DD279797A7 - COLOR SENSITIVE - Google Patents
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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. 1The invention relates to a color-sensitive transmitter, which consists of a lighting device with a reflector which is rigidly attached to a photosensitive block comprising a spectrum separation element and a visually associated with the photo receiver for the visible spectrum range and a photo receiver for the near infrared spectral range of the objects Contains reflected signal in the field of view, whose outputs are connected via a corresponding linear amplifier with the inputs of a comparison block. The connecting of the linear amplifier in the channel for the visible spectrum range to the corresponding input of the comparison block is effected by an adder whose second input is connected to a source for constant voltage. The output of the comparison block is also the output of the color-sensitive sensor. Fig. 1
Description
Die Erfindung betrifft einen farbempfindlichen Geber, der für die Erkennung von Pflanzen in der Landwirtschaft eingesetzt werden kann.The invention relates to a color-sensitive donor that can be used for the detection of plants in agriculture.
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.A known color-sensitive transmitter (SU copm. 968631) comprises a reflector illumination device fixed rigidly to a photosensitive block, the optical filter, a spectrum separation element, and optically connected photoreceivers for the visible and near infrared regions of the spectrum from the objects in the viewing area reflected light signal, dcsori outputs are connected by means of a logarithmic amplifier to the inputs of a differential amplifier, and whose output is connected to the input of a circuit for separating the signal whose output is the output of the encoder.
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.A disadvantage of this known color-sensitive sensor is its unstable operation, which leads to an unreliable recognition of green plants with an area up to 1.5 cm 2 when the soil climatic and external conditions change.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, den vorgenannten Nachteil weitgehend zu vermeiden.The aim of the invention is to largely avoid the aforementioned disadvantage.
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.The invention has for its object to develop a color-sensitive donor with increased stability of the detection of plants with an area up to 1.5 cm 2 when changing the soil climatic conditions.
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.This object is achieved with a color-sensitive sensor, which looks from a lighting device with reflector, which is rigidly attached to a photosensitive block having a spectrum separation element and an optically connected photoreceiver for the visible spectrum range and a photoreceiver for the near infrared Spektruinbereich of the Objects in the observation range reflected signal whose outputs are connected via a corresponding linear amplifier to the inputs of a comparison block. The connection of the linear amplifier in the visible spectrum channel to the corresponding input of the comparison block is accomplished by an adder whose second input is connected to a source of constant voltage. The output of the comparison block is the output of the color-sensitive sensor.
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.An advantage of the color-sensitive sensor according to the invention lies in the increased stability in the detection of green plants with an area up to 1.5 cm 2 with a change of the soil climatic conditions and the external illumination.
AusführungsbaispieleAusführungsbaispiele
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:
Fig. 1: ein Blockschema des Gebers;Fig. 1: a block diagram of the encoder;
Fig. 2: uin Diagramm der Spannungen in charakteristischen Punkten des Blockschemas von Fig. 1 als Zeitfunktion beim BeiriebFig. 2: uin diagram of the voltages in characteristic points of the block diagram of Fig. 1 as a time function during 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;of the encoder over bright ground and in low illumination E 1 ; Tig. FIG. 3: a diagram of the voltages in characteristic points of the Rlock scheme of FIG. 1 during operation of the encoder over a bright ground under strong illumination E 2 > E 1 ;
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|.4 shows a diagram of the same voltages during operation of the transmitter over dark ground with low illumination E 1 ; Fig. 5: a diagram of the voltages during operation of the sensor over dark ground under strong illumination E 2 > 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:The color-sensitive sensor (FIG. 1) contains a photosensitive block 1 in which an optical channel 2 terminates and terminates with a spectrum separator 3 which is optically coupled to a semiconductor photoreceptor 4 for the near infrared region of the spectrum and to a photoreceptor 5 is connected to the visible range of the spectrum of the light signal reflected by the objects 6 in the viewing area. The output of the photoreceiver 4 for the near infrared region of the reflected light signal is connected to the input of a linear amplifier 7. The output of the photo receiver 5 for the visible range of the reflected light signal is connected to the input of a second linear amplifier 8 whose output is connected to an input of the adder 9. Connected to the other input of the adder 9 is a source 10 for constant voltage. The outputs of the amplifier 7 and the adder 9 are connected to the two inputs of the comparison block 11, whose output is also the output of the color-sensitive sensor. Fixed to the photosensitive block 1 is a light source 12 provided with a reflector which is rotated with its opening towards the objects 6 located in the viewing area. The mode of action of the color-sensitive sensor according to the invention is as follows:
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.The luminous flux from the light source 12 falls on the objects 6, which are located in the viewing area of the color-sensitive sensor. The l.ichtstrom reflected by them enters the optical channel 2 and is separated by the spectrum separation element 3 in two parts. The portion of the reflected luminous flux corresponding to the visible spectrum range is incident on the photoreceptor 5, while the other portion corresponding to the near infrared spectrum range is incident on the photoreceptor 4.
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.The electromagnetic radiation is converted by the photoreceptors 4 and 5 into electrical signals which are amplified by the corresponding linear amplifiers 7 and 8, at the outputs of which the signals U and U 2 are present. The signal U 3 of the constant voltage source 10 is supplied to the one input of the adder 9, at the other input the signal U 2 of the linear amplifier 8 passes, consequently the output signal of the adder 9, the resulting signal U 4 is applied to a Input of the comparison block 11 passes. In the other input of the comparison block 11, the signal U, from the output of the linear amplifier 7 is supplied. Depending on which object 6 is located below the light-sensitive block 1, after the comparison of the signals Ui and U4 in the comparison block 11, a signal U is formed at its output whose polarity changes when a plant appears in the field of view of the color-sensitive sensor. In Fig. 2 to 5 diagrams are shown, by means of which the operation of the encoder is explained under different operating conditions. At the abscissa the time is applied.
Die konstant·* Spannung U3 der Quelle 10 für konstante Spannung erhält ihren Wert unabhängig von der Änderung der bodenklimatischen Bedingungen aufrecht.The constant voltage U 3 of the constant voltage source 10 maintains its value independently of the change in soil climatic conditions.
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.In the operation of the color-sensitive sensor over bright floors and low light Ei (Figure 2), the signal Ui of the output of the amplifier 7 is in the channel of the near infrared region of the spectrum and is always greater than the signal U 2 at the output of the amplifier 8 im Channel for the visible spectrum range. The signal U 4 in the output of the adder 9 is always larger than the signal Ui, as a result of which the starting material U is negative, and this is a signal for the absence of plants in the field of vision of the encoder. If at the moment ti a plant enters the field of view of the encoder, the spectral composition of the signal reflected by the objects 6 changes so that the signal Ui increases suddenly and becomes larger than the signal U 4 , resulting in a change of state in the output of Comparative block 11 results, ie that U becomes positive. The positive potential U is maintained k at the moment t 2 at which the plant leaves the giver's field of vision. When changing the lighting E 1 . Ei of the objects 6 in the field of vision of the encoder (Figure 3) grow the output signals Ui and U 2 of the amplifier 7 and 8 in both channels. The output signal U 4 of the adder 9 also increases accordingly. In the absence of a plant in the field of vision of the transmitter, the U 2 signal at the output of the amplifier in the visible region spectrum is greater than the Ui signal at the output of the amplifier 7 in the near infrared spectrum region due to the change in spectral composition of the luminous flux falling on the objects 6. The signal U 4 is also greater than the signal 1 Ji. Under these conditions, the output signal U of the comparator 11 is negative and remains until the moment in which a plant comes into the field of view of the encoder. This causes a sharp drop of the signal U, which is greater than the signal U 4 , which in turn leads to the generation of a positive signal U. The positive signal at the output of the comparison block 11 is maintained until the moment t 2 , in which the plant of Field of view of the giver leaves.
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.When the color-sensitive sensor is operated over light soils (FIGS. 2, 3), the appearance and disappearance of stones in the field of view of the sensor does not affect the output signal U of the comparison block 11 because the spectral reflection characteristic of the stones is identical to the spectral reflection characteristic of the light Soil is.
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.In the absence of plants in the field of vision of the transmitter, when operating the color-sensitive sensor over dark floors, the output signal Ui of the amplifier 7 in the channel is in the case of weak illumination Ei (FIG. 4 ) as well as strong illumination E 2 > Ei (FIG. 5) the near infrared spectral region always stronger than the signal U 2 at the output of the amplifier 8 in the visible spectrum region; this is caused by the spectral reflectance characteristic of the dark floors. In these conditions, the signal U 4 is always stronger than the Singal Ui thanks to the addition of the constant voltage U 3 . As a result, the output signal U of the comparison block 11 is negative; that is a signal for the absence of plants. If at the moment t, a plant comes into the field of view of the encoder, this causes a sharp increase of the signal Ui in the channel for the near infrared spectral region, which is greater than the signal U 4 at the output of the adder 9 and a change of U from negative causes positive values. The positive value of U is maintained until moment t 2 when the plant leaves the giver's field of vision.
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 Ut 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.If at the moment t 3, a stone in aas field of view of the sensor passes, whose spectral reflection characteristic is identical to the dos bright soil, so grower, the signals U t and U 2 and U 4 at the same time, but the inequality Ui <1 J 4 remains always so that the negative signal U remains at the output of the comparison block 11, which is a signal for the absence of plants.
Claims (1)
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| DD29938487A DD279797A7 (en) | 1987-01-21 | 1987-01-21 | COLOR SENSITIVE |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108051374A (en) * | 2012-11-06 | 2018-05-18 | 爱色丽瑞士有限公司 | For capturing the handheld measuring device and method of the eye impressions of measurement object |
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1987
- 1987-01-21 DD DD29938487A patent/DD279797A7/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108051374A (en) * | 2012-11-06 | 2018-05-18 | 爱色丽瑞士有限公司 | For capturing the handheld measuring device and method of the eye impressions of measurement object |
| CN108051374B (en) * | 2012-11-06 | 2020-12-08 | 爱色丽瑞士有限公司 | Handheld measuring device and method for capturing a visual impression of a measuring object |
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