Comment utiliser vision industrielle pour l'inspection des mauvaises herbes
Dans cette application, le client qui s'est renseigné sur l'épandage de pesticides devait capturer ses cultures et la zone environnante à l'aide d'une caméra ayant suffisamment d'images par seconde (FPS) et de mégapixels (MP). Les caméras étaient fixées à une longue poutre (bras) qui était ensuite attachée au tracteur qui circulait dans les champs. Avec un taux de rafraîchissement plus élevé, le client pourra détecter les mauvaises herbes, petites ou grandes, qui poussent dans les différents types de cultures. Grâce à ces informations, le client pourra déclencher son système pour pulvériser des pesticides sur les mauvaises herbes qui affectent la croissance de ses cultures.
Sélection de la caméra pour la détection des mauvaises herbes
Pour un système de vision industrielle monté sur tracteur utilisé pour la détection des mauvaises herbes et la pulvérisation ciblée de pesticides, la caméra doit répondre à plusieurs exigences essentielles :
- Fréquence d'images élevée (FPS)
Le tracteur se déplaçant en continu, la caméra doit fournir suffisamment d’images par seconde pour capturer les mauvaises herbes de manière fiable à la vitesse de déplacement. - Résolution suffisante (mégapixels)
Une résolution plus élevée permet de détecter aussi bien les petites que les grandes mauvaises herbes, en particulier lorsque la caméra couvre une large zone de cultures. - Imagerie couleur
Une caméra couleur est souvent nécessaire pour distinguer plus clairement les mauvaises herbes des cultures, surtout dans des scènes extérieures complexes. - Global shutter capteur
Comme le tracteur et le support de la caméra sont constamment en mouvement, un obturateur global est important pour éviter la distorsion due au mouvement. Les capteurs à obturateur global capturent l’image entière en une seule fois, ce qui permet de conserver des images nettes lors des déplacements et des vibrations. - Connexion fiable sur longue distance
Les systèmes montés sur tracteur ont souvent la caméra installée sur un long bras ou une poutre. Lorsque la distance entre la caméra et l’ordinateur atteint plusieurs mètres, GigE est généralement plus adapté que l’USB3.0, car il permet des longueurs de câble plus importantes et une installation plus robuste. - Câblage simplifié (alimentation + données)
Dans les configurations mobiles, l’utilisation d’un seul câble pour l’alimentation et les données permet de réduire la complexité et d’améliorer la fiabilité.
- Notre recommandation pour cette application était la caméra couleur GigE 3MP MER2-302-37GC-P, car elle prend en charge de longues distances de câblage, permet une installation avec un seul câble et offre la résolution, la fréquence d’images et la performance d’obturateur global requises pour la détection des mauvaises herbes sur un tracteur en mouvement.
Spécifications techniques
| Interface | GigE Vision |
| Résolution | 2048x1536 |
| Type d’Obturateur | Global Obturateur |
| Couleur/Monochrome | Couleur |
| Fréquence d'images (fps) | 37 |
Sélection d’un objectif pour l’inspection des mauvaises herbes
Après avoir confirmé la résolution requise, l’étape suivante consistait à sélectionner l’objectif adapté à l’application. La sélection de l’objectif repose principalement sur le champ de vision (FOV) requis, le format du capteur et la distance de travail. Pour cela, nous avons utilisé notre calculateur d’objectifs en ligne.
Dans cette configuration, la caméra utilise un capteur 1/1,8”, et la zone de couverture cible du client nécessitait un champ de vision d’environ 1050 × 880 mm.
Sur la base des exigences du client et du calcul de l’objectif, les principaux résultats étaient les suivants :
- Format du capteur : 1/1,8”
- Champ de vision cible (FOV) : 1050 × 880 mm
- Distance focale requise : 6 mm
- FOV final calculé : ~1029 × 772 mm
Après examen du champ de vision final avec le client, il a été confirmé qu’il était largement suffisant pour l’application. Si nécessaire, le système peut également utiliser une région d’intérêt (ROI) pour ajuster précisément le champ de vision exact, par exemple afin de correspondre plus précisément à un FOV horizontal de 1000 mm (HFOV).
- Notre recommandation pour cette configuration était le VA-LCM-5MP-06MM-F1.4-015 (objectif à monture C de 6 mm), qui convient à ce format de capteur et à cette application.
Spécifications techniques
| Résolution (mégapixel) | 5 |
| Format d’image / cercle | 2/3" |
| Distance focale (mm) | 6 |
| Monture | C |
Carte d’acquisition d’images pour l’inspection des mauvaises herbes
Comme chaque bras de tracteur contiendra environ 10 caméras, le système doit également disposer d’un matériel suffisant pour assurer une transmission de données stable depuis plusieurs caméras GigE simultanément. Dans les configurations de vision industrielle multi-caméras, cela est généralement résolu à l’aide de cartes d’acquisition ou de cartes d’interface GigE multi-ports, qui offrent plusieurs connexions Ethernet indépendantes à l’intérieur de l’ordinateur.
Cette approche est particulièrement avantageuse car elle permet :
- Un flux multi-caméras stable (risque réduit de perte d’images)
- Des connexions de caméras indépendantes (chaque caméra dispose de son propre port et de sa propre bande passante)
- Un câblage simplifié avec PoE (alimentation et données sur un seul câble Ethernet)
Le PoE est particulièrement utile pour les longs bras de tracteur et les équipements mobiles, car il réduit le nombre de câbles et améliore la fiabilité de l’installation.
Pour déterminer la résolution de caméra requise, le client a fourni le niveau de détail minimal devant être détecté. En utilisant la règle courante de 3 pixels par plus petit détail, la taille minimale d’image nécessaire a été estimée à au moins 2000 × 1000 pixels. Cela garantit que les petites mauvaises herbes peuvent encore être détectées avec suffisamment de détails pour une identification fiable.
- Notre recommandation pour cette configuration était la caméra GigE 3MP MER2-302-37GC-P (2048 × 1536), car elle répond à la résolution requise et s’intègre parfaitement dans un système multi-caméras GigE + PoE.
Protection de votre système de vision industrielle
Le client avait également besoin d’un boîtier de caméra de vision industrielle afin de s’assurer qu’aucune poussière ni humidité ne pénètre dans la caméra et l’objectif. Ces boîtiers de caméra de vision industrielle sont certifiés IP67
pour garantir que votre caméra de vision industrielle reste protégée.
Plusieurs caméras de vision industrielle sur un tracteur
Dans cette application, le client avait besoin d'une configuration à 20 caméras, avec 10 caméras montées sur chaque bras du tracteur. Toutes les caméras étaient du même modèle que celui décrit précédemment dans cet article, et le même type d'objectif a été utilisé dans l'ensemble du système afin de garantir une qualité d'image constante.
L'utilisation de plusieurs caméras assure une couverture complète des cultures et de la zone environnante, ce qui permet une détection fiable des mauvaises herbes sur un large champ de vision. Les données d'image sont ensuite utilisées pour déclencher une pulvérisation ciblée de pesticides sur les mauvaises herbes pendant le fonctionnement.
En raison de la distance entre les caméras et l'unité de traitement, chaque caméra nécessitait un câble Ethernet 10GigE de 10 mètres afin de garantir une transmission stable des données dans un système multicaméra.
Éclairage par vision industrielle pour l'inspection des mauvaises herbes
Pour cette application particulière, il y avait déjà de l'éclairage sur les bras du tracteur ainsi que sur le tracteur lui-même, ce qui a permis d'obtenir suffisamment d'éclairage pour leur solution. Si votre application se situe dans un scénario de faible luminosité, il se peut que vous ayez besoin d'autres éclairages de vision industrielle. Dans ce cas, vous pouvez nous contacter au bas de la page à l'aide de notre formulaire d'assistance à la clientèle.
Logiciel de traitement d'images pour détecter les mauvaises herbes
Dans certains cas, nos caméras, objectifs et solutions d'éclairage ne suffisent pas pour un système de vision. Nos caméras sont compatibles GenIcam, ce qui signifie qu'elles peuvent être utilisées avec une variété de logiciels tiers, notamment MvTec Halcon, NI Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV et Arm Boards. Pour une première programmation, notre SDK gratuit peut être utilisé pour acquérir des images et définir les paramètres de la caméra. Le kit de développement logiciel est compatible avec les PC ordinaires et industriels et les plates-formes ARM, y compris la série NVIDIA TX et le Raspberry Pi. Les systèmes d'exploitation pris en charge sont Windows, Linux et Android. Par exemple, les clients ont conçu leur propre logiciel qui fonctionne avec notre kit de développement logiciel. Pour votre application unique, vous devrez peut-être utiliser l'un de nos logiciels de vision par ordinateur.
Soutien au système de vision pour la détection des mauvaises herbes
La vision industrielle offre une solution puissante et précise pour l'inspection des mauvaises herbes et l'application ciblée de pesticides. En mettant en œuvre un système de caméra avec des fréquences d'images élevées et une résolution appropriée, les agriculteurs peuvent obtenir des améliorations significatives dans le rendement des cultures et la gestion des ressources. En combinant les composants de vision industrielle mentionnés dans cet article, les agriculteurs disposent d'un outil précieux pour optimiser le contrôle des mauvaises herbes et maximiser la santé des cultures.
Vous souhaitez obtenir l'aide de l'un de nos spécialistes en vision industrielle pour construire votre propre système de vision pour la détection des mauvaises herbes et la pulvérisation de pesticides ? N'hésitez pas à nous contacter en utilisant le formulaire ci-dessous et nous vous répondrons dans les plus brefs délais.