心调整系统还包括液晶显示和蜂鸣器报警，液晶显示和蜂鸣器报警的指令接收端分别与控制器的指令输出端连接。
14.一种高地隙植保机重心调整系统的调整方法是按以下步骤进行的：
15.步骤一：在控制器中预先设置多档调节参数，包括左侧药箱和右侧药箱的角度调节参数、机架的倾角调节参数；
16.步骤二：信号采集装置实时采集机身倾角传感器的数据，判断当前状态下机架是否发生倾斜，得出机架的倾斜角度；
17.步骤三：信号采集装置实时采集左侧倾角传感器和右侧倾角传感器的数据，在高地隙植保机重心调整时给出实时左侧角度可调式药箱架和右侧角度可调式药箱架的倾斜角度；
18.步骤四：依据信号采集装置实时采集的倾斜角度数据经控制器判断处理后得出决策调节量；
19.步骤五：信号采集装置实时采集左侧压力传感器和右侧压力传感器的数据，感应机架左右两侧的压力；
20.步骤六：信号采集装置实时采集左侧液位传感器和右侧液位传感器的数据，感应当前左侧药箱和右侧药箱内药液量，判断是否存在影响正常喷药的风险；
21.步骤七：依据信号采集装置采集的数据经由控制器综合判断发送信号控制执行机构，调节左侧角度可调式药箱架和右侧角度可调式药箱架的角度，改变机架倾斜角度，平衡调节重心；
22.步骤八：在高地隙植保机重心调整系统工作过程中，当左侧角度可调式药箱架和右侧角度可调式药箱架的调节角度偏转到目标角度时，控制器控制限位机构进行位置限定。
23.更进一步地，所述步骤三中，当机架的倾斜角度与实时左侧角度可调式药箱架和右侧角度可调式药箱架的倾斜角度数值之和大于高地隙植保机侧倾极限倾角极值时，控制器触发报警系统进行报警，提醒作业人员及时停车检查，其中高地隙植保机侧倾极限倾角极值的计算方法包括如下过程：
24.根据力矩平衡方程
25.h
·
g
·
sinβ＝(0.5b
‑
e)
·
g
·
cosβ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
26.公式(1)中，其中β为f3等于0时的极限倾翻角，f4为高地隙植保机左车轮受到的地面支撑力，f3为高地隙植保机右车轮受到的地面支撑力，b为高地隙植保机左右车轮之间的距离，e为高地隙植保机质心偏离纵向质心的距离，h为高地隙植保机的质心到支撑平面的垂直距离，g为高地隙植保机的重力，由公式(1)可以得出
[0027][0028]
公式(2)中β即为高地隙植保机侧倾极限倾角极值。
[0029]
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
[0030]
1、本发明提供一种高地隙植保机重心调整系统，通过信号采集装置采集信号发送给控制器，再经由控制器发送信号给执行机构和限位机构完成高地隙植保机重心调整的全过程。
[0031]
2、通过液压油缸分别与左右两侧角度可调式药箱架相连，使分开放置侧左右两侧药箱在角度可调式药箱架与液压油缸的作用下变成一个有效协同运动调整的整体。
[0032]
3、通过安装的液压油缸带动角度可调式药箱架，实现往复运动，运动平稳，动力十足。
[0033]
4、利用高地隙植保机重心调整系统，控制液压油缸的运动，进而带动角度可调式药箱架运动，改变药箱的位置实现调节控制，调整倾角改变机架的质心与侧倾趋势方向受力点的距离，调整侧倾倾角使实际侧倾倾角在极限侧倾倾角的极值范围内，无需时刻多次调整，只需要在系统感应到实际侧倾倾角值超过极限侧倾倾角极值范围时，将实际值调整至极值范围内即可，该程序操作简便易行，同时减轻操作人员负担，提升操作人员因操作或判断失误的容错率，提高高地隙植保机的工作稳定性。
[0034]
5、本发明在采集倾角传感器的数据进行综合处理的同时，还能完成对机架两侧的压力与药箱的药液液位信息的监测，从系统各类信息的采集处理到系统重心调节的控制完成，无需人工判断，节省人力物力，符合当前智慧农业发展的趋势。
[0035]
6、本发明特别添加限位装置包括但不限于电磁锁和安全绳，可以通过接近开关的配合，共同完成可调式药箱架的运动位置锁死功能，使重心调节效果更精准和完善，安全绳的作用不仅提高了高地隙植保机重心调整系统操作的阈值，同时还兼具导向作业的功能，可以在高地隙植保机田间作业时，有效保护药箱两侧的植株，避免刮伤损毁导致的经济损失。
附图说明
[0036]
图1为本发明的整体结构示意图；
[0037]
图2为本发明中调心球轴承21和转动轴22的连接关系示意图；
[0038]
图3为本发明中左侧液压油缸17的示意图；
[0039]
图4为本发明中电磁锁19的结构示意图；
[0040]
图5为本发明中接近开关8的结构示意图；
[0041]
图6为本发明中高地隙植保机重心调整系统的系统构成框图；
[0042]
图7为本发明中高地隙植保机重心调整系统的系统硬件组成框图；
[0043]
图8为本发明中高地隙植保机重心调整系统的软件模块框图；
[0044]
图9为本发明中高地隙植保机重心调整系统的倾角控制方案原理图；
[0045]
图10为本发明中高地隙植保机重心调整系统的压力控制方案原理图；
[0046]
图11为本发明中高地隙植保机重心调整系统的液位控制方案原理图；
[0047]
图12为本发明中高地隙植保机重心调整系统的显示电路与复位电路和部分数据采集电路图；
[0048]
图13为本发明中高地隙植保机重心调整系统的电源转换电路图；
[0049]
图14为本发明中高地隙植保机重心调整系统的蜂鸣器电路图；
[0050]
图15为本发明中高地隙植保机侧倾状态下达到侧倾极限时的结构示意图；
[0051]
图16为本发明中高地隙植保机重心调节示意图；
[0052]
图17为本发明中高地隙植保机重心调节前重心坐标位置数据图与示意图；
[0053]
图18为本发明中高地隙植保机重心调节后重心坐标位置数据图与示意图。
具体实施方式
[0054]
具体实施方式一：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述一种高地隙植保机重心调整系统包括信号采集装置、控制器和执行机构，信号采集装置设置在植保机上，信号采集装置采集植保机的倾角、压力、液位和位移信号，信号采集装置的信号输出端与控制器的信号接收端连接，控制器的指令输出端与执行机构的指令接收端连接，执行机构调整左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的角度。
[0055]
本实施方式所述高地隙植保机在田间作业时，高地隙植保机重心调整系统随之启动，并通过一系列行为借由所述信号采集装置，配合所述控制器及执行机构，限位机构完成调整，完成高地隙植保机田间作业的重心调整工作。
[0056]
本发明提供一种高地隙植保机重心调整系统，通过调整高地隙植保机两侧的药箱位置，改变高地隙植保机重心到侧倾趋势一侧受力点的距离，调整高地隙植保机侧倾倾角，使之保持在高地隙植保机极限侧倾倾角的极值范围内，提升高地隙植保机操作人员工作时的容错率，对难以预判和产生误判的侧倾潜在威胁加以调整，提高高地隙植保机的工作稳定性，有效解决背景技术中现有高地隙植保机田间作业缺乏足够稳定性易发生侧翻造成人员伤亡财产损失影响作业效率的问题。同时添加的液位传感器可以实时显示药箱药量，压力传感器和倾角传感器可以有效提高高地隙植保机发生侧倾风险的阈值，并在药箱药量不足和发生侧倾风险时及时报警，对植保机作业进行更加全面的实时监测。
[0057]
具体实施方式二：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述信号采集装置包括机身倾角传感器1、左侧倾角传感器2、右侧倾角传感器3、左侧压力传感器4、右侧压力传感器5、左侧液位传感器6、右侧液位传感器7和两组接近开关8，机身倾角传感器1设置在机架9的上端，左侧倾角传感器2设置在左侧可调式药箱架10的上端，右侧倾角传感器3设置在右侧可调式药箱架11的上端，左侧压力传感器4和右侧压力传感器5分别设置在机架9的左右两侧，左侧液位传感器6设置在左侧药箱12内，右侧液位传感器7设置在右侧药箱13内，左侧机具外侧架14和右侧机具外侧架15上分别各设有一组接近开关8。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
[0058]
所述机身倾角传感器1被安装在机架9上，用以感受机架9的倾斜角度；所述左侧倾角传感器2设置在左侧可调式药箱架10的上端，右侧倾角传感器3设置在右侧可调式药箱架
11的上端，用以感受左侧可调式药箱架10和右侧可调式药箱架11的倾斜角度，间接感受左侧药箱12和右侧药箱13的倾斜角度；所述左侧压力传感器4和右侧压力传感器5分别被安装在所述机架9的左右两侧，用以感受机架9左右两侧压力的大小；所述左侧液位传感器6设置在左侧药箱12内，右侧液位传感器7设置在右侧药箱13内，用以感受左侧药箱12和右侧药箱13内的药液信息；所述接近开关8被安装在所述左侧机具外侧架14和右侧机具外侧架15上，用以感受左侧机具外侧架14和右侧机具外侧架15的对侧左侧可调式药箱架10和右侧可调式药箱架11的倾斜角度。
[0059]
具体实施方式三：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述控制器为单片机16。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二相同。
[0060]
所述控制器采用51系列单片机16，接收信号采集装置发送的信号，并发送指令给执行机构与限位机构完成所述左侧可调式药箱架10和右侧可调式药箱架11的角度调整，改变左侧药箱12和右侧药箱13的角度，间接完成对机具重心的调整。
[0061]
所述机身倾角传感器1通过感应所述机架9的倾斜角度，将模拟量经a/d转换器改变为数字量发送给所述单片机16；所述左侧倾角传感器2和右侧倾角传感器3分别感应所述左侧可调式药箱架10和右侧可调式药箱架11的倾斜角度，将模拟量经a/d转换器改变为数字量发送给所述单片机16。
[0062]
所述左侧压力传感器4和右侧压力传感器5分别感应所述机架9左右两侧的压力，将模拟量经a/d转换器改变为数字量发送给所述单片机16。
[0063]
所述左侧液位传感器6和右侧液位传感器7分别感应所述左侧药箱12和右侧药箱13内的药量。将模拟量经a/d转换器改变为数字量发送给所述单片机16。
[0064]
所述接近开关8分别感应所述左侧可调式药箱架10和右侧可调式药箱架11的倾斜角度，在所述左侧可调式药箱架10和右侧可调式药箱架11分别位于0度， 15度， 30度，
‑
15度，
‑
30度时发送通断信号给所述单片机16。
[0065]
所述的接近开关8的个数为10个，接近开关8分为两组，每组接近开关8的个数为5个；所述的51单片机16的数量为2个。
[0066]
具体实施方式四：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述执行机构包括左侧液压油缸17和右侧液压油缸18，左侧液压油缸17设置在左侧角度可调式药箱架10与左侧机具外侧架14之间，右侧液压油缸18设置在右侧角度可调式药箱架11与右侧机具外侧架15之间。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。
[0067]
所述左侧液压油缸17和右侧液压油缸18分别被安装在所述左侧机具外侧架14和右侧机具外侧架15上，接收控制器发送的信号，改变所述左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的角度，间接改变左侧可调式药箱架10和右侧可调式药箱架11内左侧药箱12和右侧药箱13的角度。
[0068]
所述左侧液压油缸17和右侧液压油缸18通过继电器接收所述单片机16发送的信号，完成液压油量的控制。
[0069]
具体实施方式五：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述执行机构还包括四个转动轴22，左侧角度可调式药箱架10底部的两侧与左侧机具外侧架14之间和右侧角度可调式药箱架11底部的两侧与右侧机具外侧架15之间分别各设有一个转动轴22，转动轴22的端部通过调心球轴承21与左侧角度可调式药箱架10或左侧机具外侧架14或右侧角度
可调式药箱架11或右侧机具外侧架15转动连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
[0070]
所述的调心球轴承21通过轴承座和螺钉固定在所述左侧角度可调式药箱架10与右侧角度可调式药箱架11底部和所述左侧机具外侧架14与右侧机具外侧架15上，所述调心球轴承21间由所述转动轴22相连，使所述左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11可以跟随所述左侧液压油缸17和右侧液压油缸18运动调整。
[0071]
所述的调心球轴承21的数量为16个；所述的转动轴22的数量为4个。
[0072]
具体实施方式六：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述重心调整系统还包括限位机构，限位机构的指令接收端与控制器的指令输出端连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
[0073]
具体实施方式七：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述限位机构包括两组电磁锁19和两组安全绳20，左侧角度可调式药箱架10与左侧机具外侧架14之间设有一组电磁锁19和一组安全绳20，右侧角度可调式药箱架11与右侧机具外侧架15之间设有一组电磁锁19和一组安全绳20。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。
[0074]
所述电磁锁19与安全绳20被安装在左侧角度可调式药箱架10与左侧机具外侧架14和右侧角度可调式药箱架11与右侧机具外侧架15上，在接收控制器发送的指令后，所述电磁锁19中的插销191会弹开并插入插孔192，实现限位功能；同时，所述安全绳20可以在所述左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11达到角度倾斜限定极限值时张紧，提高机具工作的安全阈值，并兼具导向作业的功能。
[0075]
所述的电磁锁19通过继电器接收所述单片机16发送的信号，改变电源的通断，控制插销191的插入和弹出插孔192，实现限位功能，限制所述左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的调节角度不超过限定值。
[0076]
所述的电磁锁19的数量为4个，4个电磁锁19分为两组，每组2个电磁锁19，电磁锁19设置在可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的两侧；所述的安全绳20的数量为4根，4根安全绳20分为两组，每组2根安全绳20，安全绳20设置在可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的两侧。
[0077]
具体实施方式八：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述重心调整系统还包括液晶显示和蜂鸣器报警，液晶显示和蜂鸣器报警的指令接收端分别与控制器的指令输出端连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、三、四、五或七相同。
[0078]
所述重心调整系统还包括液晶显示，蜂鸣器报警，复位电路，电源转换电路等。所述的液晶显示用以在液晶显示屏上显示高地隙植保机重心调整系统的工作状态；所述的蜂鸣器报警用以在系统发生故障时及时报警；所述的复位电路关系整个系统的工作可靠性，可以使单片机在需要时完成复位工作；所述的电源转换电路用以满足硬件电路中各个元件的工作电压。
[0079]
所述的单片机16外围电路还包括继电器驱动电路，时钟电路等。所述的继电器驱动电路用以将控制系统和液压系统联系起来，由继电器传递单片机对液压系统发送的指令，通过控制继电器的闭合与断开，完成对电磁阀的阀芯控制，进而控制液压泵给油缸供油；所述的时钟电路是整个单片机基础，使单片机能有序的工作。
[0080]
具体实施方式九：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述一种高地隙植
保机重心调整系统的调整方法是按以下步骤进行的：
[0081]
步骤一：在控制器中预先设置多档调节参数，包括左侧药箱12和右侧药箱13的角度调节参数、机架9的倾角调节参数；
[0082]
步骤二：信号采集装置实时采集机身倾角传感器1的数据，判断当前状态下机架9是否发生倾斜，得出机架9的倾斜角度；
[0083]
步骤三：信号采集装置实时采集左侧倾角传感器2和右侧倾角传感器3的数据，在高地隙植保机重心调整时给出实时左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的倾斜角度；
[0084]
步骤四：依据信号采集装置实时采集的倾斜角度数据经控制器判断处理后得出决策调节量；
[0085]
步骤五：信号采集装置实时采集左侧压力传感器4和右侧压力传感器5的数据，感应机架9左右两侧的压力；
[0086]
步骤六：信号采集装置实时采集左侧液位传感器6和右侧液位传感器7的数据，感应当前左侧药箱12和右侧药箱13内药液量，判断是否存在影响正常喷药的风险；
[0087]
步骤七：依据信号采集装置采集的数据经由控制器综合判断发送信号控制执行机构，调节左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的角度，改变机架9倾斜角度，平衡调节重心；
[0088]
步骤八：在高地隙植保机重心调整系统工作过程中，当左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的调节角度偏转到目标角度时，控制器控制限位机构进行位置限定。
[0089]
本实施方式中，步骤一中在控制器中预先设置多档调节参数时，如设置四档调节参数和不调节的0档位，分别为a与b，
‑
a与
‑
b以及0对应药箱调整角度，其中正负表示药箱调节的方向，以水平面为基准，可规定药箱向左侧调节为负，右侧为正，同样，为了便于计算和表示，对机架的倾斜角度统一采用正负标注区分，亦用左负右正表示。而a与b的具体绝对数值由高地隙植保机自身参数得出并参考结合田间实际作业情况设定。
[0090]
步骤二中信号采集装置实时采集机身倾角传感器1的数据，判断当前状态下机架9是否发生倾斜，是否需要进行相应重心调整以保持高地隙植保机正常工作，此时机架9的倾斜角度为d；
[0091]
步骤三中信号采集装置实时采集左侧倾角传感器2和右侧倾角传感器3的数据，在高地隙植保机重心调整时给出实时左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的倾斜角度e；
[0092]
信号采集装置实时采集的机架9的倾斜角度d与左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的倾斜角度e具有正负，以水平面为基准，规定向左倾斜为负值，向右倾斜为正值，因机架9的倾斜方向应与左侧药箱12和右侧药箱13的调节方向相反，故理论上d与e两者应互为正负值，计算(d e)的数值之和，当且仅当(d e)的数值之和位于高地隙植保机极限侧倾角度范围内时，高地隙植保机工作情况稳定；同时，对于机架9的实际倾斜角度所对应的左侧药箱12和右侧药箱13的调节角度即为设定的多档调节参数，如a，b，
‑
a，
‑
b，0档等。
[0093]
步骤四中依据信号采集装置实时采集的倾斜角度数据经控制器判断处理后得出
决策调节量c，c为当前调节参数对应的相应档位数值；
[0094]
步骤五中信号采集装置实时采集左侧压力传感器4和右侧压力传感器5的数据，感应机架9左右两侧的压力；在发生机架9侧倾时，机架9一侧压力变大，另一侧压力变小，经高地隙植保机重心调整系统控制调节后，机架9两侧压力值应恢复至正常范围，若经调节后机架9两侧压力仍未恢复正常则说明存在行车作业风险，触发报警系统进行报警，提醒驾驶员注意检查及时避免作业风险和损失。
[0095]
步骤六中信号采集装置实时采集左侧液位传感器6和右侧液位传感器7的数据，感应当前左侧药箱12和右侧药箱13内药液量，判断是否存在影响正常喷药的风险；若存在风险，如药液倾洒，药液溢出或药箱缺药等，均会影响实际调节效果，此时需要重新计算决策调节量，并在必要时触发报警系统及时示警，避免作业损失。
[0096]
步骤七中依据信号采集装置采集的数据经由控制器综合判断发送信号控制执行机构，调节左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的角度，改变机架9倾斜角度，平衡调节重心；具体为：控制器控制左侧液压油缸17和右侧液压油缸18调节左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的角度，带动左侧药箱12和右侧药箱13，改变左侧药箱12和右侧药箱13的位置，左侧药箱12和右侧药箱13的调节方向与机架9的质心偏移方向相反，改变机架9倾斜角度，改变机架9质心位置到侧倾趋势一侧受力点的距离，改善机架9倾斜程度，平衡调节重心，完成高地隙植保机重心的调整。
[0097]
步骤八中在高地隙植保机重心调整系统工作过程中，当左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的调节角度偏转到目标角度时，控制器控制限位机构进行位置限定；具体为：位于左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11对侧的左侧机具外侧架14和右侧机具外侧架15上的接近开关8发生感应，发送信号给控制器，经由控制器发送信号给继电器，间接控制执行机构与限位机构，停止相关的角度调节，所述电磁锁19控制插销191及时插入插孔192，使调节角度不超过限定值，提高左侧药箱12和右侧药箱13的稳定性，实现限位功能；在左侧药箱12和右侧药箱13角度需要再次改变时，再由电磁锁19发生作用，控制插销191由插孔192弹出，以使左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11继续经由执行机构即左侧液压油缸17和右侧液压油缸18调节，在左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11达到极限调节角度时，限位机构中的安全绳20绷紧，同样实现限位功能，提升植保机工作的稳定性。
[0098]
具体实施方式十：结合图1至图18说明本实施方式，本实施方式所述步骤三中，当机架9的倾斜角度与实时左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的倾斜角度数值之和大于高地隙植保机侧倾极限倾角极值时，控制器触发报警系统进行报警，提醒作业人员及时停车检查，其中高地隙植保机侧倾极限倾角极值的计算方法包括如下过程：
[0099]
根据力矩平衡方程
[0100]
h
·
g
·
sinβ＝(0.5b
‑
e)
·
g
·
cosβ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0101]
公式(1)中，其中β为f3等于0时的极限倾翻角，f4为高地隙植保机左车轮受到的地面支撑力，f3为高地隙植保机右车轮受到的地面支撑力，b为高地隙植保机左右车轮之间的距离，e为高地隙植保机质心偏离纵向质心的距离，h为高地隙植保机的质心到支撑平面的垂直距离，g为高地隙植保机的重力，由公式(1)可以得出
[0102][0103]
公式(2)中β即为高地隙植保机侧倾极限倾角极值。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式九相同。
[0104]
所述的信号采集装置，通过所述机架9上的机身倾角传感器1感受机架9整体在高地隙植保机进行作业过程中是否发生倾斜，若没有发生倾斜，则不进行调整，若发生倾斜，判断倾斜角度是否在植保机极限侧倾倾斜角度范围内，若超出极限侧倾倾斜角度范围则立刻报警提示驾驶员停车停止作业避免发生危险，造成人员和财产损失。
[0105]
所述的信号采集装置，实时监测采集高地隙植保机重心调整系统的工作状态，并将采集到的相应信息通过显示模块显示在显示屏上，同时发送信号给控制器；其中，所述的左侧倾角传感器2和右侧倾角传感器3用于感受左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的倾斜角度，配合控制器判断是否需要进行相应调整；所述左侧压力传感器4和右侧压力传感器5用于感受机架9两侧压力大小，配合控制器判断是否需要进行相应调整；所述左侧液位传感器6和右侧液位传感器7用于感受所述左侧药箱12和右侧药箱13内药液的状态，配合控制器判断是否存在药液溢出或不足的情况，提醒作业人员根据工作情况添减药液并判断是否需要进行相应调整，所述左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的实际调整值均是在各个传感器实时传输数据的情况下，配合控制器综合得出的调整值，在某一指标超过临界阈值产生相关作业风险如机具侧倾，药液溢出或不足等均基于实际作业情况通知警示作业人员是否停车检查以及时避免相应人员或财产的损失。
[0106]
所述控制器，实时采集处理所述信号采集系统的信息，并根据相应需求配合a/d转换器反馈调节控制对应的元器件，如将模拟量转换为数字量显示在显示模块中，便于实时观察植保机的工作状态，又如本系统利用继电器将系统中的控制系统和液压系统联系起来，由继电器传递单片机发送的相应指令实现所述执行机构的工作，即左侧液压油缸17和右侧液压油缸18的伸缩作动调整，实现限位机构的限位功能，如电磁锁19中插销191的弹出或插入。
[0107]
所示高地隙植保机重心调整系统的实际角度调整值是经由控制器综合各信号判断的结果。
[0108]
以高地隙植保机面临左侧侧倾风险为例，若所述机架9向左侧侧倾，规定机身倾角传感器1、左侧倾角传感器2和右侧倾角传感器3感受的角度，以水平面为0度，向左侧倾斜值为负，向右侧倾斜值为正，本例中高地隙植保机重量约为5000kg,药箱满载时的重量为2000kg，在水平面上，高地隙植保机的机架高度为2.3m，高地隙植保机左右车轮中心距离为2.5m，理想状态时，经计算得出该高地隙植保机的极限侧倾倾角约为30
°
。
[0109]
本实施例中高地隙植保机的极限侧倾倾角的范围即为：
‑
30
°
～30
°
，依照所得的计算结果可以人为划分4挡调节档位，对应的药箱调节角度分别为：
‑
30
°
，
‑
15
°
，15
°
，30
°
，0
°
即不做调节，所述机身倾角传感器1、左侧倾角传感器2和右侧倾角传感器3分别感应机架的倾斜角度d与药箱的调节角度e，当且仅当(d e)的和值在
‑
30
°
～30
°
范围内时，高地隙植保机未超出极限侧倾倾角范围，可以安全稳定工作。
[0110]
本实施例中，依据数据划分调节档位对应的倾角感应值如表1所示：
[0111]
表1
[0112]
机架
‑
30
°
～15
°‑
15
°
～
‑5°‑5°
～5
°5°
～15
°
15
°
～30
°
药箱30
°
15
°0°‑
15
°‑
30
°
[0113]
特别说明，本实施例中所述机架9的侧倾倾角值在
‑5°
～5
°
范围内时，对应的药箱调节角度为0
°
，即不做调节，机架9的侧倾倾角值在
‑
15
°
～5
°
范围内时，对应的药箱调节角度为15
°
，机架9的侧倾倾角值在
‑
30
°
～
‑
15
°
范围内时，对应的药箱调节角度为30
°
，以此类推。
[0114]
将捕获的信息数据经过处理得出左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11的决策调节量c，即决策调整角度c，通过控制器发送相应信号给所述执行机构与限位机构。
[0115]
所述执行机构和限位机构根据发送的决策调节量c进行相关调节。
[0116]
所述执行机构根据调节数据，驱动所述左侧液压油缸17和右侧液压油缸18以调节所述左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11带动所述左侧药箱12和右侧药箱13，改变所述左侧药箱12和右侧药箱13的位置，所述左侧药箱12和右侧药箱13的调节方向与所述机具的质心偏移方向相反，改变所述机具倾斜角度，改善所述机具的倾斜程度，达到平衡调节重心的目的。
[0117]
高地隙植保机重心调整系统在工作时，利用左侧液压油缸17和右侧液压油缸18控制摆动左侧角度可调式药箱架10和右侧角度可调式药箱架11，为左侧药箱12和右侧药箱13的左右摆动提供稳定的动力，利用信号采集装置感受高地隙植保机的工作状态，判断高地隙植保机工作行进过程中的实际侧倾倾角是否在极限侧倾倾角的极值范围内，根据情况进行相应调整，令高地隙植保机重心远离侧倾趋势一侧的受力点，使高地隙植保机工作状态保持稳定。
[0118]
高地隙植保机重心调整系统在系统的工作过程中需要对信号采集装置采集的信息直观的显示，便于观察和监测系统的工作状态，所以显示电路很有必要；同时复位电路是单片机在设计过程中必不可少的环节，复位电路的好坏直接影响系统工作的可靠性与稳定性，且单片机在初始工作时首先需要复位，以确保系统各部件初始化并从初始状态开始工作，图12为高地隙植保机重心调整系统的显示电路与复位电路和部分数据采集电路。
[0119]
需要说明的是，农机上的电源多是 12v，而硬件电路中各个元件的工作电压为 5v，因此需要设计电源电路将 12v转换为 5v，本实施方式选用lm7805作为电压转换元件，其内含过流，过载和过热保护，输出电压 5v，电流1a，使用外接电路可获得不同的电流和电压。其电源转换电路图如图13所示。
[0120]
需要说明的是，当机具的倾斜角度超过极值或药液溢出或不足或机具两侧压力过大时，都会影响植保机安全作业，此时单片机会控制蜂鸣器进行有声报警以提醒作业人员及时停车检查，避免人员和财产的损失，高地隙植保机重心调整系统的蜂鸣器电路图如图14所示。
[0121]
需要说明的是，高地隙植保机侧倾极限倾角极值的求解过程如图15所示，根据力矩平衡方程
[0122]
h
·
g
·
sinβ＝(0.5b
‑
e)
·
g
·
cosβ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0123]
公式(1)中，其中β为f3等于0时的极限倾翻角，f4为高地隙植保机左车轮受到的地面支撑力，f3为高地隙植保机右车轮受到的地面支撑力，b为高地隙植保机左右车轮之间的
距离，e为高地隙植保机质心偏离纵向质心的距离，h为高地隙植保机的质心到支撑平面的垂直距离，g为高地隙植保机的重力，由公式(1)可以得出
[0124][0125]
公式(2)中β即为高地隙植保机侧倾极限倾角极值。
[0126]
高地隙植保机重心调节示意图如图16所示，以植保机左侧倾斜为例，图中虚线表示调节前药箱和操作台的位置，此时重心为g1，实线表示调节α角度后药箱和操作台的位置，重心此时为g2，由图可以看到重心由g1偏移至g2远离了植保机左侧受力点f，提高了植保机的工作稳定性，降低了植保机的侧倾风险。
[0127]
需要说明的是，比对图17与图18，我们可以清楚看到在高地隙植保机重心调节前后的重心坐标发生了明显变化，说明高地隙植保机重心的位置在调节前后发生了变化，即高地隙植保机重心位置的调整可以令高地隙植保机重心远离侧倾趋势一侧的受力点，提升高地隙植保机安全工作的阈值，实现高地隙植保机工作状态的稳定。
[0128]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。