[发明专利]智能采棉机自动对行导航系统和方法

说明书

技术领域

    本发明涉及的是一种智能采棉机自动对行导航系统和方法，通过传感器对农作物边界进行探测，并将信息通过总线传送给负责信号分析处理的中央处理器。由中央处理器在执行期间发出命令，实现采棉机无人驾驶下的自动导航。

背景技术

我国是农业大国，农业机械装备自动化和智能化是实现我国现代农业耕作规模化的前提和根本，具有广阔的发展前景。虽然我国在农业装备机械化方面取得了显著成就，但在自动化、信息化和智能化方面还处在起步阶段。采棉机作为大型农业收割装备，长时间的机械操作会增加驾驶员的疲劳度，降低了收割效率，为了减轻驾驶员的工作负担，提高工作效率。实现采棉机的无人驾驶、自主导航前进技术成为了国内该领域技术的难关。针对自动对行传感器与执行技术展开研究，研发自动对行操作系统，建立自动纠编控制模型，可以使采棉机采摘头保持较准确的对准棉花垄，实现作业时自动对行的功能。同时通过切换作业与运输模式，可以在运输与地头转弯时采用人工驾驶，这样会更加灵活的完成自动对行与人工驾驶的切换功能。

发明内容

本发明的目的是针对于现有技术的不足，提出一种智能采棉机自动对行导航系统和方法，通过此系统可以为车载提供一种通过传感器信号自动进行车辆对行矫正位置的功能，减轻了采棉机操作人员的工作负担，大大提高棉花收割的效率，提高驾驶安全性。

为达上述目的，本发明的构思是：本发明以中央处理器作为控制核心，串口经过电平转换芯片连接至中央处理器、步进电机连接步进电机驱动器与中央处理器端口相连、CAN接口经过CAN收发器与中央处理器的端口相连、中央处理器同时接入传感器信号和模拟信号。            

上述的智能采棉机自动对行系统中，模拟信号是将外部的输入电压信号先进行分压，然后将分压以后的信号输入给中央处理器，利用中央处理器自身的AD模块把模拟量转换成数字量。

上述的智能采棉机自动对行系统中，串口通过电平转换器连接电脑和中央处理器，电平转换器为MAX232，利用串口通信，可以将电脑上编译好的程序下载至中央处理器，也可以使用串口对硬件电路进行调试。

上述的智能采棉机自动对行系统中，所述中央处理器自身带有CAN控制模块，通过外接CAN收发器与电脑进行数据通信，主要是将中央处理器的采集信息发给电脑，再接收电脑的控制信息。

上述的智能采棉机自动对行系统中，使用中央处理器的PCA模块调制的PWM波对步进电机进行控制，通过改变PWM波的占空比和频率来调节步进电机的转速和角度；通过对中央处理器部中断采集到的传感器信号的判断来输出高低电平，控制步进电机的方向。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种智能采棉机自动对行导航系统，包括中央处理器、电平转换、RS232接口、步进电机驱动器、步进电机、CAN接口、CAN收发器、传感器信号和模拟信号，其特征在于：所述模拟信号、传感器信号与中央处理器相连传输数据信号；中央处理器与电平转换相连，电平转换与RS232接口相连接而与电脑进行程序下载；中央处理器与CAN收发器相连，CAN收发器与CAN接口相连接而与电脑进行数据通信；中央处理器与步进电机驱动器相连而驱动步进电机；所述中央处理器自身带有CAN控制模块，通过外接CAN收发器与电脑进行数据通信，主要是将中央处理器的采集信息发给电脑，再接收电脑的控制信息；所述中央处理器的PCA模块来调制的PWM波来控制步进电机，通过改变PWM波的占空比和频率来调节步进电机的转速和角度；中央处理器通过对外部中断采集到传感器信号进行判断，从而输出高低电平来控制步进电机的方向，在采棉机的左右两端设置传感器采集对行的传感器信号。

所述模拟信号输入是将外部输入电压信号先进行分压，然后将分压的信号输入至中央处理器，利用中央处理器自身的AD模块把模拟信号转换成数字信号。

电平转换器MAX232连接电脑和中央处理器，利用串口通信，将电脑上编译好的程序输入到中央处理器，也可使用串口对硬件进行调试。

各个部件都采用现有产品实现，具体采用器件型号如下：中央处理器采用爱特梅尔半导体公司生产的带CAN控制器的51单片机芯片来实现；CAN收发器是采用美国微芯科技公司生产的MCP2551芯片来实现；串口电平转换芯片是采用美国美信公司生产的MAX232芯片来实现；步进电机驱动器是采用中国研控公司生产的YKA3606A，步进电机也是该公司生产86mm步进电机。

    一种智能彩棉机自动对行导航方法，采用此系统进行导航，其特征在于，具体操作步骤如下：