基于EDEM小麦收获机清选损失监测试验装置设计

针对小麦损失监测传感器结构复杂、成本较高的问题,对收获机清选排杂口不同物料运动特性进行研究,揭示小麦与秸秆撞击敏感板的作用规律,从清选抛出物冲击敏感板的力学特性出发,设计一种小麦收获机清选损失监测试验装置。通过离散元分析软件EDEM分析小麦籽粒、50mm秸秆、100mm秸秆撞击敏感板产生的作用力,分析接触力变化曲线,证明可通过判断物料撞击敏感板产生的信号进行损失监测。为增强信号采集准确率,采用两片压电传感器串联的方式,增大损失信号。设计损失监测试验台机械结构及控制系统,使监测装置模拟收获机清选排杂过程且可以实时监测信号,有效提高监测效率。最后,通过不同高度物料运动损失监测试验,得出300mm高度下传感器识别较为精准,对小麦籽粒的识别率达到98.4%,整体监测误差小于5%,损失监测试验装置能够达到设计目的和要求。     

玉米籽粒直收机夹带损失检测系统设计与试验

针对目前玉米籽粒直收机籽粒损失检测系统缺乏检测夹带损失技术的问题,设计了基于嵌入式单片机的玉米籽粒直收机夹带损失检测系统。该检测系统包括损失检测传感器、数据采集器和数据显示终端,可以同时监测收获机的清选损失和夹带损失,实时反馈收获机的收获损失速率以及损失量。通过模态仿真软件对不同材料、不同厚度的监测板进行有限元分析,选择厚0.5 mm的不锈钢板作为监测板;运用Multisim对滤波器性能进行仿真分析;设计基于STM32系列单片机的自适应限时滤波算法,可以有效抑制谷物撞击引起的的余振干扰。在试验台架上,对不同大小的玉米籽粒、杂余以及玉米穗进行标定试验,获取信号特征;经装机试验表明,玉米籽粒夹带损失检测结果最大误差为9.96%,平均误差约为6.52%,损失速率变化趋势反馈及时,能够辅助工作人员进行作业决策。     

基于STM32的联合收获机清选损失监测装置的研制

联合收获机清选损失率是评价其工作性能的重要参数,也影响着驾驶员对联合收获机作业的调整。针对目前联合收获机谷物清选损失实时测量精度不高的问题,设计了一种基于STM32F407的谷物清选损失监测装置,包括损失信号传感器、信号处理模块、单片机、CAN总线、LCD显示、报警模块及电源模块。装置能够快速反映籽粒冲击情况,实时采集联合收获机清选损失信号,同时通过CAN总线同步接收联合收获机的相关作业参数,由清选损失计算模型综合上述参数得到实时清选损失率,并将其发送至总线,方便其他系统获取使用。台架实验表明:装置标定误差小于4.53%,能实现与总线的数据交换,实时显示清选损失率;当损失率超标时,能及时提醒驾驶员进行作业调整。     

谷物联合收获机清选系统智能化技术研究进展

清选系统作为谷物联合收获机的核心部件,直接影响着收获机的作业效率和清选效果。目前我国谷物联合收获机清选系统的智能化程度普遍较低,如何实现清选装置高效智能化技术发展和提高清选系统工作性能是谷物联合收获机研究的难点。从清选系统基本结构、损失监测传感器、信号处理电路以及自适应控制系统研究等方面综述分析国内外谷物联合收获机清选损失监测、自适应调控等技术研究进展,探究提高谷物联合收获机清选系统损失监测精度以及清选装置自适应调节效果,以期为实现谷物联合收获机整机智能化和信息化提供理论依据。     

基于EMD的联合收获机籽粒损失监测传感器设计与试验

玉米清选损失监测受清选脱出物种类多样、环境噪声复杂等影响严重,为了解决清选损失监测精度差、效率低的问题,设计了一款基于最小能量准则EMD（Empirical mode decomposition）去噪方法的清选损失监测传感器,实现了对采集信号中的振动、工噪和杂余等信号分离。利用Matlab仿真对模拟信号进行去噪,与小波去噪、低通滤波法和移动平均法3种去噪方法相比,基于最小能量准则EMD去噪方法在不同信噪比下均方根误差（RMSE）最小,为0.1698,信噪比（SNR）最高,为12.7453,处理后的信号最接近原始信号。为验证该方法的实用性,以籽粒损失率分别为0、5%、10%、15%和20%的冲击样本开展损失率监测传感器台架试验,结果表明：该传感器最小检测误差为1.8%,最大检测误差为3.9%,对比小波去噪、低通滤波法和移动平均法3种去噪方法所得试验数据,最小能量准则EMD去噪方法的平均误差分别减小了2.12、4.40、6.52个百分点,与仿真试验结果一致。该研究对于提高玉米清选损失率检测精度特别是信号处理过程中去噪方法的研究具有重要意义。     

基于传感器技术的谷物联合收获机清选损失监测系统

针对谷物联合收获机作业过程中清选损失较大的问题,设计了一种以AT89C52单片机为核心的谷物清选损失监测系统。该系统能区别出谷粒和杂质信号,实时显示机具前进速度和谷物清选损失率,当损失率超标时报警提示驾驶员及时调整相关机构,以降低收获损失。仿真试验结果表明,系统响应速度快、准确且稳定,符合设计要求。     

微联合收获机气流式清选装置嵌入式设计

微型联合收割机气流式清选装置作业过程中,由于其转速较高,容易产生籽粒损失问题,当风力不足时,还容易出现堵塞问题,影响了机器的正常收割作业。为此,提出了一种新型气流式清选装置。该装置利用嵌入式单片机和μC/OS-II实时操作系统增加了反馈监测设备,借助高速摄像拍摄不同籽粒和茎秆杂质在清选装置中的运动情况,对电机的最佳转速进行调节。为了实现装置的实时监控和反馈调节,将μC/OS-II实时系统在MC9S12XS128单片机上进行了移植,取得了良好效果。对清选装置进行了测试,结果表明:清选装置可在较低转速下完成对谷物籽粒和杂物的分离,损失率低,分离效率较高,符合高精度微型联合收割机的设计标准。     

玉米联合收获机清选损失监测装置设计与试验

针对玉米籽粒收获时,损失率检测不准的问题,以压电薄膜作为敏感材料,设计了一种由冲击传感器、信号处理电路和安装装置等组成的玉米收获机籽粒清选损失监测装置,并采用支持向量机多分类算法提取玉米籽粒冲击信号,实现了玉米籽粒损失的实时监测。首先,在不同冲击角度和高度的试验条件下,对不同大小的玉米籽粒和杂余进行冲击信号的采集试验,提取冲击信号的主要特征。采用支持向量机多分类算法对模型进行训练,并在监测装置上实现实时分类。使用不同品种和含水率玉米对分类模型进行验证。然后,在不同风机转速和清选筛开度条件下,得到测试时间内传感器检测的籽粒数与总损失量之间的关系,并根据谷物流量值,计算得到实时的清选损失率。最后,将该监测装置安装在4YL-8型玉米联合收获机上进行田间试验。结果表明,该监测装置与人工检测相比,平均相对误差为12.98%,可以为收获机的控制提供反馈信息。     

联合收获机谷物损失实时监测系统研究

为了实现联合收获机工作过程中谷物损失量的实时监测,设计了谷物损失实时监测系统。该系统以PVDF压电薄膜作为敏感元件,通过电压放大器、带通滤波器、精密全波整流、包络检波等构成信号调制电路来检测谷物冲击信号,为了减小联合收获机的振动干扰,设计了一种双层隔振结构。在1.1~2.6m/s范围内进行谷物冲击性能试验。结果表明,谷物冲击信号的电压峰值为2~4V,且电压峰值随冲击速度的增大而增加。以AT89C52单片机为核心开发了二次显示仪表,实时采集传感器输出的谷物冲击信号。田间试验表明,该系统能够有效获取谷粒冲击信号,实时显示联合收获机谷物夹带、清选损失率,具有预报警功能,且测量结果可以通讯输出。     

多参数可调可测式清选系统设计与试验

为了改善国内谷物联合收获机风筛式清选装置清选作业参数的调控、监测与显示方式简单且自动化程度较低导致清选效率较低的问题。分析了谷物联合收获机风筛式清选装置4个清选作业参数（振动筛曲柄转速、风门开度、风机转速和鱼鳞筛筛片开度）的调节理论依据,对每个清选作业参数的调控与监测装置进行独立设计,在联合收获机风筛式清选装置基础上设计了多参数可调可测式清选系统,实现风筛式清选装置清选作业参数的自动化调控、监测与显示,整体系统采用电力驱动,实现了收获机风筛式清选装置的绿色环保作业。经准确性检测多参数可调可测式清选系统4个清选作业参数的调节精度均不小于97.17%,具有良好的鲁棒性,可实现4个清选作业参数的精确调控与实时显示。本文利用装配了多参数可调可测式清选系统的4LZ-4型全喂入履带收获机,以总损失率和含杂率为清选性能评价指标,进行了大豆机收田间试验,试验时样机运行良好。试验结果表明,大豆机收田间试验总损失率和含杂率平均值分别为3.13%和2.70%,达到行业标准要求。     

马铃薯联合收获机车身调平系统设计与试验

针对马铃薯联合收获机作业时车身不能随地形起伏变化自适应平衡,导致作业安全性低、收获损伤大、收获品质差的问题,设计了一种马铃薯联合收获机车身调平系统,该系统采用融合一阶惯性滤波的倾角传感器监测车身横向倾斜角度,干扰和抖动被有效抑制;通过车身调平机构动力学分析,建立了系统的数学模型;采用基于一阶惯性滤波的模糊PID算法控制比例阀驱动升降液压缸运动,从而实现马铃薯联合收获机车身自动调平。对车身调平系统进行仿真分析,结果表明：与传统PID算法相比,模糊PID具有更好的控制性能,系统调节时间缩短51.77%,上升时间缩短53.57%,最大超调量减小6.25%;对整机控制系统进行静态和动态试验测试,结果表明：在坡度-10°~10°范围内,系统自动调平时间小于4s,最大调平误差小于1°;车身在倾斜角10°工况下,使用模糊PID控制算法自动调平时间缩短约50%,静态试验结果与仿真分析结果相符;在起伏变化较大的路面以速度3.6km/h行驶时,车身倾斜角误差控制在±3°以内,较好地实现了马铃薯联合收获机车身自动调平控制,满足实际作业需求。     

基于ARM的联合收割机谷物产量计量系统的研究

以联合收割机谷物产量计量为研究对象,利用压力测产传感器,采用S5PV210微处理器,设计了一套基于ARM的联合收割机谷物产量计量系统,实现了谷物产量的实时计量。田间动态试验结果表明:联合收割机谷物产量计量系统误差范围为3.93%～3. 91%,控制在4%以内,误差波动较小,准确率较高,能够达到设计要求,符合联合收割机的实际测产要求。     

花生联合收获机智能测产系统研究

为解决花生收获过程中产量监测问题,结合4HBLZ-2型自走式花生联合收获机设计了一种智能测产系统。硬件部分包括北斗导航车载接收系统、单片微处理器及重量传感器、德国麦希欧接触式在线水分传感器,通过CAN总线接口与上位机连接。将定量称重与网格细分技术相结合应用于收获机测产领域,相较于冲量式测产系统,极大地降低了收获机振动引起的产量累积误差。软件采用跨平台应用程序Qt完成了各传感器数据的实时接收、存储,以及对任意划定地块产量数据的查询,并且能够实现查询产量数据的平面及3D立体渐变色显示。在5种不同工况下对该测产系统进行试验,测试花生收获机工作状态下测产系统的稳定性。在发动机大油门、开动夹持输送装置工况下,产量相对误差绝对值小于2%,在田间试验情况下产量相对误差绝对值小于5%。