1.一种自动切割式采茶机割台自动调平装置,其特征在于,包括用于在采茶过程中控制割台高度和水平度的操作与控制系统、显示控制屏和摄像机和割台动作模块;
所述的摄像机,位于割台的中部,且俯视10°倾角安装,用于获取前方茶树树冠的视频图像;
所述的显示控制屏,用于显示操作与控制系统中设定的茶树树冠的切割高度和所述的视频图像,并根据视频图像中茶树树冠的中心线确定割刀中心的移动轨迹线;
所述的操作与控制系统,包括倾斜检测单元、割台水平度控制单元、割刀高度控制单元和用于测量割台侧边支撑点高度的位移传感器;
所述的倾斜检测单元,为固定在割台中部的倾斜传感器,用于测量割台的倾斜角度α;
所述的割台水平度控制单元,根据所述的倾斜角度α,以及割台两侧的支撑点之间的距离W,计算各支撑点调平所需的高度调整值;
所述的割刀高度控制单元,根据位移传感器测量得到的支撑点高度和倾斜角度α,得到调平后的割刀中心点离地平面的高度H″C,再将高度H″C与设定的茶树树冠的切割高度进行比较,得到割刀高度补偿值;
割台动作模块,用于根据所述的高度调整值和割刀高度补偿值,调整割台的水平度和高度;具体调节方式如下:定义两个支撑点中间位置为基准点,根据支撑杆的高度调整值计算公式以基准点为计算坐标原点,计算得到将割台调整到水平状态,割台的一侧支撑点A的调整位移值为-sgn(α)×δ,割台的另一侧支撑点B的调整位移值为sgn(α)×δ,δ为割台的高度调整值;
根据计算割台各支撑点到基准点的位置误差,分别将各支撑点到基准点的位置误差值送给各支撑点的位置伺服系统并进行解耦控制,计算得到各支撑点的移动位移和移动速度,然后驱动各自电机以某一个运动速度模式转过一定的角度,使各支撑点的位置上升或者下降给定的距离,从而各支撑点处于同一个水平面高度,割台达到水平状态;
实际调平过程中,首先确定割台倾斜角α的调整速率,当割台倾斜角α调整到某一个阈值δα内时就结束调平动作,阈值δα的大小是根据割台的水平控制精度要求来确定的,使得支撑点A、B以正负不同的调整位移和相同的速率一起移动并到达基准点水平状态。
2.如权利要求1所述的自动切割式采茶机割台自动调平装置,其特征在于,所述的割台动作模块包括割台本体、割刀和支撑杆,割台本体通过两根支撑杆安装在采茶机的机架上,支撑杆顶部的支撑点与割台通过铰连接,两支撑杆的高度分别由两个直线伺服电机控制,同时控制两个直线伺服电机用于调整割台相对地面的高度及控制割台的水平度。
3.如权利要求2所述的自动切割式采茶机割台自动调平装置,其特征在于,所述的倾斜传感器采用SCA103T芯片,微分灵敏度为8V/g,从模拟输出采集割台的倾斜信息,模拟输出与割台的倾角的对应关系由公式(1)进行计算;
式中,Vout为测量芯片两个模拟输出的差分,即OUT_1-OUT_2;Sensiticity为测量芯片的敏感度,其值为8V/g,α为割台的倾角。
4.如权利要求3所述的自动切割式采茶机割台自动调平装置,其特征在于,所述割台的支撑杆的高度调整值用公式(2)进行计算;
δ=W×sinα/2 (2)
式中,α为割台的倾角,W为割台的两个支撑点之间的距离。
5.如权利要求1所述的自动切割式采茶机割台自动调平装置,其特征在于,所述的割台动作模块在高度调整过程中,根据割台的支撑杆上的位移传感器的测量值Ha与操作人员为所述的操作与控制系统所设定的茶树树冠的切割高度值Hs之间的差,使得这两者之间的差小于δH,即Hs-Ha≤δH
当高度差调整到某一个阈值δH内时就结束高度调整动作,阈值δH的大小是根据割台的高度调整精度控制要求来确定的;使得两侧的支撑点以相同的速率一起移动并到达所述的操作与控制系统所设定的茶树树冠的切割的高度。
6.如权利要求5所述的自动切割式采茶机割台自动调平装置,其特征在于,所述的割刀,对于单株种植茶陇蓬面的采用圆弧型的切割形状。
7.如权利要求5所述的自动切割式采茶机割台自动调平装置,其特征在于,所述的割刀,对于两株及两株以上种植茶陇蓬面的采用直线型的切割形状。