田間作業(yè)機組激光導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、在進行機械化田間管理作業(yè)時,常遇到的一個難題就是機組行間行駛困難,經(jīng)常壓苗、傷苗,影響機組作業(yè)效率和質(zhì)量。尤其是在一年兩作、且實行套種的地區(qū),由于前茬作物播種行當整齊度不夠,給后續(xù)的套播或田間管理作業(yè)帶來很大困難,已成為當前推進作物生產(chǎn)全程機械化的障礙。傳統(tǒng)的方法是采用劃行器,輔助機組在田間筑畦或播種。但由于土壤比較濕潤,劃行器劃出的溝痕既寬又模糊,難以辨認,影響了機組行駛的直線性,而且易產(chǎn)生積累誤差。為了改變這種狀況,借用劃行器的工作

2、原理和激光發(fā)射與接受技術(shù),研發(fā)了田間作業(yè)機組激光導(dǎo)向系統(tǒng),以幫助駕駛員提高其操向能力。
　　 田間作業(yè)機組激光導(dǎo)向系統(tǒng)主要由激光發(fā)射系統(tǒng)和激光接收系統(tǒng)兩部分組成,由激光發(fā)射器和光波調(diào)制電路組成的激光發(fā)射系統(tǒng),被安裝在地塊兩端,位于機組行駛的正前方;由激光接收器和信號處理電路組成的激光接收系統(tǒng),被固定在拖拉機駕駛室的前面。其工作原理是,由激光發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生不可見的紅外激光,被拖拉機上的激光接收系統(tǒng)接收,接收的位置由LED指示燈指出,

3、駕駛員由此做出機組方向偏移量的判斷,以便及時調(diào)整方向盤。為了提高激光發(fā)射和接收系統(tǒng)的抗干擾性,發(fā)射的激光為波長850nm的不可見紅外激光,并且發(fā)射頻率調(diào)制為38 kHz。同時,為了確保接收可靠,激光發(fā)射器選用“一”字線燈頭,即使拖拉機在田間有上下起伏,不會影響對激光信號的接收。
　　 為了驗證田間作業(yè)機組激光導(dǎo)向系統(tǒng)的性能,進行路面試驗。試驗分3組,分別為目視前方目標自主行使、配置劃行器沿路邊石緣行駛和使用激光導(dǎo)向系統(tǒng)按指示燈行

4、駛,每組試驗重復(fù)3次,行程為50 m,每隔2 m測試機組行駛偏移量,計算3次的平均值以及分布規(guī)律。選用850 nm波長的紅外激光發(fā)射器,發(fā)射功率30 mW,直流電壓4.5～5.0V,電流小于10 mA,激光的有效接收距離大于150 m。測試結(jié)果為:在不使用劃行器和激光導(dǎo)時,機組行駛最大偏移量為29 cm、最小偏移量為1 cm、平均偏移量為14.1 cm,方差為0.34;使用劃行器時,最大偏移量為25 cm、最小偏移量為0、平均偏移量為5

5、.94cm、方差為0.13:當使用激光導(dǎo)向時,機組行駛最大偏移量為13 cm、最小偏移量為0、平均偏移量為4.5 cm、方差為0.09。激光導(dǎo)向條件下的機組行駛最大偏移量、最小偏移量、平均偏移量以及方差,均小于或等于前兩組試驗,表明激光導(dǎo)向作用有效。
　　 田間作業(yè)機組激光導(dǎo)向系統(tǒng),操作簡單,使用方便,成本低廉。采用激光導(dǎo)向,機組在田間行駛沒有積累誤差,提高了機組行駛的直線性,便于后續(xù)田間機組作業(yè)的開展,為實施全程機械化創(chuàng)造了良