DE102005005557A1 - Device for controlling and / or regulating an agricultural machine by means of an image acquisition and processing device - Google Patents
Device for controlling and / or regulating an agricultural machine by means of an image acquisition and processing device Download PDFInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Landmaschine zur Boden-, Saat- und/oder Erntegutbearbeitung, mit zumindest einer an der Landmaschine vorgesehenen Kamera, einer Bildauswerteeinheit zur Auswertung eines von der Kamera erfassten Bildes, sowie einer Steuereinrichtung zur Abgabe eines Steuersignals zur Steuerung und/oder Regelung der Landmaschine in Abhängigkeit der von der Bildauswerteeinheit bereitgestellten Bildauswertung. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Kamera auf das von der Landmaschine erzeugte Arbeitsergebnis gerichtet ist und ein Bild des bearbeiteten Bodens, Saat- und/oder Ernteguts bereitstellt und die Steuereinrichtung das auszugebende Steuersignal anhand des erfassten und ausgewerteten Bildes des bearbeiteten Bodens, Saat- und/oder Ernteguts bestimmt (Fig. 1).The The present invention relates to a device for controlling and / or Control of an agricultural machine for soil, seed and / or crop processing, with at least one camera provided on the agricultural machine, one Image evaluation unit for evaluating a detected by the camera Image, and a control device for outputting a control signal for controlling and / or regulating the agricultural machine in dependence the image evaluation provided by the image evaluation unit. Draws according to the invention the device is characterized by the fact that the camera on the of the agricultural machine generated work result is addressed and a picture of the edited Soil, seed and / or crop provides and the control device the control signal to be output on the basis of the detected and evaluated Image of the processed soil, crop and / or crop (Fig. 1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Landmaschine zur Boden-, Saat- und/oder Erntegutbearbeitung, mit zumindest einer an der Landmaschine vorgesehenen Kamera, einer Bildauswerteeinheit zur Auswertung eines von der Kamera erfassten Bildes, sowie einer Steuereinrichtung zur Abgabe eines Steuersignals zur Steuerung und/oder Regelung der Landmaschine in Abhängigkeit der von der Bildauswerteeinheit bereitgestellten Bildauswertung.The The present invention relates to a device for controlling and / or Control of an agricultural machine for soil, seed and / or crop processing, with at least one camera provided on the agricultural machine, one Image evaluation unit for evaluating a detected by the camera Image, and a control device for outputting a control signal for controlling and / or regulating the agricultural machine in dependence the image evaluation provided by the image evaluation unit.
Der
Einsatz von Kameras und Bildverarbeitungssystemen wurde allgemein
für die
Landmaschinentechnik und insbesondere auch bereits zur Steuerung
der Landmaschinen in mannigfaltiger Weise vorgeschlagen. So zeigt
die
Diese bekannten Landmaschinensteuerungen mit Videobilderfassung funktionieren in der Praxis allerdings nur bedingt. Ein Problem ist hierbei, dass die erfassten Bilder nahezu unzählige Variationen zeigen können und demzufolge die Bildauswertung nahezu beliebig komplex werden kann. Die vor den Landmaschinen liegenden, zu überfahrenden Feldabschnitte, die von den Kameras beobachtet werden, können naturgemäß nahezu beliebig variieren und halten sich an keine vorgegebenen Schemata, was die Bildauswertung äußerst schwierig macht.These known agricultural machine controls with video capture function in practice, however, only conditionally. A problem here is that the captured images almost countless Can show variations and as a result the image analysis becomes almost arbitrarily complex can. The field sections to be crossed ahead of the agricultural machines, which are observed by the cameras can, of course, almost vary arbitrarily and do not adhere to any given schemes, which makes the image analysis extremely difficult.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung solcher Landmaschinen anzugeben, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll eine in der Praxis tatsächlich verlässlich handhabbare Bilderfassung- und -verarbeitung erreicht werden, die eine zuverlässige Maschinensteuerung sicherstellt.Of the The present invention is therefore based on the object, an improved Specify device for controlling or regulating such agricultural machines avoids the disadvantages of the prior art and the latter in advantageously continues training. Preferably, a in the Practice actually reliable manageable image capture and processing are achieved a reliable one Machine control ensures.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention this Problem solved by a device according to claim 1. advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung schlägt also den vom genannten Stand der Technik abweichenden Weg ein, mithilfe der zumindest einen Kamera nicht das unbearbeitete Feld mit seinen nahezu beliebigen Variationen, sondern das von der Landmaschine produzierte Arbeitsergebnis, das regelmäßig nur eine begrenzte Anzahl von Variationen aufweisen wird, zu erfassen und anhand des somit weniger Variationen unterworfenen Bildes die Landmaschine zu steuern bzw. zu regeln. Die an der Landmaschine vorgesehene Kamera ist erfindungsgemäß auf das von der Landmaschine erzeugte Arbeitsergebnis gerichtet und stellt ein Bild des bearbeiteten Bodens, Saat- und/oder Ernteguts bereit. Die Steuereinrichtung bestimmt sodann das auszugebende Steuersignal zur Steuerung bzw. Regelung der Landmaschine anhand dieses erfassten und entsprechend ausgewerteten Bildes des bearbeiteten Bodens, Saat- und/oder Ernteguts. Es versteht sich, dass hierbei der Begriff „Saatgut" im vorliegenden Kontext grundsätzlich breit zu verstehen ist und ggf. auch Düngemittel, Pestizide und ähnliches auf das Feld auszubringende Gut umfassen kann.The present invention proposes So deviating from the cited prior art way, using the at least one camera does not have the unprocessed field with it almost any variations, but that of the agricultural machine produced work result, which regularly only a limited number of variations, and by means of the thus less variations subject image to control the agricultural machine or to regulate. The provided on the agricultural machine camera according to the invention on the directed and produced by the agricultural machine generated work result a picture of the cultivated soil, seeds and / or crops ready. The control device then determines the control signal to be output to control the agricultural machine based on this detected and correspondingly evaluated image of the processed soil, seed and / or crops. It is understood that here the term "seed" in the present Context in principle broad and, where appropriate, also fertilizers, pesticides and the like may include good to be applied to the field.
Das von der Steuereinrichtung abgegebene Steuersignal kann hierbei in verschiedener Art und Weise verwendet werden. Insbesondere kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Bildauswertung diverse Betriebsparameter der Landmaschine automatisch steuern bzw. regeln. Hierzu können an der Landmaschine vorgesehene Aktoren zur Einstellung von Betriebs- und/oder Bearbeitungsparametern der Landmaschine automatisch von der Steuereinrichtung mit den entsprechenden Steuersignalen angesteuert werden. Mithilfe der das erzeugte Arbeitsergebnis betrachtenden Kamera kann überprüft werden, ob das tatsächlich erzeugte Arbeitsergebnis dem erwünschten Arbeitsergebnis der Landmaschine entspricht. Werden mithilfe der Kamera und der Bildauswertung Abweichungen erfasst, verändert die Steuereinrichtung durch Ansteuerung der genannten Aktoren anhand eines vorgegebenen Regelalgorithmus die Einstellung der entsprechenden Bearbeitungspara meter, um die Abweichung zwischen dem tatsächlich erzeugten Arbeitsergebnis der Landmaschine und dem erwünschten Arbeitsergebnis wegzuregeln. Hierbei können von der Steuereinrichtung Steuersignale für z. B. Fahrgeschwindigkeit, die Drehzahl, die Arbeitstiefe, die Neigung und Anstellwinkel von Arbeitswerkzeugen erzeugt werden.The control signal output by the control device can in this case be used in various ways. In particular, the control device can automatically control or regulate various operating parameters of the agricultural machine as a function of the image evaluation. For this purpose, provided on the agricultural machine actuators for setting operating and / or processing parameters of the agricultural machine automatically by the controller with the corresponding control signals be controlled. With the aid of the camera, the result of the work produced can be checked to see if the actually produced result corresponds to the desired work result of the agricultural machine. If deviations are detected with the aid of the camera and the image evaluation, the control device changes the setting of the corresponding processing parameters by controlling the abovementioned actuators using a predetermined control algorithm in order to offset the deviation between the actually produced work result of the agricultural machine and the desired work result. In this case, control signals for z. As driving speed, the speed, the working depth, the inclination and angle of working tools are generated.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung in Weiterbildung der Erfindung mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der entsprechenden Steuersignale verbunden sein. Hierdurch wird bereits eine semi-automatische Steuerung der Landmaschine ermöglicht. Die Steuersignale werden für den Maschinenführer angezeigt, so dass dieser Bearbeitungsparameter verändern kann. Beispielsweise können auf der Anzeige Soll-Werte für die Fahrgeschwindigkeit, die Drehzahl, die Lenkrichtung und dergleichen angegeben werden, so dass der Maschinenführer entsprechend steuern kann.alternative or additionally can the control device in a further development of the invention with a display device be connected to the display of the corresponding control signals. hereby a semi-automatic control of the agricultural machine is already possible. The control signals are for the machine operator displayed so that this machining parameter can change. For example, you can on the display target values for the driving speed, the rotational speed, the steering direction and the like be specified so that the operator can control accordingly.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Bildauswerteeinheit und/oder die Steuereinrichtung auch mit einer Speichereinrichtung zur Datenaufzeichnung verbunden sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine Kartierung der bearbeiteten Feldabschnitte. Beispielsweise kann die Verteilung des Saatgutaustrags über bearbeitete Feldabschnitte aufgezeichnet werden.In Development of the invention, the image evaluation unit and / or the controller is also connected to a memory device for data recording be. this makes possible For example, a mapping of the processed field sections. For example, the distribution of seed output can be edited over Field sections are recorded.
Es versteht sich, dass die genannte Steuerung auch Kameras aufweisen kann, die erst noch zu überfahrende Feldabschnitte erfassen, so dass in Abhängigkeit der entsprechenden Bildauswertung Steuersignale für die Steuerung und/oder Regelung der Landmaschine bereitgestellt werden können. Insbesondere kann mithilfe solcher Kameras eine Hinderniserkennung durchgeführt werden. Die Bildauswerteeinheit kann hierzu einen Hinderniserkennungsbaustein aufweisen. Weiterhin ist die Vermessung von Objekten bzw. die Erfassung von Felddaten mithilfe solcher Kameras möglich. Die Steuereinrichtung stellt in Abhängigkeit entsprechender Objektmaße bzw. Felddaten passende Steuersignale für die Landmaschine bereit.It It is understood that said controller also have cameras can, the first still to be crossed Capture field sections so that depending on the corresponding Image evaluation control signals for provided the control and / or regulation of the agricultural machine can be. In particular, with the aid of such cameras obstacle detection carried out become. The image evaluation unit can for this purpose an obstacle detection block exhibit. Furthermore, the measurement of objects or the acquisition field data using such cameras possible. The control device depends on corresponding object dimensions or field data matching control signals for the agricultural machine ready.
Die Bildauswertung kann grundsätzlich in verschiedener Art und Weise erfolgen. Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Bildauswerteeinheit einen Texturanalysebaustein aufweisen, mithilfe dessen eine Texturanalyse des von der Kamera bereitgestellten Bildes durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann das Streumuster eines Zetters mithilfe einer solchen Texturanalyse bestimmt werden. Die Steuereinrichtung kann sodann Bearbeitungsparameter des Zetters durch entsprechende Steuersignale steuern bzw. regeln, um den Zetter derart einzustellen, dass das gewünschte Streubild erzielt wird.The Image analysis can basically done in different ways. After a favorable execution According to the invention, the image evaluation unit can use a texture analysis module by means of which a texture analysis of the camera provided image can be. For example, the scatter pattern of a cemetery can help be determined by such a texture analysis. The control device can then edit parameters of the Zetters by appropriate control signals control to adjust the tedder so that the desired Scattering image is achieved.
Alternativ oder zusätzlich kann die Bildauswerteeinheit in Weiterbildung der Erfindung einen Zeilenanalysebaustein besitzen, um die von der Kamera bereitgestellten Bilder zeilenweise auszuwerten. Die zumindest eine Kamera kann eine Zeilenkamera sein.alternative or additionally the image evaluation unit in a further development of the invention can be a line analysis module own the images provided by the camera line by line evaluate. The at least one camera can be a line scan camera.
Alternativ oder zusätzlich können die zumindest eine Kamera und die Bildauswerteeinheit auch eine Lichtschnittvorrichtung bilden, die nach einem an sich bekannten Lichtschnittverfahren das Arbeitsergebnis der Landmaschine bestimmt. Insbesondere kann hierzu die zumindest eine Kamera die Schnittlinie einer Laserlichtebene vermessen, was sodann von der entsprechenden Bildauswerteeinheit ausgewertet wird.alternative or additionally can the at least one camera and the image evaluation unit also have one Form light-section device, which after a known per se Light section method determines the work result of the agricultural machine. In particular, for this purpose, the at least one camera, the cutting line measure a laser light plane, which then from the corresponding Image evaluation unit is evaluated.
Die vorliegende Steuerung kann grundsätzlich bei verschiedenen Landmaschinentypen Verwendung finden. In Weiterbildung der Erfindung kann die Landmaschine eine Heuwerbungsmaschine zum Zetten von Erntegut sein. In diesem Falle ist vorteilhafterweise die zumindest eine Kamera auf das von dem Zetter gestreute Erntegut gerichtet. Die Bildauswerteeinheit ist dabei vorteilhafterweise zur Streubildanalyse des von der Heuwerbungsmaschine gezetteten Ernteguts vorgesehen.The The present control can basically be applied to different types of agricultural machinery Find use. In development of the invention, the agricultural machine be a haymaking machine for cutting crops. In this Trap is advantageously the at least one camera on the of the Zetter straightened crop. The image evaluation unit is doing advantageously for scattered image analysis of the haymaking machine provided with retted crops.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Landmaschine auch ein Schwader sein. In diesem Falle ist die zumindest eine Kamera auf den von dem Schwader erzeugten Schwad gerichtet. Die Bildauswerteeinrichtung wertet das Bild des Schwades aus.In Further development of the invention, the agricultural machine and a rake be. In this case, the at least one camera on the of directed to the windrow swath. The image evaluation device evaluates the image of the swath.
Die Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit der Auswertung des Schwadbildes entsprechende Steuerbefehle für den Schwader bereitstellen.The Control device can in dependence of Evaluation of the swath image corresponding control commands for the rake provide.
Alternativ kann die Landmaschine auch eine Kreiselegge sein. In diesem Falle ist die zumindest eine Kamera vorteilhafterweise auf das von der Kreiselegge zerkrümelte Erdreich gerichtet, um die Krümelbildung zu erfassen. Das erfasste Krümelbild wird von der Bildauswerteeinrichtung ausgewertet, so dass die Steuereinrichtung entsprechende Steuerbefehle für die Steuerung bzw. Regelung der Kreiselegge bereitstellen kann, um die gewünschte Krümelbildung zu erzielen.alternative The agricultural machine can also be a rotary harrow. In this case is the at least one camera advantageously on the of the Rotary harrow crumbled Soil directed to the crumb formation capture. The recorded crumb picture is evaluated by the image evaluation device, so that the control device corresponding control commands for can provide the control or regulation of the harrow, to the desired crumbling to achieve.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Landmaschine auch eine Sämaschine sein. Vorteilhafterweise wird die Kamera hierbei zur Körnerzählung verwendet. Die Kamera kann hierzu auf ein Saatgutaustragsrohr gerichtet sein, um den Körneraustrag und/oder das Austragsbild zu erfassen. In Abhängigkeit des Austragsbildes kann die Steuereinrichtung Steuerbefehle für die Bearbeitungs- bzw. Betriebsparameter der Sämaschine bereitstellen.In a further development of the invention, the agricultural machine can also be a seed drill. advantage Properly enough, the camera is used for grain counting. For this purpose, the camera can be directed onto a seed discharge tube in order to detect the grain discharge and / or the discharge image. Depending on the discharge image, the control device can provide control commands for the processing or operating parameters of the seeder.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung kann die Landmaschine auch ein Ladewagen sein. Die Kamera ist hierbei vorteilhafterweise auf den Erntegutspeicher des Ladewagens gerichtet, um die Ladewagenfüllung bzw. die Erntegutladung zu erfassen. Die Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit des ausgewerteten Bildes von der Erntegutladung bzw. dem Ladewagenfüllzustand Steuerbefehle für den Ladewagen bereitstellen. Beispielsweise kann der Kratzbodenantrieb eingeschaltet, beschleunigt, verlangsamt oder ausgeschalten werden.To another embodiment According to the invention, the agricultural machine can also be a loading wagon. The Camera is hereby advantageously on the crop memory of the Charging wagon directed to the loader wagon filling or the Erntegutladung capture. The control device can be evaluated depending on the Picture of the crop load or the loading wagon filling condition Control commands for the Deploy loader wagons. For example, the scraper floor drive switched on, accelerated, slowed down or switched off.
Die zumindest eine Kamera kann grundsätzlich an verschiedenen Positionen der entsprechenden Landmaschine angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist die Kamera den Arbeitswerkzeugen der entsprechenden Landmaschine derart nachgeschaltet, dass sie den Soll-Bereich beobachtet, in dem die Landmaschine üblicherweise und planmäßig ihr Arbeitsergebnis hinterlässt.The At least one camera can basically work in different positions be arranged the corresponding agricultural machine. Conveniently, the camera is the working tools of the corresponding agricultural machine downstream so that it observes the target range, in the agricultural machine usually and her on schedule Work result leaves behind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments and associated drawings explained in more detail. In show the drawings:
Der
in
Wie
Andererseits
können
die Steuersignale und/oder das Pflugfurchenbild, das von der Kamera
Bei
dem in
Bei
der in
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