用于引导农业机器上的照相机系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种农业收割机(51)，该农业收割机装备有可运动卸载装置(1、2)，以便将农作物材料输送至在收割机附近驱动的容器(4)，这样，从收割机看，容器有近侧上部边界(4)和远侧上部边界(8)，其中，3D照相机(15)提供于收割机上，用于捕获图像(19)，在该图像(19)中，至少能够看见近侧边界(6)，以便根据这些图像来引导卸载装置，其特征在于：照相机(15)可绕基本水平轴线(25、42)旋转地安装。本发明专利技术还涉及一种用于将可旋转照相机的旋转角度布置成使得近侧边界(6)总是保留在照相机的视野内的方法。另外，本发明专利技术涉及一种用于控制卸载装置的方法，这样，处理后的农作物材料在离近侧边界(6)预定距离处沉积在容器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】农业收割机及用于引导农业机器上的照相机系统的方法
本专利技术涉及农业收割机，例如联合收割机或饲料收割机，该农业收割机装备有卸载装置(例如喷口)，用于将收割和处理后的农作物材料充装至与该收割机并排运行的容器中。更具体地说，本专利技术涉及一种用于根据图像数据来控制这种容器的充装的方法。
技术介绍
在上述类型的饲料收割机中，根据照相机图像来控制喷口位置以及喷口的可枢轴转动端部部分(折片)的位置为本领域已知。专利文献WO-A-2011101458介绍了一种系统，其中，3D照相机布置在排出喷口上。照相机获取紧跟着机器驱动的容器的图像。这些图像确定至少两个竖直条。分析这些条提供了容器的前壁和/或后壁相对于照相机的位置。根据该信息，喷口控制成使得农作物材料卸载至容器中。当使用具有有限竖直观察角度类型的3D照相机时(但是其中在光灵敏性和分辨率方面，结果很有利)，有容器或者至少容器的近侧边界消失在照相机视野外的危险，因此不再保证正确充装。
技术实现思路
本专利技术通过使用在附加权利要求中所述的农业收割机和方法而提供了对于上述问题的解决方案。因此，本专利技术首先涉及一种收割机，该收割机装备有可运动卸载装置，以便将农作物材料输送至在收割机附近驱动的容器，这样，从收割机看，容器有近侧上部边界和远侧上部边界，其中，3D照相机提供于收割机上，用于捕获图像，在该图像中，至少能够看见近侧边界，以便根据这些图像来引导卸载装置，照相机可绕基本水平轴线旋转地安装。卸载装置优选是排出喷口，该排出喷口可绕竖直轴线旋转，且该排出喷口在它的端部装备有可旋转部件，也称为折片，该可旋转部件用于将处理后的农作物材料流引导至容器中。喷口自身能够绕水平轴线旋转，因此能够控制折片自身的高度。照相机优选是布置在排出喷口的底部上。照相机的旋转轴线可以与排出喷口的水平旋转轴线平行或重合。根据本专利技术的收割机还可以装备有光源，该光源也可旋转地安装在照相机附近，其中，光源和照相机设置成绕相同或不同的水平轴同时旋转。在根据本专利技术的收割机上，卸载装置可以包括排出喷口，该排出喷口有在端部处的铰接折片，照相机和光源固定在排出喷口的底部，并设置成绕两个不同的、相互平行的轴枢轴转动，光源的旋转轴线位于照相机的旋转轴线和铰接折片之间。光源或照相机的旋转能够由线性促动器来控制，且机械连接件提供于光源和照相机之间，因此光源的任何旋转也由照相机执行，或者反之亦然。照相机和光源的旋转也可以由单独的促动器来控制，该促动器自身由相同的控制信号来控制。本专利技术还涉及一种用于将收割机的可运动卸载装置引导向在收割机附近驱动的容器的方法，当从收割机看时，该容器包括近侧上部边界和远侧上部边界，该方法包括以下步骤：—使用在收割机上的3D照相机来用于捕获图像，在该图像中至少能够看见近侧边界，且照相机产生图像数据，该图像数据包含关于在照相机和近侧边界之间的距离的信息；—处理该图像数据，用于由此推导出关于在近侧边界和卸载装置之间的相对位置的数据；以及—使用该相对位置数据来用于使得卸载装置相对于收割机自动地运动；其特征在于：照相机安装成可绕基本水平的旋转轴线旋转，且照相机绕该轴线的角度位置控制成这样，在收割机和/或容器的运动过程中，使得近侧边界保持在照相机的观察图像的预定区域内。近侧边界的位置可以根据至少两个竖直条来检测，该竖直条确定于由照相机观察的容器图像中。根据该方法的一个实施例，预定区域是在两个平行线之间的条，这两个平行线位于照相机的观察图像的下半部分中，该方法包括以下步骤：检测近侧边界，当边界可见，但是如通过竖直条的分析所确定，边界的位置并不在线之间时，·检测边界是位于条的上面还是下面，·当边界位于条的上面时，向上转动照相机，一旦至少一个位置处于条中时，就保持照相机位置，·当边界位于条下面时，向下转动照相机，一旦多个位置中的至少一个处于条中时，就保持照相机的位置；以及当边界在图像中不可见时，使得照相机运动至预定的开始位置。开始位置优选是这样的位置，在该位置中，照相机引导成使得观察的图像不会仅包含容器的远侧边界。根据一个实施例，卸载装置包括喷口和在该喷口端部处的铰接折片，折片的位置根据检测的、从近侧边界至照相机的距离来控制，这样，折片持续引导向位于离近侧边界预定距离的点。附图说明图1是装备有旋转3D照相机和光源的收割机的充装喷口的视图。图2表示了由照相机看见的容器的图像的实例，表示了在应用本专利技术的方法时容器边界必须保持在其中的界限。图3A-3F表示了根据照相机图像来确定要检测的容器边界的方法。图4表示了根据优选实施例的3D照相机和光源的布置方式。图5A和5B更详细地表示了图4的布置方式。图6A表示了要在离近侧边界距离P处充装容器所需的几何参数。图6B表示了当喷口并不垂直于容器边界定向时的距离P’和它与P的关系。具体实施方式下面将参考附图介绍优选实施例。详细说明并不是限制本专利技术的范围，本专利技术的范围只由附加权利要求来确定。图1是排出喷口1的示意图，该排出喷口1的基部以本领域已知的方式安装成用于绕竖直轴线旋转和绕在饲料收割机上的水平轴线枢轴转动。喷口安装件装备有用于改变喷口的角度位置的促动器，例如液压马达10，并有用于改变喷口端部高度的还一促动器，例如液压缸(未示出)。喷口还有在它的端部处的可枢轴转动折片2，该折片2装备有第三促动器，例如线性电促动器11。三个促动器由控制系统12来控制，该控制系统12设置成引导处理后的农作物材料流3进入容器4，通过人工控制器13或通过微处理器14来管理。容器有：近侧侧壁5，该近侧侧壁5最接近饲料收割机，并有上部边界6；以及相对的远侧侧壁7，该远侧侧壁7有上部边界8。农作物材料沉积在容器4中，并在其中形成堆9。3D照相机15和光源16安装在喷口上，并在表示为低于折片2的位置。照相机设置成产生作为一组像素的图像19，并对于在图中的各像素确定从照相机至图像中的物体的距离值。该距离可以根据经过时间(time-of-flight)的原理来确定。照相机的视野由边界线17和18来表示。光源优选是近红外线(NIR)灯，该光源发射具有特定波长的调制光。相同波长的反射光由照相机捕获。在根据本专利技术的机器中，照相机15可绕水平轴线25旋转，或者换句话说，可绕与喷口1的中间面垂直的轴线旋转。当存在光源16时，它优选是也可绕水平轴线旋转。在图1的结构中，光源16是固定在照相机15的底部处的聚光灯，并能够与照相机一起绕轴线25枢轴转动。根据优选实施例(该优选实施例将在下文中介绍)，照相机和光源实施为这样，将照相机和光源同时旋转，但是并不绕相同轴线。照相机的旋转通过促动器(图1中未示出)来实现，优选是电线性促动器，它由来自控制系统12的信号来控制。本专利技术还涉及用于控制照相机的旋转的方法，这样，容器的合适部分总是保留在图像中。该方法在下面结合在WO-A-2011/101458中所述的方法(用于检测边界6)来解释。不过，本专利技术也能够与其它检测方法结合使用。为了能够应用WO-A-2011/101458的方法，照相机相对于容器4的位置为这样，在水平方向，照相机布置在容器的一侧(即，照相机的水平位置A并不位于容器的侧壁5和6的横向水平位置B和C之间)。在竖直方向，照相机优选是布置成高于容器的侧壁5和7的上部边界6和8。因此，在照相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农业收割机(51)，装备有可运动卸载装置(1、2)，以便将农作物材料输送至在收割机附近驱动的容器(4)，这样，从收割机看，该容器有近侧上部边界(4)和远侧上部边界(8)，其中，3D照相机(15)提供于收割机上，用于捕获图像(19)，在该图像(19)中，至少能够看见近侧边界(6)，以便根据这些图像来引导卸载装置，其特征在于：照相机(15)可绕基本水平轴线(25、42)旋转地安装。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.10 BE 2011/06581.一种农业收割机(51)，装备有可运动卸载装置，以便将农作物材料输送至在收割机附近驱动的容器(4)，这样，从收割机看，该容器有近侧上部边界(6)和远侧上部边界(8)，其中，3D照相机(15)提供于收割机上，用于捕获图像(19)，在该图像(19)中，至少能够看见近侧上部边界(6)，以便根据这些图像来引导卸载装置，3D照相机(15)可绕基本水平轴线旋转地安装，还装备有：光源(16)，该光源(16)也可旋转地安装在3D照相机(15)附近，其中，光源和3D照相机设置成绕相同或不同的水平轴同时旋转，在收割机靠近容器(4)运行时，控制3D照相机(15)的旋转以使得近侧上部边界(6)的至少一部分总是在两条平行线之间，两条平行线在3D照相机(15)的视野内，且近侧上部边界(6)自动保持在图像中，保证正确充装，光源(16)或3D照相机(15)的旋转由线性促动器(46)控制，且机械连接件(45)提供于光源和3D照相机之间，因此光源的任何旋转也由3D照相机执行，或者反之亦然，或者3D照相机(15)和光源(16)的旋转由单独的促动器来控制，该促动器自身由相同的控制信号来控制。2.根据权利要求1所述的农业收割机，其特征在于：卸载装置包括排出喷口(1)，该排出喷口(1)有在端部处的铰接折片(2)，照相机和光源固定在排出喷口的底部上，并设置成绕两个不同的、相互平行的轴枢轴转动，光源的旋转轴线(41)位于照相机的旋转轴线(42)和铰接折片(2)之间。3.一种用于将农业收割机(51)的可运动卸载装置引导向在收割机附近驱动的容器(4)的方法，当从收割机看时，该容器包括近侧上部边界(6)和远侧上部边界(8)，该方法包括以下步骤：—使用在收割机上的3D照相机(15)来用于捕获图像(19)，在该图像(19)中至少能够看见近侧上部边界(6)，且照相机产生图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·C·维安尼，B·米斯索藤，B·E·D·德佩斯泰尔，
申请(专利权)人：CNH工业比利时股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE