Come utilizzare machine vision per l'ispezione delle infestanti
Max Reijngoudt
Quando si tratta di ispezione delle infestanti e di irrorazione mirata di pesticidi, è importante implementare un sistema di visione di alta qualità, fondamentale per rilevare piante/erbacce dannose che possono influire sulla produzione delle colture. Sappiamo che può essere difficile determinare la corretta configurazione di machine vision e il software necessario per promuovere lo standard migliore e ottenere una produzione ottimale delle colture e altro ancora. I nostri prodotti di machine vision e i relativi prezzi sono disponibili e facilmente accessibili per fornire un accesso diretto alle informazioni su questo sistema di visione per ispezione delle infestanti / irrorazione di pesticidi.
In questa applicazione, il cliente che ci ha contattato riguardo alla sua applicazione di pesticidi aveva la necessità di acquisire immagini delle sue colture e dell'area circostante con una Telecamera che avesse un numero sufficiente di fotogrammi al secondo (FPS) e megapixel (MP). Le Telecamere sono state montate su una lunga trave (braccio) che è stata poi fissata al trattore che avrebbe attraversato i campi. Con un FPS più elevato, questo cliente
sarà in grado di rilevare erbacce piccole o grandi che crescono nei diversi tipi di colture. Con queste informazioni, il cliente potrà quindi attivare il proprio sistema per spruzzare pesticida sulle erbacce che stanno influenzando la crescita delle sue colture.
Selezione della telecamera per il rilevamento delle infestanti
Per un sistema di machine vision montato su trattore utilizzato per il rilevamento delle infestanti e l’irrorazione mirata di pesticidi, la Telecamera deve soddisfare diversi requisiti fondamentali:
- Elevato frame rate (FPS)
Il trattore è in movimento continuo, quindi la Telecamera deve garantire un numero sufficiente di fotogrammi al secondo per rilevare le infestanti in modo affidabile alla velocità di marcia. - Risoluzione adeguata (megapixel)
Una risoluzione più alta aiuta a individuare sia le infestanti piccole che quelle grandi, soprattutto quando la Telecamera copre un’ampia area di coltivazione. - Imaging a colori
Spesso è necessaria una Telecamera a colori per distinguere più chiaramente le infestanti dalle colture, in particolare in scenari complessi all’aperto. - Global shutter sensore
Poiché il trattore e il supporto della Telecamera sono costantemente in movimento, un global shutter è importante per evitare distorsioni dovute al movimento. I sensori global shutter acquisiscono l’intera immagine simultaneamente, contribuendo a mantenere immagini nitide durante il movimento e le vibrazioni. - Connessione affidabile a lunga distanza
I sistemi montati su trattore spesso prevedono la Telecamera installata su un braccio o una trave lunga. Quando la distanza tra la Telecamera e il PC supera diversi metri, GigE è solitamente più adatto rispetto a USB3.0, poiché consente cavi più lunghi e un’installazione più robusta. - Cablatura semplificata (alimentazione + dati)
Nelle configurazioni mobili, l’utilizzo di un unico cavo per alimentazione e dati aiuta a ridurre la complessità e a migliorare l’affidabilità.
- La nostra raccomandazione per questa applicazione è stata la Telecamera a colori GigE da 3MP MER2-302-37GC-P, poiché supporta lunghezze di cavo elevate, consente l’installazione con un solo cavo e offre la risoluzione, il frame rate e le prestazioni di global shutter richieste per il rilevamento delle infestanti su un trattore in movimento.
Technical Specifications
| Interface | GigE Vision |
| Resolution | 2048x1536 |
| Shutter type | Global Shutter |
| Color/Monochrome | Color |
| Frame rate (fps) | 37 |
Selezione dell’obiettivo per l’ispezione delle infestanti
After confirming the required resolution, the next step was selecting the correct lens for the application. Lens selection is mainly based on the required field of view (FOV), the sensor format, and the working distance. For this, we used our Online Lens Calculator.
In this setup, the camera uses a 1/1.8” sensor, and the customer’s target coverage area required a field of view of approximately 1050 × 880 mm.
Based on the customer requirements and the lens calculation, the key outcomes were:
- Sensor format: 1/1.8”
- Target field of view (FOV): 1050 × 880 mm
- Required focal length: 6 mm
- Calculated final FOV: ~1029 × 772 mm
After reviewing the final field of view with the customer, it was confirmed to be more than sufficient for the application. If needed, the system can also use a Region of Interest (ROI) to fine-tune the exact field of view, for example to match a 1000 mm horizontal FOV (HFOV) more precisely.
- Our recommendation for this setup was the VA-LCM-5MP-06MM-F1.4-015 (6 mm C-mount lens), which provides a suitable match for this sensor format and application.
Technical Specifications
| Resolution (megapixel) | 5 |
| Image format / circle | 2/3" |
| Focal length (mm) | 6 |
| Mount | C |
Scheda di acquisizione immagini per l’ispezione delle infestanti
Poiché ciascun braccio del trattore conterrà circa 10 Telecamere, il sistema necessita anche di un hardware adeguato per gestire una trasmissione dati stabile da più Telecamere GigE contemporaneamente. Nelle configurazioni machine vision multi-Telecamera, questo viene comunemente risolto utilizzando frame grabber o schede di interfaccia GigE multiporta, che forniscono più connessioni Ethernet indipendenti all'interno del PC.
Questo approccio è particolarmente utile perché supporta:
- Streaming multi-Telecamera stabile (minor rischio di perdita di fotogrammi)
- Connessioni Telecamera indipendenti (ogni Telecamera ha la propria porta e bandwidth)
- Cablaggio semplificato con PoE (alimentazione + dati su un unico cavo Ethernet)
Il PoE è particolarmente utile per bracci lunghi del trattore e attrezzature in movimento, poiché riduce il numero di cavi e migliora l’affidabilità dell’installazione.
Per determinare la risoluzione richiesta della Telecamera, il cliente ha fornito il dettaglio minimo che doveva essere rilevato. Utilizzando la linea guida comune di 3 pixel per la caratteristica più piccola, la dimensione minima dell’immagine richiesta è stata stimata in almeno 2000 × 1000 pixel. Questo garantisce che anche le erbacce più piccole possano essere rilevate con un dettaglio di pixel sufficiente per un’identificazione coerente.
- La nostra raccomandazione per questa configurazione è stata la Telecamera GigE 3MP MER2-302-37GC-P (2048 × 1536), in quanto soddisfa la risoluzione richiesta e si integra perfettamente in un sistema multi-Telecamera GigE + PoE.
Protezione per il tuo sistema di machine vision
Il cliente necessitava anche di un alloggiamento per Telecamera machine vision per garantire che polvere o umidità non penetrassero nella Telecamera e nell'obiettivo. Questi alloggiamenti per Telecamera machine vision sono classificati IP67
per assicurare che la vostra Telecamera machine vision rimanga protetta.
Più telecamere per visione artificiale su un trattore
In questa applicazione, il cliente richiedeva una configurazione con 20 Telecamere, con 10 Telecamere montate su ciascun braccio del trattore. Tutte le Telecamere erano dello stesso modello descritto precedentemente in questo articolo, e in tutto il sistema è stato utilizzato lo stesso tipo di obiettivo per garantire una qualità d’immagine uniforme.
L’utilizzo di più Telecamere consente una copertura completa delle colture e dell’area circostante, il che offre un supporto affidabile per il rilevamento delle infestanti su un ampio campo visivo. I dati delle immagini vengono poi utilizzati per attivare l’irrorazione mirata di pesticidi sulle infestanti durante il funzionamento.
A causa della distanza tra le Telecamere e l’unità di elaborazione, ciascuna Telecamera richiedeva un cavo Ethernet 10GigE da 10 metri per garantire una trasmissione dati stabile in un sistema multi-Telecamera.
Illuminazione Machine vision per l'ispezione delle infestanti
Per questa particolare applicazione, l'illuminazione era già disponibile sia sulle braccia del trattore che sul trattore stesso, il che ha garantito un'illuminazione sufficiente per la loro soluzione. Se la tua applicazione si trova in uno scenario con poca luce, potrebbe essere necessario ricorrere ad altre machine vision lighting, per le quali puoi contattarci tramite il modulo di supporto clienti in fondo alla pagina.
Software di elaborazione delle immagini per rilevare le infestanti
In alcuni casi, le nostre Telecamere, ottiche e soluzioni di illuminazione non sono sufficienti per un sistema di visione. Le nostre Telecamere sono compatibili con GenIcam, il che significa che possono essere utilizzate con una varietà di software di terze parti tra cui MvTec Halcon, NI Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV e software per Arm Boards. Per la prima programmazione, il nostro SDK gratuito può essere utilizzato per acquisire immagini e impostare i parametri della Telecamera. Il software development kit è compatibile con PC standard e industriali e piattaforme ARM, inclusi NVIDIA TX series e Raspberry Pi. I sistemi operativi supportati includono Windows, Linux e Android.
Ad esempio, i clienti hanno progettato il proprio pacchetto software che funzionava con il nostro SDK. Per la tua applicazione unica potresti aver bisogno di utilizzare uno dei nostri pacchetti software computer vision.
Supporto per il sistema di visione per il rilevamento delle infestanti
Machine vision offre una soluzione potente e precisa per l'ispezione delle infestanti e l'applicazione mirata di pesticidi. Implementando un sistema con Telecamera ad alta frequenza di fotogrammi e risoluzione adeguata, gli agricoltori possono ottenere miglioramenti significativi nella resa delle colture e nella gestione delle risorse. Combinando i componenti di Machine vision menzionati in questo articolo, gli agricoltori possono acquisire uno strumento prezioso per ottimizzare il controllo delle infestanti e massimizzare la salute delle colture.
Desideri assistenza da uno dei nostri specialisti di Machine vision per costruire il tuo sistema di visione per il rilevamento delle infestanti e l'applicazione di pesticidi? Non esitare a contattarci utilizzando il modulo sottostante e ti risponderemo il prima possibile.
