Способ распознавания растений на фоне почвы Советский патент 1977 года по МПК A01B41/06 

1

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для распознавания элементов растений, не- однородностей и почвы с целью механизации и автоматизации трудоемких процессов возделывания и уборки пропашных культур, в частности междурядной обработки и уборки корнеклубнеплодов.

Известен способ распознавания растений путем помещения распознаваемых предметов в электромагнитное поле датчиков, образованное связанными колебательными контурами автогенератора, согласно которому частоту электромагнитного пспя устанавливают соответственно частоте связи контуров, обеспечиваюшей противоположное по знаку воздействие на полезный сигнал активного и реактивного сопротивлений, вносимых распознаваемыми предметами, а величину связи определяют в зависимости от максимальной разности между сигналами,

Недостаток известного способа состоит в снижении надежности распознавания растений и элементов почвы при воздействии на схему дестабилизирующих факторов, например

загрязнения чувствительных элементов или их деформаций.

Известен также способ распознавания растений на фоне почвы путем возбуждения над ней высокочастотного электромагнитного поля, измерения активной и реактивной составляющих его энергий и последующего сравнения полученных сигналов.

Недостаток этого способа состоит в низкой надежности распознавания растений на фоне почвы из-за дестабилизирующего воздействия ее изменяющихся свойств и изменения параметров аппаратуры.

Целью изобретения является повыщение надежности распознавания растений на фоне почвы.

Это достигается тем, что одновременно с возбуждением основного электромагнитного поля возбуждают дополнительное электромагнитное поле с эталонным соотношением активной и реактивной состаапяющпх его энгий, измеряют их и сравнивают полученггые сигналы, после чего выделяют на частоте дополнительного возбуждения составляющую выходного сигнала, в зависимости отвеличины и знака которой регулируют соотношение между сравниваемыми сигналами основного и дополнительного полей, а по значению выходного сигнала обнаруживают растения.

Для распознавания используют тот факт, что разница между проводимостями и диэлектрическими проницаемостями почвы и растений неодинакова. Поэтому неодинаковы обусловленные ими соотношения активной и реактивной составляющих энергий электромагнит ного поля.

Способ поясняется чертежом.

Для реализации предлагаемого способа с чувствительным, например емкостным элементом 1 связывают комплексное сопротивление 2 через коммутатор 3, управляемый тактовым генератором 4. Чувствительный контур 5 , в который входит чувствительный элемент 1, связан через регулируемый элемент связи, например варикап 6, с зада ющим контуром 7 автогенератора. С последним через фильтр-преобразователь 8 по частоте сигнала тактового генератора связан фазовый детектор 9, второй вход которого соединен с тактовым генератором 4. Задающий контур 7 автогенератора по частотному спектру сигналов, вносимых распознаваемым предметами, связан с выходным формирователем 1О устройства.

Распознавание осуществляется следующим образом.

Активную и реактивную составляющие энергии измеряют отдельно, контролируя соответствующие им активные и реактивные сопротивления чувствительных элементов 1. Эти сопротивления измеряют, например, при помощи автоматических мостовых схем. Полученные сигналы, характеризующие указанные активные и реактивные сопротивления чувствительного элемента, усиливают и сравнивают между собой, формируя выходной сигнал. Причем коэффициенты усиления устанавливают такими, чтобы сравниваемые сигналы компенсировали друг друга при возбуждении электромагнитного поля над почвой без распознаваемых растений В этой случае распознающее устройство нечувствительно к почве. При попадании в это поле, нш7ример, корнеклубнеплодов, сигнал, характеризуюший реактивное сопротивление чувствительного элемента 1, преобладает над сигналом, обусловленным активным сопротивлением. При помощи образованного таким образом сигнала обнаруживают растение,

Однако изменения параметров аппаратуры и особенно свойств почвы нарущает равновесие между обусловленными ею сравниваемыми сигналами, что вызывает появление сиг нала помехи от почвы.

Поэтому, кроме основного электромагнит ного поля, возбуждают дополнительное электромагнитное поле с эталонным соотнощением активной и реактивной составляющих его энегий. Для этого, например, к основному чувствительному элементу периодически подключают дополнительный эталонный чувствитель ный элемент 2, расположенный только над почвой либо с установленным в нем эталонным образцом почвы. Частоту этого подключения устанавливают на порядок выще полосы частот, обусловленных воздействием на электромагнитное поле распознаваемых растений Сигналы, обусловленные подключением эталонного сопротивления 2, пропускают через все цепи, по которым проходит основной сигнал. На частоте дополнительного возбуждения: пр

помощи фильтров выделяют соответствующую ему составляющую выходного сигнала. Если эта составляющая отсутствует, распознающее устройство нечувствительно к подключению эталонного чувствительного элемента, а, следовательно,и к почве. Наличие этого сигнала характеризует повышение чувствительности устройства к почве и снижение надежности распознавания.

Поэтому далее осуществляют фазовое детектирование указанного сигнала при помощи опорного, которым создают дополнительно возбуждение. Знак полученного сигнала показывает преобладание на входе схемы сравнения сигналов, характеризующих акти&ную или реактивную составляющие энергии, обусловленные воздействием эталона почвы. При помощи этого сигнала регулируют cocyiw нощение между сравниваемыми сигналами основного и дополнительного электромах нитны полей, устанавливая режим, нечувствительный к почве.

Для этого, например, при помощи отрицательной обратной связи с помощью варикапа 6 регулируют один из коэффициентов усиления сигналов, характеризующих активную или реактивную составляющие поля, до наступления равновесия составляющих сигналов, обусловленных возбуждением дополнительного поля. Тем самым нечувствительный к почве режим поддерживают автоматически.

В случае распознавания поштучно подаваемых корнеклубнеплодов, камней и комков почвы, например, двухконтурной распознающей резонансной системой, объекты помещают в чувствительный элемент 1, входящий в чувствительный колебательный контур 5. Последний связан через регулируемую емксють (.варикап 6| с задающим колебательным коктуром 7 высокочастотного автогенератора. Контуры настраивают в резонанс. Частоту автогенератора устанавливают соответствующей верхней частоте связи контуров 5 и 7.

В этом случае увеличение активной высокочастотной энергии потерь при помещении в поле чувствительного элемента 1 объектов приводит к возрастанию энергии, отсасываемой от задающего колебательного контура Вызванное помещением объекта увеличение реактивной энергии в поле чувствительного элемента 1 приводит к частотной расстройке чувствительного контура по отношению к частоте автогенератора и уменьшение отсасываемой энергии, т, е. на задающем контуре 7 происходит сравнение вызванных объектом активной и реактивной энергий.

Выходной сигнал формируют, например, по изменению величины высокочастотного напряжения на задающем контуре 7.

В этом случае устанавливают режим, нечувствительный к корнеклубнеплодам. Причем его достигают, регулируя величину связи между контурами 5 и 7 изменением напряжения на варикапе 6. Эту связь устанавливают такой величины, что при внесени корнеклубнеплодов в электромагнитное поле чувствительного элемента изменения активно и реактивной составляющих энергий компенсируют влияния друг друга. При попадании в электромагнитное поле комков почвы вызванное ими воздействие активной составляющей энергии преобладает над воздействием реактивной, за счет чего формируют полезный выходной сигнал, используемый для отделения комков почвы. Величину связи регулируют автоматически, как описано выше, устанавливая в дополнительное сопротивление 2 эталонные корнеклубнеплоды.

Периодически подключая к основному чувствительному элементу 1 эталонное комплексное сопротивление 2, автоматически

получают заданное соотношение между сигналами от распознаваемых объектов, например, сигналы разных знаков.

Автоматической подстройкой режима, нечувствительного к почве, повышают надежность распознавания растений на ее фоне.

Предложенный способ применяют в высокочастотных устройствах, самонастраивающихся на изменяющиеся условия работы и предназначенных для распознавания элементов растений и неоднородностей на фоне почвы с целью автоматизации трудоемких процессов в растениеводстве.

Формула изобретения

Способ распознавания растений на фоне почвы путем возбуждения над ней высокочастотного электромагнитного поля, измерения активной и реактивной составляющих его энергий и последующего сравнения полученных сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности распознавания, одновременно с возбуждением основного электромагнитного поля возбуждают дополнительное электромагнитное поле с эталонным соотношением активной и реактивной составляющих его энергий, измеряют их и сравнивают полученные сигналы, после чего выделяют на частоте дополнительного возбуждения составляющую выходного сигнал в зависимости от величины и знака которой регулируют соотнощение между сравниваемыми сигналами основного и дополнительного полей, а по значению выходного сигнала обнаруживают растения.

г i

4 -

547183

II