一種用于平移式噴灌機的聯(lián)合導(dǎo)航裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于平移式噴灌機的聯(lián)合導(dǎo)航裝置，它是由GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、觸摸屏控制系統(tǒng)、壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)、電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)組成；所述的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS模塊、GPS天線及GPS數(shù)據(jù)通信線組成；所述的觸摸屏控制系統(tǒng)由觸摸屏、通信線路及電源組成；所述電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)由中央控制器、電機驅(qū)動器及電機組成。系統(tǒng)采用GPS與電氣聯(lián)合定位導(dǎo)航方式，有效解決了噴灌過程中噴灌線路跑偏的問題，導(dǎo)航效果好，穩(wěn)定性強，操作簡單方便，大幅度的提高噴灌機工作效率，降低人力投入，提高噴灑均勻度，具有廣泛的適用性。
【專利說明】 一種用于平移式噴灌機的聯(lián)合導(dǎo)航裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴灌機的導(dǎo)航裝置，特別涉及一種用于平移式噴灌機的GPS與電氣及壟溝聯(lián)合導(dǎo)航裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前噴灌機仍是世界上應(yīng)用最廣的灌溉技術(shù)，具有明顯的優(yōu)越性，噴灌與傳統(tǒng)的地面灌溉相比，在我國的實踐中可以減少用水30% -50%，增產(chǎn)20% -30%，因此噴灌技術(shù)對于推動農(nóng)業(yè)集中經(jīng)營和提高勞動生產(chǎn)力具有重要意義。目前常見的行噴式噴灌機組主要包括平移式噴灌機和時針式噴灌機。平移式噴灌機呈矩性噴灑，噴灌覆蓋率比圓形噴灌提高，尤其是對于當前土地承包體質(zhì)下的耕種方式，種植地塊一般以中小型的矩形地塊為主，且整塊面積不大，而當前世界噴灌機械的發(fā)展主要是適用于大型農(nóng)場的灌溉作業(yè)，以大型機械為主，忽略了中小型地塊發(fā)展先進噴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用市場。但平移式噴灌機的構(gòu)造比較復(fù)雜，需要導(dǎo)向控制系統(tǒng)，對塔架同步性的精度要求比圓形噴灌機高，需要更完善的電器控制系統(tǒng)，操作維護較復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于平移式噴灌機的GPS與電氣及壟溝聯(lián)合導(dǎo)航裝置，該裝置有效的解決平移式噴灌機的行走導(dǎo)向控制問題。
[0004]實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種用于平移式噴灌機的GPS與電氣及壟溝聯(lián)合導(dǎo)航控制系統(tǒng)，它是由GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、觸摸屏控制系統(tǒng)、壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)、電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)組成；所述的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS模塊、GPS天線及GPS數(shù)據(jù)通信線組成；所述的觸摸屏控制系統(tǒng)由觸摸屏、通信線路及電源組成；所述電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)由中央控制器、電機驅(qū)動器及電機組成；所述壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)向桿、動放大連桿、調(diào)靈絲桿、凸輪、滾輪、微碰開關(guān)組成，所述導(dǎo)向桿一端置于地表壟溝內(nèi)，另一端與第一傳動放大連桿的一端接連，第一傳動放大連桿的另一端與調(diào)靈絲桿的一端連接，調(diào)靈絲桿的另一端與第二傳動放大連桿中間連接，第二傳動放大連桿兩端分別通過連桿與固定在噴灌機主梁上的凸輪連接，凸輪通過滾輪與微碰開關(guān)的觸碰手柄連接；所述的觸摸屏通過通信電纜與中央控制器連接；所述的GPS天線通過GPS數(shù)據(jù)通訊線與內(nèi)部的GPS模塊相連；所述的電機驅(qū)動器的一端通過與壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)的微碰開關(guān)接觸控制安裝在噴灌機行走輪上的驅(qū)動電機，其控制端通過485通訊線連接于GPS模塊之上，用于接收GPS導(dǎo)航控制信號；上述所有部件的電源端均并聯(lián)與24V電源母線之上。
[0005]所述的觸摸屏控制系統(tǒng)的觸摸屏采用R485通信。
[0006]所述的電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)包括個四個電機驅(qū)動器，其分別對應(yīng)控制安裝在噴灌機四個行走輪上的電機。
[0007]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點是: I)壟溝導(dǎo)航采用一種改進的雙糾偏控制模式，導(dǎo)向桿可實現(xiàn)收縮折疊，方便機組的轉(zhuǎn)移，連桿3采用絲桿代替，可實現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)靈敏度的靈活調(diào)節(jié)。
[0008]2)系統(tǒng)的采用GPS與電氣聯(lián)合定位導(dǎo)航方式，有效解決了噴灌過程中噴灌線路跑偏的問題，GPS可記錄航行線路，運行前后自行修正，保持穩(wěn)定方向。
[0009]3)系統(tǒng)采用觸摸屏顯示控制，不僅能直觀顯示運行狀態(tài)、運行角度、當前位置、內(nèi)部儲存GPS定位信息，而且可通過觸摸屏進行運行參數(shù)的自行設(shè)定，尤其是運行時間的定時設(shè)置，簡單方便，易于操作，將會大幅度的提高噴灌機工作效率，降低人力投入，提高噴灑均勻度，具有廣泛的適用性。
[0010]4)系統(tǒng)可提供地形選擇直線運行或角度運行兩種模式，其啟停、前進、后退操作可方便手動實現(xiàn)，亦可擴展為無線遙控模式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航裝置的原理圖。
[0012]圖2為本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航裝置的壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3為本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航裝置的觸摸屏界面圖。
[0014]圖4是本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航裝置的壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)的電氣控制電路圖。

【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0016]圖1為本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航控制系統(tǒng)的原理圖，它是由GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、觸摸屏控制系統(tǒng)、壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)、電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)組成；所述的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS模塊、GPS天線及GPS數(shù)據(jù)通信線組成；所述的觸摸屏控制系統(tǒng)由觸摸屏、通信線路及電源組成；所述電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)由中央控制器、電機驅(qū)動器及電機組成。
[0017]圖2為本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航裝置的壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，由導(dǎo)向桿1、動放大連桿2、調(diào)靈絲桿3、凸輪4、滾輪5、微碰開關(guān)6組成，所述導(dǎo)向桿I 一端置于地表壟溝內(nèi)，另一端與第一傳動放大連桿2的一端接連，第一傳動放大連桿2的另一端與調(diào)靈絲桿3的一端連接，調(diào)靈絲桿3的另一端與第二傳動放大連桿2中間連接，第二傳動放大連桿2兩端分別通過連桿與固定在噴灌機主梁上的凸輪4連接，凸輪4通過滾輪5與微碰開關(guān)6的觸碰手柄連接。
[0018]所述的觸摸屏通過通信電纜與中央控制器連接；所述的GPS天線通過GPS數(shù)據(jù)通訊線與內(nèi)部的GPS模塊相連；所述的電機驅(qū)動器的一端通過與壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)的微碰開關(guān)6接觸控制安裝在噴灌機行走輪上的驅(qū)動電機，其控制端通過485通訊線連接于GPS模塊之上，用于接收GPS導(dǎo)航控制信號；上述所有部件的電源端均并聯(lián)與24V電源母線之上。
[0019]所述的觸摸屏控制系統(tǒng)的觸摸屏采用R485通信。
[0020]所述的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的GPS通信采用ASCII碼，其串行通信默認參數(shù)為:波特率=4800bps,數(shù)據(jù)位=8bit,開始位=Ibit,停止位=Ibit,無奇偶校驗,數(shù)據(jù)巾貞格式為巾貞命令起始位+地址位+數(shù)據(jù)位+校驗位+〈CRXLF〉。
[0021 ] 所述的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的GPS模塊為HONEYWELL芯片。
[0022]所述的中央控制器是杭州古特6050。
[0023]圖3為本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航裝置的觸摸屏界面圖，本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航控制系統(tǒng)首次使用時，需要根據(jù)配套驅(qū)動電機的特性通過觸摸屏對系統(tǒng)的P、I調(diào)節(jié)器各調(diào)節(jié)參數(shù)進行設(shè)置，其調(diào)節(jié)方法及原理根據(jù)P、I控制器的微積分分析所述，使電機調(diào)節(jié)最終達到電機的調(diào)節(jié)速度快及動靜態(tài)響應(yīng)平穩(wěn)的效果。啟動運行前，應(yīng)根據(jù)地形確定機組采用直線運行模式還是角度運行模式，其運行路徑參考當前地面航向角度設(shè)定運行角度及設(shè)定運行速度，當選擇直線行走時，系統(tǒng)可參考當前航向角度自動設(shè)定運行角度。為減小機組的操作投入，也可通過設(shè)定運行時長，實現(xiàn)機組的定時操作。運行時，打開運行開關(guān)，上位機獲取傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)流，得到機車的狀態(tài)，然后從預(yù)存的路徑或是輸入設(shè)備設(shè)定的路線讀取路徑數(shù)據(jù)，依據(jù)設(shè)定算法控制噴灌機直流電機動作。
當噴灌機行進時若遇到坡路坑洼時機身發(fā)生偏移或前后翻轉(zhuǎn)、左右扭轉(zhuǎn)時，導(dǎo)致GPS天線的投影偏離中心線時，由于此時出現(xiàn)GPS天線值垂直投影與真正能夠代表機車狀態(tài)的點產(chǎn)生一定誤差，系統(tǒng)軟件會自動的進行校正，盡量地減小因地面不平而產(chǎn)生的誤差，使它在惡劣的路況下可以走出理想路徑，其實時運行狀態(tài)可通過配套的觸摸控制屏進行顯示。當機組當前噴灑條帶灌溉完成后，可通過切換開關(guān)切換將機組轉(zhuǎn)為后退狀態(tài)，在機組切換為后退狀態(tài)時，系統(tǒng)會自動的對當前角度進行糾正，為方便系統(tǒng)的遠程控制，可通過加裝無線控制開關(guān)裝置實現(xiàn)機組的遠程控制。系統(tǒng)擁有的實時運行狀態(tài)顯示也方便用戶對于機組運行狀態(tài)的監(jiān)測。
[0024]圖4是本發(fā)明聯(lián)合導(dǎo)航裝置的壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)的電氣控制電路圖，當噴灌機沒有發(fā)生偏航時，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4均處于閉合狀態(tài)，左右兩側(cè)行走電機分別以相同的速度驅(qū)動機組前行。當機組GPS導(dǎo)航不能滿足導(dǎo)航精度，機組發(fā)生較大偏差，其偏差角度超過壟溝導(dǎo)航啟動設(shè)定值時，此時會自動的啟動圖4所示的方案二電氣導(dǎo)航裝置。當某一端行走超前，那么滯后側(cè)的電機由于GPS的導(dǎo)航，轉(zhuǎn)速增加，并且按照設(shè)定的高速進行追航，而超前側(cè)按照原設(shè)定行走速度繼續(xù)前行，可能一次就能把偏斜糾正過來。當航向角出現(xiàn)較大偏差時，超前側(cè)的電機可能由于電路啟停導(dǎo)航的緣故，控制其工作的電源因微碰開關(guān)觸點的斷開，暫時斷電停止工作，以最短的時間實現(xiàn)機組的平行運行。同時，這種糾偏方式在兩端的驅(qū)動裝置平行后，會啟動糾偏前超前的電機，并且以較大加速度進行啟動，且啟動后額定速度維持在高速運行狀態(tài)，實現(xiàn)電機的平穩(wěn)快速糾偏導(dǎo)航。所述的壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航的實現(xiàn)，電路中，ST11與ST12和ST21與ST22分別為同一電機驅(qū)動器的兩個調(diào)節(jié)速度值，導(dǎo)航調(diào)速時每側(cè)驅(qū)動電機復(fù)用一個驅(qū)動器，兩組四個微碰開關(guān)SQp SQ2, SQ3> SQ4 —端與左右側(cè)兩組驅(qū)動電機連接，另一端與上述的電機驅(qū)動器連接，且均將微碰開關(guān)輔助常閉觸點串入電路。
[0025]最后應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于平移式噴灌機的聯(lián)合導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于:它是由GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、觸摸屏控制系統(tǒng)、壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)、電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)組成；所述的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS模塊、GPS天線及GPS數(shù)據(jù)通信線組成；所述的觸摸屏控制系統(tǒng)由觸摸屏、通信線路及電源組成；所述電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)由中央控制器、電機驅(qū)動器及電機組成；所述壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)向桿(I)、動放大連桿(2)、調(diào)靈絲桿(3)、凸輪(4)、滾輪(5)、微碰開關(guān)(6)組成，所述導(dǎo)向桿(1)一端置于地表壟溝內(nèi)，另一端與第一傳動放大連桿(2)的一端接連,第一傳動放大連桿(2)的另一端與調(diào)靈絲桿(3)的一端連接，調(diào)靈絲桿(3)的另一端與第二傳動放大連桿(2)中間連接，第二傳動放大連桿(2)兩端分別通過連桿與固定在噴灌機主梁上的凸輪(4)連接，凸輪(4)通過滾輪(5)與微碰開關(guān)(6)的觸碰手柄連接；所述的觸摸屏通過通信電纜與中央控制器連接；所述的GPS天線通過GPS數(shù)據(jù)通訊線與內(nèi)部的GPS模塊相連；所述的電機驅(qū)動器的一端通過與壟溝導(dǎo)航系統(tǒng)的微碰開關(guān)(6)接觸控制安裝在噴灌機行走輪上的驅(qū)動電機，其控制端通過485通訊線連接于GPS模塊之上，用于接收GPS導(dǎo)航控制信號；上述所有部件的電源端均并聯(lián)與24V電源母線之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于平移式噴灌機的聯(lián)合導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的觸摸屏控制系統(tǒng)的觸摸屏采用R485通信。
【文檔編號】A01G25/16GK104396701SQ201410731926
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月6日
【發(fā)明者】朱德蘭, 王昌偉, 吳普特, 王斌, 張 林, 朱金福 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)