Badania kluczowych technologii wykrywania ilości ziarna oparte na technologii laserowej

Produkcja zboża jest znaczącym przemysłem w chińskim rolnictwie, a wykrywanie ilości ziarna jest jednym z najbardziej fundamentalnych i kluczowych aspektów zarządzania ziarna i kontroli zapasów. Tradycyjne wykrywanie ilości ziarna opiera się przede wszystkim na metodach ważenia, które mają wady takie jak niska dokładność, niska wydajność pracy i nadmierna interwencja ręczna. Wraz z ciągłym rozwojem technologii pojawiły się nowe metody wykrywania ilości ziarna, zapewniając możliwości poprawy dokładności i wydajności wykrywania ziarna. W niniejszym dokumencie proponuje schemat wykrywania ilości ziarna oparty na czujniku laserowym w celu osiągnięcia szybkiego, dokładnego i zautomatyzowanego pomiaru objętości i obliczeń stosu ziarna.

0

1. Schemat wykrywania ilości ziarna oparty na technologii laserowej

① Zasada techniczna

Czujnik odległości lasera jest metodą pomiaru opartą na interakcji między promieniowaniem światłem a materią. Opierając się na swoistości długości fali laserowej i liniowej właściwości propagacji wiązek laserowych, może dokładnie odzwierciedlać informacje o odległości obiektów docelowych. Dlatego wybraliśmy technologię laserową do pomiaru objętości stosów ziarna.

② Urządzenie do pomiaru

Podstawowym urządzeniem do wykrywania ilości ziarna jest laserowy Rangefinder i aparat. Laser Rangefinder jest odpowiedzialny za pomiar wysokości i długości stosu ziarna, podczas gdy kamera służy do przechwytywania trójwymiarowego kształtu stosu ziarna do późniejszego przetwarzania algorytmicznego.

③ Proces masy

Proces pomiaru obejmuje trzy etapy: automatyczne wyrównanie laserowego Rangefinder i kamery, skanowanie laserowe i fotografowanie aparatu. Konkretny proces jest następujący:

(1) Laser Rangefinder wykonuje skanowanie laserowe podczas rejestrowania danych ze zeskanowanego obszaru;
(2) aparat przechwytuje obrazy zeskanowanego obszaru;
(3) Uzyskane dane pomiarowe są przetwarzane przez algorytmy w celu ustalenia objętości stosu ziarna.

W rzeczywistych operacjach pomiarowych, ponieważ istnieje wiele czynników wpływających na dokładność, musimy kontrolować środowisko pomiarowe, aby zmniejszyć błędy pomiaru. Główne środki kontrolne obejmują:

(1) zapewnienie czystego i suchego środowiska pomiaru, aby uniknąć zakłóceń, takich jak odbicia podczas skanowania;
(2) unikanie zakłóceń ze światła otoczenia w jak największym stopniu, które można osiągnąć za pomocą płyt cieniujących itp.;
(3) Zastosowanie bardzo precyzyjnych zasobników laserowych i kamer w celu poprawy dokładności pomiaru.

④ Przetwarzanie algorytmu

Po uzyskaniu danych ze skanowania laserowego i fotografii aparatu musimy wykonać przetwarzanie algorytmiczne, aby uzyskać wartość głośności stosu ziarna. W eksperymencie zastosowaliśmy adaptacyjną metodę filtrowania mediany do usuwania szumu i obliczenia objętości stosu ziarna poprzez trójwymiarową rekonstrukcję obrazu.

2. Analiza wyników eksperymentalnych

Aby zweryfikować dokładność i wydajność schematu wykrywania ilości ziarna na podstawie czujnika lasera, przeprowadziliśmy eksperymenty. Obiekt pomiarowy był stos 20 ton kukurydzy. Wyniki eksperymentalne wykazały, że schemat miał wysoką dokładność obliczeń, stabilność i niezawodność oraz może szybko i dokładnie obliczyć wartość objętości stosu ziarna. Błąd dokładności był mniejszy niż 2%.

3. Wniosek

Schemat wykrywania ilości ziarna oparty na module odległości laserowej ma charakterystykę wysokiej dokładności, wysokiej wydajności i automatyzacji, odpowiedni do wykrywania ilości i zarządzania zapasami ziarna różnych rodzajów stosów ziarna. W przyszłych zastosowaniach praktycznych zoptymalizujemy ten program, aby lepiej dostosować się do potrzeb zarządzania zbożem w różnych złożonych środowiskach.