RU2713801C1 - Control system of shutoff valves of tillage and plant treatment equipment - Google Patents
Control system of shutoff valves of tillage and plant treatment equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713801C1 RU2713801C1 RU2019124389A RU2019124389A RU2713801C1 RU 2713801 C1 RU2713801 C1 RU 2713801C1 RU 2019124389 A RU2019124389 A RU 2019124389A RU 2019124389 A RU2019124389 A RU 2019124389A RU 2713801 C1 RU2713801 C1 RU 2713801C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valves
- control
- vehicle
- digital cameras
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
- A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Insects & Arthropods (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Soil Working Implements (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к системам обработки почвы и управления запорной арматурой техники, предназначенной для обработки почвы и растений гербицидами.The present invention relates to agriculture, in particular, to soil tillage systems and control valves for valves designed for treating soil and plants with herbicides.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является устройство для управляемой борьбы с сорняками, в котором описана система управления запорной арматурой техники обработки почвы и растений, содержащая источник ввода информации, выполненный в виде цветной камеры. Камера соединена с блоком управления, обрабатывающим поступающую информацию с применением компьютерных программ и управляющим запорной арматурой, размещенной на штанге транспортного средства, посредством электрического тока в режиме реального времени. Данное устройство описано в патенте на изобретение RU 2129785 C1, А01М 7/00, А01М 24/00, А01М 21/00 Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института механизации и электрификации сельского хозяйства, опубликованном 10.05.1999.The closest analogue, selected as a prototype, is a device for controlled weed control, which describes a control system for valves of soil and plant cultivation techniques, containing a source of input information made in the form of a color camera. The camera is connected to a control unit that processes incoming information using computer programs and controls the shutoff valves located on the vehicle’s bar by means of an electric current in real time. This device is described in the patent for invention RU 2129785 C1, A01M 7/00, A01M 24/00, A01M 21/00 of the All-Russian Research and Design Institute of Agricultural Mechanization and Electrification, published on 05/10/1999.
В связи с тем, что устройство содержит лишь одну камеру, установленную на транспортном средстве техники обработки почвы в значительном удалении от запорной арматуры, размещенной на штанге транспортного средства, скорость, обзор и качество поступающих изображений растений не позволяют проводить эффективное и оперативное управление запорной арматурой, тем самым данное устройство имеет невысокую точность внесения средств обработки растений и почвы.Due to the fact that the device contains only one camera mounted on a vehicle of soil cultivation technology at a considerable distance from the shutoff valves located on the vehicle’s bar, the speed, overview and quality of incoming plant images do not allow effective and efficient control of shutoff valves, thus, this device has a low accuracy of the application of plant and soil treatment.
Кроме того, система не учитывает ряд параметров, влияющих на качество проведения обработки почвы и растений, например, освещенность, при которой производят обработку. Также при внесении средств обработки не учитывается скорость перемещения транспортного средства и изменение высоты штанги транспортного средства относительно земли при его перемещении.In addition, the system does not take into account a number of parameters that affect the quality of soil and plant cultivation, for example, the illumination at which the treatment is performed. Also, when making processing means, the vehicle’s speed of movement and the change in the vehicle’s rod height relative to the ground when moving it are not taken into account.
Таким образом, техническая проблема связана с созданием системы управления запорной аппаратуры техники обработки почвы и растений, позволяющей сократить расход средств обработки и снизить степень загрязнения окружающей среды за счет повышения точности внесения средств обработки.Thus, the technical problem is associated with the creation of a control system for the locking equipment of soil and plant cultivation techniques, which allows to reduce the expense of processing means and reduce the degree of environmental pollution by improving the accuracy of introducing the processing means.
Техническая проблема решается тем, что система управления запорной арматурой техники обработки почвы и растений, содержащая источник ввода информации, выполненный в виде цветной камеры, соединенной с блоком управления, обрабатывающим поступающую от камеры информацию с применением компьютерных программ и выполненным с возможностью управления запорной арматурой, размещенной на штанге транспортного средства, посредством электрического тока в режиме реального времени, содержит дополнительные блоки управления и источники ввода информации, представляющие собой цифровые камеры высокого разрешения, при этом блоки управления и цифровые камеры установлены на штанге транспортного средства, запорная арматура выполнена в виде пьезоэлектрических клапанов, каждый блок управления выполнен с возможностью обработки информации, поступающей от двух цифровых камер, и способен управлять одновременно пьезоэлектрическими клапанами в количестве равном или менее шестнадцати.The technical problem is solved by the fact that the control system of the stop valves of the soil and plant cultivation technique, containing an input source of information made in the form of a color camera connected to a control unit that processes information received from the camera using computer programs and is configured to control shut-off valves located on the vehicle rod, by means of an electric current in real time, contains additional control units and input sources of information These are digital cameras of high resolution, while the control units and digital cameras are mounted on the vehicle bar, the shutoff valves are made in the form of piezoelectric valves, each control unit is capable of processing information from two digital cameras, and is capable of simultaneously controlling piezoelectric valves in an amount equal to or less than sixteen.
В частном случае осуществления изобретения система снабжена датчиком транспортного средства.In the particular case of the invention, the system is equipped with a vehicle sensor.
В частном случае осуществления изобретения система снабжена, по меньшей мере, одним датчиком освещенности.In the particular case of the invention, the system is equipped with at least one light sensor.
В частном случае осуществления изобретения система снабжена, по меньшей мере, одним датчиком положения штанги транспортного средства.In the particular case of the invention, the system is equipped with at least one vehicle rod position sensor.
В частном случае осуществления изобретения управление пьезоэлектрическими клапанами производится с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) путем изменения скважности импульсов при постоянной частоте.In the particular case of the invention, the control of piezoelectric valves is performed using pulse width modulation (PWM) by changing the duty cycle of the pulses at a constant frequency.
Оснащение системы управления запорной арматурой дополнительными источниками ввода информации, размещенными на штанге транспортного средства и выполненными цифровыми и с высоким разрешением, позволяет получить качественные и точные данные о наличии растений, подлежащих обработке, и о площади, занимаемой данным растением, что позволяет повысить точность внесения средств обработки.Equipping the valve control system with additional input sources of information located on the vehicle’s bar and made digital and with high resolution allows to obtain high-quality and accurate data on the presence of plants to be processed and on the area occupied by this plant, which improves the accuracy of depositing funds processing.
Снабжение системы управления запорной арматурой дополнительными блоками управления и размещение их на штанге транспортного средства позволяет оперативно обработать большой объем поступающей информации, что также способствует повышению точности внесения средств обработки.Providing control valves with additional control units and placing them on the bar of the vehicle allows you to quickly process a large amount of incoming information, which also improves the accuracy of the introduction of processing tools.
Эффективное и оперативное управление запорной арматурой обеспечивается также тем, что в системе использованы пьезоэлектрические клапаны, позволяющие осуществлять точное и быстрое распыление средств обработки почвы и растений. Кроме того, каждый блок управления выполнен с возможностью обработки информации, поступающей от двух цифровых камер высокого разрешения, и способен управлять одновременно пьезоэлектрическими клапанами в количестве равным или менее шестнадцати, что позволяет одновременно и высокой точностью внесения гербицидов обрабатывать достаточно большую площадь, равную площади охвата двух камер.Efficient and operational control of shutoff valves is also ensured by the fact that piezoelectric valves are used in the system, which allow for accurate and quick spraying of soil and plant cultivation agents. In addition, each control unit is capable of processing information coming from two high-resolution digital cameras and is capable of simultaneously controlling piezoelectric valves in an amount equal to or less than sixteen, which allows simultaneously processing a sufficiently large area equal to the coverage area of two cameras.
Сущность изобретения поясняется схемой.The invention is illustrated by the scheme.
На фиг. 1 схематично изображена система управления запорной арматурой техники обработки почвы и растений.In FIG. 1 schematically depicts a control system for valves of soil and plant cultivation techniques.
Принцип работы системы управления запорной арматурой техники обработки почвы и растений состоит в следующем.The principle of operation of the control system of valves in the soil and plant cultivation technique is as follows.
Систему управления запорной арматурой техники обработки почвы и растений размещают на транспортном средстве 1 со штангой 2 для возможности обработки почвы и растений. При этом блоки управления 3, а также источники ввода информации, выполненные в виде цветных цифровых камер высокого разрешения 4, и запорную арматуру, выполненную в виде пьезоэлектрических клапанов 5, размещают на штанге 2 транспортного средства 1.The control system for valves of the soil and plant cultivation technique is placed on the vehicle 1 with a
Система подключается к сети электропитания техники обработки почвы и растений. В соответствующие разъемы подключаются источники ввода информации, выполненные в виде цифровых цветных камер высокого разрешения 4, кабели шины управления 6 пьезоэлектрическими клапанами 5 и шины управления 7 камерами высокого разрешения 4. После подачи напряжения на блоки управления 3 система готова к управлению запорной арматурой. В зависимости от настроек, выбранных пользователем системы, пьезоэлектрические клапаны 5 могут быть закрыты полностью или частично.The system is connected to the power supply network of soil and plant cultivation equipment. Information input sources made in the form of high-resolution digital color cameras 4,
При движении транспортного средства 1, предназначенного для обработки почты и растений, камеры высокого разрешения 4 фиксируют появление обрабатываемых объектов в кадре, например, живых растений, которых на поле при обработке быть не должно. Далее информация поступает в блок управления 3, который выполнен с возможностью обработки данных от двух камер высокого разрешения 4 одновременно.When moving a vehicle 1 intended for processing mail and plants, high-resolution cameras 4 record the appearance of the processed objects in the frame, for example, living plants, which should not be on the field during processing. Further, the information enters the control unit 3, which is configured to process data from two high-resolution cameras 4 simultaneously.
Каждый блок управления 3 с помощью компьютерных программ производит обработку поступающей от соединенных с ним цифровых камер высокого разрешения 4 информации, исследуя данные по заданным алгоритмам в соответствии с поставленной задачей. В режиме реального времени управляющий сигнал от блока управления 3 по шине управления 6 передается к пьезоэлектрическим клапанам 5 на полное или частичное их открытие для опрыскивания растений гербицидами. При этом при обработке изображения в блоке управления 3 используются многоядерные процессоры, позволяющие разбить обработку данных на отдельные потоки, в целях увеличения производительности и качества обработки изображения.Each control unit 3, using computer programs, processes the information received from the high-resolution digital cameras 4 connected to it, examining data according to specified algorithms in accordance with the task. In real time, the control signal from the control unit 3 via the
Один блок управления 3 способен управлять одновременно пьезоэлектрическими клапанами 5 в количестве равном или менее шестнадцати. При этом управление запорной арматурой электрическим током производится в диапазоне напряжений от 10 до 24 В с возможностью как включения и отключения тока, так и управления пьезоэлектрическими клапанами с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то есть путем изменения скважности импульсов при постоянной частоте, что позволяет производить частичное или полное открытие пьезоэлектрического клапана 5, в зависимости от размера детектируемых растений или скорости транспортного средства, предназначенного для обработки почвы и растений гербицидами, что повышает точность внесения средств обработки и способствует сокращению расхода средств обработки почвы и растений.One control unit 3 is capable of simultaneously controlling
Кроме того, программная часть системы использует обучаемую нейронную сеть для анализа поступающего изображения и управления ШИМ и пьезоэлектрическими клапанами 5.In addition, the software part of the system uses a trained neural network to analyze the incoming image and control the PWM and
В связи с тем, что скорость перемещения транспортного средства 1 по полю не одинакова, для более точного определения момента открытия пьезоэлектрических клапанов 5 и времени их открытия, система обработки почвы дополнительно может быть снабжена датчиком скорости 8 транспортного средства 1, выполненным с возможностью установки на колесе транспортного средства 1 и соединенным с блоком управления 3.Due to the fact that the speed of movement of the vehicle 1 across the field is not the same, to more accurately determine the moment of opening of the
Систем также дополнительно может быть снабжена, по меньшей мере, одним датчиком освещенности 9, который позволяет распознавать растения при разной степени освещенности, когда цвет растения в объективе цифровой камеры высокого разрешения 4 варьируется от желтого до коричневого или фиолетового и при фиксированном заданном значении границ цвета растения, что повышает корректность срабатывания системы. Таким образом, датчик освещенности 9 измеряет интенсивность внешнего освещения, в зависимости от чего корректирует границы цветов, в которых происходит распознавание растения. Каждый блок управления 3 снабжен датчиком освещенности 9, размещенным либо рядом с блоком управления 3 на штанге 2 транспортного средства 1 в отдельном боксе и соединен с шиной блоком управления 3, либо интегрирован в блок управления 3.The system can also be optionally equipped with at least one
Также система может быть снабжена, по меньшей мере, одним ультразвуковым датчиком 10 положения штанги 2 транспортного средства 1 относительно земли, размещенным на нижней стороне штанги на одной плоскости с клапанами 5. Датчик 10 позволяет учитывать неровности поверхности поля, из-за которых при движении транспортного средства 1 может варьироваться высота штанги 2 с пьезоэлектрическими клапанами 5. Поскольку форсунки имеют фиксированный угол факела распыла, то при изменении высоты штанги 2, изменяется площадь обработки одним пьезоэлектрическим клапаном 5. В случае, например, детектировании сорняка на границе области распыла одного из пьезоэлектрических клапанов 5 при уменьшении высоты штанги 2, могут быть задействованы соседние пьезоэлектрические клапаны 5 для повышения точности обработки.The system can also be equipped with at least one
Таким образом, использование настоящей системы позволяет достичь технического результата, заключающегося в повышении точности внесения средств обработки, что ведет к сокращению расхода средств обработки почвы и растений и снижению степени загрязнения окружающей среды.Thus, the use of this system allows you to achieve a technical result, which consists in increasing the accuracy of the application of processing tools, which leads to a reduction in the consumption of soil and plant cultivation and a decrease in the degree of environmental pollution.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124389A RU2713801C1 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Control system of shutoff valves of tillage and plant treatment equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124389A RU2713801C1 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Control system of shutoff valves of tillage and plant treatment equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2713801C1 true RU2713801C1 (en) | 2020-02-07 |
Family
ID=69624759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019124389A RU2713801C1 (en) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | Control system of shutoff valves of tillage and plant treatment equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2713801C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1438638A1 (en) * | 1985-12-24 | 1988-11-23 | Трест "Южводопровод" | Arrangement for agricultural work |
RU2129785C1 (en) * | 1997-12-10 | 1999-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Apparatus for controlled weed fighting |
RU2386235C2 (en) * | 2008-05-22 | 2010-04-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия" | Complex tillage assembly and procedure for its implementation |
RU2589801C1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Gyroplane for the differentiated application of liquid of chemicals |
RU2669447C2 (en) * | 2013-10-22 | 2018-10-11 | Фишер Контролз Интернешнел Ллс | Method and system for controlling remote valve |
-
2019
- 2019-07-29 RU RU2019124389A patent/RU2713801C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1438638A1 (en) * | 1985-12-24 | 1988-11-23 | Трест "Южводопровод" | Arrangement for agricultural work |
RU2129785C1 (en) * | 1997-12-10 | 1999-05-10 | Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства | Apparatus for controlled weed fighting |
RU2386235C2 (en) * | 2008-05-22 | 2010-04-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия" | Complex tillage assembly and procedure for its implementation |
RU2669447C2 (en) * | 2013-10-22 | 2018-10-11 | Фишер Контролз Интернешнел Ллс | Method and system for controlling remote valve |
RU2589801C1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) | Gyroplane for the differentiated application of liquid of chemicals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018208947A1 (en) | Automated plant detection using image data | |
US11468670B2 (en) | Detection and management of target vegetation using machine vision | |
CN103891697B (en) | The variable spray method of a kind of indoor autonomous spraying machine device people | |
Berenstein et al. | Grape clusters and foliage detection algorithms for autonomous selective vineyard sprayer | |
Aravind et al. | Design and development of automatic weed detection and smart herbicide sprayer robot | |
AU2018215728A1 (en) | Weed control systems and methods, and agricultural sprayer incorporating same | |
Michaels et al. | Vision-based high-speed manipulation for robotic ultra-precise weed control | |
DE4132637A1 (en) | Automatic weed removal on railway track with image recognition control - has tv cameras and processor to compute weed coverage and with spatially controlled spraying of track | |
CN102688823B (en) | Atomizing positioning device and method based on hand-eye atomizing mechanical arm | |
CN104615150B (en) | A kind of adaptive accurate spraying apparatus and method based on machine vision | |
Oberti et al. | Selective spraying of grapevine’ s diseases by a modular agricultural robot | |
CN109241837A (en) | Accurate spraying control method for plant protection unmanned aerial vehicle | |
CN111066442B (en) | Targeted variable fertilization method and device for corn and application | |
AU2022256171A1 (en) | Weeding robot and method, apparatus for planning weeding path for the same and medium | |
DE102016209437A1 (en) | Automatic steering system for guiding an agricultural vehicle over a field and corresponding method | |
CN110663674A (en) | Pesticide spraying equipment and method for field crops and weeds | |
RU2713801C1 (en) | Control system of shutoff valves of tillage and plant treatment equipment | |
CN212300875U (en) | To target spraying test bench based on machine vision | |
Nasir et al. | Precision agricultural robotic sprayer with real-time Tobacco recognition and spraying system based on deep learning | |
Cheng et al. | The development of the automatic lane following navigation system for the intelligent robotic wheelchair | |
Shirzadifar et al. | Development and evaluation of a real time site-specific inter-row weed management system | |
Tewari et al. | A six-row tractor mounted microcoprocessor based herbicide applicator for weed control in row crops | |
Hong et al. | Adaptive target spray system based on machine vision for plant protection UAV | |
Tangwongkit et al. | Development of a real-time, variable rate herbicide applicator using machine vision for between-row weeding of sugarcane fields | |
US20220076065A1 (en) | System and method for railway weeding |