(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811523326.7
(22)申请日 2018.12.13
地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区南塔街
114号
(72)发明人 王卓 高飞扬 白晓平 杨亮
(74)专利代理机构 沈阳科苑专利商标代理有限
公司 21002
代理人 许宗富
(51)Int.Cl.
A01D 41/127(2006.01)
A01D 91/04(2006.01)
G05D 1/02(2020.01)
(54)发明名称
自动对行方法
(57)摘要
本发明属于农业智能装备领域，具体地说是
一种玉米联合收割机自动对行传感装置及自动
制器和与其分别连接的对行信号采集节点、转向
控制器，该传感器模块通过安装固定单元安装在
器、上盖、扭簧、支撑底座、转轴、固定板及探测
杆。方法为玉米植株触碰偏离作物行的玉米收割
机上探测杆的自由端，对行信号采集节点连接传
感器实时采集角度信号输出给控制器，控制器根
据接收的角度信号计算收割机的车轮转向角度，
并通过玉米联合收割机的转向控制器控制电液
比例阀控制车轮转向、自动对行。本发明实现了
玉米收割机的自动对行，保证了玉米收割机沿着
玉米作物行进行收割。权利要求书3页 说明书9页 附图3页CN 111316812 A 2020.06.23
C N 111316812
A
1.一种玉米联合收割机自动对行传感装置，其特征在于：包括传感器模块(1)及安装固定单元(2)、控制器和与其分别连接的对行信号采集节点、转向控制器；对行信号采集节点连接传感器模块(1)实时采集角度信号输出给控制器；控制器根据接收的角度信号计算收割机的车轮转向角度，并通过玉米联合收割机的转向控制器控制电液比例阀控制车轮转向、自动对行；
该传感器模块(1)通过安装固定单元(2)安装在玉米联合收割机上；所述传感器模块(1)包括角度传感器(101)、上盖(103)、扭簧(104)、支撑底座(107)、转轴(108)、固定板(109)及探测杆(110)，其中上盖(103)及支撑底座(107)分别安装于固定板(109)上，所述转轴(108)转动安装在固定板(109)和/或支撑底座(107)上，所述探测杆(110)的一端与转轴(108)的一端相连，该探测杆(110)的另一端为自由端，所述角度传感器(101)安装在上盖(103)上，该角度传感器(101)的轴与所述转轴(108)的另一端连接；所述上盖(103)内设有套在转轴(108)上的扭簧(104)，该扭簧(104)的两端分别与转轴(108)和上盖(103)相连；
玉米植株触碰偏离作物行的玉米收割机上所述探测杆(110)的自由端，通过该探测杆(110)带动转轴(108)转动，所述转轴(108)将转动角度传递给角度传感器(101)。
2.根据权利要求1所述的玉米联合收割机自动对行传感装置，其特征在于：所述支撑底座(107)上安装有作为探测杆(110)回位时限位探测杆(110)回位至测量零点的限位挡板(111)；所述支撑底座(107)上设有凹槽，所述限位挡板(111)位于该凹槽开口端、并与探测杆(110)转动方向相反的一侧。
3.根据权利要求1所述的玉米联合收割机自动对行传感装置，其特征在于：所述上盖(103)内容置有固定块(105)，该固定块(105)与所述转轴(108)连动，所述扭簧(104)位于固定块(105)的上方，该扭簧(104)的一端连接于固定块(105)，另一端与所述上盖(103)相连。
4.根据权利要求1所述的玉米联合收割机自动对行传感装置，其特征在于：所述上盖(103)与支撑底座(107)分别安装于固定板(109)的上下表面，所述转轴(108)通过轴承(106)分别与固定板(109)及支撑底座(107)转动连接。
5.根据权利要求1所述的玉米联合收割机自动对行传感装置，其特征在于：所述角度传感器(101)通过螺柱(102)固定在上盖(103)上，该角度传感器(101)的轴与所述转轴(108)的另一端过盈配合。
6.根据权利要求1所述的玉米联合收割机自动对行传感装置，其特征在于：所述安装固定单元(2)为一对
的固定架(201)，该一对的固定架(201)的一端分别与所述固定板(109)的两端相连，所述一对的固定架(201)的另一端分别向一侧弯折，并固接于所述分禾器(3)前端的下方。
7.根据权利要求1所述的玉米联合收割机自动对行传感装置，其特征在于：所述自动对行传感装置成对地安装在玉米收割机割台的分禾器(3)的前端下方，该成对的自动对行传感装置中的探测杆(110)在测量零点位置的间距能够让玉米植株通过。
8.一种玉米联合收割机自动对行方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：玉米收割机沿玉米作物行进行自动收割过程中，玉米收割机偏离作物行时，玉米植株触碰自动对行传感装置的探测杆(110)，推动探测杆(110)转动的角度传递给角度传感器(101)，角度传感器(101)测量角度信号；
步骤2：对行信号采集节点分别采集两侧的角度信号s1(n)、s2(n)进行差值运算，得出n
时刻对行偏差量s(n)，再与上一时刻的对行偏差量做差值得到对行偏差量变化率Δs(n)，通过玉米收割机的CAN总线发送到控制器上：
s(n)＝s1(n)-s2(n)；
Δs(n)＝s(n)-s(n-1)；
步骤3：控制器将对行偏差量s(n)及对行偏差量变化率Δs(n)作为输入信号，计算输出信号收割机的车轮转向角度δ(n)；
步骤4：控制器通过玉米联合收割机的转向控制器控制电液比例阀控制车轮转向、自动对行。
9.根据权利要求1所述的一种玉米联合收割机自动对行方法，其特征在于，所述δ(n)的计算具体包括：
S3.1：采用模糊子集{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，将模糊推理器的两个输入信号对行偏差量s(n)及对行偏差量变化率Δs(n)分别乘以量化因子0.3和2再映射到区间[-6,6]，并采用三角隶属度函数确定变量的隶属度，得到：s(n)的隶属度μ(s(n))、Δs(n)的隶属度μ(Δs (n))；
S3.2：根据模糊规则库中的规则得到输出变量δi(n)；
通过Mamdani中的max-min合成法进行模糊推理μi(δi(n))＝min(μ(s(n)),μ(Δs(n)))，计算输出信号δi(n)的隶属度μi(δi(n))；
S3.3：使用重心法进行解模糊，计算δ(n)；
其中，模糊规则库中有N条模糊规则，i为N的索引。
10.根据权利要求9所述的一种玉米联合收割机自动对行方法，其特征在于，将s(n)分别代入下列模糊子集的隶属度函数中的x，得到s(n)的隶属度μ(s(n))；将Δs(n)分别代入下列模糊子集的隶属度函数中的x，得到Δs(n)的隶属度μ(Δs(n))；
模糊子集{NB}的隶属度函数为：
模糊子集{NM}的隶属度函数为：
模糊子集{NS}的隶属度函数为：
模糊子集{ZO}的隶属度函数为：模糊子集{PS}的隶属度函数为：模糊子集{PM}的隶属度函数为：模糊子集{PB}隶属度函数为：
一种玉米联合收割机自动对行传感装置及自动对行方法
技术领域
[0001]本发明属于农业智能装备领域，涉及一种玉米联合收割机自动对行传感装置及自动对行方法，主要用于玉米联合收割机的自动导航控制。
背景技术
[0002]在精准农业中，自动对行传感装置是导航系统的重要组成之一。目前应用于玉米联合收割机自动对行传感装置主要有四种：即基于图像处理的导航路线检测装置、柔性触须的自动对行装置、基于限位开关的自动对行装置以及基于角度传感器的自动对行装置。从传感器原理复杂程度和精度上考虑，基于角度传感器的自动对行装置适合在田间测产系统中应用，欧美等国的商品化测产系统中大多采用了柔性触须的自动对行装置，但我国正处于精准农业的起步阶段，在此领域内并没有较多的技术积累以及具有实用价值的产品。基于角度传感器的自动对行装置可以定量反映反应玉米收割机偏离玉米行道的程度，得到的信号可以被对行控制器处理。
[0003]基于图像处理的导航路线检测装置目前处于试验阶段，并未进入正式应用，其对于处理芯片与工作环境有特殊的要求；柔性触须自动对行装置目前已经在欧美大部分玉米联合收割机上使用，可靠性高于其他同用途传感器，但此类产品在我国处于空白阶段，我国具有仿制的能力但是并不具有大量生产投入使用的基础；基于限位开关的对行装置在几十年前就已经应用于农机自动导航上，在发达国家流行，此类传感器结构简单，由于触发开关仅能提供偏航的方向信息，是一种定性而非定量的方法，所能提供对行信息不够充分，不能用于自动对行控制器的控制，这就导致了使用这种装置的时候会产生对行控制精度不高的情况。从农机手的角度来看，此类传感器并不能提供一个精确的信息以警告操纵员采取何种动作。基于角度信息反馈的对行检测装置，此装置能够提供定量的导航信息，用于
实现对玉米联合收割机的自动对行控制。
发明内容
[0004]针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种玉米联合收割机自动对行传感装置及自动对行方法。
[0005]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种玉米联合收割机自动对行传感装置，包括传感器模块及安装固定单元、控制器和与其分别连接的对行信号采集节点、转向控制器；对行信号采集节点连接传感器模块实时采集角度信号输出给控制器；控制器根据接收的角度信号计算收割机的车轮转向角度，并通过玉米联合收割机的转向控制器控制电液比例阀控制车轮转向、自动对行；
[0006]该传感器模块通过安装固定单元安装在玉米联合收割机上；所述传感器模块包括角度传感器、上盖、扭簧、支撑底座、转轴、固定板及探测杆，其中上盖及支撑底座分别安装于固定板上，所述转轴转动安装在固定板和/或支撑底座上，所述探测杆的一端与转轴的一端相连，该探测杆的另一端为自由端，所述角度传感器安装在上盖上，该角度传感器的轴与
说 明 书1/9页CN 111316812 A
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