UA76752C2 - Спосіб та система об'ємно-визначеної обробки ґрунту та рослин (варіанти) - Google Patents

Abstract

Винахід стосується способу та системи, обумовленої потребою об'ємно-визначеної обробки ґрунту та рослин. Задача винаходу полягає в удосконаленні зазначених способу та системи таким чином, щоб сканувати рослинне насадження з повним об'ємним охопленням та ефективно керувати обробкою грунту та рослин з одночасним урахуванням морфологічних, рослинних фізіологічних, експлуатаційних та специфічних місцевих факторів.

Description

Опис винаходу

Винахід стосується способу обумовленої потребами об'ємно-визначеної обробки грунту та рослин, зокрема, 2 шляхом нанесення/дозування розпилюваних середовищ, таких як засоби захисту рослин та/або добрива, а також вода, шляхом обробки грунту, догляду за посадками та/або обробки рослин та догляду за ними, в тому числі парковими та лісовими деревами й т. ін., об'ємними культурами, зокрема, виноградом та плодовими культурами, хмелем, цитрусовими, оливами й т. ін., кущами та чагарниками, як банани та подібні, висадженими у певному порядку або безладно, у якому рослини обстежують монохроматичним імпульсним лазерним 70 випромінюванням від закріпленого на рухомому носії, націленому на рослини, по ходу носія єдиного датчика, сприймають спектр випромінювання, відбитий листям від цього датчика, перетворюють одержаний спектр на оптичні сигнали й подають їх на лічильно-вирішувальний пристрій, який накопичує сигнали, оцінює їх та керує нанесенням/дозуванням розпилюваного середовища в залежності від стану рослин, обробки грунту та рослин, а також збиранням врожаю шляхом подання команд для спрацьовування розпилювального пристрою на рухомому 75 носії й нагнітача та/або приладдя для обробки.

Далі винахід стосується системи здійснення зазначеного способу, яка містить рухомий носій, наприклад, автомобіль та/або робочу машину з причепом, прикріплений до носія датчик з джерелом випромінювання для надсилання імпульсного лазерного променя, дзеркало, що обертається навколо вертикальної осі й спрямовує промінь на листя, приймач для прийому відбитого від листя променя, лічильно-вирішувальний пристрій для обробки відбитого випромінювання й керування прикріпленим до носія розпилювальним пристроєм з соплами та баком для розпилюваного середовища, причому сопла знаходяться на значній відстані від датчика, рідинний насос для живлення сопел розпилюваним середовищем, клапани для відкривання й закривання сопел та двопотоковий нагнітач.

Винахід також стосується системи здійснення зазначеного способу, яка містить рухомий носій, наприклад, с 22 автомобіль та/або робочу машину з причепом, прикріплений до носія датчик з джерелом випромінювання для Го) надсилання імпульсного лазерного променя, дзеркало, що обертається навколо вертикальної осі й спрямовує промінь на листя, приймач для прийому відбитого від листя променя, лічильно-вирішувальний пристрій для обробки відбитого випромінювання й керування принаймні одним прикріпленим до носія робочим пристроєм, причому робочі органи знаходяться на значній відстані від датчика. с 30 При обробці рослин рідинними засобами захисту та/"або добривами необхідно надійно нанести задану дозу (ю діючої речовини на всі цільові поверхні рослин або ж на шкідників. Для нанесення діючої речовини на об'ємні культури, такі як виноград, плодові, хміль, цитрусові, оливи й т. ін., використовують нагнітальні пристрої, в в яких краплини розпилюваного засобу захисту рослин подають двофазним потоком на поверхні рослин понад «о пристроєм та обабіч нього. При цьому розпилювальний пристрій проїжджає колією, утвореною між двома 3о рядками рослин. Залежно від виду та технології культивації рослини можна вирощувати таким чином, щоб над в колією утворювався рослинний дах, наприклад, крита алея у виноградниках або зрощена крона у садах.

Для нанесення рідинних засобів захисту об'ємних культур, таких як виноград, плодові та хміль, розпилювальні пристрої можуть оздоблюватися ультразвуковими соплами див. ОЕ39 00 221 А1, ОЕ 39 00 223 «

АТ або розпилювальними соплами з оптичним чи лазерним керуванням |див. ОЕ 195 18 058 АТ, ЕР 0 554 732 З 40 ДА1, ЕР 0 743 001 АТ. Ці відомі пристрої містять багато окремих сопел, які керуються датчиками. Датчики с визначають стан цільових поверхонь, наприклад, листя, в межах своєї чутливості.

Із» На підставі сигналів датчика для кожної зони по висоті виробляється сигнал "так-ні"?, що дозволяє провадити обробку рослин завжди тоді й припиняти її там, де потік розпилюваної рідини перестає досягати цільових поверхонь рослин. 45 ІЗгідно з ОЕ 195 18 058 АТ) рослини обстежують окремими послідовно встановленими датчиками, наприклад, і оптичними, які просвічують дільниці по висоті сопел.

Ге») Через те рослини розпізнають по висоті лише вузькими смужками. Горизонтальні гілки або чергові рядки між датчиками залишаються нерозпізнаними. Дистанційну інформацію для кожної відстані між соплом та ціллю, яка 7 відповідає напрямкові польоту крапель розпилюваного середовища, одержати не вдається. Це означає, що при с 20 нанесенні середовища можна задіяти всі отвори та шпарки сопел, а відтак, частина розпилюваного середовища, особливо на периферії розпилювального пристрою, що відповідає світлішим верхівкам дерев або лозини, не із потрапляє до цілі. Між тим ці ділянки з фітопатологічної точки зору є найважливішими й мають безумовно піддаватися обробці для захисту рослин від інфекцій.

ІЗ 05 5278423 АТ| відоме рішення, що передбачає застосування окремих лазерних датчиків для сканування листя та вироблення вихідного сигналу, необхідного для керування сільськогосподарською технікою під час

ГФ) розпилювання. У цьому процесі запущений імпульсним пусковим сигналом імпульсний лазерний промінь надсилається датчиком. Приймач перехоплює відбитий від якоїсь точки на цільовому дереві лазерний луч, о причому приймач має вихід для вимірювання часу передачі обраного імпульсного променя від цільової точки до приймача. Імпульсний лазерний промінь промацує листя цільового дерева по вертикалі під певним кутом, що бо відповідає кутові спаду.

Отже, датчик, встановлений уздовж осі руху розпилювача, працює у певному циклі просвічування, який охоплює повний обіг лазерного променя навколо осі розпилювача у вертикальній площині. При цьому одержують велику кількість визнаних дільниць розпилення. Ці дільниці розташовані у заданому напрямку, і за сигналом розпилювальні голівки на розпилювачі відчиняються й наносять розпилюване середовище. бо Дані про робочу зону, кути та відстані оброблює мікропроцесор, який визначає висоту дерева й відповідні установки розпилювальних голівок у напрямку руху розпилювача.

Датчики, що використовуються у цьому відомому способі, складаються з лазерного пристрою для обстеження дерев разом з листям, що потрапляють до зони дії датчика під час його руху, і для видачі Відповідних даних про насадження, одержаних датчиком під певним кутом, засіб визначення шляху датчика уздовж рядків дерев, причому цей шлях завдається відстанню між датчиком та розпилювальною голівкою, засіб перетворення відповідних вихідних даних про об'єкт та шлях для визначення наявності й характеристик досліджуваного листя, причому засіб перетворення видає керуючі сигнали на відповідні органи розпилювача.

У цьому відомому вирішенні уся поверхня листя або крони чи тенту досліджується як єдине ціле з 7/0 Відповідним перемиканням сопел для розпилювання засобу захисту. При цьому не враховуються ані порожнини усередині цього цілого, що несуть інформацію про розвиток та структуру рослин, ані дані про глибину листя. Це означає, що засіб захисту розпилюється без урахування об'ємних даних про потреби рослин, отже, неточно, що призводить до завищеної або марної витрати засобу. Крім того, відоме вирішення є придатним лише для дуже високих культур з дуже великою відстанню між окремими рослинами у рядку.

Далі, усі ці відомі вирішення потребують наявності датчика на колесі шасі для вимірювання пройденого шляху. Колесо, що котиться нерівним грунтом з неоднорідною структурою, постійно буксує, що призводить до зсуву датчиків та хибної цілевказівки при розпилюванні засобу захисту.

Коливання розпилювального пристрою під час їзди нетвердим грунтом спричинюють бічний зсув окремих датчиків, коли вони опиняються вище або нижче центру ваги коливань. Це призводить до хибних вимірів відстані 2о У залежності від положення датчика відносно центру ваги коливань. Відносні точки вимірювання окремих датчиків пересуваються на листі по вертикалі, через що замість зон, які становлять інтерес, з'являються інші точки.

При обробці верхнього краю крони рослин трясіння призводить або до надмірної обробки листя, або до того, що фітопатологічно вразлива верхівка лишається необробленою або недообробленою засобом захисту. с

ГУ ОЕ 197 26 917 АТ) описано спосіб безконтактного обстеження контурів, що здіймаються над рівнем грунту, о за допомогою лазерного приймально-передавального пристрою, де під час проїзду сільськогосподарської машини колією визначають відстані контуру по ширині зони обстеження й накопичують одержані величини.

Положення визначають із застосуванням приладу вимірювання часу.

ГУ ОЕ 44 34 042 С21) йдеться про пристрій для безконтактного одержання на ходу даних про просторово с зо протяжні об'єкти при слідкуванні з шосе, вулиці або колії як поверхнею стеження за допомогою лазера, підсилювача світла та лічильно-вирішувального пристрою, які здійснюють визначення відстані шляхом що) вимірювання часу проходження оптичного променя, а також скануючого пристрою, котрий так відхиляє лазерний ї- промінь, що він в обертовому русі оббігає оболонку конуса, вісь симетрії якого проходить ортогонально або похило щодо поверхні стеження. ісе)

При такому стані рівня техніки в основу цього винаходу покладено задачу удосконалити відомі спосіб та ї- систему таким чином, щоб можна було визначити об'ємний стан рослинного насадження без жодних порожнин і діяти на грунт та рослини, одночасно беручи до уваги морфологічні, агрофізіологічні, інструментально-технічні та локальні властивості з метою ефективнішого керування.

Це задача вирішується за допомогою способу, який сам по собі є відомим, з відмітними ознаками за п.1 « формули винаходу, та системи з відмітними ознаками за пп.31 та 32 формули. з с Кращі варіанти здійснення способу та системи наведені у залежних пунктах формули.

Далі винахід пояснюється на багатьох прикладах здійснення. На кресленнях представлені: з Фіг.1 - схематичне зображення датчика згідно з винаходом;

Фіг.2 - схематичне зображення розташування датчиків на носії;

Фіг.3 - схематичне зображення сканування насаждения лазерньмм випромінюванням; -І Фіг.4, 5 та 6 - структура процесу та перебіг способу згідно з винаходом;

Фіг.7 - принципове зображення застосованого кільцевого накопичувана. ме) Приклад 1 -І Спосіб згідно з винаходом описується на прикладі регулярного насадження об'ємної культури, наприклад, Винограду. о Система для об'ємно-визначеного нанесення розпилюваного середовища, догляду та обробки об'ємних

Ге рослин, часто висаджених правильними рядками, між якими утворені колії, містить суттєво рухомий носій 1, наприклад, автомобіль з причепом, який несе розпилювальний пристрій 2, нагнітач для утворення двофазного потоку, лазерний датчик 3, який обертається у центрі носія під час його просування колією, та лічильник для обробки даних, одержаних датчиком. Розпилювальний пристрій 2 містить бак з розпилюваним середовищем, насос для живлення сопел розпилюваним середовищем, клапани для відкривання та закривання сопел. У разі (Ф, наявності робочого приладдя, воно встановлюється на рухомому носії. ка Датчик З складається, як схематично показано на Фіг.1 та 2, з дзеркала 4", яке обертається навколо осі А.

Дзеркало може змінювати свій нахил відносно осі обертання А і має спеціальну форму. У даному випадку бо дзеркало 4" утворено кільцевими сегментами 5 та 6 тортоподібної форми так, що сегмент 5 нахилений під кутом 452 до осі А, а сегмент 6 - під кутом 67,52 до осі А, тобто 22,52 відносно перпендикуляру до осі А.

Датчик З містить джерело 7 випромінювання та приймач 8. Обертання дзеркала 4" здійснюють з вимірюванням кута обертання. Щільні імпульси від джерела випромінювання 7 розщеплюються між поворотним дзеркалом 4 та фасонним дзеркалом 4 у просторі всередині колії. Випромінювання, що відбивається від 65 досліджуваних об'єктів (листя, крона, стовбур, пагінці тощо), спрямовується поворотним дзеркалом 4, фасонним дзеркалом 4" та оптикою 9 на приймач 8. Щоб датчик З мав вільне бачення надісланого та відбитого променя,

його треба встановити на носії 1 так, щоб забезпечити безперешкодний огляд. Датчик З одержує дані про стан рослинного насадження обабіч розпилювального пристрою 2 та понад ним як растр точок обмацування лазером, які при просуванні носія 1 колією розташовуються спіральними смугами уздовж рядків рослин. При кутовому розрізненні, наприклад, 12 вертикальні відстані між точками вимірювання можуть становити кілька сантиметрів по висоті листя, якщо відстань між рядками становить 5м. У даному прикладі, коли швидкість пересування носія звичайно становить від 1 до вкм/год, вимірювані параметри мають вкладатися до гратчастого растру 5х5 см при високому об'ємному розрізненні.

Лазерний промінь під час просування вперед та у боки відхиляється так, що охоплює відкритий сегмент 7/0 оболонки конуса в напрямку пересування. Ця частина променя потрапляє на нижній простір рослин уздовж горизонтальної лінії, яка охоплює нижчерозташовані об'єкти. Частина сегменту оболонки конуса, що знаходиться надалі в напрямку руху вперед по грунту, утворює верхівку гіперболи. Звичайно, згідно з винаходом лазерний промінь можна відхиляти і в зворотному до руху напрямку.

Вісь обертового фасонного дзеркала 4" проходить ексцентрично до траєкторії 10 променя датчика 3. Завдяки 7/5 Цій ексцентричності площина опромінювання надісланого променя коливається у визначеному ексцентричністю співвідношенні по вертикалі відносно головної площини Н. Відповідно зсувається й поверхня оболонки конуса.

Амплітуда зсуву проходить протягом обертання фасонного дзеркала 4" повну синусоїду.

Приблизні значення можна виміряти за допомогою визначення відстаней до віддалених об'єктів. У полі зору датчика З бічні об'єкти зсуваються відносно положення датчика на кутовий сегмент, і це дозволяє визначати шлях, якщо відома відстань до об'єкту, що досліджується. У природних різноманітних структурах, таких як об'ємні рослинні культури, вимірювання шляху здійснюється при виборі значущих об'єктів фільтрацією відстаней до об'єктів, що їх можна розрізнити з боків носія 1.

Промінь від імпульсу ІЧ лазерного джерела, як показано на Фіг.3, відхиляється обертовим фасонним дзеркалом 4" до верхньої площини обстеження ВП переважно на 902 від свого напрямку й хрестоподібно с 2р;ї розщеплюється у площині випромінювання. Завдяки цьому ІЧ лазерне джерело 7 випромінює імпульси так, що на фасонному дзеркалі 4" при приблизно однаковій установці кута (співвідношення між швидкістю світла та і) кутовою швидкістю дзеркала) відбитий сигнал променя повертає об'єкт до приймача 8 датчика 3.

Зона обстеження датчика не знаходиться в одній площині й охоплює просторові кути більш ніж одного конічного чвертьсегменту. Ге

Відповідно до положення носія 1 обстежується певна площина обабіч та понад ним так, що між фасонним дзеркалом 4" та віссю обертання 2 утворюється кут 452. У напрямку ж руху лазерний промінь відхиляється на юю кут дзеркала 2459. Таким чином промінь покриває оболонку конуса, спрямовану вперед по ходу колії віддатчика /-Їчч

З до верхівки конуса, тоді як верхівка конуса перетинає колію у середині відрізку шляху. Від оболонки конуса со рядки рослин промацуються з боків (залежно від кута нахилу дзеркала та гущавини насадження) зони дії променю приблизно горизонтально або з невеликим нахилом. У цій зоні обстеження окремих об'єктів (стовбур, - лоза, підпірка тощо) або структур (обсяг крони, передня крайка крони тощо) здійснюють так, щоб визначити структуру як таку й динамічні структури відносно носія. Таким чином можна визначити зворотний шлях у рядку.

Щоб цілорічно доглядати рослини в одному місці, треба визначити ці положення через відомі місця « розташування рослин, а також зворотні відрізки шляху, щоб забезпечити ідентифікацію рослин. Помилки обох варіантів вимірювання можна коригувати взаємним шляхом. - с Площини обстеження променю при нахилі дзеркала 4" 452 охоплюють рослини, наприклад, виноград у критих в алеях або середземноморські плодові дерева з порожнистою кроною, у вертикальному напрямку обабіч та ни понад носієм 1 на закритому шасі. Завдяки ексцентричності промінь протягом оберту дзеркала накладає вертикально описаний синусоїдою зсув на криву колії. Амплітуда зсуву визначається ексцентричністю та кутом нахилу дзеркала. При обертанні дзеркала 4" на кожному відрізку кривої колії співвідношення зсуву буде завжди - однаковим, а тому зсув не тягне за собою жодних функціональних порушень. б Для локації й вимірювання рослин та визначення положення носія 1 з розпилювальним пристроєм 2, що наносить на рослини у рядках розпилюване середовище, дзеркало 4" датчика З виконано так, що забезпечує - променеві плоску й просторово викривлену зону дії. Форма та витягнення плоскої зони дії дзеркала визначають с 20 оптичні властивості датчика З щодо дальності та чутливості.

Світлові точкові гратки (растр) з високим просторовим розрізненням лазерного променя від центрального

ІК) джерела 7 дозволяють уникнути помилок, що можуть з'явитися на встановлених уздовж лінії у різних позиціях окремих датчиках при русі автомобіля.

Просторова крива, за якою спостерігають оточення перед, обабіч та понад носієм 1, виявляє у перехідній зоні сегменту дзеркала дещо погіршені властивості. Але у цій зоні рослини дуже близькі до датчика 3, отже, це о погіршення оптичних властивостей не створюватиме особливих труднощів.

Датчик З можна використовувати не лише для керування нанесенням розпилюваного середовища, а і для ко визначення правильності розташування об'ємних рослин, керування висадженням дерев, чагарників та ін., для чого зараз існують різноманітні датчики та прилади для обстеження лоз і стовбурів, для відстеження та 60 керування косінням, підрізанням лоз, підв'язуванням, видаленням листя біля грон, викошуванням бур'янів у проміжках між стовбурами чи лозами, видаленням трави та гілля, розпушуванням, сівбою, внесенням добрив та транспортуванням. Зокрема, можна керувати збиранням грон (за розміром, кольором, стиглістю та ін.)

Система згідно з винаходом при застосуванні спрацьовує автоматично. Підстроювати датчики та носій немає потреби. Одержані системою згідно з винаходом дані та інформація є особливо корисними для процесів догляду. б5 В першу чергу для інтенсивних культур, як плодові, виноград та хміль, можна провадити у різних сполученнях найрізноманітніші заходи для досягнення виробничих цілей, наприклад, підрізування, підв'язування, видалення листя, проріджування плодів, поливання, внесення добрив тощо. Щоб здійснювати ті чи інші заходи або комбінації заходів, треба знати, з одного боку, поточний стан культур, з іншого, очікуваний розвиток рослин, враховуючи при цьому також умови довкілля, наприклад, прогноз погоди й т. ін.

Коли сільський господар приймає рішення, маючи точну інформацію про стан своїх рослин, це рішення буде обгрунтованим і ризик помилки мінімальним. Технічно точні, відтворювані результати вимірювання релевантних величин у рослин, що їх можна повністю документувати, зберігати протягом довгого часу й мати до них легкий доступ, є дуже корисними у цьому аспекті. Такі культури, як виноград та плодові, вирощуються людством уже тисячі років, для них вироблені інтенсивні агротехнічні прийоми вирощування та догляду з урахуванням місцевих 70 особливостей (грунти, клімат, місце розташування).

Спосіб та датчики згідно з винаходом дозволяють одержувати локально диференційовані, притаманні певній місцевості дані про рослини, які слугують підвалинами для районування культур і спрямовані на оптимізацію догляду за кожною окремою рослиною. Наприклад, завдяки способу згідно з винаходом дію застосованих засобів захисту рослин та/або агротехнічних прийомів на рослини у пануючих умовах (сорт, технологія догляду, /5 угноєння, клімат, погода) визначаються для кожної рослини індивідуально. Маючи таку інформацію, можна так визначити обсяг майбутніх операцій для рослин в аналогічному стані при порівнюваних показниках, щоб оптимізувати дози та місце нанесення того чи іншого препарату або агротехнічного прийому з точки зору витрат/"ефективності, а також опору середовища і подальшого зростання. Це також полегшує локальне індивідуальне дозування при різноманітних обробках або місце та технологію виконання тих чи інших операцій у залежності від фактично досягнутої дії на окремі рослини в їхніх індивідуальних місцезнаходженнях.

Завдяки способу згідно з винаходом стає можливим присвоєння комплексів біологічних та фізіологічних характеристик з розподілом у часі протягом проїзду через насадження. Це уможливлює визначення ступеню дії, а відтак ефективність операцій у пануючих умовах оточення індивідуально для кожної рослини, та ефективно виконувати ці операції. При вимірюванні протягом певного часу можна також порівнювати вплив погодних умов сч протягом року й давати відповідну оцінку.

Здійснення способу схематично зображено на Фіг.3, За та 3б. Воно уможливлює просторову оцінку і) різноманітних рослинних насаджень та їх морфологічну й фізіологічну характеристику. В одному насадженні визначають такі морфологічні параметри рослин: - місцезнаходження об'єктів, відстань та кут між об'єктом та датчиком, с зо - контур листя (по ходу носія), - обсяг листя у контурі (виходячи з припущення, що цілі розташовані по суті симетрично відносно середини о рядка), М - положення середини рядка відносно верхівок та положення стовбурів/стеблів відносно колії, - гущина на підставі розподілу відстаней від домінуючого скерованого вперед сигналу (промацування крізь ісе) з5 структуру листя з влученням до зворотного боку за винятком влучень у далі розташовані об'єкти шляхом ча затемнення тла), - гущина, зокрема, гущина листя, тобто поверхова розгортка листя при каркасоутворюючій кроні (у плодових дерев), - картина зростання пагінців при порівнянні у часі контуру та об'єму, « - кількість плодів достатніх розмірів, з с - кількість плодів на одиницю площі й на одну рослину. З фізіологічних параметрів визначають:

Й - забарвлення за рівнем відбитого сигналу, виходячи з припущення, що об'єкти забарвлені однаково й на и? порівнянній відстані від датчика показують порівнянне відбиття. Цікавим є не абсолютний колір, а відносне проходження сигналів як міра насиченості зеленого кольору, цебто кількість хлорофілових клітин. Цей розподіл свідчить про стан угодованості рослини або про розподіл таких клітин по поверхні. З розподілу барв, зокрема, -І визначають для квіток плодових дерев розподіл щільних квіток як показник чергування дерев, яке треба враховувати при їх обробці, ме) - за розподілом барв оцінюють життєздатність, -І - життєздатність також оцінюють на підставі флуоресцентного спектру шляхом оцінки відбитого

Випромінювання. 1 Якщо відома відстань до об'єкту, рівень відбиття сигналу, що надійшов, є мірою забарвлення, орієнтації та

Ге оптичної якості (поверхні) об'єкту, що відбиває. На підставі аналізу рівня сигналу можна одержати розподіл оптичної сигнатури за поверхнею, яка слугує мірою життєздатності.

Природна рослинна зелень відбиває БІЧ світло краще, ніж інші об'єкти (пік зеленого у спектрі відбиття). в Це залежить від сорту, вгодованості рослин або стиглості плодів і т. ін. Якщо при відбитті з'являються різні

БІЧ спектри, можна розрізняти хлорофілвмістні частини рослини та об'єкти з меншим вмістом хлорофілу, такі як (Ф) стиглі плоди, а також нехлорофілвмістні об'єкти, наприклад, підпірки. ка Оцінка та використання інформації про рівень сигналу передбачають врахування впливу відстані від цільового об'єкту, яка завдяки розширенню променя призводить до зниження рівня сигналу. во Відмінності у рівні відбиття сигналу квантують тоді, коли інформацію про відстань вже враховано та підставлено, що має місце для порівнянних об'єктів, наприклад, листків на порівнянній стадії вегетації під час проїзду крізь насадження. Значення рівню сигналу на порівнянних відстанях дають важливе уявлення про обумовлені забарвленням властивості культур, що їх треба брати до уваги при обробці. Без диференціювання різних спектрів можна непрямим шляхом через просторову картину рівнів відбиття сигналу дізнатися про 65 розподіл життєздатності за активністю хлорофілу.

Лазерний промінь при опромінюванні природного листя потрапляє на один чи кілька листків або пагінців. Це потребує особливого впорядкування відповідної інформації про відстані до окремих обмацуваних променем об'єктів. До того ж, при надсиланні променя водночас запускаються кілька часових факторів, кожен з яких має різні значення рівня, при якому час зупиняють (каскад). Через те вимірюють багато часів проходження сигналу

Для різних рівнів відбиття. Так визначають відстань до частково зачеплених об'єктів. За допомогою такої системи можна дізнатися, чи відбито сигнал від одного об'єкту або від кількох, що зменшує величину відгуку.

Таким чином, відгук, що визначає життєздатність, будується виключно з підтверджених величин відбиття від окремих об'єктів.

Забарвлення об'єктів рослинних культур в одному насадженні дає різні відтінки зеленого (жовтаво-зелений, 7/0 темно-зелений, синьо-зелений тощо), а к квітучих яблуневих насадженнях - відтінки білого та рожевого.

Отже, можна виходити з того, що розмаїття забарвлень або відбитих сигналів у великих обсягах обумовлене агротехнікою або місцевими обставинами. Причини серйозних розходжень у малих обсягах фізіологічні; на їх підставі приймають рішення про технологію нанесення або вибір агротехнічних заходів, що їх треба вжити.

Природне листя флуоресціює при лазерному опромінюванні. За рівнем сигналу та частотою можна судити /5 про життєздатність.

На Фіг.4, 5 та 6 схематично зображено здійснення способу згідно з винаходом. Рослинні насадження просвічують лазерним датчиком 3, як описано, дані про шлях, положення та місцезнаходження цілей попередньо обробляють як дані про стан насадження та скорочують. За цими даними визначають верхній контур насадження, включаючи порожнини. Сюди входить і визначення нижнього контуру.

На подальших етапах визначається середня площина, яка містить об'єм крони, передній контур та нерівності (Фіг.б). Усі ці дані приводять до форми та накопичують у кільцевому накопичувачі. Кільцевий накопичувач зсувається від одної позиції до іншої, причому кількість інкрементів у кільцевому накопичувачі більше кількості інкрементів, що відповідає відстані між датчиком та соплами. Існує багато кільцевих накопичувачів для різних розділів даних. Різні накопичувачі видають дані про різні позиції. Для кожної технологічної сч ов ПОЗИЦІЇ необхідні дані обирають з кільцевих накопичувачів, беручи до уваги положення накопичувача з о урахуванням шляхової позиції, стаціонарної позиції, відстані до цілі та висоти, які стосуються даного положення (перетворення променя) (див. Фіг.7).

Приклад 2

Спосіб згідно з винаходом має застосовуватися для догляду або обробки таких рослин, які, як правило, не с зо висаджені правильними рядками. Для початку при об'їзді насадження утворюють стандартну колію, користуючись орієнтирами уздовж неї (деревами та ін.) Розмітка цих об'єктів дозволяє повторний проїзд цією о колією, особливо у високому лісі, у старих оливкових гаях або цитрусових садах. ї-

За допомогою датчика З вимірюють та визначають найвище дерево. Під час об'їзду світлові точкові грати покривають вертикальні об'єкти, що лежать попереду, вузькою просторовою послідовністю. Похилі площини ісе) з5 сканування дозволяють проглядати стовбури зверху донизу кільцевими відрізками, а у верхній частині похило ча вимірювати зверху донизу горизонтальні розмірі.

З одержаних таким чином об'ємних напівоболонок стовбура та з картини гілок, що відходять від них, можна визначити корисні об'єми та довжини прямих перетинів. Приріст деревини, а відтак індивідуальну картину зростання кожного дерева, можна відстежувати багаторазовим вимірюванням протягом тривалого часу. «

Якщо датчик З застосовують для обстеження дерев у рядках в аспекті гілок, що потрапляють до так званого в с світлового просторового профілю, можна випрямляти переріз гілок, базуючись на індивідуальній життєздатності дерева в цілому, наприклад, виходячи з різноманітних агротехнічних, ергономічних або технічних міркувань, ;» завдяки чому в кожному разі визначають мертві гілки для видалення, вкорочують старі гілки, що нависають, або цілеспрямовано формують молоді пагінці.

Спосіб згідно з винаходом дозволяє за допомогою тривимірного відтворення обстановки автоматизувати -І ручну працю з догляду за деревами та здійснювати оптимізацію у найрізноманітніших напрямках.

Подібні застосування система згідно з винаходом може знайти при збиранні врожаю на великих плантаціях,

Ме. наприклад, бананів, какао та каучуку. -І Зазначені застосування вирішення згідно з винаходом потребують наявності проїзної колії, з якої рослини 5р знаходять, локалізують та вимірюють. Далі, як і у щойно описаному визначенні положення рослин, колію о відтворюють на перетятій місцевості. На підставі утвореної за багатьма часовими точками об'ємної картини

Ге сукупності рослин оцінюють та обирають відповідні заходи, наприклад, видалення певних рослин (дерев), частин рослин (гілки, плоди тощо).

Приклад З 5Б Очевидне інше застосування способу згідно з винаходом, а саме збирання грон, здійснюють так само, як у прикладі 2. Носій 1 їздить тими ж коліями та визначає морфологічні й фізіологічні характеристики відповідних

Ф) грон. При порівнянні окремих грон виявляють ті, що за рівнем свого відбиття та розмірами посідають певні ка смакові якості, стан стиглості та вміст речовин.

Локалізація таких грон надає геометричні дані про положення відносно датчика 3, які є корисні, щоб бор скеровувати збиральне знаряддя, наприклад, ножиці для зрізання столового або несортового винограду.

Механічне зрізання грон так званими збиральними комбайнами потребує від оператора великої уваги протягом тривалого часу, бо треба так маневрувати між рядками рослин, щоб захоплювати грона з обох боків, синхронізуючи працю робочих віброорганів.

Система згідно з винаходом дозволяє спрямовувати комбайн між лозами так, що геометрія захоплення 65 віброорганами завжди враховує індивідуальний стан рослин. Оскільки грона на лозах достигають на різній висоті, з різною щільністю та у різній кількості, цілеспрямоване об'ємне керування робочими органами комбайна підвищує вихід непошкоджених плодів (ягід), і при цьому менша кількість лоз та частин рослин піддається трясінню.

Грона можна збирати з урахуванням їх фізіологічних даних досить обережно, наприклад, спочатку виконувати пробне захоплення, а потім обачно знімати їх.

Аналогічно збиранню виконують підв'язування виноградних пагінців, що виступають з рядка, за допомогою підв'язувального пристрою, який рухається понад рядком. Цей пристрій встановлюють у передній частині носія так, щоб він знаходився у полі зору водія, котрий скеровує машину уздовж рядка. Нерівності колії водієві потрібно було або розпізнавати, або враховувати заздалегідь. Уникнути зіткнень з рослинами та пошкодження 7/0 пристрою у відомих системах було неможливо. Вирішення згідно з винаходом дозволяє так керувати підв'язувальним пристроєм, який рухається повз рядок вище лоз, щоб він захоплював усі виступаючі частини рослин, уникаючи при цьому зіткнень з підпірками та дротом.

Приклад 4

Спосіб згідно з винаходом використовується у плодових насадженнях. Такі заходи, як підрізування, /5 Підв'язування та збирання, стосуються або цілого дерева, або окремої гілки чи гілочки. Підрізування плодових насаджень здійснюють, як правило, взимку, без листя. Тоді дерева стають прозорими, що дозволяє вимірювати та оцінювати гілки й гілочки. Агротехнічна оцінка гілки дозволяє визначити її життєздатний вік, будову та орієнтацію відносно стовбура, а також її здатність до прийому соку. Оскільки історія конкретної гілки відома, можна точніше визначити її родючість на доповнення до видимих бруньок. Локалізацію робочого пристрою для підрізування, який встановлено на носії, здійснюють на підставі тривимірних даних, як описано вище, таким само чином, як збирання окремих грон, або прицільне видалення листя, або збирання яблук, цитрусових та інших плодів.

При обробці плодових або виноградних насаджень згідно з винаходом одночасно здійснюють обробку грунту та догляд за поростом. сч

За допомогою зображеного на Фіг.7 кільцевого накопичувача здійснюють керування операціями догляду за грунтом та поростом таким само чином, як описане внесення добрив або діючих речовин. і)

Позначення позицій

Рухомий носій 1 сч зо Розпилювальний пристрій 2

Лазерний датчик З ІС о)

Обертове дзеркало А че

Фасонне дзеркало А

Круговий сегмент 5,6 |се)

Джерело випромінювання 7 -

Приймач 8

Оптика 9

Траєкторія променя 10

Вісь обертання 4 А «

Положення датчика З 51...8М шщ с Верхня площина обстеження вп и Нижня площина обстеження НП и?

Claims (1)

1. Формула винаходу -І (22) 1. Спосіб об'ємно-визначеної обробки грунту та рослин, зокрема, шляхом нанесення/дозування -І розпилюваних середовищ, таких як засоби захисту рослин та/або добрива, а також води шляхом обробки грунту, Догляду за посадками та/або обробки рослин та догляду за ними, в тому числі парковими та лісовими деревами, о об'ємними культурами, зокрема, виноградом та плодовими культурами, хмелем, цитрусовими, оливами, кущами ГЕ та чагарниками, як банани та подібні, при якому рослини обстежують монохроматичним імпульсним лазерним випромінюванням від закріпленого на рухомому носії, націленому на рослини, по ходу носія єдиного датчика сприймають спектр випромінювання, відбитий листям від цього датчика, перетворюють одержаний спектр на оптичні сигнали й подають їх на комп'ютер, який накопичує сигнали, оцінює їх та керує нанесенням/дозуванням розпилюваного середовища в залежності від стану рослин, обробки грунту та рослин, а також збирають врожай (Ф) шляхом подання команд для спрацьовування розпилювального пристрою на рухомому носії й нагнітачі та/або ГІ приладді для обробки, який відрізняється тим, що: а) утворюють стандартну колію у насадженні при першому проїзді рухомого носія з локалізації характерних во орієнтирів, наприклад рослин, підпірок, будівель поблизу колії; б) обстежують рослини у межах видимості зі стандартної колії шляхом надсилання періодичного імпульсного лазерного випромінювання по суті горизонтально або з невеликим нахилом перед, збоку та понад носієм у вигляді об'ємної кривої, відкритої у напрямку пересування, утворюючи сегмент оболонки конуса, що охоплює рядки рослин по спіралі під час проїзду носія, причому лазерний промінь утворює світлові точкові грати з 65 Високим просторовим розрізненням у різних площинах просвічування рослин; в) запускають щонайменше один прилад вимірювання часу синхронно з надсиланням лазерного променя за етапом б), при цьому прилади вимірювання часу встановлюють на різні значення рівнів; г) зупиняють прилад вимірювання часу для визначення різних рівнів відбиття компонентів випромінювання світлових точкових грат для розділення та/або спільного визначення даних про шлях, місцезнаходження та ціль, приймають компоненти випромінювання датчиком, що надіслав його, подають сигнал через проміжок часу на приймальний блок комп'ютера та зчитують дані у кільцевому накопичувачі комп'ютера; д) визначають морфологічні та фізіологічні параметри рослинного насадження та/або окремих рослин за даними, одержаними на етапі г); е) коригують положення розпилювального пристрою та нагнітача або приладдя для обробки шляхом 7/0 Вирівнювання відхилень у даних про шлях, положення та ціль, спричинених хитанням, звивами та/або поштовхами носія; є) визначають дозу, прийом та обсяг обробки у відповідності до етапів д) та є), а також керують розпилювальним пристроєм при нанесенні розпилюваного середовища та/або приладдям для обробки.

   2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовують лазерне випромінювання з довжиною хвилі

   75. 700-1000 нм.

   З. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що за даними етапу д) одержують інформацію про цільові поверхні рослин, про висадження, структуру та топографію насаджень і підгрунтя, наприклад, про окремі рослини як індивіди, загальний стан насадження у цілому, сторонні об'єкти у насадженні, верхні та нижні контури листя, включаючи порожнини, передній горизонтальний наскрізний контур рядка, середню площину рядка, профіль перерізу, об'єм рядка та крони й нерівності.

   4. Спосіб за пп. 1 - З, який відрізняється тим, що за допомогою датчика обстежують частини рослин, наприклад, листки, вусики, гілочки, підв'язки, пагонці, стовбури, стеблі, плоди та квітки.

   5. Спосіб за пп. 1 - З, який відрізняється тим, що за допомогою датчика обстежують такі об'єкти, як підпірки, стійки або розтяжки. с

   6. Спосіб за пп. 1 - 3, який відрізняється тим, що за допомогою датчика обстежують навколишнє середовище, наприклад, грунт, профіль грунту, орієнтацію на місцевості, будівлі, будівельні роботи, огорожі, шляхи та і) паркани.

   7. Спосіб за пп. 1-6, який відрізняється тим, що за допомогою датчика здійснюють безконтактне вимірювання шляху. с зо 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що при вимірюванні шляху, під час проїзду носія через насадження, значущу точку на місцевості, наприклад початок рядка, приймають за нуль. юю

   9. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що фактичні положення носія після першого проїзду через М насадження порівнюють з відомими положеннями та основними формами насадження і вносять відповідні корективи. ісе)

   10. Спосіб за пп. 7 - У, який відрізняється тим, що при вимірюванні шляху встановлюють розходження ї- виміряних значень лівого та правого від стандартної колії рядків і визначають рухи уздовж вертикальної осі та кривизну колії.

   11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що інформацію для визначення шляху одержують з даних про стовбури дерев, лози та/або підпірки. «

   12. Спосіб за пп. 7 - 10, який відрізняється тим, що інформацію для визначення шляху одержують зданих про пл) с чергування верхівок окремих рослин. . 13. Спосіб за пп. 7 - 10, який відрізняється тим, що інформацію для визначення шляху одержують з даних про а чергування передніх горизонтальних перерізних контурів.

   14. Спосіб за пп. 7 - 10, який відрізняється тим, що вимірювання шляху здійснюють за чергуванням вертикальних об'єктів під час проїзду зоною обстеження датчика, причому об'єкти послідовно розташовані у часі -І на різних висотах, а одержані часові інтервали служать мірою швидкості.

   15. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що вимірювання шляху здійснюють незалежно від швидкості

   Ме. пересування. -І 16. Спосіб за пп. 7 - 15, який відрізняється тим, що усі методи визначення інформації про шлях корелюють Між собою та з попередніми даними про стан насадження. 1 17. Спосіб за пп. 1 - б, який відрізняється тим, що вимірюють та запам'ятовують положення 5 1 датчика Ге уздовж стандартної колії.

   18. Спосіб за п. 17, який відрізняється тим, що вимірюють та запам'ятовують положення 5 5 - Зм датчика уздовж фактичної колії.

   19. Спосіб за пп. 17 - 18, який відрізняється тим, що порівнюють фактично виміряне положення носія та положення запам'ятованої позиції 5 4 датчика, як тільки носій проходить шлях 5 у, що відповідає відстані між (Ф, датчиком і соплами та/або робочим приладдям. ка 20. Спосіб за пп. 1, 15 - 19, який відрізняється тим, що коригують положення осі носія відносно рами для вирівнювання хитань. во 21. Спосіб за пп. 1, 15 - 19, який відрізняється тим, що виставляють положення носія уздовж вертикальної осі для вирівнювання звивів.

   22. Спосіб за пп. 1, 15 - 19, який відрізняється тим, що виставляють положення носія уздовж поперечної осі для вирівнювання на кожному відрізку похибок при визначенні передньої та задньої зон розпилювання (піке) відносно точки повороту. 65 23. Спосіб за пп. 1 - б, який відрізняється тим, що положення цілі визначають вимірюванням відстані між ціллю та датчиком.

   24. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що обробка грунту включає розпушування, кришення, підгортання, дію на випарювання та/або температуру.

   25. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що догляд за підростом здійснюють Шляхом косіння, мульчування, різання соломи, захисту від ерозії, затінювання, накриття та/або дії на мікроклімат.

   26. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що обробка рослин полягає у підрізуванні, підв'язуванні, формуванні, побіленні стовбурів, обламуванні пагінців, надрізуванні, обрізанні коріння та/або збиранні врожаю.

   27. Спосіб за п. 26, який відрізняється тим, що підрізання полягає у грубому підрізанні, тонкому 70 підрізанні, формуванні, видаленні листя, підрізанні верхівок, кордонному підрізанні, підрізанні хмелю та/або підрізанні плодових гаїв.

   28. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що при збиранні плодів вирізняють стиглі грона винограду чи фрукти.

   29. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що при призначенні до збирання 7/5 розрізняють стиглі плоди, пагони та/або органи рослин.

   30. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що при сортуванні розрізняють та/або класифікують плоди.

   31. Система здійснення способу за п. 1, яка містить рухомий носій, наприклад автомобіль та/або робочу машину з причепом, прикріплений до носія датчик з джерелом випромінювання для надсилання імпульсного 2о пазерного променя, дзеркало, що обертається навколо вертикальної осі й спрямовує промінь на листя, приймач для прийому відбитого від листя променя, комп'ютер для обробки відбитого випромінювання й керування прикріпленим до носія розпилювальним пристроєм з соплами та баком для розпилюваного середовища, причому сопла знаходяться на значній відстані від датчика, рідинний насос для живлення сопел розпилюваним середовищем, клапани для відкривання й закривання сопел та двопотоковий нагнітач, яка відрізняється тим, с ов що дзеркало (4) є фасонним, його елементи (5, 6) нахилені до осі його обертання (А) під різними кутами, а вісь обертання дзеркала (4) проходить ексцентрично до траєкторії (10) надісланого та прийнятого променів. і)

   32. Система здійснення способу за п. 1, яка містить рухомий носій, наприклад автомобіль та/або робочу машину з причепом, прикріплений до носія датчик з джерелом випромінювання для надсилання імпульсного лазерного променя, дзеркало, що обертається навколо вертикальної осі й спрямовує промінь на листя, приймач с зо для прийому відбитого від листя променя, комп'ютер для обробки відбитого випромінювання й керування принаймні одним прикріпленим до носія робочим приладдям, причому робочі органи знаходяться на значній юю відстані від датчика, яка відрізняється тим, що дзеркало (4) є фасонним, його елементи (5, 6) нахилені до осі М його обертання (А) під різними кутами, а вісь обертання дзеркала (4) проходить ексцентрично до траєкторії (10) надісланого та прийнятого променів. ісе)

   33. Система за пп. 31 - 32, яка відрізняється тим, що дзеркало (4) утворено круговими секторами у вигляді ї- шматків торта, причому один сектор переважно нахилений під кутом 452, а другий сектор - під кутом від 1 до 452, краще 152, до перпендикуляра до осі обертання (А) дзеркала (4).

   34. Система за пп. 31 - 33, яка відрізняється тим, що траєкторія (10) променя проходить співвісно до осі « обертання (А) дзеркала (4).

   35. Система за пп. 31 - 34, яка відрізняється тим, що джерело випромінювання (7) містить принаймні один ой) с прилад вимірювання часу, який запускається світловим імпульсом. ц 36. Система за пп. 31 - 35, який відрізняється тим, що приймач (8) містить принаймні один прилад для "» визначення проміжку часу.

   37. Система за пп. 31 - Зб, яка відрізняється тим, що оптика (9) нерухомо встановлена між джерелом випромінювання/приймачем (7; 8) та дзеркалом (4. -І 38. Система за пп. 31 - 37, яка відрізняється тим, що датчик (3) має можливість відстеження пересування носія під час руху без часової затримки. Ф 39. Система за пп. 31 - 37, яка відрізняється тим, що вісь датчика (3) переважно нахилена уперед під час -і руху.

   40. Система за п. 32, яка відрізняється тим, що як робоче приладдя використані різальні, захватні, і-й культиваторні, розпізнавальні, підв'язувальні, формувальні проріджувальні, вібраційні, сортувальні та ІЗ збиральні пристрої. Ф) іме) 60 б5