[发明专利]一种水田犁底层信息连续感知装置和方法

权利要求书

1.一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：包括一个姿态传感器、两套触杆传感装置、数据采集装置，姿态传感器安装于拖拉机车身，两套触杆传感装置分别安装在拖拉机左右前轮主销；触杆传感装置包括支撑架、平行四边形机构、力传感器、角位移传感器、触杆、恒压机构，支撑架与主销相对固定，触杆、给触杆提供恒定入泥压力的恒压机构、通过触杆测量前进阻力的力传感器均通过平行四边形机构相对于支撑架升降，通过平行四边形机构的转角得出触杆升降高度的角位移传感器安装在平行四边形机构上；姿态传感器、力传感器、角位移传感器均与数据采集装置相接。

2.按照权利要求1所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：平行四边形机构包括前耳板、后耳板、两根连杆、四根转轴；两根相互平行的连杆一高一低设置，每根连杆的每端均与一根转轴固定连接，位于前方的两根转轴与前耳板转动式连接，且前方两根转轴位于同一竖直平面内，位于后方的两根转轴与后耳板转动式连接，且后方两根转轴位于同一竖直平面内；前耳板搭载触杆、恒压机构、力传感器；后耳板与支撑架相接。

3.按照权利要求2所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：连杆的端部设有方孔，转轴为方轴，方轴插入方孔中。

4.按照权利要求2所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：触杆传感装置还包括触杆连接件；触杆连接件设有竖向的通孔，与触杆以圆柱副的方式配合；触杆连接件安装在力传感器的测力面，测力面朝向前方。

5.按照权利要求2所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：角位移传感器与任一转轴相接。

6.按照权利要求2所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：恒压机构包括多块配重块；配重块左右对称、可装拆式安装在前耳板上。

7.按照权利要求4所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：触杆为L形刚性杆件，包括水平段和竖直段，水平段和竖直段之间倒圆角，水平段与犁底层接触，竖直段伸入水田泥面。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：力传感器为高精度压力传感器，角位移传感器为高精度单圈电位器，姿态传感器为九轴姿态航向参考系统；数据采集装置为多串口采集卡，同步采集多路信息。

9.一种水田犁底层信息连续感知方法，采用权利要求1至8中任一项所述的一种水田犁底层信息连续感知装置，其特征在于：角位移传感器测量触杆随水田地形的起伏变化，通过姿态传感器校正该起伏变化得到犁底层的深度信息；水田土壤阻力随犁底层深度增加而递增，是一组分布力系，通过力传感器测量触杆上端等效力对水田犁底深度阻力进行表征。

10.按照权利要求9所述的一种水田犁底层信息连续感知方法，其特征在于：

水田犁底层深度信息H依据H＝[L·sin(α₁-α₀)]·cosγ计算，

其中，γ为拖拉机车身横滚角，由姿态传感器测量；

α₀为连杆的初始角度，由角位移传感器测量；

α₁为连杆的实时角度，由角位移传感器测量；

L为连杆的长度；

水田犁底层深度信息H和力传感器测量触杆上端等效力F被储存并由笔记本电脑动态显示。