DE3702811A1

DE3702811A1 - Farbempfindlicher geber

Info

Publication number: DE3702811A1
Application number: DE19873702811
Authority: DE
Inventors: Kalin Vassilev Dipl Ing Karov; Ljudmil Antonov Dipl In Petrov; Oleg Grigorievitsc Tibabtschev; Viktor Evstatiev Dipl In Pelov; Bojidar Nikolov Dipl In Bojkov; Vladimir Moiseevitsch Skoropad; Alexandr Saveljevits Kaschurko; Jurii Ivanovitsch Dip Feodorov; Mitko Ivanov Dipl Ing Todorov; Dimiter Todorov Dipl In Boikov; Igor Nikolaevitsch Serebrjakov; Nina Toleva Dipl Ing Genova; Bojanka Ivanova Dipl Bakalova; Penka Boteva Dipl Ing Ivanova; Dimiter Vesselinov Dip Tersiev
Original assignee: SO RESPROM; UKRNIISHOM
Current assignee: SO RESPROM; UKRNIISHOM
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-11
Also published as: GB2200446B; GB2200446A; GB8701714D0

Description

Die Erfindung betrifft einen farbempfindlichen Geber zur Erkennung von Pflanzen, insbesondere in der Land wirtschaft.

Ein aus der SU-PS 9 68 631 bekannter farbempfindlicher Geber enthält eine Beleuchtungseinrichtung mit Reflek tor, die starr an einem lichtempfindlichen Block befe stigt ist, der optische Filter, ein Spektrumtrennele ment und optisch mit ihm verbundene Fotoempfänger für den sichtbaren und den nahen infraroten Bereich des Spektrums des von den Objekten im Besichtigungsbereich reflektierten Lichtsignals enthält, dessen Ausgänge mit tels logarithmischer Verstärker mit den Eingängen eines Differentialverstärkers verbunden sind, und dessen Aus gang mit dem Eingang einer Schaltung zur Abgabe des Sig nals verbunden ist, deren Ausgang den Ausgang des Ge bers darstellt.

Ein Nachteil des bekannten farbempfindlichen Gebers liegt in seinem unstabilen Betrieb, was zu einer unzu verlässigen Erkennung von grünen Pflanzen mit einer Flä che bis zu 1,5 cm² bei Änderung der boden-klimatischen und äußeren Bedingungen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen farb empfindlichen Geber mit erhöhter Stabilität der Erken nung von Pflanzen mit einer Fläche bis zu 1,5 cm² bei Änderung der boden-klimatischen Bedingungen zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Patent anspruch beschriebenen farbempfindlichen Geber gelöst.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen farbempfindlichen Ge bers liegt in seiner erhöhten Stabilität bei der Erken nung von grünen Pflanzen mit einer Fläche bis zu 1,5 cm² bei Änderung der boden-klimatischen Bedingungen und der äußeren Beleuchtung.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Gebers,

Fig. 2 ein Diagramm der Spannungen in charakteristischen Punkten des Blockschaltbildes der Fig. 1 als Zeitfunktion beim Betrieb des Gebers über hellem Boden und bei schwacher Beleuchtung E ₁,

Fig. 3 ein Diagramm der Spannungen in charakteristischen Punkten des Blockschaltbildes der Fig. 1 beim Betrieb des Gebers über hellem Boden bei starker Beleuchtung E ₂ < E ₁,

Fig. 4 ein Diagramm der gleichen Spannungen beim Be trieb des Gebers über dunklem Boden bei schwa cher Beleuchtung E ₁ und

Fig. 5 ein Diagramm der Spannungen beim Betrieb des Gebers über dunklem Boden bei starker Beleuchtung E ₂ < E ₁.

Der farbempfindliche Geber (Fig. 1) enthält einen licht empfindlichen Block 1, in dem ein optischer Kanal 2 aus gebildet ist, der mit einem spektralen Trennelement 3 endet, das optisch mit einem Halbleiter-Fotoempfänger 4 für den nahen infraroten Bereich des Spektrums und mit einem Fotoempfänger 5 für den sichtbaren Bereich 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 ei nes linearen Verstärkers 7 verbunden. Der Ausgang des Fotoempfängers 5 für den sichtbaren Bereich des reflek tierten Lichtsignals ist mit dem Eingang eines zweiten linearen Verstärkers 8 verbunden, dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines Addierers 9 verbunden ist. Mit dem anderen Eingang des Addierers 9 ist eine Konstant spannungsquelle 10 verbunden. Die Ausgänge des Verstärkers 7 und des Addierers 9 sind mit den beiden Eingängen des Vergleichsblocks 11 verbunden, dessen Ausgang der Aus gang des farbempfindlichen Gebers ist. An dem licht empfindlichen Block 1 ist starr eine Lichtquelle 12 be festigt, die mit einem Reflektor versehen ist, der mit seiner Öffnung zu den im Besichtigungsbereich befind lichen Objekten 6 zugewandt ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen farbempfindli chen Gebers ist wie folgt:

Der Lichtstrom von der Lichtquelle 12 fällt auf die Objekte 6, die sich im Besichtigungsbereich des farb empfindlichen Gebers befinden. Der von ihnen reflektier te Lichtstrom gelangt in den optischen Kanal 2 und wird durch das Trennelement 3 in zwei Teile getrennt. Der Teil des reflektierten Lichtstroms, der dem sichtbaren Spektralbereich entspricht, fällt auf den Fotoempfänger 5, während der andere Teil, der dem nahen infraroten Spektralbereich entspricht, auf den Fotoempfänger 4 fällt.

Die elektromagnetische Strahlung wird von den Fotoempfän gern 4 und 5 in elektrische Signale umgeformt, die durch den linearen Verstärker 7 bzw. 8 verstärkt werden, an dessen Ausgängen die Signale U ₁ bzw. U ₂ erhalten werden. Das Signal U ₃ der Konstantspannungsquelle 10 wird dem einen Eingang des Addierers 9 zugeführt, an dessen ande ren Eingang das Signal U ₂ des linearen Verstärkers 8 gelangt. Infolgedessen wird am Ausgang des Addierers 9 das resultierende Signal U ₄ erhalten, das in einen Ein gang des Vergleichsblocks 11 gelangt. Dem anderen Eingang des Vergleichsblocks 11 wird das Signal U ₁ vom Ausgang des linearen Verstärkers 7 zugeführt. In Abhängigkeit von der Art des unter dem lichtempfindlichen Block 1 befindlichen Objekts 6 wird nach dem Vergleich der Sig nale U ₁ und U ₄ im Vergleichsblock 11 an dessen Ausgang ein Signal U gebildet, dessen Polarität sich ändert, wenn eine Pflanze ins Blickfeld des farbempfindlichen Gebers gelangt.

In Fig. 2 bis 5 sind Diagramme gezeigt, anhand deren die Wirkungsweise des Gebers bei verschiedenen Betriebs bedingungen erläutert wird. Auf der Abzisse ist die Zeit aufgetragen.

Die konstante Spannung U ₃ der Konstantspannungsquelle 10 ist unabhängig von der Änderung der boden-klimatischen Bedingungen.

Beim Betrieb des farbempfindlichen Gebers über hellen Böden und bei schwacher Beleuchtung E ₁ (Fig. 2) liegt das Signal U ₁ des Ausgangs des Verstärkers 7 im Kanal des nahen infraroten Bereichs des Spektrums und ist im mer größer als das Signal U ₂ im Ausgang des Verstärkers 8 im Kanal für den sichtbaren Spektralbereich. Das Sig nal U ₄ im Ausgang des Addierers 9 ist immer größer als das Signal U ₁. Infolgedessen ist das Ausgangssignal U negativ. Dies ist ein Signal für das Fehlen von Pflan zen im Blickfeld des Gebers. Falls im Moment t ₁ eine Pflanze ins Blickfeld des Gebers gelangt, so ändert sich die spektrale Zusammensetzung des von den Objekten 6 reflektierten Signals so, daß das Signal U ₁ sprungartig anwächst und größer als das Signal U ₄ wird, was zu einer Änderung des Zustands am Ausgang des Vergleichsblocks 11 führt, d.h. daß U positiv wird. Das positive Potential U wird bis zu dem Moment t ₂ aufrecht erhalten, in dem die Pflanze das Blickfeld des Gebers verläßt.

Bei Änderung der Beleuchtung E ₂ < E ₁ der Objekte 6 im Blickfeld des Gebers (Fig. 3), wachsen die Ausgangssig nale U ₁ und U ₂ der Verstärker 7 und 8 in beiden Kanälen an. Das Ausgangssignal U ₄ des Addierers 9 wächst auch entsprechend an. Beim Fehlen einer Pflanze im Blickfeld des Gebers ist das Signal U ₂ am Ausgang des Verstärkers im Kanal für den sichtbaren Bereich des Spektrums größer als das Signal U ₁ im Ausgang des Verstärkers 7 im Kanal für den nahen infraroten Spektralbereich, und zwar als Folge der Änderung der Spektralzusammensetzung des auf die Objekte 6 fallenden Lichtstroms. Das Signal U ₄ ist ebenfalls größer als das Signal U ₁. Bei diesen Bedingun gen ist das Ausgangssignal U der Vergleichseinrichtung 11 negativ und bleibt erhalten bis zum Moment t ₁, in dem eine Pflanze ins Blickfeld des Gebers gelangt. Dies ruft ein schroffes Ansteigen des Signals U ₁ hervor, das größer wird als das Signal U ₄, was seinerseits zur Erzeugung eines positiven Signals U führt. Das positive Signal am Ausgang des Vergleichsblocks 11 bleibt bis zum Moment t ₂ erhalten, in dem die Pflanze das Blickfeld des Gebers verläßt.

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

Beim Betrieb des farbempfindlichen Gebers über dunkle Böden ist beim Fehlen von Pflanzen im Blickfeld des Ge bers sowohl bei schwacher Beleuchtung E ₁ (Fig. 4), als auch bei starker Beleuchtung E ₂ < E ₁ (Fig. 5), das Aus gangssignal U ₁ des Verstärkers 7 im Kanal für den nahen infraroten Spektrumbereich immer stärker als das Signal U ₂ im Ausgang des Verstärkers 8 im Kanal für den sichtbaren Spektralbereich, was von der spektralen Re flexionscharakteristik der dunklen Böden hervorgerufen wird. Bei diesen Bedingungen ist das Signal U ₄ dank der Hinzufügung der konstanten Spannung U ₃ immer stärker als das Signal U ₁. Infolgedessen ist das Ausgangssignal U des Vergleichsblocks 11 negativ, was ein Signal für das Fehlen von Pflanzen ist. Falls im Moment t ₁ ins Blick feld des Gebers eine Pflanze gelangt, so verursacht die se ein schroffes Anwachsen des Signals U ₁ im Kanal für den nahen infraroten Spektralbereich, das größer wird als das Signal U ₄ im Ausgang des Addierers 9 und eine Änderung von U von negativ zu positiv hervorruft. Der positive Wert von U bleibt bis zum Moment t ₂ erhalten, wenn die Pflanze das Blickfeld des Gebers verläßt. Falls im Moment t ₃ ins Blickfeld des Gebers ein Stein gelangt, dessen spektrale Reflexionscharakteristik identisch ist mit der des hellen Bodens, so wachsen die Signale U ₁ und U ₂, bzw. U ₄, gleichzeitig, doch immer bleibt die Ungleichung U ₁ < U ₄ erhalten, so daß das negative Signal U im Ausgang des Vergleichsblocks 11 erhalten bleibt, was ein Signal für das Fehlen von Pflanzen ist.

Claims

Farbempfindlicher Geber mit einer Beleuchtungseinrich tung (12) mit Reflektor, die starr an einem lichtempfind lichen Block (1) befestigt ist, der ein spektrales Trenn element (3) und einen optisch mit ihm verbundenen Foto empfänger (5) für den sichtbaren Spektralbereich und ei nen Fotoempfänger (4) für den nahen infraroten Spektral bereich des von den Objekten (6) im Besichtigungsbereich reflektierten Signal enthält, deren Ausgänge über einen entsprechenden Verstärker (8 bzw. 7) mit den Eingängen eines Vergleichsblocks (11) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (7, 8) linear sind und der lineare Verstärker (8) im Kanal für den sichtbaren Spektralbereich über einen Addierer (9) mit einem Eingang des Vergleichsblocks (11) verbun den ist, dessen zweiter Eingang mit einer Konstantspan nungsquelle (10) verbunden ist, wobei der Ausgang des Vergleichsblocks (11) der Ausgang des farbempfindlichen Gebers ist.