PT1947933E - Sistema para aplicação controlada de herbicidas - Google Patents

Description

ΡΕ1947933 1

DESCRIÇÃO "SISTEMA PARA APLICAÇÃO CONTROLADA DE HERBICIDAS"

Campo do Invento 0 presente invento diz respeito a um sistema para aplicação óptima de herbicidas em grandes áreas de ervas daninhas. Mais particularmente, o invento refere-se a detalhes de dispositivos que compreendem um sistema para identificação de ervas daninhas e pulverização controlada de herbicida baseado em visão por computador. Técnica anterior A pulverização de herbicidas para combate a ervas daninhas mata ou reduz o crescimento de ervas daninhas, mas a pulverização também pode causar danos às (instalações de) plantas de cultivo. Os resíduos de herbicidas podem ser deixados nas plantas de cultivo, solo, ar, e água. Como resultado, as pessoas podem ser afectadas por herbicidas durante a sua preparação ou uso.

Os sistemas para identificação de ervas daninhas podem reduzir o uso de herbicidas por soprarem apenas em locais onde de outro modo as ervas daninhas retardariam o crescimento das plantas de cultivo. Os sistemas automáticos 2 ΡΕ1947933 que utilizam a visão por computador para a identificação de ervas daninhas fornecem meios para planeamento de quais as áreas a pulverizar com herbicidas. Os sistemas podem explorar a maneira na qual as ervas daninhas se espalham elas próprias no campo, e possibilitam também o modo como as plantas de cultivo estão distribuídas no campo. 0 reconhecimento de padrões pode ser usado para identificação de várias espécies ou tipos de plantas agrupadas por tamanho, formação de cachos, parâmetros que descrevem a forma, ou características botânicas comuns. É conhecido que a distribuição de ervas daninhas num campo forma muitas vezes padrões que se estendem ao longo de áreas de muitos metros, de maneira que uma parte do campo pode ser diagnosticada e tratada baseada na análise de uma ou mais pequenas regiões no interior ou na vizinhança dessa parte.

Sistemas automáticos baseados na visão por computador e algoritmos de reconhecimento de padrões realizam muitas vezes análises de pequenas regiões para compilar um mapa que consiste em grandes áreas, no qual a quantidade de ervas daninhas recolhidas e/ou de diferentes espécies é estimada para cada campo. 0 planeamento da aplicação do herbicida é realizado baseado neste mapa, que pode ser um mapa visual ou consistir apenas num conjunto de dados. 0 planeamento da pulverização e/ou o controlo do processo de pulverização podem ser total ou parcialmente automatizado. 3 ΡΕ1947933 São conhecidos diversos sistemas automáticos para a identificação de ervas daninhas. Os sistemas são baseados na fotografia digital de pequenas partes do campo, na análise electrónica de imagens usando o reconhecimento de padrões, e a compilação de mapas de quantidades de ervas daninhas. Há diversos inconvenientes associados com a técnica anterior. A fotografia digital num campo é complicada devido a um diverso número de factores. 0 tempo disponível é muitas vezes limitado, e grandes áreas são para ser diagnosticadas usando imagens capturadas uniformemente, requerendo um grande número de fotos a serem tiradas. Com o fim de poupar tempo as fotos são tiradas enquanto a(s) câmara(s) se move(m) rapidamente ao longo do campo. Por isso, é necessário um tempo de obturação curto para evitar a imprecisão provocada pelo movimento. Não é sempre possível prever ou planear a distância das câmaras ao campo, e é portanto necessário usar uma abertura pequena e/ou chips de fotografia pequenos com o fim de alcançar uma profundidade suficiente do campo. Em muitos casos, a presença da luz solar não será suficiente para fornecer uma exposição adequada com os tempos de obturador e aberturas necessárias para obter uma qualidade de fotografia satisfatória. Além do mais, a luz solar pode causar sombras problemáticas a partir das quais será difícil extrair informação de cor suficiente. Por esse motivo, é usada luz artificial, tanto para aumentar a quantidade de luz em geral, como para preencher pontos sombreados em fotografias 4 ΡΕ1947933 com luz suficiente. 0 campo representa um ambiente adverso, no qual a sujidade é aumentada devido ao vento, máquinas de rodado e movimento através do campo. A poeira pode deteriorar a qualidade da fotografia pela redução de visibilidade e por cobrir a lente da câmara ou a protecção da lente. Adicionalmente, durante a pulverização, estará presente no ar a neblina, reflectindo a luz, reduzindo a visibilidade, e possibilitando aderência à lente ou à protecção da lente, juntamente com a poeira. 0 consumo de energia associado com a iluminação continua é grande quando comparado com os sistemas eléctricos Standard em máquinas agricolas.

Hoje em dia, o tempo gasto no diagnóstico antes da pulverização dos herbicidas adiciona um custo significativo. Com o fim de traçar um mapa da ocorrência de ervas daninhas é necessário correr ao longo do campo uma primeira vez, e depois correr outra vez ao longo do campo para realizar a pulverização onde for necessária. Um tal processo de consumo de tempo é muitas vezes inaceitável em operação normal.

Tal como mencionado anteriormente, o presente invento refere-se a um sistema para identificação de ervas daninhas e controlo da pulverização de herbicida baseada na visão por computador. 5 ΡΕ1947933 0 presente invento fornece soluções que permitem a identificação de ervas daninhas e o controlo de pulverização serem realizados simultaneamente, isto é, o sistema está integrado com o sistema de pulverização de tal maneira que o campo é fotografado e analisado enquanto está sendo pulverizado, e que o controlo de pulverização é executado baseado nos resultados da análise, sem requerer diversas passagens através da mesma região ou colocando restrições adicionais à velocidade de deslocamento. As soluções do invento em combinação e separadamente contribuem para tornar isto possível. 0 documento NL 1003948C1 revela um conjunto de visão por computador de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 1.

Sumário do Invento 0 presente invento é concebido para uso em ligação com a pulverização eficiente de um exterminador de ervas daninhas ao longo de grandes áreas, e num ambiente associado a poeira e neblina. 0 invento diz respeito a um conjunto de visão por computador que pelo menos inclui meios para a captura sequencial de fotografias digitais, assim como meios de processamento de sinal para interpretar as fotografias. 0 conjunto de visão por computador é caracterizado pelo facto de que inclui uma entrada de ar e um tubo que circunda uma lente, bem como meios para dirigir o ar a partir da entrada de ar para o interior do tubo que 6 ΡΕ1947933 circunda a lente, estabelecendo um fluxo de ar em redor da lente e fora do conjunto de visão por computador que evita a poeira e a neblina pulverizada aderiram à lente, de acordo com a parte caracterizante da reivindicação independente 1. 0 invento também se refere a um sistema para pulverização controlada de herbicidas ao longo de grandes áreas de acordo com a reivindicação 7, em que o sistema inclui um ou mais conjuntos de visão por computador montados numa rampa de pulverização, tendo bicos de pulverização, que está fixada a um veiculo. Os conjuntos de visão por computador ajustam então continuamente a quantidade de exterminador de ervas daninhas alimentado através dos bicos de pulverização. 0 sistema é caracterizado pelo facto de que ele inclui um ou mais conjuntos de visão por computador tais como descrito anteriormente que estão localizados na extremidade do(s) braço(s) de distância fixado(s) à rampa de pulverização de tal maneira que o conjunto de visão por computador passará por uma dada área antes dos bicos de pulverização.

Num sistema incluindo mais do que um conjunto de visão por computador, o processamento de imagem pode ser realizado em apenas um dos conjuntos de visão por computador, ou num dispositivo de processamento de imagem externo. 0 invento também inclui um sistema para iluminar 7 ΡΕ1947933 o solo a partir de pelo menos dois lados da lente com o fim de reduzir o contraste entre luz e sombra na fotografia. Assim, a luz clara. Esta fonte de luz é caracterizada pelo facto de que ela é apenas ligada quando as fotografias são tiradas, e de outro modo desligada. Desta maneira, o consumo de energia dos conjuntos de visão por computador é reduzido.

Outros factores caracteristicos do invento sao tornados conhecidos nas reivindicações dependentes.

Descrição detalhada 0 invento será agora descrito fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais: A Fig. 1 mostra um desenho esquemático de um sistema para aplicação controlada de herbicidas, A Fig. 2 mostra detalhes de um modo de realização preferido da câmara, e A Fig. 3 mostra detalhes do fluxo de ar à entrada e no interior da câmara. A Fig. 1 mostra um desenho esquemático de um sistema para aplicação controlada de herbicidas. Uma ou mais câmaras 200 estão posicionadas em braços de distância 180 na frente da rampa de pulverização 150. A rampa de ΡΕ1947933 pulverização 150 é preferivelmente constituída por braços extensíveis/retrácteis. Os braços de distância 180 asseguram que a área é fotografada antes da rampa de pulverização 150 passar por ela. Isto compensa total ou parcialmente o tempo gasto na análise, o tempo de reacção na máquina de pulverização, e a velocidade e curva de queda (trajectória de deslocamento) dos erradicantes. Por isso, será possível abrir ou fechar os bicos de pulverização com base nos resultados da análise das fotografias digitais. A distância também assegura que não está presente uma quantidade significativa de neblina pulverizada entre a câmara e a parte fotografada do campo. O braço de distância 180 pode ser automaticamente estendido/retraído em ligação com a retracção ou extensão da rampa de pulverização. A Figura 2 mostra detalhes de uma câmara preferida do invento. A iluminação artificial, por exemplo sob a forma de tubos de descarga de gás 250, é fornecida perto da lente 240 de modo que a luz incidente das zonas vizinhas não influencia significativamente a fotografia, e a ocorrência de sombras é reduzida por existir mais um tubo de descarga de gás 250 que tem luz imbricante disposta de tal maneira que essa luz é principalmente emitida durante o tempo de exposição, e com uma pequena amplitude quando as fotografias não são tiradas. Isto conduz a um consumo de energia reduzido quando comparado com o uso de iluminação 9 ΡΕ1947933 contínua. Os tubos de descarga de gás 250 preferivelmente usados no presente invento têm uma potência da ordem de 10.000-15.000 W. Esta energia é consumida em aproximadamente 1/2000 segundos de cada segundo em que o sistema está em funcionamento. Uma tal quantidade de luz pode ser aplicada com o fim de iluminar as fotografias para dominar sobre a luz solar. Ela também assegura luz suficiente para um tempo de obturação de menos de 1/10.000 segundos e obturador 8, que é necessário para obter fotografias suficientemente exactas quando, por exemplo, um tractor está rodando a 10 km/h e a altura da rampa acima do solo varia de 50 cm. O consumo médio de um tubo de descarga de gás é 15 W, devido ao período de iluminação muito curto. A câmara 200 é dotada com uma entrada de ar 210, preferivelmente tendo um filtro e/ou um separador de ciclone na admissão. Podem ser fornecidos um ou mais ventiladores em ligação com a entrada de ar 210. 0 ar pode ser utilizado para arrefecer os componentes electrónicos em, por exemplo, uma placa-mãe ATX 225 compreendendo uma parte da lógica para a interpretação das fotografias da câmara e o controlo dos bicos subsequente. O ar que entra através da entrada de ar 210 e do filtro de ar 220 pode também ser conduzido em direcção à lente 240 e à protecção da lente, constituída por um tubo 345 que circunda a lente 240, e para o(s) dispositivo(s) de iluminação, com o fim de impedir que eles sejam afectados por poeiras e neblina pulverizada. Isto pode ser implementado usando um 10 ΡΕ1947933 ventilador, e tendo uma saída concêntrica em redor de um tubo 345 para a lente 240, de modo que será estabelecido um fluxo de ar uniforme longe da lente 240 e para fora do tubo 345. A Figura 3 mostra detalhes do fluxo de ar no interior da câmara. O ar das zonas vizinhas, indicado por 320, é dirigido através da entrada de ar 210, preferivelmente incluindo um filtro de ar 220, e para o interior do conjunto de câmara 200. Por meio de um ou mais ventiladores 310 o ar é soprado frente ao processador numa placa-mãe 225, tal como indicado pelas setas 330.

Uma parte do ar é dirigida para fora através do tubo que circunda as lentes, tal como indicado pelas setas 340. A finalidade deste fluxo de ar é impedir que a poeira e neblina pulverizada atinjam a lente.

Outra parte do ar é dirigida para fora frente às lâmpadas de flash de tal maneira que o contacto directo com a parte de alta tensão do "blitz electronics" é evitado.

Será observado pelos versados na técnica que pode ser considerado um certo número de variações e alternativas dentro do âmbito das reivindicações anexas.

Lisboa, 7 de Setembro de 2012

Claims (8)

1. ΡΕ1947933 1 REIVINDICAÇÕES 1. Conjunto de visão por computador (200) destinado a ser utilizado num sistema para a pulverização controlada de herbicidas ao longo de grandes áreas nas quais pode existir um ambiente com poeira e neblina, em que o conjunto de visão por computador (200) compreende pelo menos um meio para a captura sequencial de imagens usando uma câmara digital (230) e um meio de processamento de sinal para interpretação das imagens, o conjunto de visão por computador (200) compreendendo ainda uma entrada de ar (210) e um tubo (345) circundando a lente (240) da câmara digital (230), assim como um meio para dirigir um fluxo de ar a partir da entrada (210) para o interior do tubo (345), criando uma sobrepressão em redor da lente (240), caracterizado pelo facto de que uma saída para o fluxo de ar é concêntrica em redor do tubo (345) até à lente proporcionando um fluxo de ar uniforme longe da lente e para fora do tubo (345), impedindo a poeira e a neblina de aderirem à lente.
2. 2. Conjunto de visão por computador (200) da reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que ele compreende ainda um ou mais ventiladores (330) ligados à entrada de ar (210) .
3. 3. Conjunto de visão por computador (200) da reivindicação 1, caracterizado pelo facto de que o conjunto 2 ΡΕ1947933 de visão por computador é ainda dotado com um ou mais tubos de descarga de gás (250) .
4. 4. Conjunto de visão por computador (200) da reivindicação 3, caracterizado pelo facto de que é dotado com dois tubos de descarga de gás (250) localizados de cada lado da lente (240) para fornecer uma iluminação uniforme e imbricante.
5. 5. Conjunto de visão por computador (200) da reivindicação 3, caracterizado pelo facto de que o(s) tubo(s) de descarga de gás (250) tem (têm) elevada potência e baixo tempo de descarga com o fim de fazer com que a iluminação domine a luz do dia.
6. 6. Conjunto de visão por computador (200) da reivindicação 3, caracterizado pelo facto de que ele compreende ainda um meio para dirigir o fluxo de ar frente aos tubos de descarga de gás (250) .
7. 7. Sistema para a pulverização controlada de herbicidas ao longo de grandes áreas nas quais pode existir um ambiente com poeira e neblina, em que o sistema compreende uma rampa de pulverização (150), tendo bicos de pulverização, fixados a um veiculo (100), um ou mais conjuntos de visão por computador (200) e meios de interpretação para controlar os bicos de pulverização, o sistema sendo caracterizado pelo facto de que ele compreende um ou mais 3 ΡΕ1947933 conjuntos de visão por computador (200) de acordo com as reivindicações 1 a 6 localizados na extremidade de braço(s) de distância (160) fixados à rampa de pulverização (150) a uma dada distância, de modo que o conjunto ou conjuntos de visão por computador (200) passarão por uma dada área antes dos bicos de pulverização.
8. 8. Sistema da reivindicação 7, caracterizado pelo facto de que os braço (s) de distância (160) estão fixados de maneira articulada à rampa de pulverização (150) e são dotados com um mecanismo de extensão e retracção motorizada que ajuda a tornar o(s) braços de distância (160) retrácteis em direcção à rampa de pulverização (150). Lisboa, 7 de Setembro de 2012