[发明专利]一种联合收割机喂入量预测系统及其预测方法

说明书

本发明涉及一种联合收割机喂入量预测系统及其预测方法，与现有技术相比解决了难以对联合收割机进行喂入量预测的缺陷。本发明的监测装置包括激光雷达传感器、三维立体视觉传感器、RTK‑GPS模块、车速传感器、割幅宽度传感器、割台高度传感器、工控处理器和显示器，所述激光雷达传感器、三维立体视觉传感器、RTK‑GPS模块、车速传感器、割幅宽度传感器、割台高度传感器的信号输出端分别与工控处理器的信号输入端相连，所述工控处理器的输出端与显示器相连。本发明能够实现作物未进入联合收割机时对喂入量的预测，能够及时调整联合收割机作业速度，使联合收割机处于额定喂入量范围作业，提高了作业效率和作业质量。

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体来说是一种联合收割机喂入量预测系统及其预测方法。

背景技术

联合收割机是农作物自动收获的重要工具，当前联合收割机正朝着智能化、自动化、多功能化方向发展。喂入量是联合收割机的重要性能指标之一，对喂入量的实时监测一直是国内外农机关注的问题。联合收割机作业时，一方面喂入量超过额定量时会使联合收割机的作业质量降低，甚至造成工作部件堵塞；另一方面喂入量低于额定量或最佳喂入量会使联合收割机作业性能下降，降低工作效率。因此，实时、准确获取联合收割机喂入量信息具有十分重要的意义。

喂入量的常规测试通常采用人工或辅助装置接样，用接收的作物样品总质量除以接样时间得到联合收割机在一段时间内的平均喂入量，利用这种方法无法达到对喂入量的实时监测。为了实现对联合收割机的实时监测，国内外进行了大量的研究，如美国农机专家曾对过桥输送扭矩、发动机转速、割台搅龙扭矩、谷粒螺旋推进器扭矩、空气压力和谷物流量等通过传感器获取信息，进行联合收割机的喂入量试验；国内介战等人提出了通过谷物等过桥底板的挤压力测量喂入量，陈进等人通过分析过桥主动轴扭矩间接测量喂入量。但由于喂入量受到谷物密度、割茬高度、割幅宽度和作业速度等众多因素影响，测量误差大，至今喂入量的测量还处于试验研究阶段。

因此，如何研发出一种联合收割机喂入量预测系统及其预测方法已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中难以对联合收割机进行喂入量预测的缺陷，提供一种联合收割机喂入量预测系统及其预测方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种联合收割机喂入量预测系统，包括安装在联合收割机上的监测装置，

所述的监测装置包括激光雷达传感器、三维立体视觉传感器、RTK-GPS模块、车速传感器、割幅宽度传感器、割台高度传感器、工控处理器和显示器，所述激光雷达传感器、三维立体视觉传感器、RTK-GPS模块、车速传感器、割幅宽度传感器、割台高度传感器的信号输出端分别与工控处理器的信号输入端相连，所述工控处理器的输出端与显示器相连。

所述激光雷达传感器用于采集联合收割机前端作物的三维图，并通过回归模型生成生物量图；三维立体视觉传感器检测联合收割机前面的作物情况；车速传感器测量联合收割机作业速度，割幅宽度传感器测量联合收割机作物时实际的割幅宽度，割台高度传感器测量割台距离地面的距离，工控处理器用于处理各类传感器的数据，构建喂入量预测模型；

三维立体视觉传感器获取图像后，通过机器学习检测和分类作物高度、作物倒伏及倒伏方向、间隙、车道和收获区域，工控处理器先通过机器学习获得的结果对回归模型进行修正，然后再利用割台高度对回归模型进行修正。

所述激光雷达传感器为三维激光雷达传感器，三维立体视觉传感器为双目立体视觉传感器。

一种联合收割机喂入量预测系统的预测方法，包括以下步骤：

原始数据的获取：联合收割机工作，激光雷达传感器、三维立体视觉传感器获取联合收割机前方的农作物信息，RTK-GPS模块、车速传感器、割幅宽度传感器和割台高度传感器获取联合收割机的数据，并均传送给工控处理器；