用于收割机的产量测量和根部切割器高度控制系统的制作方法
【专利说明】用于收割机的产量测量和根部切割器高度控制系统
[0001]相关申请的引用
[0002]本申请要求名称为“Video-BasedYield Measurement and Base Cutte r HeightControl for Harvester”并且于2013年11月I日提交的美国临时专利申请N0.61/898，600的优先权，该专利申请通过引用整体结合到本文中。
技术领域
[0003]本公开总体涉及用于农业操作的装置。更具体但不具有限制意义地，本公开涉及用于收割机的产量测量和根部切割器高度控制系统。
【背景技术】
[0004]收割机或联合收割机能够用于从农场采集材料(例如，甘蔗、蔬菜、农作物等)并且将材料装载到由拖拉机牵拉的大车中。像多种其它类型的农场操作一样，可能期望农场经营者了解农场的每一个部分的产量。这能够允许农场经营者优化耕种过程。关于产量的信息可能难以获取。
【发明内容】
[0005]在一个例子中，提供一种系统，该系统包括3D传感器。该3D传感器能够被构造成检测收割机上的升降机的区域。该3D传感器还能够被构造成发射与该区域相关的第一信号。该系统还能够包括处理装置，该处理装置与摄像机系统通信。该系统还能够包括存储装置，该存储装置中存储有能够由处理装置执行的指令以使处理装置接收第一信号并且基于该第一信号来确定升降机上的材料的体积。
[0006]在另一个例子中，提供一种方法，该方法能够包括通过处理装置接收来自3D传感器的数据信号。该3D传感器能够定位在收割机的升降机上。该方法还能够包括通过处理装置基于数据信号来产生三维(3D)图。该方法还能够包括通过处理装置基于3D图来确定升降机上的材料的体积。
[0007]在另一个例子中，提供一种收割机。该收割机能够包括升降机。3D传感器能够联接到收割机。该3D传感器能够被构造成检测与升降机相关的区域。该3D传感器还能够被构造成发射与该区域相关的数据信号以用于产生与升降机上的材料相关的3D图、确定材料的组成、以及基于组成和3D图来确定被包含在材料中的农作物的体积。
[0008]在另一个例子中，提供一种系统，该系统能够包括3D传感器，该3D传感器被构造成检测与收割机下方的地面相关的区域。该3D传感器还能够被构造成发射与该区域相关的第一信号。该系统还能够包括处理装置，该处理装置与3D传感器通信。该系统还能够包括存储装置，该存储装置中存储有能够由处理装置执行的指令以用于使处理装置基于第一信号来确定根部切割器的参数。
[0009]在另一个例子中，提供一种方法，该方法能够包括通过处理装置接收来自定位在收割机上的3D传感器的数据信号。该方法还能够包括通过处理装置基于数据信号来产生三维(3D)图。该方法还能够包括通过处理装置基于3D图来确定材料行的侧向位置或所述材料行的高度。
【附图说明】
[0010]图1是根据一个例子的用于与产量测量系统和根部切割器高度控制系统一起使用的收割机的例子的前透视图。
[0011]图2是根据一个例子的安装于收割机的升降机上的产量测量系统的透视图。
[0012]图3是根据一个例子的用于与产量测量系统一起使用的摄像机系统的透视图。
[0013]图4是根据一个例子的用于与产量测量系统一起使用的升降机的透视图。
[0014]图5是根据一个例子的用于与产量测量系统一起使用的具有桨的升降机的俯视图。
[0015]图6是方框图，其中示出了根据一个例子的用于与产量测量系统一起使用的计算装置的例子。
[0016]图7是根据一个例子的用于测量由升降机承载的材料的产量的过程的例子的方框图。
[0017]图8是根据一个例子的用于确定图像中的材料的组成的分段图像。
[0018]图9是根据一个例子的用于确定图像中的材料的组成的过程的例子。
[0019]图10不出了根据一个例子的由产量测量系统输出的产量分布图的例子。
[0020]图11是用于与根据一个例子的根部切割器高度控制系统一起使用的收割机的例子的侧透视图。
[0021]图12是用于与根据一个例子的根部切割器高度控制系统一起使用的收割机的例子的后透视图。
[0022]图13是根据一个例子的安装于收割机的下侧的摄像机系统的例子的透视图，该摄像机系统用于与根部切割器高度控制系统一起使用。
[0023]图14是根据一个例子的以一定角度安装于收割机的下侧并且用于与根部切割器高度控制系统一起使用的摄像机系统的例子的透视图。
[0024]图15是根据一个例子的用于与根部切割器高度控制系统一起使用的照明系统1502的例子的透视图。
[0025]图16是根据一个例子的用于确定新的根部切割器高度的过程的例子的方框图。
[0026]图17是图表，其中示出了根据一个例子的用于与根部切割器高度控制系统一起使用的3D图的例子。
[0027]图18是根据一个例子的用于确定行侧向位置、行高度、和材料高度的图表。
[0028]图19是根据一个例子的由根部切割器高度控制系统输出的地理图的例子。
【具体实施方式】
[0029]产量测量系统
[0030]本公开的某些方面和特征涉及用于收割机(例如，联合收割机)的实时产量测量系统。该产量测量系统能够包括3D传感器(例如，立体摄像机系统)，该3D传感器联接到收割机的升降机。该3D传感器能够检测通过升降机的一部分之上的材料(例如，甘蔗、马铃薯、甜菜、番茄、或者其它的农作物)。该产量测量系统能够处理来自3D传感器的数据以实时(例如，基本在收割的同时)测量由升降机承载的材料的净体积。
[0031]在一些例子中，产量测量系统能够区分由升降机承载的农作物与杂质(例如，夕卜来材料)。该产量测量系统能够通过确定由升降机承载的材料的一种或多种特性(例如，尺寸、颜色、形状、和纹理)来区分农作物与杂质。该产量测量系统能够基于所述特性来确定材料的组成(例如，材料中有多少是农作物以及材料中有多少是杂质)。例如，3D传感器能够包括两个或多个摄像机。该产量测量系统能够对所捕获的能够被摄像机看到的升降机的部分的图像进行分析。所捕获的图像能够捕获升降机上的材料的表面区域。基于所捕获的图像，该产量测量系统能够估计材料的表面区域的80%包括甘蔗并且材料的表面区域的20%包括杂质。基于农作物与杂质的比，该产量测量系统能够将比例因子应用于净体积测量结果，以估计与农作物相关的材料的体积。例如，该产量测量系统能够用净体积测量结果乘以80% (即，0.8)，以确定与甘蔗相关的材料的实际体积。通过该方式，该产量测量系统能够通过所捕获的图像来确定(例如，估计)能够被摄像机看到的升降机的部分上的农作物的体积。
[0032]在一些例子中，该产量测量系统能够测量升降机的重叠部段中的材料的体积。该测量系统能够基于重叠的量来调节体积测量结果。这能够允许该产量测量系统提供更准确的体积测量结果。
[0033]在一些例子中，该产量测量系统能够包括用于检测与收割机相关的参数的传感器。所述参数能够包括地速、全球定位系统(GPS)位置、初级提取器速度、次级提取器速度、初级风扇速度、次级风扇速度、发动机rpm、与切顶机(topper)相关的参数、方向、农作物处理接合、以及收割机的操作状态。该产量测量系统能够整合体积测量结果与收割机参数以实时产生产量图。
[0034]给出这些说明性的例子以向读者介绍此处所讨论的大体主题并且不期望限定所公开的理念的范围。下文的段落描述了多个额外的特征以及参照其中相似的附图标记表示相似元件的附图的例子，并且方向描述用于描述说明性的方面，但是像说明性的方面一样不应当用于对本公开构成限制。
[0035]图1是根据一个例子的用于与产量测量系统和根部切割器高度控制系统一起使用的收割机100的例子的前透视图。收割机100能够用于从田地采集材料102 (例如，图5中所示的甘蔗506)。收割机100能够是用于采集任何类型的农作物的任何的收割机100。材料102能够通过收割机100通入升降机104中。材料102能够被承载到升降机104上并且被装载(例如，倾倒)至由拖拉机106牵拉的大车108中。
[0036]图2是根据一个例子的安装于收割机器的升降机104上的产量测量系统200的透视图。产量测量系统200能够包括用于捕获升降机104中的材料的三维(3D)轮廓的3D传感器202。该3D传感器能够包括摄像机、3D激光扫描器、超声换能器、范围传感器、结构光摄像机、3D摄像机、和闪光激光雷达中的一种或多种。
[0037]在一些例子中，3D传感器202能够包括安装于相同的壳体或不同的壳体中的两个或多个摄像机(例如，彩色摄像机或灰度摄像机)。摄像机能够具有相对彼此已知的几何或空间关系。例如，如图3中所示，3D传感器202能够包括安装于壳体304中的立体摄像机302a、302b。壳体304能够包括用于将3D传感器202安装于收割机的一个或多个安装装置306a、306b (例如，孔、卡子、或夹子)。壳体304能够包括定位在立体摄像机302a、302b的前部的孔，使得壳体304不阻挡立体摄像机302a、302b的视场。立体摄像机302a、302b能够具有相对于彼此已知的空间关系。
[0038]3D传感器202能够安装于升降机104之上并且定向成面向升降机104。这能够允许3D传感器202检测由升降机104承载并且通过3D传感器202的可检测区域(例如，与3D传感器202相关的摄像机的视场)的材料。3D传感器202能够将与可检测区域相关的信号发射至计算装置(例如，图6的计算装置612)。
[0039]计算装置(未示出)能够定位在收割机内任何合适的位置处。例如，计算装置能够定位在收割机的客舱内。计算装置能够从3D传感器202接收信号并且将与信号相关的数据应用于一种或多种算法(例如，图像处理算法或立体视觉算法)。计算装置能够使用算法来产生由3D传感器202检测到的场景的3D轮廓(例如，升降机104的一部分以及升降机104的该部分内的材料)。在3D传感器202包括摄像机的例子中，随着构成3D传感器202的摄像机的数量增加，计算装置能够产生场景的更详细或