А 01D 41/12 (53) УДК 631.364 (088.8) (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.04.81 (72) Авторы изобретения

М, М. Севернев, N. С. Нагорский, В. Е. Мартин

Ю. Н. Ярмашев, Д. Л. Курцев, Е. К. Румянцев, В. К. и В. Д. Минковский

Центральный научно-исследовательский институт мех и электрификации сельского хозяйства Нечернозем

СССР и Головное специализированное конструкторско по машинам для уборки зерновых культур и самоходным шасси (71) Заявители (54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ВАЛКА РАСТЕНИЯ

ИЛИ ХЛЕБОСТОЯ НА ФОНЕ СТЕРНИ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоригет

Изобретение относится к области автоматизации сельскохозяйственного производства, в частности к способам распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни. Подобные способы лежат в основе работы датчиков, предназначенных для автоматического направления движения зерноуборочных комбайнов относительно валка растений или хлебостоя.

Известен способ распознавания границы вспаханного и невспаханного участков поля, положенный в основу работы датчика для автоматического вождения трактора (1).

По известному способу одновременно измеРяют среднюю освещенность опорных участков вспаханной и невспаханной частей поля и контролируемого участка. Определ к разницу освещенностей опорных участков поля, полученную величину уменьшают в определенное число раз и таким путем получают эталонную величину. Определяют разницу освещенностей контролируемого и опорного участков поля, сравнивают полученную величину с эталонной величиной и по знаку их разности относят контролируемый участок поля к вспаханной или невспаханной части поля.

Этот известный способ может быть использован также и для распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни при построении датчиков положения

5 уборочной машины относительно валка растений или хлебостоя.

Недостатком известного способа является низкая надежность распознавания. В пасмурный день разница в средней освещен1о ности валка растений и стерни мала. При этом эталонный сигнал оказывается меньше, чем сигнал, соответствующий освещенности стерни. Указанное относится и к хлебостою. В результате стерня будет отожде15 ствляться с валком растений или хлебостоем. Аналогичная ошибка может иметь место в ночное время при свете фар комбайна и днем при низко стоящем солнце.

Целью изобретения является повышение надежности распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни.

Это достигается тем, что при движении комбайна измеряют освещенность контролируемого участка поля, из сигналов от фоточувствительных элементов выделяют высокочастотную составляющую и по произведению ее част>ты на скорость движе818517

HHsr зерноуборочной машины относят контролируемый участок поля к валку растений или хлебостою.

Линейные размеры контролируемого участка поля находятся в пределах от 1 до

20 мм.

На фиг. 3 показана структурная схема датчика, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 вЂ” графики а и б, соответственно, вида сигналов фоточувствительных элементов, движущихся над валиком и стерней; на фиг. 3 вЂ” графики в и б, соответственно, вида сигналов фоточувствительных элементов, движущихся над хлебостоем и стерней; на фиг. 4 вЂ” схема передачи изображения участка поля на фоточувствительный элемент.

Датчик содержит фоточувствительные элементы 1, установленные в фокальной плоскости объектива (фиг. 1 и4). Сигнал от каждого фоточувствительного элемента 1 поступает на усилитель 2 и далее на фильтр

3 верхних частот. После фильтров 3 сигналы от всех фоточувствительных элементов поступают на входы суммирующего усилителя 4.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Датчик устанавливается на зерноуборочном комбайне и направляется вперед по движению комбайна, В фокальной плоскости объектива (фиг. 4) имеется изображение участка поля перед комбайном. При этом на каждый фоточувствительный элемент 1 может попадать изображение либо только валка 5, либо только стерни 6, либо только хлебостоя 7 (фиг. 4). На выходах фоточувствительных элементов 1 имеется сигнал, соответствующий текущему значению освещенности изображения того участка поля, который попадает на конкретный фоточувствительный элемент. На фиг. 1 для примера показано, что на правый элемент попадает изображение валка, на левый вЂ” стерни. Сигналы фоточувствительных элементов усиливаются усилителями 2 и затем из них выделяется высокочастотная составляющая с помощью фильтров 3 верхних частот. Выходные сигналы фильтров суммируются усилителем 4. Выходной сигнал усилителя 4 характеризует расположение фотоэлементов относительно изображения валка, т. е. характеризует отклонение комбайна от валка растений в поперечном направлении.

Эксперимент показал, что сигнал освещенности от изображения валка (график а на фиг. 2) или хлебостоя (график в на фиг.

3) характеризуется значительно более высокими частотами, чем сигнал освещенности от изображения стерни (график б на фиг.

2 и 3). Конкретно, при скорости движения

1,4 и/е в сигнале освещенности над валком имеются составляющие с частотами 20 Гц и выше, в сигнале освещенности над хлебо-.

65 стоем имеются составляющие с частотами

10 Гц и выше, а в сигнале освещенности над стерней такие составляющие отсутствуют.

Это обеспечивает возможность надежного распознавания находится ли конкретный фотоэлемент над валком, хлебостоем или стерней. Если на выходе фильтра 3, настроенного на частоты выше 20 Гц, сигнал имеется, это означает, что подключенный к этому фильтру фотоэлемент находится над валком. Если сигнал на выходе фильтра отсутствует, то фотоэлемент находится над стерней. Выходной сигнал усилителя 4, пропорциональный сумме сигналов фильтров 3, пропорционален количеству фотоэлементов, находящихся над валком. Количество таких фотоэлементов определяет величину отклонения комбайна от валка растений.

Таким образом, в каждом канале датчика производится распознавание валка растений на фоне стерни по предлагаемому способу.

Разница в частотном составе сигналов освещенности над валком и стерней объясняется тем, что в валке срезанные растений расположены значительно плотнее и ближе друг к другу, чем несрезанные остатки растений на почве, и формируют изображение с более частым чередованием светлых и темных интервалов. Распознавание хлебостоя на фоне стерни производится аналогичным образом.

Экспериментально установлено, что достаточная для распознавания валка высокочастотная составляющая сигнала освещенности охватывает область частот (20 ...

60) VГц,,где V вЂ” численное значение скорости движения машины. Для хлебостоя эта область составляет (10... 20) V Гц.

Разница в частоте чередования светлых и темных интервалов в изображениях валка растений и хлебостоя сохраняется при любом характере освещенности поля. Поэтому в предлагаемом способе устраняется указанный выше недостаток, присущий известному способу распознавания границы вспаханного и невспаханного участков поля.

Пример. В фокальной плоскости объектива были установлены фоторезисторы

СФЗ-1. Объектив с фоторезисторами был установлен на зерновом комбайне CK-5

«Нива». Комбайн двигался со скоростью

1,4 м/с по полю, на котором были уложены валки скошенной ржи. В процессе опыта объектив с фоторезисторами попеременно направлялся на валок и на стерню. Производилось непрерывное измерение освещенности контролируемого участка поля фоторезисторами. Из усиленных с помощью усилителей 2 сигналов выделялись высокочастотные составляющие с помощью фильтров

3 (фиг. 1). Определялись средние эффективные значения выделенных составляющих.

818517

Фиг. !

Нижняя граница частотной характеристики фильтров составляла 30 Гц, Получены следующие данные.

При движении фоторезисторов над стерней среднее эффективное значение высоко- 5 частотной составляющей сигнала освещенности составляет 0,05 от среднего эффективного значения высокочастотной составляющей сигнала освещенности при движении фоторезисторов над валком. 10

Примеры осциллограмм сигналов освещенности после усилителей 2 над валком и стерней приведены на фиг. 2, где график а показывает освещенность над валком, график б вЂ” освещенность над стерней. На 15 фиг. 3 приведены осциллограммы сигналов освещенности после усилителей 2 над хлебостоем и стержней, где график в показывает освещенность над хлебостоем, график б вЂ” освещенность над стерней.

Такой способ позволяет создать более эффективные и надежные датчики для построения систем автоматического направления движения зерноуборочных машин.

Формула изобретения

Способ распознавания валка растений или хлебостоя на фоне стерни путем измерения освещенности контролируемого участка поля при движении зерноуборочной машины с помощью датчика с фоточувствительными элементами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности распознавания валка или хлебостоя на фоне стерни, из сигналов от фоточувствительных элементов выделяют высокочастотную составляющую и по произведению ее частоты на скорость движения зерноуборочной машины относят контролируемый участок поля к валку растений или хлебостою.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 350409, кл. А 01В 69/04, 1971 (прототип).

Редактор Л. Курасова

Составитель В. Алексеев

Техред А. Камышникова Корректов 3. Тарасова

Заказ 631/9 Изд. № 254 Тираж 712 Подписное

Н110 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобре=евий и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2