一種棉花打頂機及其打頂控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種棉花機械，尤其是一種棉花打頂機，同時涉及其及其打頂控制方法，屬于農(nóng)業(yè)機械技術領域。
【背景技術】
[0002]棉花打頂是指按農(nóng)藝要求切掉棉花頂心的“一葉一心”或“兩葉一心”。漏切或者過切都將影響未來的棉花產(chǎn)量。
[0003]檢索發(fā)現(xiàn)，為了解決棉花人工打頂勞動強度大、效率低、工作環(huán)境惡劣的問題，申請?zhí)枮?00910113205.X的中國發(fā)明專利公開了一種仿形棉花打頂機，包括懸掛牽引架、機架、傳動機構和旋轉(zhuǎn)打頂?shù)叮瑱C架上設有測高感應器，該測高感應器包含向下的浮動擺桿和感應滑板，機架另一端設有與機架鉸接的打頂?shù)都?，所述打頂?shù)对O置于打頂?shù)都艿亩瞬?，打頂?shù)都芘c機架之間設有打頂?shù)陡域?qū)動機構，打頂?shù)都芘c浮動擺桿設有連桿和行程開關。雖然與原有技術相比，該發(fā)明具有可以針對地形情況對不同高度的棉花測量并仿形等優(yōu)點，但是由于接觸式擺桿傳感器測量柔軟而有彈性的棉花頂芽會產(chǎn)生誤差，加之用行程開關將打頂高度分為兩檔，高度浮動精度不夠，且單圓盤刀劃切不夠可靠。
[0004]此外，申請?zhí)枮?01010148027.7的中國發(fā)明專利公開了一種棉花打頂機，包括機架、動力機構、傳動機構和打頂?shù)叮涮攸c是機架上設有懸掛架，懸掛架下懸吊有懸浮式仿形機構，該懸浮式仿形機構包含伸縮架，伸縮架懸吊于懸掛架下，伸縮架下部設有滑行靴板，所述滑行靴板與懸掛架之間設有平衡機構，平衡機構包含由滑輪和拉繩組成的滑輪機構，拉繩的一端與滑行靴板連接，拉繩的另一端設有平衡錘，所述的打頂?shù)对O置于滑行靴板上。與原有技術相比，該發(fā)明通過懸吊于懸掛架下的伸縮架和滑行靴板直接對棉株的高低進行仿形，但是由于打頂?shù)侗旧碛幸欢ㄙ|(zhì)量，加上與打頂?shù)顿|(zhì)量近似的配重，而棉花頂芽柔軟，難以推動浮動機構使之及時升降仿形，并且打頂?shù)兑彩菃蔚?，不夠可靠?br>[0005]此外，現(xiàn)有技術打頂機的缺乏進行速度的聯(lián)動控制，因此當行進速度較快時，容易出現(xiàn)漏打的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，提出一種仿形控制靈巧準確、打頂操作可靠穩(wěn)定的棉花打頂機。
[0007]為了達到以上目的，本發(fā)明棉花打頂機的基本技術方案為:包括懸掛在行走機械后的機架以及安置在所述機架上的割刀裝置、升降裝置和自動控制裝置；
所述割刀裝置包括一對分別安裝在對應垂向刀軸下端的割刀，兩刀軸分別與支撐在機架上的一對相互嚙合齒輪形成周向約束的軸向移動副，所述齒輪之一與割刀驅(qū)動電機帶動的皮帶盤同軸固連；
所述升降裝置包括安置在機架上的升降伺服電機，所述升降伺服電機通過升降驅(qū)動齒輪與垂向齒條嚙合，所述垂向齒條的上端與所述刀軸頂部的水平連接板固定連接，所述連接板的兩側(cè)分別與兩刀軸的頂部構成軸向約束的可旋轉(zhuǎn)支撐；
所述自動控制裝置包括安置在行走機械上的行走測速傳感器和安置在所述機架前上方的棉株測高傳感器，所述測速傳感器以及棉株測高傳感器的信號輸出端分別通過智能控制電路接所述升降伺服電機的受控端，用以根據(jù)測速和測距信號確定升降伺服電機的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)測高信號確定升降伺服電機的轉(zhuǎn)角。
[0008]工作時，測高傳感器采集的棉株高度以及測速傳感器采集的行進速度信號輸入自動控制裝置的智能控制電路后，該電路將根據(jù)棉株高度信號控制升降伺服電機的轉(zhuǎn)角，通過齒輪齒條機構使割刀按需升降至合適高度，同時根據(jù)前后兩次棉株高度信號的時間間隔和行進速度信號的關系控制升降伺服電機的轉(zhuǎn)速，從而使升降速度與行進速度相配，保證割刀可以及時抵達需打頂棉花植株合適位置，實現(xiàn)靈巧準確的仿形運動，為避免遺漏創(chuàng)造良好條件。接著，棉花植株經(jīng)過雙割刀之間被切斷，因此打頂可靠穩(wěn)定。
[0009]本發(fā)明進一步的完善是，所述升降伺服電機通過與之同軸的升降驅(qū)動齒輪與約束在機架升降導軌中的垂向齒條傳動嗤合。
[0010]本發(fā)明更進一步的完善是，所述割刀為盤刀，所述盤刀具有徑向延伸且周向均布的刀齒，兩盤刀的刀齒呈犬牙交錯狀。
[0011 ] 本發(fā)明再進一步的完善是，所述機架由多個相同的機架單元組合而成。
[0012]本發(fā)明還進一步的完善是，所述自動控制裝置由智能控制電路構成，所述智能控制電路含有測高的光柵以及測速的光電編碼器，各傳感器的信號輸出端分別接智能控制器件的各對應輸入端，所述智能控制器件的控制輸出端分別通過伺服驅(qū)動器芯片接對應的升降伺服電機的受控端，并通過驅(qū)動芯片分別接對應的割刀驅(qū)動電機。
[0013]本發(fā)明棉花打頂機的打頂控制方法為，智能控制器件按以下基本步驟進行相應控制:
步驟一、接收來自測高傳感器的棉株高度信號和來自測速傳感器的行進速度信號；步驟二、計算此次棉株高度信號反映的棉株高度與前次棉株高度信號確定的當前切刀高度的差值，若差值大于預定閾值，則進行下一步；否則返回上一步；
步驟三、根據(jù)此次棉株高度信號與前次棉株高度信號的時間間隔及此次行進速度信號反映的行進速度，算出待打頂棉株距離；
步驟四、根據(jù)高度差值和棉株距離求得升降伺服電機對應割刀升降高度的轉(zhuǎn)角以及最低轉(zhuǎn)速；
步驟五、輸出轉(zhuǎn)角及大于最低轉(zhuǎn)速的控制信號，驅(qū)動升降伺服電機帶動割刀到達打頂高度；
步驟六、根據(jù)行進速度和進行時間以及棉株距離判斷是否已到位打頂，如否則返回上一步；如是則進行下一步；
步驟七、判斷是否收到打頂結束信號，如否則返回步驟一；如是則停機。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0015]圖1為本發(fā)明一個實施例的安裝使用狀態(tài)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明一個實施例的自動控制裝置框圖。
[0017]圖3為本發(fā)明一個實施例的結構示意圖，其中(a)為圖1的A向示圖，(b)為圖1的B向拆掉回轉(zhuǎn)電機后的示圖，C為圖1的B向拆掉回轉(zhuǎn)電機后的局部剖視圖。
[0018]圖4為圖3的俯視圖。
[0019]圖5為圖3升起狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0020]圖6為圖3降下狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0021]圖7為圖3實施例的切刀裝置結構示意圖。
[0022]圖8為圖7的仰視圖。
[0023]圖9為圖3實施例的自動控制裝置電路原理圖。圖中D-1.割刀步進電機驅(qū)動器件、D-2.升降伺服電機驅(qū)動器件、D-3.ARM控制板卡、D-4.電源組接口、D-5.光柵傳感器接口、D-6.速度傳感器接口。
[0024]圖10為圖3實施例的自動控制過程邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0025]本實施例的棉花打頂機如圖1所示，作為行走機械的拖拉機I后懸掛機架2。如圖3、圖4所示，機架2由多個(本實施例為三個)相同的機架單元2-1左右組合而成，每個機架單元2-1分別安置有割刀裝置3、升降裝置4和自動控制裝置5。
[0026]割刀裝置3如圖7所示，一對盤刀(也可以是甩刀或其它切刀)3-1分別安裝在對應的垂向刀軸3-6的下端。盤刀3-1如圖8所示，具有徑向延伸且周向均布的刀齒，兩盤刀的刀齒呈犬牙交錯狀，因此可以在旋轉(zhuǎn)過