基于激光脉冲测距的农机作业深度自动测量装置及测量方法、制造方法及图纸
一种基于激光脉冲测距的农机作业深度自动测量装置及测量方法，涉及农机作业深度自动测量技术。本发明专利技术是解决农机作业深度测量方法中使用的测量设备结构复杂、数据实时性差、测量误差大的问题。本发明的专利技术是根据测距装置与反射器的距离差来获得工作深度值。它还提供了计算平均深度和衡量工作是否有效的方法。可用于深松、深耕、旋耕等作业。
基于激光脉冲测距的农机作业深度自动测量装置及方法
基于激光脉冲测距的农机作业深度自动测量装置及测量方法，涉及农机深度自动测量技术。本发明旨在解决农机深度测量方法中使用的测量设备结构复杂、数据实时性差、测量误差大的问题。本发明根据测距装置与反射板的距离差，得出工作深度值。提供了计算平均深度和计算操作是否有效的方法。可用于深松、深车、旋耕等。
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【技术实现步骤总结】
该专利技术涉及农机作业深度自动测量技术。
技术介绍
我国是农业大国，不是农业强国。近30年来，果园的高产主要依赖于大量的农药和化肥。大部分化肥和水资源没有得到有效利用，随处丢弃，造成大量养分流失和环境污染。我国农业生产仍以传统生产模式为主。传统耕作只能凭经验判断农机作业深度，无法实时跟踪观察作业情况。在不合格的作业深度进行农机作业，不仅浪费大量的人力物力，同时也对环境保护和水土保持构成严重威胁，给农业可持续发展带来严峻挑战。21世纪的农业发展将告别传统的粗放式发展，迎来精准农业时代。因此，实现精准农业下农机作业深度检测方法具有重要意义。
技术实现思路
该专利技术旨在解决农机作业深度测量方法中使用的测量设备结构复杂、数据实时性差、测量误差大等问题，提供一种自动测量装置及测量方法基于激光脉冲测距的农机作业深度研究 一种基于激光脉冲测距的农机作业深度自动测量装置，包括激光脉冲测距传感器1、激光反射器2、工具识别传感器3和处理器4；激光脉冲测距传感器 1 通过支架安装在农机后部，实时读取与反射板的距离；激光反射板2水平设置在农机挖土机5上，位于激光脉冲测距传感器1下方。农具识别传感器 3 用于存储农机具的配置信息；机具识别传感器3的机具识别信号输出端与处理器4的机具识别信号输入端连接。激光脉冲测距传感器1的测距信号输出端连接处理器4的测距信号输入端。基于上述装置的农机作业深度自动测量方法，包括以下步骤： 步骤一、不进行操作时，通过激光脉冲测距传感器获取到激光反射器的初始距离L；step二、@ >作业开始后，激光脉冲测距传感器实时获取到激光反射镜的工作状态距离Li，i初始值为1；step 三、根据步骤1得到的初始距离L和步骤2得到的工作状态距离Li，计算当前农机作业深度di=Li-L；step 四、 记录当前农机作业深度di，并将i的值加1，重复步骤2～4，完成整个地块的操作。，共得到n个采样点，n为正整数，执行步骤5；步骤五、 根据公式：D =Σi=1ndin]]>，
步骤3，对每个农机作业深度di进行有效深度判断，具体为：当农机作业深度di大于阈值h时，认为是有效深度测量，其中阈值h被确定。由农业机械的具体配置参数决定。记录这段时间内所有的有效深度次数K，通过公式得到工作深度有效率ρ：ρ=Kn]]>。若ρ>80%，则认为该时段农机作业有效。专利技术的农机作业深度测量方法应用激光脉冲测距传感器，利用激光脉冲测距传感器实时测量深度信息，并利用农具识别传感器实现农具的自动匹配和设置。该测量设备结构简单，测量实时性高，测量误差小。. 附图说明图。附图说明图1是专利技术中使用激光传感器进行深度测量的原理示意图；无花果。图2是激光脉冲测距传感器计算目标距离的原理示意图；自动测深装置结构示意图；具体实现的具体实施例一、 本具体实施例将结合图1至图5进行说明。1～3，一种基于激光脉冲测距的农机作业深度自动测量装置，其中包括一个激光脉冲测距传感器。1、激光反射器2、刀具识别传感器3和处理器4；激光脉冲测距传感器1通过支架安装在农机后部，用于实时读取与反光板的距离；激光反射板2水平设置在农机挖土机5上，位于激光脉冲测距传感器1下方；农具识别传感器3用于存储农机具的配置信息。机具识别传感器3的机具识别信号输出端与处理器4的机床识别信号输入端相连接。
图1是使用激光脉冲测距传感器进行深度测量的原理示意图，以农业机械的深松作业为例。激光脉冲传感器包括激光器、光电转换器、延迟电路等。激光脉冲测距技术利用激光精确测量到目标的距离。激光脉冲测距传感器在工作时从激光器向目标发射极细的激光束，光电转换元件接收目标反射的激光束。距离。图2是激光脉冲测距传感器目标距离计算原理示意图。激光测距系统通过测量激光器发出的激光与激光返回到光接收器之间的时间间隔来计算目标距离。测距公式为：S=C×t/ 2 其中：S为目标距离，C为光速，t为激光发射激光和激光返回光接收器的时间. 测量误差为ΔS=C×Δt/2，由此可见ΔS的大小取决于测量误差时间Δt。测量误差时间由时钟精度决定。传感器的精度主要由时钟的精度决定。使用皮秒时钟可以满足测量精度要求。在图 3 中，使用支架将激光脉冲测距传感器支撑在深松拖拉机底盘后面的固定高度，在深松机的光束上设置激光反射镜，使激光脉冲测距传感器发出的激光能够通过反射镜。并返回光电接收模块。假设拖拉机不处于深松状态时，激光脉冲测距传感器获得的距离信息为L，当拖拉机处于深松状态时，深松铲落到地面上。此时，激光传感器获得的距离信息为L1。当拖拉机处于深松状态时，深松铲落到地面上。此时自动测量设备，激光传感器获得的距离信息为L1。当拖拉机处于深松状态时，深松铲落到地面上。此时，激光传感器获得的距离信息为L1。
每隔一段时间（用户根据需要的精度决定测量间隔），进行一次距离测量，记为L2，L3...Li将距离信息L和Li传送给处理器，处理器将L和Li相减，所得值di=Li-L即为农机深松作业深度。一段时间后（距离测量次数需要大于预设值M），使用采集到的工作深度测量数据进行如下计算：D=Σi=1ndinn>M]]>得到这一时期的平均工作深度。同时自动测量设备，该方法对每次得到的操作深度di进行有效的深度判断。当di>h时，认为是有效深度测量（h的大小与机具配置有关，通过机具识别传感器获取），操作后可得到总有效深度数据K，有效深度为该操作可以作为假设ρ > 80％获得，该操作可以认为是有效的。该专利技术可应用于深松、深耕、旋耕等作业。根据距离测量设备与反光板的距离 该专利技术可应用于深松、深耕、旋耕等作业。根据距离测量设备与反光板的距离 该专利技术可应用于深松、深耕、旋耕等作业。根据距离测量设备与反光板的距离
【技术保护点】
一种基于激光脉冲测距的农机作业深度自动测量装置，其特征在于：包括激光脉冲测距传感器（1)、激光反射器（2)）、机器识别传感器（3)）和处理器（4)；激光脉冲测距传感器（1)）通过支架安装在农机后部，用于实时读取到反射器的距离；激光反射器（2)水平设置在农业机械的深松铲（5)）下方，位于激光脉冲测距传感器（1)；机具识别传感器（3) 用于存储配置信息；机床识别传感器的机床识别信号输出端（3)连接处理器的机床识别信号输入端（4)；激光脉冲测距传感器（1) ) 距离信号输出端连接处理器的测距信号输入端(4).
【技术特点总结】
i 的初始值为 1；step 三、 根据步骤1得到的初始距离L和步骤2得到的工作状态距离Li，计算当前农机作业深度di=Li-L；步骤四、记录当前农机作业深度di，i的值加1；重复步骤2到4，整个绘图完成后，一共得到n个采样点，n为正...
【专利技术性质】
技术研发人员：尹振东、刘庆志、吴志禄、庄树峰、杨竹田、
申请人（专利权）持有人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国家、省、市：黑龙江；23
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