[发明专利]一种联合收割机谷物含水率在线检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种联合收割机谷物含水率在线检测装置及方法，包括上薄板和下薄板能够打开或闭合的取样盒、伺服电机、位于取样盒内部的传感器以及单片机等。工作时，单片机控制伺服电机转动，使得上薄板打开，下薄板闭合，利用取样盒从出粮口取出定容积的谷物，再控制伺服电机转动使得上薄板闭合，单片机接收传感器信息并进行数据处理得出含水率。测量完成后，控制伺服电机转动使得下薄板打开，使谷物自由落入粮箱中。之后重复控制将上薄板打开，下薄板闭合进行下一次的采样检测，实现在线实时检测。本发明采用多信息融合技术,排除在检测过程中受到环境温度及谷物堆密度的影响,提高了含水率检测的可靠性。

主权项

1.联合收割机谷物含水率在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将检测装置通过机座(1)的侧面垂直板与粮箱的内壁固定，安装在粮箱中靠近出粮口的位置，使得谷物从出粮口输出落入到取样盒(2)中；当谷物高度达到距取样盒底端3/4处时，启动伺服电机A(6)，伺服电机A(6)正转，使取样盒(2)的上薄板(14)闭合，电容式含水率传感器(9)、温度传感器(10)以及压力传感器(11)开始进行测量，并将测量信号输出给单片机进行数据处理，并将处理结果通过显示屏(13)显示；S2：单片机处理结束后，启动伺服电机B(7)，伺服电机B(7)反转，使取样盒(2)的下薄板(15)移开，取样盒中的谷物利用自身重力下落；延时一段时间后，接着控制伺服电机B(7)正转使下薄板合上、控制伺服电机A(6)反转使上薄板(14)移开，进行下一次取样检测，以此反复；所述检测方法借助于检测装置实现，所述检测装置包括谷物取样装置和含水率测量装置；所述谷物取样装置包括取样盒(2)和取样控制机构；所述取样盒(2)包括盒体、位于盒体上面的上薄板(14)和位于盒体下面的下薄板(15)；所述取样控制机构包括伺服电机A(6)和伺服电机B(7)、曲柄连杆机构A(4)和曲柄连杆机构B(5)；所述曲柄连杆机构A(6)的两端分别连接所述上薄板(14)和所述伺服电机A(6)；所述伺服电机A(6)正转时能够通过所述曲柄连杆机构A(4)带动所述上薄板(14)闭合，反转时带动所述上薄板(14)移开；所述曲柄连杆机构B(5)的两端分别连接所述下薄板(15)和所述伺服电机B(7)；所述伺服电机B(7)正转时能够通过所述曲柄连杆机构B(7)带动所述下薄板(15)闭合，反转时带动所述下薄板(15)移开；所述含水率测量装置包括传感器单元和单片机，所述传感器单元与所述单片机相连；所述传感器单元布置在所述取样盒(2)内部，包括温度传感器(10)、压力传感器(11)、含水率传感器(9)和物位传感器(3)；所述单片机一方面通过电机控制系统(8)控制所述伺服电机A(6)和所述伺服电机B(7)转动，另一方面接收传感器单元的信号并进行处理得出谷物含水率；所述取样盒(2)的前后面板内侧的上下位置分别开一字槽，所述上薄板(14)、所述下薄板(15)在曲柄连杆机构的作用下能够在所述一字槽内进行直线抽拉式运动；所述上薄板(14)的板面设置为弧形，当上薄板闭合时出粮口输出的粮食顺着弧形面落入粮箱中，不在上薄板上堆积；所述电机控制系统为伺服驱动器；所述检测装置还包括机座(1)，所述机座(1)为一体化的水平板和垂直板；所述取样盒(2)通过螺栓(16)固定在所述水平板上；所述伺服电机A(6)、所述伺服电机B(7)、以及所述电机控制系统(8)和所述单片机均固定在所述垂直板上；所述物位传感器(3)设置在距离取样盒(2)底部3/4位置处；所述压力传感器(11)设置在所述下薄板上；所述温度传感器(10)设置在所述取样盒内壁；所述含水率传感器(9)设置在所述取样盒(2)内壁；所述检测装置通过所述机座(1)的垂直板固定在收割机粮箱内壁并使得出粮口对准所述取样盒(2)；所述检测装置还包括显示屏(13)，所述显示屏(13)与所述单片机相连，用于实时显示处理结果；所述显示屏安装在驾驶室内；所述步骤S1中所述的单片机进行数据处理的方法为：采集温度传感器(10)、压力传感器(11)和含水率传感器(9)所检测到的信号，利用数据融合技术中的模糊神经网络预测算法对数据进行处理；具体处理过程如下：S1.1：网络初始化、模糊神经网络训练；所述网络初始化包括：建立样本数据库、设置网络结构、初始化模糊神经网络参数、初始化模糊隶属度参数、对样本数据进行归一化处理；所述模糊神经网络训练包括：在归一化的数据样本中提取训练样本、对输入参数进行模糊化处理、计算每个参数的模糊隶属度、输出计算、对模糊隶属度函数宽度修正值进行计算、对模糊隶属度函数中心修正值进行计算、最后得到最终修正的隶属度参数；S1.2：用训练好的模糊神经网络对谷物含水率进行检测，其过程包括：输入数据归一化处理、对输入参数进行模糊化处理、网络隶属度参数计算、根据隶属度参数得到含水率。