一種聯(lián)合收獲機清選含雜率自適應(yīng)控制裝置及自適應(yīng)清洗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聯(lián)合收獲機清選裝置設(shè)計及自適應(yīng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種聯(lián)合收獲 機清選含雜率自適應(yīng)控制裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 清選裝置是聯(lián)合收獲機的"消化系統(tǒng)"，是影響整機作業(yè)質(zhì)量、效率和適應(yīng)性的核 心工作部件。我國市場上保有量最大的水稻聯(lián)合收獲機大多采用傳統(tǒng)的風(fēng)篩式清選裝置 (單風(fēng)道離心風(fēng)機+雙層振動篩)，單風(fēng)道離心風(fēng)機用于產(chǎn)生清選氣流，利用脫出物中各組 分(包括籽粒、短莖桿、穎殼和少量輕雜余等）漂浮特性的不同，配合雙層振動編織篩或魚鱗 篩，共同完成籽粒與莖桿、雜余等的分離清選。研宄表明，傳統(tǒng)風(fēng)篩式清選裝置目前已成為 制約大喂入量水稻聯(lián)合收獲機發(fā)展的最主要瓶頸，其具體表現(xiàn)為：高產(chǎn)超級稻含水率高，脫 出物各組分漂浮速度交錯、一次氣流清選吹托分層困難；高產(chǎn)超級稻脫出物清選時喂入量 大，籽粒難以快速透篩，嚴(yán)重制約了清選裝置的作業(yè)性能和效率，傳統(tǒng)清選裝置不能適應(yīng)作 物品種不斷更新、單產(chǎn)迅速提高的要求。
[0003] 國際著名的John Deere、CASE、New HollancUCLAAS等歐美農(nóng)機跨國公司近年來研 發(fā)的 988 STS (John Deere)、2388 (CASE)、CR980 (New Holland)和 TUCANO 470 (CLAAS) 等大型聯(lián)合收獲機產(chǎn)品，具有喂入量大、作業(yè)效率高、智能化程度高等特點，但這些機型主 要用于收獲小麥、大豆、油菜等旱作物，一般采用輪式底盤，割幅6~10米，自重8~10噸， 無法適應(yīng)我國水稻特性、南方超級稻主產(chǎn)區(qū)的10-15畝田塊尺寸和深泥角作業(yè)環(huán)境。此外， 其清選裝置采用雙風(fēng)機(或大直徑雙風(fēng)道風(fēng)機)、預(yù)清選抖動板、回程輸送板、多層清選篩等 組合結(jié)構(gòu)，幾何尺寸龐大，無法應(yīng)用到我國水稻聯(lián)合收割機上。日韓等國的半喂入聯(lián)合收獲 機受自身結(jié)構(gòu)限制，無法實現(xiàn)大型化，作業(yè)效率和收獲適應(yīng)性無法大幅提高，已逐步退出我 國水稻收獲機械的主流市場。更重要的是，雖然歐美等發(fā)達國家生產(chǎn)大型聯(lián)合收割機產(chǎn)品， 但關(guān)于其高性能清選裝置的試驗數(shù)據(jù)、設(shè)計理論與方法屬于各公司的核心機密，不會對外 公開。總之，國外也沒有相關(guān)的理論與方法可用來指導(dǎo)我國大喂入量水稻聯(lián)合收獲機清選 裝置的設(shè)計，同時因為作業(yè)對象本身特性的差異，使得我們也無法借用國外產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng) 驗。
[0004] 另外，由于聯(lián)合收獲機作業(yè)對象差異顯著、作業(yè)工況千變?nèi)f化、作業(yè)環(huán)境異常復(fù)雜 均對清選裝置的性能造成了顯著影響，傳統(tǒng)清選裝置部分結(jié)構(gòu)與運動參數(shù)只能通過手工方 式、依照經(jīng)驗進行有級調(diào)節(jié)，無法根據(jù)作業(yè)對象和環(huán)境的變化，自動調(diào)整清選裝置的作業(yè)狀 態(tài)參數(shù)來保證作業(yè)性能，其收獲適應(yīng)性較差。在保障清選性能的條件下，工作參數(shù)可根據(jù)作 業(yè)條件進行自適應(yīng)調(diào)整是清選技術(shù)發(fā)展的必然趨勢?？v觀國外先進聯(lián)合收獲機，電子信息 技術(shù)在其上得到了廣泛運用，聯(lián)合收獲機能根據(jù)作業(yè)過程中的作業(yè)質(zhì)量自動調(diào)整各種工作 參數(shù)，在提高生產(chǎn)效率的同時，將故障率控制在一定范圍內(nèi)，同時大大提高了整機的無故障 工作時間。與歐美跨國公司先進的聯(lián)合收獲機相比，我國谷物聯(lián)合收獲機大都僅安裝有堵 塞、糧箱滿等少量報警裝置，普遍缺乏工作參數(shù)與作業(yè)性能監(jiān)測、工作參數(shù)電動/自動調(diào)節(jié) 等智能化監(jiān)控裝置，使得機器作業(yè)性能不穩(wěn)定，作業(yè)效率依賴機手的熟練程度，且操縱強度 大，堵塞故障頻發(fā)，其無故障工作時間不到國外機型的五分之一，無法適應(yīng)滿足我國水稻規(guī) ?；a(chǎn)及稻油(麥）輪作區(qū)搶收搶種等作業(yè)要求。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在聯(lián)合收獲機智能 化技術(shù)方面開展了大量的研宄工作，但大多數(shù)研宄僅是針對單一工作參數(shù)和作業(yè)性能參數(shù) 的監(jiān)測或預(yù)測模型的研宄，沒有根據(jù)監(jiān)測到的當(dāng)前作業(yè)參數(shù)值對相關(guān)部件進行反饋控制而 且對多作業(yè)參數(shù)融合控制的研宄也相對較少。
[0005] 對清選裝置作業(yè)性能的監(jiān)測而言，相關(guān)智能化技術(shù)研宄主要集中在籽粒清選損失 的監(jiān)測上，而沒有考慮另一個重要的性能指標(biāo)一一籽粒含雜率。因此性能良好的聯(lián)合收獲 機糧箱籽粒含雜率自動監(jiān)測裝置是實現(xiàn)清選裝置作業(yè)參數(shù)自適應(yīng)控制的前提，經(jīng)文獻檢索 發(fā)現(xiàn)，迄今為止，我國尚未見利用聯(lián)合收獲機糧箱籽粒含雜率自動監(jiān)控清選裝置作業(yè)性能 的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聯(lián)合收獲機清選含雜率自適應(yīng)控制裝置及其 自適應(yīng)清選的方法。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的：一種聯(lián)合收獲機清選含雜率自 適應(yīng)控制裝置，包括回程板，清選篩，雜余收集攪龍，籽粒收集攪龍，清選離心風(fēng)機和糧箱籽 粒含雜率自動監(jiān)測裝置，回程板位于振動篩上側(cè)，雜余收集攪龍位于振動篩尾部下側(cè)，籽粒 收集攪龍與清選離心風(fēng)機底部齊平，籽粒收集攪龍與儲糧箱相連，清選離心風(fēng)機位于振動 篩下側(cè)，清選離心風(fēng)機的前側(cè)與振動篩的前側(cè)平齊；糧箱籽粒含雜率自動監(jiān)測裝置安裝在 籽粒收集攪龍出糧口處；所述清選篩包括上抖動板，下抖動板，開度可調(diào)的魚鱗篩片，上振 動篩，鋸齒形尾篩，下振動篩驅(qū)動軸，下振動篩，下振動篩驅(qū)動液壓馬達，上抖動板位于上振 動篩上前側(cè)，開度可調(diào)的魚鱗篩片位于上振動篩前部，鋸齒形尾篩位于上振動篩尾部，開度 可調(diào)的魚鱗篩片的動力驅(qū)動機構(gòu)安裝在的清選篩篩框尾部，下振動篩驅(qū)動液壓馬達安裝在 清選篩篩框的后部外側(cè)并固定在清選室外的機架上，下振動篩驅(qū)動軸通過聯(lián)軸器與下振動 篩驅(qū)動液壓馬達相連；還包括在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)，所述在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)的輸入端與 所述下振動篩驅(qū)動液壓馬達和所述糧箱籽粒含雜率自動監(jiān)測裝置相連，所述在線監(jiān)測與控 制系統(tǒng)的輸出端與所述開度可調(diào)的魚鱗篩片的動力驅(qū)動機構(gòu)、所述清選離心風(fēng)機相連，用 來控制所述魚鱗篩片的開度和所述清選離心風(fēng)機的風(fēng)速和進風(fēng)方向。
[0008] 上述方案中，所述的魚鱗篩片開度調(diào)節(jié)機構(gòu)由連接片，第一連桿，方向轉(zhuǎn)換件，第 二連桿，連接板，直流電動缸，直線位移傳感器和支撐板，第一連接銷，支撐軸，第二連接銷 組成；支撐板安裝在清選篩的鋸齒形尾篩下方的側(cè)板上，支撐軸一端通過緊固件固定在支 撐板左側(cè)，方向轉(zhuǎn)換件通過自身的中心孔安裝在支撐軸的另一端，方向轉(zhuǎn)換件的一端通過 第一連接銷與第一連桿相連，方向轉(zhuǎn)換件的另一端通過第二連接銷與第二連桿相連，第二 連桿的另一端安裝桿端關(guān)節(jié)軸承，通過連接銷把第二連桿上的桿端關(guān)節(jié)軸承和直流電動缸 的伸出軸上的桿端關(guān)節(jié)軸承相連，直流電動缸安裝在支撐板上，直線位移傳感器安裝在支 撐板上直流電動缸的內(nèi)側(cè)，并與直流電動缸平行，直線位移傳感器的輸出軸通過連接板與 直流電動缸的輸出軸相連，在魚鱗篩片鋸齒形尾篩的下邊緣焊接矩形板，并在矩形板的中 心對稱位置開通孔，第一連桿穿過清選篩內(nèi)的鋸齒形尾篩下方側(cè)板并通過緊固件與魚鱗篩 下方的矩形孔相連。直流電動缸通過信號線與在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)相連，在線監(jiān)測與控制 系統(tǒng)通過控制直流電動缸伸出軸的運動實現(xiàn)帶動方向轉(zhuǎn)換件運動最終完成魚鱗篩開度的 調(diào)節(jié)。
[0009] 上述方案中，所述的清選離心風(fēng)機包括風(fēng)機葉片驅(qū)動機構(gòu)，蝸殼，下出風(fēng)口，分風(fēng) 板I及第一角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，分風(fēng)板II及第二角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，上出風(fēng)口在上振動篩下部，下出 風(fēng)口處設(shè)有分風(fēng)板I和分風(fēng)板n，分風(fēng)板[延長線過上振動篩中心，分風(fēng)板n延長線與下振動 篩尾部相交，所述風(fēng)機葉片驅(qū)動機構(gòu)、所述第一角度調(diào)節(jié)機構(gòu)及所述第二角度調(diào)節(jié)機構(gòu)分 別于所述在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)的輸出端連接。
[0010] 上述方案中，所述風(fēng)機葉片驅(qū)動機構(gòu)由液壓馬達，液壓馬達安裝板，聯(lián)軸器，風(fēng)機 葉片，風(fēng)機軸，軸承座組成；風(fēng)機葉片均布安裝在風(fēng)機軸上，風(fēng)機軸通過兩端的軸承座安裝 在機架上，液壓馬達安裝板通過螺栓連接到機架上，液壓馬達安裝在液壓馬達安裝板上，并 使液壓馬達輸出軸的中心線與風(fēng)機軸的中心線重合，用聯(lián)軸器把風(fēng)機軸與液壓馬達的伸出 軸相連；液壓馬達的通過信號線與在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)相連，在在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)的控 制下實現(xiàn)清選離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0011] 上述方案中，所述第一角度調(diào)節(jié)機構(gòu)由吊耳1，步進電動機，旋轉(zhuǎn)桿，分風(fēng)板I，滑 道，吊耳II，步進電動機支撐架，風(fēng)機機壁組成；步進電動機通過步進電動機支撐架安裝在 機壁上，旋轉(zhuǎn)桿的一端安裝在步進電動機的輸出軸上，吊耳I固定在步進電動機的輸出軸 上；在風(fēng)機機壁上開出圓弧形滑道，旋轉(zhuǎn)桿的另一端經(jīng)過圓弧形滑道與吊耳I[相連，步進電 動機通過信號線與在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)相連，步進電動機在在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)的控制下 實現(xiàn)正向或反向轉(zhuǎn)動，進而帶動分風(fēng)板I轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)分風(fēng)板I角度的調(diào)節(jié)。
[0012] 上述方案中，所述第二角度調(diào)節(jié)機構(gòu)由吊耳I，步進電動機，旋轉(zhuǎn)桿，分風(fēng)板II，滑 道，吊耳II，步進電動機支撐架，風(fēng)機機壁組成；步進電動機通過步進電動機支撐架安裝在 機壁上，旋轉(zhuǎn)桿的一端安裝在步進電動機的輸出軸上，吊耳I固定在步進電動機的輸出軸 上；在風(fēng)機機壁上開出圓弧形滑道，旋轉(zhuǎn)桿的另一端經(jīng)過圓弧形滑道與吊耳II相連，步進 電動機通過信號線與在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)相連，步進電動機在在線監(jiān)測與控制系統(tǒng)的控制 下實現(xiàn)正向或反向轉(zhuǎn)動，進而帶動分風(fēng)板II轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)分風(fēng)板II角度的調(diào)節(jié)。
[0013] 上述方案中，所述聯(lián)合收獲機糧箱籽粒含雜率自動監(jiān)測裝置包括糧樣抽取機構(gòu)、 糧樣傳送機構(gòu)、機器視覺部分及處理器； 所述糧樣抽取機構(gòu)包括導(dǎo)流槽、支架、取樣滾筒、料斗、直流步進電動機、聯(lián)軸器、連接 架，所述導(dǎo)流槽連接在聯(lián)合收獲機糧箱出糧口上，所述料斗位于導(dǎo)流槽的下方，所述導(dǎo)流槽 的底面上、且位于料斗正上方的位置設(shè)有一矩形孔，所述取樣滾筒兩端由支架支撐、位于料 斗內(nèi)，且所述取樣滾筒表