DD279797A7 - Farbempfindlicher geber - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen farbempfindlichen Geber, der aus einer Beleuchtungseinrichtung mit Reflektor besteht, die starr an einem lichtempfindlichen Block befestigt ist, der ein Spektrumtrennelement und einen optisch mit diesem verbundenen Fotoempfaenger fuer den sichtbaren Spektrumbereich und einen Fotoempfaenger fuer den nahen infraroten Spektrumbereich des von den Objekten im Betrachtungsbereich reflektierten Signals enthaelt, dessen Ausgaenge ueber einen entsprechenden linearen Verstaerker mit den Eingaengen eines Vergleichsblocks verbunden sind. Das Verbinden des linearen Verstaerkers im Kanal fuer den sichtbaren Spektrumbereich zum entsprechenden Eingang des Vergleichsblocks erfolgt durch einen Addierer, dessen zweiter Eingang mit einer Quelle fuer konstante Spannung verbunden ist. Der Ausgang des Vergleichsblocks ist auch der Ausgang des farbempfindlichen Gebers. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen farbempfindlichen Geber, der für die Erkennung von Pflanzen in der Landwirtschaft eingesetzt werden kann.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Ein bekannter farbempfindlicher Geber (SU-Urheberschein 968631) enthält eine Beleuchtungseinrichtung mit Reflektor, die starr an einem lichtempfindlichen Block befestigt ist, der optische Filter, ein Spektrumtrennelement und optisch m't ihm verbundene Fotoempfänger für den sichtbaren und den nahen infraroten Bereich des Spektrums des von den Objekten im Betrachtungsbereich reflektierten Lichtsignals enthält, dcsori Ausgänge mittels logarithmischen Verstärkers mit den Eingängen eines Differentialverstärkers verbunden sind, und dessen Ausgang mit dem Eingang einer Schaltung für das Absondern des Signals verbunden ist, dessen Ausgang der Ausgang des Gebers ist.

Ein Nachteil dieses bekannten farbempfindlichen Gebers liegt in seinem unstabilen Betrieb, was zu einer unverläßlichen Erkennung von grünen Pflanzen mit einer Fläche bis zu 1,5cm² bei Änderung der bodenklimatischen und äußeren Bedingungen führt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den vorgenannten Nachteil weitgehend zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen farbempfindlichen Geber mit erhöhter Stabilität der Erkennung von Pflanzen mit einer Fläche bis zu 1,5cm² bei Änderung der bodenklimatischen Bedingungen zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem farbempfindlichen Geber gelöst, der aus einer Beleuchtungseinrichtung mit Reflektor besieht, die starr an einem lichtempfindlichen Block befestigt ist, der ein Spektrumtrennelement und einen optisch verbundenen Fotoempfänger für den sichtbaren Spektrumbereich und einen Fotoempfänger für den nahen infraroten Spektruinbereich des von den Objekten im Betrachtungsbereich reflektierten Signals enthält, dessen Ausgänge über einen entsprechenden linearen Verstärker mit den Eingängen eines Vergleichsblocks verbunden sind. Das Verbinden des linearen Verstärkers im Kanal für den sichtbaren Spektriimbereich zum entsprechenden Eingang des Vergleichsblocks erfolgt durch einen Addierer, dessen zweiter Eingang mit einer Quelle für konstante Spannung verbunden ist. Der Ausgang dos Vergleichsblocks ist der Ausgang des farbempfindlichen Gebers.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen farbempfindlichen Gebers liegt in der erhöhten Stabilität bei der Erkennung von grünen Pflanzen mit einer Fläche bis zu 1,5cm² bei Änderung der bodenklimatischen Bedingungen und der äußeren Beleuchtung.

Ausführungsbaispiele

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: ein Blockschema des Gebers;

Fig. 2: uin Diagramm der Spannungen in charakteristischen Punkten des Blockschemas von Fig. 1 als Zeitfunktion beim Beirieb

des Gebers über hellem Boden und bei schwacher Beleuchtung E₁; Tig. 3: ein Diagramm der Spannungen in charakteristischen Punkten des Rlockschemas von Fig. 1 beim Betrieb des Gebers über hellem Boden bei starker Beleuchtung E₂ > E₁;

Fig.4: ein Diagramm der gleichen Spannungen beim Betrieb des Gebers über dunklem Boden bei schwacher Beleuchtung E₁; Fig.5: ein Diagramm der Spannungen beim Betrieb des Gebers über dunklem Boden bei starker Beleuchtung E₂ > E|.

Der farbempfindliche Geber (Fig. 1) enthält einen lichtempfindlichen Block 1, in dem ein optischer Kanal 2 ausgebildet ist, der mit einem Spektrumtrennelement 3 endet, das optisch mit einem Halbleiter-Fotoempfänger 4 für den nahen infraroten Bereich des Spektrums und mit einem Fotoempfänger 5 für den sichtbaren Pereich des Spektrums des von den Objekten 6 im Betrachtungsbereich reflektierten Lichtsignals verbunden ist. Der Ausgang des Fotoempfängers 4 für den nahen infraroten Bereich des reflektierten Lichtsignals ist mit dem Eingang eines linearen Verstärkers 7 verbunden. Der Ausgang des Fotoempfängers 5 für den sichtbaren Bereich des reflektierten Lichtsignals ist mit dem Eingang eines zweiten linearen Verstärkers 8 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des Addierers 9 verbunden ist. Mit dem anderen Eingang des Addierers 9 ist eine Quelle 10fürkonstanteSpannung verbunden. Die Ausgänge des Verstärkers 7 und des Addierers 9sindmit den beiden Eingängen des Vergleichsblocks 11 verbunden, dessen Ausgang auch Ausgang des farbempfindlichen Gebers ist. An dem lichtempfindlichen Block 1 ist starr eine Lichtquelle 12 befestigt, die mit einem Reflektor versehen ist, der mit seiner Öffnung zu den Objekten 6 gedreht ist, die sich im Betrachtungsbereich befinden. Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen farbempfindlichen Gebers ist wie folgt:

Der Lichtstrom von der Lichtquelle 12 fällt auf die Objekte 6, die sich im Betrachtungsbereich des farbempfindlichen Gebers befinden. Der von ihnen reflektierte l.ichtstrom gelangt in den optischen Kanal 2 und wird durch das Spektrumtrennelement 3 in zwei Teile getrennt. Der Teil des reflektierten Lichtstroms, der dem sichtbaren Spektrumbereich entspricht, fällt auf den Fotoempfänger 5, während der andere Teil, der dem nahen infraroten Spektrumbereich entspricht, auf dem Fotoempfänger 4 fällt.

Die elektromagnetische Strahlung wird von den Fotoempfängern 4 und 5 in elektrische Signale umgeformt, die durch die entsprechenden linearen Verstärker 7 und 8 verstärkt werden, an dessen Ausgängen entsprechend die Signale U, und U₂ anliegen. Das Signal U₃ der Quelle 10 für konstante Spannung wird zu dem einen Eingang des Addierers 9 zugeführt, an dessen anderen Eingang das Signal U₂ des linearen Verstärkers 8 gelangt, infolgedessen am Ausgang des Addierers 9 das resultierende Signal U₄ anliegt, welches an einen Eingang des Vergleichsblocks 11 gelangt. Im anderen Eingang des Vergleichsblocks 11 wird das Signal U, vom Ausgang des linearen Verstärkers 7 zugeführt. In Abhängigkeit davon, welches Objekt 6 sich unter dem lichtempfindlichen Block 1 befindet, wird nach dem Vergleich der Signale Ui und U4 im Vergleichsblock 11 an dessen Ausgang ein Signal U formiert, dessen Polarität sich beim Erscheinen einer Pflanze im Blickfeld des farbempfindlichen Gebers ändert. In Fig. 2 bis 5 sind Diagramme gezeigt, mit dessen Hilfe die Wirkungsweise des Gebers bei verschiedenen Betriebsbedingungen erläutert wird. An der Abzisse ist die Zeit aufgetragen.

Die konstant·* Spannung U₃ der Quelle 10 für konstante Spannung erhält ihren Wert unabhängig von der Änderung der bodenklimatischen Bedingungen aufrecht.

Beim Betrieb des farbempfindlichen Gebers über helle Böden und bei schwacher Beleuchtung Ei (Fig. 2) liegt das Signal Ui des Ausgangs der Verstärker 7 im Kanal des nahen infraroten Bereichs des Spektrums und ist immer größer als das Signal U₂ am Ausgang des Verstärkers 8 im Kanal für den sichtbaren Spektrumsbereich. Das Signal U₄ im Ausgang des Addierers 9 ist immer größer als das Signal Ui, infolgedessen das Ausgangsmaterial U negativ ist, und dies ist ein Signal für das Fehlen von Pflanzen im Blickfeld des Gebers. Falls im Moment ti eine Pflanze ins Blickfeld des Gebers gelangt, ändert sich die spektrale Zusammensetzung des von den Objekten 6 reflektierten Signals so, daß das Signal Ui sprungartig anwächst und größer als das Signal U₄ wird, was zu einer Änderung des Zustands im Ausgang des Vergleichsblocks 11 führt, d. h. daß U positiv wird. Das positive Potential U wird k is zu dem Moment t₂ aufrecht erhalten, in dem die Pflanze das Blickfeld des Gebers verläßt. Bei Änderung der Beleuchtung E₁. Ei der Objekte 6 im Blickfeld des Gebers (Fig.3) wachsen die Ausgangssignale Ui und U₂ der Verstärker 7 und 8 in beiden Kanälen an. Das Ausgangssignal U₄ des Addierers 9 wächst auch entsprechend an. Beim Fehlen einer Pflanze im Blickfeld des Gebers ist das Signal U₂ am Ausgang des Verstärkers irn Kanal für den sichtbaren Bereich des Spektrums größer als das Signal Ui am Ausgang des Verstärkers 7 im Kanal für den nahen infraroten Spektrumsbereich und zwar als Folge der Änderung der Spektralzusammensetzung des auf die Objekte 6 fallenden Lichtstroms. Das Signal U₄ ist ebenfalls größer als das Signal ¹Ji. Bei diesen Bedingungen ist das Ausgangssignal U der Vergleichseinrichtung 11 negativ und bleibt bis zum Moment!, erhal'en, in dem eine Pflanze ins Blickfeld des Gebers gelangt. Dies ruft ein schroffes Absinken des Signals U hervor, das größer wird als das Signal U₄, das wiederum führt zur Erzeugung eines positiven Signals U. Das positive Signal am Ausgang des Vergleichsblocks 11 bleibt bis zum Moment t₂ erhalten, in dem die Pflanze des Blickfeld des Gebers verläßt.

Beim Betrieb des farbempfindlichen Gebers über helle Böden (Fig. 2,3) wirkt sich das Erscheinen und Verschwinden von Steinen im Blickfeld des Gebers nicht auf das Ausgangssignal U des Vergleichsblocks 11 aus, weil die spektrale Reflektionscharakteristik der Steine identisch mit der spektralen Reflektionscharakteristik des hellen Bodens ist.

Beim Betrieb des farbempfindlichen Gebers über dunkle Böden ist beim Fehlen von Pflanzen im Blickfeld des Gebers sowohl bei schwacher Beleuchtung Ei (Fig.4) als auch bei starker Beleuchtung E₂ > Ei (Fig. 5) das Ausgangssignal Ui des Verstärkers 7 im Kanal für den nahen infraroten Spektrumsbereich immer stärker als das Signal U₂ am Ausgang des Verstärkers 8 im Kanal für den sichtbaren Spektrumsbereich; das wird von der spektralen Reflektionscharakteristik der dunklen Böden hervorgerufen. Bei diesen Bedingungen ist das Signal U₄ immer stärker als das Singal Ui dank der Hinzufügung der konstanten Spannung U₃. Infolgedessen ist das Ausgangssignal U des Vergleichsblocks 11 negativ; das ist ein Signal für das Fehlen von Pflanzen. Falls im Moment t, eine Pflanze in das Blickfeld des Gebers gelangt, verursacht diese ein schroffes Anwachsen des Signals Ui im Kanal für den nahen infraroten Spektrumsbereich, das größer wird als das Signal U₄ am Ausgang des Addierers 9 und eine Änderung von U von negativen zu positiven Werten bewirkt. Der positive Wert von U bleibt bis zum Moment t₂ erhalten, wenn die Pflanze das Blickfeld des Gebers verläßt.

Falls im Moment t₃ ein Stein in aas Blickfeld des Gebers gelangt, dessen spektrale Reflexionscharakteristik identisch ist mit der dos hellen Bodens, so wachser, die Signale U_t und U₂ bzw. U₄ gleichzeitig, doch die Ungleichung Ui < ¹J₄ bleibt immer erhalten, so daß das negative Signal U am Ausgang des Vergleichsblocks 11 erhalten bleibt, was ein Signal für das Fehlen von Pflanzen ist.

Claims (1)

1. Farbempfindlicher Geber, der aus einer Beleuchtungseinrichtung mit Reflektor besteht, die starr an einem lichtempfindlichen Block befestigt ist, der ein Spektrumstrennelement und einen optisch mit diesem verbundenen Fotoempfänger für den sichtbaren Spektrumsbereich und einen Fotoempfänger für den nahen infraroten Spektrumsbereich des von den Objekten im Betrachtungsbereich reflektierten Signals enthält, dessen Ausgänge über einen entsprechenden Verstärker mit den Eingängen eines Vergleichsblocks verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (7) und (8) linear sind und das Verbinden des linearen Verstärkers (8) im Kanal für den sichtbaren Spektrumsbereich zum entsprechenden Eingang des Vergleichsblocks (1) durch einen Addierer (9) erfolgt, dessen zweiter Eingang mit einer Quelle (10) für eine konstante Spannung verbunden ist, wobei der Ausgang des Vergleichsblocks (11) auch der Ausgang des farbempfindlichen Gebers ist.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen