BR102020016762A2

BR102020016762A2 - Sistema de monitoramento de perda de grão para uma máquina de colheita configurada para processar material agrícola.

Info

Publication number: BR102020016762A2
Application number: BR102020016762-6A
Authority: BR
Inventors: Bran Ferren; Donald Lariviere; Robert LIEBERSBACH; Houstin Lichtenwalner; Colton O'Connor; Omar Peraza
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2021-03-30
Also published as: CN112616424B; US10989833B2; CN112616424A; US20210088691A1; DE102020123938A1

Abstract

sistema de monitoramento de perda de grão para uma máquina de colheita configurada para processar material agrícola um aparelho de sensor é provido para um sistema de monitoramento de perda de grão associado com um material agrícola. o aparelho de sensor inclui um alojamento com uma primeira parede incluindo um painel transparente. o aparelho de sensor inclui pelo menos um sensor acústico arranjado no interior e configurado para coletar um fluxo de dados acústicos de vibrações associadas com o material agrícola que colide no painel transparente; e pelo menos um sensor óptico arranjado no interior e configurado para coletar um fluxo de dados de imagem das imagens do material agrícola através do painel transparente. pelo menos um sensor acústico é configurado para prover o fluxo de dados acústicos e pelo menos um sensor óptico é configurado para prover o fluxo de dados de imagem de maneira tal que uma contagem de grãos verificada é determinada com base no fluxo de dados acústicos e no fluxo de dados de imagem.

Description

SISTEMA DE MONITORAMENTO DE PERDA DE GRÃO PARA UMA MÁQUINA DE COLHEITA CONFIGURADA PARA PROCESSAR MATERIAL AGRÍCOLA.

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[001] Esta descrição se refere no geral a máquinas de colheita agrícola, tais como colheitadeiras combinadas, e, mais especificamente, a sistemas para melhorar as operações de colheita.

FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO

[002] Máquinas de colheita agrícola incluem ponteiras projetadas para cortar e coletar lavouras do chão. Em uma colheitadeira combinada, a máquina de colheita trilha as lavouras, separa o grão de outro material, limpa o grão, armazena o grão em um tanque graneleiro e, eventualmente, transfere o grão do tanque graneleiro para um veículo anexo tal como uma carreta de grão ou vagão de grão. Em uma colheitadeira de forragem, a lavoura é cortada, acelerada e soprada para um recipiente de um veículo de transporte; e em uma gadanheira-alinhadora, a lavoura é cortada e depositada em um campo em uma fiada. É comum que tal equipamento de colheita inclua sensores de perda que sensoreiam algum tipo de métrica indicativa da quantidade da lavoura colhida que se perde durante a operação de colheita.

SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO

[003] A descrição provê um sistema de colheitadeira e método para monitorar perda de grão.

[004] Em um aspecto, a descrição provê um aparelho de sensor para um sistema de monitoramento de perda de grão associado com um material agrícola. O aparelho de sensor inclui um alojamento com uma pluralidade de paredes que formam um interior. A pluralidade de paredes inclui pelo menos uma primeira parede incluindo um painel transparente com uma superfície interna voltada para o interior e uma superfície externa voltada oposta à superfície interna. O aparelho de sensor inclui adicionalmente pelo menos um sensor acústico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados acústicos de vibrações associado com o material agrícola que colide no painel transparente; e pelo menos um sensor óptico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados de imagem das imagens do material agrícola através do painel transparente. Pelo menos um sensor acústico é configurado para prover o fluxo de dados acústicos e pelo menos um sensor óptico é configurado para prover o fluxo de dados de imagem de maneira tal que uma contagem de grãos verificada é determinada com base no fluxo de dados acústicos e no fluxo de dados de imagem.

[005] Em um outro aspecto, a descrição provê um sistema de monitoramento de perda de grão para uma máquina de colheita configurada para processar material agrícola. O sistema de monitoramento de perda de grão inclui um aparelho de sensor com um alojamento com uma pluralidade de paredes que formam um interior. A pluralidade de paredes inclui pelo menos uma primeira parede incluindo um painel transparente com uma superfície interna voltada para o interior e uma superfície externa voltada oposta à superfície interna. O aparelho de sensor inclui adicionalmente pelo menos um sensor acústico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados acústicos associado com o material agrícola que colide no painel transparente e pelo menos um sensor óptico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados de imagem das imagens do material agrícola através do painel transparente. O sistema de monitoramento de perda de grão inclui adicionalmente um controlador acoplado para receber o fluxo de dados de imagem e o fluxo de dados acústicos, o controlador configurado para determinar uma contagem de grãos baseada em acústica do fluxo de dados acústicos, para determinar uma contagem de grãos baseada em imagem do fluxo de dados ópticos, e calcular uma contagem verificada com base na contagem de grãos baseada em acústica e na contagem de grãos baseada em imagem.

[006] Os detalhes de uma ou mais modalidades são apresentados nos desenhos anexos e na descrição seguinte. Outros recursos e vantagens ficarão aparentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A FIG. 1 é uma vista em elevação esquemática de uma máquina de colheita na forma de uma colheitadeira combinada agrícola exemplificativa que inclui um sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com esta descrição;
a FIG. 2 é uma vista lateral de um aparelho de sensor da colheitadeira da FIG. 1 de acordo com esta descrição;
a FIG. 3 é uma vista isométrica de topo do aparelho de sensor da FIG. 2 de acordo com esta descrição;
a FIG. 4 é um diagrama de blocos funcional do sistema de monitoramento de perda de grão da colheitadeira exemplificativa da FIG. 1 de acordo com esta descrição;
a FIG. 5 é um diagrama de blocos funcional de um módulo de detecção de imagem do sistema de monitoramento de perda de grão da FIG. 4 de acordo com esta descrição;
a FIG. 6 é um diagrama de blocos funcional de um submódulo de seleção descendente do módulo de detecção de imagem da FIG. 5 de acordo com esta descrição;
a FIG. 7 é um diagrama de blocos funcional de um submódulo de extrapolação de contagem do módulo de detecção de imagem da FIG. 5 de acordo com esta descrição;
a FIG. 8 é um diagrama de blocos funcional de um módulo de detecção acústica do sistema de monitoramento de perda de grão da FIG. 4 de acordo com esta descrição;
a FIG. 9 é um gráfico exemplificativo representando relacionamentos de dados representativos usados pelo módulo de detecção acústica da FIG. 8 de acordo com esta descrição; e
a FIG. 10 é um fluxograma de um método para monitorar perda de grão de acordo com esta descrição.

[008] Símbolos de referência iguais nos vários desenhos indicam elementos iguais.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[009] O seguinte descreve uma ou mais implementações exemplificativas do sistema e método de controle de colheita descritos, mostrado nas figuras anexas dos desenhos descritos resumidamente aqui. Várias modificações nas implementações exemplificativas podem ser contempladas por um versado na técnica.

[0010] Na forma aqui usada, a menos que de outra forma limitado ou modificado, listas com elementos que são separados por termos conjuntivos (por exemplo, “e”) e que são também precedidos pela expressão “um ou mais de” ou “pelo menos um de” indicam configurações ou arranjos que potencialmente incluem elementos individuais da lista, ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, “pelo menos um de A, B, e C” ou “um ou mais de A, B, e C” indica as possibilidades de apenas A, apenas B, apenas C, ou qualquer combinação de dois ou mais de A, B, e C (por exemplo, A e B; B e C; A e C; ou A, B, e C).Além disso, no detalhamento da descrição, termos de direção e orientação, tais como “para frente”, “dianteiro”, “para trás”, “traseiro”, “lateral”, “horizontal” e “vertical” podem ser usados. Tais termos são definidos, pelo menos em parte, com relação à direção na qual o veículo de trabalho ou implemento desloca durante uso. Por exemplo, os termos “para frente” e “dianteiro” (incluindo “frente” e quaisquer derivados ou variações adicionais) se referem a uma direção correspondente à direção primária de deslocamento, enquanto o termo “trás” e “traseiro” (e derivados e variações) se referem a uma direção oposta. A expressão “eixo geométrico longitudinal” pode também referenciar a um eixo geométrico que se estende nas direções de frente para trás. Por comparação, a expressão “eixo geométrico lateral” pode se referir a um eixo geométrico que é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal e se estende em um plano horizontal; ou seja, um plano contendo tanto os eixos geométricos longitudinal quanto lateral. O termo “vertical”, na forma que aparece aqui, se refere a um eixo geométrico ou uma direção ortogonal ao plano horizontal contendo os eixos geométricos de frente para trás e lateral. Os termos “topo”, “base” e “lados” se referem a orientações relativas uma à outro, ou a outros componentes referenciados, e não a orientações absolutas.

[0011] A presente descrição provê um sistema de monitoramento de perda de grão melhorado para uso em colheitadeiras combinadas agrícolas e outras máquinas de colheita para intensificar a operação da colheitadeira e intensificar a coleta de lavoura. Pode-se entender que o sistema de monitoramento de perda de grão descrito aqui inclui um ou mais aparelhos de sensor para coletar informação que representa a quantidade de grão que passa sobre ou através de um local particular. Em um exemplo, o aparelho de sensor inclui um alojamento que forma um interior que aloja pelo menos um sensor óptico ou de imagem, pelo menos um sensor acústico, e um ou mais arranjos de iluminação. A parede de topo define uma fenda preenchida por um painel transparente. Como tal, durante operação, os sensores ópticos capturam imagens do material agrícola à medida que o material impacta e/ou move sobre o painel transparente, por meio disso gerando um fluxo de dados de imagem que permite o cálculo de uma contagem de grãos baseada em imagem. O sensor acústico tem um elemento piezoelétrico que captura continuamente dados de vibração de força à medida que o material agrícola faz contato com o painel transparente para resultar em um sinal de forma de onda de amplitude variável no tempo como um fluxo de dados acústicos que permite o cálculo de uma contagem de grãos baseada em acústica. No geral, o aparelho de sensor pode ser concebido como um aparelho de sensor de perda no separador, um aparelho de sensor de perda na sapata de limpeza e/ou qualquer outro tipo de sensor de grão que pode ser utilizado no sistema de monitoramento de perda de grão descrito aqui.

[0012] Em várias modalidades, o sistema determina a contagem de grãos que representa perda de lavoura de acordo com as etapas seguintes: adquirir fluxos de dados de imagem e acústicos simultâneos; identificar um quadro de imagem a partir dos dados de imagem; detectar um segmento acústico a partir dos dados acústicos; determinar uma contagem de grãos baseada em imagem do quadro de imagem; determinar uma contagem de grãos baseada em acústica a partir dos dados acústicos em paralelo com a determinação da contagem de grãos baseada em imagem; verificar uma contagem de grãos a partir da contagem de grãos baseada em imagem e a contagem de grãos baseada em acústica; e exibir a contagem de grãos verificada a um operador como um valor de perda de lavoura.

[0013] Na forma usada aqui, o termo “grão” pode ser considerado qualquer material agrícola relevante, incluindo sementes, milho e similares. A expressão “contagem de grãos baseada em acústica” se refere a uma estimativa da quantidade de grão detectada com base em dados de um sensor acústico. A expressão “contagem de grãos baseada em imagem” se refere a uma estimativa da quantidade de grão detectada com base em dados de um sensor óptico ou de imagem. A expressão “contagem de grãos verificada” se refere a uma estimativa da quantidade de grão gerada pelo sistema resultante de consideração da contagem de grãos baseada em acústica e da contagem de grãos baseada em imagem em períodos de tempo correspondentes.

[0014] Referindo-se agora à FIG. 1, um sistema de monitoramento de perda de grão 100 pode ser implementado com uma colheitadeira combinada agrícola exemplificativa 102 ou com relação a uma variedade de outras máquinas de colheita agrícola (por exemplo, colheitadeiras de forragem ou gadanheiras-alinhadoras). Como descrito em mais detalhe a seguir, o sistema de monitoramento de perda de grão 100 é pelo menos parcialmente concebido com um controlador 104 que controla e/ou facilita a operação de vários aspectos da colheitadeira 102. Em alguns exemplos, o sistema de monitoramento de perda de grão 100 pode ser parte de um sistema de avaliação de colheita e/ou um sistema de controle de colheita mais amplo. Detalhes adicionais a respeito do sistema de monitoramento de perda de grão 100 serão providos após uma breve descrição da colheitadeira 102.

[0015] Como mostrado, a colheitadeira combinada exemplificativa 102 inclui um chassi 106 com rodas de engate no chão 108 ou esteiras. As rodas 108 são rotacionalmente montadas no chassi 106 e engatam o chão para impulsionar a colheitadeira combinada 102 em uma direção de deslocamento T. Uma cabina de operador 110, também montada no chassi 106, aloja um operador bem como vários dispositivos para controlar a colheitadeira 102, tais como um ou mais dispositivos de entrada de operador 112 e/ou dispositivos de exibição 114, descritos a seguir.

[0016] As rodas 108 e outros dispositivos da colheitadeira 102 são potencializados por um motor de combustão interna 116 ou outra fonte de potência. Como descrito em mais detalhe a seguir, o motor 116 pode ser operado com base em comandos do operador e/ou do controlador 104, incluindo, em alguns exemplos, para implementar aspectos do sistema de monitoramento de perda de grão 100.

[0017] Uma ponteira 118 é montada na frente do chassi 106 da colheitadeira combinada 102 para cortar e coletar material de lavoura de um campo. A ponteira 118 é suportada por uma câmara de alimentação 120 montada a pivô no chassi 106. Como descrito a seguir, a ponteira 118 inclui uma armação 122 que suporta uma barra de corte 124 que se estende substancialmente através do comprimento da ponteira 118 e que funciona para cortar lavouras ao longo do chão. A ponteira 118 pode adicionalmente incluir um mecanismo para coletar o material cortado da barra de corte 124. Nesse exemplo, a ponteira 118 inclui um trado 130 para transportar o material de lavoura cortado para o centro da ponteira 118. Outros exemplos podem incluir um ou mais transportadores. A ponteira 118 pode incluir um acionador de ponteira 132 que funciona para reposicionar a ponteira 118 em relação ao chão e/ou nas direções para frente e para trás. A câmara de alimentação 120 pode incluir, por exemplo, um transportador inclinado (não mostrado) para transportar material de lavoura cortado da ponteira 118 para o corpo da colheitadeira combinada 102.

[0018] Após passar por um tambor de guia ou acelerador de alimentação 134, o material de lavoura da câmara de alimentação 120 chega a um dispositivo de trilhagem ou separador orientado no geral de frente para trás 136. Outras modalidades podem incluir dispositivos de trilhagem lateralmente orientados ou outros (não mostrados). Na modalidade representada, o separador 136 inclui um rotor 138 no qual vários elementos de trilhagem são montados. O rotor 138 roda acima de uma ou mais cestas de trilhagem com grelha ou peneira ou côncavos 140, de maneira tal que material de lavoura que passa entre o rotor 138 e os côncavos 140 é separado, pelo menos em parte, em grão e palhiço (ou outro “material sem ser grão” (MOG)). Os côncavos 140 podem ser abertos e/ou fechados com um ou mais acionadores de côncavo 142 (esquematicamente mostrados). Os acionadores de côncavo 142, bem como acionadores adicionais associados com os côncavos 140, podem ser operados com base em comandos do operador e/ou do controlador 104, incluindo, em alguns exemplos, para implementar aspectos do sistema de monitoramento de perda de grão 100. O MOG é carregado para trás e liberado dentre o rotor 138 e os côncavos 140. A maior parte do grão (e parte do MOG) separada no separador 136 cai em através de fendas nos côncavos 140.

[0019] Material agrícola que passa através dos côncavos 140 cai (ou é ativamente alimentado) em um subsistema de limpeza (ou sapata de limpeza) 144 para limpeza adicional. O subsistema de limpeza 144 inclui uma ventoinha 146, acionada por um motor 148, que gera fluxo de ar no geral para trás, bem como uma peneira 150 e um picador de palha 152. A peneira 150 e o picador de palha 152 são suspensos com relação ao chassi 106 por um arranjo de acionamento 154 que pode incluir braços pivôs e braços oscilantes V montados em discos (ou outros dispositivos). À medida que a ventoinha 146 sopra ar de lado e através da peneira 150 e o picador de palha 152, o arranjo de acionamento 154 pode causar movimento alternado da peneira 150 e do picador de palha 152 (por exemplo, por meio do movimento dos braços oscilantes). A combinação desse movimento da peneira 150 e do picador de palha 152 com o fluxo de ar da ventoinha 146 no geral faz com que o palhiço mais leve seja soprado para cima e para trás dentro da colheitadeira combinada 102, enquanto o grão mais pesado cai através da peneira 150 e do picador de palha 152 e se acumula em uma calha de grão limpo 156 próxima à base da colheitadeira combinada 102.

[0020] Um trado de grão limpo 158 disposto na calha de grão limpo 156 carrega o material para um lado da colheitadeira combinada 102 e deposita o grão na extremidade inferior de um elevador de grão limpo 160. O grão limpo levantado pelo elevador de grão limpo 160 é carregado para cima até que ele chegue à saída superior do elevador de grão limpo 160. O grão limpo é então liberado do elevador de grão limpo 160 e cai em um tanque graneleiro 162.

[0021] A maior parte do grão que entra no subsistema de limpeza 144, entretanto, não é carregado para trás, mas passa para baixo através do picador de palha 152, então através da peneira 150. Do material carregado pelo ar da ventoinha 146 para a traseira da peneira 150 e do picador de palha 152, partículas de MOG menores são sopradas para fora da traseira da colheitadeira combinada 102. Partículas de MOG maiores e grão não são soprados para fora da traseira da colheitadeira combinada 102, mas, em vez disso, caem do subsistema de limpeza 144.

[0022] Material mais pesado carregado para a traseira do picador de palha 152 cai da colheitadeira combinada 102. Material mais pesado carregado para a traseira da peneira 150 cai sobre um coletor e é então transportado por gravidade para baixo para uma calha de refugos de grão 164 na forma de “refugo”, tipicamente uma mistura de grão e MOG. Um trado de refugos 166 disposto na calha de refugos 164 carrega os refugos de grão para o lado oposto da colheitadeira combinada 102 e para um elevador de refugos de grão 168. O elevador de refugos de grão 168 comunica com o trado de refugos 166 em uma abertura de entrada do elevador de refugos de grão 168 onde refugos de grão são recebidos para transporte para processamento adicional. Em uma extremidade superior do elevador de refugos 168, uma abertura de saída (ou outro local sem carga) 170 é provida (por exemplo, para retorno para o trilhador).

[0023] Em uma implementação de refugos passiva, o elevador de refugos de grão 168 carrega os refugos de grão para cima e deposita o mesmo em uma extremidade dianteira do rotor 138 para ser retrilhado e separado. Os refugos de grão são então recebidos por um batedor de descarga 172 onde as demais sementes de grão são liberadas. O MOG agora separado é liberado detrás da colheitadeira combinada 102 para cair sobre o chão em uma leira ou é entregue a um subsistema de resíduo 174 que pode incluir um picador 176 e um espalhador 178 para ser picado pelo picador 176 e espalhado no campo pelo espalhador 178. Alternativamente, em uma implementação de refugos ativa, o elevador de refugos de grão 168 pode entregar os refugos de grão para cima em uma unidade de trilhagem adicional (não mostrada) que é separada do separador 136 e onde os refugos de grão é adicionalmente trilhado antes de ser entregue ao fluxo de lavoura principal na frente do subsistema de limpeza 144.

[0024] Como descrito a seguir, a colheitadeira 102 pode incluir um número de sensores em comunicação com o controlador 104 para facilitar a operação. Exemplos incluem sensores de velocidade em relação ao chão, sensores de motor, sensores de posicionamento, sensores de velocidade do rotor, sensores de folga de trilhagem, sensores de produtividade de grão, sensores de carga de trilhagem, sensores de qualidade de grão limpo, sensores de qualidade de palha, sensores de altura da ponteira, sensores de fluxo de massa da câmara de alimentação, e similares. Em exemplos particulares, os sensores da colheitadeira 102 podem incluir um ou mais aparelhos de sensor de grão 180 (por exemplo, aparelho de sensor de grão 180a e aparelho de sensor de grão 180b) posicionados em um ou mais locais para coletar informação a respeito de fluxo de grão no respectivo local. Em um exemplo, os aparelhos de sensor de grão 180 podem ser considerados aparelhos de sensor de perda de grão que coletam informação que indica a quantidade de grão que está sendo “perdido” (por exemplo, não corretamente transportado para um local apropriado para coleta e/ou processamento posterior).

[0025] Como esquematicamente mostrado, um ou mais dos aparelhos de sensor de grão 180 podem ser considerados ser pelo menos um aparelho de sensor de perda no separador 180a montado próximo aos separadores 136. O aparelho de sensor de perda no separador 180a provê um sinal indicativo de perda de grão nos separadores esquerdo e/ou direito 136. Detalhes adicionais relativos ao aparelho de sensor de perda no separador 180a, particularmente no contexto do sistema de monitoramento de perda de grão 100, são providos a seguir.

[0026] Como também esquematicamente mostrado, um ou mais dos aparelhos de sensor de grão 180 podem ser considerados pelo menos um aparelho de sensor de perda na sapata de limpeza 180b montado dentro ou próximo ao subsistema de limpeza 144 que opera para prover um sinal de saída indicativo da quantidade de perda de grão por um ou mais componentes do subsistema de limpeza (ou sapata de limpeza) 144. Detalhes adicionais relativos ao aparelho de sensor de perda na sapata de limpeza 180b, particularmente no contexto do sistema de monitoramento de perda de grão 100, são providos a seguir.

[0027] Como aqui introduzido, a colheitadeira 102 inclui o dispositivo de entrada de operador 112 localizado na cabina 110 para permitir que o operador faça interface com o controlador 104, sistema de monitoramento de perda de grão 100, e/ou outros sistemas, subsistemas, elementos, e implementos da colheitadeira 102. O dispositivo de entrada de operador 112 inclui um ou mais mecanismos de interface de usuário, incluindo alavancas, manetes de jogos, volantes, pedais, botões, dispositivos de áudio, dispositivos hápticos, e similares.

[0028] A colheitadeira 102 inclui adicionalmente o dispositivo de exibição 114 localizado na cabina 110 ou localizado remotamente e em comunicação com o controlador 104 e configurado para apresentar informação associada com a colheitadeira 102 ao operador, incluindo informação associada com o sistema de monitoramento de perda de grão 100, tal como a exibição de informação de perda de grão na forma de contagens de grão como discutido em mais detalhe a seguir. O dispositivo de exibição 114 pode assumir qualquer forma adequada, incluindo um monitor de exibição, uma televisão, um telefone celular, uma mesa digitalizadora, um telefone inteligente, um assistente digital pessoal (PDA), um computador de colo, um monitor de painel de instrumentos de veículo, um dispositivo de computação de uso, um relógio inteligente, um capacete inteligente, óculos inteligentes, um computador de mesa, uma estação de trabalho, ou substancialmente qualquer dispositivo adequado capaz de fazer interface por meio de redes de comunicação sem fio ou com fio para receber e executar instruções de exibição legíveis por computador. Em alguns exemplos, o dispositivo de entrada de operador 112 pode ser incorporado no dispositivo de exibição 114 na forma de mecanismos de entrada exibidos no monitor, tais como ligações, ícones, ou outros mecanismos acionáveis pelo usuário implementados com telas sensíveis ao toque ou outros mecanismos de entrada de usuário cooperantes.

[0029] Embora não explicitamente mostrado, a colheitadeira 102 pode incluir adicionalmente um ou mais dispositivos de comunicação exemplificativos que permitem comunicação com o operador, um centro de comando e/ou outros veículos. Por exemplo, tais dispositivos de comunicação podem ser usados para funções associadas com o sistema de monitoramento de perda de grão 100, incluindo o recebimento de vários parâmetros de processamento e/ou o envio de informação de perda de grão.

[0030] Em geral, o controlador 104 é provido para controlar vários aspectos operacionais da colheitadeira 102, tanto como um controlador dedicado 104 para o sistema de monitoramento de perda de grão 100 quanto/ou como um controlador principal para a colheitadeira 102. O controlador 104 pode receber entradas de um número de fontes, incluindo o operador por meio dos dispositivos de entrada de operador 112 e de vários sensores, unidades, e sistemas internos ou remotos da colheitadeira 102; e, em resposta, o controlador 104 gera um ou mais tipos de comandos para implementação pelos vários sistemas de colheitadeira 102. Embora o controlador 104 esteja representado na colheitadeira 102, aspectos podem ser localizados remotamente e comunicar com a colheitadeira 102.

[0031] Mais no geral, o controlador 104 pode ser configurado como um dispositivo de computação com dispositivos de processador e arquiteturas de memória associados, como um circuito de computação físico (ou circuitos), como um circuito programável, como um controlador hidráulico, elétrico ou eletro-hidráulico, ou de outra forma. Como tal, o controlador 104 pode ser configurado para executar várias funcionalidades computacionais e de controle com relação à colheitadeira 102 (ou outro maquinário). Em algumas modalidades, o controlador 104 pode ser configurado para receber sinais de entrada em vários formatos (por exemplo, como sinais hidráulicos, sinais de tensão, sinais de corrente, e assim por diante), e produzir sinais de comando em vários formatos (por exemplo, como sinais hidráulicos, sinais de tensão, sinais de corrente, movimentos mecânicos, e assim por diante). Em algumas modalidades, o controlador 104 (ou uma porção do mesmo) pode ser configurado como um conjunto de componentes hidráulicos (por exemplo, válvulas, linhas de fluxo, pistões e cilindros, e assim por diante), de maneira tal que o controle de vários dispositivos (por exemplo, bombas ou motores) possa ser implementado com, e baseado em, sinais e movimentos hidráulicos, mecânicos, ou outros.

[0032] O controlador 104 pode estar em comunicação eletrônica, hidráulica, mecânica, ou outra comunicação com vários outros sistemas ou dispositivos da colheitadeira 102 (ou outro maquinário). Por exemplo, o controlador 104 pode estar em comunicação eletrônica ou hidráulica com vários acionadores, sensores, e outros dispositivos dentro (ou fora) da colheitadeira 102, incluindo vários dispositivos associados com bombas, válvulas de controle, e assim por diante. O controlador 104 pode comunicar com outros sistemas ou dispositivos (incluindo outros controladores) de várias maneiras conhecidas, incluindo por meio de um barramento CAN (não mostrado) da colheitadeira 102, por meios de comunicação sem fio ou hidráulicos, ou de outra forma.

[0033] Como aqui introduzido, o controlador 104 particularmente facilita a implementação do sistema de monitoramento de perda de grão 100 no qual dados de sensor de perda de grão são coletados e/ou avaliados para determinar informação de perda de grão durante ou após a operação de colheita. Os aparelhos de sensor de perda de grão 180 e o dispositivo de exibição 114 (bem como outros componentes relevantes da colheitadeira 102) podem também ser considerados parte do sistema de monitoramento de perda de grão 100. Detalhes adicionais relativos a operação e implementação do sistema de monitoramento de perda de grão 100 serão providos a seguir após uma descrição mais detalhada de um aparelho de sensor exemplificativo 180.

[0034] As Figuras 2 e 3 são vistas isométricas laterais e de topo, respectivamente, de um aparelho de sensor exemplificativo 180 do sistema de monitoramento de perda de grão 100 de acordo com esta descrição. Em geral, o aparelho de sensor 180 pode corresponder ao aparelho de sensor de perda no separador 180a, sensor de perda na sapata de limpeza 180b e/ou qualquer outro tipo de sensor de grão que pode ser utilizado no sistema de monitoramento de perda de grão 100 descrito aqui.

[0035] Em um exemplo, o aparelho de sensor inclui um alojamento 200 que forma um interior que aloja pelo menos um sensor óptico ou de imagem 230, pelo menos um sensor acústico 240, e um ou mais arranjos de iluminação 250. No geral, o alojamento 200 pode ser de qualquer forma. Por exemplo, o alojamento 200 é formado por um número de paredes laterais 202, 204, 206, 208, uma parede inferior 210, e uma parede de topo 212. Como mostrado, as paredes laterais 202, 204, 206, 208 podem ser anguladas uma em relação à outra para formar uma pirâmide quadrada no geral truncada da parede de topo 212 com a parede inferior 210. A parede de topo 212 define uma fenda preenchida por um painel transparente 214 com uma superfície interna voltada para o interior do aparelho de sensor 180 e uma superfície externa voltada para o ambiente externo do aparelho de sensor 180. Em um exemplo, o painel transparente 214 é formado por um painel de vidro, tal como um painel de vidro revestido anti-risco e anti-reflexivo de aproximadamente 6,35 milímetros (0,25 polegada) de espessura. No geral, o painel transparente 214 é configurado para suportar impactos contínuos de alta velocidade de material agrícola, incluindo grão, palhiço e MOG. A parede inferior 210 e as paredes laterais 202, 204, 206, 208 podem ser formadas por chapas, tais como chapas de alumínio, cada uma com uma espessura de aproximadamente 0,8 polegadas. Adicionalmente, as paredes 202, 204, 206, 208, 210, 212 podem incluir locais e/ou recursos para montagem de vários componentes discutidos a seguir.

[0036] A parede de topo 212 pode ser unida às paredes laterais 202, 204, 206, 208 com uma vedação de borracha 216 que permite acesso ao interior do alojamento 200. Similarmente, a parede inferior 210 pode ser unida às paredes laterais 202, 204, 206, 208 com uma vedação de borracha 218.

[0037] Um ou mais suportes de montagem 220 podem ser presos ao exterior do alojamento 200 para permitir a montagem do aparelho de sensor 180 na colheitadeira 102 em um local desejado. Como mais bem mostrado na FIG. 2, o suporte de montagem 220 pode ser em formato de L com uma perna presa ao lado de baixo da parede de topo 212 e a outro perna configurada para ser presa no local da colheitadeira. Em um exemplo, o suporte de montagem 220 é uma chapa de aço.

[0038] Como aqui notado, o aparelho de sensor 180 inclui um ou mais sensores ópticos 230. No exemplo representado, dois sensores ópticos 230a, 230b são montados na parede inferior 210 com as lentes orientadas para o painel transparente 214. Os sensores ópticos 230a, 230b pode assumir várias formas. Em um exemplo, os sensores ópticos 230a, 230b podem ser câmeras, tais como as fabricadas pela Basler AG (por exemplo, Basler dart da A1280-54um que incorpora um sensor AR0134 CMOS (1280x960), lentes ásperas de 4mm f2.5 classificadas para vibrações apropriadas para o local, e filtro circularmente polarizado sobre a lente).

[0039] Como descrito a seguir, os sensores ópticos 230a, 230b operam para capturar imagens representando campos de visão sobrepostos (FOVs), através do painel transparente 214, de um ambiente externo do aparelho de sensor 180. Ou seja, cada sensor óptico 230a, 230b tem um FOV que forma uma sub-porção do ambiente externo visível através do painel transparente 214, e o FOV de cada sensor óptico 230a, 230b sobrepõe de forma que, em combinação, ambos os FOVs incluem uma vista central ou completa do ambiente externo visível através do painel transparente 214. Como tal, durante operação, os sensores ópticos 230a, 230b capturam imagens do material agrícola (por exemplo, o grão e MOG) à medida que o material impacta e/ou move sobre o painel transparente 214, por meio disso gerando um fluxo de dados de imagem que permite o cálculo de uma contagem de grãos baseada em imagem.

[0040] Para facilitar a operação dos sensores ópticos 230a, 230b, um ou mais arranjos de iluminação 250 podem também ser providos. Em um exemplo, dois arranjos de iluminação internos 250a, 250b formados por tiras de LED cobertas com película de polarizante linear podem ser montados em superfícies internas opostas das paredes laterais 202, 206 em ângulos não perpendiculares à luz dos FOVs dos sensores ópticos 230a, 230b através do painel transparente 214. Em algumas modalidades, arranjos de iluminação adicionais 250c, 250d podem ser providos fora do alojamento 200 para iluminar adicionalmente o ambiente externo visível. Os arranjos de iluminação adicionais 250c, 250d podem ser tiras de LED similares aos arranjos de iluminação internos 250a, 250b. Os arranjos de iluminação adicionais 250c, 250d podem ser montados no respectivo aparelho de sensor e/ou na estrutura de veículo circundante com relação ao respectivo aparelho de sensor, em vários locais, tais como, mas não se limitando a uma posição oposta ao respectivo aparelho de sensor 180 e/ou adjacente ao respectivo aparelho de sensor 180. A montagem pode englobar sendo ajustavelmente fixa ou estacionariamente fixa por meio de suportes magnéticos, pernos, ou similares. Além disso, a posição oposta ao respectivo aparelho de sensor 180 pode incluir o arranjo de iluminação adicional tendo uma direção de iluminação que aponta para o painel transparente 214. Em alguns exemplos operacionais, a iluminação provida pelo arranjo de iluminação adicional provê iluminação de fundo com relação ao material agrícola à medida que o material impacta e/ou move sobre o painel transparente 214, e dessa forma permite que sensores ópticos 230a e 230b capturem imagens de iluminação por trás do material agrícola.

[0041] Como aqui notado, o aparelho de sensor 180 inclui um ou mais sensores acústicos 240. Nesse exemplo, um sensor acústico 240 é montado na superfície interior do painel transparente 214. O sensor acústico 240 inclui um elemento piezoelétrico que captura continuamente uma amplitude de vibração com relação ao tempo. Em particular, o elemento piezoelétrico do sensor acústico 240 opera convertendo uma força que atua no mesmo em uma tensão. Na configuração exemplificativa, a força que atua no elemento piezoelétrico do sensor acústico 240 é a vibração do painel transparente 214 à medida que o material agrícola faz contato com o painel transparente 214. O elemento piezoelétrico do sensor acústico 240 converte as vibrações do painel transparente 214 em amplitudes de tensão correspondentes, continuamente com relação ao tempo para gerar um sinal de forma de onda de amplitude variável no tempo como um fluxo de dados acústicos que permite o cálculo de uma contagem de grãos baseada em acústica.

[0042] Outros componentes podem ser associados com o aparelho de sensor 180. Por exemplo, o aparelho de sensor 180 pode incluir um sensor ambiental na forma de um microfone ultrassônico.

[0043] Referência é feita agora à FIG. 4, que é um diagrama de fluxo de dados de blocos funcional do sistema de monitoramento de perda de grão 100 de acordo com uma modalidade. Como aqui notado, pode-se considerar que o sistema de monitoramento de perda de grão 100 inclua o controlador 104, pelo menos um aparelho de sensor 180, e o dispositivo de exibição 114.

[0044] Em um exemplo, a funcionalidade de monitoramento de perda de grão do controlador 104 pode ser organizada como um ou mais módulos 310. 312, 320, 350, 380, 382 e/ou servidores 384, 386 (por exemplo, software, hardware, ou combinações dos mesmos). Como pode-se perceber, os módulos 310, 312, 320, 350, 380, 382 e/ou servidores 384, 386 mostrados na FIG. 4 podem ser combinados e/ou adicionalmente particionados para realizar funções similares às descritas aqui. como um exemplo, cada um dos módulos 310, 312, 320, 350, 380, 382 e/ou servidores 384, 386 pode ser implementado com arquitetura de processamento tal como um processador 314 e memória 316, bem como interfaces de comunicação adequadas. Por exemplo, o controlador 104 pode implementar os módulos 310, 312, 320, 350, 380, 382 e/ou servidores 384, 386 com o processador 314 com programas ou instruções armazenadas em memória 316. Como também mostrado, pode-se considerar que a memória 316 inclua uma base de dados ou outro tipo de armazenamento de dados 318 para armazenar parâmetros de sistema para uso pelos módulos 310, 312, 320, 350, 380, 382 e/ou servidores 384, 386, como discutido em mais detalhe a seguir.

[0045] Nesse exemplo, os módulos incluem um módulo de entrada de dados de imagem 310, um módulo de entrada de dados acústicos 312, um módulo de detecção de imagem 320, um módulo de detecção acústica 350, um módulo de verificação 380 e um módulo de visualização 382. Os servidores podem incluir um servidor de dados baseados em imagem 384 e/ou um servidor de dados baseados em acústica 386.

[0046] Como aqui introduzido, o aparelho de sensor 180 inclui um ou mais sensores acústicos 240, um ou mais sensores ópticos 230a, 230b (coletivamente referenciados a seguir como sensor óptico 230), e um ou mais arranjos de iluminação 250. O sensor acústico 240 coleta informação baseada em acústica (por exemplo, com um elemento piezométrico) associada com grão e outro material que colide no painel transparente 214; e os sensores ópticos 230 coletam informação baseada em imagem (por exemplo, com uma câmera) associada com grão e outro material que colide e/ou passa sobre o painel transparente 214. O aparelho de sensor 180 provê os fluxos de dados baseados em imagem e os dados baseados em acústica ao controlador 104. Em um exemplo, os fluxos são providos simultaneamente.

[0047] Como mostrado, o fluxo de dados baseados em imagem é provido ao módulo de entrada de dados de imagem 310, e o fluxo de dados baseados em acústica é provido ao módulo de entrada de dados acústicos 312. No geral, o fluxo de dados baseados em acústica é gerado continuamente, enquanto o fluxo de dados baseados em imagem é quase contínuo como uma função da taxa de quadros efetiva dos sensores ópticos 230. Em alguns casos, o fluxo de dados baseados em imagem e fluxo de dados baseados em acústica podem ser salvos na memória 316.

[0048] O módulo de entrada de dados de imagem 310 considera o fluxo de dados baseados em imagem para identificar um ou mais quadros de imagem e dados de tempo associados. Em particular, um quadro de imagem pode ser associado com dados de tempo que representam uma instância de tempo de captura de imagem para o quadro e, subsequentemente, o quadro pode também ser associado com uma janela de tempo que representa um período de tempo entre um respectivo quadro de imagem e um quadro de imagem subsequente com base na taxa de quadros do sensor.

[0049] Se os sensores ópticos 230 incluírem dois sensores ópticos e o módulo de entrada de dados de imagem 310 receber dois fluxos de dados de imagem com dados de tempo associados, o módulo de entrada de dados de imagem 310 gera um único quadro a partir dos múltiplos fluxos de dados baseados em imagens. Por exemplo, cada sensor óptico 230 captura um quadro de dados de imagem compreendendo uma porção da visão central ou completa do ambiente externo visível, através do painel transparente 214 do aparelho de sensor 180. Mediante recepção, o módulo de entrada de dados de imagem 310 inicialmente remove qualquer faixa de FOV sobreposta de um dos sensores ópticos (por exemplo, faixas de pixel de fileira e coluna sobrepostas), se aplicável, para criar um único quadro de imagem de dados que corresponde a toda a visão central ou completa do ambiente externo visível, através do painel transparente 214 no qual toda a visão central ou completa corresponde a um FOV total de um dos sensores ópticos 230 (por exemplo, sensor óptico 230a) e um FOV parcial do outro sensor óptico 230 (por exemplo, sensor óptico 230b). Em outras modalidades, um único quadro de imagem pode ser criado utilizando um único sensor óptico 230 no qual o FOV do único sensor óptico pode incluir pelo menos o central total ou completo. Outros mecanismos para identificar o FOV podem ser providos. Como aqui notado, os dados de tempo indicando o tempo de captura de imagem é também lido e armazenada em associação com o único quadro de imagem criado.

[0050] Como aqui notado, o fluxo de dados baseados em acústica pode ser na forma de uma forma de onda com amplitude variável no tempo resultante de material agrícola colidindo no painel transparente 214. Mediante recebimento, o módulo de entrada de dados acústicos 312 digitaliza uma porção do fluxo de dados acústicos a uma taxa de amostragem da interface de áudio para resultar em um segmento de forma de onda acústica digitalizado.

[0051] O módulo de detecção de imagem 320 recebe o quadro de imagem e funciona para determinar uma contagem de grãos baseada em imagem extrapolada de grãos detectáveis no quadro de imagem com base em parâmetros de formato e cor predeterminados associados com os grãos a serem detectados. O módulo de detecção de imagem 320 também determina e/ou recebe uma janela de tempo que é associada com o quadro de imagem e a contagem de grãos baseada em imagem extrapolada. Como descrito a seguir, a janela de tempo é determinada com base nos dados de tempo associados com o quadro de imagem e características dos sensores ópticos 230. A contagem de grãos baseada em imagem extrapolada e janela de tempo associada do módulo de detecção de imagem 320 são armazenadas no servidor de dados baseados em imagem 384. Detalhes adicionais do processamento de imagem no módulo de detecção de imagem 320 serão descritos a seguir.

[0052] Em paralelo à operação do módulo de detecção de imagem 320 supradiscutido, o módulo de detecção acústica 350 recebe e processa o segmento de forma de onda acústica digitalizado para identificar instâncias de impacto de grão no painel transparente 214 (por exemplo, as “colisões de grão”) e determina uma etiqueta de tempo baseada em acústica correspondente a cada colisão de grão com base em parâmetros de condição limiar aplicados ao segmento de forma de onda acústica processado. Cada colisão de grão identificada pelo módulo de detecção acústica 350 é representada pela etiqueta de tempo baseada em acústica e é armazenada no servidor de dados baseados em acústica 386. Detalhes adicionais do processamento de segmento de forma de onda acústica serão descritos a seguir.

[0053] O módulo de verificação 380 é configurado para acessar as janelas de tempo das contagens de grão baseadas em imagem extrapoladas e etiquetas de tempo baseadas em acústica para a colisão de grãos de uma maneira que é correlacionada cruzada para o tempo. Em particular, o módulo de verificação 380 conta um número de colisão de grãos com etiquetas de tempo baseadas em acústica que se enquadram em uma janela de tempo correspondente associada com uma contagem de grãos baseada em imagem extrapolada e compara a contagem de colisões de grão para as etiquetas de tempo baseadas em acústica (como uma contagem de grãos baseada em acústica) com a contagem de grãos baseada em imagem extrapolada para essa janela de tempo para determinar uma contagem de grãos verificada (ou focada).

[0054] Em particular, o módulo de verificação 380 consulta tanto o servidor de dados baseados em imagem 384 quanto o servidor de dados baseados em acústica 386 por períodos de tempo sobrepostos. Em um exemplo, quando qualquer dentre o servidor de dados baseados em imagem 384 e o servidor de dados baseados em acústica 386 não retorna contagens de grão (por exemplo, ambos ou um valores nulos de retorno para a contagem de grãos baseada em imagem extrapolada e uma contagem de grãos baseada em acústica de colisão de grãos com etiquetas de tempo baseadas em acústica correspondentes), o módulo de verificação 380 gera uma contagem de grãos verificada de zero. Quando o servidor de dados baseados em imagem 384 e o servidor de dados baseados em acústica 386 retornam contagens de grão diferentes de zero, o módulo de verificação 380 compara o número de contagens de grão baseadas em imagem extrapoladas análogas e as contagens de colisões de grão com etiquetas de tempo baseadas em acústica associadas, pelo módulo de verificação 380 executando uma função de programação que determina uma contagem de etiquetas de tempo baseadas em acústica em uma ou mais janelas de tempo armazenadas correspondentes a ou associadas com as contagens de grão extrapoladas com base em imagens. Em particular, para uma dada janela de tempo associada com uma contagem de grãos baseada em imagem extrapolada, o módulo de verificação 380 conta o número de etiquetas de tempo baseadas em acústica de colisões de grãos que caem dentro de uma faixa de tempo definida pela dada janela de tempo, coletivamente representando a contagem de grãos baseada em acústica. O módulo de verificação 380 então compara a contagem de grãos baseada em acústica com a contagem de grãos baseada em imagem extrapolada para a dada janela de tempo. Com base nessa comparação, o módulo de verificação 380 define a contagem de grãos verificada no valor da menor contagem da contagem de grãos baseada em imagem extrapolada e contagem de grãos baseada em acústica. Quando a contagem de grãos baseada em imagem extrapolada e a contagem de grãos baseada em acústica são iguais, a contagem de grãos verificada é definida tanto no valor da contagem de grãos baseada em imagem extrapolada quanto na contagem de grãos baseada em acústica. Outros mecanismos para verificar e/ou fundir a contagem de grãos podem ser providos, tal como uma média ou ponderação de confiança das contagens de grão. A contagem de grãos verificada pode ser armazenada em memória 316 e provida ao módulo de visualização 382. O módulo de visualização 382 gera sinais de exibição representando a contagem de grãos verificada e provê os sinais de exibição ao dispositivo de exibição 114. O dispositivo de exibição 114 é configurado para exibir a contagem de grãos verificada ao operador. O sistema 100 pode continuar a gerar contagens de grão verificadas com o tempo, desde que o material agrícola adicional seja processado pela colheitadeira 102 e/ou da maneira desejada pelo operador.

[0055] A Figura 5 é um diagrama de blocos com fluxos de dados que representam a operação do módulo de detecção de imagem 320 que, como introduzido anteriormente, determina uma contagem de grãos baseada em imagem do quadro de imagem derivado do fluxo de dados de imagem. Em um exemplo mostrado, o módulo de detecção de imagem 320 pode ser organizado em submódulos, incluindo um submódulo de remoção de ruído 322, um submódulo de binarização 324, um submódulo de identificação de contorno 326, um submódulo de seleção descendente 328, e um submódulo de extrapolação de contagem 330.

[0056] O submódulo de remoção de ruído 322 recebe o quadro de imagem e opera para remover o ruído de fundo para resultar em um quadro de imagem filtrado, manchado e/ou suavizado (no geral, um “quadro de imagem manchado”). Em um exemplo, o ruído pode ser removido executando uma função de programação para criar um novo quadro de imagem com ruído de fundo removido, e, em seguida, executando uma função para aplicar um kernel gaussiano para criar o quadro de imagem manchado.

[0057] O submódulo de binarização 324 recebe o quadro de imagem manchado e gera um imagem binarizada. Em um exemplo, o quadro de imagem manchado pode ser binarizado realizando uma função de programação de binarização que inicialmente determina uma probabilidade de cada pixel no quadro de imagem manchado ser um quadro de pixel de fundo. Continuando no exemplo, pixels com probabilidades determinadas que são acima de um valor limiar são mantidos para etapas de processamento adicionais e pixels com probabilidades abaixo do limiar não são adicionalmente processados (por exemplo, definidos em preto). Os pixels mantidos formam uma imagem binarizada.

[0058] O submódulo de identificação de contorno 326 recebe a imagem binarizada e gera uma lista de contornos. Em um exemplo, a lista de contornos identificados é criada a partir da imagem binarizada executando uma função de programação de identificação de contorno no submódulo de identificação de contorno 326 para identificar contornos de imagem da imagem binarizada. Cada contorno identificado na lista é definido por um arranjo de posição de pixel correspondente aos pontos limites do contorno identificado a partir da imagem binarizada.

[0059] O submódulo de seleção descendente 328 recebe a lista de contornos e seleciona contornos apropriados que satisfazem condições predeterminadas para resultar em uma lista de contornos selecionados. Em um exemplo, o submódulo de seleção descendente 328 realiza pelo menos duas funções de programação, incluindo uma função de programação de seleção descendente baseada em formato e uma função de programação de seleção descendente baseada em cor. Em outros exemplos, o submódulo de seleção descendente 328 pode realizar apenas uma das duas funções dependendo das necessidades de uma aplicação particular. Por exemplo, em alguns casos e sem limitação, os dados de imagem capturados e processados podem ser adquiridos em condições de luz de fundo e, dessa forma, imagens não podem ter muita informação de cor além do preto e branco de maneira tal que uma seleção descendente baseada em cor pode não ser necessária.

[0060] No geral, as condições de contorno predeterminada são usadas para identificar cor e formatos que representam grãos no material agrícola, e cada função de programação de seleção descendente do submódulo de seleção descendente 328 opera para filtrar a lista de contorno identificado para remover contornos identificados de processamento adicional quando um dado contorno identificado não satisfaz um conjunto de condições de formato e/ou cor predeterminadas. Ou seja, a função de programação de seleção descendentes para identificar e salvar contornos com base nos contornos satisfazendo critérios de formato de conjuntos predeterminados de parâmetros de formato e parâmetros de cor. Uma função de programação adicional do submódulo de seleção descendente 328 conta o número de contornos salvos após as funções de seleção descendente terem sido executadas em um quadro de imagem identificada de contorno para resultar em uma contagem de contorno. Detalhes adicionais a respeito do submódulo de seleção descendente 328 são providos a seguir.

[0061] O submódulo de extrapolação de contagem 330 recebe a contagem de contorno e gera a contagem de grãos baseada em imagem. O submódulo de extrapolação de contagem 330 implementa uma função de programação de extrapolação de contagem que usa parâmetros de extrapolação predeterminados para extrapolar uma contagem de grãos como uma estimativa de grãos associada com a janela de tempo relevante e detectada dentro do quadro de imagem. Como aqui notado, a contagem extrapolada e janela de tempo correspondente são armazenadas no servidor de dados baseados em imagem 384 para processamento adicional pelo módulo de verificação 380. Detalhes adicionais a respeito do submódulo de extrapolação de contagem 330 são providos a seguir.

[0062] A Figura 6 é um diagrama de blocos com fluxos de dados representando uma operação exemplificativa do submódulo de seleção descendente 328. Como aqui notado, o submódulo de seleção descendente 328 gera a contagem de contornos a partir da lista identificada de contornos que satisfazem critérios dentro dos parâmetros de formato e contorno. Como mostrado, o submódulo de seleção descendente 328 inclui uma unidade de seletor descendente de formato 332, unidade de seletor descendente de cor 334, e uma unidade de contador de contorno 336.

[0063] Em um exemplo, aspectos de módulo de detecção de imagem 320 são iniciados fora de linha, incluindo o armazenamento de parâmetros de cor e formato utilizados pelo submódulo de seleção descendente 328 que representam características de grão no ambiente externo do aparelho de sensor 180. Em particular, um operador pode entrar e/ou definir condições de processamento dos parâmetros de formato e parâmetros de cor dependendo das necessidades de uma aplicação particular. Por exemplo, e sem limitação, os parâmetros predeterminados para seleção descendente podem variar de acordo com o tipo de grão (por exemplo, trigo, milho, palhiço, canola) a ser processado e/ou a configuração de sensor que está sendo utilizada (por exemplo, internamente iluminado ou retroiluminado). Em alguns exemplos, o sistema de monitoramento de perda de grão 100 pode permitir que parâmetros sejam ajustados durante operação. Além dos exemplos discutidos a seguir, outras medições dimensionais físicas e visuais que podem caracterizar o surgimento de um tipo de grão selecionado podem também ser utilizadas, tais como alongamento, excentricidade, refletância, etc.

[0064] Como mostrado, os contornos identificados são recebidos pela unidade de seletor descendente de formato 332. A unidade de seletor descendente de formato 332 também recebe ou acessa parâmetros de formato no armazenamento de dados 318. Como exemplos, os parâmetros de formato podem incluir, mas não se limitando a um valor de extensão mínimo, uma área mínima e máxima (por exemplo, uma faixa de área), uma razão de aspecto mínima e máxima (por exemplo, uma faixa de aspecto), e uma solidez mínima. Em uma modalidade de processamento de trigo exemplificativa, uma faixa de área pode ser definida de 260-1.000 pixels (dependendo do sensor de imagem e/ou uma lente do sensor de imagem); uma extensão mínima pode ser definida em 0,59, em que uma extensão pode ser representada como uma razão da área de contorno para a área do retângulo delimitador; uma faixa de aspecto pode ser definida de 0,5 a 2, em que uma razão de aspecto pode ser representada como uma razão da largura do retângulo delimitador para a altura do retângulo delimitador; e uma solidez mínima pode ser definida em 0,9, em que uma solidez pode ser representada como uma área da razão de contorno para a área de casca convexa. Esses valores podem ser determinados experimentalmente analisando visualmente imagens de teste de trigo e usando software de análise de imagem para medir manualmente objetos de trigo nas imagens com relação aos parâmetros de formato.

[0065] Durante execução, a unidade de seletor descendente de formato 332 usa o arranjo de posição de pixel dos pontos limites para um dado contorno e calcula uma extensão, uma área, uma razão de aspecto, e uma solidez para o dado contorno. Então, a unidade de seletor descendente de formato 332 determina contornos que satisfazem o formato comparando esses parâmetros de formato calculados com os parâmetros de formato predeterminados correspondentes de maneira tal que os contornos que satisfazem formatos são determinados para satisfazer um ou mais critérios de formato. Especificamente, para o dado contorno, a unidade de seletor descendente de formato 332 determina se existe uma comparação positiva ou negativa para os critérios de formato seguintes: a extensão calculada do contorno é maior ou igual à extensão mínima predeterminada; a solidez calculada do contorno é maior ou igual à solidez mínima predeterminada; a área calculada do contorno é menor que a área máxima predeterminada e maior ou igual à área mínima predeterminada; e a razão de aspecto calculada é menor que a razão de aspecto máxima predeterminada e maior ou igual à razão de aspecto mínima predeterminada. Em um exemplo, o respectivo contorno é descartado se não conseguir satisfazer um ou mais desses critérios, e os contornos que satisfazem esses critérios são salvos em uma lista de contorno atualizada e provida à unidade de seletor descendente de cor 334 para processamento adicional. Em modalidades alternativa, apenas um subconjunto dos critérios precisa ser satisfeito para um dado contorno ser salvo na lista de contorno atualizada. Ou seja, pode-se determinar que um contorno tem alguns critérios de parâmetro não satisfeitos, mas que são ainda salvos na lista de contorno atualizada. A lista atualizada com contornos que satisfazem formatos é provida à unidade de seletor descendente de cor 334 para consideração adicional.

[0066] A unidade de seletor descendente de cor 334 recebe ou acessa parâmetros de cor a partir do armazenamento de dados 318. Em particular, os parâmetros de cor podem corresponder a uma representação de espaço de cor HSV (matiz, saturação, valor) dos valores de pixel de toda a área para um dado contorno da lista de contorno atualizada. Os parâmetros de cor recebidos podem incluir, mas não se limitando a uma primeira definição de cor, ou inferior, uma segunda definição de cor, ou superior, e uma mínima razão de cor. Como exemplos, uma definição de cor inferior pode ser [H=358°, S=0,7, V=0,1], uma maior definição de cor pode ser [H=50°, S=1, V=0,3], e uma mínima razão de cor pode ser definida em 0,1. As definições de cor são escolhidas para cobrir uma faixa de espaço de cor. Como referido, tais valores podem ser determinados experimentalmente analisando visualmente imagens de teste de grão e usando software de análise de imagem para medir manualmente objetos de grão nas imagens com relação aos parâmetros de cor.

[0067] Durante aplicação dos parâmetros de cor, a unidade de seletor descendente de cor 334 isola contornos dentro do único quadro de imagem criado usando o arranjo de posição de pixel definido correspondente aos pontos limites dos contornos da lista de contorno atualizada. Então, a unidade de seletor descendente de cor 334 calcula uma razão de cor para cada contorno isolado que inclui contagem de um número total de pixels em um contorno isolado, contagem de um número de pixels que têm todos os valores de HSV dentro de uma faixa de HSV correspondente definida pela definição de cor inferior e a definição de cor superior, e calculando uma razão das duas contagens. A unidade de seletor descendente de cor 334 então identifica os contornos para os quais a razão de cor calculada é maior ou igual à razão de cor mínima predeterminada. Os contornos que satisfazem cor resultantes são salvos como uma lista de formato e contornos que satisfazem cor é então provida a uma unidade de contador de contorno 336.

[0068] A unidade de contador de contorno 336 do submódulo de seleção descendente 328 gera um contagem de contorno (CI) determinando o comprimento da lista de contagem de contorno após todos os contornos da lista de contorno atualizada terem sido processados para satisfazer os parâmetros de formato e cor. A contagem de contador (CI) é então armazenada em associação com a janela de tempo do quadro de imagem correspondente e provida ao submódulo de extrapolação de contagem 330.

[0069] A Figura 7 é um diagrama de blocos com fluxos de dados representando a operação do submódulo de extrapolação de contagem 330. Como aqui notado, o submódulo de extrapolação de contagem 330 recebe a contagem de contorno e gera a contagem de grãos baseada em imagem.

[0070] Mais especificamente, como mostrado, o submódulo de extrapolação de contagem 330 pode ser organizado em uma unidade de distância máxima 338 e uma unidade de extrapolação de contagem 340. A unidade de distância máxima 338 e/ou unidade de extrapolação de contagem 340 acessa ou de outra forma recebe vários parâmetros pré-armazenados em armazenamento de dados 318, incluindo parâmetros associados com os sensores ópticos 230 e/ou o tipo de material agrícola que está sendo colhido. Em um exemplo, um operador pode entrar e/ou definir os parâmetros de extrapolação de contagem durante iniciação fora de linha com base na aplicação particular. Por exemplo, e sem limitação, os parâmetros para extrapolação de contagem podem também variar de acordo com o tipo de grão, especificações de sensor óptico, e local do aparelho de sensor.

[0071] Como um exemplo, a unidade de distância máxima 338 recebe parâmetros na forma de variáveis de distância, incluindo a altura de semente (por exemplo, grão) em milímetros (Hseed_mm), a altura de semente em pixels (Hseed_pixels), a altura do sensor óptico efetiva ou real em milímetros (Hsensor_mm), a altura de sensor óptico efetiva ou real em pixels (Hsensor_pix), e o comprimento focal efetivo ou real da lente dos sensores ópticos 230.

[0072] A unidade de distância máxima 338 do submódulo de extrapolação de contagem 330 recebe esses parâmetros e determina uma máxima distância dos sensores ópticos 230a e 230b na qual um grão pode ser observado de acordo com a fórmula seguinte:

em que
Dm é a máxima distância ao grão observável com base nas variáveis de distância predeterminadas,
Hseed_mm é a altura da semente/grão em milímetros,
Hseed_pix é a altura da semente/grão em pixels,
Hsensor_mm é a altura do sensor em milímetros,
Hsensor_pix é a altura do sensor em pixels, e
FLlens é o comprimento focal da lente.

[0073] A unidade de distância máxima 338 provê o máximo valor de distância (Dm) à unidade de extrapolação de contagem 340. A unidade de extrapolação de contagem 340 também recebe a contagem de contorno (CI) e um número de parâmetros do armazenamento de dados 318. Os parâmetros podem incluir a velocidade de grão (S), a taxa de quadros efetiva ou real (FR) dos sensores ópticos 230, e o tempo de exposição efetivo ou real (ET) dos sensores ópticos 230. A unidade de extrapolação de contagem 340 funciona para calcular a contagem extrapolada representando a contagem de grãos baseada em imagem a partir da contagem de contorno (CI), da máxima distância ao grão observável (Dm) e dos parâmetros de acordo com a fórmula seguinte:

em que
CE é a contagem extrapolada,
CI é a contagem de contorno na janela de tempo associada,
S é a velocidade de grão,
Dm é a máxima distância ao grão observável com base nas variáveis de distância predeterminadas,
FR é a taxa de quadros da câmera, e
ET é o tempo de exposição da câmera.

[0074] Com efeito, a unidade de extrapolação de contagem 340 estima a contagem extrapolada (CE) como o número de grãos detectáveis no quadro de imagem criado e grãos que são considerados capturáveis entre instâncias de captura de imagem com base na taxa de quadros. A contagem extrapolada (CE) é considerada a contagem de grãos baseada em imagem e armazenada com a janela de tempo associada no servidor de dados baseados em imagem 384 para subsequente consideração pelo módulo de verificação 380, aqui discutido.

[0075] A Figura 8 é um diagrama de blocos funcional com fluxos de dados representando a operação do módulo de detecção acústica 384 que opera para gerar uma contagem de grãos baseada em acústica a partir de dados acústicos de forma de onda amostrada. No geral, o módulo de detecção acústica 350 pode ser organizado como um submódulo de transformação de forma de onda 352 e um submódulo de contagem de pico 354. O submódulo de transformação de forma de onda 352 pode ser organizado como uma unidade de remoção de ruído 356, uma unidade de transformação 358, uma unidade de conversão de energia 360, uma unidade de suavização 362, e uma unidade de normalização 364; e o submódulo de contagem de pico 354 pode ser organizada como uma unidade de filtro passa-baixa 366, uma unidade de geração de banda morta 368, e uma unidade de contagem de interseção 370.

[0076] Como aqui notado, o módulo de detecção acústica 350 recebe o segmento de forma de onda acústica, previamente adquirido do fluxo de dados acústicos coletado pelo sensor acústico 240 e amostrado para processamento de sinal pelo módulo de entrada de dados acústicos 312. O segmento de forma de onda acústica é inicialmente recebido pela unidade de remoção de ruído 356 para remoção de ruído. Em um exemplo, o ruído é removido executando uma função de programação que aplica um filtro passa-banda ao segmento de forma de onda para remover ruído de alta frequência e fundo de baixa frequência para gerar um segmento de forma de onda resultante. Como aqui notado, em alguns exemplos, sensores adicionais, tal como um ou mais microfones ultrassônicos, podem ser providos. Em tais modalidades, o microfone ultrassônico pode identificar ruído de máquina externo que pode ser removido do segmento de forma de onda acústica.

[0077] O segmento de forma de onda resultante é provido à unidade de transformação 358 para aplicação de uma transformação de Fourier de Curto Tempo (STFT). Em um exemplo, para realizar a transformação, a unidade de transformação 358 inicialmente executa uma função de programação que divide o segmento de forma de onda resultante em segmentos de tempo menores. A duração de tempo de cada segmento menor pode ser referida como um “tempo de transmissão”. Em um exemplo, um tempo de transmissão foi experimentalmente determinado como 3 milissegundos. Nota-se que um tempo de transmissão pode ser selecionado dependendo das necessidades adequadas para uma aplicação particular. Subsequentemente, a unidade de transformação 358 executa uma segunda função de programação que aplica uma transformada de Fourier de maneira tal que cada segmento menor seja transformado em espaço de frequência, e dessa forma definido por amplitudes e respectivas frequências correspondentes, por meio disso resultando em segmentos transformados.

[0078] Os segmentos transformados são providos à unidade de conversão de energia 360. A unidade de conversão de energia 360 determina uma energia local de cada segmento transformado. Em um exemplo, a energia local é determinada executando uma função de programação que soma os valores de amplitude em todas as frequências de um respectivo segmento transformado no qual cada valor de amplitude é ponderado pelo valor absoluto de sua frequência correspondente. Ou seja, a unidade de conversão de energia 360 determina uma soma de amplitude ponderada para o respectivo segmento no qual o peso aplicado a cada amplitude é o valor absoluto da frequência correspondente da amplitude. Em um outro exemplo, o quadrado ponderado dos valores de amplitude pode ser utilizado. A soma de amplitude ponderada (ou soma de amplitude quadrada ponderada) é considerada a energia local do segmento. A unidade de conversão de energia 360 produz o valor da soma de amplitude ponderada para cada segmento transformado, e dessa forma cria um envelope de energia que é formado por uma pluralidade de energias locais em que cada energia local corresponde a cada segmento com uma extensão de tempo de transmissão, respectivamente.

[0079] A unidade de suavização 362 recebe o envelope de energia. Em um exemplo, a unidade de suavização 362 opera para suavizar o envelope de energia executando uma função de programação que aplica uma janela de Hann ao envelope de energia em que a largura da janela de Hann é o dobro do tempo de transmissão para resultar em um envelope de energia suavizado.

[0080] A unidade de normalização 364 recebe o envelope de energia suavizado. Em um exemplo, a unidade de normalização 364 opera para calcular a mediana do envelope de energia suavizado e divide cada amplitude do envelope de energia suavizado pela mediana calculada. Ou seja, o envelope de energia suavizado é normalizado pela mediana do envelope de energia. O envelope de energia suavizado normalizado é então provido ao submódulo de contagem de pico 354.

[0081] Em muitos exemplos operacionais, o envelope de energia suavizado normalizado pode incluir um número de picos, e um número desses picos é considerado representar uma instância de grão colidindo no painel transparente 214 do aparelho de sensor 180. Em alguns exemplos operacionais, nem todos os picos são indicativos de colisões. Portanto, de acordo com modalidades discutidas aqui, o submódulo de contagem de pico 354 opera para detectar e contar picos indicativos de colisão do envelope de energia suavizado normalizado determinando uma ocorrência de um evento de pico indicativo de colisão (por exemplo, um evento de interseção) como descrito a seguir.

[0082] Inicialmente, a unidade de filtro passa-baixa 366 do submódulo de contagem de pico 354 gera um limiar executando uma função de programação que aplica um filtro passa-baixa ao envelope de energia suavizado normalizado para criar um envelope de energia suavizado normalizado filtrado. Subsequentemente, a unidade de geração de banda morta 368 processa o envelope de energia suavizado normalizado filtrado para criar uma faixa limiar de banda morta formada por limites superior e inferior pela ampliação de cada valor de amplitude do envelope de energia suavizado normalizado filtrado. Em um exemplo, o limite inferior é um dado valor de amplitude do envelope de energia suavizado normalizado filtrado em um ponto de tempo associado; e o limite superior é um produto de um peso e o dado valor de amplitude no mesmo ponto de tempo no qual um peso aplicável pode ser um peso maior que um e menor que dois. Em um exemplo, o peso é definido em 1,05. Em alguns casos, a largura da faixa limiar de banda morta é responsável pelo toque de sinal (por exemplo, transientes) e pode reduzir a contagem de falsos positivos. Um peso que é muito grande pode resultar em uma faixa limiar de banda morta que é muito ampla (por exemplo, de forma que poucas ou nenhuma contagem seja detectada), e um peso que é muito pequeno pode resultar em uma faixa limiar de banda morta que é muito estreita (por exemplo, de maneira tal que flutuações inadvertidas sejam detectadas e contadas). Experimentação conduzida com um conjunto controlado de dados acústicos e um número conhecido de grãos pode ser usada para prover um peso apropriado, embora diferentes valores de peso possam ser usados dependendo das necessidades de uma aplicação particular, diferenças no tipo de grão, e variações na mecânica do sensor. A unidade de geração de banda morta 368 envia a faixa limiar de banda morta à unidade de contagem de interseção 370.

[0083] A unidade de contagem de interseção 370 recebe a faixa limiar de banda morta e o envelope de energia suavizado normalizado e compara a faixa limiar de banda morta com o envelope de energia suavizado normalizado para detectar um pico indicativo de colisão representando uma colisão de grão. Em um exemplo, um evento de pico indicativo de colisão é detectado pela unidade de contagem de interseção 370 identificando quando a amplitude do envelope de energia suavizado normalizado eleva acima do limite superior da faixa limiar de banda morta em um primeiro ponto de tempo e subsequentemente cai abaixo do limite inferior da faixa limiar de banda morta em um segundo ponto de tempo posterior. Por exemplo, a unidade de contagem de interseção 370 opera para rastrear e/ou monitorar os valores de amplitude do envelope de energia suavizado normalizado como um contador de eventos (ou colisão). Inicialmente, um contador de eventos é iniciado em um estado nulo. Durante o rastreamento e/ou monitoramento, a unidade de contagem de interseção 370 pode detectar uma situação na qual a amplitude do envelope de energia suavizado normalizado fica maior que o limite superior da faixa limiar de banda morta (por exemplo, detecta uma primeira interseção). Nessa situação detectada, a unidade de contagem de interseção 370 adicionalmente determina se o contador de eventos é definido no estado nulo. Quando verdade, o contador de eventos é definido em um estado intermediário. Durante rastreamento e/ou monitoramento subsequente, na situação na qual o contador de eventos foi definido no estado intermediário, a unidade de contagem de interseção 370 detecta uma situação na qual a amplitude do envelope de energia suavizado normalizado fica menor que o limite inferior da faixa limiar de banda morta (por exemplo, detecta uma segunda interseção). Em resposta, o contador de eventos é definido de volta em nulo e a função de programação armazena o ponto de tempo que corresponde à primeira interseção no servidor de dados baseados em acústica 386 para processamento adicional pelo módulo de verificação. O ponto de tempo armazenado é análogo a uma etiqueta de tempo baseada em acústica. Com efeito, uma ocorrência da forma de onda interceptando como anteriormente descrito é indicativa de um pico resultante de uma colisão de grão no painel transparente 214. O número dessas colisões em uma janela de tempo particular corresponde à contagem de grãos baseada em acústica.

[0084] O gráfico exemplificativo 390 representado na FIG. 9 ilustra algumas situações de interseção exemplificativas de acordo com um exemplo operacional da unidade de contagem de interseção 370. Em particular, o gráfico 390 inclui um envelope de energia suavizado normalizado exemplificativo 392 representado pelas amplitudes com relação ao tempo, bem como uma faixa limiar de banda morta exemplificativa formada por um limite superior 394a e um limite inferior 394b. Como mostrado e de acordo com a descrição apresentada, a unidade de contagem de interseção 370 pode operar para identificar as situações de interseção ilustradas exemplificativas nas quais a amplitude do envelope de energia suavizado normalizado 392 eleva acima do limite superior 394a da faixa limiar de banda morta (por exemplo, nos pontos 396a, 397a, 398a) e subsequentemente, com relação a cada um dos pontos 396a, 397a, e 398a, identificar as situações de interseção ilustradas exemplificativas nas quais a amplitude do envelope de energia suavizado normalizado 392 fica abaixo do limite inferior 394b da faixa limiar de banda morta (por exemplo, nos pontos 396b, 397b, 398b). Cada um desses pares de situações de interseção (396a-396b, 397a-397b, e 398a-398b) é identificado como uma instância de colisão de grão com uma etiqueta de tempo correspondente, de maneira tal que, de acordo com esse exemplo, haveria três instâncias de colisão de grão identificadas. Além disso, a etiqueta de tempo correspondente para cada instância é o tempo da interseção inicial dos pares de situações (por exemplo, os pontos de tempo correspondentes aos pontos de interseção 396a, 397a, 398a).

[0085] Como aqui descrito, A contagem de grãos baseada em acústica é considerada pelo módulo de verificação 380 (FIG 3) com relação à contagem de grãos baseada em imagem extrapolada para gerar a contagem de grãos verificada.

[0086] As modalidades supradiscutidas podem adicionalmente ser expressas como um método 400, tal como refletido no fluxograma representado na FIG. 10. Em um exemplo, o método 400 pode ser implementado pelo sistema 100 supradescrito, enquanto, em exemplos adicionais, outros mecanismos podem ser usados. A operação do sistema de monitoramento de perda de grão 100 e/ou implementação do método 400 pode ser manualmente iniciada pelo operador e/ou automaticamente durante uma operação de colheita. Em uma primeira etapa 410, os fluxos de dados de imagem e acústicos são coletados por um ou mais aparelhos de sensor. Em uma segunda etapa 420, o fluxo de dados de imagem é avaliado para gerar uma contagem de grãos baseada em imagem; e, em uma terceira etapa paralela 430, o fluxo de dados acústicos é avaliado para gerar uma contagem de grãos baseada em acústica. Em uma quarta etapa 440, a contagem de grãos baseada em imagem e contagem de grãos baseada em acústica são avaliadas uma em relação à outra em tempo associado para gerar uma contagem de grãos verificada. Em uma quinta etapa 450, a contagem de grãos verificada é exibida ao usuário. Em uma etapa final 460, o sistema 100 determina se fluxo de dados acústicos e/ou de imagens adicionais que reflete o fluxo de grãos estão sendo recebidos. Se dados adicionais estiverem sendo recebidos, o método 400 realiza uma iteração adicional; e, se dados adicionais não estiverem sendo recebidos, o método 400 termina.

[0087] Dessa forma, as modalidades discutidas aqui fornecem um sistema de monitoramento de perda de grão e/ou método para determinar e/ou avaliar perda de grão de uma máquina de colheita agrícola que melhora a operação da colheitadeira e/ou resultados de coleta de lavoura. Embora o sistema descrito aqui seja descrito com relação a um sistema de monitoramento de perda de grão, o sistema pode também ser implementado como um sistema que monitora grão para armazenamento ou processamento posterior. Em outras palavras, os sistemas e métodos descritos aqui podem ser usados para qualquer tipo de fluxo de grão, incluindo produtividade de grãos positiva. Além disso, embora várias características exemplificativas da colheitadeira sejam apresentadas aqui, percebe-se que a colheitadeira combinada pode incluir outros elementos ou configurações e/ou pode ser implementada em outros tipos de funções de colheita e/ou máquinas de colheita.

[0088] Embora a presente descrição tenha sido descrita com referência a modalidades exemplificativas, versados na técnica perceberão que mudanças podem ser feitas na forma e detalhe sem fugir do espírito e escopo da matéria objeto reivindicada. Por exemplo, embora diferentes modalidades exemplificativas possam ter sido descritas incluindo um ou mais recursos que provêm um ou mais benefícios, é contemplado que os recursos descritos podem ser intercambiados uns com os outros, alternativamente, ser combinados uns com os outros nas modalidades exemplificativas descritas ou em outras modalidades alternativas. Em virtude da tecnologia da presente descrição ser relativamente complexa, nem todas as mudanças na tecnologia são previsíveis. A presente descrição descrita com referência às modalidades exemplificativas e apresentadas nas reivindicações seguintes deve ser expressamente a mais ampla possível. Por exemplo, a menos que especificamente notado de outra forma, as reivindicações que citam um único elemento particular também englobam uma pluralidade de tais elementos particulares.

[0089] Também, os exemplos seguintes são providos, que são enumerados para referência conveniente, como se segue:

1. Um aparelho de sensor para um sistema de monitoramento de perda de grão associado com um material agrícola, compreendendo: um alojamento com uma pluralidade de paredes que formam um interior, a pluralidade de paredes compreendendo pelo menos uma primeira parede incluindo um painel transparente com uma superfície interna voltada para o interior e uma superfície externa voltada oposta à superfície interna; pelo menos um sensor acústico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados acústicos de vibrações associado com o material agrícola que colide no painel transparente; e pelo menos um sensor óptico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados de imagem das imagens do material agrícola através do painel transparente, em que pelo menos um sensor acústico é configurado para prover o fluxo de dados acústicos e pelo menos um sensor óptico é configurado para prover o fluxo de dados de imagem de maneira tal que uma contagem de grãos verificada é determinada com base no fluxo de dados acústicos e no fluxo de dados de imagem.

[0090] 2. O aparelho de sensor do exemplo 1, em que pelo menos um sensor acústico é um dispositivo piezoelétrico montado na superfície interna da primeira parede que captura amplitudes de tensão variáveis com o tempo como o fluxo de dados acústicos.

[0091] 3. O aparelho de sensor do exemplo 1, em que pelo menos um sensor óptico inclui pelo menos duas câmeras, cada uma configurada para capturar uma série de quadros de imagens em um campo de visão como o fluxo de dados de imagem.

[0092] 4. O aparelho de sensor do exemplo 1, em que a pluralidade de paredes inclui pelo menos uma primeira parede lateral e uma segunda parede lateral, e o aparelho de sensor compreende adicionalmente pelo menos um primeiro arranjo de iluminação montado na primeira parede lateral dentro do encerramento e um segundo arranjo de iluminação montado na segunda parede lateral dentro do encerramento.

[0093] 5. Um sistema de monitoramento de perda de grão para uma máquina de colheita configurado para processar material agrícola, compreendendo: um aparelho de sensor, compreendendo: um alojamento com uma pluralidade de paredes que formam um interior, a pluralidade de paredes compreendendo pelo menos uma primeira parede incluindo um painel transparente com uma superfície interna voltada para o interior e uma superfície externa voltada oposta à superfície interna; pelo menos um sensor acústico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados acústicos associado com o material agrícola que colide no painel transparente; e pelo menos um sensor óptico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados de imagem das imagens do material agrícola através do painel transparente; e um controlador acoplado para receber o fluxo de dados de imagem e o fluxo de dados acústicos, o controlador configurado para determinar uma contagem de grãos baseada em acústica a partir do fluxo de dados acústicos, determinar uma contagem de grãos baseada em imagem a partir do fluxo de dados ópticos, e calcular uma contagem verificada com base na contagem de grãos baseada em acústica e na contagem de grãos baseada em imagem.

[0094] 6. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 5, compreendendo adicionalmente um dispositivo de exibição acoplado to o controlador e configurado para exibir a contagem de grãos verificada.

[0095] 7. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 5, em que o controlador é configurado para determinar a contagem de grãos baseada em acústica de forma pelo menos parcialmente simultânea como a contagem de grãos baseada em imagem.

[0096] 8. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 5, em que o controlador é configurado para calcular a contagem de grãos baseada em acústica como a contagem de grãos verificada quando a contagem de grãos baseada em acústica for menor que a contagem de grãos baseada em imagem e calcular a contagem de grãos baseada em imagem como a contagem de grãos verificada quando a contagem de grãos baseada em imagem for menor que a contagem de grãos baseada em acústica.

[0097] 9. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 5, em que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de determinar a contagem de grãos baseada em imagem, identificar um quadro de imagem a partir do fluxo de dados de imagem e uma janela de tempo associada com o quadro de imagem; calcular a contagem de grãos baseada em imagem a partir do quadro de imagem; e armazenar a contagem de grãos baseada em imagem e na janela de tempo em um servidor de dados baseados em imagem.

[0098] 10. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 9, em que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de calcular a contagem de grãos baseada em imagem a partir do quadro de imagem, remover ruído de fundo do quadro de imagem para gerar um quadro de imagem manchado; criar uma imagem binarizada a partir do quadro de imagem manchado; gerar uma lista de contornos a partir da imagem binarizada; aplicar seleção descendente à lista de contornos com base em pelo menos um dentre parâmetros de formato e parâmetros de cor para resultar em uma lista de contornos selecionados; gerar uma contagem de contorno a partir da lista de contornos selecionados; e aplicar uma extrapolação à contagem de contorno para gerar a contagem de grãos baseada em imagem.

[0099] 11. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 10, em que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de aplicar a extrapolação à contagem de contorno, aplicar um primeiro conjunto de parâmetros à contagem de contorno, em que o primeiro conjunto de parâmetros inclui pelo menos um de uma máxima distância o grão observável próximo a pelo menos um sensor óptico, uma taxa de quadros associada a pelo menos um sensor óptico, um tempo de exposição associado com pelo menos um sensor óptico, e uma velocidade de grão.

[00100] 12. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 11, em que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de determina a contagem de grãos baseada em acústica, determinar um segmento de forma de onda acústica a partir do fluxo de dados acústicos; remover ruído do segmento de forma de onda acústica para gerar um segmento de forma de onda resultante; transformar o segmento de forma de onda resultante com uma transformação de Fourier de Curto Tempo para gerar segmentos transformados; determinar uma energia local de cada segmento transformado para resultar em um envelope de energia; suavizar o envelope de energia para resultar em um envelope de energia suavizado; normalizar o envelope de energia suavizado para resultar em um envelope de energia suavizado normalizado; e identificar e contar eventos indicativos de pico de colisão a partir do envelope de energia suavizado normalizado para resultar na contagem de grãos baseada em acústica.

[00101] 13. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 12, em que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de identificar e contar os eventos de pico indicativos de colisão, aplicar um filtro passa-baixa ao envelope de energia suavizado normalizado para resultar em um envelope de energia suavizado normalizado filtrado; gerar uma faixa limiar de banda morta de limites superior e inferior usando o envelope de energia suavizado normalizado filtrado; comparar a faixa limiar de banda morta com o envelope de energia suavizado normalizado; e identificar e contar os eventos de pico indicativos de colisão para o envelope de energia suavizado normalizado filtrado relativo à faixa limiar de banda morta para resultar na contagem de grãos baseada em acústica.

[00102] 14. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 5, em que pelo menos um sensor acústico é um dispositivo piezoelétrico montado na superfície interna da primeira parede que captura amplitudes de tensão variáveis com o tempo como o fluxo de dados acústicos, e em que pelo menos um sensor óptico inclui pelo menos duas câmeras, cada uma configurada para capturar uma série de quadros de imagens em um campo de visão.

[00103] 15. O sistema de monitoramento de perda de grão do exemplo 5, em que o aparelho de sensor é um aparelho de sensor de perda no separador ou um aparelho de sensor de perda na sapata de limpeza.

[00104] Como versados na técnica podem perceber, certos aspectos da matéria objeto descrita podem ser concebidos como um método, sistema (por exemplo, um sistema de controle de veículo de trabalho incluído em um veículo de trabalho), ou produto programa de computador. Dessa forma, certas modalidades podem ser implementadas completamente como hardware, completamente como software (incluindo firmware, software residente, microcódigo, etc.) ou como uma combinação aspectos de software e hardware (e outros). Adicionalmente, certas modalidades podem assumir a forma de um produto programa de computador em um mídia de armazenamento usável por computador tendo código de programa usável por computador incorporado na mídia.

[00105] Qualquer mídia usável por computador ou legível por computador adequada pode ser utilizada. A mídia usável por computador pode ser uma mídia de sinal legível por computador ou uma mídia de armazenamento legível por computador. Uma mídia de armazenamento usável por computador, ou legível por computador, (incluindo um dispositivo de armazenamento associado com um dispositivo de computação ou dispositivo eletrônico de cliente) pode ser, por exemplo, mas não se limitando a um sistema, aparelho, ou dispositivo eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético, infravermelho, ou semicondutor ou qualquer combinação adequada dos citados. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) das mídias legíveis por computador incluiria o seguinte: uma conexão elétrica tendo um ou mais fios, um disco flexível de computador portátil, um disco rígido, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória apenas de leitura (ROM), uma memória apenas de leitura programável apagável (EPROM ou memória Flash), uma fibra óptica, um disco compacto portátil -memória apenas de leitura (CD-ROM), um dispositivo de armazenamento óptico. No contexto deste documento, uma mídia de armazenamento usável por computador, ou legível por computador, pode ser qualquer mídia tangível que pode conter, ou armazenar, um programa para uso por ou com relação ao sistema, aparelho, ou dispositivo de execução de instrução.

[00106] Uma mídia de sinal legível por computador pode incluir um sinal de dados propagado com código de programa legível por computador incorporado na mesma, por exemplo, em banda-base ou como parte de uma onda portadora. Um sinal propagado como esse pode assumir qualquer de uma variedade de formas, incluindo, mas não se limitando a eletromagnética, óptica, ou qualquer combinação adequada das mesmas. Uma mídia de sinal legível por computador pode ser não transitória e pode ser qualquer mídia legível por computador que não é uma mídia de armazenamento legível por computador e que pode comunicar, propagar, ou transportar um programa para uso por ou com relação a um sistema, aparelho, ou dispositivo de execução de instrução.

[00107] Os vários módulos e aplicações podem ser configurados para incluir interfaces de programa de aplicação (APIs) ou outras seções/grupos dedicados de software e linguagem de encriptação de funções que realizam as sub-tarefas do(s) processador(es) programado(s). Esses módulos podem residir em um único processador, ter processadores dedicados correspondentes, ou uma combinação dos mesmos. Exemplos não limitantes de software e linguagens de encriptação que podem ser executados pelo(s) processador(es) programado(s) incluem CTM, C++, C#, Perl, PHP, Python, AppleScript, Cold Fusion, Ruby, SQL, HTML, e JAVA. Em muitas modalidades, memória legível por computador incorpora linguagem/instruções de encriptação baseadas em Python que, quando lidas pelos processadores programados, fazem com que os processadores programados executem funções de programação dedicadas para realizar as etapas de processamento das modalidades.

[00108] Aspectos de certas modalidades são descritas aqui e podem ser descritas com a ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos de métodos, aparelho (sistemas) e produtos programa de computador de acordo com modalidades da invenção. Entende-se que cada bloco de qualquer tais ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, e combinações de blocos em tais ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, pode ser implementado por instruções de programa de computador. Essas instruções de de programa de computador podem ser providas a um processador de um computador de uso geral, computador de uso especial, ou outro aparelho de processamento de dados programável para produzir uma máquina, de maneira tal que as instruções, que executam por meio do processador do computador ou outro aparelho de processamento de dados programável, criem meios para implementar as funções/ações especificadas no bloco ou blocos do fluxograma e/ou diagrama de blocos.

[00109] Essas instruções de programa de computador podem também ser armazenadas em uma memória legível por computador que pode direcionar um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para funcionar de uma maneira particular, de maneira tal que as instruções armazenadas na memória legível por computador produzam um artigo de fabricação incluindo instruções que implementam a função/ação especificada no bloco ou blocos do fluxograma e/ou diagrama de blocos.

[00110] As instruções de programa de computador podem também ser carregadas em um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para fazer com que uma série de etapas operacionais sejam realizadas no computador ou outro aparelho programável para produzir um processo implementado por computador de maneira tal que as instruções que executa no computador ou outro aparelho programável forneça etapas para implementar as funções/ações no bloco ou blocos de fluxograma e/ou diagrama de blocos.

[00111] Qualquer fluxograma e diagrama de blocos nas figuras, ou discussão similar acima, pode ilustrar a arquitetura, funcionalidade e operação de possíveis implementações de sistemas, métodos e produtos programa de computador de acordo com várias modalidades da presente descrição. A esse respeito, cada bloco no fluxograma ou diagramas de blocos pode representar um módulo, segmento, ou porção de código, que compreende uma ou mais instruções executáveis para implementar a(s) função(ões) lógica(s) especificada(s). Deve-se também notar que, em algumas implementações alternativas, as funções notadas no bloco (ou senão descritas aqui) podem ocorrer fora da ordem notada nas figuras. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão (ou duas operações descritas em sucessão) podem, de fato, ser executadas de forma substancialmente simultânea, ou os blocos (ou operações) podem algumas vezes ser executados na ordem inversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Nota-se também que cada bloco de qualquer ilustração de diagrama de blocos e/ou fluxograma, e combinações de blocos em qualquer ilustração de diagramas de blocos e/ou fluxograma, pode ser implementado por sistemas a base de hardware de uso especial que realiza as funções ou ações especificadas, ou combinações de instruções de hardware de uso especial e computador.

[00112] A terminologia usada aqui é apenas para efeitos de descrição de modalidades particular e não deve ser limitante da descrição. Na forma aqui usada, as formas singulares “um”, “uma” e “o”, “a” devem incluir as formas plurais igualmente, a menos que o contexto indique claramente de outra forma. Entende-se adicionalmente que qualquer uso dos termos “compreende” e/ou “compreendendo” nessa especificação especifica a presença de recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não eliminam a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.

[00113] A descrição da presente descrição foi apresentada para efeitos de ilustração e descrição, mas não visa ser exaustiva ou limitada à descrição na forma descrita. Muitas modificações e variações ficarão aparentes aos versados na técnica sem fugir do escopo e espírito da descrição. Modalidades explicitamente referenciadas aqui foram escolhidas e descritas a fim de explicar melhor os princípios da descrição e sua aplicação prática, e permitir que outros versados na técnica entendam a descrição e reconheçam muitas alternativas, modificações e variações no(s) exemplo(s) descrito(s). Dessa forma, várias implementações além das explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações.

Claims

Sistema de monitoramento de perda de grão para uma máquina de colheita configurada para processar material agrícola, caracterizado pelo fato de que compreende:
um aparelho de sensor, compreendendo:
um alojamento com uma pluralidade de paredes que formam um interior, a pluralidade de paredes compreendendo pelo menos uma primeira parede incluindo um painel transparente com uma superfície interna voltada para o interior e uma superfície externa voltada oposta à superfície interna;
pelo menos um sensor acústico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados acústicos associado com o material agrícola que colide no painel transparente; e
pelo menos um sensor óptico arranjado no interior do alojamento e configurado para coletar um fluxo de dados de imagem das imagens do material agrícola através do painel transparente; e
um controlador acoplado para receber o fluxo de dados de imagem e o fluxo de dados acústicos, o controlador configurado para determinar uma contagem de grãos baseada em acústica a partir do fluxo de dados acústicos, determinar uma contagem de grãos baseada em imagem a partir do fluxo de dados ópticos, e calcular uma contagem verificada com base na contagem de grãos baseada em acústica e na contagem de grãos baseada em imagem.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de exibição acoplado ao controlador e configurado para exibir a contagem de grãos verificada.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para determinar a contagem de grãos baseada em acústica de forma pelo menos parcial simultaneamente à contagem de grãos baseada em imagem.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para calcular a contagem de grãos baseada em acústica como a contagem de grãos verificada quando a contagem de grãos baseada em acústica for menor que a contagem de grãos baseada em imagem e calcular a contagem de grãos baseada em imagem como a contagem de grãos verificada quando a contagem de grãos baseada em imagem for menor que a contagem de grãos baseada em acústica.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de determinar a contagem de grãos baseada em imagem,
identificar um quadro de imagem a partir do fluxo de dados de imagem e uma janela de tempo associada com o quadro de imagem;
calcular a contagem de grãos baseada em imagem a partir do quadro de imagem; e
armazenar a contagem de grãos baseada em imagem e na janela de tempo em um servidor de dados baseados em imagem.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de calcular a contagem de grãos baseada em imagem a partir do quadro de imagem,
remover ruído de fundo a partir do quadro de imagem para gerar um quadro de imagem manchado;
criar uma imagem binarizada a partir do quadro de imagem manchado;
gerar uma lista de contornos a partir da imagem binarizada;
aplicar seleção descendente à lista de contornos com base em pelo menos um dentre parâmetros de formato e parâmetros de cor para resultar em uma lista de contornos selecionados;
gerar um contagem de contorno a partir da lista de contornos selecionados; e
aplicar uma extrapolação à contagem de contorno para gerar a contagem de grãos baseada em imagem.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de aplicar a extrapolação à contagem de contorno,
aplicar um primeiro conjunto de parâmetros à contagem de contorno, em que o primeiro conjunto de parâmetros inclui pelo menos um dentre uma máxima distância ao grão observável próximo a pelo menos um sensor óptico, uma taxa de quadros associada pelo menos um sensor óptico, um tempo de exposição associado com pelo menos um sensor óptico, e uma velocidade de grão.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de determinar a contagem de grãos baseada em acústica,
determinar um segmento de forma de onda acústica a partir do fluxo de dados acústicos;
remover ruído do segmento de forma de onda acústica para gerar um segmento de forma de onda resultante;
transformar o segmento de forma de onda resultante com uma transformação de Fourier de Curto Tempo para gerar segmentos transformados;
determinar uma energia local de cada segmento transformado para resultar em um envelope de energia;
suavizar o envelope de energia para resultar em um envelope de energia suavizado;
normalizar o envelope de energia suavizado para resultar em um envelope de energia suavizado normalizado; e
identificar e contar eventos de pico indicativos de colisão a partir do envelope de energia suavizado normalizado para resultar na contagem de grãos baseada em acústica.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é adicionalmente configurado para, a fim de identificar e contar os eventos de pico indicativos de colisão,
aplicar um filtro passa-baixa ao envelope de energia suavizado normalizado para resultar em um envelope de energia suavizado normalizado filtrado;
gerar uma faixa limiar de banda morta de limites superior e inferior usando o envelope de energia suavizado normalizado filtrado;
comparar a faixa limiar de banda morta com o envelope de energia suavizado normalizado; e
identificar e contar os eventos de pico indicativos de colisão para o envelope de energia suavizado normalizado filtrado em relação à faixa limiar de banda morta para resultar na contagem de grãos baseada em acústica.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sensor acústico é um dispositivo piezoelétrico montado na superfície interna da primeira parede que captura amplitudes de tensão variáveis com o tempo como o fluxo de dados acústicos.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sensor óptico inclui pelo menos duas câmeras, cada uma configurada para capturar uma série de quadros de imagem em um campo de visão.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sensor óptico inclui pelo menos um arranjo de iluminação arranjado dentro do encerramento interno do alojamento.
Sistema de monitoramento de perda de grão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho de sensor é um aparelho de sensor de perda no separador ou um aparelho de sensor de perda na sapata de limpeza.