使用六自由度慣性測量單元作為電子控制單元的一部分有助于提高農(nóng)業(yè)設備的安全性和效率。

      由于起伏的山丘和松軟的地面，農(nóng)業(yè)設備操作員經(jīng)常面臨翻車的風險，因此操作員安全成為重中之重。同時，他們需要優(yōu)化農(nóng)作物產(chǎn)量，而農(nóng)用車輛上使用的手動功能可以減少這種產(chǎn)量。由于提高安全性和提高作物產(chǎn)量的需求仍然是農(nóng)場經(jīng)營者最關心的問題，六自由度 (6DOF) 慣性測量單元 (IMU) 作為設備電子控制系統(tǒng)的一部分的使用現(xiàn)在開始從建筑業(yè)轉(zhuǎn)移到農(nóng)業(yè)設備。 

      慣性測量單元——使用多個加速度計和陀螺儀來提供準確和精確的運動、位置和導航傳感——通過提供平移（上/下、左/右、前/后）和旋轉(zhuǎn)運動的測量來改進設備上的運動傳感（滾動、俯仰和偏航）。這些測量提供了關鍵設備數(shù)據(jù)，可以準確和精確地控制車輛的性能。這些好處轉(zhuǎn)化為更高的設備精度、安全性和穩(wěn)定性以及更高的操作員生產(chǎn)率。

      將 6DOF IMU 集成到機箱中的設備控制模塊中，以測量設備的運動（無論是收割機、播種機、拖拉機還是噴霧器），都有助于自動化和控制手動過程。一些示例包括自動調(diào)整收割機上的頭刀片水平或調(diào)整拖拉機上的播種機頭，以最大限度地提高作物產(chǎn)量并提高操作員績效。自動化其中一些手動過程可提供比操作員所能實現(xiàn)的更精確的控制。 

      關鍵安全應用

      在安全應用中，6DOF IMU 可用于穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向控制以及防側(cè)翻。傳感器制造商可以提供與傳感器單元配合使用所需的任何類型的信號調(diào)理。 

      IMU 有助于提供行駛/運動控制，以穩(wěn)定車廂免受過度振動和運動的影響，尤其是在不平坦的場地上。好處是雙重的：提高操作員的安全性，并通過減少振動和機械應力來延長車輛的使用壽命。它還通過在連綿起伏的丘陵等不平坦的表面上提供牽引力來幫助減少操作員的錯誤。

      IMU 通過將偏航、俯仰和橫滾數(shù)據(jù)與 GPS 結(jié)合使用，提供傾翻數(shù)據(jù)并防止車輛在山坡上側(cè)向移動，從而協(xié)助轉(zhuǎn)向控制應用。 

      這些運動傳感器在防止車輛翻車方面可以發(fā)揮重要作用，尤其是在起伏的丘陵或斜坡上行駛時。當車輛接近傾斜或傾斜角度時，IMU 可以向操作員發(fā)出警告。來自 IMU 的數(shù)據(jù)也可能觸發(fā)燃油關閉，或者在翻車情況下，它可能會根據(jù)設備制造商的設計參數(shù)對車輪和轉(zhuǎn)向進行調(diào)整。

      最大化作物產(chǎn)量 

      準確和精確的收獲、種植和分級是農(nóng)場經(jīng)營者最關心的問題之一，以最大限度地提高作物產(chǎn)量。操作員通常必須密切關注現(xiàn)場地形。例如，如果他們要上山或下山，他們必須手動調(diào)整農(nóng)業(yè)機械以適應不平坦的田地。

      IMU 測量農(nóng)業(yè)機械底盤的運動，在所有六個方向上感應。它測量底盤是向左還是向右旋轉(zhuǎn)，角度傾斜（向上或向下）以及是否有任何滾動或傾倒。這種運動感應可以通過兩種方式幫助操作員。它優(yōu)化了機器性能，操作員不再需要對設備進行不斷的調(diào)整和調(diào)整，因此不會感到疲勞。它還允許技術(shù)水平較低的操作員運行設備。

      如果操作員能夠準確和精確地控制收割機頭刀片的高度，例如，相對于車輛的地面位置或角度，則在收割過程中留在田地中的作物將更少。借助來自 6DOF IMU 的數(shù)據(jù)，農(nóng)場經(jīng)營者可以通過確保平坦的種植場地來優(yōu)化種植和收獲任務，和/或自動調(diào)整收割機刀片和播種機頭，以最大限度地提高滾動田地的作物產(chǎn)量。

      產(chǎn)量損失通常與收割機上設置為單一高度的葉片有關。IMU 可以感知場地的起伏丘陵或地形差異，在從平坦的平坦地面移動到連綿起伏的丘陵時相應地自動調(diào)整鏟刀高度。 

      影響作物產(chǎn)量的其他關鍵過程包括種子深度和施肥。例如，有許多因素可能會影響種子深度。這些包括可能導致苗床“凸起”的作物殘留物，導致植物深度變淺，以及下雨時經(jīng)常沉降到半英寸的松散苗床。如果最后一次耕作與種植方向成一定角度，也可能發(fā)生“顛簸”效應。 

      所有這些因素都可能導致整個田地的不同發(fā)芽模式。來自6DOF IMU的數(shù)據(jù)可用于對播種機頭進行調(diào)整，以確保根據(jù)陸地地形將種子全部種植在相同的深度。

      選擇運動傳感器 

      在選擇IMU時，農(nóng)用設備制造商應注意幾個設計特征。其中包括耐用性、寬工作溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性、易于集成以及準確和精確的測量。

      傳感器應提供堅固的封裝，以保護其免受惡劣環(huán)境的影響，包括灰塵、污垢、石頭、壓力清洗、濕度和化學品。寬工作溫度范圍有助于承受極端高溫，防止設備故障。這些設備還應符合 IP67 和 IP69K 防護等級，以提供額外的環(huán)境保護，以及電磁干擾 （EMI） 和電磁兼容性 （EMC） 防護等級，以防止射頻。

      IMU 應符合 CAN SAEJ1939 標準傳輸協(xié)議，適用于建筑和重型車輛的通信。這允許傳感器的輸出與車輛的電子控制單元（ECU）通信。 

      雖然使用加速度計或傾角計通常比在農(nóng)場設備應用中使用 IMU 成本更低的解決方案，但它需要大量的前期設計工作。通常，當將加速度計或傾角計集成到車輛的ECU中時，工程師必須設計一個外殼來保護設備，找出處理溫度漂移的方法，并確定將其集成到電路板中并將傳感器連接到車輛控制系統(tǒng)的最佳方法。

      IMU 的一個關鍵優(yōu)點是易于集成。通過在單個堅固的封裝中提供 6DOF 運動傳感，它可以顯著減少設計人員將傳感器單元集成到車輛控制系統(tǒng)中所需的時間。它還提供更精確和準確的運動傳感數(shù)據(jù)，以確保設備操作員的安全，同時降低設備損壞的風險。最終，設備制造商需要根據(jù)其總擁有成本評估不同的解決方案。

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