一种玉米联合收获机自动对行装置与方法

本发明涉及农业机械自动化，特别是涉及一种玉米联合收获机自动对行装置与方法。背景技术：1、随着精准农业与智慧农业的发展，农业机械化的水平不断提高。联合收获机作为农业机械化的重要体现之一，近年来逐步应用于玉米的收获过程。准确对行是玉米收获过程中的关键技术之一，影响收获作业质量。人工驾驶联合收获机作业时，需要时刻观察割台与玉米植株的相对位置，加大了驾驶人员的劳动强度。2、玉米联合收获机自动对行装置通过检测玉米行位置得出玉米联合收获机的航向偏角与横向偏差，并根据航向偏角与横向偏差调整其行驶方向以实现自动对行功能。玉米行位置检测方法主要分为非接触式检测和接触式检测两种。非接触式检测通过相机或雷达进行检测，但该方法应用受限于工作环境，适应性较差，且成本较高。接触式检测通过安装有机械式传感器的装置进行检测，但现有装置安装方式单一，安装精度要求较高。在实际应用中，现有玉米联合收获机自动对行方法仍存在无法保证对行检测精度等问题。因此，如何实现降低安装要求的同时提高对行检测精度，以保证玉米联合收获机对行作业质量，进而提高农机装备自动化水平，成为本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种玉米联合收获机自动对行装置与方法，能够实现降低安装要求的同时提高对行检测精度，以保证玉米联合收获机对行作业质量，进而提高农机装备自动化水平。2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：3、一种玉米联合收获机自动对行装置，所述装置安装于割台的分禾器的顶部，所述装置包括长探测杆、短探测杆、右角度传感器、左角度传感器和对行控制器；4、所述长探测杆和所述短探测杆均为带有旋转轴的末端呈弧形的金属杆，但所述长探测杆的长度大于所述短探测杆的长度；所述长探测杆的弧形末端和所述短探测杆的弧形末端均与玉米植株接触，其中，所述长探测杆的弧形末端用于感知距离割台较远位置的玉米植株，所述短探测杆的弧形末端用于感知距离割台较近位置的玉米植株；5、所述长探测杆的旋转轴与所述右角度传感器的输入轴通过联轴器连接，所述右角度传感器用于检测所述长探测杆的转动角度；所述短探测杆的旋转轴与所述左角度传感器的输入轴通过联轴器连接，所述左角度传感器用于检测所述短探测杆的转动角度；6、所述对行控制器分别与所述左角度传感器的信号输出端和所述右角度传感器的信号输出端连接，所述对行控制器用于接收所述右角度传感器的信号输出端输出的所述长探测杆的转动角度和所述左角度传感器的信号输出端输出的所述短探测杆的转动角度，根据所述长探测杆的转动角度和所述短探测杆的转动角度得到转向轮期望转角，根据所述转向轮期望转角的符号与数值确定转向轮的转向指令，并把所述转向指令发送到转向执行机构；所述转向执行机构根据接收到的所述转向指令控制转向轮转动进行自动对行。7、可选地，所述装置有整体式安装方式和分体式安装方式两种安装方式；8、所述整体式安装方式为所述长探测杆与所述短探测杆上下叠放连接为一体，安装于同一分禾器的顶部；9、所述分体式安装方式为所述长探测杆与所述短探测杆分别独立安装于不同分禾器的顶部。10、可选地，所述装置通过安装板安装于割台的分禾器的顶部；所述安装板与螺栓配合使用，将所述装置安装于割台的分禾器的顶部。11、可选地，所述安装板的数量为两个。12、可选地，每个所述安装板上均固定有一个带座轴承；13、两个所述带座轴承分别通过螺栓固定到两个所述安装板上，用于固定所述长探测杆和所述短探测杆。14、可选地，每个所述安装板上均固定有一个传感器支架；15、两个所述传感器支架通过自带螺柱分别固定到两个所述安装板上，用于固定所述左角度传感器和所述右角度传感器。16、可选地，每个所述安装板上均连接有一个复位弹簧；17、一个所述复位弹簧的一端连接在所述长探测杆上，另一端连接在与所述安装板固定连接的第一螺柱上，用于使所述长探测杆完成探测动作后返回初始位置；另一个所述复位弹簧的一端连接在所述短探测杆上，另一端连接在与所述安装板固定连接的第二螺柱上，用于使所述短探测杆完成探测动作后返回初始位置；所述第一螺柱和所述第二螺柱分别与不同的所述安装板固定连接。18、本发明还提供了如下方案：19、一种玉米联合收获机自动对行方法，应用于所述的玉米联合收获机自动对行装置，所述方法包括：20、步骤s1：获取短探测杆的转动角度和长探测杆的转动角度；21、步骤s2：对所述短探测杆的转动角度和所述长探测杆的转动角度进行预处理，得到预处理后的短探测杆的转动角度和预处理后的长探测杆的转动角度；22、步骤s3：根据所述预处理后的短探测杆的转动角度和所述预处理后的长探测杆的转动角度，计算联合收获机的航向偏角；23、步骤s4：根据所述航向偏角计算横向偏差；24、步骤s5：判断所述航向偏角是否小于航向偏角允许误差且所述横向偏差是否小于横向偏差允许误差；25、若步骤s5的输出结果为否，则执行步骤s6：根据所述航向偏角和所述横向偏差计算转向轮期望转角，并根据所述转向轮期望转角的符号与数值确定转向轮的转向指令，将所述转向指令发送给转向执行机构，然后返回步骤s1；所述转向指令用于转向执行机构控制转向轮转动进行自动对行；26、若步骤s5的输出结果为是，则执行步骤s7：判断所述航向偏角是否等于0且所述横向偏差是否等于0；27、若步骤s7的输出结果为是，则自动对行结束；28、若步骤s7的输出结果为否，则返回步骤s1。29、可选地，对所述短探测杆的转动角度和所述长探测杆的转动角度进行预处理，得到预处理后的短探测杆的转动角度和预处理后的长探测杆的转动角度，具体包括：30、采用递推平均算法对所述短探测杆的转动角度和所述长探测杆的转动角度进行滤波处理，得到滤波后的短探测杆的转动角度和滤波后的长探测杆的转动角度；31、采用波峰波谷二阶差分识别算法消除所述滤波后的短探测杆的转动角度和所述滤波后的长探测杆的转动角度的周期性变化误差，得到预处理后的短探测杆的转动角度和预处理后的长探测杆的转动角度。32、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：33、本发明公开的玉米联合收获机自动对行装置与方法，通过长探测杆、短探测杆、右角度传感器、左角度传感器和对行控制器形成模块化装置，采用模块化设计，根据长探测杆和短探测杆的转动角度精确定位玉米植株，解算转向轮期望转角，根据转向轮期望转角的符号与数值确定转向轮的转向指令，转向执行机构根据接收到的转向指令控制转向轮转动进行自动对行，从而实现利用模块化装置降低安装要求的同时提高对行检测精度，以保证玉米联合收获机对行作业质量，进而提高农机装备自动化水平。技术特征：1.一种玉米联合收获机自动对行装置，其特征在于，所述装置安装于割台的分禾器的顶部，所述装置包括长探测杆、短探测杆、右角度传感器、左角度传感器和对行控制器；2.根据权利要求1所述的玉米联合收获机自动对行装置，其特征在于，所述装置有整体式安装方式和分体式安装方式两种安装方式；3.根据权利要求1所述的玉米联合收获机自动对行装置，其特征在于，所述装置通过安装板安装于割台的分禾器的顶部；所述安装板与螺栓配合使用，将所述装置安装于割台的分禾器的顶部。4.根据权利要求3所述的玉米联合收获机自动对行装置，其特征在于，所述安装板的数量为两个。5.根据权利要求4所述的玉米联合收获机自动对行装置，其特征在于，每个所述安装板上均固定有一个带座轴承；6.根据权利要求5所述的玉米联合收获机自动对行装置，其特征在于，每个所述安装板上均固定有一个传感器支架；7.根据权利要求6所述的玉米联合收获机自动对行装置，其特征在于，每个所述安装板上均连接有一个复位弹簧；8.一种玉米联合收获机自动对行方法，其特征在于，应用于权利要求1-7中任一项所述的玉米联合收获机自动对行装置，所述方法包括：9.根据权利要求8所述的玉米联合收获机自动对行方法，其特征在于，对所述短探测杆的转动角度和所述长探测杆的转动角度进行预处理，得到预处理后的短探测杆的转动角度和预处理后的长探测杆的转动角度，具体包括：技术总结本发明公开一种玉米联合收获机自动对行装置与方法，涉及农业机械自动化领域，装置包括：长探测杆、短探测杆、右角度传感器、左角度传感器和对行控制器；通过长探测杆、短探测杆、右角度传感器、左角度传感器和对行控制器形成模块化装置，采用模块化设计，根据长探测杆和短探测杆的转动角度精确定位玉米植株，解算转向轮期望转角，根据转向轮期望转角的符号与数值确定转向轮的转向指令，转向执行机构根据接收到的转向指令控制转向轮转动进行自动对行。本发明能够实现降低安装要求的同时提高对行检测精度，以保证玉米联合收获机对行作业质量，进而提高农机装备自动化水平。技术研发人员：杜娟,柳洋,印祥,金诚谦,薛广杰,张恩根,倪有亮受保护的技术使用者：山东理工大学技术研发日：技术公布日：2024/3/31