KR101987454B1 - Perforation system device recognizing bottom crop of vinyl mulching using sensor fusion technology - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비닐 멀칭을 따라 이동 중에 센서부에서 작물의 이미지를 추출하여 인식한 뒤 마이크로컨트롤러와 PWM 제어기에서 DC모터를 작동시키고, 상기 DC모터는 연결된 차동 기어를 제어하여 회전되는 천공 기구부의 회전 속도를 제어함으로써, 천공시스템장치의 이동 중 멈춤없이 작물의 위치에 맞춰 비닐 멀칭에 천공하기에 천공 작업시간이 단축되고, 그로 인해 작업 능률이 높아지는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique. More particularly, the present invention relates to a punching system for extracting and recognizing an image of a crop at a sensor during movement along a vinyl mulch, And the DC motor controls the rotating speed of the rotating drilling machine unit by controlling the connected differential gear so that the drilling machine system is punched in the vinyl mulching according to the position of the crop without stopping during the movement of the drilling machine, To a perforated system device for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique in which a work efficiency is increased.
최근 환경오염, 과도한 농약 사용 등으로 인해 소비자의 안전한 고품질의 작물에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, environmental pollution, excessive use of pesticides, etc. have increased the demand for safe and high quality crops.
이에 온실 환경, 식물 농장과 같이 외부 오염으로부터 격리되어 외부 환경에 대한 영향이 일정하게 유지되는 시설물에서 고품질의 작물을 생육하는 기술이 개발되었다. 하지만, 시설물의 생육 공간은 한정적이다. 한정된 공간에서 재배하는 작물의 수가 증가되면서 시설물의 환경을 자동으로 제어하는 기술들이 개발되고 있다. 작물이 생육되는 환경을 제어하는 데 있어서 가장 중요한 점은 작물의 생육 단계, 생육 상태, 병해충 발생 정도에 따라 시시각각 다르게 제어하는 것이다.Technology has been developed to grow high quality crops in facilities that are isolated from external pollution such as greenhouse environments, plant farms, and where the impact on the external environment remains constant. However, the space of the facilities is limited. As the number of crops grown in confined spaces increases, technologies for automatically controlling the environment of facilities are being developed. The most important point in controlling the environment in which the crops grow is to control them differently depending on the growth stage of the crop, the growth status, and the degree of occurrence of the pests.
대한민국의 농업에서 작물의 생육 환경은 외부 환경과 격리된 시설물이 아닌 노지가 90% 이상을 차지하고 있다. 노지에서 온도, 습도, 빛 등의 환경적인 변화에 대응하여 작물의 생육을 돕는 기술은 전무한 상태이다. 이를 해결하기 위해 재배지에 씨앗을 심고 비닐 멀칭을 하여 작물의 생육 환경을 조성하는 방법이 널리 사용되고 있다.In the agricultural industry of Korea, the growth environment of the crops is not isolated from the outside environment, but more than 90% of the crops are occupied. There is no technology that helps grow crops in response to environmental changes such as temperature, humidity, and light. In order to solve this problem, a method of planting seeds on a cultivating area and vinegar mulching to create a growing environment for the crops is widely used.
하지만 비닐 멀칭된 상태의 작물이 소정 기간 동안 생육되면, 비닐 멀칭을 제거해주어야 한다. 이 과정에서 비닐 멀칭 하부에 작물의 손상 없이 미닐 멀칭을 제거하기가 어려운 실정이다. 또한, 비닐 멀칭 제거 작업 중 작물의 손상은 작물의 생산량에 악영향을 주게 된다.However, if the vinyl mulching crop grows for a certain period of time, the vinyl mulching should be removed. In this process, it is difficult to remove Minil mulching without damaging crops under vinyl mulching. In addition, damage to the crop during the vinyl mulching removal process adversely affects crop yield.
따라서 비닐 멀칭 상태의 생육 환경에서 생육되는 작물의 생육 정도를 인식하여 작물의 손상 없이 비닐 멀칭을 제거할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need to develop a technology capable of eliminating vinyl mulching without damaging crops by recognizing the degree of growth of the crops grown in the vine mulching condition.
이런 요구에 맞춰 발명된 대한민국 등록특허공보 제10-1686325호는 비닐 멀칭 상태의 재배지로부터 적외선 값들을 측정하는 센서부; 상기 비닐 멀칭 중 상기 작물을 덮고 있는 일영역을 천공하는 천공부; 및 상기 적외선 값들로부터 상기 재배지에 대한 열화상 이미지를 생성하고, 생성된 상기 열화상 이미지로부터 작물의 이미지를 추출하여 상기 작물의 생육 정도를 인식하며, 상기 생육 정도에 따라 상기 작물의 손상 없이 상기 일영역이 천공되도록 상기 천공부의 동작을 제어하는 제어부로 구성되어 온실, 식물 공장 등과 같은 외부 환경과 격리된 재배지, 외부 환경에 노출된 노지 및 비닐 멀칭 상태에서 작물이 생육되는 장애물이 설치된 재배지로부터 생육되는 작물의 생육 정도를 인식하고 비닐 멀칭을 제거할 수 있는 비닐 멀칭 천공 장치 및 방법을 제공한다.Korean Patent Registration No. 10-1686325, which was invented in response to this demand, includes a sensor unit for measuring infrared values from a cultivating area in a vinyl mulching state; A perforation for perforating a region covering the crop during the vinyl mulching; And generating infrared images for the plantation from the infrared values, extracting an image of the crop from the generated thermal image to recognize the degree of growth of the crop, and, depending on the degree of growth, A control section for controlling the operation of the perforation so as to perforate the area, and the planting area isolated from the outside environment such as a greenhouse or a plant plant, the open area exposed to the outside environment, and the plant growing area where the obstacle in which the crop grows in the state of vinyl mulching A vinyl mulching apparatus and method capable of recognizing the degree of growth of a crop and eliminating vinyl mulching.
그러나, 대한민국 등록특허공보 제10-1686325호는 센서부에서 작물의 이미지를 추출하여 인식하면 구동부에 의해 천공시스템장치를 작물의 위치까지 이동시키고, 천공부에 의해 비닐에 천공하는 구성 및 방식으로 천공시스템장치가 작물의 위치에 따라 이동 멈춤을 반복함으로써, 천공하는 작업 시간이 많이 소요되고 그로 인해 작업 능률도 떨어지는 문제점이 있다.However, in Korean Patent Registration No. 10-1686325, when the image of the crop is extracted from the sensor unit and recognized, the drilling system is moved to the position of the crop by the driving unit, There is a problem in that the system device repeats movement stop according to the position of the crop, so that it takes a long time to drill the work and the work efficiency is lowered accordingly.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems,
비닐 멀칭을 따라 이동 중에 센서부에서 작물의 이미지를 추출하여 인식한 뒤 마이크로컨트롤러와 PWM 제어기에서 DC모터를 작동시키고, 상기 DC모터는 연결된 차동 기어를 제어하여 회전되는 천공 기구부의 회전 속도를 제어함으로써, 천공시스템장치의 이동 중 멈춤없이 작물의 위치에 맞춰 비닐 멀칭에 천공하기에 천공 작업시간이 단축되고, 그로 인해 작업 능률이 높아지는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치를 제공하는데 목적이 있다.The controller senses the image of the crop at the sensor unit while moving along the vinyl mulching, and operates the DC motor in the microcontroller and the PWM controller. The DC motor controls the rotational speed of the rotating drilling mechanism by controlling the connected differential gear , A perforation system device for recognizing the bottom crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique that shortens the drilling operation time by perforating the vinyl mulching according to the position of the crop without stopping the punching system while moving, The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 관리기(管理機) 또는 경운기와 같은 견인장치(A)에 부착되어 작물의 위치에 맞춰 비닐 멀칭에 천공하는 천공시스템장치에 있어서,In order to accomplish the above object, the present invention provides a punching system device attached to a traction device (A) such as a management machine or cultivator to perforate a vinyl mulch according to the position of a crop,
상기 견인장치(A)의 주행 중에 발생하는 동력을 전달받아 비닐 멀칭에 천공하는 천공장치부와;A perforator unit for receiving power generated during traveling of the towing device A and perforating the jig for vinyl mulching;
비닐 멀칭의 하부에 작물을 인식하여 연결된 상기 천공장치부의 천공 작업 속도를 제어하는 센서 제어부;A sensor control unit for controlling a punching speed of the perforating unit connected to the bottom of the vinyl mulch by recognizing the crop;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique.
또한, 본 발명의 천공 장치부는,Further, in the punching device of the present invention,
상기 견인장치(A)에 탈부착이 가능하도록 형성되는 프레임 몸체와;A frame body formed to be attachable to and detachable from the towing device (A);
상기 프레임 몸체의 일측에 지지되어 견인장치(A)의 주행시, 지면과의 마찰을 통해 회전 구동력이 발생하는 동력 발생부와;A power generating part supported on one side of the frame body and generating rotational driving force by friction with the ground when the traction device A is running;
상기 동력 발생부에서 발생된 회전 구동력이 전달받아 천공부에 전달하는데, 상기 센서 제어부와 연결되어 센서 제어부에서 전달된 속도 제어에 의해 동력 발생부의 회전 구동력을 제어하여 전달하는 차동기어부와;And a control unit for controlling the rotation driving force of the power generating unit based on a speed control signal transmitted from the sensor control unit and transmitting the rotation driving force to the sensor unit.
상기 프레임 몸체의 일측에 지지되어 차동기어부와 연결되고, 상기 차동기어부에서 전달된 구동력에 의해 회동되어 비닐 멀칭에 직접적으로 천공하는 천공부;A perforating unit supported on one side of the frame body and connected to the secondary synchronous fisher unit, rotated by a driving force transmitted from the secondary synchronous fisher unit and directly pierced by vinyl mulching;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique.
또한, 본 발명의 동력 발생부는, 상기 프레임 몸체의 일측에 회전축으로 연결되어 지면에 접촉되고, 상기 견인장치(A)의 주행시 지면과의 마찰에 의해 회전되어 회전 구동력이 발생하는 구동륜과;The driving force generating unit includes a driving wheel connected to one side of the frame body by a rotating shaft and contacting a ground surface of the frame body and rotated by friction with a ground surface of the towing device A to generate rotational driving force;
상기 구동륜과 일측이 연결되고, 타측은 차동기어부와 연결되어 구동륜의 회전 구동력을 전달하도록 기어와 체인으로 이루어진 구동력 전달부재;A driving force transmitting member composed of gears and a chain, the driving force transmitting member being connected to one side of the driving wheel and the other side of the driving wheel to transmit rotational driving force of the driving wheel;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique.
또한, 본 발명의 천공부는, 상호 마주하도록 이격되며 상기 프레임 몸체에 회전할 수 있게 배치된 제1, 제2 링크와;Further, the perforations of the present invention include first and second links spaced apart from each other and rotatably disposed on the frame body;
일측이 상기 제1 링크 선단과 연결되어 있고 타측이 상기 제2 링크 선단과 연결된 제1 천공 프레임과;A first perforation frame having one side connected to the first link tip and the other side connected to the second link tip;
일측이 상기 제1 링크 후단과 연결되어 있고 타측이 상기 제2 링크 후단과 연결된 제2 천공 프레임과;A second perforation frame having one end connected to the rear end of the first link and the other end connected to the rear end of the second link;
상기 제1 천공 프레임과 상기 제2 천공 프레임에 각각 배치되어 있고 상기 비닐을 천공할 수 있는 천공바와;A perforated bar disposed in each of the first perforation frame and the second perforation frame and capable of perforating the vinyl;
상기 천공바의 외주연에 형성되어 천공바의 천공시에는 비닐 멀칭을 눌러주어 밀림을 방지하고, 상기 천공바의 천공 후 제1, 제2 링크에 의해 천공바가 상측으로 들려지면 하중에 의해 하측으로 이동되면서 천공바의 외주연에 부착된 이물질을 밀어서 탈락시키는 누름바;The punching bar is formed on the outer circumference of the punching bar, and when the punching bar is punched, the punching bar is prevented from being pushed by the plastic mulching. When the punching bar is lifted up by the first and second links after the punching of the punching bar, A pushing bar for pushing and removing a foreign substance adhered to the outer periphery of the perforated bar while being moved;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique.
또한, 본 발명의 제1 링크는 동력 발생부와 동력 연결되어 있고, 상기 제1 링크와 상기 제2 링크의 회전 중심은 편심되어 있으며, 상기 제1 천공 프레임과 상기 제2 천공 프레임은 상기 제1 링크와 상기 제2 링크 사이에서 움직여 위치 조절 가능한 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.Further, the first link of the present invention is power-connected to the power generating portion, and the rotation center of the first link and the second link is eccentric, and the first perforation frame and the second perforation frame are connected to the first And the second link is movable between the first link and the second link to adjust the position of the second link.
또한, 본 발명의 센서 제어부는, 상기 비닐 멀칭의 하부 작물의 열화상을 측정하여 인식하는 작물인식센서부와;Further, the sensor control unit of the present invention includes a crop recognition sensor unit for measuring and recognizing a thermal image of a lower crop of the vinyl mulching;
상기 작물인식센서부의 신호를 분석하고, 상기 견인장치(A)의 주행속도를 분석하는 마이크로컨트롤러와;A microcontroller for analyzing a signal of the crop recognition sensor and analyzing a traveling speed of the towing device;
상기 마이크로컨트롤러에서 분석한 작물인식센서부의 신호와 현재 천공시스템장치의 주행 속도와 천공장치부의 천공 속도 간에 차이를 계산하여 튜티비(Duty ratio)를 조절하는 PWM 제어 신호 생성부와;A PWM control signal generator for adjusting a duty ratio by calculating a difference between a signal of the crop recognition sensor unit analyzed by the microcontroller and a running speed of the current drilling system and a drilling speed of the drilling machine;
상기 PWM 제어 신호 생성부의 제어에 의해 작동하고, 상기 천공장치부의 차동기어부와 연결되어 비닐 멀칭의 천공 속도를 제어할 회전력을 생성하는 DC 모터;A DC motor that is operated under the control of the PWM control signal generator and connected to the differential synchronizer of the punching unit to generate a torque to control the punching speed of the vinyl mulching;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique.
또한, 본 발명의 작물인식센서부와, 마이크로컨트롤러와, PWM 제어 신호 생성부를 내부에 형성하는 케이스가 더 형성되고, 상기 케이스는 천공시스템장치의 하단부 또는 천공장치부의 하단부 중 선택적으로 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.Further, a case for forming a crop recognition sensor unit, a microcontroller, and a PWM control signal generating unit of the present invention is further formed, and the case is selectively detachable from the lower end of the perforation system unit or the lower end of the perforation unit The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique.
또한, 본 발명의 케이스의 외부면에는 마이크로컨트롤러와 연결되어 마이크로컨트롤러에서 분석한 작물의 이미지를 표시하면서 작동시킬 수 있는 터치 디스플레이와 상기 마이크로컨트롤러에 신호를 입력할 수 있는 스위치 입력부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치에 관한 것이다.Further, on the outer surface of the case of the present invention, a touch display connected to the microcontroller and capable of operating while displaying an image of the crop analyzed by the microcontroller, and a switch input unit capable of inputting a signal to the microcontroller are formed The present invention relates to a punching system for recognizing a lower crop of vinyl mulching using a sensor fusion technique.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치는 비닐 멀칭을 따라 이동 중에 센서부에서 작물의 이미지를 추출하여 인식한 뒤 마이크로컨트롤러와 PWM 제어기에서 DC모터를 작동시키고, 상기 DC모터는 연결된 차동 기어를 제어하여 회전되는 천공 기구부의 회전 속도를 제어함으로써, 천공시스템장치의 이동 중 멈춤없이 작물의 위치에 맞춰 비닐 멀칭에 천공하기에 천공 작업시간이 단축되고, 그로 인해 작업 능률이 높아지는 효과가 있다.As described above, the perforation system device for recognizing the lower crop of vinyl mulching using the sensor fusion technique of the present invention extracts and recognizes the image of the crop at the sensor part during the movement according to the vinyl mulching, And the DC motor controls the rotating speed of the rotating drilling machine unit by controlling the connected differential gear so that the drilling machine system is punched in the vinyl mulching according to the position of the crop without stopping during the movement of the drilling machine, Is shortened, thereby improving the work efficiency.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공시스템장치를 나타낸 조직도이고,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 센서 제어부를 나타낸 회로도이고,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공 시스템 장치가 견인 장치와 연결된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 천공 시스템 장치를 나타낸 측면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 프레임 몸체를 나타낸 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공 깊이 조절부의 작동 상태를 나타낸 개략도이고,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공부를 나타낸 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공부의 작동을 나타낸 개략도이고,
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 천공바와 누름바를 나타낸 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an organization chart showing a drilling system apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a circuit diagram showing a sensor control unit according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a perspective view showing a state where a perforation system device according to an embodiment of the present invention is connected to a traction device,
4 is a side view of a perforation system according to an embodiment of the present invention,
5 is a perspective view of a frame body according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a schematic view showing an operating state of a perforation depth adjusting unit according to an embodiment of the present invention,
7 is a perspective view showing a perforation according to an embodiment of the present invention,
8 is a schematic view showing the operation of the perforation according to an embodiment of the present invention,
9 is a perspective view illustrating a perforation bar and a push bar according to an embodiment of the present invention.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시 예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such characteristics can be more clearly described by the preferred embodiments thereof.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시 예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing in detail several embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of construction and the arrangement of components shown in the following detailed description or illustrated in the drawings will be. The invention may be embodied and carried out in other embodiments and carried out in various ways. It should also be noted that the device or element orientation (e.g., "front," "back," "up," "down," "top," "bottom, Expressions and predicates used herein for terms such as "left," " right, "" lateral, " and the like are used merely to simplify the description of the present invention, Or that the element has to have a particular orientation. Also, terms such as " first "and" second "are used herein for the purpose of the description and the appended claims, and are not intended to indicate or imply their relative importance or purpose.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공시스템장치를 나타낸 조직도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 센서 제어부를 나타낸 회로도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공 시스템 장치가 견인 장치와 연결된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 천공 시스템 장치를 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 프레임 몸체를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공 깊이 조절부의 작동 상태를 나타낸 개략도이고, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공부를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 천공부의 작동을 나타낸 개략도이고, 도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 천공바와 누름바를 나타낸 사시도이다.2 is a circuit diagram showing a sensor control unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of a drilling system according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a side view of a drilling system according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view of a frame body according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a schematic view showing an operating state of the perforation depth adjusting unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view showing a perforation according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross- FIG. 9 is a perspective view showing a perforation bar and a push bar according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 1 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치는 관리기(管理機) 또는 경운기와 같은 견인장치(A)에 부착되어 작물의 위치에 맞춰 비닐 멀칭에 천공하는 천공시스템장치로써, 상기 견인장치(A)의 주행 중에 발생하는 동력을 전달받아 비닐 멀칭에 천공하는 천공장치부(10)와, 비닐 멀칭의 하부에 작물을 인식하여 연결된 상기 천공장치부(10)의 천공 작업 속도를 제어하는 센서 제어부(20)로 구성된다.1 to 9, a perforation system device for recognizing a lower crop of vinyl mulching using the sensor fusion technique of the present invention is attached to a traction device A such as a management machine or cultivator, (EN) A punching system device for punching in vinyl mulching according to a location, comprising: a punching unit (10) for receiving power generated during traveling of the pulling device (A) And a
여기서, 작물을 덮고 있는 비닐피복을 천공함에 있어 작물 위치를 정확하게 천공하고 천공 시 작물이 손상되지 않도록 한다. 아울러, 동력 발생부(30)에서 천공부(50)에 전달되는 회전력이 이웃한 작물의 간격에 따라 차동기어부(40) 제어로 증속 또는 감속된다. 이에 견인 장치의 주행 속도에 영향을 받지 않고 차동기어부(40)을 통한 회전력 증속, 감속으로 천공부(50)는 센서 제어부(20)가 감지한 작물이 위치한 비닐 부분을 정확하게 천공할 수 있다. 여기서 작물은 콩(이하 식물이라 함)이 종자 상태에서 흙 속에 묻히어 초엽 상태로 자란 것으로 비닐피복(이하, 비닐이라 함)으로 덮여 있다.Here, when perforating the vinyl covering covering the crop, precisely drill the crop position and prevent the crop from being damaged when drilled. In addition, the rotational force transmitted from the
상기 천공장치부(10)는 도 1 또는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 견인장치(A)에 탈부착이 가능하도록 형성되는 프레임 몸체(11)와; 상기 프레임 몸체(11)의 일측에 지지되어 견인장치(A)의 주행시, 지면과의 마찰을 통해 회전 구동력이 발생하는 동력 발생부(30)와; 상기 동력 발생부(30)에서 발생된 회전 구동력이 전달받아 천공부(50)에 전달하는데, 상기 센서 제어부(20)와 연결되어 센서 제어부(20)에서 전달된 속도 제어에 의해 동력 발생부(30)의 회전 구동력을 제어하여 전달하는 차동기어부(40)와; 상기 프레임 몸체(11)의 일측에 지지되어 차동기어부(40)와 연결되고, 상기 차동기어부(40)에서 전달된 구동력에 의해 회동되어 비닐 멀칭에 직접적으로 천공하는 천공부(50)로 구성된다.As shown in FIG. 1 or FIG. 3 to FIG. 6, the puncturing
여기서, 상기 프레임 몸체(11)는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 설치 프레임(12) 및 천공 깊이 조절부(13)를 포함하며 경운기, 관리기와 같은 견인 장치와 연결될 수 있으며 차동장치를 이용한 비닐 천공 장치의 기초 구조를 이룬다. 이때, 상기 프레임 몸체(11)은 중앙 프레임(111), 제1 사이드 프레임(112) 및 제2 사이드 프레임(113)을 포함한다.3 to 6, the
그리고, 상기 중앙 프레임(111)은 기설정된 길이를 갖는다. 중앙 프레임(111)의 길이방향은 견인 장치(A)의 주행방향과 수직한 방향이다. 중앙 프레임(111)은 견인 장치(A)의 주행방향과 수직한 방향으로 배치되어 있다. 중앙 프레임(111)에는 견인 장치(A)의 주행방향으로 돌출된 견인 접속부(115)가 형성되어 있으며, 견인 접속부(115)는 견인 장치(A)와 연결되어 있다. 중앙 프레임(111)의 내부는 길이방향을 따라 관통되어 있다.The
또한, 상기 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113)은 기설정된 길이를 갖는다. 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113)의 길이방향은 견인 장치(A)의 주행방향으로 중앙 프레임(111)의 길이방향과 수직한 방향이다. 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113)은 중앙 프레임(111) 뒤쪽에 위치하여 간격을 두고 마주한다. 제1 사이드 프레임(112)의 일측과 제2 사이드 프레임(113)의 일측은 중앙 프레임(111)을 향해 구부러져 있다. 제1 사이드 프레임(112)의 일측은 중앙 프레임(111)의 일측과 슬라이드 결합되어 있고, 제2 사이드 프레임(113)의 일측은 중앙 프레임(111)의 타측과 슬라이드 결합되어 있다. 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113)은 중앙 프레임(111)과 슬라이드 결합으로 이동할 수 있으며, 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113)의 간격은 두둑의 폭에 따라 조절될 수 있다. 제1 사이드 프레임(112)과 중앙 프레임(111) 일측, 제2 사이드 프레임(113)과 중앙 프레임(111) 타측은 중첩되어 있으며 중첩된 부분을 고정수단(114)이 관통하여 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113)이 중앙 프레임(111)에서 분리되지 않도록 한다.In addition, the
여기서, 상기 설치 프레임(12)은 기설정된 넓이를 가지며 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113) 사이에 위치하여 중앙 프레임(111)과 연결되어 있다. 설치 프레임(12)은 중앙 프레임(111)과 연결된 연결바(121), 간격을 두고 서로 마주하는 제1 바(122) 및 제2 바(123)를 포함하며, 제1 바(122)와 제2 바(123)의 일측은 연결바(121)와 연결되어 있다.The
도 6을 더 참고하면, 상기 천공 깊이 조절부(13)는 한 쌍으로 형성되어 제1 사이드 프레임(112)과 제2 사이드 프레임(113)에 각각 배치되어 있다. 한 쌍의 천공 깊이 조절부(13)는 동일하므로 이하, 제1 사이드 프레임(112)과 연결된 천공 깊이 조절부(13)를 기준으로 설명한다. 천공 깊이 조절부(13)는 깊이 조절 프레임(131), 그리고 조절레버(134)를 포함하며 천공부(50)가 비닐을 천공할 때 지면에 삽입되는 깊이를 조절한다.6, the perforation
또한, 상기 깊이 조절 프레임(131)은 기설정된 길이를 가지며 기설정된 지점이 제1 사이드 프레임(112)의 타측과 힌지(132) 연결되어 있다. 깊이 조절 프레임(131)은 힌지(132)를 기준으로 회전할 수 있다. 힌지(132)를 기준으로 깊이 조절 프레임(131) 상측은 제1 사이드 프레임(112) 상부로 연장되어 있으며 하측은 비닐이 덮인 지면을 향해 연장되어 있다. 깊이 조절 프레임(131)의 하단에는 동력 발생부(30)의 구동륜(31)이 결합되어 있다. 구동륜(31)은 지면과 접해 있으며 견인 장치(A)의 주행으로 지면을 따라 회전하여 회전력이 발생한다.In addition, the
그리고, 상기 힌지(132)와 구동륜(31)의 회전중심(33)과 힌지(132)의 간격(G1)이 멀어질수록 천공부(50)와 지면의 간격(G2)이 멀어지므로 천공부(50)가 지면을 천공하는 깊이는 얇다. 이에 천공 깊이를 깊게 하고자 하는 경우 힌지(132)와 회전중심이 근접되도록 하고, 천공 깊이를 얇게 하고자 하는 경우 힌지(132)와 회전중심이 멀어지도록 한다. 이때, 상기 조절레버(134)는 힌지블록(134b), 너트(134a), 스크류(134c) 및 레버(134d)를 포함하며 깊이 조절 프레임(131)을 회전시킨다.Since the gap G2 between the
여기서, 상기 제1 사이드 프레임(112)에는 상부로 돌출된 브래킷(133)이 설치되어 있으며 힌지블록(134b)은 브래킷(133)에 움직일 수 있게 배치되어 있다. 힌지블록(134b)의 중앙은 관통되어 있으며, 상기 너트(134a)는 깊이 조절 프레임(131) 상단에 움직일 수 있게 배치되어 있다. 천공장치부(10)를 평면에서 보았을 때 힌지블록(134b)과 너트(134a)는 서로 떨어져 있으며 같은 선상에 위치한다.The
또한, 상기 스크류(134c)는 기설정된 길이를 가지며 너트(134a)에 체결되어 선단이 힌지블록(134b)에 결합되어 있다. 힌지블록(134b)의 내부둘레와 힌지블록(134b)을 관통하는 스크류(134c) 부분에는 나사가 형성되어 있지 않다. 이에 스크류(134c)와 힌지블록(134b)은 면접촉하고 있으며 너트(134a)와 스크류(134c)는 나사 결합되어 있다. 스크류(134c)는 힌지블록(134b)과 결합에 의해 이탈하지 않으며 제자리에서 회전한다. 너트(134a)는 스크류(134c) 회전 시 그 회전 방향에 따라 스크류(134c)의 선단 또는 후단 방향으로 이동할 수 있다. 이때 너트(134a)의 이동에 따라 깊이 조절 프레임(131)은 힌지(132)를 기준으로 움직일 수 있다. 여기서 너트(134a)가 스크류(134c) 선단방향으로 움직일 경우 구동륜(31)의 회전중심과 힌지(132)의 간격(G1)이 좁혀져 천공부(50)와 지면의 간격이 좁혀진다. 이때 천공부(50)의 천공바(55)가 지면에 깊숙하게 삽입되므로 천공 깊이는 깊다. 반대로, 너트(134a)가 스크류(134c) 후단방향으로 움직일 경우 구동륜(31)의 회전중심과 힌지(132)의 간격(G1)이 멀어져 천공부(50)와 지면의 간격(G2)이 멀어진다. 이때 천공부(50)의 천공바(55)가 지면에 얇게 삽입되므로 천공 깊이는 얇다. 이때, 상기 레버(134d)는 스크류(134c) 후단과 연결되어 있으며 작업자가 스크류(134c)를 회전시킬 수 있도록 한다.The
이에, 작업자의 조작으로 스크류(134c)가 회전하고, 스크류(134c)의 회전방향에 따라 너트(134a)가 스크류(134c) 선단 또는 후단방향으로 이동하게 되면서 깊이 조절 프레임(131)이 힌지(132)를 기준으로 회전하여 구동륜(31)의 회전중심과 힌지(132) 사이 간격이 좁혀지거나 멀어지게 되어 천공부(50)의 천공바(55)와 지면의 간격이 좁혀지거나 멀어지게 된다. 이에 천공바(55)와 지면의 간격에 따라 지면의 천공 깊이가 깊어지거나 얇아질 수 있다.The
한편, 상기 동력 발생부(30)는 프레임 몸체(11)의 일측에 회전축으로 연결되어 지면에 접촉되고, 상기 견인장치(A)의 주행시 지면과의 마찰에 의해 회전되어 회전 구동력이 발생하는 구동륜(31)과; 상기 구동륜(31)과 일측이 연결되고, 타측은 차동기어부(40)와 연결되어 구동륜(31)의 회전 구동력을 전달하도록 기어와 체인으로 이루어진 구동력 전달부재(32)로 구성된다.The
그리고, 상기 차동기어부(40)은 동력 발생부(30)와 연결되어 천공부(50)로 제공되는 회전력을 제어한다. 그런데, 상기 차동기어부(40)는 센서 제어부(20)의 DC 모터(240)와 체인밸트 등의 연결부재와 연결되어 센서 제어부(20)에서 전달된 속도 제어에 의해 동력 발생부(30)의 회전 구동력을 제어하여 천공부(50)에 전달하는 것이다. 상세한 설명은 이하의 센서 제어부(20)에서 설명한다.The
한편, 상기 천공부(50)는 도 4 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 설치 프레임(12) 하면에 배치되어 지면과 마주하며 동력 발생부(30)의 회전력을 입력 받아 작물이 위치한 비닐 부분을 천공한다. 천공부(50)는 제1 링크(51), 제2 링크(52), 제1 천공 프레임(53), 제2 천공 프레임(54), 천공바(55) 및 누름바(56)를 포함하여 구성된다.4 to 9, the
여기서, 상기 제1 링크(51)와 제2 링크(52)는 간격을 두고 마주하며 제1 링크(51)는 제1 바(122)에 베어링 하우징으로 회전할 수 있게 설치되어 있고 제2 링크(52)는 제2 바(123)에 베어링 하우징으로 회전할 수 있게 설치되어 있다. 제1 링크(51)에는 동력 발생부(30)의 벨트와 동력 연결되어 있다. 제1 링크(51)와 제2 링크(52)의 회전 중심은 이격되어 편심 상태를 위지한다.The
그리고, 상기 제1 링크(51)의 일단에는 제1 링크로드(511)가 제2 링크(52) 방향으로 돌출되어 있고 제1 링크(51) 타단에는 제2 링크로드(512)가 제2 링크(52) 방향으로 돌출되어 있다. 제2 링크(52)의 일단에는 제3 링크로드(521)가 제1 링크(51) 방향으로 돌출되어 있고 제2 링크(52) 타단에는 제4 링크로드(522)가 제1 링크(51) 방향으로 돌출되어 있다. 제1 링크로드(511) 내지 제4 링크로드(522)가 일 직선상에 위치하였을 때 제3 링크로드(521)는 제1 링크로드(511)와 제2 링크로드(512) 사이에 위치하며, 제2 링크로드(512)는 제3 링크로드(521)와 제4 링크로드(522) 사이에 위치한다. 제1 링크로드(511)와 제2 링크로드(512) 단부는 제2 링크(52)와 이격되어 있으며 제3 링크로드(521)와 제4 링크로드(522) 단부는 제1 링크(51)와 이격되어 있다.A
또한, 상기 제1 천공 프레임(53)과 제2 천공 프레임(54)은 기설정된 넓이를 갖는다. 제1 천공 프레임(53)은 일단이 제1 링크로드(511)와 유격을 두고 연결되어 있고 타단이 제3 링크로드(521)와 유격을 두고 연결되어 있으며 로드의 길이방향을 따라 움직여 그 위치가 조절될 수 있다. 제2 천공 프레임(54)은 제1 천공 프레임(53)과 이격되어 있으며 일단은 제2 링크로드(512)와 유격을 두고 연결되어 있고 타단은 제4 링크로드(522)와 유격을 두고 연결되어 있으며 로드의 길이방향을 따라 움직여 그 위치가 조절될 수 있다. 제1 천공 프레임(53)과 제2 천공 프레임(54)의 가상의 회전중심(C1)은 제1 링크(51)와 제2 링크(52)의 회전중심 사이에 위치한다. 제1 천공 프레임(53)과 제2 천공 프레임(54)은 그 회전 중심을 기준으로 회전하되 양단이 링크로드와 연결되어 있으므로 축 회전하지 않고 상면과 하면이 바뀌지 않고 그대로 회전한다. 이에 제1 천공 프레임(53)과 제2 천공 프레임(54)의 하면은 항상 비닐이 위치한 지면을 향한다.In addition, the
그리고, 상기 천공바(55a, 55b)는 제1 천공 프레임(53)과 제2 천공 프레임(54) 하면에 각각 배치되어 있으며 누름바(56a, 56b)는 천공바(55a, 55b)에 각각 결합되어 있다. 제1 천공 프레임(53)과 제2 천공 프레임(54)이 회전 시 하면이 항상 지면을 향하므로 천공바(55a, 55b) 또한 항상 지면을 향한다. 제1 천공 프레임(53)과 제2 천공 프레임(54)에 각각 결합된 천공바(55)와 누름바(56a, 56b)는 같으므로 제1 천공 프레임(53)에 결합된 천공바(55)를 기준으로 설명한다.The perforation bars 55a and 55b are disposed on the lower surface of the first
또한, 상기 천공바(55a)는 연결부재(551) 및 천공부재(552)를 포함한다. 연결부재(551)와 천공부재(552)는 일체로 형성되어 있으며 연결부재(551)는 제1 천공 프레임(53)의 하면과 연결되어 있다. 천공부재(552)의 외부둘레 지름은 연결부재(551)의 외부둘레 지름보다 크다. 천공부재(552)는 비닐을 천공하며 내부가 하면방향으로 관통되어 있으며 하부에는 비닐을 뚫을 수 있는 천공날을 갖는 천공영역(552a)이 형성되어 있다. 천공영역(552a)은 천공부재(552) 하부 외부둘레가 견인 장치(A)의 주행방향으로 관통하여 형성되며 삼각형을 이룬다. 천공영역(552a)의 삼각형 형상에 의해 천공부재(552)가 비닐을 천공하여 지면에 삽입 후 상승할 때 천공부재(552) 하부가 비닐에 걸리지 않는다.In addition, the
한편, 상기 누름바(56a)는 누름몸체(561) 및 누름 플랜지(562)를 포함한다. 누름바(56a)는 기설정된 중량을 가지며 천공바(55a)에 결합되어 천공바(55a)가 비늘을 천공할 때 비닐 주변을 눌러준다.The
여기서, 상기 누름몸체(561)는 천공부재(552) 외부둘레를 감싸고 있으며 누름몸체(561) 내부둘레와 천공부재(552) 외부둘레는 간격을 두고 이격되어 있다. 연결부재(551)는 누름몸체(561) 상면을 관통하고 있으며 누름몸체(561) 내부 상면은 연결부재(551)와 천공부재(552)의 지름 차이로 발생한 단턱이 걸려 있다. 누름몸체(561)의 상하 길이는 천공부재(552)의 상하 길이보다 길다. 이에 누름몸체(561)의 내부 상면이 단턱에 걸친 상태를 유지하면 천공부재(552)는 누름몸체(561) 내부에 위치한다.Here, the
그리고, 상기 누름 플랜지(562)는 기설정된 넓이를 가지며 누름몸체(561) 하단 외부둘레를 따라 배치되어 있다. 누름 플랜지(562)는 천공부재(552) 보다 비닐에 먼저 접하여 천공부재(552)가 천공할 비닐 주변을 누르므로 비닐을 팽팽한 상태를 유지한다. 이에 천공부재(552)가 비닐을 천공할 때 비닐은 밀리지 않고 천공될 수 있다.The
이렇게, 회전 중심이 편심된 제1 링크(51)와 제2 링크(52)의 회전에 의해 제1 천공 프레임(53)에 결합된 천공바(55a)와 제2 천공 프레임(54)에 결합된 천공바(55b)는 순차적으로 비닐을 천공할 수 있다.The
상기 센서 제어부(20)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 비닐 멀칭의 하부에 작물을 인식하여 연결된 상기 천공장치부(10)의 천공 작업 속도를 제어하도록 비닐 멀칭의 하부 작물의 열화상을 측정하여 인식하는 작물 인식 센서부(210)와; 상기 작물 인식 센서부(210)의 신호를 분석하고, 상기 견인장치(A)의 주행속도를 분석하는 마이크로컨트롤러(220)와; 상기 마이크로컨트롤러(220)에서 분석한 작물 인식 센서부(210)의 신호와 현재 천공시스템장치의 주행 속도와 천공장치부(10)의 천공 속도 간에 차이를 계산하여 튜티비(Duty ratio)를 조절하는 PWM 제어 신호 생성부(230)와; 상기 PWM 제어 신호 생성부(230)의 제어에 의해 작동하고, 상기 천공장치부(10)의 차동기어부(40)와 연결되어 비닐 멀칭의 천공 속도를 제어할 회전력을 생성하는 DC 모터(240)로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 3, the
여기서, 상기 작물 인식 센서부(210)는 80x60크기의 열화상 픽셀 정보를 59.9도의 FOV(Field of view)의 각도로 측정하는 역할을 수행하는데, 이론적으로 초당 9장을 측정하고 전송할 수 있으나, 이동식으로 신호를 처리할 경우 다소 지연이 발생하여 평균 초당 8.5장의 영상을 취득하고 이를 마이크로컨트롤러(220)에 전송한다. 그리고, SPI 통신은 SCK, MOSI, MISO로 불리우는 세가지 신호 결선을 통해 통신을 수행하며 그 외 Chip select를 위한 CS 라인과 VCC/GND로 구성되어 총 6개의 결선을 사용한다. 또한 고속 통신 시 외부에서 발생하는 EMI에 영향을 받을 우려가 크므로 회로 내의 결선을 주로 사용하는 것이 일반적이나, 본 발명에서는 천공시스템장치의 구도에 적합하도록 SPI 결선을 연장하여 사용한다.Here, the crop
그리고, 상기 마이크로컨트롤러(220)는 비닐 포장 하부에 대한 2차원 열화상 정보를 취득하기 위하여 열화상 작물 인식 센서부를 분석하고, 그에 상응하는 천공기구부의 속도 조절을 수행할 수 있는 메인 프로세서로써. 상기 작물 인식 센서부와는 SPI 통신을 수행하며, 16Mhz 내외의 디지털 전송 속도로 초당 9장의 80x60 픽셀에 해당하는 열분포를 분석한 후, 작물의 위치 및 이동 속도를 분석하기 위한 실시간 2차원 배열 분석 프로그램을 내장되어 있다.The
또한, 상기 PWM(pulse width modulation) 제어 신호 생성부(230)는 열화상 작물 인식 센서부의 신호를 분석하고, 현재 주행 속도와 이후 천공 조절 속도간의 차이를 계산하여 듀티비(Duty ratio)를 조절하고, 기준 속도를 50%로 정해 둔 상태에서 인식된 작물의 위치가 가까우면 50% 이하로 5% 단위로 하향 조정하며, 반대의 경우 5%단위로 상향 조정하는 방식으로 PWM 제어신호를 생성하여 DC 모터(240)에 전달한다. 이때, 상기 PWM 제어 신호 생성부(230)는 외부의 전원에 의해 전력이 공급된다.In addition, the pulse width modulation (PWM)
그리고, 상기 DC 모터(240)는 PWM 제어 신호 생성부(230)의 제어에 의해 회전 작동하여, 상기 차동기어부(40)에 비닐 멀칭의 천공 속도를 제어할 회전력을 전달하여 차동기어부(40)를 컨트롤하는 것이다.The
한편, 상기 작물 인식 센서부(210)와, 마이크로컨트롤러(220)와, PWM 제어 신호 생성부(230)를 내부에 구비하는 케이스(미도시)가 더 형성되고, 상기 케이스는 천공장치부(10)의 프레임 몸체(11) 하단부에 탈부착 가능하도록 형성된다.A case (not shown) having therein the crop
여기서, 상기 케이스의 외부면에는 마이크로컨트롤러(220)와 연결되어 마이크로컨트롤러(220)에서 분석한 작물의 이미지를 표시하면서 작동시킬 수 있는 터치 디스플레이(250)와 상기 마이크로컨트롤러(220)에 신호를 입력할 수 있는 스위치 입력부(260)가 각각 형성된다.A
이하에서는 상기에서 기술한 센서 제어부(20)의 작동 방법을 설명한다.Hereinafter, an operation method of the
먼저, 센서 부분에서는 작물 인식 센서부(210)인 열화상 카메라가 작물의 유무를 인지하고 판단할 데이터를 마이크로컨트롤러(220)에 제공하고 전달받은 데이터를 인식하여 사용자 화면으로 리얼타임으로 보내준다.First, in the sensor part, the
여기서, 상기 마이크로컨트롤러(220)는 안정적이고 진동의 영향을 받지 않도록 하기 위해 5V 마이크로 5핀의 보조 배터리 전원을 공급받아 작동하며, 취득된 데이터를 기반으로 천공 장치 속도 제어를 위한 신호를 PWM 제어 신호 생성부(230)를 거쳐서 전달하며, PWM 전원은 동력 기기인 작업기에 별도의 외부 전원 공급원을 이용하여 신호를 증폭시켜 DC 모터(240)로 전송한다.Here, the
그런 다음, DC 모터(240)는 신호를 모터 동력부로 전달하게 되며 이를 통해 실시간으로 작물에 따라 속도를 조절하고, 사용자의 편의성을 돕기 위해 LCD 보드를 함께 설치하여 실시간 영상 획득 신호를 리얼타임으로 볼 수 있도록 하였고, 손쉬운 조작을 위해 터치 입력부를 통해 듀티비와 모터 속도를 각각 10 ~ 100, -50 ~ 50의 범위 내에서 조절한다.Then, the
이렇게, 통합 제어 시스템 장치에 열화상 획득 시점과 모터 드라이브 제어 시점, 마이크로컨트롤러 전원을 3개의 별도 스위치로 분류하여 사용자가 원하는 시기에 시스템을 작동한다.In this way, the integrated control system device is classified into three separate switches, that is, the thermal image acquisition point, the motor drive control point, and the microcontroller power source, so that the user operates the system at a desired timing.
이하에서는 상기에서 기술한 천공시스템장치를 이용한 모터 성능의 실험방법 및 실험결과에 대해 기술한다.Hereinafter, experimental methods and experimental results of the motor performance using the above-described punching system will be described.
[모터 성능 실험방법][Motor performance test method]
1. 모터 동력 제어 부분을 테스트하기 위하여 듀티비는 고정시키고 모터 제어 속도를 -50에서 -35까지 조절해가면서 천공 작업을 진행함.1. To test the motor power control part, set the duty ratio and adjust the motor control speed from -50 to -35.
2. 이에 따라 작업기기의 기어는 1단을 유지시키고 제어기의 천공 작업의 속도를 조절하여 -50에서 -35로 갈수록 천공 거리가 늘어나는 것을 확인함.2. Accordingly, it is confirmed that the running distance of the gear of the working machine is increased from -50 to -35 by controlling the speed of the drilling operation of the controller while maintaining the first gear.
3. 듀티비 값을 50으로 조정하고 모터속도의 범위만큼 제어를 실시하여 천공 거리를 확인함.3. Adjust the duty ratio to 50 and check the drilling distance by controlling the motor speed range.
4. 50에서 40까지는 약 19.24cm의 차이가 나타남을 확인함.4. A difference of about 19.24 cm is observed between 50 and 40.
[모터 성능 실험결과][Motor performance test result]
이하의 [표 1] 모터 성능 평가 데이터와 같이,Like the motor performance evaluation data in the following [Table 1]
이렇듯, 모터 성능 평가 결과 초기 1회 시험에는 순수한 동력 기기인 작업기의 힘으로만 천공 거리를 측정하여 1단에서 3단으로 갈수록 사이 간극이 줄어드는 데이터를 획득하였고, 3회의 실험 결과 동력 발생부의 힘이 실시간으로 제어가 가능함을 확인하였고, 그 거리의 차이가 명확하게 나타남을 증명하였다.As a result of the motor performance evaluation, in the initial test, the punching distance was measured only by the power of the working machine, which is a pure power device, and data obtained by reducing the gap between the first stage and the third stage was obtained. It is confirmed that the control is possible in real time, and it proves that the distance difference is clear.
이하에서는 상기에서 기술한 천공시스템장치를 이용한 천공 성능의 실험방법 및 실험결과에 대해 기술한다.Hereinafter, an experiment method and an experimental result of the puncturing performance using the puncturing system described above will be described.
[천공 성능 실험방법][Experimental Method for Drilling Performance]
1. 천공 성능 평가 결과 총 5회에 걸쳐 작물을 인식하는 실험을 진행하였으며, 취득 항목으로는 총 천공시간, 실제 작물제식거리, 실제 천공된 거리, 실제 작물거리와 천공거리의 오차, 그리고 비닐 포장 상태를 측정함.1. The results of the drilling performance evaluation showed that the crops were recognized five times in total and the items to be acquired were total drilling time, actual cropping distance, actual drilled distance, error of actual crop distance and perforation distance, Measure the status.
2. 초기 2회까지의 실험의 경우 작물 인식율을 테스트하기 위하여 비닐 포장이 없는 상태에서 천공하였고, 이후 비닐을 씌운 실제 현장에서의 환경을 테스트 함.2. For the first two experiments, the test was performed without vinyl wrapping to test the crop recognition rate, and then the environment was tested in the actual field covered with vinyl.
3. 1 ~ 2회 실험과정에서 거리오차가 부분적으로 나타났으며 그 오차범위의 최대값이 6.3cm 나타남.3. The distance error was partially observed in the course of one to two experiments and the maximum value of the error range appeared 6.3cm.
4. 부분적으로 열영상 인식 부분에서의 프로그래밍을 수정하고 3회 시험에서 측정한 결과 거리 오차가 -0.2로 나타났고, 이후 4 ~ 5회 시험은 비닐을 씌운 다음 인식율을 측정함.4. Partially corrected programming in the thermal image recognition area and measured in three tests showed a distance error of -0.2, after which the recognition rate was measured after covering the vinyl with 4-5 times.
[천공 성능 실험결과][Results of drilling performance test]
이하의 [표 2] 천공 성능 평가 데이터와 같이,Like the puncture performance evaluation data shown in the following [Table 2]
(단위 : cm)Distance
(Unit: cm)
(단위 : cm)Perforation distance
(Unit: cm)
(단위 : cm)Distance error
(Unit: cm)
(단위 : cm)Distance from ground to sensor control
(Unit: cm)
이렇듯, 거리 오차의 최대값이 -0.5cm를 벗어나지 않았고, 실제 현장에 적용해도 될 것으로 판단된다.In this way, the maximum value of the distance error does not deviate from -0.5 cm, and it may be applied to actual field.
10: 천공장치부 11: 프레임 몸체
111: 중앙 프레임 112: 제1 사이드 프레임
113: 제2 사이드 프레임 114: 고정수단
115: 견인 접속부 12: 설치 프레임
121: 연결바 122: 제1 바
123: 제2 바 13: 천공 깊이 조절부
131: 깊이 조절 프레임 132: 힌지
133: 브래킷 134: 조절레버
134a: 너트 134b: 힌지블록
134c: 스크류 134d: 레버
20: 센서 제어부 210 : 작물 인식 센서부
220 : 마이크로컨트롤러 230 : PWM 제어 신호 생성부
240 : DC 모터 250 : 터치 디스플레이
260 : 스위치 입력부
30: 동력 발생부 31: 구동륜
32: 구동력 전달부재 33c: 회전중심
40: 차동기어부
50: 천공부 51: 제1 링크
511: 제1 링크로드 512: 제2 링크로드
52: 제2 링크 521: 제3 링크로드
522: 제4 링크로드 53: 제1 천공 프레임
54: 제2 천공 프레임 55a, 55b: 천공바
551: 연결부재 552: 천공부재
552a: 천공영역 56a, 56b: 누름바
561: 누름몸체 562: 누름 플랜지10: perforator unit 11: frame body
111: central frame 112: first side frame
113: second side frame 114: fixing means
115: pull connection 12: installation frame
121: connecting bar 122: first bar
123: the second bar 13:
131: Depth adjusting frame 132: Hinge
133: Bracket 134: Control lever
134a:
134c:
20: sensor control unit 210: crop recognition sensor unit
220: micro controller 230: PWM control signal generating unit
240: DC motor 250: Touch display
260: Switch input part
30: Power generating unit 31:
32: driving force transmitting member 33c:
40:
50: Perforation 51: First link
511: first link rod 512: second link rod
52: second link 521: third link load
522: fourth link rod 53: first perforated frame
54: second
551: connecting member 552: perforated member
552a:
561: pressing body 562: pressing flange
Claims (8)
상기 견인장치(A)의 주행 중에 발생하는 동력을 전달받아 비닐 멀칭에 천공하는 천공장치부(10)와;
비닐 멀칭의 하부에 작물을 인식하여 연결된 상기 천공장치부(10)의 천공 작업 속도를 제어하는 센서 제어부(20);를 포함하여 구성되고,
상기 천공 장치부(10)는, 상기 견인장치(A)에 탈부착이 가능하도록 형성되는 프레임 몸체(11)와;
상기 프레임 몸체(11)의 일측에 지지되어 견인장치(A)의 주행시, 지면과의 마찰을 통해 회전 구동력이 발생하는 동력 발생부(30)와;
상기 동력 발생부(30)에서 발생된 회전 구동력이 전달받아 천공부(50)에 전달하는데, 상기 센서 제어부(20)와 연결되어 센서 제어부(20)에서 전달된 속도 제어에 의해 동력 발생부(30)의 회전 구동력을 제어하여 전달하는 차동기어부(40)와;
상기 프레임 몸체(11)의 일측에 지지되어 차동기어부(40)와 연결되고, 상기 차동기어부(40)에서 전달된 구동력에 의해 회동되어 비닐 멀칭에 직접적으로 천공하는 천공부(50);를 포함하여 구성되고,
상기 센서 제어부(20)는, 상기 비닐 멀칭의 하부 작물의 열화상을 측정하여 인식하는 작물 인식 센서부(210)와;
상기 작물 인식 센서부(210)의 신호를 분석하고, 상기 견인장치(A)의 주행속도를 분석하는 마이크로컨트롤러(220)와;
상기 마이크로컨트롤러(220)에서 분석한 작물 인식 센서부(210)의 신호와 현재 천공시스템장치의 주행 속도와 천공장치부(10)의 천공 속도 간에 차이를 계산하여 튜티비(Duty ratio)를 조절하는 PWM 제어 신호 생성부(230)와;
상기 PWM 제어 신호 생성부(230)의 제어에 의해 작동하고, 상기 천공장치부(10)의 차동기어부(40)와 연결되어 비닐 멀칭의 천공 속도를 제어할 회전력을 생성하는 DC 모터(240);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치.
A perforation system device attached to a traction device (A) such as a managment machine or cultivator and perforated in a vinyl mulch according to the position of the crop,
A punching unit 10 for receiving the power generated during traveling of the towing device A and perforating the vehicle through vinyl mulching;
And a sensor control unit (20) for controlling a punching speed of the punching unit (10) connected to the lower part of the vinyl mulch by recognizing the crop,
The puncturing device 10 includes a frame body 11 formed to be removably attachable to the towing device A;
A power generating part 30 supported on one side of the frame body 11 to generate rotational driving force by friction with the ground when the towing device A is traveling;
The rotation driving force generated by the power generating unit 30 is transmitted to the perforation unit 50. The sensor unit 20 is connected to the sensor control unit 20, (40) for controlling and transmitting the rotational driving force of the driving unit (40);
A perforator 50 supported on one side of the frame body 11 and connected to the secondary synchronous fisher 40 and rotated by the driving force transmitted from the secondary synchronous fisher 40 to directly perforate the vinyl mulching; ≪ / RTI >
The sensor control unit 20 includes a crop recognition sensor unit 210 for measuring and recognizing a thermal image of a lower crop of the vinyl mulching;
A microcontroller (220) for analyzing signals of the crop recognition sensor unit (210) and analyzing the traveling speed of the towing device (A);
The microcontroller 220 calculates the difference between the signal of the crop recognition sensor 210 and the traveling speed of the current drilling system and the drilling speed of the drilling machine 10 to adjust the duty ratio A PWM control signal generator 230;
A DC motor 240 which is operated under the control of the PWM control signal generator 230 and is connected to the differential sync unit 40 of the drilling unit 10 to generate a torque to control the punching speed of the vinyl mulching, ;
And a sensor for detecting the bottom of the vinyl mulching.
상기 동력 발생부(30)는,
상기 프레임 몸체(11)의 일측에 회전축으로 연결되어 지면에 접촉되고, 상기 견인장치(A)의 주행시 지면과의 마찰에 의해 회전되어 회전 구동력이 발생하는 구동륜(31)과;
상기 구동륜(31)과 일측이 연결되고, 타측은 차동기어부(40)와 연결되어 구동륜(31)의 회전 구동력을 전달하도록 기어와 체인으로 이루어진 구동력 전달부재(32);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치.
The method according to claim 1,
The power generation unit (30)
A driving wheel 31 connected to one side of the frame body 11 by a rotation shaft and contacting with the ground surface and rotated by friction with the ground surface of the towing device A to generate rotational driving force;
A driving force transmitting member 32 having one side connected to the driving wheel 31 and the other side connected to the secondary synchronizing member 40 and configured to transmit rotational driving force of the driving wheel 31 to the gear and the chain;
And a sensor for detecting the bottom of the vinyl mulching.
상기 천공부(50)는,
상호 마주하도록 이격되며 상기 프레임 몸체에 회전할 수 있게 배치된 제1, 제2 링크(51,52)와;
일측이 상기 제1 링크(51) 선단과 연결되어 있고 타측이 상기 제2 링크(52) 선단과 연결된 제1 천공 프레임(53)과;
일측이 상기 제1 링크(51) 후단과 연결되어 있고 타측이 상기 제2 링크(52) 후단과 연결된 제2 천공 프레임(54)과;
상기 제1 천공 프레임(53)과 상기 제2 천공 프레임(54)에 각각 배치되어 있고 상기 비닐 멀칭을 천공할 수 있는 천공바(55a,55b)와;
상기 천공바(55a,55b)의 외주연에 형성되어 천공바(55a,55b)의 천공시에는 비닐 멀칭을 눌러주어 밀림을 방지하고, 상기 천공바(55a,55b)의 천공 후 제1, 제2 링크(51,52)에 의해 천공바(55a,55b)가 상측으로 들려지면 하중에 의해 하측으로 이동되면서 천공바(55a,55b)의 외주연에 부착된 이물질을 밀어서 탈락시키는 누름바(56a,56b);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치.
The method according to claim 1,
The perforation (50)
First and second links (51, 52) spaced apart from each other to face each other and disposed rotatably in the frame body;
A first perforation frame 53 having one side connected to the tip of the first link 51 and the other side connected to the tip of the second link 52;
A second perforation frame 54 having one end connected to the rear end of the first link 51 and the other end connected to the rear end of the second link 52;
A perforation bar (55a, 55b) disposed in the first perforation frame (53) and the second perforation frame (54) and capable of perforating the vinyl mulching;
When the perforation bars 55a and 55b are formed at the outer circumferences of the perforation bars 55a and 55b, vinyl mulching is performed to prevent the perforation bars 55a and 55b from piercing. After the perforation of the perforation bars 55a and 55b, When the perforation bars 55a and 55b are lifted upward by the two links 51 and 52, the push bars 56a and 56b push the foreign substances attached to the outer circumferences of the perforation bars 55a and 55b, , 56b);
The apparatus of claim 1 or 2, wherein the sensor is a sensor.
상기 제1 링크(51)는 동력 발생부(30)와 동력 연결되어 있고, 상기 제1 링크(51)와 상기 제2 링크(52)의 회전 중심은 편심되어 있으며, 상기 제1 천공 프레임(53)과 상기 제2 천공 프레임(54)은 상기 제1 링크(51)와 상기 제2 링크(52) 사이에서 움직여 위치 조절 가능한 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치.
The method of claim 3,
The first link 51 is connected to the power generating unit 30 and the rotational center of the first link 51 and the second link 52 is eccentric. ) And the second perforation frame (54) are movable between the first link (51) and the second link (52) to adjust the position of the second perforation frame (54) System device.
상기 작물 인식 센서부(210)와, 마이크로컨트롤러(220)와, PWM 제어 신호 생성부(230)를 내부에 형성하는 케이스가 더 형성되고, 상기 케이스는 천공장치부(10)의 프레임 몸체(11) 하단부에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치.
The method according to claim 1,
A case for forming the crop recognition sensor unit 210, the microcontroller 220 and the PWM control signal generator 230 is further formed in the frame body 11 ) Of the lower part of the vinyl mulching process using the sensor fusion technique.
상기 케이스의 외부면에는 마이크로컨트롤러(220)와 연결되어 마이크로컨트롤러(220)에서 분석한 작물의 이미지를 표시하면서 작동시킬 수 있는 터치 디스플레이(250)와 상기 마이크로컨트롤러(220)에 신호를 입력할 수 있는 스위치 입력부(260)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 융합 기술을 이용한 비닐 멀칭의 하부 작물을 인식하는 천공시스템장치.
6. The method of claim 5,
A touch display 250 connected to the microcontroller 220 and capable of operating while displaying an image of the crop analyzed by the microcontroller 220 and a controller 260 for inputting a signal to the microcontroller 220 And a switch input unit (260) for detecting the bottom of the vinyl mulching by using the sensor fusion technique.
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