用于激光控制平地作业的车载式智能高度测量系统的研究

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激光平地技术可明显改善农田地面的平整精度和种床条件,提高地面灌溉质量,是建设现代节水农业的一个重要工具。本课题在研究国内外先进激光控制技术的基础之上,开发了一套适合在我国推广应用、性能良好、成本较低和支持农田激光平地作业的车载式智能高度测量系统。系统主要包括激光接收模块、长度控制模块、存储模块、显示模块、串口通信模块和数据处理模块。系统中的激光接收器是在用于激光平地作业中的激光接收器的原理之上开发出的一种用于测量高度的激光接收器。当激光扫射在激光接收器的不同位置时,激光接收器会输出不同的信号;长度控制模块中,在拖拉机的后轮上均匀地贴上若干测速磁片,在拖拉机的后轮上方安装上电磁式传感器,使传感器对准测速磁片,当拖拉机行驶时,每有一个磁片经过传感器,传感器就会产生一个脉冲,单片机通过计数传感器的脉冲数来控制系统何时存储数据;系统的存储器选用了具有I2C总线接口的串行E2PROM器件AT24C02芯片,该芯片可很好地解决掉电数据保存问题,并可多次擦写;系统选用数码管显示高度数据,在户外工作时,数码管的亮度好,便于工作人员查看数据,并且数码管的构造简单、价格合理。单片机接收到存储数据的命令后先将数据写入存储器中,紧接着再从存储器中读出该数据送给数码管显示,只要数码管上显示数据就说明数据已经被准确存储;完成所有的数据采集后,系统通过串口通信将数据导入到计算机中。由于本系统所要求的通讯速率不是很高,而且所传送的数据也不会特别多,所以采用了RS-232C串行通讯;在处理数据时,先求出整块地的相对平均高度,以此作为平地铲工作时的基准高度,然后再求出整块地的土方运移量,最后通过比较在不同行驶路线下激光平地机的平地次数、空驶路线、土方运移量、工作时间等因素决策出最佳行驶路线。采用光电一体化和功能模块化的设计理念,本课题设计了这套车载式、智能化的高度测量系统。当拖拉机载着系统按照规定的路线行驶时系统可实现自动、连续的采样功能。车载式智能高度测量系统的测量误差小于11毫米。和同类设备相比,系统的工作效率大大提高。
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