Способ измерения скорости мобильного сельскохозяйственного агрегата

 

Сущность изобретения: формируют образ ограниченного участка поверхности почвы путем одновременного восприятия по меньшей мере двух расположенных на нем неоднородностей с помощью матричного преобразователя и запоминают его. Сопоставляя указанный образ с сигналами первичного преобразователя, непрерывно воспринимающего неоднородности поверхности почвы, фиксируют положение преобразователя над указанным ограниченным участкомпоЪер хниетиГпо чёы путе гкомпенсационного перемещения преобразователя относительно движущегося агрегата. После этого измеряют расстояние и время компенсационного перемещения и определяют его скорость, которая равна абсолютному значению скорости поступательного движения агрегата относительно поверхности почвы 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 А 01 В 69/04 j g 1 1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890432/15 (22) 08.10.90 (46) 23.12.92. Бюл. ¹ 47 (71) Научно-производственное объединение по испытанию сельскохозяйственной.техники, совершенствованию и внедрению прогрессивных технологий в животноводстве и кормопроиэводстве (72) Ю;С, Ометов и А.Ю. Любимов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 871751, KJI A 01 В 69/04. 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ МОБИЛЬНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

АГРЕ ГАТА (57) Сущность изобретения: формируют образ ограниченного участка поверхности почвы путем одновременного восприятия по

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для измерения и контроля действительной скорости движения мобильных сельскохозяйственных агрегатов (например, тракторов) при выполнении ими "ехнологических процессов, Измерение действительной скорости сельскохозяйственного агрегата является основой систем регулировки количества разбрызгиваемых и разбрасываемых удобрений, а также высаживаемых семян. Кроме того, измерение действительной скорости движения мобильных сельскохозяйственных агрегатов необходимо в системах оптимизации и управления режимов работы и управления агрегатов; в системах контроля технологических процессов, осуществляе!

Ы 1782375 А1 меньшей мере двух расположенных на нем неоднородностей с помощью матричного преобразователя и запоминают его. Соппставняя указанный образ с сигналами первичного преобразователя, непрерывно воспринимающего неоднородности поверхности почвы, фиксируют положение преобразователя над указанным ограниченным уч»а»сткомйоверянМти ho>eII путем компенсационного перемещения преобразователя относительно движущегося агрегата. После этого измеряют расстояние и время компенсационного перемещения и определяют его скорость, которая равна абсолютному значению скорости поступательного движения агрегата относительно поверхности почвы.

2 ил, мых в сельском хозяйстве;"йри"испытаниях мобильной сельскохозяйственной техники.

Известны различные способы иэмере- QQ ния скорости транспортных средств, в том числе и мобильных сельскохозяйственных агрегатов; Так, известны способы измерения скорости трактора, основанные нл эффекте Допплера. Для осуществления этого способа на тракторе на заданной высоте устанавливают приемопередающий допплеровский датчик. При движении трах- в тора по поверхности осуществляют зондирующее излучение указанным датчи ком. направленное под углом и к опорной поверхности трактора, Отраженный от поверхности почвы сигнал принимается указанным выше датчиком и, так как трактор движется, частота зондирующего излучения отличается от частоты излучения, отрлж н1782375 ного от поверхности почвы, на величину допплеровского сдвига 1д. Имея- известные величины; длину волны излучения А, угол а между опорной поверхностью трактора и направлением излучения, а также измеренную величину допплеровского сдвига тд, можно определить скорость движения трактора по следующей зависимости

А f

2 сова

Однако специфика работы мобильных сельскохозяйственных агрегатов состоит в том, что в процессе выполнения технологи- 15 ческих операций движение их осуществляется с малой скоростью (от 0,1 до 4 м/с) и движется агрегат по поверхности почвы, ймеющей непрямолинейнйй рельеф случайного характера. При этом допплеровский 20 датчик, установленный на агрегате, реагирует на любое его движение. Это вызывает появление радиальной составляющей вдоль оси датчика, т.е. кроме реакции на движение по горизонтали датчик реагирует на из- 25 менение движения агрегата по всем степейям свободы, Кроме того, взаимодействие агрегата во время работы на поле с прицепным орудием приводит к постоянным (опять же случайным) смещениям отно- З0 сительно курса движения. Влияние вышеперечисленных факторов приводит к снижению точности измерения действительной скорости агрегата.

Известен способ измерения скорости З5 мобильных сельскохозяйственных агрегатов, согласно которому на ограниченном участке поверхности почвы возбуждают сверхвысокочастотное электромагнитное поле для восприятия неоднородностей на 40 указанном участке. При этом возбуждают ряд электромагнитных полей на фиксиро-ванйом расстбанйи друг от друга-. распознают полезные сигналы, контролируют отрезки времени между этими полезными 45 сигналами и, имея фиксировайное расстояние, пройденное агрегатом, и время, за которое агрегат прошел это расстояние, определяют"скорость его двйженйя.

Возбух46ййе-над"поверхностью гючвы 50 электромагнйтных полей осуществляется датчйками ycTFHoiNeHHQMti йа агрегате на фйкСйрованном pàññòîÿний друг от друга.

При" этом каждый датчйк. последовательно воспринимает (распознает) "только одйу 55 неоднородность Йа поверхности почвы. Однако вследствие "мехайических возмущен йй, вознйкающих"ай " ДЬМЖ6ййй"Фрегата, (об этом уже говорилось выше), сф4ФУвует большая вероятность невосприятия этой неоднородности одним из датчиков, что приведет к полной потере информации о скорости движения агрегата в данный момент времени. Кроме того, датчики, построенные на принципе возбуждения над поверхностью почвы электромагнитных полей для распознавания неоднородностей на фоне почвы, имеют низкую разрешающую способность, вследствие чего возможно распознавание только крупных неоднородностей, Это приводит к тому, что отсчеты скорости производятся в случайные моменты времени (когда найдут такую неоднородность), Случайный характер отсчетов скорости позволяет измерять только среднюю скорость движения агрегата, а не скорость движения в данный момент времени.

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости мобильных сельхозагрегатов при выполнении ими технологических операций.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения скорости мобильных сельскохозяйственных агрегатов, включающем восприятие неоднородностей на ограниченном участке поверхности почвы, формируют образ ограниченного участка поверхности почвы путем одновременного восприятия по меньшей мере двух расположенных на нем неоднородностей с помощью матричного первичного преобразователя, запоминают его, сопоставляют запечатленный образ с сигналами первичного преобразователя, непрерывно воспринимающего неоднородности поверхности почвы, фиксируют положение первичного преобразователя над запечатленным ограниченным участком поверхности почвы путем компенсационного перемещения первичного преобразователя относительно движущегося агрегата, измеряют расстояние и время компенсационного перемещения. При этом скорость движения агрегата определяют по соотношению расстояния и времени компенсационного перемещения первичного преобразователя.

Описанное выше формирование образа ограниченного участка поверхности почвы из нескольких одновременно воспринимаемйх неоднородностей исключает воэможнбсЪь полной потери информации о скорости движения-агрегата в данный момент времени независимо от механйческих возмущенйй, возникающих при движении агрегата по почве. Кроме того, при увеличении избыточности формируемого образа повышается разрешающая способность первичного преобразователя, Все это по1782375 зволяет производить отсчеты скорости движения агрегата в любой момент времени и тем самым повысить точность измерения скорости, При дополнительном поиске для определения соответствия заявляемого технйческого решения критерию "существенные отличия" не было выявлено объектов, содержащих отличительные признаки заявляемого способа. В связи с этим можно сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "существенные отличия", 10

Способ измерения скорости мобильных сельскохозяйственных агрегатов осуществляют с помощью устройства, схема которого приведена на фиг. 1.

На агрегате (например тракторе) на заданной высоте относительно поверхности

20 почвы размещают первичный матричный преобразователь 1, При движении агрегата по поверхности почвы с помощью укаэанного преобразователя формируют образ ограниченного участка поверхности почвы путем одновременного восприятия по меньшей мере двух расположенных на нем неоднородностей. Таким образом, сформированный образ представляет собой некоторое множество значений ампли30 туд, однозначно связанное с множеством неоднородностей ограниченной площадки поверхности почвы, В момент времени to, соответствующий началу измерения скорости движения, сформированный первичным преобразователем 1 образ ограниченного участка поверхности почвы в виде множества амплитуд, соответствующего мйожест- ву оптических неоднородностей указанного

40 участка поверхности почвы, передают на многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, с выхода которого указанный образ в виде массива двоичных чисел передают в микропроцессорное устройство (МПУ) 3, которое запоминает ука- 45 занный массив в своем оперативном запоминающем устройстве. В качестве первичного преобразователя 1 может быть применена фотоприемная матрица МФ-14 или

В моменты времени t>, t2 ... tn формиру= емые первичным преобразователем 1 образы пер дают на АЦП 2, а затем в МПУ 3, которое вырабатывает ситнал ошибки путем вычисления функции

МФ-16 с телескопическим объективом. МПУ .50

3 может быть выполнено на основе микросхем серии К580 или К1816. АЦП 2 может быть выполнен на микросхемах серии

К1107.

A(t) = Х 2, (amk(tO) — amk(tn)31, Ь, где to — начальный момент времени;

t — текущий момент времени;

Bmk(t0) — элемент запомненного образа;

amk(tn) — элемент обРаза, сфоРмиРованного в момент времени tn где n = 1, 2...

m x k — размерность массивов запомненного и формируемых образов.

Полученный сигнал ошибки передают в качестве управляющего на устройство компенсационного перемещения 4, которое перемещает первичный преобразователь 1 или его поле зрения в направлении, противоположном направлению движения агрегата до установления на выходе МПУ 3 нулевого значения сигнала ошибки. В качестве устройства компенсационного перемещения 4 может быть использован линейный электродвигатель, Для уменьшения момента инерции и прочих факторов взаимодействия физических движущихся тел целесообразно перемещение не самого первичного преобразователя 1, а era поля зрения, для чего телескопическую систему первичного преобразователя 1 располагают горизонтально, а перемещение его поля зрения ïðîизводят с помощью легкого подвижного зеркала {см. фиг, 2), связанного с устройством компенсационного перемещения.

Компенсационное перемещение контролируют датчиком перемещения 5, в качестве которого может быть использован любой из известных датчиков перемещения (индуктивный, реостатный и др.). Сигналы с выхода датчика перемещения 5 передают в

МПУ 3, которое, имея информацию о величине и времени компенсационного перемещения, вычисляет его скорость, разность по величине и противоположную по направлению скорости движения агрегата.

Таким образом, заявленный способ измерения скорости движения мобильных сельхозагрегатов исключает возможность возникновения ошибок при измерении вне зависимости от скорости его движения и рельефа поверхности почвы. Это значитель. но повышает точность измерения скорости и тем самым более качественно решает задачу автоматического управления скоростью движения почвообрабатывающей и другой мобильной техники.

Формула изобретения

Способ измерения скорости мобильного сельскохозяйственного агрегата, включающий восприятие неоднородностей на ограниченном участке поверхности почвы; отличающийся тем, что, с целью

1782375

Первичяяй б

Подвижное Устройство компен3»r 2

Составитель А.Любимов

Редактор М.Кузнецова Техред M,Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 4460 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101 повышения точности, формируют образ ограниченного участка поверхности почвы путем одновременного восприятия по меньшей мере, двух, расположенных на нем неоднородностей с помощью матричного первичнбго преобразователя. запоминают его, сопоставляют запечатленный образ с сигналами первичного преобразователя, непрерывно воспринимающего неоднородностй поверхности почвы, фиксируют положение первичного преобразователя над запечатленным ограниченным участком поверхности почвы путем компенсационного перемещения первичного преобразователя

5 относительно движущегося агрегата, измеряют расстояние и время компенсационного перемещения, при этом скорость движения агрегата определяют по соотношению расстояния и времени компенсационного пере10 мещения первичного преобразователя.