Способ распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни

 

Изобретение относится к области автоматизации сельскохозяйственного производства. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия распознавания. Датчик 1 устанавливается на зерноуборочном комбайне по левому краю жатки или на подборщике на определенном расстоянии от центра. Блок объективов приводится во вращение электродвиCmfflH гателем и создает в плоскости линейки 2 фоточувствительных элементов проекцию контролируемых участков поля , движущуюся вдоль нормали к этой линейке. Вращение происходит против хода комбайна в вертикальной плоскости , параллельной продольной оси комбайна. Сигналы фоточувствительных элементов проходят далее через усилители 4 и фильтры 5 верхних частот , где из них вьщеляются высокочастотные составляю1цие. Эти составляющие преобразуются интегратором фильтра 5 в постоянное напряжение. Выходной сигнал суммирующего усилителя 6, пропорциональный сумме сигналов фильтров 5, пропорционален количеству фоточувствительных элементов , находящихся над валком. Скорость вращения вала электродвигате- . ля с блоком объективов регулируется блоком управления скоростью вращения . 5 ил. Валек I (Л :о п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 „

БИЬА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3994044/30-15 (22) 18.11.85 (46) 07.06.87. Бюл, У 21 (72) В.Ф.Брагинский, Н.И.Кузьмич и Е.Г.Паперно (53) 63 1.364 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NI 648156, кл. А 01 В 69/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР к 818517, кл. А 01 В 69/04, 1979. (54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ВАЛКА РАСТЕНИЙ ИЛИ ХЛЕБОСТОЯ НА ФОНЕ СТЕРНИ (57) Изобретение относится к области автоматизации сельскохозяйственного производства. Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия распознавания."Датчик 1 устанавливается на зерноуборочном комбайне по левому краю жатки или на подборщике на определенном расстоянии от центра. Блок объективов приводится во вращение электродвиСтернл

„„SU„„1 14 70 А1 (so 4 А 01 В 69/04 А 01 П 41/12 гателем и создает в плоскости линейки 2 фоточувствительных элементов проекцию контролируемых участков поля, движущуюся вдоль нормали к этой линейке. Вращение происходит против

1 хода комбайна в вертикальной плоскости, параллельной продольной оси комбайна. Сигналы фоточувствительных элементов проходят далее через усилители 4 и фильтры 5 верхних частот, где из них выделяются высокочастотные составляющие, Эти составляющие преобразуются интегратором фильтра 5 в постоянное напряжение.

Выходной сигнал суммирующего усилителя 6, пропорциональный сумме сигналов фильтров 5, пропорционален количеству фоточувствительных элементов, находящихся над валком. Скорость вращения вала электродвигате- . ля с блоком объективов регулируется блоком управления скоростью вращения. 5 ил.

Bali

1314970

Изобретение относится к автоматизации сельскохозяйственного произнодстна, в частности к способам распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни, и может быть использовано для автоматического направления движения зерноуборочного комбайна относительно валка растений или хлебостая.

11ель изобретения — повышение надежности и быстродействия распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни.

На фиг. 1 представлена структурная схема датчика, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 — схема передачи изображения участка поля на фоточунстнительные элементы, на фиг.3 структурная схема включения электродвигателя датчика, на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема датчика, на фиг. 5 — принципиальная . электрическая схема включения электроднигателя датчика.

Датчик 1 содержит неподвижную линейку 2 с фоточувствительными элементами, установленную н фокальной плоскости вращающегося блока объективов

3. Выходы каждого из фоточувстнительных элементов линейки 2 снязаны с входами соответствующих усилителей

4, выходы которых подключены к входам соответствующих фильтрон 5 верхних частот. Выходы фильтров 5 соединены с входами суммирующего усилителя 6. Блок объективов 3 приводится но вращение электродвигателем 7. Датчик 1 заключен в неподвижный изолирующий корпус 8, н нижней части которого имеется прозрачное окно 9. К электродвигателю 7 подключен блок 10 управления скоростью вращения объектинов 3, связанный с датчиком 11 скорости движения комбайна. Линейка фоточувствительных элементов 2 представляет собой линейку фототранзисторов 12, коллекторы которых подключены к положительному полюсу источника питания (+U„), а эмиттеры — к входам усилителей 4. Усилитель 4 собран по известной схеме на операционном усилителе (ОУ) 13. В качестве

ОУ во всех блоках датчика использованы микросхемы К140УД6.

Фильтр 5 верхних частот представляет собой днухкаскадный фильтр, перный каскад которого собран на ОУ 14 по известной схеме. Второй каскад

40 фильтра 5 представляет собой интегратор, собранный по известной схеме на ОУ 15 ° Он необходим для преобразования импульсного напряжения с выхода первого каскада фильтра в постоянное ° Суммирующий усилитель 6 собран также по известной схеме на

0У 16, Датчик 11 скорости представляет собой индукционный датчик 17. Частота сигнала на выходе датчика 17 пропорциональна скорости вращения зубчатого колеса 18, установленного на оси левого ведущего колеса комбайна °

Электродвигатель 7 блока объективов

3 также имеет индукционный датчик 19.

Частота сигнала на выходе датчика 19 пропорциональна скорости вращения зубчатого колеса 20, установленного на валу электродвигателя 7.

Блок 10 управления скоростью вращения объективов представляет собой двухканальную схему, в состав каждого из каналов которой входят известный триггер Шмитта на ОУ 21, ОУ 22 и изнестный преобраэонатель 23, 24 частота — напряжение. В состав блока 10 входят также суммирующий усилитель, собранный по известной схеме на ОУ 25, и.эмиттерный повторитель на транзисторе 26, Выходы индукционных датчиков 17 и 19 подключены к входам соответстнующих триггеров Шмитта 21 и 22, выходы которых подключены к входам соответстнующих преобразователей 23 и 24, выходы последних подключены к соответствующим входам суммирующего усилителя 25, а его выход через эмиттерный повторитель 26 подключен к электродвигателю 7. На фиг. 4 и 5 обозначены также конденсаторы 27 и резисторы 28, Способ осуществляется следующим образом.

Датчик 1 устанавливается на зерноуборочном комбайне по левому краю жатки или на подборщике на определенном расстоянии от центра. Блок объектинов 3 приводится но вращение электродвигателя 7 и создает н плос-. кости линейки 2 фоточувствительных элементов 12 проекцию контролируемых участков поля, движущуюся вдоль нормали к этой линейке. Вращение происходит против хода комбайна в вертикальной плоскости, параллельной продольной оси комбайна ° В фокальной плоскости объективон 3 в момент

1314970 их совмещения с прозрачным окном 9 возникает бегущее изображение участка поля перед комбайном, которое представляет собой чередование темных и светлых полос. При этом проекция гра- 5 ницы раздела находится в точке А. На фоточувствительные элементы линейки

2 (слева от точки А) проектируется изображение только хлебостоя или валка, а справа от точки А — только стерни, и на их выходах появляются сигналы освещенности, соответствующие текущему значению освещенности участков поля, которые проектируются на конкретный фоточувствительный элемент. Сигналы фоточувствительных элементов 12 проходят далее через усилители 4 и фильтры 5 верхних частот, где из них выделяются высокочастотные составляющие. Эти составляющие преобразуются интегратором фильтров 5 в постоянное напряжение.

Выходной сигнал суммирующего усилителя 6, пропорциональный сумме сигналов фильтров 5, пропорционален ко.

25 личеству фоточувствительных элементов 12, находящихся над валком. Количество таких фоточувствительных элементов определяет величину отклонения комбайна от границы раздела контролируемых участков поля, Для того, чтобы сигналы фоточувствительных элементов 12 не зависели от скорости движения комбайна, скорость вращения вала электродвигателя 7 с блоком объективов 3 регулируется блоком 10 управления ско— ростью вращения. На входы блока 10 подаются сигналы индукционных датчиков 17 и 19, имеющие квазисинусоидальную форму, частота которых пропорциональна скорости движения комбайна и скорости вращения вала двигателя 7 соответственно. Триггеры

Шмитта на ОУ 21 и 22 преобразуют кваэисинусоидальные сигналы этих датчиков в сигналы прямоугольной формы. В каждом из каналов блока 10 частоты указанных сигналов преобразуются в напряжения на выходах сооТ ветствующих преобразователей 23 и

24, амплитуды которых пропорциональны частоте сигналов, снимаемых с индукционных датчиков.

Функцией блока 10 является поддержание частоты вращения вала двигателя 7 на уровне, необходимом для создания с помощью блока вращающихся объективов 3 движущейся с постоянной скоростью относительно линейки фоточувствительных элементов 2 проекции контролируемых участков поля.

Эта скорость состоит из двух составляющих, первая из которых пропорциональна угловой скорости вращения блока объективов 3 или, что то же самое, угловой скорости вращения зубчатого колеса 20, а вторая — скорости движения комбайна или, что то же самое, скорости вращения зубчатого колеса 18. Для поддержания скорости движения проекции контролируемых участков поля на постоянном уровне необходимо поддерживать на данном уровне сумму составляющих этой скорости. В блоке 10 эту функцию выполняет суммирующий усилитель на ОУ 25.

Для суммирования напряжений с выходов преобразователей 23 и 24, пропорциональных частоте вращения зубчатых колес 18 и 20, введены весовые коэффициенты, устанавливаемые входными делителями напряжения усилителя. На неинвертирующий вход усилителя 25 подается напряжение порога, с помощью которого устанавливают необходимое значение частоты вращения электродвигателя 7. Предположим,что комбайн снижает скорость движения.

Тогда сигнал на выходе преобразователя 23 уменьшается, что приводит к уменьшению сигнала на инвертирующем входе усилителя 25 ниже установленного порога. Это в свою очередь приводит к возростанию сигнала на выходе усилителя 25 и выходе эмиттерного повторителя 26, напряжение на электродвигателе 7 возрастает, что приводит к увеличению скорости вращения зубчатого колеса 20 и блока обьективов 3. Скорость вращения вала электродвигателя 7 возрастает до тех пор, пока возрастание сигнала на выходе преобразователя 24, обус-. ловленное увеличением частоты вращения зубчатого колеса 20, не приведет к возрастанию сигнала на инвертирующем входе усилителя 25 до величины порога. При возрастании скорости . комбайна рассмотренный процесс повторяется, с той лишь разницей, что сигнал на выходе усилителя 25 уменьшается, что приводит к снижению скорости вращения вала двигателя 7.

Тем самым скорость движения проекции контролируемых участков отно1314970 сительно линейки фоточувствительных элементов 12 поддерживается постоянной. Вследствие этого спектральный состав сигналов фоточувствительных элементов 12 остается неизменным 5 и не зависит от скорости движения комбайна. Кроме того, скорость движения проекции контролируемых участков поля относительно ликейки фоточувствительных элементов поддерживается на уровне, значительно превышающем максимальную скорость движения проекции согласно известному способу.

Благодаря этому спектр сигналов освещенности переносится в область более высоких частот.

Такое смещение спектра позволяет снизить время обнаружения сигналов.

Для обнаружения высокочастотной составляющей спектра необходимо, чтобы с выхода фильтра 14 верхних частот на вход интегратора 15 поступило не сколько импульсов для того, чтобы на выходе интегратора 15 появилось напряжение достаточно высокого уровня.

Как рассматривалось ранее, быстродействие известного способа составляет 0,5-0,2 с. По предлагаемому способу быстродействие может быть повы0 5-0,2 вене да величины -е †- — с где F

У частота враще ния блока объективов 3 при полной остановке комбайна. Исходя из чувствительности фоточувствительных элементов 12 частота вращения может быть повышена до величины около 10 1 ц, что позволяет на порядок увеличить быстродействие.

Вождение осуществляется и по кромке хлебостоя, и по валку, причем переход от одного вида к другому не требует никаких дополнительных затрат времени и средств, а только перестановку датчика с кронштейна крепления на жатке на кронштейн на подборщине.

Таким образом, предлагаемый способ основан на бесконтактном принципе измерения, обладает высокой надежностью, быстродействием и универсальностью.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни, содержащий создание в плоскости фоточувствительного слоя датчика из фоточувствительных элементов проекции контролируемых участков поля, движущейся в этой плоскости вдоль нормали к линейке фоточувствительных элементов, из сигналов которых вьщеляется высокочастотная часть спектра, по наличию или отсутствию которой относят контролируемый участок поля к валку растений, хлебостою или к стерне соответственно, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни, скорость движения проекции контролируемого участка поля относительно линейки фоточувствительных элементов поддерживается постоянной.

1314970

Составитель В.Иванов

Редактор С.Пекарь Техред Л.Олийнык Корректор М.Демчик

Заказ 2228/1 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4