ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОМОЩИ СБОРЩИКУ ГРИБОВ Российский патент 2025 года по МПК A01G18/00 A01G18/70 

Система относится к выращиванию и сбору грибов и предназначена для использования на автоматизированных производственных грибных фермах в целях повышения производительности труда сборщиков грибов.

Известна система [Патент СА3239365 А1, МПК A01G 18/62, A01G 18/70, опубл. 03.12.2022], включающая несколько взаимодействующих машин и подсистем для автономного/автоматического, полуавтономного/полуавтоматического и/или ручного сбора урожая, например, грибов с грибной грядки. Урожайность и качество урожая можно улучшить по сравнению со стандартными методами уборки, транспортируя и размещая комбайн на разных уровнях многослойной грядки, используя комбайн для сканирования и сбора урожая с грядок, а также передавая собранный урожай, например, грибы, в упаковщик, оснащенный отрезчиком стеблей, контейнером(ами) для отходов и сборным контейнером(ами), что позволяет осуществлять полностью автономный сбор и упаковку. Система технического зрения Rail 60 также может генерировать цветовую информацию, которая воспроизводится на трехмерном облаке точек, что позволяет в режиме реального времени обнаруживать заболевания, определять качество и тип грибов.

Недостатками данной системы является:

высокая стоимость системы Rail 60, и, соответственно, известных систем в целом;

невозможность постоянного с заданной периодичностью мониторинга роста грибов, известные комбайны требуют перестановки между грибными полками и поочередно сканируют полки. Соответственно, существующие системы не позволяют собирать данные о динамике роста грибов, достаточные для достоверного прогнозирования и оперативного управления технологическими параметрами на всем периоде выращивания и сбора. В периоды сбора скорость роста грибов может достигать увеличение их объема в 2 раза за сутки.

Задачей является создание системы, обеспечивающей в автоматическом режиме непрерывное (24/7) сканирование и мониторинг состояния грибных полок и процесса роста грибов в течение всего цикла выращивания и сбора, что упрощает прогнозирование и управление технологией выращивания.

Техническим результатом являются сокращение потерь времени сборщика на выбор какой гриб собирать, обеспечивая оптимальные сроки сбора урожая, тем самым обеспечение максимальной урожайности и повышение производительности сборщика.

Технический результат достигается за счет того, что интеллектуальная система помощи сборщику грибов включает блок (сервер) обработки компьютерного зрения и блок (сервер) управления, систему электропитания, модуль сканирования и целеуказания, установленный на направляющие рельсы каждой полки стеллажа. Блок обработки компьютерного зрения и блок управления через модуль беспроводной связи соединены с камерами модуля сканирования и целеуказания, а блок питания установлен на полках стеллажа.

На Фиг. представлен модуль сканирования и целеуказания, установленный на направляющие рельсы каждой полки стеллажа.

Интеллектуальная система помощи сборщику грибов включает:

- блок (сервер) обработки компьютерного зрения;

- блок (сервер) управления;

- систему электропитания, включающую источники (блоки) питания и провода;

- модуль сканирования и целеуказания;

- стеллаж с полками;

- направляющие рельсы, установленные с нижней части каждой полки над грибами;

- модуль беспроводной связи (wi-fi).

Модуль сканирования и целеуказания состоит из двух частей: механической тележки, постоянно установленной на направляющих рельсах и быстросъемного электронного блока. Направляющие рельсы и установленные между ними механические тележки (конструкционная рамка с роликами контактными группами и быстроразъемными креплениями для электронного блока) установлены на типовых грибных полках постоянно.

Электронный блок устанавливается на механическую тележку снизу на защелках-фиксаторах. Электронный блок - это герметично закрытый прямоугольный корпус толщиной 3-4 см, на верхней поверхности которого защелки-фиксаторы и контактная группа электропитания (электроаккумулятор), а на нижней поверхности оптический блок - матрица светодиодов и видеокамер, закрытых линзой. Электронная часть (блок) модуля сканирования и целеуказания благодаря креплению на защелках-фиксаторах может быстро сниматься/устанавливаться. Все электронные блоки, чтобы не допустить их повреждения, снимаются перед пропаркой, мойкой и выгрузкой камеры выращивания и устанавливаются на полки после загрузки полок новым компостом.

Модули беспроводной связи (wi-fi) устанавливаются над каждой грибной камерой и усилители сигнала по маршруту до серверов обработки. Блоки электропитания также устанавливаются на техническом этаже над каждой камерой выращивания, провода электропитания спускаются с потолка к крайним стойкам типовых грибных стеллажей в камере выращивания.

Блок обработки компьютерного зрения и блок управления располагаются удаленно в серверной предприятия и через модуль беспроводной связи соединены с камерами модуля сканирования и целеуказания, а блок питания установлен на полках стеллажа.

Стеллажи используются стандартные. Конструкция дна типовых грибных полок стеллажа представляет собой нержавеющую сетку, лежащую на нижнем выступе профильных алюминиевых бортов полки и ребрах жесткости из алюминиевого профиля (три штуки профиля на ширину полки вдоль всей длины полки - по бокам и посередине). К этим трем несущим профилям дна типовой грибной полки, расположенной над сканируемой (для верхней, шестой полки на стандартном грибном стеллаже, над ней ставится аналогичная конструкция из профиля) и крепится жестко, винтовыми соединениями, три направляющих, несущих рельса для универсального модуля сканирования и целеуказания. Направляющие рельсы (3 штуки) модуля сканирования и целеуказания устанавливаются несъемно на все грибные полки (кроме нижней, первой, на стандартном грибном стеллаже) вдоль всей длины полок.

Механические тележки устанавливаются враспор на роликах между направляющими рельсами, закрепленными на конструкциях типовых грибных полок. Таким образом, тележка не может выпасть или выскочить из направляющих, а может только передвигаться на роликах вдоль направляющих рельсов. На каждую полку устанавливается две тележки между тремя рельсами (левым-центральным-правым) и могут двигаться независимо друг от друга вдоль всей длины полки.

В модуле системы использованы более простые и дешевые комплектующие в сравнении с близкими по назначению аналогами (видеокамеры/сканеры, светодиодная подсветка, не лазерная). Плюс малое энергопотребление по сравнению с аналогами. Кроме того, модуль совмещает функциональность сразу нескольких устройств (сканер, указатель). В следствии чего модуль экономически более выгоден и эффективен.

Рассмотрим пример работы системы.

После загрузки компоста на грибные полки и полива, проводимого по технологии в течение первых 3 дней, на механические тележки снизу с помощью быстроразъемных креплений устанавливается электронный блок, образуя модуль сканирования и целеуказания. И полный модуль (механическая тележка + электронный блок) перемещается вручную в крайнее «парковочное» положение с торца стандартной грибной полки. Включают электропитание модуля при помощи системы электропитания, источники питания которой через провода подключены к электрической сети. В данном «парковочном» положении внутренний электроаккумулятор модуля подзаряжается.

Система работает в двух режимах: сканирование и целеуказание.

Сканирование производится регулярно, по задаваемому центральным компьютером графику (например, раз в час), в течение полных суток (24 ч) все 30-40 дней цикла выращивания и сбора грибов (от загрузки «нового» компоста» до выгрузки «отработанного» компоста).

Интеллектуальная система в целом работает непрерывно 24/7, выполняет сканирование и мониторинг роста грибов во всех камерах выращивания. Прогнозирует динамику роста и будущего сбора. Готовит и выдает технологам и мастерам сбора рекомендации по корректировке режимов выращивания, сроков и последовательности сбора для достижения максимального результата. Регулярное сканирование дает полную картину и указывает мастерам сбора, когда, где (с какой полки) и в каком порядке собирать, чтобы собрать наибольший объем и вес грибов и не допустить перезревания (раскрытия) гриба (раскрытый гриб относиться к дешевому второму сорту качества). Непосредственно при сборе система указывает сборщику какой гриб ему брать, освобождая сборщика от необходимости раздумывать, тем самым значительно сокращается время на принятие решений сборщиком и увеличиваются производительность сборщика, скорость сбора, а также обеспечиваются оптимальные (соответствующие срокам роста грибов) сроки сбора урожая.

Сканирование осуществляется следующим образом.

При получении от центрального компьютера по модулю беспроводной связи (сети WiFi) управляющей команды электронный блок модуля сканирования и целеуказания начинает дискретное движение вдоль грибной полки по направляющим рельсам. На секунду фиксируется в заданных положениях. Включает светодиодную подсветку (так как работает ночью в темноте), подобно фотовспышке. И фотографирует полку. Подсветка отключается. Фотография отправляется по модулю беспроводной связи (сети WiFi) на сервер обработки компьютерного зрения для обработки. Модуль перемещается к следующему положению (чтобы новые фотографии были продолжением сделанных в предыдущем положении, и все фотографии могли быть объединены в единую полную картину грибной полки), вновь включает подсветку, делает фотоснимок, выключает подсветку и перемещается к следующему положению.

Закончив видео/фотосьемку полки, модуль сканирования и целеуказания перемещается в «парковочное» положение в начале полки, и переходит в энергосберегающий режим, ожидая следующую команду от центрального компьютера.

Обеспечиваемая модулем полная картина грибной полки и роста грибов в динамике, послужит исходными данными для систем прогнозирования и управления технологией выращивания, что позволит сократить время сборщика на выбор какой гриб собирать, снизить и оптимизировать сроки сбора урожая, тем самым обеспечить максимальную урожайность и повысить производительность сборщика.

Целеуказание осуществляется следующим образом.

В режиме «целеуказания» модуль сканирования и целеуказания системы, получив команду от центрального компьютера по модулю беспроводной связи (сети WiFi), выезжает из парковочного положения у края грибной полки и автоматически перемещается вдоль полки до заданной позиции перед сборщиком грибов (человеком). Далее модуль движется синхронно с типовой тележкой для сбора грибов, на которой работает сборщик грибов (человек).

Модуль сканирования и целеуказания системы стоит в заданной позиции перед сборщиком грибов и с помощью своей светодиодной матрицы подсвечивает световыми пучками все грибы, которые должен собрать сборщик в зоне видимости модуля сканирования и целеуказания системы. Подсветка грибов осуществляется различными цветами, чтобы сборщику было легко и быстро определить, какой гриб необходимо брать и какие действия с ним выполнить, сокращая время на сбор. Например, соответствующий заданию на сбор гриб, диаметром 6 см, подсвечивается зеленым цветом, а красным (контрастным, ярким) подсвечивается гриб, который надо взять и выбросить в мусорное ведро. Модуль не мешает работе сборщиков на грибной полке, то есть не создает помех движениям сборщика при сборе. И сборщик не заслоняет подсветку грибов, которые нужно собрать за счет того, что модуль расположен над грибами, а сборщик стоит сбоку полки на тележке или другом оборудовании.

При этом модуль с помощью видеокамер в постоянном режиме отслеживает состояние полки. При срывании сборщиком с полки указанного модулем гриба (подсвеченного заданным цветом), модуль это видит и выключает указывающий на место сорванного гриба светодиод, тем самым не отвлекая внимание сборщика.

Если сборщик сорвал не подсвеченный гриб или подсвеченный отличным от задания цветом, модуль светом и звуком оповещает сборщика об ошибке и отправляет информацию об ошибке на центральный компьютер.

Как только сборщик собрал все подсвеченные грибы, модуль перемещается на один «шаг» в сторону и подсвечивает следующие грибы, которые сборщик должен собрать.

После завершения сбора модуль автоматически перемещается в «парковочное» положение на начало грибной полки, там происходит зарядка его аккумулятора.

После сбора всех грибов с полки, перед пропаркой, выгрузкой отработанного компоста и мойкой камеры выращивания, обслуживающий рабочий выключает питание модуля и снимает электронный блок с механической тележки, уносит электронный блок из камеры выращивания.

Модуль необслуживаемый и «штатно» устанавливаемый, что позволит достичь большей надежности и сократить поломки в процессе эксплуатации.

Использование системы при сборе позволяет сократить потери времени сборщиком на выбор какой гриб собирать, что позволит быстрее вводить неопытных сборщиков в работу и существенно повысить производительность сборщиков.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для использования на автоматизированных производственных грибных фермах. Интеллектуальная система содержит блок обработки компьютерного зрения и блок управления, систему электропитания, модуль сканирования и целеуказания, установленный на направляющие рельсы каждой полки стеллажа. Блок обработки компьютерного зрения и блок управления через модуль беспроводной связи соединены с камерами модуля сканирования и целеуказания. Блок питания установлен на полках стеллажа. Модуль сканирования и целеуказания выполнен из двух частей: механической тележки, постоянно установленной на направляющих рельсах, и быстросъемного электронного блока, на верхней поверхности которого выполнены защелки-фиксаторы и закреплен электроаккумулятор, а на нижней поверхности оптический блок-матрица светодиодов и видеокамер, закрытых линзой. Механические тележки установлены враспор на роликах между направляющими рельсами, закрепленными на конструкциях полок. Таким образом обеспечивается повышение производительности сборщика. 1 ил.

Интеллектуальная система помощи сборщику грибов, включающая блок обработки компьютерного зрения и блок управления, систему электропитания, модуль сканирования и целеуказания, установленный на направляющие рельсы каждой полки стеллажа, причем блок обработки компьютерного зрения и блок управления через модуль беспроводной связи соединены с камерами модуля сканирования и целеуказания, а блок питания установлен на полках стеллажа, при этом модуль сканирования и целеуказания выполнен из двух частей: механической тележки, постоянно установленной на направляющих рельсах, и быстросъемного электронного блока, на верхней поверхности которого выполнены защелки-фиксаторы и закреплен электроаккумулятор, а на нижней поверхности оптический блок-матрица светодиодов и видеокамер, закрытых линзой, механические тележки установлены враспор на роликах между направляющими рельсами, закрепленными на конструкциях полок.