BR102019000530B1

BR102019000530B1 - DEVICE WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT

Info

Publication number: BR102019000530B1
Application number: BR102019000530-0A
Authority: BR
Inventors: Eduardo Marckmann; Gabriel de Morais Borges; Diógenes Dos Santos Machado; Ismael Vitor Scheffler; Jéferson Cardoso Do Rosário
Original assignee: Eirene Projetos E Consultoria Ltda
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-01-07
Also published as: BR102019000530A2; WO2020142822A1

Abstract

a presente invenção pertence ao setor tecnológico de implementos agrícolas e se refere, mais especificamente, a um dispositivo dotado de sistema de visão instalado em um veículo pulverizador para efetuar a seleção das plantas a serem pulverizadas. a solução proposta consiste em um conjunto eletrônico composto por câmeras (1.3), leds (1.5) e (1.6) e ao menos uma central de processamento com controle das válvulas (5) de aplicação de herbicida, que possa ser instalado em veículos agrícolas pulverizadores já existentes no mercado. a invenção prevê um método onde se utiliza de uma câmera multiespectral (1.3), acompanhada de leds azuis (1.5) e de infravermelho (1.6) instalados em uma barra de pulverização, para identificar a presença e o tipo de planta, praga ou doença, controlando as válvulas de pulverização (5) independentemente. ademais, o método apresenta uma construção totalmente móvel, podendo ser instalado em diferentes veículos agrícolas terrestres, apresentando investimento mais baixo e um processo mais simples para o controle de pragas. com isso, as barras de pulverização automáticas que já são conhecidas no mercado atual, podem ser alteradas para poderem selecionar as plantas que necessitam de pulverização, evitando o desperdício.the present invention belongs to the technological sector of agricultural implements and refers, more specifically, to a device equipped with a vision system installed in a spraying vehicle to make the selection of the plants to be sprayed. the proposed solution consists of an electronic set consisting of cameras (1.3), leds (1.5) and (1.6) and at least one processing center with control of the herbicide application valves (5), which can be installed in agricultural spray vehicles already on the market. the invention provides a method using a multispectral camera (1.3), accompanied by blue (1.5) and infrared (1.6) leds installed in a spray bar, to identify the presence and type of plant, pest or disease, controlling the spray valves (5) independently. in addition, the method features a completely mobile construction, which can be installed on different land-based agricultural vehicles, with lower investment and a simpler process for pest control. with this, the automatic spray bars that are already known in the current market, can be changed to be able to select the plants that need spraying, avoiding waste.

Description

DISPOSITIVO DOTADO DE SISTEMA DE VISÃO E IDENTIFICAÇÃO INSTALADO EM EQUIPAMENTO AGRÍCOLADEVICE WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT

Setor tecnológico da invenção [1] A presente invenção refere-se a um sistema de visão instalado em um veículo pulverizador para efetuar a seleção das plantas a serem pulverizadas. Um conjunto eletrônico composto por câmeras, LEDs e uma central de processamento com controle das válvulas de aplicação de herbicida, que possa ser instalado em veículos agrícolas pulverizadores já existentes no mercado. Estado da técnica da invenção [2] Atualmente, o foco em avanços tecnológicos das mais diversas empresas de automação estão sendo voltados a automatização da área agrícola. Em poucas décadas, esses avanços mudaram o cenário agrícola do mundo, sendo que muitos desses avanços estão relacionados ao cultivo e a coleta. Entretanto, mesmo com esse avanço ainda é falha a disponibilização de opções automatizadas na área de cuidados e tratamento das plantas e solo para plantio.Technological sector of the invention [1] The present invention relates to a vision system installed in a spraying vehicle to make the selection of the plants to be sprayed. An electronic set consisting of cameras, LEDs and a processing center with control of herbicide application valves, which can be installed in agricultural spray vehicles already on the market. State of the art of the invention [2] Currently, the focus on technological advances of the most diverse automation companies is being focused on the automation of the agricultural area. In a few decades, these advances have changed the agricultural landscape of the world, and many of these advances are related to cultivation and collection. However, even with this advance, the availability of automated options in the area of care and treatment of plants and soil for planting is still a failure.

[3] Para se ter uma plantação mais saudável, é necessária a remoção de plantas que podem prejudicar o plantio, plantas essas comumente conhecidas como ervas daninhas. Para efetuar a remoção dessas plantas, são utilizados herbicidas, ou seja, um tratamento químico. Esse tratamento químico, que geralmente é feito através da pulverização do composto, realiza um procedimento conhecido como dessecação, sendo uma prática para a eliminação de toda a vegetação existente antes da semeadura das culturas.[3] In order to have a healthier plantation, it is necessary to remove plants that can harm planting, plants that are commonly known as weeds. To remove these plants, herbicides are used, that is, a chemical treatment. This chemical treatment, which is usually done by spraying the compost, performs a procedure known as desiccation, being a practice for the elimination of all existing vegetation before sowing the crops.

[4] Visando essa situação, muitas empresas focaram na automatização da pulverização das plantas, com diferentes métodos de selecionar e aplicar pesticidas, herbicidas e afins. O instrumento mais utilizado em grandes propriedades rurais para a aplicação de insumos agrícolas é conhecido como pulverizador autopropelido, que consiste em um veículo com tanque para o armazenamento do insumo, mais especificamente um reservatório de calda, e[4] Aiming at this situation, many companies focused on automating the spraying of plants, with different methods of selecting and applying pesticides, herbicides and the like. The instrument most used in large rural properties for the application of agricultural inputs is known as a self-propelled sprayer, which consists of a vehicle with a tank for the storage of the input, more specifically a spray tank, and

Petição 870190003135, de 10/01/2019, pág. 6/30Petition 870190003135, of 10/01/2019, p. 6/30

2/10 barras de tamanhos variáveis de 15 a 48 metros que podem estar localizadas na parte frontal, central ou traseira do veículo. As barras em questão possuem bicos de pulverização para distribuir o insumo na área desejada e, geralmente o espaçamento entre os bicos é 35cm ou 50cm.2/10 bars of variable sizes from 15 to 48 meters that can be located on the front, center or rear of the vehicle. The bars in question have spray nozzles to distribute the input in the desired area and, generally, the spacing between the nozzles is 35cm or 50cm.

[5] Contudo, os pulverizadores autopropelidos atualmente disponibilizados aos consumidores aplicam a pulverização sem selecionar as plantas que realmente necessitam a aplicação do produto químico. Com isso, a operação de pulverização desses equipamentos conhecidos e disponíveis no mercado são aplicadas em solo ou em plantas que não necessitariam de tratamento e/ou aplicação de um herbicida, desperdiçando o insumo, gerando perdas econômicas e prejuízos e/ou impactos ao meio ambiente.[5] However, self-propelled sprayers currently available to consumers apply spraying without selecting the plants that really need the application of the chemical. As a result, the spraying operation of these known and commercially available equipment is applied to soil or plants that would not require treatment and / or application of a herbicide, wasting the input, generating economic losses and losses and / or impacts to the environment. .

[6] Para poder identificar quais plantas devem ser pulverizadas ou tratadas, muitas invenções se utilizam de câmeras multiespectrais que, além de captar imagens, captam as ondas eletromagnéticas refletidas pelas plantas, ondas essas que depois são utilizadas para processar a imagem. Com isso, através da visualização do plantio por câmeras é possível identificar ou selecionar as plantas a serem tratadas. Outras invenções se utilizam de câmeras digitais acompanhadas de sensores para captar as ondas eletromagnéticas.[6] In order to identify which plants should be sprayed or treated, many inventions use multispectral cameras that, in addition to capturing images, capture the electromagnetic waves reflected by the plants, which are then used to process the image. With this, through the visualization of the planting through cameras it is possible to identify or select the plants to be treated. Other inventions use digital cameras accompanied by sensors to capture electromagnetic waves.

[7] Nesse contexto, buscando uma solução a esse problema, muitas empresas recorreram a sistemas de visão para identificar as plantas que necessitam de tratamento, com isso, foi apresentado ao mercado, diversos tipos de modelos e métodos. Os documentos CN104034710, CN103091296 e CN203178188 descrevem a construção de uma plataforma que, por meio de câmeras, sensores, filtros e LEDs, identificam a saúde de uma planta que foi colocada em sua base. Com isso, os documentos solucionam o problema de identificar quais as plantas necessitam de tratamento, mas não aplicam o tratamento. Ademais, a solução proposta não identifica as plantas no campo, e sim em uma plataforma.[7] In this context, looking for a solution to this problem, many companies resorted to vision systems to identify plants that need treatment, with this, several types of models and methods were presented to the market. The documents CN104034710, CN103091296 and CN203178188 describe the construction of a platform that, through cameras, sensors, filters and LEDs, identify the health of a plant that has been placed at its base. With that, the documents solve the problem of identifying which plants need treatment, but do not apply the treatment. Furthermore, the proposed solution does not identify the plants in the field, but on a platform.

[8] Para solucionar o problema dos documentos anteriores, o documento CN103636582 prevê um método de seleção de plantas, utilizando sensores[8] To solve the problem of previous documents, document CN103636582 provides a method of selecting plants, using sensors

Petição 870190003135, de 10/01/2019, pág. 7/30Petition 870190003135, of 10/01/2019, p. 7/30

3/10 que as identificam pela luz refletida das plantas em uma estufa. A partir desse documento, se torna desnecessário mover a planta para uma plataforma para análise, mas ainda não resolve o problema em um campo aberto, e sim somente em uma estufa, limitando o uso da invenção proposta.3/10 that identify them by the reflected light of the plants in a greenhouse. From this document, it becomes unnecessary to move the plant to a platform for analysis, but it still does not solve the problem in an open field, but only in a greenhouse, limiting the use of the proposed invention.

[9] Para poder aplicar o tratamento em campo aberto, o documento CN106417234 utiliza sensores instalados em uma base móvel para identificar a planta e aplicar pesticida. Apesar de solucionar o problema dos documentos anteriores, o invento desse documento só aplica e identifica as plantas em uma determinada área, se limitando ao movimento da base. Ademais, tal invento não identifica qual planta, somente diferencia a planta de um corpo humano, assim, ainda pode aplicar a pulverização em plantas que não necessitam, o que causa desperdício e não soluciona o problema do estado da técnica.[9] In order to apply the treatment in the open field, the document CN106417234 uses sensors installed on a mobile base to identify the plant and apply pesticide. Despite solving the problem of previous documents, the invention of this document only applies and identifies plants in a certain area, limiting itself to the movement of the base. Furthermore, such an invention does not identify which plant, it only differentiates the plant from a human body, thus, it can still apply the spray to plants that do not need it, which causes waste and does not solve the state of the art problem.

[10] O documento CN206056578 descreve a construção de um drone compreendendo uma câmera multiespectral para uso agrícola. Mas, o documento não descreve para que propósito o drone capta as imagens. Com isso, o documento não resolve o problema de aplicação automática, mas prevê a identificação de plantas pelo uso de câmeras que captam, através de filtros, diferentes comprimentos de ondas para uma central poder processar as imagens.[10] The document CN206056578 describes the construction of a drone comprising a multispectral camera for agricultural use. But, the document does not describe for what purpose the drone captures the images. Thus, the document does not solve the problem of automatic application, but provides for the identification of plants through the use of cameras that capture, through filters, different wavelengths for a central to be able to process the images.

[11] Para solucionar os problemas dos documentos descritos acima, o documento CN106564599 prevê o uso de câmera multiespectral instalada em um drone que capta imagens de plantas localizas em uma área previamente sobrevoada pelo mesmo drone, as imagens são enviadas para uma central instalada em uma base fixa que processa as imagens e define a vazão do insumo da pulverização aplicada por um segundo drone. Apesar de identificar e aplicar o pesticida, o invento do documento em questão é de alto custo e ainda necessita de uma base fixa para realizar o processamento. Ademais, para realizar a análise, o invento necessita que o drone calcule a área de voo e planeje qual a melhor rota, depois desse primeiro passo, é instalado,[11] To solve the problems of the documents described above, document CN106564599 provides for the use of a multispectral camera installed in a drone that captures images of plants located in an area previously flown by the same drone, the images are sent to a central installed in a fixed base that processes the images and defines the flow of the spray input applied by a second drone. Despite identifying and applying the pesticide, the invention of the document in question is expensive and still requires a fixed base to carry out the processing. In addition, to carry out the analysis, the invention requires the drone to calculate the flight area and plan the best route, after that first step, it is installed,

Petição 870190003135, de 10/01/2019, pág. 8/30Petition 870190003135, of 10/01/2019, p. 8/30

4/10 manualmente, uma câmera multiespectral, depois de processar as imagens se utiliza um segundo drone para aplicação de pesticida.4/10 manually, a multispectral camera, after processing the images a second drone is used for pesticide application.

[12] Com isso, apesar do estado da técnica prever a utilização de LEDs, câmeras e processamento de imagens para o controle de aplicação de pesticidas, herbicida e afins, ainda não se conhece uma solução onde é possível o controle de pulverização simples e móvel. Ademais, ainda não foi apresentada no mercado uma solução que possa ser aplicada em veículos terrestres ou em barras de pulverização a partir de simples instalação em equipamentos e dispositivos já estabelecidos no mercado.[12] With this, despite the state of the art foresees the use of LEDs, cameras and image processing to control the application of pesticides, herbicides and the like, a solution where simple and mobile spray control is not yet known is known. . In addition, a solution that can be applied to land vehicles or spray bars has not yet been presented on the market from a simple installation on equipment and devices already established on the market.

Sumário da Invenção [13] A invenção prevê um dispositivo que faz uso de um método inovador para identificação de plantas, onde se utiliza de uma câmera multiespectral, acompanhada de LEDs azuis e de infravermelho instalados em equipamentos agrícolas para identificar a presença ou não de plantas na lavoura.Summary of the Invention [13] The invention provides a device that makes use of an innovative method for identifying plants, using a multispectral camera, accompanied by blue and infrared LEDs installed on agricultural equipment to identify the presence or not of plants in the field.

[14] Assim sendo, a presente invenção propõe, de modo geral, um dispositivo compacto e modular que realiza a captura e o processamento de imagens para o controle de aplicação de pesticidas, herbicida e afins. Ou seja, a partir da instalação do dispositivo objeto de proteção do presente relatório, é possível que o controle de pulverização seja realizado de forma simples e móvel. Assim sendo, uma barra de pulverização, para identificar a presença ou não de plantas e controlar as válvulas de pulverização independentemente. Ademais, o método apresenta uma construção totalmente móvel, podendo ser instalado em diferentes veículos agrícolas terrestres, apresentando um custo mais baixo e um processo mais simples. Com isso, as barras de pulverização automáticas que já são conhecidas no mercado atual, podem ser alteradas para poderem selecionar as plantas que necessitam de pulverização, evitando o desperdício.[14] Therefore, the present invention proposes, in general, a compact and modular device that performs the capture and processing of images for the control of application of pesticides, herbicides and the like. In other words, from the installation of the protection object of this report, it is possible that the spray control is carried out in a simple and mobile way. Therefore, a spray bar, to identify the presence or absence of plants and to control the spray valves independently. In addition, the method features a completely mobile construction, which can be installed in different land-based agricultural vehicles, presenting a lower cost and a simpler process. With this, the automatic spray bars that are already known in the current market, can be changed to be able to select the plants that need spraying, avoiding waste.

[15] Assim sendo, a presente invenção possui a funcionalidade de analise do cultivo para detectar determinadas espécies de plantas e/ou ervas daninhas, pragas ou doenças. Através das imagens adquiridas pela câmera do sistema e[15] Therefore, the present invention has the functionality of crop analysis to detect certain species of plants and / or weeds, pests or diseases. Through the images acquired by the system camera and

Petição 870190003135, de 10/01/2019, pág. 9/30Petition 870190003135, of 10/01/2019, p. 9/30

5/10 da capacidade computacional da central de processamento, a presente invenção é capaz de identificar não apenas a planta e o solo, mas também classificar o que está sendo identificado para realizar pulverizações mais específicas e fornecer informações em tempo real sobre as condições atuais de plantio.5/10 of the computational capacity of the processing plant, the present invention is able to identify not only the plant and the soil, but also to classify what is being identified to perform more specific sprayings and provide real-time information on the current conditions of planting.

[16] Por fim, sabe-se que para remover as ervas daninhas resistentes aos herbicidas mais comuns é necessário utilizar produtos mais específicos e que frequentemente são mais caros e mais tóxicos, gerando assim impactos financeiro e ambientais. Nesse caso, a identificação da espécie fornecida pela presente invenção é importante para que a pulverização seja localizada evitando assim o desperdício e impacto ambiental pela deposição de químico desnecessária. Já em relação às pragas e doenças, a presente invenção permite que o produtor tenha domínio sobre o monitoramento do plantio de forma rotineira, levando em consideração a espécie, o nível de infestação e a região em que determinada planta ou doença está presente.[16] Finally, it is known that to remove weeds resistant to the most common herbicides, it is necessary to use more specific products that are often more expensive and more toxic, thus generating financial and environmental impacts. In this case, the identification of the species provided by the present invention is important for the spraying to be located, thus avoiding waste and environmental impact due to unnecessary chemical deposition. In relation to pests and diseases, the present invention allows the producer to have dominion over the monitoring of planting on a routine basis, taking into consideration the species, the level of infestation and the region in which a certain plant or disease is present.

Descrição das figuras [17] Figura 1 representa a vista em perspectiva frontal do dispositivo, conforme presente invenção.Description of the figures [17] Figure 1 represents the front perspective view of the device, according to the present invention.

[18] Figura 2 representa a vista em perspectiva traseira do dispositivo, conforme presente invenção.[18] Figure 2 represents the rear perspective view of the device, according to the present invention.

[19] Figura 3 representa a vista em perspectiva explodida do sensor, de acordo com a presente invenção.[19] Figure 3 represents the exploded perspective view of the sensor, according to the present invention.

[20] Figura 4 representa, exemplificativamente, uma imagem capturada pela câmera, de acordo com a presente invenção.[20] Figure 4 represents, for example, an image captured by the camera, according to the present invention.

[21] Figura 5 representa, exemplificativamente, uma imagem processada pelo sistema, de acordo com a presente invenção.[21] Figure 5 represents, for example, an image processed by the system, according to the present invention.

[22] Figura 6 representa, exemplificativamente, uma imagem binária, de acordo com a presente invenção.[22] Figure 6 represents, for example, a binary image, according to the present invention.

Descrição detalhada das figurasDetailed description of the figures

Petição 870190003135, de 10/01/2019, pág. 10/30Petition 870190003135, of 10/01/2019, p. 10/30

6/10 [23] De maneira geral, a presente invenção consiste em um dispositivo e sistema de visão e identificação instalado em equipamento agrícola, preferencialmente nas barras de pulverização de equipamentos agrícolas. A partir da instalação do equipamento proposto no presente relatório descritivo, mais especificamente em veículos de pulverização agrícola, o sistema é capaz detectar plantas e pulverizar somente onde é necessário. Assim sendo, através de uma câmera e algoritmos de visão computacional, a solução proposta diferencia as plantas e solo e apenas aciona a pulverização quando encontra uma planta.6/10 [23] In general, the present invention consists of a device and system of vision and identification installed in agricultural equipment, preferably in the spray bars of agricultural equipment. From the installation of the equipment proposed in this specification, more specifically in agricultural spraying vehicles, the system is able to detect plants and spray only where necessary. Therefore, through a camera and computer vision algorithms, the proposed solution differentiates plants and soil and only triggers spraying when it finds a plant.

[24] A presente invenção compreende basicamente pelo menos um sensor (1) fixado na barra seca (3) do veículo pulverizador por uma chapa (4), conforme representado nas figuras 1 e 2. Assim, a montagem do sensor (1) se dá no suporte (2) que é fixado na barra seca (3) do veículo pulverizador por pelo menos uma chapa (4). O sensor (1) se conecta em pelo menos uma válvula (5) por conector (6). A válvula (5) é conectada em ao menos um porta bico (10), onde é instalado um bico (11). O porta bico (10) é fixado na barra úmida (7) do veículo pulverizador por chapas em “U” (8) que são fixadas no suporte (2) do dispositivo sensor (1) por parafusos (9). Com isso, o dispositivo sensor (1) pode controlar a pulverização via válvula (5).[24] The present invention basically comprises at least one sensor (1) fixed to the dry bar (3) of the spraying vehicle by a plate (4), as shown in figures 1 and 2. Thus, the sensor assembly (1) is it gives the support (2) that is fixed to the dry bar (3) of the spraying vehicle by at least one plate (4). The sensor (1) connects to at least one valve (5) per connector (6). The valve (5) is connected to at least one nozzle holder (10), where a nozzle (11) is installed. The nozzle holder (10) is fixed to the wet bar (7) of the spraying vehicle by “U” plates (8) which are fixed to the support (2) of the sensor device (1) by screws (9). With this, the sensor device (1) can control the spraying via valve (5).

[25] A válvula (5) é energizada via conector (6) pelo dispositivo sensor (1), que é energizado via cabo de alimentação (13) e conector de alimentação (14), que compreende um barramento CAN, por onde é realizada a comunicação com uma interface homem-máquina localizada em uma central da cabine do equipamento agrícola. Com essa configuração mecânica, a instalação do dispositivo sensor (1) pode ser adaptável a diferentes veículos terrestres que são comuns no setor agrícola, pois o sensor (1) é fixado, preferencialmente, diretamente na barra seca (3) dos veículos pulverizadores.[25] The valve (5) is powered via the connector (6) by the sensor device (1), which is powered via the power cable (13) and power connector (14), which comprises a CAN bus, through which it is carried out communication with a human-machine interface located in a central of the agricultural equipment cabin. With this mechanical configuration, the installation of the sensor device (1) can be adaptable to different land vehicles that are common in the agricultural sector, since the sensor (1) is preferably fixed directly on the dry bar (3) of the spraying vehicles.

[26] A montagem do dispositivo sensor (1) da presente invenção é melhor detalhada na FIG. 3. O dispositivo sensor (1) é composto por uma caixa (1.1) onde é fixada uma placa PCB (1.2), onde estão instalados ao menos uma[26] The assembly of the sensor device (1) of the present invention is further detailed in FIG. 3. The sensor device (1) consists of a box (1.1) to which a PCB board (1.2) is attached, where at least one

Petição 870190003135, de 10/01/2019, pág. 11/30Petition 870190003135, of 10/01/2019, p. 11/30

7/10 câmera multiespectral (1.3) com pelo menos um filtro (1.4), preferencialmente um filtro azul, disposto entre a câmera multiespectral (1.3) e a caixa (1.1) sendo fixado por pressão. Abaixo da câmera multiespectral (1.3) estão instalados na placa PCB (1.2) LEDs azuis (1.5) e LEDs Infravermelho (1.6), ao menos um visor (1.7) é instalado entre os LEDs (1.5 e 1.6) e a caixa (1.1). Na parte inferior da caixa (1.1) são instalados passadores (1.8) para passar os cabos que vão para o conector (6) e um cabo de alimentação, enquanto na parte traseira está montada uma tampa (1.9) para fechar a caixa (1.1) e, assim, proteger os componentes do sensor (1) de poeira e outras impurezas e/ou intempéries.7/10 multispectral camera (1.3) with at least one filter (1.4), preferably a blue filter, arranged between the multispectral camera (1.3) and the box (1.1) being fixed by pressure. Below the multispectral camera (1.3) are installed on the PCB board (1.2) blue LEDs (1.5) and infrared LEDs (1.6), at least one display (1.7) is installed between the LEDs (1.5 and 1.6) and the box (1.1) . At the bottom of the box (1.1) passers (1.8) are installed to pass the cables that go to the connector (6) and a power cable, while at the rear a cover (1.9) is mounted to close the box (1.1) and thus protect the sensor components (1) from dust and other impurities and / or weather.

[27] A câmera multiespectral (1.3) captura uma imagem, conforme representação da figura 4, e as ondas eletromagnéticas refletidas pelas plantas. As plantas absorvem os comprimentos de ondas relativos a cor azul, 450 a 495 nm, que são emitidas pelos LEDs azuis (1.5) e ainda é refletido o comprimento de onda relativo ao infravermelho, que é emitido pelos LEDs de infravermelho (1.6). As ondas eletromagnéticas são captadas pela câmera multiespectral (1.3) através do filtro (1.4) que é constituído por uma película de material translúcido azul, o que permite que a câmera multiespectral possa captar somente comprimentos de ondas na faixa de 450 a 495 nm e a faixa do infravermelho. As informações captadas pela câmera multiespectral (1.3) são enviadas para um microprocessador localizado na placa PCB (1.2) onde é feito o processamento das informações.[27] The multispectral camera (1.3) captures an image, as shown in figure 4, and the electromagnetic waves reflected by the plants. Plants absorb the wavelengths relative to the blue color, 450 to 495 nm, which are emitted by the blue LEDs (1.5) and the wavelength relative to the infrared, which is emitted by the infrared LEDs (1.6), is also reflected. The electromagnetic waves are captured by the multispectral camera (1.3) through the filter (1.4), which consists of a film of blue translucent material, which allows the multispectral camera to capture only wavelengths in the 450 to 495 nm range and the infrared range. The information captured by the multispectral camera (1.3) is sent to a microprocessor located on the PCB board (1.2) where the information is processed.

[28] As ondas eletromagnéticas são então processadas pelo microprocessador localizado na placa PCB (1.2) e o sistema gera um índice vegetativo que pode variar de 0 a 1. Com esse índice, a imagem (FIG. 4) é processada, identificando o que é planta e o que é solo pelo índice vegetativo. Após ser processada a imagem (FIG. 4), é gerada uma segunda imagem (FIG.[28] The electromagnetic waves are then processed by the microprocessor located on the PCB board (1.2) and the system generates a vegetative index that can vary from 0 to 1. With this index, the image (FIG. 4) is processed, identifying what it is a plant and what is soil by the vegetative index. After the image is processed (FIG. 4), a second image is generated (FIG.

5), onde já está feito a separação por pixel do que é solo e do que é planta. Para ativar o sistema de pulverização, é gerada uma imagem binaria, conforme representação da figura 6 a partir da segunda imagem (FIG. 5) que considera somente os pixels que são maiores que 0,2, fazendo com que a imagem se5), where pixel separation of soil and plant is done. To activate the spraying system, a binary image is generated, as shown in figure 6 from the second image (FIG. 5), which considers only pixels that are greater than 0.2, making the image appear

Petição 870190003135, de 10/01/2019, pág. 12/30Petition 870190003135, of 10/01/2019, p. 12/30

8/10 torne preto (pixels abaixo de 0,2, ou seja, solo) e branco (pixels acima de 0,2, ou seja, planta). Essa imagem binária (FIG. 6) é utilizada para calcular a porcentagem de plantas presentes na imagem, e, caso a porcentagem calculada seja maior que a porcentagem mínima previamente definida pelo usuário via interface homem-máquina, o sensor (1), via conector (6), ativa a válvula (5) aplicando o insumo. Caso não seja maior que a porcentagem definida pelo usuário, a válvula (5) não vai ser ativada, evitando o desperdício do insumo.8/10 make it black (pixels below 0.2, that is, soil) and white (pixels above 0.2, that is, plant). This binary image (FIG. 6) is used to calculate the percentage of plants present in the image, and, if the calculated percentage is greater than the minimum percentage previously defined by the user via the human-machine interface, the sensor (1), via connector (6), activates the valve (5) applying the input. If it is not higher than the percentage defined by the user, the valve (5) will not be activated, avoiding waste of the input.

[29] O invento apresenta uma central que está localizada na cabine do veículo e se comunica com o dispositivo sensor (1) através de um barramento CAN instalado no conector (14) para receber e enviar informações. A central também adquire a velocidade do veículo para que o sensor (1) possa ajustar o tempo de resposta de pulverização de acordo com a velocidade. A central compreende uma interface homem-máquina comercial adaptada para poder realizar o envio e recebimento das informações. Essa central tem capacidade para se conectar com mais de um dispositivo sensor (1) e, com isso, possibilita que todas as válvulas do veículo pulverizador tenham pelo menos um dispositivo sensor (1) instalado e todos se comunicando com a central instalada na cabine.[29] The invention features a control panel that is located in the vehicle's cabin and communicates with the sensor device (1) through a CAN bus installed in the connector (14) to receive and send information. The control unit also acquires the vehicle speed so that the sensor (1) can adjust the spray response time according to the speed. The exchange comprises a commercial human-machine interface adapted to be able to send and receive information. This plant has the capacity to connect with more than one sensor device (1) and, thus, it allows that all valves of the spraying vehicle have at least one sensor device (1) installed and all of them communicating with the plant installed in the cabin.

[30] A partir dessa construtividade, o dispositivo sensor (1) pode detectar pragas, ervas daninhas e determinados tipos de plantas. Para isso, o dispositivo sensor (1) compreende um banco de imagens classificadas conforme característica de cada praga, planta e ervas daninhas para treinar redes neurais localizadas no microprocessador do sensor (1). Com isso, é possível realizar uma comparação com as imagens captadas pela câmera multiespectral (1.3) podendo retornar o tipo de planta, o herbicida ideal e a quantidade a ser aplicada. As imagens capturadas são processadas no microprocessador da placa PCB (1.2) para que sejam extraídas as informações necessárias para a identificação, como formato e textura, via processo previamente descrito. Após realizada essa comparação, o sensor (1) o sistema[30] From this constructivity, the sensor device (1) can detect pests, weeds and certain types of plants. For this, the sensor device (1) comprises an image bank classified according to the characteristic of each pest, plant and weed to train neural networks located in the sensor's microprocessor (1). With this, it is possible to make a comparison with the images captured by the multispectral camera (1.3), being able to return the type of plant, the ideal herbicide and the quantity to be applied. The captured images are processed in the microprocessor of the PCB board (1.2) in order to extract the necessary information for identification, such as format and texture, via the previously described process. After making this comparison, the sensor (1) the system

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9/10 realiza ou não a aplicação de herbicida conforme características encontradas nas imagens previamente processadas. Para isso, o usuário pode configurar, na cabine, o tipo de planta ou praga a ser detectado, para que seja definida o tipo de herbicida a ser aplicado.9/10 performs or not the application of herbicide according to characteristics found in previously processed images. For this, the user can configure, in the cabin, the type of plant or pest to be detected, so that the type of herbicide to be applied is defined.

[31] Desse modo, mais especificamente, o processo de detecção de uma espécie de planta, de uma praga ou doença, conforme a presente invenção, é feito através de um conjunto de algoritmos baseados em redes neurais localizados na unidade de processamento. Estas redes neurais foram desenvolvidas e treinadas de acordo com especificações de um banco de dados de imagens previamente classificadas. As imagens adquiridas pela câmera são, portanto, processadas para extrair informações de formato, textura e índice vegetativo e então essas informações são inseridas na rede neural que, por sua vez, retornará com a resposta mais adequada. O usuário poderá especificar o tipo de operação que irá realizar através da central de controle. Por exemplo, caso o usuário queira especificar a aplicação de um herbicida somente quando encontrar uma determinada espécie de planta, basta configurar essa espécie a ser pulverizada e, desse modo, o sistema através do algoritmo ativa a rede neural correspondente ao que o usuário definiu. Pragas e doenças também podem ser definidos e configurados dessa forma. Assim, defensivos químicos como herbicidas, fungicidas, inseticidas serão aplicados pelo sistema de forma otimizada no plantio.[31] Thus, more specifically, the process of detecting a species of plant, pest or disease, according to the present invention, is done through a set of algorithms based on neural networks located in the processing unit. These neural networks were developed and trained according to the specifications of a database of previously classified images. The images acquired by the camera are, therefore, processed to extract information of format, texture and vegetative index and then this information is inserted in the neural network which, in turn, will return with the most appropriate answer. The user will be able to specify the type of operation he will perform through the control center. For example, if the user wants to specify the application of a herbicide only when he finds a certain species of plant, just configure that species to be sprayed and, thus, the system through the algorithm activates the neural network corresponding to what the user defined. Pests and diseases can also be defined and configured in this way. Thus, chemical pesticides such as herbicides, fungicides, insecticides will be applied by the system in an optimized way in planting.

[32] Ademais, para evitar desperdício e diminuir a dispersão no meio ambiente, a vazão de herbicida é controlada por outros dois fatores adquiridos via processamento de imagens. O primeiro fator a ser considerado é o índice de biomassa, por onde é calculado a massa verde que deverá receber o tratamento previamente definido, sendo obtido via contagem de pixels brancos no momento de processamento da imagem obtida via câmera multiespectral (1.3). Desse modo, é possível controlar a dose de químico que será aplicada, pois baixa biomassa necessita de menos insumo em comparação com alta biomassa detectada. Também é levado em consideração o índice de[32] In addition, to avoid waste and reduce dispersion in the environment, the flow of herbicide is controlled by two other factors acquired via image processing. The first factor to be considered is the biomass index, by which the green mass that must receive the treatment previously defined is calculated, being obtained via counting of white pixels at the moment of processing the image obtained through a multispectral camera (1.3). In this way, it is possible to control the chemical dose that will be applied, as low biomass requires less input compared to high biomass detected. Also taken into account is the

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10/10 nitrogênio, obtido através da relação entre o índice vegetativo calculado e a concentração de nitrogênio foliar. Esta relação estabelece que quanto maior o índice vegetativo, maior a concentração de nitrogênio. Por outro lado, quanto menor o índice vegetativo, menor a concentração de nitrogênio, sugerindo uma deficiência deste componente e indicando a necessidade de uma dose maior deste insumo. Com isso, o sensor (1) pode definir com exatidão e precisão, o quanto de insumo será liberado pela válvula (5) e aplicada na planta em questão.10/10 nitrogen, obtained through the relation between the calculated vegetative index and the concentration of leaf nitrogen. This relationship establishes that the higher the vegetative index, the higher the nitrogen concentration. On the other hand, the lower the vegetative index, the lower the nitrogen concentration, suggesting a deficiency of this component and indicating the need for a higher dose of this input. With this, the sensor (1) can define precisely and precisely, how much input will be released by the valve (5) and applied to the plant in question.

[33] Por fim, cabe destacar que esse controle de dose de aplicação é chamado de “aplicação em taxa variável”. Na presente invenção, a variação da dose é feita através de modulação de pulsos, que parte da unidade de processamento até a válvula de controle (5).[33] Finally, it should be noted that this application dose control is called “variable rate application”. In the present invention, the dose variation is made through pulse modulation, which starts from the processing unit to the control valve (5).

[34] É importante salientar que as figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta solução. Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado na solução proposta.[34] It is important to point out that the figures and description made do not have the ability to limit the forms of execution of the inventive concept now proposed, but rather to illustrate and make understandable the conceptual innovations revealed in this solution. Thus, the descriptions and images must be interpreted in an illustrative and non-limiting way, and there may be other equivalent or analogous ways of implementing the inventive concept now revealed and that do not escape the protection spectrum outlined in the proposed solution.

[35] Tratou-se no presente relatório descritivo de um aperfeiçoamento aplicado em sistema de visão para aplicação agrícola, dotado de novidade, atividade inventiva, suficiência descritiva, aplicação industrial e, consequentemente, revestido de todos os requisitos essenciais para a concessão do privilégio pleiteado.[35] This specification describes an improvement applied to the vision system for agricultural application, with novelty, inventive step, descriptive sufficiency, industrial application and, consequently, covered with all the essential requirements for granting the privilege claimed. .

Claims

1. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT comprising a box (1.1) with lid (1.9), microprocessor located on a plate characterized by comprising at least one PCB plate (1.2) consisting of at least one multispectral camera (1.3) with filter (1.4) and LEDs (1.5) (1.6); wherein said sensor device (1) is connected to at least one valve (5) per connector (6).

2. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT according to claim 1, and further characterized by said valve (5) being energized via connector (6) by the sensor device (1) and being connected to at least one spout port ( 10), where a spray nozzle (11) is installed.

3. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT according to claims 1 and 2, and further characterized by said nozzle holder (10) being fixed to the wet bar (7) of the spraying vehicle through the support (2) of the sensor device (1) by fasteners (9).

4. DEVICE WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT according to claim 1, and further characterized by comprising at least one blue filter (1.4) arranged between the multispectral camera (1.3) and the box (1.1), being fixed by pressure .

5. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT according to claim 1, and further characterized by comprising below the multispectral camera (1.3) and installed on the PCB board (1.2), blue LEDs (1.5) and Infrared LEDs (1.6) .

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6. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT according to claim 1, and further characterized in that in the lower part of the box (1.1) passers (1.8) are installed for the passage of cables that go to the connector (6) and one power cable, while a lid (1.9) for closing the box (1.1) is mounted on the rear.

7. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT according to claim 1, and further characterized by said sensor device (1) being energized via power cable (13) and power connector (14).

8. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT as claimed in claim 1, and further characterized by the fact that the said sensor device (1) is attached to the support (2) that is fixed to the dry bar (3) of the spraying vehicle at least one plate (4).

9. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT, according to claims 1 and 2, characterized by a sensor (1) communicating, via the power connector (14), with a central comprising a man-machine interface commercial vehicle in the spray vehicle cabin.

10. DEVICE WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT, according to claim 1, and further characterized by said multispectral camera (1.3) capturing an image and the electromagnetic waves reflected by the plants, by the waves that are emitted by the infrared LEDs ( 1.6) and blue LEDs (1.5), through the filter (1.4) which is made up of at least one film of blue translucent material.

11. DEVICE WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT, according to claims 1 and 10, characterized by the multispectral camera (1.3)

Petition 870190080707, of 8/20/2019, p. 8/16

3/3 capture wavelengths in the 450 to 495 nm range and the infrared range.

12. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT, according to claims 1 and 10, characterized by the electromagnetic waves being processed by the microprocessor located on the PCB board (1.2) and the system generating a vegetative index that can vary from 0 to 1.

13. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT, according to claims 1 and 2, characterized by carrying out the image processing with the electromagnetic waves next to the microprocessor of the PCB board (1.2) controlling the valve (5) the sprayer; that the application of input to the plants is controlled via the processing of the image captured by the multispectral camera (1.3) and processed on the PCB board (1.2).

14. DEVICE FITTED WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT, according to claims 1 and 2, characterized by comprising a database with images classified according to the characteristics of each pest, plant and weeds to train neural networks located in the microprocessor.

15. DEVICE WITH A VISION AND IDENTIFICATION SYSTEM INSTALLED IN AGRICULTURAL EQUIPMENT, according to claims 1 and 2, characterized in that the herbicide flow is controlled by at least one biomass index and at least one nitrogen index acquired through processing images obtained by the multispectral camera (1.3); in which the biomass index is calculated by the green mass of the image, being obtained by counting white pixels at the moment of image processing; and the nitrogen index is obtained through the relationship between the calculated vegetative index and the leaf nitrogen concentration.