摘要：设计了三点悬挂1PJ-4.0型水田激光平地机。水田激光平地机液压系统,包括高程液压油路、水平液压油路和折叠液压油路,平地铲高程运动采用平行四连杆结构。对水田激光平地机的高程运动和水平运动性能进行了测试试验,分析结果表明：平地铲上升过程响应时间为下降过程响应时间的2倍,全程400 mm上升所需时间为3.31-4.23 s,下降所需时间稳定在1.7 s左右;上升速度随油门开度增大而加快,平地铲下降速度较稳定。平地铲水平调节时,顺时针转动全程20°所需时间与逆时针转动所需时间一致。田间平整作业试验表明,与拖拉机配套的三点悬挂1PJ-4.0型水田激光平地机可以稳定工作,能显著改善田面平整情况,田面最大高程差从平地前的32 cm降低到4.9 cm,相对高度的标准偏差值从平地前的12.28 cm下降到平地后的2.64 cm,平地后绝对差值小于等于3 cm采样测量点累计百分数达69.4%。

摘要：为了使农机具在田间作业时保持水平,该文设计了一种农机具自动调平控制系统。采用拖拉机横向倾角卡尔曼滤波算法融合加速度计和陀螺仪2个传感器数据获得拖拉机实时倾斜角度,直线位移传感器测量调平液压油缸伸长量并建立农机具和拖拉机的相对倾斜角度转换函数,通过控制电磁换向阀实现农机具水平控制。在三轴多功能转台上对拖拉机倾角实时测量算法进行了测试,并在田间对农机具自动调平系统进行了试验,结果表明,拖拉机横滚角传感系统能在动态条件下准确地测量拖拉机实时倾角,在转台上测量角度平均绝对误差≤0.15°,均方根误差≤0.18°,在水田激光平地机作业时测量角度平均绝对误差0.40°;自动调平控制系统能较好地实现平地铲调平控制,平地铲倾斜角度平均绝对误差0.52°,均方根误差0.24°,最大误差1.15°,相对于原水田激光平地机水平控制系统控制精度提高了0.5°。该研究为农机具水平自动调平提供了方法,能够提升农机具作业质量。

摘要：株间机械除草技术与装置能有效摆脱田间除草的繁重体力劳动并消除化学除草方法所带来的危害,株间机械除草装置的牵引拖拉机在跟踪作物行时总会产生航向偏差,导致除草装置出现横向偏移,甚至无法进入除草的株间区域,同时还会增加伤苗率。为增大株间机械除草的作用区域和降低伤苗率,该文提出了通过作物行信息识别出株间机械除草装置与作物行横向偏移量的方法,并设计了株间机械除草作物行跟踪机构和控制器,实现了株间机械除草跟随作物行。采用正弦波和三角波2种标准信号作为横向偏移补偿量信号,对作物行跟踪控制器的性能进行了测试,试验结果表明:作物行跟踪控制器能较好地控制除草装置跟随横向偏移补偿信号,前进速度为0.5m/s时正弦波信号跟踪最大误差10mm,平均误差0.8mm,三角波信号跟踪最大误差11mm,平均误差1.2mm。除草试验表明,作物行跟踪控制系统能较好地控制株间除草装置跟踪作物行,在0.5m/s前进速度下跟踪最大误差为20.8mm,平均误差2.5mm;作物行跟踪控制明显减少了除草爪齿未进入株间区域的比例,在300mm株距下,可保证93.3%的株间区域有除草爪齿进行除草作业,在200mm株距下为85.9%;作物行跟踪控制降低了除草爪齿对作物的损伤,伤苗率从20%以上降到了12%以内,提高了株间机械除草的作业效果。

摘要：基于除草爪齿余摆运动的株间除草装置利用除草轨道和避苗轨道实现除草爪齿爪尖的除草和避苗两种运动。为保证除草效果和低伤苗率,要求除草爪齿在除草和避苗两种工作状态之间的切换快速、稳定。利用双向转角电磁铁控制引导式轨道切换机构自动切换,采用两个限位传感器检测引导换轨机构是否切换至目标位置和监测引导换轨机构是否受外力被迫运动离开目标位置,并及时控制纠正。引导式换轨控制系统性能试验结果表明：当引导式切换机构碰撞到沿轨滚动轴承时所需时间明显长于无阻挡时所需时间,当有阻挡时旋转角速度越快所需时间越小;引导换轨机构10ms内可完成切换动作,且从除草轨道转动至避苗轨道所需时间和从避苗轨道转动至除草轨道所需要的时间基本相同;旋转角速度为1.257~10.573rad·s^-1时,除草爪齿的除草状态和避苗状态相互切换稳定可靠,可满足株间除草要求。

摘要：平地机车身倾角是水田平地机平地铲自动调平控制的重要反馈信息。为满足平地铲自动调平的倾角测量精度要求,达到水田精准平整、减少水资源的浪费、提高水稻产量的目的,设计了一种基于DSP的水田平地机倾角传感系统。采用惯性加速度计和陀螺仪作为倾角传感系统的倾角测量传感器,分析了倾角传感系统倾角测量原理、设计了硬件系统和基于卡尔曼滤波器的传感器融合算法。倾角传感系统综合利用加速度计所测的重力加速度分量和重力加速度的三角关系以及陀螺仪所测的角速度和车身倾角的导数关系测量获得平地机车身倾角;采用三轴加速计ADIS16300、陀螺仪ADXRS453和DSP处理器TMS320F28069等器件组成倾角传感系统的硬件系统,其中DSP处理器主要实现传感器数据采集、算法执行和数据通讯等功能;以平地机真实倾角和陀螺仪零位偏差作为系统状态向量,建立系统状态方程和测量方程,通过离散化卡尔曼滤波器递归融合得到平地机车身实时倾角。通过三轴多功能转台对倾角传感系统的卡尔曼滤波融合算法测量精度进行了试验。试验结果表明:该倾角传感系统在静态和动态时均能准确地测量平地机车身实时倾角。静态测量时车身角度平均绝对误差≤0.01°,均方根误差≤0.01°,最大误差0.07°。动态测量时车身角度平均绝对误差≤0.18°,均方根误差≤0.20°,最大误差0.41°。说明该系统为水田平地机平地铲自动调平控制提供了低成本倾角测量方案。

摘要：介绍了URG-04LX2维激光扫描测距传感器的测距原理和功能,采用全速USB和RS232C两种外部接口向传感器传输测距数据命令,读取距离数据并处理。测距试验表明,传感器能准确测量出到平面的距离,地板砖、白色纸、黄色纸和土壤等被测对象在2 m以内的测量误差小于10 mm,但不同材质或颜色的被测对象激光扫描传感器的测量精度存在一定差异。障碍物检测试验表明,传感器的数据能清晰地检测到障碍物,并获得障碍物在传感器坐标系内的坐标值和障碍物尺寸等参数,测量到的障碍物尺寸误差小于10 mm。

摘要：为控制作物株间区域的杂草,利用智能相机获取田间作物和杂草图像,对作物进行识别和定位,通过智能相机的数据接口采集前进速度、横摆位移和割刀转速等信息,并控制割刀旋转和割刀横向运动,在不损伤作物前提下实现了割除株间区域杂草控制。试验结果表明,基于机器视觉的横摆式株间机械除草系统能自动识别并定位作物,控制割刀进出株间区域进行除草和避让作物。

摘要：运用三维软件SolidWorks建立转动式激光平地机转动架三维模型,通过工程分析软件ANSYS Workbench进行静态强度和模态分析,获得转动架在最大作用力下的变形量和强度载荷以及不同阶数的固有频率和振型。分析结果表明：转动架的两侧加强筋及下加强斜拉杆超过所用材料的许用应力,有可能被破坏,其他结构均可满足结构强度要求;转动架前六阶固有频率介于59.074~220.99Hz,在稳定工况下可能在第一阶固有频率59.074Hz处发生共振。经优化设计,两侧加强筋及下加强斜拉杆采用45号钢以满足结构强度要求;减少转动架竖杆高度150mm后,转动架前六阶模态频率范围调整为81.561~268.11Hz,有效避免共振的产生,为转动式激光平地机的优化提供了有效依据。