Способ распознавания валка растенийили ХлЕбОСТОя HA фОНЕ СТЕРНи Советский патент 1981 года по МПК A01B69/04 A01D41/127 

(54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ВАЛКА РАСТЕНИЙ ИЛИ ХЛЕБОСТОЯ НА ФОНЕ СТЕРНИ

1

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. Определяю 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

уборочной машины относительно валка растений или хлебостоя.

Недостатком известного способа является низкая надежность распознавания. В пасмурный день разница в средней освещенности 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 отождествляться 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 частоты на скорость движения зерноуборочной машины относят контролируемый участок поля к валку растений или хлебостою.

Линейиые размеры кс1нтролируемого участка поля находятся в пределах от 1 до 20 мм.

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

Датчик содержит фоточувствительные элементы 1, установленные в фокальной плоскости объектива (фиг. 1 и 4). 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 иа входы суммирующего усилителя 4.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Датчик устанавливается на зерноуборочном комбайне и иаиравляется вперед по движению комбайна. В фокальной плоскости объектива (фиг. 4) имеется изображение участка поля перед комбайном. При этом иа 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 - 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 м/е в сигнале освещенности над валком имеются составляющие с частотами 20 Гц и выше, в сигнале освещенности над хлебо-стоем имеются составляющие с частотами 10 Гц и выше, а в сигнале освещенности над стерней такие составляюп не отсутствуют. Это обеспечивает возмол ность надежного распознавания находится ли конкретный фотоэлемент над валком, хлебостоем Или стерней. Если на выходе фильтра 3, настроенного на частоты выше 0 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 растения 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) V Гц, где V - 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 расйознавания границы вспаханного и невспаханного участков поля..

П р и м е р. В фокальной плоскости об1 ектива были установлены фоторезисторы СФЗ-1. Объектив с фоторезисторами был установлен на зерновом комбайне СК-5 «Нива. Комбайн двигался со CKOpoctbio

1,4 м/с по полю, на котором были уложены валки скощенной ржи. В процессе опыта объектив с фоторезисторами попеременно направлялся На валок и на стерню. Пр эИзводилось непрерывное измерение освещенности контролируемого участка поля фоторезисторами. Из усиленных с помо1цью усилителей 2 сигналов выделялись высойочастотные составляющие с помощью фильтров 3 (фиг. 1). Определялись средние эффеййвные значения выделенных составляющих.

Нижняя граница частотной характеристики фильтров составляла 30 Гц.

Получены следующие данные.

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

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

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

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 хлебосток). Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

fuz.

пи пп пп пп

пп пп ш пш

€

1