机械设计专业外文翻译一个能反映甘蔗产量的装载机称重系统

1、机械设计专业外文翻译一个能反映甘蔗产量的装载机称重系统 南京理工大学泰州科技学院毕业设计 论文 外文资料翻译学院 系 机械工程学院 专 业 机械工程及其自动化 姓 名 学 号 0801010444 外文出处Precision Agriculture 2000 Volume 2 Number 3 Pages 293-309 附 件1外文资料翻译译文2外文原文 指导教师评语 签名 年 月 日附件1外文资料翻译译文一个能反映甘蔗产量的装载机称重系统摘要 尽管食糖和酒精作物的生产在经济上有着很高的重要性但还没有用于商业的显示甘蔗产量的显示器在一些地区甘蔗不是用机械收割的考虑到收获和负载方法的使用开发了

2、用于产量显示的特殊显示器在手工收割作物时装载机是必不可少的如果监测到加载到装载机上的作物的重量我们可以得到产量图本文简述了一个基于装载机的重量测量系统的发展它是基于一个机械装置的其中也包含了一个适应于机器的称重传感器由于它是进行动态测量的所以动态对测量值的影响必须得到纠正因此开发了一个数学模型来评估每个参数对动态负载和测量的重量的影响为了收集数据来评估模型我们组装了一个实验测量系统并现场进行了测试分析的结果表明在已经考虑到的限制因素内该模型能够描述机器的行为如果能够选择比较充分的采样周期的话每个负载只有平均2或更少的错误在该系统中在一个周期内其使用的角度传感器的频率响应和子系统低采样率限制了其

3、降低最小误差的能力这两点将在专用硬件的发展上得到解决-允许实时过滤和处理技术的使用来获得能够维持较低错误的测量技术关键字仪器仪表甘蔗建模测产装载机1简介在巴西甘蔗是第三个最重要的农作物并占总种植面积的1149 Mha甘蔗的产量为300公吨可以生产糖148的公吨生产乙醇149的Mm3乙醇可以作为一个汽车燃料可以与汽油混合22的无水酒精或者纯使用水合酒精费尔南德斯1998甘蔗可以使用手工 整个根茎甘蔗切割 或机械切割收割 砍甘蔗 整个根茎切割的甘蔗是手工切割再用常用的抓握装载机运到到卡车然后运送到糖厂根据Copersucar预算几乎90的甘蔗收用整个根茎切割的方法因此每年270公吨的甘蔗都使用常规

4、的抓握装载机装取最近由于在附近的重点地区以及产量可能涉及到的经济和环境效益应用的精准农业的概念和做法和甘蔗生产一直是我们关心的问题农作物生长地区的大小和所在地区的地形常常也会导致土壤变异所以在产量方面也会变化据了解一些糖厂已经开始进行精耕实验土壤采样是石灰再利用的第一步然而完整的精确农业周期的应用已经推迟这是因为最初的一个主要问题是缺乏足够的甘蔗产量监测但是有参考研究表明用机械方式收割甘蔗时产量显示器无法在商业上使用考克斯1997的报告中指出产量传感器的发展是基于斩波器收割机和液压升降机的考克斯1997报告中的案件研究对以精准农业为原则的甘蔗的生产潜力进行了评估它的发展的重点放在了研究的一部分

5、上-合适的测量产量的传感器有四个不同的技术其中包括了直接质量测量和体积测量也尝试了它涉及到的电力间接技术我们选择了直接质量测量在一个市场单位率先实施预期在1999年可商用作者提出的传感器显示出的数据读数和每日甘蔗的总产量有着良好的相关性但没有信息表明这个单一读数的准确性由此产生的收益图也发生了显著的变化从70t每公顷到120t每公顷不等为了评估产量的变化皮尔欧西和内韦斯2000利用一种实验系统来描述甘蔗的产量它由一个箱子组成四种负载传感器都被安装在一个卡车上用来记录负载传感器传来的信号的数据记录器是装在拖拉机的机舱内一个差分的GPS系统也是安装在收割机内的它的位置数据被发送到在机舱内的第二个数

6、据记录器俩个系统的数据在1HZ的频率下被接受并存储在PCMCIA记忆卡中然后转移到一台PC计算机中进行处理系统上的数com产量从20t到140t俩个产量不同的小油田收集的根据作者提出的高变异性揭示了甘蔗在小面积中每秒采样大约3 M2的产量不均较低的值可能由于甘蔗的年龄造成 这分别是第三和第四这些领域 的而高值可能由于在卡车上的收割机的升降机的频率和数据重叠的影响造成的虽然收获机械化在增加但由于环保法规受地形的限制甘蔗种植以及收割将大部分保持手工切割种子甘蔗重新种植继续以手动切断的方式种植在这两种情况下由于没有机械收割机参与整个甘蔗产量测绘系统可以安装在装载机上由于该机拿起甘蔗是沿地面到装载的卡

7、车上的所以这样的系统可以测量甘蔗的重量并可以用定位系统测定它的位置例如一个GPS接收器由于称重过程中不应干涉操作的时间所以这种测量必须动态载入甘蔗的一个重要的问题就是交通一个食糖和酒精比较显著的生产成本就是他们是从收割地运到糖厂的为了减少这种成本和所造成的土壤板结的破害要在优化运输过程中在法律规范上所限制的最大重量内合理使用一辆卡车的负载能力可以在装载机执行加载操作期间甘蔗束动态称重时合理使用 因此可以看出装载机的甘蔗束的动态称重是精准农业和合理运输的关键甘蔗产量显示器的发展是由莎拉等人建议的1999作为一个力显示器该系统除了显示对当前卡车的总负荷外还应显示正在收割的甘蔗的产量作为产量测绘系统

8、它应该从GPS接收机记录重量数据和位置数据本文介绍了甘蔗装载机动态称重系统的发展这是一个产量监测的基础和测绘系统2一个在装载机上得甘蔗称重系统 在其正常运行期间装载机会受到震动和冲击因此在加载操作中称重系统的当前的动态效果必须可靠和稳定此外甘蔗负荷是一个复杂的动态过程运动从是地面到卡车上的力是作用在一个传感设备上的如称重传感器将不同于在静态条件下的在地面上的力因此系统必须弥补这些变化实时纠正保证当前的稳定和准确的的读数这个系统没有一个准确的必要的精度定义但约2的人建议了一个很好的精度定义所以决定进行实验来找出在合理的成本下能够获得什么样的精度水平 系统的开发涉及到三个不同的阶段适用于装载机臂的

9、机械系统装载过程中代表装载机和甘蔗运动的一个数学模型电子系统和传感器数据采集我们进行了现场测试来验证和优化模型来评估系统的性能3机械系统装载机的力学模型如图2所示主要机械系统位于装载机的手臂下肢组成一个L形束并压着负荷部件称重传感器位于梁和轴的之间梁和轴用来支撑抓取甘蔗在梁的中心有一个简单的轴铰接部分用来在甘蔗抓取时负载所产生的力量减少分散作用的影响图3的示意图显示的是抓斗和机械系统的位置它连接着装载机4数学模型 称重传感器的机械系统允许测量甘蔗重量但是在加载操作时的动态条件下测量值要得到纠正要进行修正测量值有必要建立一个装载机与负载的动态行为模型甘蔗装载机零件的装配仿照了装载臂机械手和甘蔗束

10、假设装载机的身体是固定在装货的卡车上的完整的模型考虑的重量力和扭矩如图4所示 MIRI和LI为质量链接之间的距离和质量中心和链路长度分别RILI还显示了所使用的参考坐标系由于梁L是在固定的位置在装载机的手臂上其运动可以用手臂和水平之间的角度来描述如图5所示称重传感器的反应面是在梁L上的A点RX1和RY1代表反应臂轴支持着梁L和分别表示的是手臂的角速度和角加速度 图6显示了爪的细节坐标系统和有关部件MG代表的抓到甘蔗的总质量和分别为爪的角速度和角加速度 该系统的动态或数学模型是基于拉格朗日欧拉制定的它定义了一个拉格朗日函数系统的能量推导出位置速度和力量之间的关系施泰德1995 1其中 L 拉格朗

11、日函数 动能K-势能P K 装载机系统的总动能 P 装载机系统的总势能 qi装载机的广义坐标 第一次衍生的广义坐标Ti 广义力或转矩应用于系统的关节数ii 123n 关节数 应用拉格朗日制定的机械系统如图4所示产生以下的一般动力学方程其中 J 惯性矩阵 H 矩阵包括粘性摩擦科氏力和离心力 G 重力加速度 T 转矩矢量 机床坐标系中使用的装载机系统 公式2中和图4中在称重传感器的力在L轴的坐标即因此方程2转化为如下其中获得的总质量的力传送到称重传感器和系统的运动其中 为第二阶和第一阶导数分别为惯性矩长度质量和距离链接的质量中心是重力加速度 先前讨论的第一个简化的模型可实现第一第二个环节和可以作为

12、一个单一的环节的系统移动如图5所示因此在等式3中消除所有同等式就将得到以下公式 为了评估在这一阶段提出的模型进行了实验来收集装载机的实际运动的运动学数据把数据带入方程4获得的力的变化和实际称重传感器测量的力进行相比5变量和模型分析 对系统作了进一步的理论的分析以确定力点可能会被简化而不会影响准确性它减少了一些变量的记录需要的传感器和简化了原型归纳为以下几点1不考虑机械元件之间的摩擦这是由于随着时间的推移在评估实际的摩擦和在一台机器到一台机器或者在一台机器中的值是很困难的2装载机是在水平面上工作的但是这并不一定可能实现在重量和可以忽略不计的第一种方法下它实际上是和工作的地面有着10的小倾角代表了

13、小误差为053装载机的两只机械臂被认为是一个固定长度一个传感器是用来测量手臂相对于水平位置的角度的绝对值所以没有必要来衡量相对角度之间的联系来观察装载机运动4甘蔗和爪组成一个系统重心在半爪长度其中FC是在称重传感器的力实验装置和测试系统的参数装载机与建模评估进行测试的参数在表1所示6数据采集系统 在商业子系统一体化的基础上我们开发了一个实验数据采集系统图表7它是用来记录称重传感器上的力和手臂形成的角度和爪垂直轴之间的测量并记录在笔记本电脑上使用称重传感器是商业电子秤的一部分这种设备采样弱小的负载信号通过一个串行接口 RS232 在一个固定的利率6HZ下AD转换后再传输原始数字数据到电脑上 用来

14、测量角度的传感器是倾角仪所测倾斜角度分辨率为001其运作原理是基于一个部分填充液体的玻璃球内两对电极电导测量他们是用数据记录仪在频率50赫兹下进行抽样的通过另一个串行接口RS232传输到笔记本电脑上 为了保证数据的同步PC用数据记录器启动收集角的数据并开始从秤上收集数据为了避免不必要的数据收集采样间隔是在手臂的正负60度左右的范围内有限的上升这时操作者开始加载记录每次记录数据可达到8秒 为了评估模型的精确度进行了几个系列实地测试在受控条件下他们在1997年和1998年收获季节进行测试甘蔗被捆成小束状在电子秤上称重捆绑然后放在地上操作者可以用爪把它们拿起来甘蔗的重量587和880公斤和发动机转速

15、700和2000 rpm是在不同的条件下进行数据收集的机器在测试过程中两名操作者轮流操作在执行的动态测试中静态标定曲线是在和ARM在水平位置获得的经过分析了解到在真正的现场操作条件下的测试是有必要的然而在恶劣的环境下笔记本电脑将不适合作为一个数据记录器因此被坎贝尔科学CR10数据记录器所代替这也让操作者能够在没有团队的干扰下自由操作这种机器虽然根据CR10要求其软件要重新编写但实验装置的基本结构是没有改变的测试在1999年季度开始进行然而田间试验之前在静态和动态条件下和在一系列所知的250305645930Kg下系统再次被检查校准在该测试中与其他许多甘蔗系列的测试有所不同都是事先不知道对于这样

16、的测试在通过动态测试之前要求操作者将甘蔗束在静态状态下放在水平位置处并用力的测量值来校准曲线产生所需的值结果与讨论从测试数据看随着时间的推移可以获得称重传感器上的力的变化6HZ采样已知甘蔗的重量下随着时间的推移用在数学模型中角传感器数据会在称重传感器中产生模拟力曲线由于输入数据的采样率的不同重量值会被线性插值以便更好的进行建模与实测值之间的比较两条曲线之间的比较表明用于称重传感器的力的行为可以用这种模型很好地描述如图8所示为了解释这个行为在相同的测试22中从手臂的角度得到数据如图9所示由此可以看出在上升的手臂的过程中达到水平位置左右的的时候根据获得的角度数据可以用这个模型合理的预测称重传感器上

17、的力在数据采集开始的时候当手臂平放是或刚刚开始移动时它的值会偏移很多在图10中观察纠正后的值和称重值之间的误差可以看出虽然它在一个稍大的范围内是不同的但其平均值在45S中下降了2这一时期对应了手臂的上升和的水平位置基于这个模型对于电子系统进行必要的计算并显示正确的甘蔗重量值时间是足够的然而具体的操作特性影响了数据和错误虽然在许多测试中手臂的上升是相当顺利图11但是其线行几乎是线性的在其他许多人都认为在角突然发生变化情况下会导致最终的错误图12这个问题涉及到了操作者控制的机器有时会发生在手臂上升或者发生在机械爪达到顶部开始向卡车卸载的时候它对数据造成的干扰数量以及它发生的时刻主要取决于操作者为了

18、评估这种行为对模型预测的影响对修正值的误差的变化我们对测量值和甘蔗的实际重量之间的差额进行了评估在图13中测试的结果表明即时错误是在4和-18之间变化的但平均误差在2的范围内下降这可能是在装载机臂没有干扰获得的情况下在上升时获得另一方面图14显示了当有一种干扰错误变化增加时在这种情况下在7和-96之间平均误差接近至2对这个问题的分析表明虽然这实质上是一种高频率的数据变化模型但是错误的根源主要在于传感器而且数据采集器的采样率也是有限的随着数据的收集角传感器的灵敏度在运动和其固有频率10 Hz的突然变化下受到干扰在实地测试后装载机的运动过程中发生的震动和颠簸具有明显的较高的频率分量这部分是由设备运

19、转不正确引起的影响着数据的质量和该模型的输出在实验装置中使用的子系统的低采样率也是一个限制因素他们可以制约可应用于数据的加工试验表明采集到的信号的光谱有着相同顺序的采样率如果数据在较高的速度下获得可以应用的不同的过滤技术去试图解决所遇到的问题另一个错误的原因是当操作者开始用手臂做一个右转时该模型并不适用因为它只考虑到机器的纵向平面的变动由于横向运动通常发生在手臂到达顶部的位置所以有足够的时间来收集处理模型所需的足够的数据然而如果操作者开始转动手臂同时还使其上升时这将引入除了传感器干扰之外还有模型中不包含的部件干扰在试图进一步分析这个问题每个测试数据被分为多个间隔使用的是仰角区间而不是时间间隔对

20、于每一个时间间隔计算平均误差用来比较真实的值每个测试和应用的数据模型得到的值表2显示了15个典型测试的平均误差结果表明在每个测试中有一个间隔平均误差落在目标之间的2由于不需要重量的瞬时值一个平均值是足够的可进行实时计算这可能是会采取的方法但是没有一个单一的适合所有测试的时间间隔例如测试din07的最好的间隔以能够正确的权衡是从这就造成了-123的平均误差测试din250e在相同的时间间隔的平均误差是464但如果选择的间隔是从平均误差下降到07结论我们进行了这项研究来评估纠正装载机甘蔗重量的动态测量得出了一个甘蔗装载机系统动力学的理论模型它考虑的是机器的纵向平面上的动作为了评估这个模型进行了现场

21、测试在机器行为的中获得了数据集成的可用子系统提供手臂和爪的称重传感器和角位置的力的数据采集在操作者开始转向装载机的手臂向右到达卡车卸载之前在重点分析期间实验所使用的系统的限制中在基本上是纵向运动时得到的平均误差是2在这一时期结束后从传感器和横向组件传来的干扰不包括模型中的干扰会影响数据并增加错误在实地测试中发现的角度变化的高频分量超出了预期并影响了传感器的响应子系统的低采样率限制了收集和有限的可能应用的过滤和处理的数据量总体而言该模型提出了一个很好的近似值并这个概念也表明了甘蔗单产测绘和其优化运输的潜力基于知识的获取进一步的工作将着眼于发展商业称重系统这将会有一个更高的采样率更强大的处理能力的

22、GPS接收机的接口可以生成产量图并会纳入数学模型其他类型的传感器如加速度计和陀螺仪将会取代倾角仪注释1甘蔗种植者合作社巴西圣保罗州的食糖和酒精生产商2JStar电子秤指标模型JStar EZ210精度为053应用地质力学模型900-45双轴倾角传感器4发端电脑公司模型5FLCD小尺寸和低功耗的数据记录器和具有12位AD转换器8个模拟通道10个数字IO线480字节RAM32字节EEPROM和一个RS - 232串行端口的控制器致谢这项研究是由科贝苏卡尔技术中心赞助是科贝苏卡尔技术中心农业自动化实验室圣保罗大学巴西的一个合作项目装载机动态称重系统被科贝苏卡尔技术中心授予专利权作者还希望承认毕业于理

23、工学校做模型工作的本科学生杰森桑塔纳先生11参考文献G考克斯H哈里斯R帕克斯见原型产量测绘系统的开发和测试澳大利亚甘蔗技师协会 布里斯班澳大利亚1997 第38-43页G考克斯H哈里斯和D考克斯见甘蔗在精准农业中的应用第四届精准农业国际会议论文集comcom和WE拉尔森编辑 ASACSSASSSA圣保罗美国1998 第753-765页com斯1970-1997年在巴西甘蔗农业的产业绩效科贝苏卡尔技术中心皮拉西卡巴巴西 1998 MA 皮尔斯和J L M内韦斯见甘蔗产量测绘见巴西农业国家的精密艺术com编辑皮拉西卡巴巴西2000第124-128页AM 萨拉瓦等见甘蔗产量测绘装载机装载机动态称重第

24、二届欧洲精准农业会议精确农业99com辑英国谢菲尔德大学出版社1999第343-352页W施泰德分析机器人与机电一体化麦格劳 - 希尔纽约1995年附件2外文原文Precision Agriculture 2 293 309 2000 2001 Kluwer Academic Publishers Manufactured in The NetherlandsA Weighing System for Grab Loaders for SugarCane Yield MappingA M SARAIVA A R HIRAKAWA C E CUGNASCA amsaraivuspbrUni er

25、sidade de Sao Paulo Escola Politecnica Agricultural Automation Laboratory Caixa Postal 61548 Sao Paulo SP 05424-970 BrazilM A PIEROSSI AND S J HASSUANICentro de Tecnologia Copersucar Caixa Postal 162 Piracicaba SP 13400-970 BrazilAbstract There are no commercial yield monitors for sugar cane despite

26、 the economic importance of the crop for sugar and alcohol production As sugar cane is not mechanically harvested in some regions special yield monitors need to be developed considering the harvest and load methods used Grab loaders are essential when the crop is manually harvested If the weight of

27、the crop being loaded is monitored yield maps can be produced This paper presents the development of a weight measurement system for grab loaders It is based on a mechanical device that contains a load cell adapted to the machine As it is necessary to perform this measurement dynamically the effect

28、of movement on the measured value must be corrected Thus a mathematical model was developed to assess the effect of each parameter on the dynamics of the load and on the measured weight In order to collect data to evaluate the model an experimental measurement system was assembled and used in field

29、tests The analysis of the results showed that the model was able to describe the machine behaviour within the limits considered Mean errors of 2 or less were obtained for each load if the sampling period was adequately chosen The frequency response of the angle sensors used and the low sampling rate

30、 of the subsystems used restricted the ability to define a single period for error minimisation These two points will be addressed in the development of dedicated hardware to allow the use of filtering and processing techniques in real time to obtain measurements with consistently low errorsKeywords

31、 instrumentation sugar cane modellingyield monitor grab loaderIntroduction Sugar cane is the third most important crop in Brazil and represents 11 of total planted area or 49 MhaSugar cane production is 300 Mt for a sugar production of 148 Mt and an ethanol production of 149 Mm3This ethanol is used

32、as a car fuel both mixed with gasoline 22 of anhydrous alcohol and pure hydrated Alcohol Fernandes 1998 Sugar cane can be harvested using manual wholestalk sugar cane or mechanical cutting chopped sugar cane The wholestalk cane is cut by hand windrowed and loaded by conventional grab loaders Figure

33、1 into trucks and then transported to the sugar mill Almost 90 of all sugar cane harvested is wholestalk according to Copersucar1 estimates Therefore each year 270 Mt are loaded using conventional grab loaders The application of concepts and practices of precision agriculture to sugar cane productio

34、n has been a matter of interest lately due to the possible economic and environmental benefits that may result emphasised by the large area and production involved The size of the fields and the topography of the regions where the crop is grown usually result in soil variability and consequently in

35、yield variability It is known that some sugar mills have already started doing precision farming experiments Soil sampling was the first step followed by variable rate lime application However the application of the complete precision agriculture cycle has been delayed because a major initial proble

36、m is the absence of an adequate yield monitor for sugar cane Although there are references to research on sugar cane yield monitors for mechanically harvested chopped cane they are not available commercially yet Cox et al 1997 report the development of a yield sensor based on the hydraulic pressure

37、at the harvester chopper and elevator Cox et al 1998 report a case study that was carried out to assess the potential of applying precision agriculture principles to sugar cane Part of the research focused on the development of a suitable sensor for measuring yield Four different techniques ranging

38、from direct mass measurement and volume measurement to indirect techniques involving power consumption were tried Direct mass measurement was chosen and implemented in a premarket unit which was expected to be available commercially in 1999 Data presented by the authors showed a good correlation bet

39、ween sensor readings and cane cut for a daily total but no information is given with respect to the accuracy for single readings The resultant yield map showed significant variability ranging from 70 tha to 120 tha In order to assess yield variability Pierossi and Neves 2000 used an experimental sys

40、tem to map the yield in chopped cane It consisted of a bin mounted over four load cells installed on a truck The load cells signals were read by a data logger located inside the tractors cabin A GPS system with differential correction was installed at the harvester and the position data were sent to

41、 a second data logger inside the cabin Data on both systems were acquired at 1Hz and stored on PCMCIA memory cards and afterwards transferred to a PC computer for processing The system was used in two small fields of 18 ha and 14 ha and yield varied from 20 to 140 tha According to the authors the hi

42、gh variability revealed the uneven cane stand emphasised by the small area sampled each second about 3 m2 Low values might have been caused by the cane age that was the third and fourth cut at those fields respectively while high values may have resulted from impacts of the harvester elevator on the

43、 truck bin and from data overlapping Although harvesting mechanisation is increasing due to environmental regulations a significant part of the area planted with sugar cane will remain manually cut because of limitations caused by topography Also seed cane for re-planting will continue to be manuall

44、y cut In both cases since there is no mechanical harvester involved a yield mapping system for wholestalk cane could be installed on a grab loader As the machine picks up cane along the field to load the trucks such a system could weigh the cane and relate it to the field position given by a positio

45、ning system eg a GPS receiver Since weighing should not interfere with the timing of the operation this measurement must be made dynamically while loading An important problem in sugar cane is transport A significant part of the production cost of sugar and alcohol is due to transport from the field

46、 to the sugar mill To minimise this cost and the damage caused by soil compaction it is necessary to optimise the transport process making a rational use of the load capacity of a truck within the legal limits regulating the imum weight on the roads This rational use can be based on dynamic weighing

47、 of sugar cane bundles during the loading operation performed with the grab loaders Thus it can be seen that dynamically weighing cane bundles on the grab loaders could be the key both for precision agriculture and for rational transport of wholestalk sugar cane The development of a yield monitor fo

48、r sugar cane was proposed by Saraiva et al 1999 As a conventional yield monitor the system should show the operator the amount of cane that is being held by the grab besides displaying the total load that has already been put on the current truck As a yield mapping system it should record weight dat

49、a and also position data from a GPS receiver This paper presents the development of a dynamic weighing system for sugar cane on grab loaders which is the basis for a yield monitoring and mapping systemA system for sugar cane weighing on grab loaders Grab loaders are subject to vibrations and shocks

50、during their normal operation thus a weighing system must be robust and immune to the dynamic effects present during the loading operation Additionally the sugar cane load is subject to complex dynamic behaviour during its movement from the ground to the truck and the force it imposes on a sensing d

51、evice such as a load cell will be different from the force under static conditions Thus the system must compensate for these variations correct them in real time and present a stable and accurate reading There was not a precise definition of the necessary accuracy for this system but a value of abou

52、t 2 was suggested by the potential users as a good goal The decision was made to carry out experiments to find out what level of accuracy could be obtained at reasonable costs Development of the system involved three distinct phases a mechanical system adapted to the loader arm a mathematical model

53、that represents the movement of the loader and the sugar cane during loading and an electronic system and sensors for data acquisition Field tests were performed to validate and refine the model and to assess the system performanceMechanical system The mechanical model of the loader is shown in Figu

54、re 2 The main mechanical system located in the extremity of the loaders arm consisted of an L-shaped beam and a compression load cell The load cell was located at one end of the beam and on the other end was an axle that supported the grab holding the sugar cane In the centre of the beam there was a

55、 simple supported axle that articulated the assembly The articulation allowed the load cell to receive the force generated by the sugar cane on the grab minimising the effects of decentralised loads Figure 3 schematically shows the grab and the position of the mechanical system that linked it to the

56、 arm of the loaderMathematical model The mechanical system with the load cell allowed the measurement of sugar cane weight but due to the dynamic conditions of the loading operation the measured value had to be corrected To make the correction it was necessary to model the dynamic behaviour of the l

57、oader with its load The parts of the assembly loader-sugar cane to be modelled were the loader arm the claw and the cane bundle It was assumed that the body of the loader was stationary during the loading of the trucks The complete model considering the weight force and torque is shown in Figure 4 mi ri and li are the mass of the link the distance between link reference and the mass centre and the link length respectively The coordinate system used as reference is shown As the L beam was in