BR102022011273A2

BR102022011273A2 - DEVICE FOR ANALYZING A GRAIN SAMPLE, COMBINED HARVESTER, METHOD FOR ANALYZING A GRAIN SAMPLE AND COMPUTER READABLE MEDIA

Info

Publication number: BR102022011273A2
Application number: BR102022011273-8A
Authority: BR
Inventors: Thomas MAHIEU; Bart M.A. Missotten
Original assignee: Cnh Industrial Belgium Nv
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-12-19

Abstract

dispositivo para analisar uma amostra de grãos, colheitadeira combinada, método para analisar uma amostra de grãos e meio legível por computador. um dispositivo (100) para analisar uma amostra de grãos compreendendo uma fonte de luz (130, 140), um sensor de imagem (120) e um controlador (150). a fonte de luz (130, 140) é configurada para iluminar a amostra de grãos. o sensor de imagem (120) é utilizado para capturar imagens da amostra de grão. o controlador (150) é acoplado ao sensor de imagem (120) para receber as imagens da amostra de grãos do mesmo e configurado para analisar as imagens para detectar pelo menos um material diferente de grãos do material não grão. a fonte de luz (140) é configurada para iluminar a amostra de grão com um ponto de luz local tendo um tamanho que é menor que a largura de um grão de trigo médio. a análise de imagem e a detecção de material diferente de grãos do material não grão podem, pelo menos parcialmente, ser realizadas utilizando redes neurais treinadas e outros algoritmos de inteligência artificial (ia).device for analyzing a grain sample, combined harvester, method for analyzing a grain sample, and computer readable medium. a device (100) for analyzing a grain sample comprising a light source (130, 140), an image sensor (120) and a controller (150). the light source (130, 140) is configured to illuminate the grain sample. the image sensor (120) is used to capture images of the grain sample. the controller (150) is coupled to the image sensor (120) to receive images of the grain sample therefrom and configured to analyze the images to detect at least one grain material other than the non-grain material. The light source (140) is configured to illuminate the grain sample with a local light spot having a size that is smaller than the width of an average wheat grain. Image analysis and detection of non-grain material from non-grain material can, at least partially, be performed using trained neural networks and other artificial intelligence (AI) algorithms.

Description

FIELD OF INVENTION

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para analisar uma amostra de grãos e uma colheitadeira combinada com tal dispositivo. A presente invenção refere-se, ainda, a um método para analisar uma amostra de grãos utilizando o dispositivo.[001] The present invention relates to a device for analyzing a grain sample and a harvester combined with such a device. The present invention further relates to a method for analyzing a grain sample using the device.

BASICS OF THE INVENTION

[002] As colheitadeiras combinadas são máquinas agrícolas complexas que percorrem o campo para colher grãos, enquanto separam as espigas de grãos da planta e os grãos das espigas. Em certas variedades de grãos, como o trigo, os grãos são envolvidos por palhiço que é separado do grão em uma unidade de debulha, separação e limpeza. Os grãos separados, também chamados de grãos limpos, são normalmente reunidos abaixo da unidade de limpeza, perto do fundo da colheitadeira combinada. em seguida, um elevador de grãos transporta os grãos limpos para um grande tanque graneleiro que retém os grãos colhidos até que sejam descarregados em, por exemplo, um reboque ou caminhão que leva os grãos colhidos do campo. Palha, palhiço e outros materiais não-grãos são normalmente jogados ou espalhados sobre o campo. O material não-grão é muitas vezes referido como MOG (Grãos do Material Não Grão).[002] Combine harvesters are complex agricultural machines that roam the field to harvest grain, while separating the ears of grain from the plant and the grains from the ears. In certain grain varieties, such as wheat, the grains are wrapped in chaff that is separated from the grain in a threshing, separation and cleaning unit. The separated grains, also called clean grains, are typically gathered below the cleaning unit, near the bottom of the combine harvester. then a grain elevator transports the cleaned grain to a large grain tank that holds the harvested grain until it is unloaded into, for example, a trailer or truck that takes the harvested grain from the field. Straw, chaff and other non-grain materials are typically thrown or spread over the field. Non-grain material is often referred to as MOG (Grains of Non-Grain Material).

[003] Idealmente, a colheitadeira combinada deveria extrair todos os grãos da colheita e carregá-los no tanque graneleiro, sem também recolher o palhiço, palha e outros materiais não-grãos. Na prática, uma otimização deve ser encontrada entre maximizar a quantidade de grãos colhidos (por metro quadrado de campo e/ou por minuto) e minimizar a quantidade de grãos avariados ou MOG que acabam no tanque graneleiro. Muitos parâmetros operacionais da colheitadeira combinada podem ser controlados para atingir esta otimização. Tais parâmetros operacionais, por exemplo, compreendem velocidade de acionamento, velocidade do rotor de debulha, folga da gaiola do rotor, abertura da peneira de limpeza e velocidade do ventilador de limpeza. Muitas configurações de controle que promovem um grande rendimento dos grãos também podem resultar em ruptura de grãos e altas quantidades de MOG. Por outro lado, as configurações de controle que minimizam a ruptura de grãos e o MOG geralmente resultam no rendimento menor de grãos. As configurações de controle ideais são difíceis de determinar e variam continuamente com mudanças, por exemplo, as condições de colheita, clima e campo.[003] Ideally, the combined harvester should extract all the grains from the harvest and load them into the grain tank, without also collecting chaff, straw and other non-grain materials. In practice, an optimization must be found between maximizing the amount of grain harvested (per square meter of field and/or per minute) and minimizing the amount of damaged grain or MOG that ends up in the grain tank. Many operating parameters of the combine harvester can be controlled to achieve this optimization. Such operational parameters, for example, comprise drive speed, threshing rotor speed, rotor cage clearance, cleaning screen opening and cleaning fan speed. Many control settings that promote high grain yield can also result in grain rupture and high amounts of MOG. On the other hand, control settings that minimize grain breakage and MOG generally result in lower grain yield. Optimal control settings are difficult to determine and continually vary with changes in, for example, crop, weather and field conditions.

[004] Para melhorar o controle de todos os parâmetros operacionais da colheitadeira combinada, muitos sensores diferentes são utilizados. Um sistema de detecção particularmente útil utilizado hoje para esse fim é denominado câmera de grãos, como o divulgado no pedido de patente internacional publicado como no WO 2006/010761 A1, que captura periodicamente imagens do grão no elevador de grãos limpos ou de uma amostra de grãos que é retirada do elevador de grãos limpos. As imagens capturadas são analisadas utilizando técnicas padrão e mais avançadas de reconhecimento de imagem para distinguir os grãos, pedaços de palhiço, grãos avariados e palha. As configurações da colheitadeira combinada e a velocidade de deslocamento podem ser adaptadas quando a quantidade de MOG da amostra de grãos observada exceder o limite predeterminado.[004] To improve control of all operational parameters of the combine harvester, many different sensors are used. A particularly useful detection system used today for this purpose is called a grain camera, such as that disclosed in the international patent application published as WO 2006/010761 A1, which periodically captures images of the grain in the clean grain elevator or of a sample of grain that is removed from the clean grain elevator. Captured images are analyzed using standard and more advanced image recognition techniques to distinguish grains, chaff pieces, damaged grains and chaff. Combine harvester settings and travel speed can be adapted when the observed grain sample MOG amount exceeds the predetermined threshold.

[005] Embora a câmera de grãos divulgada em WO 2006/010761 A1 seja útil para determinar a quantidade relativa de MOG ou grãos avariados em uma amostra de grãos, tal não pode distinguir todos os tipos relevantes de MOG. Mais especificamente, a câmera de grãos conhecida não é capaz de distinguir entre partículas de palhiço vazias e partículas de palhiço ainda contendo um grão (geralmente chamadas de grãos livres). Nas imagens capturadas pela câmera de grãos, as partículas de palhiço (vazias) e os grãos livres são indistinguíveis. Isso é um problema porque o excesso de palhiço e o conteúdo de grãos livres em excesso na amostra de grãos requerem contramedidas muito diferentes. O excesso de palhiço pode, por exemplo, ser evitado aumentando a velocidade do ventilador dos ventiladores de limpeza. O excesso de grãos livres pode, por exemplo, ser evitado ajustando a velocidade do rotor de um rotor de debulha e/ou reduzindo um intervalo entre o rotor de debulha e uma gaiola de rotor.[005] Although the grain camera disclosed in WO 2006/010761 A1 is useful for determining the relative amount of MOG or damaged grains in a grain sample, it cannot distinguish all relevant types of MOG. More specifically, the known grain camera is not able to distinguish between empty chaff particles and chaff particles still containing a grain (generally called free grains). In the images captured by the grain camera, chaff (empty) particles and free grains are indistinguishable. This is a problem because excess chaff and excess free grain content in the grain sample require very different countermeasures. Excess chaff can, for example, be avoided by increasing the fan speed of the cleaning fans. Excess free grain can, for example, be avoided by adjusting the rotor speed of a threshing rotor and/or reducing a gap between the threshing rotor and a rotor cage.

[006] É um objetivo da presente invenção abordar uma ou mais desvantagens associadas à técnica anterior.[006] It is an objective of the present invention to address one or more disadvantages associated with the prior art.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

[007] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um dispositivo para analisar uma amostra de grãos compreendendo uma fonte de luz, um sensor de imagem e um controlador. A fonte de luz é configurada para iluminar a amostra de grãos. O sensor de imagem é utilizado para capturar imagens da amostra de grão. O controlador é acoplado ao sensor de imagem para receber as imagens da amostra de grãos e configurado para analisar as imagens para detectar pelo menos um material de grãos do material não grão na amostra de grãos. A fonte de luz utilizada no dispositivo de acordo com a invenção é configurada para iluminar a amostra de grão com um ponto de luz local com um tamanho menor que a largura de um grão de trigo médio.[007] According to one aspect of the invention, a device for analyzing a grain sample comprising a light source, an image sensor and a controller is provided. The light source is configured to illuminate the grain sample. The image sensor is used to capture images of the grain sample. The controller is coupled to the image sensor to receive images of the grain sample and configured to analyze the images to detect at least one grain material from the non-grain material in the grain sample. The light source used in the device according to the invention is configured to illuminate the grain sample with a local light spot with a size smaller than the width of an average wheat grain.

[008] Quando o ponto de luz local atinge uma partícula de palhiço vazia, pelo menos uma parte da luz passará pela casca de palha e refletirá em uma superfície interna da casca vazia. Parte dessa luz refletida, possivelmente após várias reflexões internas, passará novamente pela casca de palha e será capturada pelo sensor de imagem. Como resultado de tal, a partícula de palhiço inteira (ou quase toda) acende na imagem capturada da amostra de grão. Quando o ponto de luz local atinge os grãos livres, ou seja, uma partícula de palhiço que compreende o grão, o grão absorve a luz que inicialmente passa pela casca de palha. Esta absorção de luz pelo grão evita que a luz se aprofunde na partícula de palhiço e reflita na superfície interior da casca de palha. Como consequência, apenas um reflexo direto local do ponto de luz na camada externa da partícula de palhiço acende na imagem capturada da amostra de grão. A partir da largura da reflexão, pode-se determinar se uma partícula de palhiço contém um grão. Isto permite ao dispositivo de acordo com a invenção distinguir partículas de palhiço vazias de grãos livres.[008] When the local light point hits an empty chaff particle, at least part of the light will pass through the straw husk and reflect on an inner surface of the empty husk. Part of this reflected light, possibly after several internal reflections, will pass through the straw shell again and be captured by the image sensor. As a result of this, the entire (or almost all) chaff particle lights up in the captured image of the grain sample. When the local light point hits the free grain, i.e., a chaff particle comprising the grain, the grain absorbs the light that initially passes through the chaff shell. This absorption of light by the grain prevents light from going deeper into the chaff particle and reflecting off the inner surface of the chaff husk. As a consequence, only a local direct reflection of the light spot on the outer layer of the chaff particle lights up in the captured image of the grain sample. From the width of the reflection, it can be determined whether a chaff particle contains a grain. This allows the device according to the invention to distinguish empty chaff particles from free grains.

[009] Para permitir que o grão absorva uma grande parte da luz que entra, é importante que o tamanho (diâmetro, comprimento e/ou largura) do ponto de luz seja menor que a largura de um grão médio. Pontos de luz maiores deverão iluminar toda a superfície externa das cascas de palha. A reflexão direta em sua superfície externa fará com que toda a casca de palha apareça na imagem capturada, tornando impossível distinguir partículas de palhiço vazias de grãos livres.[009] To allow the grain to absorb a large part of the incoming light, it is important that the size (diameter, length and/or width) of the light spot is smaller than the width of an average grain. Larger points of light should illuminate the entire outer surface of the straw shells. Direct reflection from its outer surface will cause the entire chaff husk to appear in the captured image, making it impossible to distinguish empty chaff particles from free grains.

[010] A projeção do ponto de luz na amostra de grão é preferencialmente circular ou substancialmente circular, mas pontos de luz de forma diferente podem ser utilizados como alternativa. Para um ponto de luz circular, o tamanho do ponto de luz é definido pelo diâmetro do ponto de luz. Para esta invenção, o “tamanho” de qualquer ponto de luz não circular é definido neste documento como a maior dimensão disponível identificável no ponto de luz. Esta maior dimensão será tipicamente o comprimento e a largura maior do ponto de luz.[010] The projection of the light spot on the grain sample is preferably circular or substantially circular, but differently shaped light spots can be used as an alternative. For a circular spot light, the size of the spot light is defined by the diameter of the spot light. For this invention, the “size” of any non-circular point of light is defined herein as the largest available dimension identifiable in the point of light. This largest dimension will typically be the length and greatest width of the light spot.

[011] Diferentes culturas de grãos e variedades de culturas de grãos podem ter os grãos de tamanhos diferentes. De preferência, o tamanho do ponto de luz é menor do que o grão médio das menores variedades de culturas de grãos disponíveis, de modo que o dispositivo pode ser utilizado em todos os tipos de culturas. Como o dispositivo de acordo com a invenção será utilizado principalmente em trigo, o tamanho do ponto de luz é preferencialmente pelo menos menor do que o tamanho médio de um grão de trigo. Esses pontos de luz também podem ser úteis para detectar grãos livres em outros tipos de culturas de grãos e variedades de tipos de culturas, como centeio, triticale, aveia, soja ou arroz. De preferência, o ponto de luz local tem um diâmetro menor que 5 mm, mais preferencialmente, menor que 3, 2, 1 ou 0,5 mm.[011] Different grain crops and varieties of grain crops may have grains of different sizes. Preferably, the light spot size is smaller than the average grain of the smallest available grain crop varieties, so that the device can be used on all types of crops. As the device according to the invention will be used mainly on wheat, the size of the light spot is preferably at least smaller than the average size of a wheat grain. These light spots can also be useful for detecting free grains in other types of grain crops and varieties of crop types, such as rye, triticale, oats, soybeans, or rice. Preferably, the local light spot has a diameter of less than 5 mm, more preferably, less than 3, 2, 1 or 0.5 mm.

[012] Em modalidades preferidas, a fonte de luz compreende uma fonte de laser para gerar o ponto de luz local. Alternativamente, um LED altamente focalizado ou outro tipo de fonte de luz pode ser utilizado.[012] In preferred embodiments, the light source comprises a laser source to generate the local light spot. Alternatively, a highly focused LED or other type of light source can be used.

[013] Com a finalidade de ser capaz de detectar grãos livres em diferentes locais na amostra de grãos, a fonte de luz é preferencialmente configurada para iluminar a amostra de grãos com uma pluralidade de pontos de luzes locais com um tamanho menor que a largura de um grão de trigo médio. A pluralidade de pontos de luz pode, por exemplo, ser disposta ao longo de uma linha pelo menos substancialmente reta e/ou em um padrão de grade.[013] For the purpose of being able to detect free grains at different locations in the grain sample, the light source is preferably configured to illuminate the grain sample with a plurality of local light spots with a size smaller than the width of a medium grain of wheat. The plurality of light points may, for example, be arranged along an at least substantially straight line and/or in a grid pattern.

[014] Alternativamente, ou adicionalmente, a fonte de luz pode ser configurada para mover o ponto de luz local em relação à amostra de grão. Isso pode ser alcançado controlando a localização do ponto de luz ou movendo a amostra de grãos. Por exemplo, um único ponto de luz ou uma linha horizontal com vários pontos de luz podem ser direcionados para um local fixo enquanto a amostra de grão passa por esse local. O movimento da amostra de grãos pode, pelo menos parcialmente, ser causado pela gravidade ou por um transporte ascendente do grão no elevador de grãos.[014] Alternatively, or additionally, the light source can be configured to move the local light spot relative to the grain sample. This can be achieved by controlling the location of the light spot or moving the grain sample. For example, a single point of light or a horizontal line with multiple points of light can be directed to a fixed location as the grain sample passes that location. The movement of the grain sample can, at least partially, be caused by gravity or an upward transport of the grain in the grain elevator.

[015] Além do ponto de luz local, a fonte de luz pode ainda ser configurada para iluminar a amostra de grãos com um ponto amplo de luz com um tamanho que é várias vezes maior que o comprimento de um grão de trigo médio. A largura do ponto de luz pode ter um diâmetro de pelo menos 5 cm. Preferencialmente, a largura do ponto de luz ilumina toda, ou pelo menos uma grande parte da amostra de grãos. As imagens capturadas utilizando esse amplo ponto de luz podem ser processadas de maneiras conhecidas e fornecem informações sobre a localização do palhiço na amostra de grãos. Esta informação pode então ser utilizada para direcionar um ponto de luz local em um local onde uma casca de palha foi detectada. Com a utilização do ponto de luz local, pode-se então determinar se a casca de palha detectada representa uma partícula de palhiço vazia ou grãos livres. Alternativamente, a informação obtida das imagens capturadas utilizando o ponto de luz amplo pode ser utilizada para limitar as regiões de processamento de imagem àquelas regiões onde uma partícula de palhiço é detectada.[015] In addition to the local spot light, the light source can further be configured to illuminate the grain sample with a broad spot of light with a size that is several times greater than the length of an average wheat grain. The width of the light spot can have a diameter of at least 5 cm. Preferably, the width of the light spot illuminates all, or at least a large portion of the grain sample. Images captured using this wide spot of light can be processed in known ways and provide information about the location of chaff in the grain sample. This information can then be used to direct a local light spot at a location where a straw husk has been detected. Using the local light spot, it can then be determined whether the detected chaff husk represents an empty chaff particle or free grains. Alternatively, information obtained from images captured using the wide spot light can be used to limit the image processing regions to those regions where a chaff particle is detected.

[016] De acordo com um outro aspecto da invenção, uma colheitadeira combinada é fornecida compreendendo um dispositivo para analisar uma amostra de grãos como descrito acima. A colheitadeira combinada pode compreender um elevador de grãos limpos para transportar grãos limpos para um tanque graneleiro, o dispositivo para analisar uma amostra de grãos sendo disposto para capturar imagens de grãos no elevador de grãos limpos ou em uma seção de desvio do mesmo.[016] According to another aspect of the invention, a combined harvester is provided comprising a device for analyzing a grain sample as described above. The combined harvester may comprise a clean grain elevator for transporting clean grain to a grain tank, the device for analyzing a grain sample being arranged to capture images of grain in the clean grain elevator or in a bypass section thereof.

[017] De acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecido um método para analisar uma amostra de grãos utilizando um dispositivo como descrito acima. Este método compreende as etapas de: utilizar a fonte de luz para iluminar uma amostra de grãos com um ponto de luz local com o tamanho menor que a largura de um grão de trigo médio, utilizar o sensor de imagem para capturar pelo menos uma imagem da amostra de grãos, analisar pelo menos uma imagem capturada para determinar uma reflexão do ponto de luz local na amostra de grãos, e detectar, com base na reflexão determinada, um material diferente de grão na amostra de grão.[017] According to another aspect of the invention, a method for analyzing a grain sample using a device as described above is provided. This method comprises the steps of: using the light source to illuminate a grain sample with a local point of light smaller than the width of an average wheat grain, using the image sensor to capture at least one image of the grain sample, analyze at least one captured image to determine a local light point reflection in the grain sample, and detect, based on the determined reflection, a non-grain material in the grain sample.

[018] De acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecido um meio legível por computador compreendendo instruções que, quando executadas por um computador, fazem com que o computador execute um método como descrito acima.[018] According to another aspect of the invention, there is provided a computer-readable medium comprising instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform a method as described above.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[019] As modalidades da invenção serão agora descritas a título de exemplo com referência aos desenhos anexos. A Figura 1 mostra uma colheitadeira combinada em que a câmera de grãos de acordo com a presente invenção pode ser vantajosamente utilizada. A Figura 2 mostra esquematicamente um elevador de grãos limpos com uma câmera de grãos de acordo com a presente invenção. A Figura 3 mostra uma imagem capturada pela câmera de grãos da Figura 2 com a amostra de grãos iluminada por um amplo ponto de luz. A Figura 4 mostra os perfis de reflexão para partículas de palhiço e grãos livres quando iluminadas por um ponto de luz local. A Figura 5 mostra uma imagem capturada pela câmera de grãos da Figura 2 com a amostra de grãos iluminada por pontos de luzes locais. A Figura 6a mostra uma foto de uma partícula de palhiço vazia iluminada por um ponto de luz local. A Figura 6b mostra uma foto de uma partícula de grãos livres iluminados por um ponto de luz local. A Figura 7 mostra o fluxograma de uma modalidade do método de acordo com a presente invenção.[019] Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the attached drawings. Figure 1 shows a combined harvester in which the grain chamber according to the present invention can be advantageously used. Figure 2 schematically shows a clean grain elevator with a grain chamber in accordance with the present invention. Figure 3 shows an image captured by the grain camera in Figure 2 with the grain sample illuminated by a broad spot of light. Figure 4 shows the reflection profiles for chaff particles and free grains when illuminated by a local light spot. Figure 5 shows an image captured by the grain camera in Figure 2 with the grain sample illuminated by local light points. Figure 6a shows a photo of an empty chaff particle illuminated by a local light spot. Figure 6b shows a photo of a free-grain particle illuminated by a local light spot. Figure 7 shows the flowchart of an embodiment of the method according to the present invention.

DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

[020] A Figura 1 mostra uma colheitadeira agrícola na forma de uma colheitadeira combinada 10, que geralmente inclui rodas de engate redondas dianteiras e traseiras 14, 16, um coletor 18, um alimentador 20, uma cabine de operador 22, um sistema de debulha e separação 24, um sistema de limpeza sistema 26, um tanque graneleiro 28 e um tubo de descarga 30. Deve ser apreciado que enquanto a colheitadeira agrícola é mostrada como uma colheitadeira combinada 10, a colheitadeira agrícola de acordo com a presente invenção pode ser incorporada por qualquer estrutura que permita que o material da colheita seja colhido, como uma colheitadeira convencional (que não tenha um rotor), colheitadeira rotativa, colheitadeira híbrida, colheitadeira picadora, etc.[020] Figure 1 shows an agricultural harvester in the form of a combined harvester 10, which generally includes front and rear round hitch wheels 14, 16, a collector 18, a feeder 20, an operator cabin 22, a threshing system and separation system 24, a cleaning system 26, a grain tank 28 and a discharge pipe 30. It should be appreciated that while the agricultural harvester is shown as a combined harvester 10, the agricultural harvester in accordance with the present invention can be incorporated by any structure that allows crop material to be harvested, such as a conventional harvester (that does not have a rotor), rotary harvester, hybrid harvester, chopper harvester, etc.

[021] Uma plataforma 18 é montada na frente da colheitadeira combinada 10 e inclui uma barra de corte 34 para cortar as colheitas de um campo durante o movimento para a frente da colheitadeira combinada. Um rolo rotativo 36 alimenta a colheita no coletor 18 e um trado duplo 38 alimenta a colheita cortada lateralmente de cada lado em direção ao alimentador 20. O alimentador 20 transporta a colheita cortada para o sistema de debulha e separação 24.[021] A header 18 is mounted in front of the combine harvester 10 and includes a cutting bar 34 for cutting crops from a field during forward movement of the combine harvester. A rotating roller 36 feeds the crop into the collector 18 and a double auger 38 feeds the cut crop laterally on each side towards the feeder 20. The feeder 20 transports the cut crop to the threshing and separation system 24.

[022] O sistema de debulha e separação 24 é do tipo de fluxo axial e compreende um rotor de debulha 40 pelo menos parcialmente localizado e giratório dentro de um côncavo de debulha 42. O côncavo de debulha pode assumir a forma de um côncavo perfurado. O grão da colheita cortada é debulhado e separado do MOG pela ação do rotor de debulha 40 dentro do côncavo de debulha 42. Elementos maiores de MOG, como caules e folhas, não passam pelas perfurações no côncavo de debulha 42 e são descarregados pela parte traseira da colheitadeira combinada 10. Grãos e elementos menores de MOG (pequenos MOG doravante), palhiço, poeira e palha são pequenas o suficiente para passar pelas perfurações no côncavo de debulha 42 e são então descarregadas do sistema de debulha e separação 24.[022] The threshing and separation system 24 is of the axial flow type and comprises a threshing rotor 40 at least partially located and rotating within a threshing concave 42. The threshing concave may take the form of a perforated concave. The cut crop grain is threshed and separated from the MOG by the action of the threshing rotor 40 within the threshing concave 42. Larger MOG elements, such as stems and leaves, do not pass through the perforations in the threshing concave 42 and are discharged from the rear of the combine harvester 10. Grains and minor elements of MOG (small MOG hereinafter), chaff, dust and chaff are small enough to pass through the perforations in the threshing concave 42 and are then discharged from the threshing and separation system 24.

[023] Grãos e pequenos MOG que passaram com sucesso pelo sistema de debulha e separação 24 caem em uma bandeja de preparação 44 e são transportados para o sistema de limpeza 26. O sistema de limpeza compreende uma série de peneiras e um ventilador de limpeza 52. A série de peneiras inclui uma peneira de pré-limpeza 46, uma peneira superior (ou peneiras do picador de palha) 48 e uma peneira inferior (ou da base) 50. O ventilador de limpeza 52 gera um fluxo de ar através das peneiras 46, 48, 50 que colide com o grão e pequenos MOG sobre tais. Os pequenos MOG são tipicamente mais leves que o grão e, portanto, são separados do grão à medida que se espalha pelo ar. Os pequenos MOG são posteriormente descarregados da colheitadeira combinada 10 através da cobertura de palha 54.[023] Grains and small MOG that have successfully passed through the threshing and separation system 24 fall into a preparation tray 44 and are transported to the cleaning system 26. The cleaning system comprises a series of sieves and a cleaning fan 52 The series of sieves includes a pre-cleaning sieve 46, an upper sieve (or straw chopper sieves) 48, and a lower (or base) sieve 50. The cleaning fan 52 generates airflow through the sieves 46, 48, 50 that collides with the grain and small MOG on such. Small MOG are typically lighter than grain and are therefore separated from the grain as it spreads through the air. The small MOG are subsequently discharged from the combine harvester 10 through the straw cover 54.

[024] A bandeja de preparação 44 e a peneira de pré-limpeza 46 oscilam de frente para trás para transportar o grão e os pequenos MOG para a superfície superior da peneira superior 48. A peneira superior 48 está disposta verticalmente acima da peneira inferior 50 e também oscila de um lado para o outro, de modo que o grão e pequenos MOG sejam espalhados pelas duas peneiras 48, 50, permitindo também que o grão limpo passe pelas aberturas nas peneiras 48, 50 sob a ação da gravidade.[024] The preparation tray 44 and the pre-cleaning sieve 46 swing from front to back to transport grain and small MOG to the upper surface of the upper sieve 48. The upper sieve 48 is arranged vertically above the lower sieve 50 and also oscillates from side to side so that the grain and small MOG are spread across the two sieves 48, 50, also allowing the clean grain to pass through the openings in the sieves 48, 50 under the action of gravity.

[025] O grão limpo cai em um trado de grão limpo 56 que está posicionado abaixo e na frente da peneira inferior 50 e abrange a largura da colheitadeira combinada 10. O trado de grãos limpos 56 transporta os grãos limpos lateralmente para um elevador de grãos vertical 60, que está disposto para transportar os grãos limpos para o tanque graneleiro 28. Uma vez no tanque graneleiro 28 as roscas sem fim do tanque graneleiro 68 na parte inferior do tanque graneleiro transportam o grão limpo lateralmente de dentro do tanque graneleiro 28 para um tubo de descarga 30 para descarga da colheitadeira combinada 10.[025] Clean grain falls into a clean grain auger 56 which is positioned below and in front of the lower sieve 50 and spans the width of the combine harvester 10. The clean grain auger 56 transports the clean grain sideways to a grain elevator vertical 60, which is arranged to transport the clean grains to the grain tank 28. Once in the grain tank 28, the endless screws of the grain tank 68 in the lower part of the grain tank transport the clean grain laterally from within the grain tank 28 to a discharge pipe 30 for discharge from the combined harvester 10.

[026] A Figura 2 mostra esquematicamente o elevador de grãos limpos 60 da colheitadeira 10 da Figura 1, equipado com uma câmera de grãos 100 de acordo com uma modalidade da invenção. O elevador de grãos 60 compreende uma corrente ou correia 601 com pás 602 presas a tal. A corrente ou correia 601 é acionada para mover as pás 602 para cima em um lado do elevador de grãos 60 e de volta para baixo no outro lado. Ao se mover para cima, as pás 602 carregam os grãos limpos (não mostrados) que são obtidos do trado de grãos limpos 56 abaixo da peneira inferior 50. No topo do elevador de grãos 60, este grão limpo é então passado por um trado que conduz o grão para o tanque graneleiro 28, antes que a pá 602 que transportou o grão inicie sua jornada de volta.[026] Figure 2 schematically shows the clean grain elevator 60 of the harvester 10 of Figure 1, equipped with a grain camera 100 according to an embodiment of the invention. The grain elevator 60 comprises a chain or belt 601 with blades 602 attached thereto. The chain or belt 601 is driven to move the blades 602 up on one side of the grain elevator 60 and back down on the other side. When moving upward, the blades 602 carry the clean grain (not shown) which is obtained from the clean grain auger 56 below the lower sieve 50. At the top of the grain elevator 60, this clean grain is then passed through an auger which takes the grain to the grain tank 28, before the shovel 602 that transported the grain begins its return journey.

[027] Na seção ascendente do elevador de grãos 60, é fornecido um desvio 710. Durante a operação, parte do grão sendo transportado para cima pelas pás do elevador de grãos 602 é, ou pode ser, direcionada para o desvio 710. O desvio 710 compreende uma janela 615. Quando o desvio 710 é preenchido com grão, este grão pode ser visto através da janela 615, do lado de fora do desvio 710. Uma câmera de grãos 100 é fixada ao desvio 710 de tal forma que o sensor de imagem ou câmera 120 da câmera de grãos 100 pode capturar imagens da amostra de grão visível atrás da janela 615. Além da câmera 120, a câmera de grãos 100 compreende uma ou mais fontes de luz 130, 140 para iluminar a amostra de grãos atrás da janela 615 ao capturar imagens da mesma. Um controlador 150 é fornecido para controlar as fontes de luz 130, 140 e a câmera 120 e para processar os dados de imagem obtidos pela câmera 120.[027] In the rising section of the grain elevator 60, a bypass 710 is provided. During operation, part of the grain being transported upward by the grain elevator blades 602 is, or may be, directed to the bypass 710. The bypass 710 comprises a window 615. When the offset 710 is filled with grain, this grain can be seen through the window 615, on the outside of the offset 710. A grain camera 100 is fixed to the offset 710 in such a way that the sensor of image or camera 120 of the grain camera 100 may capture images of the visible grain sample behind the window 615. In addition to the camera 120, the grain camera 100 comprises one or more light sources 130, 140 for illuminating the grain sample behind the window 615 when capturing images from it. A controller 150 is provided for controlling the light sources 130 , 140 and the camera 120 and for processing image data obtained by the camera 120 .

[028] Uma linha de comunicação 155 acopla o controlador da câmera de grãos 150 a um controlador central da colheitadeira combinada 10 para tornar possível ajustar as configurações de controle relevantes da colheitadeira 10 em dependência dos resultados da análise de imagem realizada pelo controlador da câmera de grãos 150. Tais ajustes das configurações de controle da colheitadeira combinada podem ser totalmente automáticos, iniciados pelo usuário ou uma combinação dos mesmos. Alternativamente, a funcionalidade de controle da câmera de grãos e/ou as funções de processamento de dados de imagem que estão incorporadas no processador da câmera de grãos 150 são pelo menos parcialmente executadas pelo controlador central da colheitadeira combinada 10, ou por algum outro controlador que é acoplado operacionalmente à câmera de grãos 100.[028] A communication line 155 couples the grain camera controller 150 to a central controller of the combine harvester 10 to make it possible to adjust relevant control settings of the combine 10 in dependence on the results of image analysis performed by the grain camera controller. 150 grains. Such adjustments of combine harvester control settings may be fully automatic, user-initiated, or a combination thereof. Alternatively, the grain camera control functionality and/or image data processing functions that are incorporated into the grain camera processor 150 are at least partially performed by the central controller of the combine harvester 10, or by some other controller that is operationally coupled to the 100 grain camera.

[029] De acordo com a invenção, as fontes de luz 130, 140 compreendem pelo menos uma fonte de ponto de luz local 140 configurada para iluminar a amostra de grãos com um ponto de luz local com um tamanho menor que a largura média de grãos de trigo. A fonte de ponto de luz local 140 pode compreender um laser. Alternativamente, um LED altamente focalizado ou outro tipo de fonte de luz pode ser utilizado. Além da fonte de ponto de luz local 140, um ponto amplo de luz da fonte de luz 130 pode ser fornecida para iluminar a amostra de grãos com um ponto amplo de luz com um tamanho que é várias vezes maior que o comprimento de um grão de trigo médio. O ponto amplo de luz pode ter um diâmetro de pelo menos 5 cm. Preferencialmente, o ponto amplo de luz ilumina toda, ou pelo menos uma grande parte da amostra de grãos, conforme pode ser observado através da janela 615. A fonte do ponto amplo de luz 130 pode, por exemplo, compreender uma pluralidade de LEDs ou uma ou mais fontes de luz incandescente. As imagens capturadas utilizando esse amplo ponto de luz podem ser processadas de maneiras conhecidas e fornecem informações sobre a localização do palhiço na amostra de grãos.[029] According to the invention, the light sources 130, 140 comprise at least one local point light source 140 configured to illuminate the grain sample with a local light point having a size smaller than the average grain width wheat. The local light point source 140 may comprise a laser. Alternatively, a highly focused LED or other type of light source can be used. In addition to the local point light source 140, a wide point light source 130 may be provided to illuminate the grain sample with a broad point light having a size that is several times greater than the length of a grain. medium wheat. The wide spot of light can have a diameter of at least 5 cm. Preferably, the broad spot of light illuminates all, or at least a large portion of the grain sample, as can be seen through window 615. The source of the broad spot of light 130 may, for example, comprise a plurality of LEDs or a or more incandescent light sources. Images captured using this wide spot of light can be processed in known ways and provide information about the location of chaff in the grain sample.

[030] Note-se que, enquanto a câmera de grãos 100 mostrada neste documento é configurada para capturar imagens de uma amostra de grãos na seção de desvio 710 de um elevador de grãos limpos 60 de uma colheitadeira combinada 10, a câmera de grãos 100 pode ser igualmente adequada para utilização em outros locais onde as amostras de grãos precisam ser analisadas. Tal outro local pode, por exemplo, incluir locais diferentes na colheitadeira combinada 10, silos de grãos ou configurações de laboratório.[030] Note that while the grain camera 100 shown herein is configured to capture images of a grain sample in the bypass section 710 of a clean grain elevator 60 of a combine harvester 10, the grain camera 100 it may be equally suitable for use in other locations where grain samples need to be analyzed. Such other location may, for example, include different locations in the combine harvester 10, grain silos, or laboratory settings.

[031] A Figura 3 mostra uma imagem capturada pela câmera de grãos 100 da Figura 2 com a amostra de grão iluminada pela fonte do ponto amplo de luz 130. A imagem capturada nestas condições de iluminação é a mesma ou semelhante à imagem que pode ser capturada, por exemplo, pela câmera de grãos descrita em WO 2006/010761 A1. Como pode ser visto na Figura 3, a imagem mostra uma pluralidade de grãos 310 e quatro cascas de palha 320, 330 que são visíveis através da janela 615. Na prática, também outros tipos de MOG, como partículas de palha, podem aparecer na imagem. A imagem mostra a luz refletida pelas superfícies externas dos grãos 310 e cascas de palha 320, 330 conforme registrado pela câmera 120. Os grãos livres são cascas de palha que ainda compreendem em um grão.[031] Figure 3 shows an image captured by the grain camera 100 of Figure 2 with the grain sample illuminated by the wide spot light source 130. The image captured under these lighting conditions is the same or similar to the image that may be captured, for example, by the grain camera described in WO 2006/010761 A1. As can be seen in Figure 3, the image shows a plurality of grains 310 and four straw husks 320, 330 which are visible through the window 615. In practice, also other types of MOG, such as straw particles, may appear in the image. . The image shows light reflected by the outer surfaces of grains 310 and straw husks 320, 330 as recorded by camera 120. Free grains are straw husks that still comprise a grain.

[032] Do lado de fora, cascas de palha vazias, neste documento também chamadas de “partículas de palhiço” 320, parecem muito semelhantes, se não exatamente iguais aos grãos livres 330. Isso é um problema porque o excesso de palhiço e o conteúdo de grãos livres em excesso na amostra de grãos requerem contramedidas muito diferentes. O excesso de palhiço pode, por exemplo, ser evitado aumentando a velocidade do ventilador dos ventiladores de limpeza 52. O excesso de grãos livres pode, por exemplo, ser evitado ajustando a velocidade do rotor de um rotor de debulha 40 e/ou reduzindo uma folga entre o rotor de debulha 40 e uma gaiola de rotor 42.[032] From the outside, empty straw husks, herein also called “chaff particles” 320, look very similar, if not exactly the same as free grains 330. This is a problem because the excess chaff and the contents of excess free grain in the grain sample requires very different countermeasures. Excess chaff can, for example, be avoided by increasing the fan speed of cleaning fans 52. Excess free grain can, for example, be avoided by adjusting the rotor speed of a threshing rotor 40 and/or reducing a clearance between the threshing rotor 40 and a rotor cage 42.

[033] De acordo com a invenção, este problema é resolvido adicionando a fonte de ponto de luz local 140 à câmera de grãos 100. Quando o ponto de luz local atinge uma partícula de palhiço vazia 320, pelo menos uma porção da luz passa pela casca de palha e reflete em uma superfície interior da casca vazia 320. Parte dessa luz refletida, possivelmente após múltiplas reflexões internas, passará pela casca de palha 320 novamente e é então capturada pela câmera 120. Como resultado de tal, a partícula inteira (ou quase toda) de palhiço 320 acende na imagem capturada da amostra de grão. Quando o ponto de luz local atinge grãos livres 330, isto é, uma partícula de palhiço compreendendo um grão, o grão absorve, ou reflete muito localmente, a luz que inicialmente passa através da casca de palha. Essa absorção, ou reflexão muito local, da luz pelo grão evita que a luz se aprofunde na partícula de palhiço e reflita na superfície interna da casca de palha. Como consequência, apenas um reflexo local muito direto no ponto de luz na camada externa da partícula de palhiço acende na imagem capturada da amostra de grão. A partir da largura da reflexão, pode-se determinar se uma partícula de palhiço contém um grão. Isso torna possível para a câmera de grãos 100 distinguir as partículas de palhiço vazias 320 dos grãos livres 330.[033] According to the invention, this problem is solved by adding the local light point source 140 to the grain camera 100. When the local light point hits an empty chaff particle 320, at least a portion of the light passes through the straw husk and reflects off an interior surface of the empty husk 320. Some of this reflected light, possibly after multiple internal reflections, will pass through the straw husk 320 again and is then captured by camera 120. As a result of such, the entire particle (or almost all of chaff 320 lights up in the captured image of the grain sample. When the local light point reaches free grains 330, that is, a chaff particle comprising a grain, the grain absorbs, or very locally reflects, the light that initially passes through the chaff husk. This absorption, or very local reflection, of light by the grain prevents the light from going deeper into the straw particle and reflecting off the inner surface of the straw hull. As a consequence, only a very direct local reflection at the light spot on the outer layer of the chaff particle lights up in the captured image of the grain sample. From the width of the reflection, it can be determined whether a chaff particle contains a grain. This makes it possible for the grain camera 100 to distinguish empty chaff particles 320 from free grains 330.

[034] Para ilustrar essa diferença no comportamento de reflexão, a Figura 4 mostra perfis de reflexão para partículas de palhiço vazias 320 e grãos livres 330 quando iluminadas por um ponto de luz local. Como pode ser visto nesta Figura, tanto as partículas de palhiço vazias 320 quanto os grãos livres (330) mostram o pico de reflexão (indicado em unidades arbitrárias) causado pela reflexão direta do ponto de luz na superfície externa da casca de palha. Se a casca de palha envolver um grão, como é o caso dos grãos livres 330, a maior parte da luz restante é absorvida por esse grão. Se a casca da palha estiver vazia, a casca da palha brilhará em quase toda a sua superfície externa.[034] To illustrate this difference in reflection behavior, Figure 4 shows reflection profiles for empty chaff particles 320 and free grains 330 when illuminated by a local light point. As can be seen in this Figure, both the empty chaff particles 320 and the free grains (330) show the reflection peak (indicated in arbitrary units) caused by the direct reflection of the light spot on the outer surface of the straw husk. If straw husk surrounds a grain, as is the case with free grains 330, most of the remaining light is absorbed by that grain. If the straw husk is empty, the straw husk will shine over almost its entire outer surface.

[035] Para permitir que o grão absorva uma grande parte da luz que entra, é importante que o tamanho (diâmetro, comprimento e/ou largura) do ponto de luz seja menor que a largura de um grão médio. Pontos de luz maiores deverão iluminar toda a superfície externa das cascas de palha. A reflexão direta em sua superfície externa fará com que toda a casca de palhiço apareça na imagem capturada, tornando impossível distinguir partículas de palhiço vazias 320 dos grãos livres 330. De preferência, o ponto de luz local tem um diâmetro menor que 5 mm, mais preferencialmente, menor que 3, 2, 1 ou 0,5 mm.[035] To allow the grain to absorb a large part of the incoming light, it is important that the size (diameter, length and/or width) of the light spot is smaller than the width of an average grain. Larger points of light should illuminate the entire outer surface of the straw shells. Direct reflection from its outer surface will cause the entire chaff shell to appear in the captured image, making it impossible to distinguish empty chaff particles 320 from free chaff grains 330. Preferably, the local light spot has a diameter of less than 5 mm, more preferably less than 3, 2, 1 or 0.5 mm.

[036] A Figura 5 mostra uma imagem capturada pela câmera de grãos 100 da Figura 2 com a amostra de grão iluminada por pontos de luzes locais 500. Aqui, pode-se observar que as duas partículas de palhiço vazias 320 acendem em toda a sua superfície externa, enquanto os grãos livres 330 mostram apenas uma pequena reflexão direta do ponto de luz local 500.[036] Figure 5 shows an image captured by the grain camera 100 of Figure 2 with the grain sample illuminated by local light spots 500. Here, it can be seen that the two empty chaff particles 320 light up in their entirety. outer surface, while the free grains 330 show only a small direct reflection from the local light spot 500.

[037] A fim de ser capaz de detectar grãos livres 330 em diferentes locais na amostra de grãos e obter imagens como, por exemplo, mostradas na Figura 5, a fonte de ponto de luz local 140 é preferencialmente configurada para iluminar a amostra de grãos com uma pluralidade de pontos de luz local. A pluralidade de pontos de luz pode, por exemplo, ser disposta ao longo de uma linha pelo menos substancialmente reta e/ou em um padrão de grade.[037] In order to be able to detect free grains 330 at different locations in the grain sample and obtain images as, for example, shown in Figure 5, the local light point source 140 is preferably configured to illuminate the grain sample with a plurality of local light points. The plurality of light points may, for example, be arranged along an at least substantially straight line and/or in a grid pattern.

[038] Alternativamente, ou adicionalmente, a fonte de ponto de luz local 140 pode ser configurada para mover o ponto de luz local em relação à amostra de grão. Isso pode ser alcançado controlando a localização do ponto de luz ou movendo a amostra de grãos. Por exemplo, um único ponto de luz ou uma linha horizontal com vários pontos de luz podem ser direcionados para um local fixo enquanto a amostra de grão passa por esse local. Isso pode, por exemplo, ser alcançado por abaixamento gradual ou contínuo de uma plataforma na qual a amostra de grão é transportada enquanto a câmera 120 captura uma série de imagens dessa amostra de grão. Alternativamente, o desvio 710 tem uma saída controlável posicionada em um local mais baixo que a janela 615. A saída é mantida fechada enquanto o desvio 710 é preenchido com grãos. Uma primeira imagem pode então ser capturada com a saída ainda fechada. Imagens subsequentes podem então ser capturadas enquanto o grão deixa o desvio 710 através da saída, fazendo com que a amostra de grão se mova gradualmente para baixo ao longo da janela de desvio 615. Outras soluções mecânicas para obter um movimento semelhante da amostra de grão ao longo da janela de desvio 615 serão evidentes para qualquer pessoa suficientemente qualificada. Alternativamente, quando a câmera é montada diretamente no elevador de grãos 60, o grão é levantado para cima pelo elevador também gerando um movimento relativo dos pontos de luzes locais sobre a superfície do grão durante o processo de captura de imagem.[038] Alternatively, or additionally, the local light point source 140 can be configured to move the local light point relative to the grain sample. This can be achieved by controlling the location of the light spot or moving the grain sample. For example, a single point of light or a horizontal line with multiple points of light can be directed to a fixed location as the grain sample passes that location. This may, for example, be achieved by gradually or continuously lowering a platform on which the grain sample is transported while the camera 120 captures a series of images of that grain sample. Alternatively, bypass 710 has a controllable outlet positioned at a location lower than window 615. The outlet is kept closed while bypass 710 is filled with grain. A first image can then be captured with the exit still closed. Subsequent images can then be captured as the grain leaves the offset 710 through the exit, causing the grain sample to gradually move downward along the offset window 615. Other mechanical solutions to obtain similar movement of the grain sample to the throughout the deviation window 615 will be evident to any sufficiently qualified person. Alternatively, when the camera is mounted directly on the grain elevator 60, the grain is lifted upward by the elevator also generating a relative movement of the local light points on the surface of the grain during the image capture process.

[039] As Figuras 6a e 6b mostram, respectivamente, uma foto de uma partícula de palhiço vazia e uma partícula de grãos livres em uma amostra de grão maior, iluminada por um ponto de luz local. Estas duas fotos confirmam o que já foi descrito acima com referência à imagem da Figura 5. Em ambas as fotos, pode-se ver um reflexo direto do ponto de luz local. Além disso, a Figura 6a mostra claramente como toda a partícula de palhiço vazia acende devido a reflexões internas de luz dentro da partícula de palhiço vazia. Na Figura 6b, pode-se ver como a maior parte da luz é absorvida pelo grão dentro da partícula do grão, reduzindo significativamente os reflexos internos. Como resultado, a partícula de grãos livres acende principalmente na área ao redor de onde é atingida pelo ponto de luz local. Como explicado acima, esta diferença no padrão de reflexão entre a partícula de palhiço vazia na foto da Figura 6a e a partícula de grãos livres na foto da Figura 6b é utilizada pelo dispositivo e método de acordo com a invenção para detectar partículas de grãos livres em amostras de grãos.[039] Figures 6a and 6b show, respectively, a photo of an empty chaff particle and a free grain particle in a larger grain sample, illuminated by a local light point. These two photos confirm what was already described above with reference to the image in Figure 5. In both photos, a direct reflection of the local light point can be seen. Furthermore, Figure 6a clearly shows how the entire empty chaff particle lights up due to internal reflections of light inside the empty chaff particle. In Figure 6b, it can be seen how most of the light is absorbed by the grain within the grain particle, significantly reducing internal reflections. As a result, the free-grain particle mainly lights up in the area around where it is struck by the local light spot. As explained above, this difference in reflection pattern between the empty chaff particle in the photo of Figure 6a and the free-grain particle in the photo of Figure 6b is utilized by the device and method according to the invention to detect free-grain particles in grain samples.

[040] A Figura 7 mostra o fluxograma de uma modalidade do método de acordo com a invenção. O método começa com uma etapa de iluminação ampla 710 em que a fonte do ponto amplo de luz 130 é utilizado para iluminar pelo menos uma porção substancial. Preferencialmente, a amostra completa de grão é iluminada (na medida em que é visível através da janela 615). Em uma primeira etapa de captura de imagem 720, a câmera 120 captura então pelo menos uma imagem da amostra de grãos. A imagem obtida nesta primeira etapa de captura de imagem 720 pode, por exemplo, parecer com a imagem mostrada na Figura 3.[040] Figure 7 shows the flowchart of an embodiment of the method according to the invention. The method begins with a broad illumination step 710 in which the broad spot source of light 130 is used to illuminate at least a substantial portion. Preferably, the entire grain sample is illuminated (to the extent that it is visible through window 615). In a first image capture step 720, the camera 120 then captures at least one image of the grain sample. The image obtained in this first image capture step 720 may, for example, look like the image shown in Figure 3.

[041] Utilizando técnicas de processamento de imagem conhecidas, como filtro, segmentação, detecção de borda e limiar, a imagem capturada é então analisada em uma primeira etapa de análise de imagem 730. Nesta primeira etapa de análise de imagem 730, os grãos 310, cascas de palha 320, 330, partículas de palha e outros tipos de MOG podem ser identificados. Em uma modalidade preferida, redes neurais treinadas e outros algoritmos de inteligência artificial (IA) podem ser utilizados para identificar e contar os diferentes ingredientes da amostra de grãos. Conjuntos de dados de treinamento para tais algoritmos de IA podem ser obtidos utilizando imagens previamente analisadas.[041] Using known image processing techniques such as filter, segmentation, edge detection and thresholding, the captured image is then analyzed in a first image analysis step 730. In this first image analysis step 730, the grains 310 , straw husks 320, 330, straw particles and other types of MOG can be identified. In a preferred embodiment, trained neural networks and other artificial intelligence (AI) algorithms can be used to identify and count the different ingredients in the grain sample. Training datasets for such AI algorithms can be obtained using previously analyzed images.

[042] Em uma etapa de iluminação local subsequente 740, a fonte de ponto de luz local 140 é utilizada para iluminar a amostra de grãos com um ponto de luz local com um tamanho menor que a largura de um grão de trigo médio. Preferencialmente, uma pluralidade de pontos de luzes locais é são utilizados para iluminar simultaneamente a amostra de grão em uma respectiva pluralidade de locais diferentes. Então, em uma segunda etapa de captura de imagem 750, a câmera 120 captura pelo menos uma imagem da amostra de grão. A imagem obtida nesta segunda etapa de captura de imagem 750 pode, por exemplo, parecer com a imagem mostrada na Figura 5. No caso do ponto de luz local, ou a pluralidade de pontos de luzes locais, não cobrir a amostra de grão completo de uma só vez, a fonte de ponto de luz local 140 pode ser controlada para mover o ponto de luz local e a etapa de iluminação local 740 e a segunda etapa de captura de imagem 750 pode ser repetida até que uma imagem completa da amostra de grão integral seja obtida.[042] In a subsequent local illumination step 740, the local light point source 140 is used to illuminate the grain sample with a local light point with a size smaller than the width of an average wheat grain. Preferably, a plurality of local light points are used to simultaneously illuminate the grain sample at a respective plurality of different locations. Then, in a second image capture step 750, the camera 120 captures at least one image of the grain sample. The image obtained in this second image capture step 750 may, for example, look like the image shown in Figure 5. In the case of the local light spot, or the plurality of local light spots, not covering the full grain sample of once, the local light point source 140 may be controlled to move the local light point and the local illumination step 740 and the second image capture step 750 may be repeated until a complete image of the grain sample is obtained. integral is obtained.

[043] Em uma segunda etapa de análise de imagem 760, a imagem ou imagens obtidas na segunda etapa de captura de imagem 750 são analisadas para detectar partículas de palhiço vazias 320 e grãos livres 330 na amostra de grãos. Também para esta segunda etapa de análise de imagem 760, podem ser utilizadas técnicas de processamento de imagem padrão e mais avançadas. Se algoritmos de AI forem utilizados para esta segunda etapa de análise de imagem 760, conjuntos de dados de treinamento podem ser obtidos novamente utilizando imagens previamente analisadas. Tais dados de treinamento podem ser gerados utilizando uma pluralidade de amostras de grãos controladas em que partículas de palhiço vazias 320 e/ou grãos livres 330 são marcados antes que as imagens das amostras de grãos sejam capturadas e analisadas. Preferencialmente, as partículas de palhiço vazias 320 e/ou grãos livres 330 são marcados utilizando uma técnica que torna a marcação indetectável pela câmera 120 da câmera de grãos 100. Por exemplo, corante radioativo ou refletor de UV pode ser utilizado para marcar os grãos livres 330.[043] In a second image analysis step 760, the image or images obtained in the second image capture step 750 are analyzed to detect empty chaff particles 320 and free grains 330 in the grain sample. Also for this second step of image analysis 760, standard and more advanced image processing techniques can be used. If AI algorithms are used for this second step of image analysis 760, training data sets can be obtained again using previously analyzed images. Such training data may be generated using a plurality of controlled grain samples in which empty chaff particles 320 and/or free grains 330 are marked before images of the grain samples are captured and analyzed. Preferably, the empty chaff particles 320 and/or free grains 330 are marked using a technique that makes the marking undetectable by the camera 120 of the grain camera 100. For example, radioactive dye or UV reflector can be used to mark the free grains. 330.

[044] Em uma modalidade preferencial, os resultados da primeira etapa de análise de imagem 730 são utilizados como entrada para a segunda etapa de análise de imagem 720. Onde os resultados da primeira etapa de análise de imagem 730 podem indicar onde as cascas de palha 320, 330 devem ser encontradas na amostra de grãos, a segunda etapa de análise de imagem 760 pode então ser utilizada para diferenciar entre partículas de palhiço vazias 320 e grãos livres 330. Note-se que as duas primeiras etapas do método mostrado na Figura 6 são opcionais e, portanto, não essenciais para a detecção de grãos livres. Os grãos livres 330 e partículas de palhiço vazias 320 podem ser detectadas com uma câmera de grãos 100 que compreende apenas uma fonte de ponto de luz local 140 e nenhuma fonte de ponto amplo de luz 130.[044] In a preferred embodiment, the results of the first image analysis step 730 are used as input to the second image analysis step 720. Where the results of the first image analysis step 730 may indicate where the straw husks 320, 330 should be found in the grain sample, the second image analysis step 760 can then be used to differentiate between empty chaff particles 320 and free grains 330. Note that the first two steps of the method shown in Figure 6 they are optional and therefore not essential for the detection of free grains. Free grains 330 and empty chaff particles 320 can be detected with a grain camera 100 that comprises only a local point light source 140 and no wide point light source 130.

Claims

1. DEVICE (100) FOR ANALYZING A GRAIN SAMPLE, the device (100) comprising a light source (130, 140) for illuminating the grain sample, an image sensor (120) for capturing images of the grain sample, and a controller (150) coupled to the image sensor (120) for receiving images of the grain sample therefrom, the controller (150) being configured to analyze the images to detect at least one grain material of the non-grain material ( 320, 330) on a grain sample, characterized by the fact that the light source (140) is configured to illuminate the grain sample with a local light spot having a size that is smaller than the width of a wheat grain medium (310).

2. DEVICE (100), according to claim 1, characterized by the fact that the local light point has a diameter of less than 5 mm.

3. DEVICE (100), according to claim 1 or 2, characterized in that the light source (140) comprises a laser source.

4. DEVICE (100) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the light source (140) is configured to illuminate the grain sample with a plurality of local light points of a smaller size than the width of an average grain of wheat (310).

5. DEVICE (100), according to claim 4, characterized by the fact that the plurality of local light points are arranged along an at least substantially straight line.

6. DEVICE (100), according to claim 4 or 5, characterized by the fact that the plurality of local light points are arranged in a grid pattern.

7. DEVICE (100), according to any one of claims 1 to 6, characterized by the fact that the light source (140) is configured to move the local light point relative to the grain sample.

8. DEVICE (100), according to any one of claims 1 to 7, characterized by the fact that the light source (130) is further configured to illuminate the grain sample with a broad spot of light having a size that it is several times longer than the length of an average wheat grain.

9. DEVICE (100), according to claim 8, characterized by the fact that the broad point of light has a diameter of at least 5 cm.

10. COMBINED HARVESTER (10), characterized by comprising a device (100) for analyzing a grain sample as defined in any one of claims 1 to 9.

11. COMBINED HARVESTER (10) according to claim 10, characterized by the fact that it comprises a clean grain elevator (60) for transporting clean grain to a grain tank (28), the device (100) for analyzing a sample of grain being arranged to capture images of grain in the clean grain elevator (60) or in a bypass section (710) thereof.

12. METHOD FOR ANALYZING A SAMPLE OF GRAINS using a device (100) as defined in any one of claims 1 to 9, characterized in that the method comprises the steps of: using the light source (140) to illuminate a sample of grain with a local point of light with a size smaller than the width of an average wheat grain, use the image sensor (120) to capture at least one image of the grain sample, analyze at least one captured image to determine a reflection profile of the local light spot in the grain sample, and detect, based on the determined reflection profile, a different grain material from the non-grain material in the grain sample.

13. METHOD, according to claim 12, characterized by the fact that it further comprises the classification, based on the determined reflection, of a type of grain material from the different non-grain material.

14. METHOD, according to claim 13, characterized by the fact that the type of grain material of the different non-grain material is empty chaff particle or free grains.

15. METHOD according to claim 14, characterized by the fact that it further comprises using the light source (130) to illuminate the grain sample with a broad spot of light with a size that is several times larger than the length of a medium wheat grain.

16. METHOD, according to claim 15, characterized by the fact that trained neural networks and/or other artificial intelligence (AI) algorithms are used to detect material other than grains from non-grain material.

17. COMPUTER READABLE MEDIA characterized by comprising instructions that, when executed by a computer, cause the computer to execute a method as defined in any one of claims 12 to 16.