Цветоконтрастный датчик

 

Изобретение относится к области обнар жения по цвету локальных объектов на некотором меняющемся фоне, в частности оно предназначено для обнаружения на фоне почвы зеленых растений и управления автоматическими прореживателями, Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Эта цель достигается тем, что блок обработки сигналов содержит последовательно соединенные усилители переменного тока и амплитудный детектор по каждому каналу, подключенные соответственно к вxoдa дифференциального усилителя, выход которого посредством цепи обратной связи типа АРУ через пиковьш детектор связан с входом усилителя переменного тока по одному из каналов, а источник света вьшолнен модулированным , 2 ил. KSK W-..

СО1ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5g 4 С 01 Л 3/50

0 в

5Д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3843649/30-25 (22) 09,01.85 (46) 29.02.88. Бюл. ¹ 8 (71) Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны

РСФСР (72) К,К,Полевицкий, А.Н.Грачев, Ю.С.Ометов, E.Â.Ìàêñèìåíêî, Ю.Т.Колянов, П.У.Костюченко, Н.С,Крамский, В.В.Брей, Л.В.Погорелый, В.П,Максимчук, А.Г.драков, С.И.Есипенко и Ю.В.Лобков (53) 535,24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 968631, кл. С 01 3 3/51, 1981.

Оптическая система управления для автоматического прореживателя.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1281.00,00.000.ТО, Л., 1981. (54) IJBETOKOHTPACTHMf ДАТ 1ИК (57) Изобретение относится к области обнаружения по цвету локальных объектов на некотором меняющемся фоне, в частности оно предназначено для обнаружения на фоне почвы зеленых растений и управления автоматическими прореживателями . Цель изобретения — повышение помехозащищенности.

Эта цель достигается тем, что блок обработки сигналов содержит последовательно соединенные усилители переменного тока и амплитудный детектор по каждому каналу, подключенные соответственно к входам дифференциального усилителя, выход которого посредством цепи обратной связи типа АРУ через пиковый детектор связан с входом усилителя переменного тока по одному из каналов, а источник света выполнен модулированным. 2 ил.

ICE

1 м) Ь

1377606

Изобретение относится к сельскому хозяйству для обнаружения локальных объектов на некотором меняющемся фоне, в частности для обнаружения на фоне почвы зеленых растений при управлении автоматическими прореживателями, а также устройствами автоматического вождения мобильных машин и тракторов. 10

Цель изобретения — повышение помехозащищенности датчика при работе в различных природных условиях (типы почв и освещения) .

На фиг.l приведена. функциональная 15 схема датчика; на фиг.2 — эпюры напряжения на выходе дифференциального усилителя, Датчик содержит источник 1 модули- рованного света, например лампу нака- 20 ливания, свет которой модулируется вращающимся обтюратором 2, посаженным на ось двигателя 3, фотоприемный блок 4 и блок 5 обработки сигналов.

Фотоприемный блок 4 включает в себя спектральные сфетофильтры, например красный 6 и зеленый 7, установленные перед фотоэлектронными умножителями 8 и 9, светоделительное устройство (например, фотометрический шар)

10.

Блок 5 обработки сигналов содержит последовательно соединенные в каждом канале усилители 11 и 12 переменного тока, детекторы 13 и 14 амплитудно- 35 модулированных (AN) сигналов, подключенные соответственно к входам дифференциального усилителя 15, выход которого соединен с пороговым устройством 16, а также одновременно через 40 пиковый детектор 1? — с управляемым безынерционным элементом 18, изменяющим коэффициент усиления в соответствующем канале передачи сигнала от фотоэлектрического приемника 9 на вход дифференциального усилителя 15 (таким элементом, например, может быть полевой транзистор управляемого делителя напряжения, включенный на входе усилителя 12 переменного тока, 50 как показано на фиг,l, модулирующий электрод ФЭУ или схема регулирования напряжения питания ФЭУ и т.п.), 1

Цветоконтрастный датчик работает следующим образом.

Модулированный свет от источника

1 вместе с солнечным светом отражается поверхностью почвы и растениями и через тубус и светоделительное устройство 10 попадает на светофильтры 6 и

-7. Последние из суммарного солнечного и искусственного излучения выделяют соответствующие спектральные компоненты, вызванные каждая действием своего источника света и своего фильтра.

Далее световой поток поступает от каждого светофильтра 6 и 7 в фотоэлектронные умножители 8 и 9, где преобразуется в электрические сигналы, амплитуда которых линейно зависит от интенсивности компонент воспринимаемого модулированного и немодулированного (солнечного) светового потока, В каждом из каналов солнечная немодулированная составляющая фототоков от этих компонент отделяется усилителями 11 и 12 переменного тока, а искусственные модулированные компоненты после усиления и детектирования детекторами 13 и 14 AN сигналов поступают на дифференциальный усилитель

15. Таким образом, действие датчика не зависит ни от фонового света, ни от вызываемых им теней. При дви" женин машины, несущей датчик, последний сканирует поверхность почвы и растений на ней.

На фиг.l показаны эпюры напряжения, возникающего при этом на выходе дифференциального усилителя U ö„ и на емкости пикового детектора 11, Пусть при появлении зеленого растения в поле зрения датчика приращение сигнала U ÄÄположительно (это всегда может быть получено соответствующим расположением светофильт-. ров). Минимальное значение напряжения U„,„ñoîòâåòñòçóåò наблюдению . датчиком почвы в промежутках между растениями. Это напряжение, измеренное относительно уровня, заведомо превышающего максимально возможное значение сигнала (например, +15B) заряжает емкость пикового детектора 17, напряжение на котором (измеренное относительно нуля) и является управляющим воздействием отрицательной обратной связи, которая стремится застабилизировать 11 вблизи нуля за счет соответствующего изменения коэффициента передачи безынерционного элемента „18 (фиг.1), Таким образом, при наблюдении поверхности почвы действием обратной связи непрерывно поддерживается достаточно точное равенство сигналов на вхо1377б06 де дифференциального усилителя 15 и нуль на его выходе. Это равновесие нарушается лишь на время появления зеленого растения в поле зрения приемника. При этом не происходит изменения усиления в канале усилителя

12., так как полярность пикового детектора 17 в цепи обратной связи выбрана противоположной полярности 10 сигнала, получаемого на выходе дифференциального усилителя 15 при появлении зеленого растения в поле зрения приемника, а постоянная времени разряда емкости пикового детектора 17 15 заведомо превосходит время, в течение которого приемник наблюдает растение, благодаря чему на это время на емкости пикового детектора 17 за" поминается напряжение, соответствую" 20 щее наблюдению почвы.

Появление обнаженной почвы после .того, как зеленые растения исчезнут с поля зрения, сопровождается импульсом (отрицательное приращение), который практически мгновенно заряжает емкость пикового детектора 17 и приводит к установлению баланса спектральных компонент. Этим исключается шум от.почвы и достигается адаптация к цвету почвы. Одновременно устраняется разбаланс от таких причин, как изменение спектрального состава света лампы осветителя, а также от дрейфа чувствительности фотоприемников и изменения коэффициентов светопередачи элементов on25

35 тики (светофильтров шара защитных стекол и пр.) .

Таким образом, предлагаемый датчик обеспечивает эффективное использование для любых по цвету почв при любом освещении.

Формула изобретения

Цветоконтрастный датчик, содержащий источник света, светоделительное устройство на два канала, спектральные светофильтры в каналах, двухканальный фотоприемный блок, подключенный к блоку обработки сигналов с дифференциальным усилителем и пороговым устройством, подключенным к его выходу, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения помехоэащищенности, в нем источник света выполнен модулированным, а блок обработки сигнала содержит последовательно включенные услпители переменного тока и детекторы амплитудно-модулированных (AM) сигналов в каждом из каналов, управляемый безынерционный элемент в одном канале и пиковый детектор, подключенный через резистор к источнику опорного напряжения, при этом выходы детекто" ров AN сигналов подключены к входам дифференциального усилителя, выход дифференциального усилителя через пиковый детектор подключен к управляющему входу управляемого безынерционного элемента, выход которого подключен к входу усилителя переменного тока соответствующего канала.

1377606

+ f58

-17

Составитель Е.Маколкин

Редактор М.Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор H,Êîðîëü

Заказ 857/33 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул. Проектная, 4