雖然聯(lián)合收割機越來越有能力收獲更多的小麥、玉米和其他農(nóng)作物，但它們對農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的由收割環(huán)節(jié)到進入市場的盈利貢獻受到了限制。
堪薩斯州的Tribine Harvester公司希望克服這一挑戰(zhàn)，這是一家最近進入農(nóng)業(yè)收割機市場的公司，它已經(jīng)開始設(shè)計并生產(chǎn)一種創(chuàng)新的機器，而幫助Tribine公司有別于傳統(tǒng)的收割機是其獨特的智能電動推桿。
傳統(tǒng)收割機的技術(shù)局限性
在田間，傳統(tǒng)的聯(lián)合收割機將糧食從其存儲箱中轉(zhuǎn)移到運輸車輛上，比如拖拉機。當(dāng)拖拉機裝滿糧食時，在從田地里運輸?shù)酱罂ㄜ嚿?，然后糧食進入到市場。
然而，因為聯(lián)合收割機的存儲箱較小，通常小于拖拉機的運輸量，所以要想裝滿拖拉機，就需要拖拉機在聯(lián)合收割機旁邊跟蹤很長一段距離。
反過來，這就要求拖拉機在卸貨后迅速返回聯(lián)合收割機，或者使用多輛拖拉機配合聯(lián)合收割機。這將會在田地上進行持續(xù)不斷的交通，會增加燃料和勞動力成本，也增加了土壤的壓實度。最終會使得成本增加，以及莊稼減產(chǎn)10%
Tribine收割機的創(chuàng)始人認識到，提高生產(chǎn)力需要更精確地控制脫粒和大容量的存儲糧倉。
優(yōu)化脫粒運動
Tribine收割機將作物切碎到一個直徑38英寸且旋轉(zhuǎn)的圓筒上，這個圓筒比大多數(shù)傳統(tǒng)的聯(lián)合收割機都要大。
將糧食顆粒分離出來的大部分工作是由三個彎曲的“凹”段完成的。
圓筒的凹面由Thomson電動推桿調(diào)整
根據(jù)不同的作物，以及作物在收割時的狀態(tài)，收割機需要調(diào)整圓筒的運轉(zhuǎn)速度和凹槽的間隙。 Tribine收割機的控制系統(tǒng)工程師Russell Secrest說:“我們需要從接近零間隙開始進行調(diào)整，也就是農(nóng)作物被強制夾在圓筒上的研磨棒之間，直到兩英寸間隙，即農(nóng)作物被脫粒。”為了完成這項任務(wù)，Tribine收割機團隊決定需要一個具有先進的位置控制和和具有自鎖定功能的直線電動推桿總成。
“我們必須能夠精確地測量凹面和圓筒之間的距離。我們還需要一種方法來確保凹點鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢茫@樣在收割期間他們的位置不會改變，除非是有操作命令將其改變。由于我們的圓筒的大尺寸，我們需要電動推桿有足夠的力量來微調(diào)位置，以最大限度地發(fā)揮脫粒性能，”Secrest繼續(xù)說。
選擇合適的智能電動推桿
在選擇執(zhí)行機構(gòu)時，Tribine收割機團隊迅速排除了傳統(tǒng)的液壓執(zhí)行機構(gòu)的方案。
他們需要實現(xiàn)準(zhǔn)確和可靠的位置反饋。這些液壓組件不僅復(fù)雜而且通常不可靠，它們還會占用太多空間。
由于液壓油泄漏造成的壓力損失，液壓缸也很難鎖住。
Tribine收割機的設(shè)計者也排除了傳統(tǒng)的電動推桿，如果用傳統(tǒng)的推桿，就得需要它們的模擬信號，這就需要額外的外部設(shè)備布線以及控制模塊，會增加了生產(chǎn)成本。
湊巧的是，在2015年的Tribine設(shè)計周期中，THOMSON推出了一款重型智能直線電動推桿，帶有板載系統(tǒng)，可以直接與can總線通訊。
可以提供團隊所需的速度和負載性能以及可靠性的控制功能。
正確的解決方案
Tribine收割機設(shè)計者使用了三個湯姆森HD直線推桿，用這些執(zhí)行器打開和關(guān)閉圓筒周圍的凹口，實現(xiàn)對整個行程長度的最大控制。
HD執(zhí)行器允許擴展,使得使用者能夠知道當(dāng)前位置,而且具備很好的靜態(tài)保持功能,這些電動推桿可以輕松地調(diào)整凹面大小并能很好的自鎖,” Secrest說。這主要歸功于推桿的板載系統(tǒng)，使他能夠使用一個控制器來編程多種運行方式。
THOMSON智能電動推桿僅使用四根導(dǎo)線:兩根用于連接通信總線，另兩根用于連接電源。 這種簡單的結(jié)構(gòu)使Tribine收割機設(shè)計團隊能夠通過J1939 CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)進行通信，這種控制是傳統(tǒng)電動推桿或液壓系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。
Secrest說:“CAN通訊使得操作變得快速和容易?！薄癏D電推桿的一個優(yōu)點是，一旦你給它們供電，它們就存在于通信端。
智能電動推桿
HD智能電動推桿只需要四根線:兩條連接電源，兩條連接控制網(wǎng)絡(luò)。 這種簡單的架構(gòu)使得Tribine收割機設(shè)計團隊能夠編寫程序來同步多個電動推桿。
實現(xiàn)挑戰(zhàn)
每個電動推桿與CAN總線的實時通訊以及它內(nèi)置的位置反饋，幫助Secrest克服了在構(gòu)建執(zhí)行機構(gòu)總成時遇到的一些特殊的問題。
為了縮小圓筒和凹面之間的間隙，當(dāng)?shù)谌齻€執(zhí)行機構(gòu)縮回時，另外兩個執(zhí)行機構(gòu)必須伸長。但當(dāng)間隙需要增大時，兩個直線推桿
會縮回，而另一個則會伸長。
如果沒有連續(xù)的反饋指令，同時進行這個操作幾乎是不可能的，但這很容易通過CAN總線完成。
“我們不希望任何電推桿之間的同步超過10-12毫米，”編寫這種精確同步代碼的Secrest說。“每個電動推桿提供其位置或故障反饋給通信總線，允許控制器跟蹤位置和狀態(tài)，因此，同步位置在5-10毫米，我們從來沒有遇到過它們不同步的情況。”
優(yōu)化糧倉操作
一旦谷物被分離出來，通過螺旋裝置將清洗干凈的谷物輸送到巨大的存儲箱中。
大容量的存儲箱是通過頂部的加長門實現(xiàn)的，它比傳統(tǒng)的存儲箱容量大得多。在不存儲糧食時，加長門折疊收回，這就要求必須同步，以避免對折疊門的損壞。
為了同步存儲倉門操作，Tribine收割機在倉的兩側(cè)安裝了四個HD執(zhí)行機構(gòu)，每個電動推桿都是與總線通訊，HD接收系統(tǒng)的報文指令并實時反饋自己的位置和狀態(tài)。這種反饋為操作人員提供了他們需要的信息，以避免折疊門損壞。
四個HD電動推桿在折疊門的側(cè)面，每一個都是通過J1939 CAN總線通訊的。
領(lǐng)域內(nèi)的成功
Tribine 收割機已經(jīng)證明了這一先進的收割設(shè)備選擇湯姆森的 HD電動推桿是正確的，明智的。
兩個電動推桿在一個方向上移動而另一個電推桿在相反方向運行的獨特方案已經(jīng)被證明是成功的，并且不可能在沒有CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)的情況下輕易實現(xiàn)。
HD執(zhí)行機構(gòu)也提供了足夠推力，并在適當(dāng)?shù)奈恢帽３肿枣i，并將所有信息實時反饋給操作員，包括每個執(zhí)行機構(gòu)的位置，速度，故障代碼等等。
同樣地，存儲箱上的折疊門執(zhí)行機構(gòu)也證明了Tribine的能力。
而且，由于所有的通信、反饋和可編程功能都包含在電動推桿內(nèi)部，Tribine收割機的設(shè)計者和他們的客戶都受益于比任何其他驅(qū)動技術(shù)帶來的更緊湊的安裝空間。