的棉花打頂機(jī)如圖1所示，作為行走機(jī)械的拖拉機(jī)I后懸掛機(jī)架2。如圖3、圖4所示，機(jī)架2由多個(本實(shí)施例為三個)相同的機(jī)架單元2-1左右組合而成，每個機(jī)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。
[0036]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(yīng)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)過程中可靠切割。兩刀軸3-6分別穿過一對相互嚙合的齒輪3-5，并借助滑鍵3-9形成周向約束的軸向移動副，兩齒輪3-5分別與對應(yīng)的齒輪座3-4固連，齒輪座3-4通過軸承支撐在固連于機(jī)架安裝板3-2上的軸承座3-3上，從而形成機(jī)架對齒輪的軸向約束、周向自由的支撐結(jié)構(gòu)，齒輪座之一外圓具有與盤刀驅(qū)動電機(jī)3-8傳動連接的皮帶槽，從而使齒輪之一成為盤刀驅(qū)動電機(jī)3-8帶動的主動齒輪，而另一則成為從動齒輪。
[0037]升降裝置4如圖5、圖6所示，包括安置在機(jī)架2上的升降伺服電機(jī)4_1，升降伺服電機(jī)4-1通過與之同軸的升降驅(qū)動齒輪4-2與約束在機(jī)架2的升降導(dǎo)軌4-4中的垂向齒條4-3嚙合，該垂向齒條4-3的上端與刀軸3-6頂部的水平連接板3-7固定連接，該連接板3_7的兩側(cè)分別與兩刀軸3-6的頂部通過軸承構(gòu)成軸向約束的可旋轉(zhuǎn)支撐。因此，當(dāng)升降伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過升降裝置帶動割刀裝置按需上下升降到合適高度位置。
[0038]自動控制裝置5包括安置在行走機(jī)械上的行走測速傳感器和安置在機(jī)架前上方的棉株測高傳感器。本實(shí)施例的測速傳感器采用兩個增量式的光電編碼器，型號為TRD-J1000-RZ，用于監(jiān)測拖拉機(jī)的行進(jìn)速度。棉株測高傳感器采用對射型的光柵傳感器，光柵分辨率5mm，用于檢測前行方向的棉株高度，由于安裝在機(jī)架前上方，因此可以在割刀到達(dá)相應(yīng)位置之前，利用棉株對光的遮擋，測出棉株的高度位置。各傳感器的信號輸出端分別通過智能控制電路接升降伺服電機(jī)的受控端，用以根據(jù)測速和測距信號確定升降伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)測高信號確定升降伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角。
[0039]具體的智能控制電路如圖9所示，其中下側(cè)自左至右分別為電源端、測高的光柵傳感器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ARM控制板卡的各對應(yīng)輸入端，該智能控制器件的控制輸出端分別通過其周圍的三個伺服驅(qū)動器芯片接對應(yīng)的升降伺服電機(jī)的受控端，并通過上側(cè)的三個驅(qū)動芯片ul、u2、u3分別接對應(yīng)的割刀驅(qū)動電機(jī)。
[0040]工作時(shí)，如圖10所示，智能控制器件得電后，初始化系統(tǒng)變量，確定運(yùn)動原點(diǎn)，判斷拖拉機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行后，按以下步驟進(jìn)行相應(yīng)控制:
[0041]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(jìn)速度信號；
[0042]步驟二、計(jì)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(dāng)前切刀高度的差值，若差值大于預(yù)定閾值，則進(jìn)行下一步；否則返回上一步；
[0043]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(shí)間間隔及此次行進(jìn)速度信號反映的行進(jìn)速度(通常為勻速)，算出待打頂棉株距離；
[0044]步驟四、根據(jù)高度差值和棉株距離求得升降伺服電機(jī)對應(yīng)割刀升降高度的轉(zhuǎn)角以及最低轉(zhuǎn)速，以便依次確定打頂割刀的運(yùn)動軌跡；
[0045]步驟五、輸出轉(zhuǎn)角及大于最低轉(zhuǎn)速約50%的控制信號，驅(qū)動升降伺服電機(jī)帶動割刀到達(dá)打頂高度；
[0046]步驟六、根據(jù)行進(jìn)速度和進(jìn)行時(shí)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(jìn)行下一步；
[0047]步驟七、判斷是否收到打頂結(jié)束信號，如否則返回步驟一；如是則停機(jī)。
[0048]本實(shí)施例借助對剪切割的雙盤刀(甩刀也可)克服了單刀劃切時(shí)棉株的讓刀問題，可以確保切割穩(wěn)定可靠。同時(shí)，將測速測高傳感器有機(jī)結(jié)合，通過綜合計(jì)算，控制割刀可以及時(shí)抵達(dá)需打頂棉花植株合適位置，從而確保按農(nóng)藝要求切掉棉花頂心的“一葉一心”或“兩葉一心”，實(shí)現(xiàn)了靈巧準(zhǔn)確的仿形運(yùn)動，避免漏切或者過切，為未來棉花的高產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種棉花打頂機(jī)，包括懸掛在行走機(jī)械后的機(jī)架以及安置在所述機(jī)架上的割刀裝置、升降裝置和自動控制裝置；其特征在于: 所述割刀裝置包括一對分別安裝在對應(yīng)垂向刀軸下端的割刀，兩刀軸分別與支撐在機(jī)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(jī)帶動的皮帶盤同軸固連； 所述升降裝置包括安置在機(jī)架上的升降伺服電機(jī)，所述升降伺服電機(jī)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(gòu)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(jī)械上的行走測速傳感器和安置在所述機(jī)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(jī)的受控端，用以根據(jù)測速和測距信號確定升降伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)測高信號確定升降伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉花打頂機(jī)，其特征在于:所述升降伺服電機(jī)通過與之同軸的升降驅(qū)動齒輪與約束在機(jī)架升降導(dǎo)軌中的垂向齒條傳動嗤合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的棉花打頂機(jī)，其特征在于: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。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的棉花打頂機(jī)，其特征在于:所述機(jī)架由多個相同的機(jī)架單元組合而成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的棉花打頂機(jī)，其特征在于:所述自動控制裝置由智能控制電路構(gòu)成，所述智能控制電路含有測高的光柵傳感器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(yīng)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(yīng)的升降伺服電機(jī)的受控端，并通過驅(qū)動芯片分別接對應(yīng)的割刀驅(qū)動電機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種棉花打頂機(jī)，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。該機(jī)包括安置在機(jī)架上的割刀裝置、升降裝置和自動控制裝置；割刀裝置包括一對割刀，其刀軸與齒輪形成周向約束的軸向移動副；升降裝置的升降伺服電機(jī)通過升降驅(qū)動齒輪與垂向齒條嚙合，垂向齒條的上端與刀軸頂部的水平連接板固定連接；自動控制裝置包括行走測速傳感器及棉株測高傳感器，各傳感器的輸出端分別通過智能控制電路接升降伺服電機(jī)的受控端。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)靈巧準(zhǔn)確的仿形運(yùn)動，并使棉花植株經(jīng)過雙割刀之間被切斷，因此打頂可靠穩(wěn)定。
【IPC分類】A01G3/08
【公開號】CN204888102
【申請?zhí)枴緾N201520470428
【發(fā)明人】陳昭陽, 石磊, 張玉同, 謝慶, 陳長林, 王紅, 孫勇飛, 黃銘森
【申請人】農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月3日...