Slik bruker du machine vision til inspeksjon av ugress
Når det gjelder inspeksjon av ugress og målrettet sprøyting med plantevernmidler, er det viktig å implementere et visionsystem av høy kvalitet, som er avgjørende for å oppdage skadelige planter/ugress som kan påvirke avlingsproduksjonen. Vi forstår at det kan være vanskelig å fastslå riktig machine vision-oppsett og programvare som trengs for å fremme standarden best mulig for å oppnå optimal avlingsproduksjon og mer. Våre machine vision-produkter og priser er tilgjengelige og lett tilgjengelige for å gi direkte tilgang til informasjon om dette visionsystemet for inspeksjon av ugress / sprøyting med plantevernmidler.
En kunde innen presisjonslandbruk brukte et maskinsynskamera med høy FPS montert på en traktorbom for å oppdage ugress i sanntid.
- Systemet identifiserer små og store ugressplanter under kjøring gjennom åkeren og utløser målrettet sprøyting av plantevernmidler kun der det er nødvendig.
Kameravalg for ugrasdeteksjon
For et traktormontert maskinsynssystem som brukes til ugrasdeteksjon og målrettet sprøyting av plantevernmidler, må kameraet oppfylle flere viktige krav:
- Høy bildehastighet (FPS)
Traktoren er i kontinuerlig bevegelse, så kameraet trenger nok bilder per sekund til å registrere ugress pålitelig ved kjørehastighet. - Tilstrekkelig oppløsning (megapiksler)
En høyere oppløsning bidrar til å registrere både små og store ugressplanter, spesielt når kameraet dekker et stort avlingsareal. - Fargebildebehandling
Et fargekamera er ofte nødvendig for å skille ugress fra avlinger tydeligere, spesielt i komplekse utendørsscener. - Global shutter-sensor
Siden traktoren og kameramonteringen er i konstant bevegelse, er global shutter viktig for å unngå bevegelsesforvrengning. Global shutter-sensorer tar opp hele bildet samtidig, noe som bidrar til å opprettholde skarpe bilder under bevegelse og vibrasjon. - Pålitelig tilkobling over lang avstand
Traktormonterte systemer har ofte kameraet montert på en lang arm eller bjelke. Når avstanden mellom kameraet og PC-en blir flere meter, er GigE vanligvis mer egnet enn USB3.0, fordi det støtter lengre kabelføringer og en mer robust installasjon. - Forenklet kabling (strøm + data)
I mobile oppsett bidrar bruk av én enkelt kabel for både strøm og data til å redusere kompleksiteten og forbedre påliteligheten.
- Vår anbefaling for denne applikasjonen var 3MP GigE-fargekameraet MER2-302-37GC-P, fordi det støtter lange kabellengder, muliggjør installasjon med én kabel og gir den nødvendige oppløsningen, bildehastigheten og global shutter-ytelsen for ugrasdeteksjon på en traktoren i bevegelse.
Tekniske spesifikasjoner
| Grensesnitt | GigE Vision |
| Oppløsning | 2048x1536 |
| Lukkertype | Global Shutter |
| Farge/monokrom | Farge |
| Bildehastighet (fps) | 37 |
Valg av Objektiv for inspeksjon av ugress
Etter å ha bekreftet nødvendig oppløsning, var neste steg å velge riktig objektiv for applikasjonen. Valg av objektiv er hovedsakelig basert på nødvendig synsfelt (FOV), sensorformat og arbeidsavstand. Til dette brukte vi vår Online objektivkalkulator.
I dette oppsettet bruker kameraet en 1/1.8” sensor, og kundens ønskede dekningsområde krevde et synsfelt på omtrent 1050 × 880 mm.
Basert på kundens krav og objektivberegningen var hovedresultatene:
- Sensorformat: 1/1.8”
- Ønsket synsfelt (FOV): 1050 × 880 mm
- Nødvendig brennvidde: 6 mm
- Beregnet endelig FOV: ~1029 × 772 mm
Etter gjennomgang av det endelige synsfeltet med kunden, ble det bekreftet at det var mer enn tilstrekkelig for applikasjonen. Ved behov kan systemet også bruke en Region of Interest (ROI) for å finjustere det nøyaktige synsfeltet, for eksempel for å tilpasse seg et 1000 mm horisontalt FOV (HFOV) mer presist.
- Vår anbefaling for dette oppsettet var VA-LCM-5MP-06MM-F1.4-015 (6 mm C-mount-objektiv), som gir en egnet match for dette sensorformatet og denne applikasjonen.
Tekniske spesifikasjoner
| Oppløsning (megapiksel) | 5 |
| Bildeformat / sirkel | 2/3" |
| Brennvidde (mm) | 6 |
| Fatning | C |
Frame grabber for ugressinspeksjon
Fordi hver traktorbom vil inneholde rundt 10 kameraer, trenger systemet også tilstrekkelig maskinvare for å håndtere stabil dataoverføring fra flere GigE-kameraer samtidig. I machine vision-oppsett med flere kameraer løses dette vanligvis ved bruk av frame grabbers eller GigE-grensesnittkort med flere porter, som gir flere uavhengige Ethernet-tilkoblinger inne i PC-en.
Denne tilnærmingen er spesielt nyttig fordi den støtter:
- Stabil strømming fra flere kameraer (mindre risiko for tapte bilder)
- Uavhengige kameratilkoblinger (hvert kamera har sin egen port og båndbredde)
- Enklere kabling med PoE (strøm + data over én Ethernet-kabel)
PoE er spesielt nyttig for lange traktorbommer og bevegelig utstyr, fordi det reduserer antallet kabler og forbedrer installasjonens pålitelighet.
For å fastslå nødvendig kameraoppløsning oppga kunden den minste detaljen som måtte kunne oppdages. Ved å bruke den vanlige retningslinjen om 3 piksler per minste detalj, ble den minste nødvendige bildestørrelsen estimert til minst 2000 × 1000 piksler. Dette sikrer at små ugressplanter fortsatt kan oppdages med tilstrekkelig pikseloppløsning for konsekvent identifisering.
- Vår anbefaling for dette oppsettet var 3MP GigE-kamera MER2-302-37GC-P (2048 × 1536), ettersom det oppfyller den nødvendige oppløsningen og passer godt inn i et GigE + PoE-system med flere kameraer.
Beskyttelse for ditt machine vision-oppsett
Kunden trengte også et kapslingshus for maskinsynskamera for å sikre at det ikke kom støv eller fuktighet inn i kameraet og objektivet. Disse kapslingshusene for maskinsynskamera er IP67
klassifisert for å sikre at maskinsynskameraet ditt forblir beskyttet.
Flere maskinsynkameraer på en traktor
I denne applikasjonen krevde kunden et oppsett med 20 kameraer, med 10 kameraer montert på hver traktorarme. Alle kameraene var av samme modell som beskrevet tidligere i denne artikkelen, og samme objektivtype ble brukt i hele systemet for å sikre konsekvent bildekvalitet.
Bruk av flere kameraer gir full dekning av avlingene og området rundt, noe som støtter pålitelig ugrasdeteksjon over et bredt synsfelt. Bildedataene brukes deretter til å trigger målrettet sprøyting av plantevernmidler på ugress under drift.
På grunn av avstanden mellom kameraene og prosesseringsenheten krevde hvert kamera en 10-meter 10GigE Ethernet-kabel for å støtte stabil dataoverføring i et flerkamerasystem.
Machine vision-belysning for ugressinspeksjon
For denne spesifikke applikasjonen var det allerede tilgjengelig belysning på traktorens armer samt på selve traktoren, noe som førte til at det var tilstrekkelig belysning for løsningen deres. Hvis applikasjonen din er i et miljø med lite lys, kan det være behov for annen belysning for maskinsyn , og du kan kontakte oss nederst på siden ved å bruke vårt kundestøtteskjema.
Bildebehandlingsprogramvare for å oppdage ugress
I enkelte tilfeller er kameraene, linsene og belysningsløsningene våre ikke tilstrekkelige for et visionsystem. Kameraene våre er GenIcam-kompatible, noe som betyr at de kan brukes med en rekke tredjepartsprogramvare, inkludert MvTec Halcon, NI Labview, Cognex Vision Pro, Matlab, OpenCV og Arm Boards-programvare. Til innledende programmering kan vårt gratis SDK brukes til å hente bilder og angi kameraparametrene. Programvareutviklingssettet er kompatibelt med vanlige og industrielle PC-er samt ARM-plattformer, inkludert NVIDIA TX-serien og Raspberry Pi. Støttede operativsystemer inkluderer Windows, Linux og Android.
For eksempel har kundene utviklet sin egen programvarepakke som fungerte med vårt SDK. For din unike applikasjon kan det hende at du må bruke en av pakkene våre for computer vision-programvare.
Support for visionsystem for ugressdeteksjon
Machine vision tilbyr en kraftig og presis løsning for inspeksjon av ugress og målrettet påføring av plantevernmidler. Ved å implementere et kamerasystem med høye bildefrekvenser og passende oppløsning kan bønder oppnå betydelige forbedringer i avlingsutbytte og ressursforvaltning. Ved å kombinere de nevnte Machine vision-komponentene i denne artikkelen kan bønder få et verdifullt verktøy for å optimalisere ugresskontroll og maksimere plantehelsen.
Ønsker du assistanse fra en av våre Machine vision-spesialister til å bygge ditt eget visionsystem for ugressdeteksjon/plantevernmiddelsprøyting? Ta gjerne kontakt ved å bruke skjemaet nedenfor, så kommer vi tilbake til deg så snart som mulig.