Sådan bruges Machine Vision til inspektion af ukrudt
Når det gælder inspektion af ukrudt og målrettet sprøjtning med pesticider, er det vigtigt at implementere et visionsystem af høj kvalitet, som er afgørende for at detektere skadelige planter/ukrudt, der kan påvirke afgrødeproduktionen. Vi forstår, at det kan være vanskeligt at fastlægge den korrekte Machine Vision-opsætning og software, der er nødvendig for bedst muligt at fremme standarden og opnå optimal afgrødeproduktion m.m. Vores Machine Vision-produkter og priser er tilgængelige og let tilgængelige for at give direkte adgang til oplysninger om dette visionsystem til inspektion af ukrudt / sprøjtning med pesticider.
En kunde inden for præcisionslandbrug anvendte et Machine Vision-kamera med høj FPS monteret på en traktorbom til at registrere ukrudt i realtid.
- Systemet identificerer små og store ukrudtsplanter under kørsel gennem marken og udløser målrettet pesticidsprøjtning kun der, hvor det er nødvendigt.
Valg af Kamera til ukrudtsdetektion
For et traktormonteret Machine Vision-system, der anvendes til ukrudtsdetektion og målrettet pesticidsprøjtning, skal kameraet opfylde flere nøglekrav:
- Høj billedhastighed (FPS)
Traktoren er i konstant bevægelse, så kameraet skal have tilstrækkeligt mange billeder pr. sekund til at registrere ukrudt pålideligt ved kørehastighed. - Tilstrækkelig opløsning (megapixel)
En højere opløsning hjælper med at registrere både små og store ukrudtsplanter, især når kameraet dækker et stort afgrødeareal. - Farvebilledbehandling
Et farvekamera er ofte nødvendigt for tydeligere at skelne ukrudt fra afgrøder, især i komplekse udendørsscener. - Global shutter-sensor
Da traktoren og kameramonteringen konstant er i bevægelse, er en global shutter vigtig for at undgå bevægelsesforvrængning. Global shutter-sensorer optager hele billedet på én gang, hvilket hjælper med at bevare skarpe billeder under bevægelse og vibrationer. - Pålidelig forbindelse over lange afstande
Traktormonterede systemer har ofte kameraet monteret på en lang arm eller bjælke. Når afstanden mellem kameraet og pc'en bliver flere meter, er GigE normalt mere velegnet end USB3.0, fordi det understøtter længere kabelføringer og en mere robust installation. - Forenklet kabelføring (strøm + data)
I mobile opsætninger hjælper brugen af ét enkelt kabel til både strøm og data med at reducere kompleksiteten og forbedre pålideligheden.
- Vores anbefaling til denne applikation var 3MP GigE-farvekameraet MER2-302-37GC-P, fordi det understøtter lange kabellængder, muliggør installation med ét kabel og leverer den nødvendige opløsning, billedhastighed og global shutter-ydeevne til ukrudtsdetektion på en traktor i bevægelse.
Tekniske specifikationer
| Grænseflade | GigE Vision |
| Opløsning | 2048x1536 |
| Shutter-type | Global Shutter |
| Farve/monokrom | Farve |
| Billedhastighed (fps) | 37 |
Objektivvalg til inspektion af ukrudt
Efter bekræftelse af den krævede opløsning var næste trin at vælge det korrekte objektiv til applikationen. Valg af objektiv er primært baseret på det krævede synsfelt (FOV), sensorformatet og arbejdsafstanden. Til dette brugte vi vores Online Objektivberegner.
I denne opsætning anvender kameraet en 1/1.8” sensor, og kundens ønskede dækningsområde krævede et synsfelt på cirka 1050 × 880 mm.
Baseret på kundens krav og objektivberegningen var de vigtigste resultater:
- Sensorformat: 1/1.8”
- Ønsket synsfelt (FOV): 1050 × 880 mm
- Påkrævet brændvidde: 6 mm
- Beregnet endeligt FOV: ~1029 × 772 mm
Efter gennemgang af det endelige synsfelt med kunden blev det bekræftet, at det var mere end tilstrækkeligt til applikationen. Hvis det er nødvendigt, kan systemet også anvende en Region of Interest (ROI) til at finjustere det nøjagtige synsfelt, for eksempel for at matche et 1000 mm horisontalt FOV (HFOV) mere præcist.
- Vores anbefaling til denne opsætning var VA-LCM-5MP-06MM-F1.4-015 (6 mm C-mount objektiv), som giver et passende match til dette sensorformat og denne applikation.
Tekniske specifikationer
| Opløsning (megapixel) | 5 |
| Billedformat / cirkel | 2/3" |
| Brændvidde (mm) | 6 |
| Montering | C |
Frame grabber til ukrudtsinspektion
Da hver traktorarm vil indeholde omkring 10 kameraer, har systemet også brug for tilstrækkelig hardware til at håndtere stabil dataoverførsel fra flere GigE-kameraer samtidigt. I Machine Vision-opsætninger med flere kameraer løses dette typisk ved hjælp af frame grabbers eller GigE-interfacekort med flere porte, som giver flere uafhængige Ethernet-forbindelser inde i pc'en.
Denne tilgang er særligt nyttig, fordi den understøtter:
- Stabil streaming fra flere kameraer (mindre risiko for tabte frames)
- Uafhængige kameraforbindelser (hvert kamera har sin egen port og båndbredde)
- Enklere kabelføring med PoE (strøm + data via ét Ethernet-kabel)
PoE er særligt nyttigt til lange traktorarme og bevægeligt udstyr, fordi det reducerer antallet af kabler og forbedrer installationens driftssikkerhed.
For at bestemme den nødvendige kameraopløsning angav kunden den mindste detalje, der skulle detekteres. Ved hjælp af den almindelige retningslinje på 3 pixels pr. mindste detalje blev den mindste nødvendige billedstørrelse estimeret til mindst 2000 × 1000 pixels. Dette sikrer, at små ukrudtsplanter stadig kan detekteres med tilstrækkelig pixeldetalje til ensartet identifikation.
- Vores anbefaling til denne opsætning var 3MP GigE-kameraet MER2-302-37GC-P (2048 × 1536), da det opfylder den krævede opløsning og passer godt ind i et GigE + PoE-system med flere kameraer.
Beskyttelse til din Machine Vision-opsætning
Kunden havde også brug for et kabinet til et Machine Vision-kamera for at sikre, at der ikke trængte støv eller fugt ind i kameraet og objektivet. Disse kabinetter til Machine Vision-kameraer er IP67
klassificerede for at sikre, at dit Machine Vision-kamera forbliver beskyttet.
Flere Machine Vision-kameraer på en traktor
I denne applikation krævede kunden en opsætning med 20 kameraer, hvor 10 kameraer var monteret på hver traktorarm. Alle kameraer var af samme model som beskrevet tidligere i denne artikel, og den samme objektivtype blev anvendt i hele systemet for at sikre ensartet billedkvalitet.
Anvendelse af flere kameraer giver fuld dækning af afgrøderne og det omkringliggende område, hvilket understøtter pålidelig ukrudtsdetektion på tværs af et bredt synsfelt. Billeddataene bruges derefter til at udløse målrettet pesticidsprøjtning på ukrudt under drift.
På grund af afstanden mellem kameraerne og behandlingsenheden krævede hvert kamera et 10-meter 10GigE Ethernet-kabel for at understøtte stabil dataoverførsel i et system med flere kameraer.
Machine Vision-belysning til ukrudtsinspektion
Til denne specifikke applikation var der allerede belysning tilgængelig på traktorens arme samt på selve traktoren, hvilket betød, at der var tilstrækkelig belysning til deres løsning. Hvis din applikation anvendes i et miljø med svag belysning, kan der være behov for anden Machine Vision-belysning , og du kan kontakte os nederst på siden via vores kundesupportformular.
Billedbehandlingssoftware til registrering af ukrudt
I nogle tilfælde er vores kameraer, objektiver og belysningsløsninger ikke tilstrækkelige til et vision-system. Vores kameraer er GenIcam-kompatible, hvilket betyder, at de kan anvendes med en række tredjepartssoftware, herunder MvTec Halcon, NI Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV og Arm Boards-software. Til den første programmering kan vores gratis SDK anvendes til at optage billeder og indstille kameraparametrene. Softwareudviklingskittet er kompatibelt med almindelige og industrielle pc'er samt ARM-platforme, herunder NVIDIA TX-serien og Raspberry Pi. Understøttede operativsystemer omfatter Windows, Linux og Android.
Kunderne har for eksempel udviklet deres egen softwarepakke, der fungerede med vores SDK. Til din unikke applikation kan det være nødvendigt at bruge en af vores computer vision-softwarepakker.
Support til vision-system til ukrudtsdetektion
Machine Vision tilbyder en kraftfuld og præcis løsning til ukrudtsinspektion og målrettet anvendelse af pesticider. Ved at implementere et kamerasystem med høje billedhastigheder og passende opløsning kan landmænd opnå betydelige forbedringer i afgrødeudbytte og ressourcestyring. Ved at kombinere de nævnte Machine Vision-komponenter i denne artikel kan landmænd få et værdifuldt værktøj til at optimere ukrudtsbekæmpelse og maksimere afgrøders sundhed.
Ønsker du assistance fra en af vores Machine Vision-specialister til at opbygge dit eget visionsystem til ukrudtsdetektion/pesticidsprøjtning? Du er velkommen til at kontakte os via formularen nedenfor, så vender vi tilbage til dig hurtigst muligt.