专利名称：一种组合式农田地表高度检测装置的制作方法
技术领域：
一种组合式农田地表高度检测装置技术领域[0001]本实用新型属于不规则的表面或轮廓的计量领域，特别涉及一种组合式农田地表 高度检测装置。
背景技术：
[0002]在农田地表作业时，如耕翻、播种、移栽、施肥、除草、收获等作业环节中，期望作业 机具相对地表工作高度(深度)维持一致，以获得较好的工作效果。鉴于主动控制机具工 作高度(深度)相对被动控制不易受外界条件影响，国内外许多学者对田间积极主动高度 (深度)控制系统进行了研究，并得到了一定程度的应用。检测单元一般实时检测地表高 度，间接得到机具相对地表工作高度(深度)信息、并传递给后续控制单元，这是主动控制 系统中必不可缺的、最基本的单元之一。[0003]农田地表类型多变，有传统耕作地表、保护性耕作地表、草地、沼泽地表等，不同测 距原理的传感器在特定的农田地表的检测性能表现不一。[0004]目前，测距传感器种类繁多，主要分为接触式与非接触式传感器，而应用较为广泛 普遍的有红外测距传感器、超声波测距传感器与差动变压式线性可变位移传感器等。[0005]因此，需要一种适用于在农田地表的高度检测装置，对比不同测距原理的传感器 在不同农田地表的高度检测性能表现，为在特定农田地表选择合适的传感器提供依据，进 而为特定农田地表开发积极主动高度(深度)控制系统选择合适的检测单元。发明内容[0006]本实用新型的目的是提供一种适用于在农田地表的高度检测装置，对比常用的三 种不同测距原理的传感器(其它测距原理的传感器亦可，根据需要改变下结构尺寸、安装 位置即可)在不同农田地表的高度检测性能表现，为在特定农田地表选择合适的传感器提 供依据，为后续研制主动式高度(深度)控制系统解决检测单元选型这一难题。[0007]为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的[0008]一种组合式农田地表高度检测装置，所述装置包括导轨1、脚轮2、机架3、红外传 感器4、红外传感器安装支架5、传感器安装支架连接板6、超声波传感器安装支架7、超声波 传感器8、连杆9、数据采集单元安置处10、检测地轮11、线性可变位移传感器12、扶手13、 数据采集单元14，其中[0009]导轨1水平铺设于地表；[0010]脚轮2在导轨1上移动；[0011]机架3与脚轮2的轮轴固定连接；[0012]传感器安装支架连接板6焊接在机架3上；[0013]红外传感器安装支架5、超声波传感器安装支架7通过螺栓与传感器安装支架连 接板6连接；[0014]红外传感器4、超声波传感器8分别安装于红外传感器安装支架5、超声波传感器安装支架7上；[0015]连杆9上端铰接在机架3上，下端与检测地轮11相连；[0016]检测地轮11在实际地表上移动，相对机架3上下浮动；[0017]线性可变位移传感器12上端铰接在机架3上，下端与检测地轮11轮轴相连；[0018]扶手13焊接在机架3上；[0019]红外传感器4、超声波传感器8、线性可变位移传感器12与数据采集单元14连接。[0020]所述导轨1在纵向上可以与另一导轨连接，两平行导轨之间通过导轨连接件15相 连。[0021]所述线性可变位移传感器12上端铰接在机架3上，下端与检测地轮11轮轴相连， 上下端安装位置在一垂直纵面内，线性可变位移传感器动杆17拉伸量与相应垂直高度变 化正相关。[0022]所述的数据采集单元14包括单片机、PC,安置在数据采集单元安置处10，单片机 通过串口传输或A/D转换接收由各传感器发来的数据，并将数据整合打包串口传输给PC， 完成数据采集。[0023]本实用新型的有益效果在于对比常用的三种不同测距原理的传感器(其它测距 原理的传感器亦可，根据需要改变下结构尺寸、安装位置即可)在不同农田地表的高度检 测性能表现，综合性价比，为特定农田地表选择合适的传感器，进而为特定农田地表开发主 动高度(深度)控制系统选择合适的检测单元。


[0024]图1为本实用新型一种组合式农田地表高度检测装置主视结构示意图(拆去数据 采集单元)；[0025]图2为本实用新型一种组合式农田地表高度检测装置左视结构示意图(拆去红外 传感器4、红外传感器安装支架5、超声波传感器安装支架7、超声波传感器8及数据采集单 元)；[0026][0027]意图；[0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038]4图3为本实用新型一种组合式农田地表高度检测装置导轨连接件示意图； 图4为本实用新型一种组合式农田地表高度检测装置的线性可变位移传感器示图5为本实用新型一种组合式农田地表高度检测装置的数据采集流程图, 附图标记 1导轨 3机架5红外传感器安装支架 7超声波传感器安装支架 9连杆 11检测地轮 13扶手 15导轨连接件 17线性可变位移传感器动杆2脚轮4红外传感器6传感器安装支架连接板8超声波传感器10数据采集单元安置处12线性可变位移传感器14数据采集单元16线性可变位移传感器动杆连接18线性可变位移传感器定杆[0039]19线性可变位移传感器定杆连接具体实施方式
[0040]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明与描述。[0041]如图1、2所示，一种组合式农田地表高度检测装置包括导轨1、脚轮2、机架3、红 外传感器4、红外传感器安装支架5、传感器安装支架连接板6、超声波传感器安装支架7、超 声波传感器8、连杆9、数据采集单元安置处10、检测地轮11、线性可变位移传感器12、扶手13、数据采集单元14，导轨1水平铺设于地表；脚轮2在导轨1上移动；机架3与脚轮2的轮 轴固定连接；传感器安装支架连接板6焊接在机架3上；红外传感器安装支架5、超声波传 感器安装支架7通过螺栓与传感器安装支架连接板6连接；红外传感器4、超声波传感器8 分别安装于红外传感器安装支架5和超声波传感器安装支架7上，且检测探头均面向地表； 连杆9上端铰接在机架3上，下端与检测地轮11相连；检测地轮11相对机架3可以自由地 浮动，跟随实际地表；线性可变位移传感器12上端铰接在机架3上，下端与检测地轮11轮 轴相连；扶手13焊接在机架3上；红外传感器4、超声波传感器8、线性可变位移传感器12 与数据采集单元14连接。[0042]田间操作时，手握扶手13驱动检测装置脚轮2行走在导轨1上，红外传感器4、超 声波传感器8、线性可变位移传感器12实施地表高度检测，并将数据传输至数据采集单元14。[0043]如图1、2、3所示，所述的导轨1水平地铺设在地表，导轨(1)在纵向上可以与另一 导轨连接，增加导轨总长度可以通过增加导轨数量来实现，两平行导轨之间通过导轨连接 件15相连。[0044]所述的脚轮2在导轨1上移动，这样可以保证检测装置在行走过程中自身处于水 平位置，避免由检测装置自身起伏引起的测量误差。[0045]如图1、2、4所示，线性可变位移传感器12上端通过线性可变位移传感器定杆连接 19铰接在机架3上，下端通过线性可变位移传感器动杆连接16与检测地轮11轮轴相连，上 下端安装位置在一纵垂面内，通过特定的几何关系，可求得线性可变位移传感器动杆17拉 伸量引起的相应垂直高度变化。[0046]如图5所示，数据采集单元14包括单片机、PC等，安置在数据采集单元安置处10， 单片机通过串口传输或A/D转换接收由各传感器发来的数据，并将数据整合打包串口传输 给PC，完成数据采集。[0047]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽 管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以 对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和 范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种组合式农田地表高度检测装置，其特征在于所述装置包括导轨(1)、脚轮( 、机架C3)、红外传感器(4)、红外传感器安装支架(5)、 传感器安装支架连接板(6)、超声波传感器安装支架(7)、超声波传感器(8)、连杆(9)、数据 采集单元安置处(10)、检测地轮(11)、线性可变位移传感器(1 、扶手(1 、数据采集单元 (14)；其中，导轨(1)水平铺设于地表； 脚轮⑵在导轨⑴上移动； 机架(3)与脚轮O)的轮轴固定连接； 传感器安装支架连接板(6)焊接在机架( 上；红外传感器安装支架(5)、超声波传感器安装支架(7)通过螺栓与传感器安装支架连 接板(6)连接；红外传感器G)、超声波传感器(8)分别安装于红外传感器安装支架(5)、超声波传感 器安装支架(7)上；连杆(9)上端铰接在机架C3)上，下端与检测地轮(11)相连；检测地轮(11)在实际地表上移动，相对机架C3)上下浮动；线性可变位移传感器(12)上端铰接在机架(3)上，下端与检测地轮(11)轮轴相连；扶手(13)焊接在机架(3)上；红外传感器G)、超声波传感器(8)、线性可变位移传感器(1 与数据采集单元(14) 连接。
2.根据权利要求1所述的组合式农田地表高度检测装置，其特征在于所述导轨(1) 在纵向上可以与另一导轨连接，两平行导轨之间通过导轨连接件(1 相连。
3.根据权利要求1所述的组合式农田地表高度检测装置，其特征在于所述的线性可 变位移传感器(1 上端铰接在机架C3)上，下端与检测地轮(11)轮轴相连，上下端安装位 置在一垂直纵面内，线性可变位移传感器动杆(17)拉伸量与相应垂直高度变化正相关。
4.根据权利要求1所述的组合式农田地表高度检测装置，其特征在于所述的数据采 集单元(14)包括单片机、PC，安置在数据采集单元安置处(10)，单片机通过串口传输或A/ D转换接收由各传感器发来的数据，并将数据整合打包串口传输给PC，完成数据采集。
专利摘要本实用新型属于不规则的表面或轮廓的计量领域，特别涉及一种组合式农田地表高度检测装置，与红外、超声波和线性可变位移测距传感器配合使用，其特征在于所述装置包括导轨(1)、脚轮(2)、机架(3)、三种传感器及其安装机构、连杆(9)、数据采集单元安置处(10)、检测地轮(11)、扶手(13)、数据采集单元(14)；通过手握扶手(13)驱动检测装置脚轮(2)在导轨(1)上行走，各传感器实施地表高度检测，并将数据传输至MCU，MCU再将数据整合打包传输给PC，完成数据采集。该地表高度检测装置可以对比三种传感器在不同农田地表的高度检测性能表现，为在特定农田地表选择合适的地表高度检测传感器提供依据。
文档编号G01C3/00GK201819683SQ201020562800
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者何进, 张东远, 李慧, 李洪文, 毛宁, 王庆杰, 苏艳波, 蔡国华 申请人:中国农业大学