用于收割機的產(chǎn)量測量和根部切割器高度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于收割機的產(chǎn)量測量和根部切割器高度控制系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的引用
[0002]本申請要求名稱為“Video-BasedYield Measurement and Base Cutte r HeightControl for Harvester”并且于2013年11月I日提交的美國臨時專利申請N0.61/898，600的優(yōu)先權(quán)，該專利申請通過引用整體結(jié)合到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體涉及用于農(nóng)業(yè)操作的裝置。更具體但不具有限制意義地，本公開涉及用于收割機的產(chǎn)量測量和根部切割器高度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]收割機或聯(lián)合收割機能夠用于從農(nóng)場采集材料(例如，甘蔗、蔬菜、農(nóng)作物等)并且將材料裝載到由拖拉機牽拉的大車中。像多種其它類型的農(nóng)場操作一樣，可能期望農(nóng)場經(jīng)營者了解農(nóng)場的每一個部分的產(chǎn)量。這能夠允許農(nóng)場經(jīng)營者優(yōu)化耕種過程。關(guān)于產(chǎn)量的信息可能難以獲取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個例子中，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括3D傳感器。該3D傳感器能夠被構(gòu)造成檢測收割機上的升降機的區(qū)域。該3D傳感器還能夠被構(gòu)造成發(fā)射與該區(qū)域相關(guān)的第一信號。該系統(tǒng)還能夠包括處理裝置，該處理裝置與攝像機系統(tǒng)通信。該系統(tǒng)還能夠包括存儲裝置，該存儲裝置中存儲有能夠由處理裝置執(zhí)行的指令以使處理裝置接收第一信號并且基于該第一信號來確定升降機上的材料的體積。
[0006]在另一個例子中，提供一種方法，該方法能夠包括通過處理裝置接收來自3D傳感器的數(shù)據(jù)信號。該3D傳感器能夠定位在收割機的升降機上。該方法還能夠包括通過處理裝置基于數(shù)據(jù)信號來產(chǎn)生三維(3D)圖。該方法還能夠包括通過處理裝置基于3D圖來確定升降機上的材料的體積。
[0007]在另一個例子中，提供一種收割機。該收割機能夠包括升降機。3D傳感器能夠聯(lián)接到收割機。該3D傳感器能夠被構(gòu)造成檢測與升降機相關(guān)的區(qū)域。該3D傳感器還能夠被構(gòu)造成發(fā)射與該區(qū)域相關(guān)的數(shù)據(jù)信號以用于產(chǎn)生與升降機上的材料相關(guān)的3D圖、確定材料的組成、以及基于組成和3D圖來確定被包含在材料中的農(nóng)作物的體積。
[0008]在另一個例子中，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠包括3D傳感器，該3D傳感器被構(gòu)造成檢測與收割機下方的地面相關(guān)的區(qū)域。該3D傳感器還能夠被構(gòu)造成發(fā)射與該區(qū)域相關(guān)的第一信號。該系統(tǒng)還能夠包括處理裝置，該處理裝置與3D傳感器通信。該系統(tǒng)還能夠包括存儲裝置，該存儲裝置中存儲有能夠由處理裝置執(zhí)行的指令以用于使處理裝置基于第一信號來確定根部切割器的參數(shù)。
[0009]在另一個例子中，提供一種方法，該方法能夠包括通過處理裝置接收來自定位在收割機上的3D傳感器的數(shù)據(jù)信號。該方法還能夠包括通過處理裝置基于數(shù)據(jù)信號來產(chǎn)生三維(3D)圖。該方法還能夠包括通過處理裝置基于3D圖來確定材料行的側(cè)向位置或所述材料行的高度。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據(jù)一個例子的用于與產(chǎn)量測量系統(tǒng)和根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用的收割機的例子的前透視圖。
[0011]圖2是根據(jù)一個例子的安裝于收割機的升降機上的產(chǎn)量測量系統(tǒng)的透視圖。
[0012]圖3是根據(jù)一個例子的用于與產(chǎn)量測量系統(tǒng)一起使用的攝像機系統(tǒng)的透視圖。
[0013]圖4是根據(jù)一個例子的用于與產(chǎn)量測量系統(tǒng)一起使用的升降機的透視圖。
[0014]圖5是根據(jù)一個例子的用于與產(chǎn)量測量系統(tǒng)一起使用的具有槳的升降機的俯視圖。
[0015]圖6是方框圖，其中示出了根據(jù)一個例子的用于與產(chǎn)量測量系統(tǒng)一起使用的計算裝置的例子。
[0016]圖7是根據(jù)一個例子的用于測量由升降機承載的材料的產(chǎn)量的過程的例子的方框圖。
[0017]圖8是根據(jù)一個例子的用于確定圖像中的材料的組成的分段圖像。
[0018]圖9是根據(jù)一個例子的用于確定圖像中的材料的組成的過程的例子。
[0019]圖10不出了根據(jù)一個例子的由產(chǎn)量測量系統(tǒng)輸出的產(chǎn)量分布圖的例子。
[0020]圖11是用于與根據(jù)一個例子的根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用的收割機的例子的側(cè)透視圖。
[0021]圖12是用于與根據(jù)一個例子的根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用的收割機的例子的后透視圖。
[0022]圖13是根據(jù)一個例子的安裝于收割機的下側(cè)的攝像機系統(tǒng)的例子的透視圖，該攝像機系統(tǒng)用于與根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用。
[0023]圖14是根據(jù)一個例子的以一定角度安裝于收割機的下側(cè)并且用于與根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用的攝像機系統(tǒng)的例子的透視圖。
[0024]圖15是根據(jù)一個例子的用于與根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用的照明系統(tǒng)1502的例子的透視圖。
[0025]圖16是根據(jù)一個例子的用于確定新的根部切割器高度的過程的例子的方框圖。
[0026]圖17是圖表，其中示出了根據(jù)一個例子的用于與根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用的3D圖的例子。
[0027]圖18是根據(jù)一個例子的用于確定行側(cè)向位置、行高度、和材料高度的圖表。
[0028]圖19是根據(jù)一個例子的由根部切割器高度控制系統(tǒng)輸出的地理圖的例子。
【具體實施方式】
[0029]產(chǎn)量測量系統(tǒng)
[0030]本公開的某些方面和特征涉及用于收割機(例如，聯(lián)合收割機)的實時產(chǎn)量測量系統(tǒng)。該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠包括3D傳感器(例如，立體攝像機系統(tǒng))，該3D傳感器聯(lián)接到收割機的升降機。該3D傳感器能夠檢測通過升降機的一部分之上的材料(例如，甘蔗、馬鈴薯、甜菜、番茄、或者其它的農(nóng)作物)。該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠處理來自3D傳感器的數(shù)據(jù)以實時(例如，基本在收割的同時)測量由升降機承載的材料的凈體積。
[0031]在一些例子中，產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠區(qū)分由升降機承載的農(nóng)作物與雜質(zhì)(例如，夕卜來材料)。該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠通過確定由升降機承載的材料的一種或多種特性(例如，尺寸、顏色、形狀、和紋理)來區(qū)分農(nóng)作物與雜質(zhì)。該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠基于所述特性來確定材料的組成(例如，材料中有多少是農(nóng)作物以及材料中有多少是雜質(zhì))。例如，3D傳感器能夠包括兩個或多個攝像機。該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠?qū)λ东@的能夠被攝像機看到的升降機的部分的圖像進行分析。所捕獲的圖像能夠捕獲升降機上的材料的表面區(qū)域?；谒东@的圖像，該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠估計材料的表面區(qū)域的80%包括甘蔗并且材料的表面區(qū)域的20%包括雜質(zhì)?；谵r(nóng)作物與雜質(zhì)的比，該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠?qū)⒈壤蜃討?yīng)用于凈體積測量結(jié)果，以估計與農(nóng)作物相關(guān)的材料的體積。例如，該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠用凈體積測量結(jié)果乘以80% (即，0.8)，以確定與甘蔗相關(guān)的材料的實際體積。通過該方式，該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠通過所捕獲的圖像來確定(例如，估計)能夠被攝像機看到的升降機的部分上的農(nóng)作物的體積。
[0032]在一些例子中，該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠測量升降機的重疊部段中的材料的體積。該測量系統(tǒng)能夠基于重疊的量來調(diào)節(jié)體積測量結(jié)果。這能夠允許該產(chǎn)量測量系統(tǒng)提供更準確的體積測量結(jié)果。
[0033]在一些例子中，該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠包括用于檢測與收割機相關(guān)的參數(shù)的傳感器。所述參數(shù)能夠包括地速、全球定位系統(tǒng)(GPS)位置、初級提取器速度、次級提取器速度、初級風扇速度、次級風扇速度、發(fā)動機rpm、與切頂機(topper)相關(guān)的參數(shù)、方向、農(nóng)作物處理接合、以及收割機的操作狀態(tài)。該產(chǎn)量測量系統(tǒng)能夠整合體積測量結(jié)果與收割機參數(shù)以實時產(chǎn)生產(chǎn)量圖。
[0034]給出這些說明性的例子以向讀者介紹此處所討論的大體主題并且不期望限定所公開的理念的范圍。下文的段落描述了多個額外的特征以及參照其中相似的附圖標記表示相似元件的附圖的例子，并且方向描述用于描述說明性的方面，但是像說明性的方面一樣不應(yīng)當用于對本公開構(gòu)成限制。
[0035]圖1是根據(jù)一個例子的用于與產(chǎn)量測量系統(tǒng)和根部切割器高度控制系統(tǒng)一起使用的收割機100的例子的前透視圖。收割機100能夠用于從田地采集材料102 (例如，圖5中所示的甘蔗506)。收割機100能夠是用于采集任何類型的農(nóng)作物的任何的收割機100。材料102能夠通過收割機100通入升降機104中。材料102能夠被承載到升降機104上并且被裝載(例如，傾倒)至由拖拉機106牽拉的大車108中。
[0036]圖2是根據(jù)一個例子的安裝于收割機器的升降機104上的產(chǎn)量測量系統(tǒng)200的透視圖。產(chǎn)量測量系統(tǒng)200能夠包括用于捕獲升降機104中的材料的三維(3D)輪廓的3D傳感器202。該3D傳感器能夠包括攝像機、3D激光掃描器、超聲換能器、范圍傳感器、結(jié)構(gòu)光攝像機、3D攝像機、和閃光激光雷達中的一種或多種。
[0037]在一些例子中，3D傳感器202能夠包括安裝于相同的殼體或不同的殼體中的兩個或多個攝像機(例如，彩色攝像機或灰度攝像機)。攝像機能夠具有相對彼此已知的幾何或空間關(guān)系。例如，如圖3中所示，3D傳感器202能夠包括安裝于殼體304中的立體攝像機302a、302b。殼體304能夠包括用于將3D傳感器202安裝于收割機的一個或多個安裝裝置306a、306b (例如，孔、卡子、或夾子)。殼體304能夠包括定位在立體攝像機302a、302b的前部的孔，使得殼體304不阻擋立體攝像機302a、302b的視場。立體攝像機302a、302b能夠具有相對于彼此已知的空間關(guān)系。
[0038]3D傳感器202能夠安裝于升降機104之上并且定向成面向升降機104。這能夠允許3D傳感器202檢測由升降機104承載并且通過3D傳感器202的可檢測區(qū)域(例如，與3D傳感器202相關(guān)的攝像機的視場)的材料。3D傳感器202能夠?qū)⑴c可檢測區(qū)域相關(guān)的信號發(fā)射至計算裝置(例如，圖6的計算裝置612)。
[0039]計算裝置(未示出)能夠定位在收割機內(nèi)任何合適的位置處。例如，計算裝置能夠定位在收割機的客艙內(nèi)。計算裝置能夠從3D傳感器202接收信號并且將與信號相關(guān)的數(shù)據(jù)應(yīng)用于一種或多種算法(例如，圖像處理算法或立體視覺算法)。計算裝置能夠使用算法來產(chǎn)生由3D傳感器202檢測到的場景的3D輪廓(例如，升降機104的一部分以及升降機104的該部分內(nèi)的材料)。在3D傳感器202包括攝像機的例子中，隨著構(gòu)成3D傳感器202的攝像機的數(shù)量增加，計算裝置能夠產(chǎn)生場景的更詳細或