青饲机在青饲料收获过程中,经常会出现金属异物损坏切碎切刀,影响机械使用寿命,降低收获效率等情况,而且在已收获的青储饲料中夹杂的金属异物易损伤食草兽类肠胃,因此,国外先进青饲料收获机一般均配有金属检测装置,但其价格相对比较昂贵。目前国内在该领域尚处于起步阶段,没有成熟的商业化产品。针对上述问题,本文在分析对比了金属检测常用方法的基础上,设计了青饲机金属检测系统,并进行了台架试验。主要研究内容如下:1.金属检测原理分析与检测电路设计。依据电磁感应与涡流效应原理,分析对比了差拍式、自激振荡式、耗能式和平衡式四种检测方案的优缺点,最终确定使用改进的自激振荡式金属检测方案。采用模块化设计方法,设计了检测线圈模块、LDC检测模块、控制及传输模块、电源模块。选用STM32F103系列芯片作为主要控制芯片,VP230作为CAN传输模块收发器,电感检测芯片LDC1000作为线圈数据采集芯片,在主控单元协调下将LDC检测模块检测的数据通过CAN收发器发送给上位机。2.金属传感装置结构设计。基于青饲机滚筒结构以及安全检测距离的要求,设计了检测线圈位置、数量、尺寸、缠绕方式以及传感器机械结构,其中,在检测线圈内部增加了强磁结构,有效地提高了检测距离和检测精度。3.软件系统设计。下位机软件实现了 LDC检测模块数字信号转换、主控单元的数字滤波处理与CAN通信的数据实时传输,其中数字滤波选用具有抗外部振动干扰、无延时等特点的卡尔曼滤波算法,提高了青饲机金属探测系统的检测灵敏度和准确性。基于LabVIEW设计了金属检测系统的上位机软件,驾驶员可根据实时报警信息进行金属异物处理。4.金属检测系统模拟实验台搭建与实验验证。搭建了模拟秸秆喂入的金属检测系统模拟实验台,其包括机架、不锈钢喂入滚筒、传送装置与转速调控装置。在实验台上进行了检测灵敏度、预警准确度、反应时间等大量验证实验,实验结果表明该系统在最大安全检测距离为100mm(安全传输时间为0.23s)的前提下,对金属铁丝的检测极限为直径0.6mm,长度12mm,报警准确率达90%,系统反应时间为0.16s,短于安全传输时间,满足青饲机金属检测预警的要求。