一种覆膜机培土自平衡装置及其方法

技术领域

本发明涉及农业机器技术领域，特别涉及一种覆膜机培土自平衡装置及其方法。

背景技术

现有的烟苗种植所采用的覆膜机在进行田间作业时地膜两侧的培土量会出现不一致，进而造成覆膜机在进行培土时所产生的培土效果不好，从而影响覆膜的质量，也会影响田间的保墒增温控草效果。因此，需要改进现有的装置，使覆膜机具有自适应培土功能，能根据不同地势地形自动调节平衡，以满足不同地形地势的需求。

发明内容

为克服现有的不足，本发明的目的在于提供一种覆膜机培土自平衡装置及其方法，以便更好地满足不同地势地形下的覆膜效果。

有鉴于此，本发明采用如下技术方案：

一种覆膜机培土自平衡装置，包括机架、角度传感组件、培土组件和控制器；所述角度传感组件包括角度传感器、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一平衡轴、第二齿轮支架，所述第一平衡轴的上端活动连接所述机架使得所述第一平衡轴保持竖直向下，所述第一平衡轴的下端连接所述角度传感器，所述第一平衡轴上套设有所述第一锥齿轮，所述第二齿轮支架固定在所述机架上，所述第二锥齿轮通过所述第二齿轮支架连接在所述机架的下端，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相互啮合；所述培土组件设置在覆膜机的下端，用于覆膜机的培土；所述角度传感器、所述培土组件均与所述控制器电性连接，所述控制器根据角度传感组件检测的倾斜角度控制所述培土组件调节所述机架的重心，以确保平衡。当覆膜机发生倾斜时，第一平衡轴由于自身重力以及与机架上端活动连接，第一平衡轴一直保持竖直向下的状态，即当覆膜机发生倾斜时，第一平衡轴上的第一锥齿轮会沿着固定在第二齿轮支架上的第二锥齿轮啮合转动，使得第一平衡轴一直保持竖直向下的状态，从而使得第一平衡轴上的角度传感器准确检测出覆膜机的倾斜角度。

本发明所实现的覆膜机培土自平衡装置，角度传感器检测到覆膜机在运行过程中发生的倾斜角度，并反馈给控制器，控制器控制调整培土组件的转速，进而调节培土量，通过动态调节培土量动态调整机架的重心，以实现自平衡。

进一步的，所述培土组件包括第一驱动源、第一培土刀、第二驱动源、第二培土刀；所述第一培土刀安装于所述第一驱动源的输出轴上，所述第二培土刀安装于所述第二驱动源的输出轴上；所述第一驱动源、所述第二驱动源均与所述控制器电性连接，所述控制器用于控制所述第一驱动源、所述第二驱动源的动力。优选的方式是，所述第一驱动源为第一伺服电机，所述第二驱动源为第二伺服电机，伺服电机作为动力源，低速运行平稳，另外响应所述控制器的时间短。这样所实现的用于覆膜机的培土自平衡装置，控制器根据角度传感器检测到覆膜机在运行过程中发生的倾斜角度信息，分别控制所述第一伺服电机与所述第二伺服电机的转速，所述第一伺服电机带动第一培土刀，第二伺服电机带动第二培土刀，所述第一培土刀与所述第二培土刀的转速可相同，可不同，分别带动培土量，通过动态调节培土量动态调整机架的重心，以实现自平衡。

进一步的，还包括轴球形凸起，所述第一平衡轴的一端与所述轴球形凸起连接，所述第一平衡轴通过所述轴球形凸起与所述机架的连接件内腔匹配形成活动连接，所述第一平衡轴上套接有所述第一锥齿轮。

进一步的，所述角度传感组件还包括配重块，所述配重块连接所述第一平衡轴。

进一步的，所述第一平衡轴上设有滚动轴承，所述第一锥齿轮通过所述滚动轴承与所述第一平衡轴套接，所述第二齿轮支架上设有齿轮装夹。

进一步的，所述第一锥齿轮的模数与所述第二锥齿轮的模数相同，所述第二锥齿轮齿数是第一锥齿轮齿数的3倍。

进一步的，所述第一锥齿轮、所述第二锥齿轮的模数都为3，所述第一锥齿轮的齿数为25，所述第二锥齿轮的齿数为75。

优选的方式是，上述控制器为可编程控制器。可编程控制器的英文是Programmable Logic Controller,简称PLC，是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计，采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制本发明中的动力源。

与上述用于覆膜机培土自平衡装置相对应的是，本发明公开了一种覆膜机培土自平衡方法，包括以下步骤：

步骤1)角度传感器检测到倾角；

步骤2)角度传感器采集角度信息反馈给控制器；

步骤3)控制器根据倾角动态调整培土组件的转速变化；

步骤4)培土组件的转速变化调节覆膜机的培土量。

实现的有益效果：第一锥齿轮可以绕第一平衡轴进行转动，由于有配重块的作用以及第一平衡轴的轴球形凸起与机架的底座内腔匹配形成活动连接，第一锥齿轮的轴线是垂直于地面的，因此当覆膜机在田间进行工作时当出现侧倾情况时，第一锥齿轮与啮合的第二锥齿轮之间会产生转动，此时由于角度传感器和第一平衡轴进行连接，因此第一锥齿轮与第二锥齿轮之间将产生的转动会带动角度传感器进行转动，角度传感器会产生脉冲信号，角度传感器会将脉冲信号通过连接线传输给控制器，控制器根据脉冲信号分别调节第一伺服电机以及第二伺服电机的转速，这样第一伺服电机以及第二伺服电机的转速就可根据不同地势地形进行自动调节，以实现自平衡，满足不同地势地形覆膜机覆膜的需求。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构主视图；

图2是本发明实施例的隐藏过渡连接箱后的结构示意图；

图3是本发明实施例的第一平衡轴与机架连接件配合的结构示意图；

图4是本发明实施例的第一平衡轴与轴球形凸起配合的结构示意图；

图5是本发明实施例的第一平衡轴与第一锥齿轮配合的结构示意图；

图6是本发明实施例的第二齿轮支架的结构示意图；

图7是本发明实施例的覆膜机培土自平衡方法的步骤；

其中100、机架；200、角度传感组件，201、角度传感器，210、第一锥齿轮，211、轴承组件，220、第二锥齿轮，221、第二齿轮支架；221a、第二齿轮装夹，230、第一平衡轴，240、轴球形凸起，241、机架连接件，250、配重块，260、过渡连接箱；300、培土组件，310、第一驱动源，311、第一培土刀，320、第二驱动源，321、第二培土刀；400、控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作出进一步详细说明。

如图1～6所示，本发明提供的一种覆膜机培土自平衡装置，包括机架100、角度传感组件200、培土组件300和控制器400；角度传感组件200包括角度传感器201、第一锥齿轮210、第二锥齿轮220、第一平衡轴230、第二齿轮支架221，第一平衡轴230的上端活动连接机架100，第一平衡轴230的下端连接角度传感器201，第一平衡轴230上套设有第一锥齿轮210，第二齿轮支架221固定在机架100上，第二锥齿轮220通过第二齿轮支架221连接在机架100的下端，第一锥齿轮210与第二锥齿轮220相互啮合；培土组件300设置在覆膜机的下端，用于覆膜机的培土；角度传感器201、培土组件300均与控制器400电性连接，控制器400根据倾斜角度控制培土组件300调节机架100的重心，以确保平衡。

当覆膜机发生倾斜时，第一平衡轴由于自身重力以及与机架上端活动连接，第一平衡轴一直保持竖直向下的状态，即当覆膜机发生倾斜时，第一平衡轴上的第一锥齿轮会沿着固定在第二齿轮支架上的第二锥齿轮啮合转动，使得第一平衡轴一直保持竖直向下的状态，从而使得第一平衡轴上的角度传感器准确检测出覆膜机的倾斜角度。

这样所实现的用于覆膜机的培土自平衡装置，角度传感器检测到覆膜机在运行过程中发生的倾斜角度，并反馈给控制器400，控制器400控制调整培土组件的转速，进而调节培土量，通过动态调节培土量动态调整机架的重心，以实现自平衡。

为了更好地平衡，培土组件300包括第一驱动源310、第一培土刀311、第二驱动源320、第二培土刀321；第一培土刀311安装于第一驱动源310的输出轴上，第二培土刀321安装于第二驱动源320的输出轴上；第一驱动源310、第二驱动源320均与控制器400电性连接，控制器400用于控制第一驱动源310、第二驱动源320的动力。优选的方式是，第一驱动源310为第一伺服电机，第二驱动源320为第二伺服电机。这样所实现的用于覆膜机的培土自平衡装置，控制器400根据角度传感器201检测到覆膜机在运行过程中发生的倾斜角度信息，分别控制第一伺服电机310与第二伺服电机320的转速，第一伺服电机310带动第一培土刀311，第二伺服电机320带动第二培土刀321，第一培土刀311与第二培土刀321的转速可相同，可不同，分别带动培土量，通过动态调节培土量动态调整机架的重心，以实现自平衡。

为了第一平衡轴230的上端更好的活动连接机架100，角度传感组件200还包括轴球形凸起240，第一平衡轴230的上端与轴球形凸起240连接，第一平衡轴230通过轴球形凸起240与机架连接件241内腔匹配形成活动连接，第一平衡轴230上套接有所述第一锥齿轮。

为了使得第一平衡轴230的方向向下，角度传感组件200还包括配重块250，配重块250连接所述第一平衡轴230，配重块250可以通过角度传感器201连接第一平衡轴230。

为了更好地安装，另设置了过渡连接箱260，角度传感器201、第一锥齿轮210均设置在过渡连接箱260内，过渡连接箱260的一端连接第一平衡轴230，过渡连接箱260的另一端连接配重块250。

为了更好的连接，第一平衡轴230上设有轴承组件211，第一锥齿轮210通过轴承组件211与第一平衡轴230连接，第二齿轮支架221上设有齿轮装夹221a。

为了更好的角度传感，第一锥齿轮210的模数与第二锥齿轮220的模数相同，第二锥齿轮220齿数是第一锥齿轮210齿数的3倍。可选的方式是，第一锥齿轮210、第二锥齿轮的模数220都为3，第一锥齿轮210的齿数为25，第二锥齿轮220的齿数为75。

优选的方式是，上述控制器为可编程控制器。另要说明的是，控制器/可编程控制器的位置设置是灵活的，可设置在覆膜机的机架100上，也可以不设在覆膜机上。可编程控制器的英文是Programmable Logic Controller,简称PLC，是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计，采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制本发明中的动力源。

与上述覆膜机培土自平衡装置相对应的是，本发明公开了一种覆膜机培土自平衡方法，如图7，包括以下步骤：

步骤1)角度传感器检测到倾角

第一平衡轴上端是与机架活动连接的，下端连接配重块，第一平衡轴的方向是向下的，第一锥齿轮可以绕第一平衡轴进行转动，因此第一锥齿轮的轴线将垂直地面，因此当覆膜机在田间进行工作时当出现侧倾情况时，第一锥齿轮与所述第二锥齿轮之间会产生转动，此时由于角度传感器和第一平衡轴进行连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮之间产生的转动会带动角度传感器进行转动，这样角度传感器就可检测到倾角。

步骤2)角度传感器采集角度信息反馈给控制器

角度传感器产生脉冲信号，角度传感器会将脉冲信号通过连接线传输给控制器。

步骤3)控制器根据倾角动态调整培土组件的转速变化

控制器根据角度传感器检测到覆膜机在运行过程中发生的倾斜角度信息，分别控制覆膜机两边的伺服电机转速，伺服电机转速变化相应带动培土刀的转速变化。第一伺服电机310与第二伺服电机320的转速，第一伺服电机310带动第一培土刀311，第二伺服电机320带动第二培土刀321，第一培土刀311与第二培土刀321的转速可相同，可不同，分别带动培土量，通过动态调节培土量动态调整机架的重心，以实现自平衡。

步骤4)培土组件的转速变化调节覆膜机的培土量

覆膜机两边的培土刀根据倾斜角度而变化：如果没有倾斜，转速可相同；如果倾斜了，则调整培土刀的转速，培土刀的转速变化带动培土量，通过动态调节培土量动态调整机架的重心，以实现自平衡。

本发明实现的覆膜机，第一锥齿轮可以绕第一平衡轴进行转动，由于有配重块的作用以及第一平衡轴的轴球形凸起与机架的底座内腔匹配形成活动连接，第一锥齿轮的轴线将垂直于地面，因此当覆膜机在田间进行工作时当出现侧倾情况时，第一锥齿轮与所述第二锥齿轮之间会产生转动，此时由于角度传感器和第一平衡轴进行连接，因此第一锥齿轮与第二锥齿轮之间将产生的转动会带动角度传感器进行转动，角度传感器会产生脉冲信号，角度传感器会将脉冲信号通过连接线传输给控制器，控制器根据脉冲信号分别调节第一伺服电机以及第二伺服电机的转速，这样第一伺服电机以及第二伺服电机的转速就可根据不同地势地形进行自动调节，以实现自平衡，满足不同地势地形覆膜机覆膜的需求。

最后需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”、“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。