[实用新型]一种基于FPGA的激光平地机控制系统

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA的激光平地机控制系统，属于自动控制领域。本实用新型包括激光发射模块、传感器模块、控制模块、执行模块和平地铲，传感器模块的输出端与控制模块的输入端连接，传感器模块包括光敏传感器、倾角传感器、超声波测距传感器、GPS定位传感器；控制模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输出端与平地铲连接。该系统在平地过程前能够半自动测量平均高程，自动调节平地铲高度；在平地过程中能够实时调整平地铲的高度和倾角，显示出地块的高程，并计算出土地的平整精度，便于用户实时操作；利用GPS定位技术，能够算出土地平整作业的面积，便于用户统计管理，有效达到了提高平地机的平整作业精度和自动化程度的目的。

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，更具体地说是一种基于FPGA的激光平地机控制系统。

背景技术

我国是一个人口众多的大国，农业在国民经济发展中起到了至关重要的作用。农业发展的主要方向是现代化农业，这就要求农业装备实现机械化和自动化。

我国的耕地面积分布集中，提高耕地的平整精度是农作物产量和可持续发展农业的必要保证，对耕地进行全程机械化平整是我国实现现代化农业的必要途径。此外，农作物的灌溉用水在我国水资源利用中占很大比例，采用节水灌溉的新技术可以提高耕地的灌溉效率，缓解我国水资源短缺的现状。但是，节水灌溉技术对耕地的平整精度有很高的要求。对耕地进行高精度的平整作业能够使表面土壤分布均匀，有利于实施节水灌溉技术，降低农作物的病虫害，提高化肥的利用率，减少过度施肥对环境造成的污染。传统的平地机大多自动化程度不高，从而导致系统操作较为复杂，平整作业精度较低。

实用新型内容

针对现有的平地机自动化程度较低，导致系统操作较为复杂，平整作业精度较低等问题，本实用新型设计了一种基于FPGA的激光平地机控制系统，该系统在平地过程前能够半自动测量平均高程，自动调节平地铲高度；在平地过程中能够实时调整平地铲的高度和倾角，显示出地块的高程，并计算出土地的平整精度，便于用户实时操作；利用GPS定位技术，能够算出土地平整作业的面积，便于用户统计管理，有效达到了提高平地机的平整作业精度和自动化程度的目的。

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种基于FPGA的激光平地机控制系统，包括激光发射模块、传感器模块、控制模块、执行模块和平地铲，所述传感器模块包括：

光敏传感器，其输入端接收激光发射模块发射的激光信号，输出端与所述控制模块的输入端连接，将接收的激光信号输送至控制模块中；

倾角传感器，其输出端与所述控制模块的输入端连接，用于监测平地铲的倾角变化；

超声波测距传感器，其输出端与所述控制模块的输入端连接，用于检测地面高度；

GPS定位传感器，其输出端与所述控制模块的输入端连接，用于实时提供位置信息；

所述控制模块的输出端与所述执行模块的输入端连接，所述执行模块的输出端与所述平地铲连接，用于控制平地铲动作。

进一步的技术方案，所述超声波测距传感器位于所述光敏传感器的上方，激光平面到地面的距离h₄根据超声波测距传感器、光敏传感器、激光发射模块以及地面的高度计算：h₄＝h₁-h₂-h₃，其中，h₁为超声波测距传感器与地面的高度，h₂为超声波测距传感器与光敏传感器之间的距离，h₃为光敏传感器接收到激光发射模块发出的激光信号的位置。

进一步的技术方案，还包括判决与报警模块，其输入端与所述控制模块的输出端连接，用于判断控制模块输入的控制命令是否超出平地铲工作姿态的调整范围。

进一步的技术方案，还包括用于显示地表三维模型的显示模块，其输入端与所述控制模块的输出端连接。