[發明專利]一種聯合收割機喂入量預測系統及其預測方法

有效

• 申請號: 202010553276.8
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111667017B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 汪六三;王儒敬;許桃勝;宿寧;黃子良;劉源;黃河
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V20/20;G06V10/774;G06N20/00;A01D41/127
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 張祥騫

本發明涉及一種聯合收割機喂入量預測系統及其預測方法，與現有技術相比解決了難以對聯合收割機進行喂入量預測的缺陷。本發明的監測裝置包括激光雷達傳感器、三維立體視覺傳感器、RTK?GPS模塊、車速傳感器、割幅寬度傳感器、割臺高度傳感器、工控處理器和顯示器，所述激光雷達傳感器、三維立體視覺傳感器、RTK?GPS模塊、車速傳感器、割幅寬度傳感器、割臺高度傳感器的信號輸出端分別與工控處理器的信號輸入端相連，所述工控處理器的輸出端與顯示器相連。本發明能夠實現作物未進入聯合收割機時對喂入量的預測，能夠及時調整聯合收割機作業速度，使聯合收割機處于額定喂入量范圍作業，提高了作業效率和作業質量。

技術領域

本發明涉及農業機械技術領域，具體來說是一種聯合收割機喂入量預測系統及其預測方法。

背景技術

聯合收割機是農作物自動收獲的重要工具，當前聯合收割機正朝著智能化、自動化、多功能化方向發展。喂入量是聯合收割機的重要性能指標之一，對喂入量的實時監測一直是國內外農機關注的問題。聯合收割機作業時，一方面喂入量超過額定量時會使聯合收割機的作業質量降低，甚至造成工作部件堵塞；另一方面喂入量低于額定量或最佳喂入量會使聯合收割機作業性能下降，降低工作效率。因此，實時、準確獲取聯合收割機喂入量信息具有十分重要的意義。

喂入量的常規測試通常采用人工或輔助裝置接樣，用接收的作物樣品總質量除以接樣時間得到聯合收割機在一段時間內的平均喂入量，利用這種方法無法達到對喂入量的實時監測。為了實現對聯合收割機的實時監測，國內外進行了大量的研究，如美國農機專家曾對過橋輸送扭矩、發動機轉速、割臺攪龍扭矩、谷粒螺旋推進器扭矩、空氣壓力和谷物流量等通過傳感器獲取信息，進行聯合收割機的喂入量試驗；國內介戰等人提出了通過谷物等過橋底板的擠壓力測量喂入量，陳進等人通過分析過橋主動軸扭矩間接測量喂入量。但由于喂入量受到谷物密度、割茬高度、割幅寬度和作業速度等眾多因素影響，測量誤差大，至今喂入量的測量還處于試驗研究階段。

因此，如何研發出一種聯合收割機喂入量預測系統及其預測方法已經成為急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中難以對聯合收割機進行喂入量預測的缺陷，提供一種聯合收割機喂入量預測系統及其預測方法來解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種聯合收割機喂入量預測系統，包括安裝在聯合收割機上的監測裝置，

所述的監測裝置包括激光雷達傳感器、三維立體視覺傳感器、RTK-GPS模塊、車速傳感器、割幅寬度傳感器、割臺高度傳感器、工控處理器和顯示器，所述激光雷達傳感器、三維立體視覺傳感器、RTK-GPS模塊、車速傳感器、割幅寬度傳感器、割臺高度傳感器的信號輸出端分別與工控處理器的信號輸入端相連，所述工控處理器的輸出端與顯示器相連。

所述激光雷達傳感器用于采集聯合收割機前端作物的三維圖，并通過回歸模型生成生物量圖；三維立體視覺傳感器檢測聯合收割機前面的作物情況；車速傳感器測量聯合收割機作業速度，割幅寬度傳感器測量聯合收割機作物時實際的割幅寬度，割臺高度傳感器測量割臺距離地面的距離，工控處理器用于處理各類傳感器的數據，構建喂入量預測模型；

三維立體視覺傳感器獲取圖像后，通過機器學習檢測和分類作物高度、作物倒伏及倒伏方向、間隙、車道和收獲區域，工控處理器先通過機器學習獲得的結果對回歸模型進行修正，然后再利用割臺高度對回歸模型進行修正。

所述激光雷達傳感器為三維激光雷達傳感器，三維立體視覺傳感器為雙目立體視覺傳感器。

一種聯合收割機喂入量預測系統的預測方法，包括以下步驟：

原始數據的獲取：聯合收割機工作，激光雷達傳感器、三維立體視覺傳感器獲取聯合收割機前方的農作物信息，RTK-GPS模塊、車速傳感器、割幅寬度傳感器和割臺高度傳感器獲取聯合收割機的數據，并均傳送給工控處理器；