SU1377606A1

SU1377606A1 - Colour-contrast transducer

Info

Publication number: SU1377606A1
Application number: SU853843649A
Authority: SU
Inventors: Константин Константинович Полевицкий; Александр Николаевич Грачев; Юрий Сергеевич Ометов; Елена Викторовна Максименко; Юрий Тимофеевич Колянов; Петр Ульянович Костюченко; Николай Семенович Крамской; Владимир Владимирович Брей; Леонид Владимирович Погорелый; Владимир Петрович Максимчук; Анатолий Георгиевич Драков; Станислав Иванович Есипенко; Юрий Васильевич Лобков
Priority date: 1985-01-09
Filing date: 1985-01-09
Publication date: 1988-02-28

Abstract

Изобретение относитс к области обнар жени по цвету локальных объектов на некотором мен ющемс фоне, в частности оно предназначено дл обнаружени на фоне почвы зеленых растений и управлени автоматическими прореживател ми, Цель изобретени - повышение помехозащищенности. Эта цель достигаетс тем, что блок обработки сигналов содержит последовательно соединенные усилители переменного тока и амплитудный детектор по каждому каналу, подключенные соответственно к вxoдa дифференциального усилител , выход которого посредством цепи обратной св зи типа АРУ через пиковьш детектор св зан с входом усилител переменного тока по одному из каналов, а источник света вьшолнен модулированным , 2 ил. KSK W-..The invention relates to the field of detection by the color of local objects on a varying background, in particular, it is intended to detect green plants against the background of soil and to control automatic thinners. The purpose of the invention is to improve noise immunity. This goal is achieved by the fact that the signal processing unit contains successively connected AC amplifiers and an amplitude detector for each channel, connected respectively to the input of a differential amplifier, the output of which is connected through the pick-up detector to the AC amplifier one by one through a feedback circuit. of the channels, and the light source is modulated, 2 Il. KSK W- ..

Description

Изобретение относитс к сельскому хоз йству дл обнаружени локальных объектов на некотором мен ющемс фоне, в частности дл обнаружени на фоне почвы зеленых растений при управлении автоматическими прорежи- вател ми, а также устройствами автоматического вождени мобильных машин и тракторов.The invention relates to agriculture for detecting local objects against a varying background, in particular for detecting green plants against the background of soil when operating automatic promeners, as well as devices for automatically driving mobile machinery and tractors.

Цель изобретени - повьшение помехозащищенности датчика при работе в различных природных услови х /типы почв и освещени ).The purpose of the invention is to increase the noise immunity of the sensor when working in various environmental conditions (types of soil and lighting).

На фиг.1 приведена функциональна схема датчика; на фиг.2 - эпюры напр жени на выходе дифференциального усилител .Figure 1 shows the functional diagram of the sensor; Fig. 2 shows voltage plots at the output of a differential amplifier.

Датчик содержит источник 1 модулированного света, например лампу накаливани , свет которой модулируетс вращающимс обтюратором 2, посаженным на ось двигател 3, фотоприемный блок 4 и блок 5 обработки сигналов.The sensor contains a modulated light source 1, for example, an incandescent lamp, the light of which is modulated by a rotating obturator 2, seated on the axis of the engine 3, the photoreceiver unit 4 and the signal processing unit 5.

Фотоприемный блок 4 включает в себ спектральные сфетофильтры, например красный 6 и зеленый 7, установленные перед фотоэлектронными умножител ми 8 и 9, светоделительное устройство (например, фотометрический шар) 10.The photodetector unit 4 includes spectral filter filters, for example, red 6 and green 7, installed in front of photomultipliers 8 and 9, a beam-splitting device (for example, a photometric ball) 10.

Блок 5 обработки сигналов содержит последовательно соединенные в каждом Канале усилители 11 и 12 переменного тока, детекторы 13 и 14 амплитудно- модулированньк (AM) сигналов, подключенные соответственно к входам дифференциального усилител 15, выход которого соединен с пороговым устройством 16,. а также одновременно через пиковый детектор 17 - с управл емым безынерционным элементом 18, измен ющим коэффициент усилени в соответствующем канале передачи сигнала от фотоэлектрического приемника 9 на вход дифференциального усилител 15 (таким элементом, например, может быть полевой транзистор управл емого делител напр жени , включенный на входе усилител 12 переменного тока, как показано на фиг,1, модулирующий электрод ФЭУ или схема регулировани The signal processing unit 5 comprises alternating current amplifiers 11 and 12, series-connected in each Channel, detectors 13 and 14 amplitude-modulated (AM) signals connected respectively to the inputs of the differential amplifier 15, the output of which is connected to a threshold device 16 ,. and also simultaneously via the peak detector 17, with a controllable instantaneous element 18, which changes the gain in the corresponding signal transmission channel from the photoelectric receiver 9 to the input of the differential amplifier 15 (such an element, for example, can be a controlled voltage divider field effect transistor, at the input of the AC amplifier 12, as shown in FIG. 1, the modulating electrode of the photomultiplier or the regulation circuit

напр жени питани ФЭУ и т.п.).power supply voltage of PMT, etc.).

1one

Цветоконтрастный датчик работает .следующим образом.The color contrast sensor works as follows.

Модулированный свет от источника 1 вместе с солнечным светом отражаетс поверхностью почвы и растени ми иThe modulated light from source 1, together with sunlight, is reflected by the soil surface and plants and

через тубус и светоделительное устройство 10 попадает на светофильтры 6 и 7. Последние из суммарного солнечногоthrough the tube and the beam-splitting device 10 enters the light filters 6 and 7. The last of the total solar

И искусственного излучени вьщел ют соответствующие спектральные компоненты , вызванные кажда действием своего источника света и своего фильтра. Далее световой поток поступает отAnd artificial radiation is allocated the corresponding spectral components caused by each of the action of its light source and its filter. Next, the luminous flux comes from

0 каждого светофильтра 6 и 7 в фотоэлектронные умножители 8 и 9, где преобразуетс в электрические сигналы , амплитуда которых линейно зависит от интенсивности компонент восприни5 маемого модулированного и немодулированного (солнечного) светового потока. В каждом из каналов солнечна немоду- лированна составл юща фототоков от этих компонент отдел етс усилител 0 ми 1 и 12 переменного тока, а искусственные модулированные компоненты после усилени и детектировани детекторами 13 и 14 AM сигналов поступают на дифференциальный усилитель0 of each light filter 6 and 7 into photomultipliers 8 and 9, where it is converted into electrical signals whose amplitude linearly depends on the intensity of the components of the sensed modulated and unmodulated (solar) light flux. In each of the channels, the solar unmodulated component of the photocurrents from these components is separated by amplifiers 1 and 12 of alternating current, and the artificial modulated components after amplification and detection by detectors 13 and 14 AM signals are sent to a differential amplifier

5 15. Таким образом, действие датчика не зависит ни от фонового света, ни от вызываемых им теней. При движении машины, несущей датчик, последний сканирует поверхность почвы и5 15. Thus, the sensor's action does not depend on the background light or on the shadows caused by it. When the car carrying the sensor moves, the latter scans the soil surface and

0 растений на ней.0 plants on it.

На фиг. показаны эпюры напр жени , возникающего при этом на выходе дифференциального усилител Ugyx и на емкости пикового детектора и. .FIG. The voltage plots that appear at the output of the Ugyx differential amplifier and at the capacitance of the peak detector and are shown. .

5 Пусть при по влении зеленого растени в поле,зрени датчика приращение сигнала и„, положительно (это5 Let, when a green plant appears in the field, from the viewpoint of the sensor, the signal increment and „is positive (this

&ЫХ I& OUT I

всегда может быть получено соответствующим расположением еветофильт-.can always be obtained by the appropriate location.

0 ров) . Минимальное, значение напр жени соответствует наблюдению . датчиком почвы в промежутках между растени ми. Это напр жение, измеренное относительно уровн , заведомо0 ditch). The minimum value of voltage corresponds to the observation. soil sensor between plants. This voltage, measured relative to the level, is known to be

5 превышающего максимально возможное значение сигнала (например, +15В), зар жает емкость пикового детектора 17, напр жение на котором (измеренное относительно нул ) и вл етс управл ющим воздействием отрицательной обратной св зи, котора стремитс застабилизировать U вблизи нул за счет соответствующего изменени коэффициента передачи5 exceeds the maximum possible value of the signal (e.g. + 15V), charges the capacitance of the peak detector 17, the voltage at which (measured relative to zero) and is the control effect of the negative feedback that tends to stabilize U near zero by a corresponding change gear ratio

5 безьшерционного элемента .18 (фиг.1) . Таким образом, при наблюдении поверхности почвы действием обратной св зи непрерывно поддерживаетс достаточно точное равенство сигналов на вхо05 non-shedding element .18 (FIG. 1). Thus, when observing the soil surface, the feedback action continuously maintains a fairly accurate equality of signals at the input

де дифференциального усилител 15 и нуль на его выходе. Это равновесие нарзшаетс лишь на врем по влени зеленого растени в поле зрени приемника. При этом не происходит изменени усилени в канале усилител 12., так как пол рность пикового детектора 17 в цепи обратной св зи выбрана противоположной пол рности сигнала, получаемого на выходе дифференциального усилител I5 при по влении зеленого растени в поле зрени приемника, а посто нна времени разр да емкости пикового детектора 17 заведомо превосходит врем , в течение которого приемник наблюдает рас тение, благодар чему на это врем на емкости пикового детектора 17 запоминаетс напр жение, соответствую- щее наблюдению почвы.de differential amplifier 15 and zero at its output. This equilibrium is only applied to the occurrence of a green plant in the field of view of the receiver. In this case, the gain in the channel of amplifier 12 does not change, since the polarity of the peak detector 17 in the feedback circuit is chosen opposite to the polarity of the signal received at the output of the differential amplifier I5 when a green plant appears in the field of view of the receiver, and the time constant The discharge capacity of the peak detector 17 is clearly greater than the time during which the receiver observes growing, so that at that time the voltage corresponding to the observation of the soil is stored on the capacitance of the peak detector 17.

I . I.

По вление обнаженной почвы после .того, как зеленые растени исчезнут с пол зрени , сопровождаетс им- пульсом (отрицательное приращение), который практически мгновенно зар жает емкость пикового детектора 17 и приводит к установлению баланса спектральных компонент. Этим исклю- чаетс шум от почйы и достигаетс адаптаци к цвету почвы. Одновременно устран етс разбаланс от таких причин, как изменение спектрального состава света лампы осветител , а также от дрейфа чувствительности фотоприемников и изменени коэффициентов светопередачи элементов оптики (светофильтров, шара, защитных стекол и пр.) .The appearance of exposed soil after green plants disappear from the field of view is accompanied by a pulse (negative increment), which almost instantly charges the capacity of the peak detector 17 and leads to the establishment of a balance of spectral components. This eliminates noise from the soil and adapts to the color of the soil. At the same time, the imbalance from such causes as the change in the spectral composition of the light of the illuminator lamp, as well as from the drift of the sensitivity of the photodetectors and changes in the transmittance of optical elements (light filters, the ball, protective glasses, etc.) is eliminated.

Таким образом, предлагаемьй датчик обеспечивает эффективное использование дл любых по цвету почв при любом освещении.Thus, the sensor provides effective use for any color of soil in any light.

Формула изобретениInvention Formula

Цветоконтрастный датчик, содержащий источник света, светоделитель- ное устройство на два канала, спектральные светофильтры в каналах, двухк анальный фотоприемный блок, подключенный к блоку обработки сигналов с дифференциальным усилителем и пороговым устройством, подключенным к его выходу, отличающийс тем, что, с целью повышени помехозащищенности, в нем источник света вьшолнен модулированным, а блок обработки сигнала содержит пос ледовательно включенные ус.шнтели переменного тока и детекторы ампли- тудно-модулированных (AM) сигналов в каждом из каналов, управл емый без ьшерционный элемент в одном канале и пиковый детектор, подключенный через резистор к источнику опорного напр жени , при этом выходы детекторов AM сигналов подключены к входам дифференциального усилител , выход дифференциального усилител через пиковый детектор подключен к управл ющему входу управл емого безьшер- ционного элемента, выход которого подключен к входу усилител переменного тока соответствующего канала.A color-contrast sensor containing a light source, a two-channel beam-splitting device, spectral light filters in the channels, a two-channel photoreceiver unit connected to a signal processing unit with a differential amplifier and a threshold device connected to its output, characterized in that noise immunity, in it the light source is modulated, and the signal processing unit contains successively connected alternating current devices and amplitude-modulated (AM) detectors in each of the channels, controlled without a siding element in one channel and a peak detector connected via a resistor to a reference voltage source, while the outputs of the AM signal detectors are connected to the inputs of the differential amplifier, the output of the differential amplifier is connected to the control input of the differential amplifier unwired element, the output of which is connected to the input of the ac amplifier of the corresponding channel.

Ю 7U 7

5five

ifeife

Claims

The claims A color-contrast sensor containing a light source, a beam splitter on two channels, spectral filters in the channels, a two-channel photodetector connected to a signal processing unit with a differential amplifier and a threshold device connected to its output, characterized in that, in order to increase the noise immunity , in it the light source is modulated, and the signal processing unit contains serially connected AC amplifiers and amplitude-modulated detectors (AM) signals in each channel, a controlled inertialess element in one channel and a peak detector connected through a resistor to a reference voltage source, while the outputs of the AM signal detectors are connected to the inputs of the differential amplifier, the output of the differential amplifier through the peak detector is connected to the control input controlled inertialess element, the output of which is connected to the input of an AC amplifier of the corresponding channel.