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一種智能玉米收割設備及其使用方法與流程

文檔序號:12040562閱讀:來源:國知局
一種智能玉米收割設備及其使用方法與流程

技術特征:
1.一種智能玉米收割設備,其由行走裝置、收割裝置、射頻收發裝置、控制裝置、機架構成,所述收割裝置、射頻收發裝置、控制裝置固定在所述機架上,其特征在于:所述收割裝置包括上割臺、下割臺、輸送槽、切碎器、脫皮機和倉體,其中所述上割臺位于所述智能玉米收割設備的前部,用于完成對玉米的摘取與收集,其包括分禾器、摘玉米輥、變速箱以及玉米收集攪龍;所述摘玉米輥為縱臥式,分為前、中、后三段,前段為帶有凸棱的錐體,用于引導桿莖順利進入摘玉米輥的間隙,中段為摘玉米段,后段為強拉段,作用是將拉斷的桿莖和桿莖末梢部分從縫隙中拉出或絞斷,防止堵塞;所述下割臺位于所述上割臺的正下方,用于完成對玉米桿莖的切斷、收集與輸送,其包括往復式切斷裝置、桿莖收集攪龍和桿莖輸送過橋;所述往復式切斷裝置包括動刀片、定刀片、護刃器、壓刃器、摩擦片,所述動刀片兩面刻有齒紋,防止桿莖從剪切口滑出,并具有自磨刃作用;所述護刃器尖端有護舌,護刃器上鉚接定刀片,所述動刀片與定刀片組成切割副,所述定刀片與護刃器成為兩個固定支撐點,構成對桿莖的雙支撐,所述動刀片由曲柄連桿或擺環機構驅動,作往復運動,使所述動刀片和定刀片構成穩定的剪切副;所述行走裝置包括履帶、履帶輪、換行移動結構;所述履帶輪共有2組,構成所述智能玉米收割設備行進機構,每組履帶輪包括1個主動輪和2個從動輪,每組履帶輪與所述履帶構成三角形,所述主動輪位于三角形的頂端并與所述機架上的驅動電機固定連接,所述2個從動輪位于三角形的兩側底端;所述換行移動結構包括主框架、支撐桿、絲杠滑塊結構,所述主框架為長方形框架,長邊為2條平行的導桿,短邊為2條平行的連接桿,所述支撐桿共有4個,分別垂直于所述主框架并固定在其4個角上,所述支撐桿在液壓驅動電機的作用下能夠同步伸縮,所述絲杠滑塊結構的絲杠平行于所述導桿并且兩端固定在所述主框架,所述絲杠滑塊結構的滑塊與所述機架固定連接,并且具有與所述導桿配合的通孔,在驅動電機的作用下所述滑塊沿著所述導桿移動;所述射頻收發裝置包括射頻發射裝置和射頻接收裝置,所述射頻發射裝置包括發射天線、射頻產生模塊、微處理器、存儲器、電池,3個以上的所述射頻發射裝置散布在所述智能玉米收割設備周圍的工作環境,構成網絡,所述存儲器存儲所述射頻發射裝置的身份識別數據,所述微處理器將該身份識別數據調制到由所述射頻產生模塊產生的頻率為正弦波的載波信號中,產生的調制信號的頻率為300Mhz-3Ghz,并通過所述發射天線發射出去;所述射頻接收裝置包括接收天線、射頻信號處理裝置,安裝在所述機架上,通過所述接收天線接收來自所述射頻發射裝置發射的調制信號,所述射頻信號處理裝置解調調制信號獲取所述射頻發射裝置的身份數據,并獲取信號幅值;所述控制裝置接收來自所述射頻接收裝置提供的身份數據和信號幅值,根據所述身份數據和信號幅值使用三點輔助定位法計算出所述智能玉米收割設備的位置,從而控制所述行走裝置進行行進、停止或者換行操作,并同時控制所述收割裝置進行收割動作;所述控制裝置通過所述射頻接收裝置能夠接收來自遠程控制計算機發出的指令,實現遠程控制。2.根據權利要求1所述的智能玉米收割設備,其特征在于:所述桿莖輸送過橋包括4個喂入輥、過橋殼體、浮動裝置,所述喂入輥與所述過橋殼體的底板之間形成喂入室,桿莖在所述喂入室中調直、輸送至所述切碎器。3.根據權利要求2所述的智能玉米收割設備,其特征在于:所述喂入輥的輥一為浮動輥,軸接在所述浮動裝置上,所述喂入輥的輥二、輥三、輥四與所述過橋殼體軸接,所述輥一、輥二、輥三直徑大小相同,中心軸線在同一平面與底板平面平行,所述輥四直徑小于所述輥一,與底板間隙同所述輥一、輥二、輥三與底板間隙相同,保證喂入時的壓緊與夾持作用;所述輥一的齒形為三角形的尖齒,其作用在于給喂入的桿莖提供抓取力,同時對桿莖調直、壓緊;所述輥二、輥三與輥一齒形相同,所述輥二齒形與輥一的齒形相交錯,使輸送方向上無盲區;所述輥四的齒形為腰梯形的尖齒,作用是將輸送的桿莖壓緊喂入,便于切碎器的切碎。4.根據權利要求3所述的智能玉米收割設備,其特征在于:所述浮動裝置包括浮動板、拉簧和拉板,所述浮動板的后端通過端蓋套接在所述輥二的輥軸上,所述浮動板的中間部分通過軸承套接在所述輥一上,所述浮動板的前端連接所述拉簧,所述拉簧下部分用螺栓固定在浮動拉板上,進而使輥一能夠上下浮動,根據喂入量的多少來調節拉簧,當喂入量過大時,喂入的桿莖會克服拉簧的拉力,輥一與過橋底板間隙變大,桿莖順利喂入。5.根據權利要求1所述的智能玉米收割設備,其特征在于:所述輸送槽位于所述上割臺的玉米收集攪龍后部,用于將收集到的玉米輸送至所述脫皮機,玉米經過脫皮后進入倉體,完成玉米的收集;所述切碎器位于所述下割臺的桿莖輸送過橋的后端,用于將輸送來的玉米桿莖切碎、拋撒還田或回收,其包括滾筒式切碎器和拋送筒。6.根據權利要求1所述的智能玉米收割設備,其特征在于:所述滑塊內部具有相互嚙合的驅動齒輪和從動齒輪,所述驅動齒輪與驅動電機的驅動軸固定,所述從動齒輪中心具有與所述絲杠螺紋配合的螺紋通孔,通過驅動齒輪和從動齒輪的配合實現了旋轉運動到直線運動的轉換。7.根據權利要求1所述的智能玉米收割設備,其特征在于:所述三點輔助定位法包括如下步驟:步驟(1)對接收的信號幅值進行排序,獲取幅值強度前四的信號對應的射頻發射裝置身份,各個射頻發射裝置的位置按照由強到弱的順序依次為O1(x1,y1)、O2(x2,y2)、O3(x3,y3);步驟(2)則各個射頻發射裝置距離智能玉米收割設備T(xT,yT)的距離r1、r2、r3可以根據以下關系式計算得出,其中,S(r)表示射頻發射裝置和射頻接收裝置之間的距離,r0表示相對接近距離,取1m,n表示路徑損耗系數;步驟(3)建立方程組,解出上述方程組,得到兩組解T1(xT,yT)和T2(xT,yT);步驟(4)確定最小線段的坐標點,建立方程組,解出上述方程組,得到兩組解T3(xT,yT)和T4(xT,yT);解出上述方程組,得到兩組解T5(xT,yT)和T6(xT,yT);分別計算線段T3T5、T3T6、T4T5、T4T6的長度,取其中的最小值線段所對應的兩個點T3、4min(xT,yT)和T5、6min(xT,yT);步驟(5)將步驟(4)得到的兩個點T3、4min(xT,yT)和T5、6min(xT,yT)分別與T1(xT,yT)和T2(xT,yT)進行長度計算,得到T1T3、4min,T2T3、4min,T1T5、6min,T2T5、6min,比較T1T3、4min+T1T5、6min與T2T3、4min+T2T5、6min之間的大小,取最小值對應的解T1(xT,yT)或T2(xT,yT),為智能玉米收割設備的真正位置。8.根據權利要求1-7任意一項智能玉米收割設備的使用方法,其特征在于包括如下步驟:步驟(1)啟動3個以上的射頻發射裝置,并散布在智能玉米收割設備的工作環境中,構成網絡;步驟(2)放置智能玉米收割設備,啟動電源,初始化智能玉米收割設備,射頻接收裝置接收信號開始定位,實時監控智能玉米收割設備的行進路徑;步驟(3)判斷智能玉米收割設備是否處于田地的一端,如果是則執行步驟(4),如果不是則執行步驟(5);步驟(4)由于到了田地的一端,因此需要換行,支撐桿伸出,支撐在地面上,將智能玉米收割設備抬起,在絲杠滑塊結構的作用下實現智能玉米收割設備平移,到達要換行的位置時,支撐桿收縮,將所述智能玉米收割設備放置在地面上;步驟(5)支撐桿收縮,在電機的驅動下,履帶和履帶輪配合繼續行走;步驟(6)在行走的過程中,控制裝置控制玉米收割裝置進行玉米收割動作;步驟(7)玉米收割工作結束。9.根據權利要求8所述的使用方法,其特征在于:步驟(2)具體包括如下步驟:步驟(2.1)射頻發射裝置的微處理器將存儲器存儲的身份識別數據調制到由射頻產生模塊產生的頻率為正弦波的載波信號中,產生的調制信號的頻率為300Mhz-3Ghz,并通過所述發射天線發射出;步驟(2.2)射頻接收裝置通過接收天線接收來自射頻發射裝置發射的調制信號,射頻信號處理裝置解調調制信號獲取所述射頻發射裝置的身份數據,并獲取信號幅值;步驟(2.3)控制裝置接收來自射頻接收裝置提供的身份數據和信號幅值,根據所述身份數據和信號幅值使用三點輔助定位法計算出智能玉米收割設備的位置。10.根據權利要求9所述的使用方法,其特征在于:所述步驟(2.3)所述三點輔助定位法包括如下步驟:步驟(2.3.1)對接收的信號幅值進行排序,獲取幅值強度前四的信號對應的射頻發射裝置身份,各個射頻發射裝置的位置按照由強到弱的順序依次為O1(x1,y1)、O2(x2,y2)、O3(x3,y3);步驟(2.3.2)則各個射頻發射裝置距離智能玉米收割設備T(xT,yT)的距離r1、r2、r3可以根據以下關系式計算得出,其中,S(r)表示射頻發射裝置和射頻接收裝置之間的距離,r0表示相對接近距離,取1m,n表示路徑損耗系數;步驟(2.3.3)建立方程組,解出上述方程組,得到兩組解T1(xT,yT)和T2(xT,yT);步驟(2.3.4)確定最小線段的坐標點,建立方程組,解出上述方程組,得到兩組解T3(xT,yT)和T4(xT,yT);解出上述方程組,得到兩組解T5(xT,yT)和T6(xT,yT);分別計算線段T3T5、T3T6、T4T5、T4T6的長度,取其中的最小值線段所對應的兩個點T3、4min(xT,yT)和T5、6min(xT,yT);步驟(2.3.5)將步驟(2.3.4)得到的兩個點T3、4min(xT,yT)和T5、6min(xT,yT)分別與T1(xT,yT)和T2(xT,yT)進行長度計算,得到T1T3、4min,T2T3、4min,T1T5、6min,T2T5、6min,比較T1T3、4min+T1T5、6min與T2T3、4min+T2T5、6min之間的大小,取最小值對應的解T1(xT,yT)或T2(xT,yT),為智能玉米收割設備的真正位置。
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