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基于三点调平的农田激光清平机设计与研究

农机化研究 2011年第3期33卷 100-103页

作者：胡春辉弋景刚姜海勇刘江涛崔亚彬河北农业大学机电工程学院河北保定071001

为了使清平机在作业过程中克服农田高低起伏地面的影响而达到较高的平整精度,设计了基于三点调平的自动调平系统。即通过控制器控制3个永磁同步电机进行转动,由滚珠丝杠传动副将电机转动转化为直线移动,驱动3个调整轮相对机架做上下运... 详细信息

为了使清平机在作业过程中克服农田高低起伏地面的影响而达到较高的平整精度,设计了基于三点调平的自动调平系统。即通过控制器控制3个永磁同步电机进行转动,由滚珠丝杠传动副将电机转动转化为直线移动,驱动3个调整轮相对机架做上下运动。同时,采用一组激光传感器和一组倾角传感器对清平机机身平台的海拔高度和水平度进行实时检测和反馈。经试验验证,其平整精度较高已达到±10mm/100m2,能够满足精确农业对农田土地平整精度的要求。

关键词：清平机三点调平永磁同步电机滚珠丝杠激光传感器精确农业

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基于三点调平的农田激光清平机设计与研究

基于三点调平的农田激光清平机设计与研究

作者：胡春辉河北农业大学

学位级别：硕士

清平机是用于对土地进行清理、平整的机械设备,在农田水利、机场、道路、地面建筑等农业工程和工程建设中得到了广泛应用。土地清理平整是现代农业工程和大多地面工程建设施工的必要条件。为了满足小面积地块（如小面积试验田、大棚种... 详细信息

清平机是用于对土地进行清理、平整的机械设备,在农田水利、机场、道路、地面建筑等农业工程和工程建设中得到了广泛应用。土地清理平整是现代农业工程和大多地面工程建设施工的必要条件。为了满足小面积地块（如小面积试验田、大棚种植、地基基槽、绿化带、精确农业用地等）对清平机小型化的要求,设计了一款基于三点调平的自行铣削式激光清平机。根据不共线的三个点确定一个平面的原理,参照汽车的独立悬架系统设计了三点独立悬挂调平系统作为清平机的机械本体来保证清平机机台可以方便、可靠、高效、自动地进行调平作业。三个相对于清平机机“台独”立悬挂的车轮作为三个调平点,包括两套前轮电机控制偏移摆动升降架机构和一套后轮电机控制偏移摆动升降架机构。为了控制清平机始终工作在在同一海拔高度,利用安装在三脚架上的JP3激光发射器产生的高精度激光基准平面作为清平机的清平作业基准面,安置在清平机前面的激光接收器接收激光发射器发射的激光,根据光伏效应判断清平机机台脱离基准平面的距离,并实时将位置偏移量转化为模拟信号反馈到控制系统进行运算处理。除了控制清平机的海拔高度外,还需要保证清平机机台的水平度,以防止产生“爬坡”和“下坡”现象而影响清平精度。本课题中采用了VTI公司生产的SCA61T系列加速度倾角传感器来检测清平机机台的水平度,并将检测到的水平倾角转化为模拟信号反馈到控制系统进行运算处理。控制系统根据激光接收器和倾角传感器反馈回来的位置偏差信号和水平倾斜信号进行判断、运算、处理,并将控制信号经信号接口电路传至中间驱动电路来完成永磁同步电机的正向或反向转动,与电机连接的滚珠丝杠螺旋副将电机的转动转变为三个独立悬挂的车轮相对于清平机机台的正向或反向摆动,从而保证清平机机台始终保持水平状态处于同一海拔高度进行清平作业。经过多次的现场清平试验,并对获得的大量实验数据进行了处理分析,证明了该清平机清平作业后的土地平整精度比人工作业有了很大提高,其平整精度已达到10mm/100m~2,而且作业效率也提高了数十倍。满足了现代精确农业和工程建设施工

关键词：清平机三点调平独立悬挂激光倾角传感器平整精度

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小型自走式玉米收获机车身调平系统研究

小型自走式玉米收获机车身调平系统研究

作者：侯鹏飞吉林大学

学位级别：硕士

本文以小型三行轮式玉米收获机为研究对象,设计了一种主被动调平相结合的调平系统,建立了相关运动学、动力学模型并对其进行了理论分析和仿真验证。该调平系统由可以应对田间大角度长斜坡的三点主动调平系统和可以应对田间小型凸凹的被... 详细信息

本文以小型三行轮式玉米收获机为研究对象,设计了一种主被动调平相结合的调平系统,建立了相关运动学、动力学模型并对其进行了理论分析和仿真验证。该调平系统由可以应对田间大角度长斜坡的三点主动调平系统和可以应对田间小型凸凹的被动快速微调悬挂系统组成。(1)提出了三点边界逐低调平策略:本研究基于小型收获机自身质量较小、在丘陵山区环境恶劣的耕地作业时易倾覆以及重心越高行驶稳定性越差的特点,选择了基于位置误差的三点逐低调平作为主动调平方式,并且在此基础上提出了基于位置误差的三点边界逐低调平策略,该策略不仅可以解决逐低调平时执行元件(液压缸和油气缸)行程有限导致调平中断的问题,而且还可以在完成调平作业的基础上降低收获机整机重心,提高其抗倾覆能力。(2)设计了主动三点调平装置:基于调平策略,本研究对三点主动调平系统的调平装置进行了设计。调平装置由两个前置油气缸和一个后置液压缸组成。两个前置油气缸分别安装于收获机左右前轮和车身上底盘架的连接处,其活塞伸缩主要负责完成收获机车身的左右横向主动调平;液压缸安装于收获机车身后悬架中心处,和两个前置油气缸利用活塞伸缩完成收获机车身的前后纵向主动调平。在所设计的调平装置的基础上,分别建立了前后调平机构的运动学模型,建立了各个调平支撑点在竖直方向上的位移和相对应油气缸、液压缸活塞伸缩长度之间的数学模型,使控制系统可通过控制策略和该数学模型直接控制油气缸和液压缸活塞伸缩来完成收获机车身调平。(3)设计了被动悬挂微调装置:为解决收获机在遍布小型凸凹的田间作业时车身摇摆抖动导致作业质量下降的问题,本研究在主动控制三点调平的基础上增加了被动快速微调悬挂减振装置。该装置由前轮处两个独立油气悬架和后桥处的非独立弹簧阻尼悬架组成。基于微调悬挂减振系统建立了收获机1/4、1/2以及整车悬挂的动力学模型,并在AMEsim平台上进行了仿真验证,结果表明,该系统可以有效减小地面激励对收获机车身的冲击。(4)完成了调平策略的初步验证:基于调平策略设计了调平控制流程,并通过MATLAB/Simulink平台对控制流程进行了仿真验证。为提高调平精度、缩短调平时间、提高调平过程中油气缸和液压缸活塞运动的平顺性,本研究采用了PID控制。(5)完成了调平控制系统的联合仿真验证:基于上述动力学、运动学模型以及控制流程,本研究通过MATLAB/Simulink和AMEsim平台以5°角为梯度对该调平系统进行了联合仿真验证,仿真内容主要包括单向倾斜(前倾、后倾、左倾、右倾)调平仿真、双向倾斜(左前倾、右前倾、左后倾、右后倾)调平仿真以及油气缸(液压缸)活塞仅靠收缩不能完成车身调平状况下的调平仿真。结果表明,本研究设计的收获机调平系统可以完成左右倾斜10°,前倾6.5°以及后倾15°的调平,可以满足收获机在丘陵山区耕地的作业需求。本研究设计的针对小型三行轮式玉米收获机的调平装置和调平控制系统为玉米收获机自适应调平提供了研究基础,并为其他行走农业机械的调平设计提供了新思路。

关键词：调平策略三点调平悬挂系统 PID控制联合仿真

表面等离子体超分辨光刻间隙检测与调平技术研究

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表面等离子体超分辨光刻间隙检测与调平技术研究

作者：李军辉重庆大学

学位级别：硕士

随着半导体产业的高速发展,智能传感、人工智能、通讯网络、电子商务等领域的核心器件都趋于小型化和微型化,对制造工艺技术提出了更高的要求。传统的光刻技术受衍射极限的制约,最高分辨力只能达到所用光源波长的一半。近来,表面等离子... 详细信息

随着半导体产业的高速发展,智能传感、人工智能、通讯网络、电子商务等领域的核心器件都趋于小型化和微型化,对制造工艺技术提出了更高的要求。传统的光刻技术受衍射极限的制约,最高分辨力只能达到所用光源波长的一半。近来,表面等离子体（Surface Plasmon,SP）超分辨光刻成为突破“衍射极限”的新兴技术,但该技术的工作距短,且存在基片易污染片,图形易破坏,掩膜易损坏等问题。为解决这些问题,研究人员提出接近式SP光刻技术,但微纳尺度的间隙检测与调平是目前该领域的关键难题。针对这些问题,本文在“超分辨光刻装备研制”项目的资助下,围绕表面等离子体超分辨光刻进行间隙检测与调平技术研究,主要完成了以下工作:首先研究对比了几种下一代光刻技术,分析了SP超分辨光刻技术的优势以及开展相关研究的重要意义;针对接近式SP超分辨光刻研究中微纳尺度的间隙检测与调平难题,通过对比国内外间隙检测技术和精密调平方法,提出了针对SP超分辨光刻装置的干涉空间位相成像（Interferometric Spatial Phase Imaging,ISPI）间隙检测技术和三点调平方法。其次根据ISPI间隙检测原理和光刻调平技术,设计搭建了间隙检测与调平装置,并应用于SP超分辨光刻系统。整个SP超分辨光刻系统主要包括光源模块、间隙检测模块、光刻镜头模块、对准模块和承片台模块。根据三点调平算法,设计了相应的主动调平结构。根据光刻工作流程,采用LabVIEW图形化编程语言完成超分辨光刻控制软件系统,提供了良好的人机交互界面。最后设计加工了掩模器件,掩模器件上加工有ISPI间隙检测图形区,图形区包括角度校正光栅标记和间隙检测光栅标记。通过调试系统对入射光路进行校正,采用主频分析法进行间隙在线检测实验,理论检测精度达0.1μm。随后对系统稳定性进行测试并开展自动调平实验,实现了1μm的粗调平精度。

关键词：表面等离子体光刻间隙检测干涉空间位相成像三点调平

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小型玉米收获机车身调平系统研究

农机化研究 2024年第11期 104-109页

作者：于春生胡伟付明刚刘大欣周德义吴宝广侯鹏飞施新吉林大学生物与农业工程学院

为了提高小型两行轮式玉米收获机在复杂地形的作业能力，设计了一种三点调平装置，建立了调平模型并对其进行了理论分析，并设计了调平控制系统。在此基础上，设计并制造了试验用车，对倾角信号进行滤波处理后，进行了调平试验。试验结... 详细信息

为了提高小型两行轮式玉米收获机在复杂地形的作业能力，设计了一种三点调平装置，建立了调平模型并对其进行了理论分析，并设计了调平控制系统。在此基础上，设计并制造了试验用车，对倾角信号进行滤波处理后，进行了调平试验。试验结果表明：车身左倾最大调平角度是15°,右倾最大调平角度是17.5°,前倾最大调平角度是12.5°,后倾最大调平角度是17.5°,验证了自动调平机构和控制系统的可靠性和实用性。设计的针对4YZ-2玉米收获机的三点调平装置和调平控制系统可为玉米收获机自适应调平提供了研究基础，并为其他行走农业机械的调平设计提供了新思路。

关键词：玉米收获机山地丘陵三点调平自动控制

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基于通断电液控制的平台自动调平系统

机床与液压 2013年第22期41卷 78-80页

作者：代小将熊瑞平张小龙四川大学制造科学与工程学院四川成都610065

针对大型车载平台的高精度调平控制要求,采用三点支撑液压调平原理和通断电液控制技术,推导出调平时液压缸能保持稳定运行的最大运动速度,在保证平台精度和调平速度的同时简化了系统的控制策略,实现了大型车载平台的自动调平。

关键词：车载平台三点调平通断电液控制

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