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一種玉米去雄機去雄作業控制系統.pdf

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一種 玉米 去雄 作業 控制系統
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摘要
申請專利號:

CN201510914847.5

申請日:

20151213

公開號:

CN106857227A

公開日:

20170620

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01H1/02,G05B19/042 主分類號: A01H1/02,G05B19/042
申請人: 張鳳軍
發明人: 張鳳軍
地址: 110057 遼寧省沈陽市和平區青年大街334號-16
優先權: CN201510914847A
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510914847.5

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種玉米去雄機去雄作業控制系統,主要由主控板、控制面板、顯示屏組成。系統可通過按鈕操作實現去雄機構高度的手動調整,也可通過玉米穗高度信息的采集,控制算法的推導實現去雄機構高度的自動調整。該系統采用了將多次傳感器信號讀取結果存儲并延時取出和連續多次上升判斷的控制算法,并經過試驗和計算確定系統的參數,增加了去雄機構運動控制的精度。

權利要求書

1.2.3.4.5.

說明書

所屬技術領域

本發明涉及一種玉米去雄機去雄作業控制系統,適用于機械領域。

背景技術

玉米去雄作為玉米制種的關鍵環節,直接影響著玉米種子的質量。傳統的手工去雄工作環境差,勞動強度大,工作效率低,作業質量很難保證,機械去雄效率和作業質量較高,有逐漸代替人工去雄的趨勢。在農業發達國家,玉米去雄機已被廣泛應用,例如法國Bourgoin公司的去雄噴藥機、美國Hagie公司204去雄機、美國Big John公司PDF752D去雄機等,其技術成熟,且已經向利用機器視覺定位玉米穗高度的更高層次發展。

在中國玉米去雄仍然是以人工為主,少量去雄機也是依靠進口,去雄機的研制尚處于起步階段,且主要集中于液壓系統,去雄控制系統作為去雄機的核心部分,直接決定著去雄機能否自動地和精確地去雄作業,它的研制更是遠遠落后于發達國家,這直接制約著中國去雄機的發展。

發明內容

本發明提出了一種玉米去雄機去雄作業控制系統,系統可通過按鈕操作實現去雄機構高度的手動調整,也可通過玉米穗高度信息的采集,控制算法的推導實現去雄機構高度的自動調整。

本發明所采用的技術方案是。

所述去雄作業控制系統主要由主控板、控制面板、顯示屏組成。

所述主控板主要包括ATmega128 處理器、光電傳感器、多路比例閥驅動、電流保護、電壓保護、電源、串口和調試等模塊,完成傳感器信號讀取、電壓電流保護以及脈寬調制(pulse width modulation,PWM)控制信號的輸出。ATmega128 芯片為高性能、低功耗的AVR8位微處理器,其內部集成了128kB的Flash存儲器,具有先進的RISC結構和多路PWM輸出。

所述控制系統采用一對42GRU-9200TTL型號(NPN 型)光電傳感器,通過玉米遮擋上下光電傳感器產生的開關信號來判斷玉米穗的高度,采用MAX4372T芯片采集驅動電壓和電流,并與正常值進行比較,以防止電壓或者電流過大而損壞主控板。電路采用功率場效應管IRF4905驅動比例閥;采用MAX232芯片完成串口通訊。電源模塊為整個控制器提供穩定的3.3和12V電源。

所述去雄控制系統通過一對上下并列安裝的光電傳感器讀取玉米穗的高度,并將高度信息傳給控制器,控制器根據控制算法對信息進行處理,然后根據處理結果通過 PWM 信號控制比例閥的閥芯開度,完成對液壓缸速度和位移的精確控制,液壓缸推動平行四連桿機構完成去雄機構高度的調整。

所述控制系統分為手動和自動模式,手動模式下,系統通過按鈕控制占空比B1大小的PWM信號的輸出以調整去雄機構的高度;自動模式下,根據傳感器信號自動調整去雄機構的高度。系統上電后進行初始化,初始化各PWM信號的頻率并關閉所有 PWM 輸出,初始化串口。

初始化完成以后,進行參數設置,如果參數與上次不同則重新計算獲得系統參數并顯示。當去雄作業時系統切換到自動模式時,系統會連續y次讀取所有光電傳感器信號,每次讀取間隔時間t1, 統計上、下光電傳感器被遮擋的次數并存儲為第x組數據,然后根據之前存儲的第1組數據做出去雄機構升降決策。

系統根據決策輸出占空比B2大小的PWM信號,t2時間后停止輸出。只有連續z次升降決策結果為上升時,系統才會輸出上升PWM信號。PWM輸出停止后刪除第1組數據并將其他數據存儲位置依次前移, 空出第x組數據位置。然后檢測電壓和電流,若有異常立即停止程序運行,并發出報警信息,若正常則進入下一個循環。

本發明的有益效果是:該系統采用了將多次傳感器信號讀取結果存儲并延時取出和連續多次上升判斷的控制算法,并經過試驗和計算確定系統的參數,增加了去雄機構運動控制的精度。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的去雄作業控制系統組成結構圖。

圖2是本發明的去雄控制系統原理圖。

圖3是本發明的系統程序流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1,去雄作業控制系統主要由主控板、控制面板、顯示屏組成。

主控板主要包括ATmega128處理器、光電傳感器、多路比例閥驅動、電流保護、電壓保護、電源、串口和調試等模塊,完成傳感器信號讀取、電壓電流保護以及脈寬調制(pulse width modulation,PWM)控制信號的輸出。ATmega128芯片為高性能、低功耗的AVR8位微處理器,其內部集成了128kB的Flash存儲器,具有先進的RISC結構和多路PWM輸出。

如圖2,控制系統采用一對42GRU-9200TTL型號(NPN 型)光電傳感器,通過玉米遮擋上下光電傳感器產生的開關信號來判斷玉米穗的高度,采用MAX4372T芯片采集驅動電壓和電流,并與正常值進行比較,以防止電壓或者電流過大而損壞主控板。電路采用功率場效應管IRF4905驅動比例閥;采用MAX232芯片完成串口通訊。電源模塊為整個控制器提供穩定的3.3和12V電源。

去雄控制系統通過一對上下并列安裝的光電傳感器讀取玉米穗的高度,并將高度信息傳給控制器,控制器根據控制算法對信息進行處理,然后根據處理結果通過 PWM 信號控制比例閥的閥芯開度,完成對液壓缸速度和位移的精確控制,液壓缸推動平行四連桿機構完成去雄機構高度的調整。

如圖3,控制系統分為手動和自動模式,手動模式下,系統通過按鈕控制占空比B1大小的PWM信號的輸出以調整去雄機構的高度;自動模式下,根據傳感器信號自動調整去雄機構的高度。系統上電后進行初始化,初始化各PWM信號的頻率并關閉所有 PWM 輸出,初始化串口。

初始化完成以后,進行參數設置,如果參數與上次不同則重新計算獲得系統參數并顯示。當去雄作業時系統切換到自動模式時,系統會連續y次讀取所有光電傳感器信號,每次讀取間隔時間t1, 統計上、下光電傳感器被遮擋的次數并存儲為第x組數據,然后根據之前存儲的第1組數據做出去雄機構升降決策。

系統根據決策輸出占空比B2大小的PWM信號,t2時間后停止輸出。只有連續z次升降決策結果為上升時,系統才會輸出上升PWM信號。PWM輸出停止后刪除第1組數據并將其他數據存儲位置依次前移, 空出第x組數據位置。然后檢測電壓和電流,若有異常立即停止程序運行,并發出報警信息,若正常則進入下一個循環。

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