RU2129785C1 - Apparatus for controlled weed fighting - Google Patents

Abstract

FIELD: agricultural engineering. SUBSTANCE: apparatus has herbicide sprayer with spraying devices and color video camera. During traveling of apparatus all spraying devices of herbicide sprayer are within the visual field of video camera. When video camera detects green color of weed on field portion treated by one spraying device, image analyzer delivers command for switching on respective spraying device through electric valve. Analyzer generates commands for turning spraying device by actuating mechanism, for moving it within the limits of its width and for changing its spraying angle. Comparative evaluation of field portion under treatment is performed by means of color marks on spraying devices, which are positioned for displacement in transverse-horizontal plane and inclination in vertical plane. EFFECT: reduced consumption of herbicides and improved environment control. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано для автоматического управления подачей гербицидов на сорняки. The invention relates to agricultural machinery and can be used to automatically control the flow of herbicides to weeds.

Известен способ авиационной химической обработки растений, (А.с. N 1017218 МКИ A 01 G 7/00 СССР, 1983), заключающийся в том, что перед распылителем химикатов измеряют спектральную яркость растительного покрова, подлежащего обработке, и расход химикатов регулируют пропорционально спектральной яркости растительного покрова, подлежащего обработке. Недостатком этого способа является то, что спектральную яркость растительного покрова определяют при условии, что в поле зрения фотометра попадает растительный покров, подлежащий обработке, размером не менее рабочей ширины захвата летательных аппаратов (30 - 35 м). В результате в поле зрения фотометра попадают растения с разной степенью развития, видимую дозу химикатов получают и слабо развитые, и хорошо развитые растения, что приводит к нерациональному использованию химикатов, кроме того происходит загрязнение окружающей среды. A known method of aviation chemical treatment of plants (A.S. N 1017218 MKI A 01 G 7/00 USSR, 1983), which consists in the fact that the spectral brightness of the vegetation cover to be treated is measured in front of the sprayer of chemicals, and the chemical flow rate is proportional to the spectral brightness vegetation to be treated. The disadvantage of this method is that the spectral brightness of the vegetation cover is determined provided that the vegetation cover to be treated falls within the field of view of the photometer with a size not less than the working width of the aircraft (30 - 35 m). As a result, plants with varying degrees of development fall into the field of view of the photometer, both poorly developed and well-developed plants receive the visible dose of chemicals, which leads to irrational use of chemicals, and environmental pollution also occurs.

Известен способ и устройство (патент Германии N 4132637 МКИ A 01 M 7/00, 1993, прототип) подачи гербицидов в зависимости от количества сорняков, регулируемых оптически с обработкой результатов при помощи ЭВМ. Способ реализуется устройством, содержащим движущийся опрыскиватель с емкостью для гербицидов, приспособления для их подачи, распылители, цветную видеокамеру, компьютер с базой данных, податель импульсов для включения и выключения распылителей в зависимости от количества сорняков, расположенных на просматриваемом участке поля. Однако в известном способе и устройстве расход гербицидов зависит от суммарного количества сорняков, попавших в поле зрения оптического датчика. При этом не учитывается индивидуальное местонахождение сорняков на опрыскиваемой площади, и она опрыскивается вся. Это ведет к попаданию гербицидов не только на сорняки, но и на те места поверхности почвы, где их нет, что ведет к перерасходу гербицидов, уменьшению их дозы, необходимой для уничтожения сорняков, нарушению технологического процесса борьбы с сорной растительностью, загрязнению окружающей среды. A known method and device (German patent N 4132637 MKI A 01 M 7/00, 1993, prototype) supply of herbicides depending on the number of weeds, which are optically controlled by processing the results using a computer. The method is implemented by a device containing a moving sprayer with a container for herbicides, devices for feeding them, sprayers, a color video camera, a computer with a database, a pulse feeder for switching sprayers on and off, depending on the number of weeds located in the field being viewed. However, in the known method and device, the consumption of herbicides depends on the total number of weeds caught in the field of view of the optical sensor. In this case, the individual location of weeds on the sprayed area is not taken into account, and it is sprayed all. This leads to the penetration of herbicides not only on weeds, but also on those places of the soil surface where they are not present, which leads to over-expenditure of herbicides, a reduction in their dose necessary to destroy weeds, disruption of the technological process of weed control, and environmental pollution.

Для устранения отмеченных недостатков устройство для управляемой борьбы с сорняками оборудовано цветными метками, установленными на распылителях. Распылители с цветными метками установлены с возможностью их перемещения в поперечно-горизонтальной плоскости и наклона в вертикальной плоскости. To eliminate these shortcomings, the device for controlled weed control is equipped with color marks mounted on sprayers. Sprayers with colored marks are installed with the possibility of their movement in the transverse horizontal plane and tilt in the vertical plane.

На фиг. 1 показано устройство для управляемой борьбы с сорняками, вид сверху. In FIG. 1 shows a device for controlled weed control, top view.

На фиг. 2 представлена схема функционирования устройства. In FIG. 2 shows a diagram of the operation of the device.

Устройство состоит из опрыскивателя, смонтированного на мобильном энергетическом средстве 1 и состоящего из емкости 2, штанги 3 с распылителями 4. Емкость 2 опрыскивателя с помощью гидромагистрали 5 через насос и регулятор давления (не показаны) соединена со штангой 3 и распылителями 4. На мобильном энергетическом средстве 1 установлена цветная видеокамера 6, соединенная с анализатором изображения 7, задатчиком 8 цветокода прицела 13, задатчиком 9 цвета сорняков и командным блоком 10, подключенным к электроклапану 11 и регулятору 12 угла γ распыления, распылители 4 с прицелами 13 и их цветными метками а, б,с, установленными на исполнительных механизмах 14, которые поворачивают распылители 4 на угол φ в вертикальной плоскости или смещают распылители 4 в поперечно-горизонтальной плоскости на величину h по направляющим 15. The device consists of a sprayer mounted on a mobile power tool 1 and consisting of a tank 2, a boom 3 with spray guns 4. A tank 2 of a sprayer, using a hydraulic line 5 through a pump and a pressure regulator (not shown), is connected to a boom 3 and spray guns 4. On a mobile power tool the means 1 has a color video camera 6 connected to the image analyzer 7, the sensor 8 for the color code of the sight 13, the sensor 9 for the color of weeds and the command unit 10 connected to the solenoid valve 11 and the angle controller 12 of the angle γ is sprayed oia, nozzles 4 with sights 13 and their color marks a, b, c mounted on actuators 14 that rotate the nozzles 4 by an angle φ in the vertical plane or displace the nozzles 4 in the transverse-horizontal plane by an amount of h along the guides 15.

Работает устройство следующим образом. При движении устройства в направлении V в поле зрения цветной видеокамеры 6 находится все распылители 4 опрыскивателя и, естественно, обрабатывается почва с сорняками, например, зеленого цвета. В задатчике 9 цвета сорняков в этом случае устанавливают код зеленого кода, а в задатчике 8 цветокода прицела 13 цвета меток а,б,с, причем лучше, когда эти цвета не встречаются на обрабатываемой почве, что улучшает их распознавание и определение ориентации анализатором изображения 7. Когда на одном или нескольких участках обрабатываемой почвы шириной h в цветную видеокамеру 6 поступает сигнал зеленого цвета от сорняков, анализатор изображения 7 выдает команду на включение соответствующего распылителя 4 через командный блок 10 и электроклапан 11. Если сорняк занимает неполную ширину h обрабатываемого участка, то анализатор 7 выдает команды на поворот распылителей 4 исполнительным механизмом 14 на угол φ или их смещение в пределах h в боковых направлениях по отношению к направлению V движения опрыскивателя или изменение угла распыления γ. Электроклапан 11 открывается по командам анализатора 7 и гербициды из бака 2 по гидромагистрали 5 поступают на один или несколько распылителей 4. Расположение цветных меток (а, б, с) прицепа 13 выставляют таким образом, что если изображение метки (б) находится в середине между метками (а, с), то соответствующий распылитель попадает раствором на точку почвы, находящуюся на линии видеокамера - метка б. В процессе прицеливания могут использоваться не все функциональные возможности устройства, а только их часть, например, применять только включение электроклапанов 11, далее добавить поочередно поворот на угол φ, смещение на h, изменение угла γ распыла гербицида или использовать различные комбинации перечисленных функциональных возможностей. The device operates as follows. When the device moves in the V direction, all sprayers 4 of the sprayer are in the field of view of the color video camera 6 and, naturally, the soil with weeds, for example, green, is processed. In this case, the weed color 9 in this case sets the green code, and in the flower setter 8 the sight 13 colors of the marks a, b, c, and it is better when these colors are not found on the treated soil, which improves their recognition and determination of the orientation by the image analyzer 7 . When a green signal from weeds is received in a color video camera 6 in one or several sections of the cultivated soil of width h, the image analyzer 7 issues a command to turn on the corresponding sprayer 4 through the command unit 10 and the solenoid valve 1 1. If the weed occupies an incomplete width h of the treated area, then the analyzer 7 gives commands to rotate the sprayers 4 by the actuator 14 by an angle φ or their displacement within h in the lateral directions with respect to the direction V of the sprayer movement or a change in the spray angle γ. The electrovalve 11 is opened according to the instructions of the analyzer 7 and the herbicides from the tank 2 along the hydraulic line 5 are fed to one or more sprayers 4. The location of the colored marks (a, b, c) of the trailer 13 is set so that if the image of the mark (b) is in the middle between marks (a, c), then the corresponding sprayer gets the solution onto the soil point located on the line of the video camera - mark b. In the process of aiming, not all the device’s functionalities can be used, but only part of them, for example, apply only the inclusion of solenoid valves 11, then add the rotation by the angle φ, the offset by h, the change in the spray angle of the herbicide, or use various combinations of the listed functionality.

Предлагаемое устройство позволяет обработать гербицидами даже одно растение, не расходуя химикаты на оставшуюся почву, уменьшая тем самым их расходование, обеспечивая защиту окружающей среды. The proposed device allows you to treat herbicides even one plant, without spending chemicals on the remaining soil, thereby reducing their consumption, while protecting the environment.

Claims (2)

1. Устройство для управляемой борьбы с сорняками, содержащее движущийся опрыскиватель с емкостью для гербицидов, приспособление для их подачи, распылители, цветную видеокамеру, податель импульса для включения и выключения распылителей, отличающееся тем, что устройство оборудовано цветными метками, установленными на распылителях. 1. A device for controlled weed control, comprising a moving sprayer with a container for herbicides, a device for feeding them, sprayers, a color video camera, an impulse device for switching sprayers on and off, characterized in that the device is equipped with color markers mounted on sprayers. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распылители с цветными метками установлены с возможностью их перемещения в поперечно-горизонтальной плоскости и наклона в вертикальной плоскости. 2. The device according to claim 1, characterized in that the nebulizers with color marks are installed with the possibility of their movement in the transverse horizontal plane and tilt in the vertical plane.

Images