雙點(diǎn)激光測控自動調(diào)平整地裝置的設(shè)計與研究

劉英建　林慶霞　馬天保　王碩

摘要：針對于激光整平土地方面是單點(diǎn)作業(yè)（一個激光接收器），不能實(shí)現(xiàn)平整刮板左右高低的獨(dú)立調(diào)整，常規(guī)土地平整作業(yè)勞動強(qiáng)度大、平整精度低等農(nóng)業(yè)上的平地問題，設(shè)計了一種雙點(diǎn)激光測控自動調(diào)平整地裝置，實(shí)現(xiàn)雙點(diǎn)激光控制整地作業(yè)。本文主要闡述了該裝置的裝置設(shè)計以及進(jìn)行模擬地表高程差的實(shí)驗(yàn)研究介紹。

關(guān)鍵詞：土地平整;自動調(diào)平;雙位接收

眾所周知，我國是農(nóng)業(yè)大國，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國耕地面積可以達(dá)到20.24億畝。每年農(nóng)田灌溉用水量大約在3600億立方米，占全國總供水量的65%左右，由于地表不平整造成農(nóng)田灌溉方面的水資源利用率不足50%。同時，地表不平整導(dǎo)致農(nóng)作物出苗率和整齊率也大大下降。本文針對于農(nóng)田不平導(dǎo)致灌溉不均、水資源浪費(fèi)、出苗不均、產(chǎn)量下降以及常規(guī)土地平整作業(yè)勞動強(qiáng)度大、精度低，不能滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對地表精平的要求，研究設(shè)計了一種雙點(diǎn)激光測控自動調(diào)平整地裝置，并進(jìn)行了平地實(shí)驗(yàn)。

1整體設(shè)計

整平裝置主要由平整刮板、電推桿、扭桿、激光桅桿、激光接收器五部分構(gòu)成，如圖1所示。主要有主懸掛調(diào)節(jié)負(fù)責(zé)調(diào)整工作深度，副懸掛調(diào)節(jié)采用激光測控技術(shù)，.采用雙位激光接收器，用雙彈性扭桿獨(dú)立調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，整平刮板上有四個掛接點(diǎn)，其中中間位置兩個鉸接點(diǎn)掛接扭桿，外側(cè)兩個鉸點(diǎn)掛接兩個升降調(diào)節(jié)電推桿，平整刮板最外側(cè)背部固定兩個激光桅桿。工作時兩個升降調(diào)節(jié)電推桿掛接在工作部件固定架上，兩個扭桿掛接在驅(qū)動部件機(jī)架上，工作過程中兩個激光接收器相對激光基準(zhǔn)面的距離為調(diào)節(jié)信號，控制兩個升降調(diào)節(jié)電推桿調(diào)節(jié)平整刮板兩側(cè)高度變化，使得激光接收器始終保持中間位置在激光基準(zhǔn)面上，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)平整地面的目的。

2創(chuàng)新點(diǎn)

（1）采用激光測控技術(shù)，利用激光平面作為基準(zhǔn)平面，保證了基準(zhǔn)平面精度。可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)的功能，誤差每100m不超過30mm。

（2）采用雙位激光接收器和PLC控制器，通過實(shí)時信號處理規(guī)則，使控制信號準(zhǔn)確無誤，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

（3）采用雙彈性扭桿獨(dú)立調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平整刮板左右高低的獨(dú)立調(diào)整。

3實(shí)驗(yàn)研究

3.1實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為河北農(nóng)業(yè)大學(xué)三分廠試驗(yàn)基地。實(shí)驗(yàn)前，依據(jù)地面面積，取長×寬為100m×3m，在長度范圍上每隔100米插一個小旗，采用水準(zhǔn)儀通過取點(diǎn)法測量整地前的地表高程差，計算出平均值得到整地前的地表平均高度。整平地表后依然通過采用水準(zhǔn)儀通過取點(diǎn)法測量整地后的地表高程差。

3.2數(shù)據(jù)分析

通過模擬對比整平地表前后的地表高程差，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到地表高程差由原來的69.85mm降低到平整后的15.45mm，我們通過圖2平地前后地表高程圖可以直觀地看到整平效果十分明顯，滿足地表精平要求。

4結(jié)論

本文設(shè)計了采用激光平地技術(shù)、傳感技術(shù)、自動調(diào)平技術(shù)和PLC控制技術(shù)且適用于旋松聯(lián)合作業(yè)機(jī)配套的地表整平裝置——雙點(diǎn)激光測控自動調(diào)平整地裝置，實(shí)現(xiàn)了激光控制精準(zhǔn)平地作業(yè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表高程差由原來的69.85mm降低到平整后的15.45mm，顯著地改善了地表不平整的情況，對我國精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義。

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