殘余物監(jiān)測(cè)和基于殘余物的控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開(kāi)內(nèi)容涉及監(jiān)測(cè)殘余物和控制涉及殘余物的操作。
【背景技術(shù)】
[0002]各種農(nóng)業(yè)操作或其它操作可能產(chǎn)生覆蓋由所述操作處理的區(qū)域的一部分的殘余物。例如，在農(nóng)業(yè)環(huán)境下，殘余物可以包括可能被切割或未切割的并且不同程度地松散或連接到地面的秸桿、玉米桿或各種其它類(lèi)型的植株材料。農(nóng)業(yè)殘余物可能由例如可以通常不同程度地切割和埋藏植株材料的耕種操作而產(chǎn)生，并且因此可能產(chǎn)生各種尺寸的不同程度地覆蓋被耕種的地面的殘余物。特別地，根據(jù)諸如田地的局部地形和土壤狀態(tài)、局部的植株覆蓋度、在即時(shí)耕種(或其它)操作之前的殘余物特性等因素，殘余物的尺寸和覆蓋度(coverage)隨著位置的不同而改變，甚至在單個(gè)田地中。通?？梢酝ㄟ^(guò)至少兩個(gè)因素來(lái)描述殘余物覆蓋度:百分比覆蓋度(即，地面的由殘余物覆蓋的規(guī)定區(qū)域的百分比)和殘余物尺寸(即，殘余物的單獨(dú)部分的特征長(zhǎng)度、寬度或面積)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]公開(kāi)了用于監(jiān)測(cè)殘余物覆蓋度和控制各種操作的控制系統(tǒng)和方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于針對(duì)具有照相機(jī)組件的機(jī)具進(jìn)行的殘余物管理的方法，包括在田地上通過(guò)所述機(jī)具來(lái)執(zhí)行第一操作，其中所述第一操作在田地上產(chǎn)生殘余物。由照相機(jī)組件捕獲或拍攝田地的在機(jī)具的前方或后方的區(qū)域的第一圖像。第一圖像被分析以確定田地上的殘余物覆蓋度的指標(biāo)。在田地上執(zhí)行后續(xù)操作，基于所確定的殘余物覆蓋度的指標(biāo)來(lái)控制所述后續(xù)操作的一個(gè)或多個(gè)方面。
[0005]在某些實(shí)施例中，后續(xù)操作可以利用不同于第一操作的機(jī)具，并且可以不形成包括所述第一操作的一系列連續(xù)操作的一部分，即與包括所述第一操作的一系列連續(xù)操作分開(kāi)。殘余物覆蓋度的指標(biāo)可以與機(jī)具在田地上的位置和至少部分地基于所述位置被控制的后續(xù)操作相關(guān)聯(lián)。殘余物覆蓋度的指標(biāo)可以包括殘余物百分比覆蓋度或殘余物尺寸的指標(biāo)。照相機(jī)組件可以包括立體圖像照相機(jī)組件或紅外照相機(jī)系統(tǒng)。
[0006]在某些實(shí)施例中，第一圖像可以是在機(jī)具后方的區(qū)域的圖像，并且田地在機(jī)具前方的區(qū)域的第二圖像可以被捕獲或拍攝。由第一圖像和第二圖像成像的區(qū)域可以重疊并且所述兩個(gè)圖像可以被相比較以確定殘余物覆蓋度的指標(biāo)。
[0007]在某些實(shí)施例中，機(jī)具可以是耕種機(jī)具。第一操作可以包括通過(guò)機(jī)具進(jìn)行的耕種操作的第一部分，并且后續(xù)操作可以包括同一耕種操作的第二部分?？刂坪罄m(xù)操作的一個(gè)或多個(gè)方面可以包括調(diào)節(jié)被包含在機(jī)具上的多個(gè)耕種機(jī)具的深度或下壓力。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)處理器裝置、與一個(gè)或多個(gè)處理器裝置連接的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器架構(gòu)、和與一個(gè)或多個(gè)處理器裝置通信的至少一個(gè)照相機(jī)組件。所述一個(gè)或多個(gè)處理器裝置被配置成用于執(zhí)行類(lèi)似于上述方法的功能。
[0009]在附圖和以下的描述中闡述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)。根據(jù)所述描述、附圖和權(quán)利要求，其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是車(chē)輪組件處于縮回方向的示例性耕種機(jī)具的側(cè)視圖，可以在該示例性耕種機(jī)具上執(zhí)行所公開(kāi)的系統(tǒng)和/或方法。
[0011]圖2是圖1的耕種機(jī)具的另一側(cè)視圖，其中車(chē)輪組件處于延伸方向。
[0012]圖3是圖1的耕種機(jī)具的透視圖，其中車(chē)輪組件處于縮回方向。
[0013]圖4A和4B是圖1的耕種機(jī)具的局部透視圖，分別地示出了后方的圖像區(qū)域和前方的圖像區(qū)域；以及
[0014]圖5是與用于圖1的耕種機(jī)具的殘余物監(jiān)測(cè)和管理的方法相關(guān)的過(guò)程示意圖。
[0015]在各個(gè)附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記指示類(lèi)似的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下文描述了所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法的一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式，如以上簡(jiǎn)短地描述的附圖所示。
[0017]如上所述，多種操作可以在田地上產(chǎn)生殘余物。例如，利用各種碎土器、切割盤(pán)和其它機(jī)具的初耕操作可以沿著田地不同程度地切割和埋藏植株材料。通常地，在該操作(和其它操作)之后，一定量的殘余物(即，切割和未切割的植株材料)可能被留在田地表面上。該殘余物大致至少可以由百分比覆蓋度(即，地面的由殘余物覆蓋的規(guī)定區(qū)域的百分比)和殘余物特征尺寸(即，殘余物的具體部分的長(zhǎng)度、寬度或面積的平均值、額定值或其它測(cè)量值)表征。
[0018]在某些應(yīng)用中，可以有用的是用相對(duì)精確度理解殘余物覆蓋度的特性。例如，解決侵蝕和其它問(wèn)題的某些調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)可以針對(duì)諸如初耕操作或復(fù)耕操作、種植操作、噴灑操作等具體操作之后的殘余物，來(lái)規(guī)定目標(biāo)百分比覆蓋度。在多個(gè)示例中，還可以有用的是在田地的規(guī)定區(qū)域范圍內(nèi)理解殘余物的特征(例如，平均)尺寸。在某些操作中，可以有用的是理解百分比覆蓋度和殘余物尺寸二者。例如，為執(zhí)行有效的初耕操作，操作員可以在大于4英寸長(zhǎng)的殘余物材料不超過(guò)10%的情況下，努力留下至少30%的殘余物覆蓋度。
[0019]就此而論，可以有用的是，提供用于在具體操作過(guò)程中主動(dòng)地評(píng)估殘余物覆蓋度的各個(gè)方面并且利用該評(píng)估來(lái)引導(dǎo)具體操作的或不同的未來(lái)操作的正在進(jìn)行的方面的系統(tǒng)和方法。例如，對(duì)于初耕(或其它的)操作，可以有用的是提供一種控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)確定在已經(jīng)被耕種(或以其它方式被處理)的田地的一部分上的殘余物的百分比覆蓋度和特征尺寸；然后利用所確定的百分比覆蓋度和特征尺寸來(lái)引導(dǎo)相同田地上的繼續(xù)的耕種(或其它的)操作或未來(lái)的操作(例如，復(fù)耕操作或種植操作)。本文中的多個(gè)討論可以使用耕種機(jī)具來(lái)具體地處理耕種操作。然而，將理解本文中公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以被用于各種其它的操作和各種其它的機(jī)具。
[0020]在某些實(shí)施例中，可以為耕種(或其它的)機(jī)具提供一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)組件，該照相機(jī)組件能夠捕獲或拍攝機(jī)具正在其上操作的田地的可見(jiàn)圖像、紅外圖像或其它圖像。在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)照相機(jī)可以被安裝到耕種機(jī)具，以捕獲或拍攝地面的直接在耕種機(jī)具后方的區(qū)域的圖像。在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)其它的照相機(jī)可以被安裝到機(jī)具，以捕獲或拍攝地面的直接在耕種機(jī)具前方的區(qū)域的圖像。(關(guān)于這點(diǎn)，將理解，“在前方”、“在后方”和類(lèi)似的位置指代可能不一定指示相關(guān)機(jī)具的每個(gè)部件的完全地前方的或后方的位置。而是，這些指代可以指示可以影響田地上殘余物覆蓋度的機(jī)具的各種機(jī)具或其它部件的前方和后方的位置。例如，對(duì)于具有兩個(gè)前圓盤(pán)耙組、中央碎土器組件和后閉合圓盤(pán)耙組件的耕種機(jī)具，捕獲或拍攝機(jī)具的“前方”區(qū)域的圖像的照相機(jī)可以被視為捕獲或拍攝最前方圓盤(pán)耙組的前方的區(qū)域上的圖像。類(lèi)似地，捕獲或拍攝機(jī)具“后方”區(qū)域的圖像的照相機(jī)可以被視為捕獲在閉合圓盤(pán)耙組件的后方的區(qū)域的圖像。)
[0021]在某些實(shí)施例中，多個(gè)照相機(jī)組件可以基于反射比或熒光或其它方式，來(lái)捕獲或拍攝可見(jiàn)光譜的、彩色的或灰度的、紅外的圖像。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)組件可以包括能夠捕獲或拍攝田地的立體圖像的立體圖像照相機(jī)組件。例如，一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)組件可以包括具有兩個(gè)或更多鏡頭和圖像傳感器的立體照相機(jī)，或一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)組件可以包括被布置成用于捕獲或拍攝田地的立體圖像的多個(gè)照相機(jī)。
[0022]與相關(guān)機(jī)具相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或裝置可以分析由一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)組件捕獲或拍攝的田地的圖像，以確定田地上的殘余物覆蓋度的指標(biāo)。在某些實(shí)施例中，例如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或裝置可以分析圖像以確定殘余物覆蓋度的指標(biāo)，如田地的被成像區(qū)域中的殘留物的百分比覆蓋度或田地的被成像區(qū)域中的殘留物的特征尺寸(或尺寸分布)?？梢砸园ㄍㄟ^(guò)邊緣發(fā)現(xiàn)算法、顏色或灰度梯度分析或其它技術(shù)的各種方式來(lái)分析圖像。
[0023]在某些實(shí)施例中，可以分析來(lái)自機(jī)具后方的圖像(即，“后方”圖像)，以確定針對(duì)田地的已經(jīng)被耕種(或以其它方式被相關(guān)操作處理的)的區(qū)域的殘余物覆蓋度的指標(biāo)。在某些實(shí)施例中，還可以分析來(lái)自機(jī)具前方的圖像(即，“前方”圖像)，以確定針對(duì)田地的在機(jī)具的當(dāng)前通過(guò)(current pass)中未被耕種的(或未以其它方式被處理的)區(qū)域的殘余物覆蓋度的指標(biāo)。然后，前方圖像(或從該前方圖像得到的殘余物覆蓋度信息)可以與田地的相同(或類(lèi)似)區(qū)域的后方圖像進(jìn)行比較，以評(píng)估由于即時(shí)操作導(dǎo)致的殘余物覆蓋度的改變。
[0024]一旦殘余物覆蓋度指標(biāo)已經(jīng)被確定，則該指標(biāo)可以被利用以控制在田地上的未來(lái)操作的各個(gè)方面。例如，在正在進(jìn)行的耕種操作中，如果來(lái)自后方圖像的殘余物指標(biāo)指示不足的殘余物覆蓋度或尺寸，則相關(guān)的耕種機(jī)具的多個(gè)方面(例如，盤(pán)或碎土器深度)可以被自動(dòng)地調(diào)節(jié)以提供較大的殘余物覆蓋度或尺寸。類(lèi)似地，如果來(lái)自前方和后方圖像的殘余物指標(biāo)的比較指示正在進(jìn)行的耕種操作正在太劇烈地減小殘余物覆蓋度或尺寸，則相關(guān)的機(jī)具的多個(gè)方面可以被相應(yīng)地自動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0025]在某些實(shí)施例中，殘余物覆蓋度指標(biāo)可以被利用以控制未來(lái)操作的多個(gè)方面，未來(lái)操作不同于確定該指標(biāo)時(shí)的操作。例如，來(lái)自初耕操作的殘余物覆蓋度指標(biāo)可以與來(lái)自全球定位系統(tǒng)(“GPS”)裝置的位置讀數(shù)相關(guān)聯(lián)，以構(gòu)建在田地的多個(gè)區(qū)域上的殘余物覆蓋度的地圖。在之后的復(fù)耕操作過(guò)程中，這些特定位置的殘余物覆蓋度指標(biāo)然后可以被利用以適當(dāng)?shù)乜刂茝?fù)耕機(jī)具。例如，如果來(lái)自初耕操作的殘余物覆蓋度指標(biāo)指示在一部分田地上的過(guò)大的殘余物覆蓋度，則在復(fù)耕操作過(guò)程中，在復(fù)耕機(jī)具上的各種機(jī)具可以被自動(dòng)控制，以更強(qiáng)力地耕種該部分田地。類(lèi)似地，來(lái)自第一遍初耕(或其它)操作的特定位置殘余物覆蓋度指標(biāo)可以被用于自動(dòng)地控制操作耕種(或其它)機(jī)具在第二遍初耕操作時(shí)的多個(gè)方面。
[0026]在某些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或裝置可以被包括在相關(guān)的機(jī)具上(例如，作為嵌入控制系統(tǒng)的一部分)。在某些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或裝置可以被包括在另一平臺(tái)(例如，拖拉機(jī)牽引機(jī)具或遠(yuǎn)程地面站)上并且可以通過(guò)各種已知的方法與機(jī)具上的各種裝置(例如，各種控制裝置)通信。在某些實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或裝置可以和與機(jī)具或相關(guān)聯(lián)的車(chē)輛相關(guān)的CAN總線通信，以發(fā)送和接收相關(guān)的控制和數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0027]如上所述，可以通過(guò)包括各種農(nóng)業(yè)機(jī)具或其它作業(yè)機(jī)具的各種機(jī)具來(lái)執(zhí)行本文中描述的系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施例中，可以通過(guò)初耕機(jī)具來(lái)執(zhí)行描述的系統(tǒng)和方法。例如，參照?qǐng)D1-4，示例性初耕機(jī)具被圖示為表土疏松機(jī)-碎土器機(jī)具10。