專利名稱：用于檢測(cè)距離的機(jī)電式檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于檢測(cè)車輛或工作裝置與用機(jī)械方式可被感測(cè)的
結(jié)構(gòu)的距離尤其是與植物林分(plant stands)、成行的植物、土壤結(jié)構(gòu)、犁 溝等的距離的檢測(cè)裝置，其具有桿形彈性^r測(cè)觸頭和電測(cè)量系統(tǒng)，所述檢 測(cè)觸頭具有一個(gè)可自由移動(dòng)的檢測(cè)末端且在與所述檢測(cè)末端間隔某一距離 的位置處被剛性地固定到保持器上，所述電測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)與保持器相關(guān)的 檢測(cè)末端的位置變化并根據(jù)位置變化產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)。
背景技術(shù)：
所提到的這類檢測(cè)裝置被用于沿可被感測(cè)的結(jié)構(gòu)如成行的植物、 一片 植物的邊界(stand boundary)或土地的犁溝自動(dòng)導(dǎo)引農(nóng)用^4成、拖拉機(jī)、 工作裝置或建筑機(jī)械。來自檢測(cè)裝置的信號(hào)可被用于自動(dòng)操縱車輛或自推 進(jìn)機(jī)械，且可利用所述信號(hào)水平地或垂直地控制農(nóng)具的工作位置。
所提到的這類檢測(cè)裝置在DE 23 62 899 C2中已公知，該裝置的檢測(cè)信 號(hào)用于自動(dòng)地橫向?qū)б酝七M(jìn)農(nóng)用收割機(jī)械。檢測(cè)觸頭被固定到支承臂上， 該支承臂沿推進(jìn)方向向前突出并超過收割機(jī)械的切割機(jī)構(gòu)，從而使得所述 檢測(cè)觸頭沿平緩的圓弧(flat circul arc )向后延伸。接近所述固定位置處設(shè) 有坐落于檢測(cè)觸頭處的應(yīng)變儀電路，該電路將檢測(cè)觸頭的偏移轉(zhuǎn)變成電信 號(hào)。于是，由于被收割材料的影響而引起的檢測(cè)觸頭的機(jī)械彎曲應(yīng)力被轉(zhuǎn) 變成用于控制機(jī)械的電信號(hào)。這種公知設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于，其較為復(fù)雜且易 于發(fā)生故障。這種應(yīng)變儀非常敏感，必須以復(fù)雜的方式保護(hù)其免于承受不 當(dāng)?shù)臋C(jī)械應(yīng)力，尤其要避免由于它們被安排在檢測(cè)觸頭的不適宜的施加側(cè) 面上而引起的不當(dāng)機(jī)械應(yīng)力。相同的保護(hù)應(yīng)用于將應(yīng)變儀連接至分析電路 上并必須被置于保護(hù)管內(nèi)的連接線上。每一次檢測(cè)觸頭受到損壞都必須更 換測(cè)量系統(tǒng)的昂貴元件。
DE 27 05 491 C2也披露了 一種沿成行的植物對(duì)自推進(jìn)收割機(jī)械進(jìn)行自 動(dòng)橫向?qū)б臋z測(cè)裝置，其中位于該機(jī)械上的彎曲的檢測(cè)觸頭被安裝成可 圍繞大致豎直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。這種可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝處于由罩殼封閉的機(jī)械的分 配器頂部?jī)?nèi)且裝備有電測(cè)量系統(tǒng)，該電測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)攜帶檢測(cè)觸頭的轂元 件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度而形成控制信號(hào)。這種檢測(cè)裝置也很復(fù)雜且其安裝需要保護(hù) 性罩殼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種如開始部分所提到的那樣的堅(jiān)固且無故障 的檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置可通用，且特別之處在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的這個(gè)目的可通過如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。在其它 權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的一些擴(kuò)展改進(jìn)。
在本發(fā)明的檢測(cè)裝置中，檢測(cè)觸頭在距其固定位置某一距離處具有永 磁體，該永磁體的磁場(chǎng)通過剛性地位于與檢測(cè)觸頭的固定位置相應(yīng)之處的 場(chǎng)敏感傳感器檢測(cè)，所述傳感器根據(jù)永磁體與傳感器之間的距離產(chǎn)生電信 號(hào)。
在本發(fā)明的技術(shù)解決方案中，檢測(cè)觸頭是一種簡(jiǎn)單的、不復(fù)雜且不靈 敏的生產(chǎn)成本低廉的部件。沒有靈敏的測(cè)量機(jī)件被聯(lián)接到通過與被感測(cè)的 結(jié)構(gòu)接觸而受到較大的應(yīng)力和磨損的檢測(cè)觸頭上。取而代之的是，檢測(cè)觸 頭僅攜帶對(duì)機(jī)械應(yīng)力和泥污非常不敏感且不需要通過線路連接至電路的永 磁體。優(yōu)選將永磁體布置在檢測(cè)觸頭的凹處中并借此受到附加的保護(hù)以避 免外部影響。如果檢測(cè)觸頭被磨損或損壞，則通過松開其緊固裝置可以很 方便地進(jìn)行更換，而不會(huì)由此影響到電測(cè)量系統(tǒng)的其它部分。傳感器與檢 測(cè)觸頭是分離的且沿檢測(cè)方向被直接布置在檢測(cè)觸頭后面，因此受到檢測(cè) 觸頭的保護(hù)。優(yōu)選將傳感器連同相關(guān)聯(lián)的傳感器電子器件全部裝進(jìn)由非磁 性材料構(gòu)成的殼體中，借此受到可靠保護(hù)而避免了外部影響。優(yōu)選設(shè)置霍 爾傳感器作為根據(jù)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生電壓信號(hào)的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)觸頭可被設(shè)置為直桿且可由如纖維增強(qiáng)的塑性材料 之類的高彈性材料組成。還可使得檢測(cè)觸頭的橫截面從固定位置起沿檢測(cè) 末端的方向漸細(xì)。通過這種方式可實(shí)現(xiàn)彎曲應(yīng)力的均勻分布和適宜的變形 特征。此外，可將檢測(cè)觸頭的橫截面輪廓設(shè)計(jì)成使得其在沿檢測(cè)方向上的 抗彎強(qiáng)度比相對(duì)于檢測(cè)方向?yàn)闄M向的抗彎強(qiáng)度小。
本發(fā)明還建議設(shè)置相對(duì)于其固定位置對(duì)稱的檢測(cè)觸頭，以使得從其固
定位置向外檢測(cè)觸頭沿兩個(gè)相對(duì)方向延伸并具有兩個(gè)相對(duì)的4企測(cè)末端。通 過這種設(shè)計(jì)，可同時(shí)檢測(cè)彼此間隔某一距離的兩個(gè)結(jié)構(gòu)例如成行的植物， 且引導(dǎo)裝置沿成行的植物之間的中間部分行進(jìn)。當(dāng)然也可以有時(shí)用左邊的 檢測(cè)末端進(jìn)行檢測(cè)，有時(shí)用右邊的檢測(cè)末端進(jìn)行檢測(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一建議，可使后側(cè)面向遠(yuǎn)離可被感測(cè)的結(jié)構(gòu)的檢測(cè)觸 頭緊靠在支承元件的支承表面上，該支承表面尤其可以是凹陷部分，檢測(cè) 觸頭與支承表面之間的距離從固定位置起沿檢測(cè)末端的方向穩(wěn)定地增加。 在這種擴(kuò)展方案中，隨著變形的增加，檢測(cè)觸頭逐漸增多地位于支承表面 上，其自由長(zhǎng)度相應(yīng)減少。通過這種方式，在產(chǎn)生更大偏移的情況下可降 低檢測(cè)觸頭的彎曲應(yīng)力，同時(shí)可避免固定位置處出現(xiàn)過度的應(yīng)力。此外， 可獲得確定永磁體的位置變化的檢測(cè)觸頭區(qū)域的受控變形。支承元件優(yōu)選 是包圍傳感器和電子傳感器電路的殼體的一部分。


下文結(jié)合如附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。附圖中: 圖1示出了從以上所述出發(fā)觀察到的本發(fā)明的檢測(cè)裝置； 圖2為圖1所示的檢測(cè)裝置沿檢測(cè)方向的檢測(cè)觸頭的視圖； 圖3為沿圖2中檢測(cè)觸頭的線III-III剖切的橫剖面圖。
具體實(shí)施例方式
所述附圖示出的檢測(cè)裝置1具有檢測(cè)觸頭2和殼體3，檢測(cè)觸頭2被可 拆卸地固定到該殼體上。檢測(cè)觸頭2具有橫截面為矩形、基本是直桿的形 狀。橫截面的寬度b恒定，橫截面的高度h大于寬度b且從桿的中點(diǎn)起沿 兩個(gè)桿末端的方向均勻地漸細(xì)。因此，4企測(cè)觸頭2沿其高度h的方向比沿 其寬度b的方向即檢測(cè)方向更堅(jiān)硬。在檢測(cè)觸頭2的寬側(cè)的中間設(shè)有矩形 凸起4和孑L5，所述孔在凸起4的區(qū)域中穿過檢測(cè)觸頭2,用于容納固定螺 釘。永i茲體6在凸起4的兩側(cè)嵌入檢測(cè)觸頭2中且分別與所述凸起間隔相 同的距離。永磁體6在所有側(cè)上由檢測(cè)觸頭2的材料圍繞且借此受到保護(hù) 以避免外部影響。
檢測(cè)觸頭2由玻璃纖維增強(qiáng)的塑性材料構(gòu)成且具有高柔韌性。在生產(chǎn) 檢測(cè)觸頭2的過程中，可使塑性材料環(huán)繞永磁體6進(jìn)行澆鑄?；蛘?，檢測(cè)
觸頭可設(shè)有插入永,茲體之后即被封閉的孔口 。不用玻璃纖維增強(qiáng)的塑性材 料，而如如不銹鋼之類的具有高彈性的其它非磁性材料也可用于生產(chǎn)檢測(cè)
觸頭2。
殼體3的面向檢測(cè)觸頭2的外側(cè)上形成有大體呈圓柱形的支承表面7， 在所述支承表面的中部設(shè)有用于容納凸起4的凹處8。殼體3的與圓柱形支 承表面7相對(duì)的外表面是平的且適合于將殼體3聯(lián)接到保持器上。在殼體3 中，以對(duì)稱布置的方式在鄰近支承表面7之處設(shè)有兩個(gè)霍爾傳感器9以及 連接霍爾傳感器的電子電路10,該電子電路用于為傳感器提供電力并進(jìn)行 信號(hào)處理和信號(hào)放大。在磁場(chǎng)中，霍爾傳感器根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生電壓信號(hào)。 可通過界面(未示出)將電路10連接至車輛或工作機(jī)械的電子控制裝置。 殼體3由非磁性材料構(gòu)成，以使永磁體6的磁場(chǎng)不受殼體的千擾或削弱。
從圖1中可以看到，當(dāng)檢測(cè)觸頭2的檢測(cè)末端11沿箭頭X的方向彎曲 時(shí)，安置在檢測(cè)觸頭2的區(qū)域中的永磁體6向支承表面7靠近。傳感器9 分別被設(shè)置在形成支承表面7的殼體壁的內(nèi)側(cè)上的位置，該位置大體位于 當(dāng)檢測(cè)末端11彎曲時(shí)永磁體6移動(dòng)所沿循的路徑曲線的延長(zhǎng)部分上。于是， 霍爾傳感器9對(duì)由于檢測(cè)末端11沿箭頭方向的彎曲而導(dǎo)致永磁體6的磁場(chǎng) 的每次位移進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生模擬信號(hào)，因此根據(jù)永 磁體6的位移程度產(chǎn)生的模擬信號(hào)表明了檢測(cè)末端11沿箭頭方向產(chǎn)生的偏 移強(qiáng)度。所以，由此獲得的信號(hào)反映出由被感測(cè)的結(jié)構(gòu)引起的檢測(cè)末端11 偏移其基礎(chǔ)位置的程度有多大，據(jù)此也反映出檢測(cè)裝置1與被檢測(cè)結(jié)構(gòu)的 距離有多長(zhǎng)。
在檢測(cè)裝置1的實(shí)際應(yīng)用中，殼體3與要控制的車輛或農(nóng)具連接，使 得檢測(cè)觸頭2沿推進(jìn)方向位于前方。此外，在傳感器9或電子電路IO與車 輛的電子控制部分之間存在電連"。如果將檢測(cè)裝置1聯(lián)接成使得檢測(cè)觸 頭2橫向于推進(jìn)方向水平延伸且殼體3位于車輛的中部，在將檢測(cè)裝置1 配置成接近土壤的情況下可利用檢測(cè)觸頭2的兩個(gè)檢測(cè)末端11的偏移引導(dǎo) 車輛例如在兩行莊稼之間或兩個(gè)路堤之間的中間部分行進(jìn)。在此過程中車 輛受到分析和控制單元的控制，以使得檢測(cè)觸頭2在兩個(gè)檢測(cè)末端11處產(chǎn) 生的偏移保持均勻 若將檢測(cè)裝置1聯(lián)接成使得檢測(cè)觸頭2具有垂直取向， 則可用具有向下指向的檢測(cè)末端導(dǎo)引車輛或農(nóng)具單元使之處于高處或低洼 處。在此過程中，分析和控制單元導(dǎo)引相應(yīng)的裝置以使得檢測(cè)觸頭2的偏移總是對(duì)應(yīng)于預(yù)定目標(biāo)值。
所描述的檢測(cè)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于其在機(jī)械應(yīng)力方面非常剛性。檢測(cè)觸頭 可沿所有方向產(chǎn)生偏移、壓縮或扭曲而不會(huì)受到損壞。就應(yīng)用而言本檢測(cè) 裝置極為通用，其可在垂直取向、水平取向或其它取向上使用。檢測(cè)觸頭 可具有多種形狀和尺寸，以實(shí)現(xiàn)適用于具體應(yīng)用情況的最佳調(diào)節(jié)，而不需
要改變測(cè)量系統(tǒng)或傳感器。此外，可非常簡(jiǎn)便地更換檢測(cè)觸頭，且不會(huì)妨 礙測(cè)量系統(tǒng)的電氣部分。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)車輛或工作裝置與用機(jī)械方式可被感測(cè)的結(jié)構(gòu)的距離尤其是與植物林分、成行的植物、土壤結(jié)構(gòu)、犁溝等的距離的檢測(cè)裝置，其具有桿形的彈性檢測(cè)觸頭和電測(cè)量系統(tǒng)，所述檢測(cè)觸頭具有可自由移動(dòng)的檢測(cè)末端且在與該檢測(cè)末端間隔某一距離的位置處被剛性地固定到保持器上，所述電測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)所述檢測(cè)末端(11)相對(duì)于所述保持器的位置變化并根據(jù)該位置變化產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，其特征在于，所述檢測(cè)觸頭(2)具有與其固定位置相距某一距離的永磁體(6)，該永磁體的磁場(chǎng)由相對(duì)于檢測(cè)觸頭(2)的固定位置位于固定部位處的場(chǎng)敏感傳感器(9)檢測(cè)，該傳感器(9)根據(jù)所述永磁體(6)與所述傳感器(9)之間的所述距離產(chǎn)生電信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述永一磁體(6)被 壓入所述4全測(cè)觸頭(2)的凹處中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述傳感器(9 ) 與所述檢測(cè)觸頭(2)分離且沿檢測(cè)方向被安置在所述檢測(cè)觸頭后面。
4. 根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述傳感 器(9)連同相關(guān)的電子電路(10) —起被完全裝進(jìn)由非磁性材料構(gòu)成的殼 體(3)中。
5. 根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述傳感 器(9)是根據(jù)所述磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生電壓信號(hào)的霍爾傳感器。
6. 根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè) 觸頭(2)被設(shè)置為直桿且由高彈性材料構(gòu)成，尤其由纖維增強(qiáng)的塑性材料 構(gòu)成。
7. 根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè) 觸頭(2)的橫截面從所述固定位置起沿所述檢測(cè)末端(11)的方向漸細(xì)。
8. 根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè) 觸頭(2)沿檢測(cè)方向具有比橫向于檢測(cè)方向更小的抗彎強(qiáng)度。
9. 根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè) 觸頭(2)相對(duì)于其固定位置是對(duì)稱的。
10. 根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，后側(cè)面向遠(yuǎn)離可被感測(cè)的結(jié)構(gòu)的所述檢測(cè)觸頭(2)可以緊靠在支承元件的尤其是凹 陷部分的支承表面(7)上，所述檢測(cè)觸頭(2)與支承表面(7)之間的距 離從固定位置起沿所述;f企測(cè)末端(11)的方向穩(wěn)定地增加。
11.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述支承 元件形成包圍所述傳感器(9)和電子傳感器電路(10)的所述殼體(3) 的一部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于檢測(cè)車輛或工作裝置與用機(jī)械方式可被感測(cè)的結(jié)構(gòu)的距離尤其是與植物林分、成行的植物、土壤結(jié)構(gòu)、犁溝等的距離的檢測(cè)裝置(1)，其具有桿形的彈性檢測(cè)觸頭(2)和電測(cè)量系統(tǒng)，所述檢測(cè)觸頭具有可自由移動(dòng)的檢測(cè)末端(11)且在與所述檢測(cè)末端間隔某一距離之處被剛性地固定到殼體(3)上，所述電測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)所述檢測(cè)末端(11)相對(duì)于保持器的位置變化并根據(jù)此位置變化產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)，檢測(cè)觸頭(2)具有與其固定位置間隔某一距離的永磁體(6)，該永磁體的磁場(chǎng)由相對(duì)于檢測(cè)觸頭(2)的固定位置位于固定部位的場(chǎng)敏感傳感器(9)檢測(cè)，該傳感器(9)根據(jù)永磁體(6)與傳感器(9)之間的距離產(chǎn)生電信號(hào)。
文檔編號(hào)G01B7/14GK101101196SQ200710142170
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者安德烈亞斯·賴克哈特 申請(qǐng)人:安德烈亞斯·賴克哈特