System wizyjny do wykrywania rzędów roślin to nowy wynalazek Łukasiewicz – Poznańskiego Instytutu Technologicznego opracowany we współpracy z firmą Expom Sp. z o.o. Pielnik wielorzędowy przeznaczony do upraw pasowych, dzięki zastosowaniu układu sterowania, pozwala zwiększyć wydajność maszyny oraz ergonomię pracy operatora.
Tekst: Michał Zawada, Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny
Pielniki mechaniczne to przede wszystkim doskonałe rozwiązania do skutecznej i ekologicznej walki z chwastami. Precyzyjne pielenie pozytywnie wpływa na kondycję uprawianych roślin poprzez usuwanie zaskorupienia gleby i ułatwienie dostępu powietrza do korzeni. Co więcej, dzięki przerwaniu kapilarów glebowych, zmniejsza parowanie wody, a za sprawą niszczenia chwastów – ułatwia roślinie dostęp do światła. Kolejną zaletą mechanicznej obróbki gleby jest możliwość łączenia zabiegów agrotechnicznych. Expom przewiduje opcję montażu dozowników nawozów stałych lub płynnych, co dodatkowo zwiększa atrakcyjność rozwiązania.
Naprowadzanie na rzędy
Wyposażenie pielnika mechanicznego w układ sterowania ma na celu polepszenie wygody pracy operatora ciągnika przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności. Jednym z kluczowych elementów maszyny jest kamera umieszczona w środku wybranej sekcji pielącej. Oświetlacze mają za zadanie zmniejszanie wpływu cienia na obraz z kamery oraz umożliwienie pracy w warunkach słabego światła naturalnego. Jak przebiega cały proces? Obraz z kamery trafia do komputera maszyny, gdzie autorski algorytm opracowany przez Grupę Badawczą Systemów Autonomicznych w Centrum Technologii Rolniczej i Spożywczej Łukasiewicz – PIT wykrywa rzędy roślin oraz przekazuje informacje do sterownika, który kontroluje położenie pielnika. Konstrukcja maszyny została dostosowana do możliwości przesuwania wszystkich sekcji jednocześnie za pomocą siłownika hydraulicznego. Dla prawidłowego działania układu wizyjnego najważniejszym aspektem jest właściwe ustawienie kamery, czyli takie, które pozwala na analizowanie dwóch sąsiadujących ze sobą rzędów roślin oraz dwóch połów zewnętrznych międzyrzędzi.
Panel sterowania
Maszyna została także wyposażona w wyświetlacz pełniący dwie główne funkcje: umożliwianie parametryzacji ustawień całego systemu wizyjnego oraz kontrolę procesu pielenia. Najważniejszym wyznacznikiem dla twórców układu sterowania była przejrzystość i łatwość użytkowania systemu, dlatego panel został wyposażony jedynie w najważniejsze i niezbędne funkcje – reszta dzieje się automatycznie.
Wyświetlacz umieszczony w kabinie ciągnika wymaga podłączenia dwóch przewodów. Operator w czasie pracy ma możliwość włączania automatycznego wykrywania uwroci lub ręcznego zatrzymania działania algorytmu na czas zawracania maszyny. Obraz na panelu wyświetla linie opisane na wykrytych rzędach, które informują o prawidłowym działaniu urządzenia. Możliwe są dwa tryby podglądu: rzeczywisty obraz z kamery lub filtrowany, na którym widoczne są jedynie rośliny, a tło zostaje usunięte. Pulpit sterowniczy pozwala na automatyczne składanie i rozkładanie maszyny oraz centrowania jej w dowolnym momencie – wyświetlanie informacji z czujników daje użytkownikowi pewność, że maszyna znajduje się w odpowiednim położeniu.
Testy polowe
Prace nad układem sterowania rozpoczęły się trzy lata temu. W tym czasie układ ten był poddawany szczegółowym badaniom – w pierwszej kolejności laboratoryjnym, a następnie serii testów polowych. Początkowo powstały dwa prototypy maszyn, których ostateczny wygląd wciąż ewoluuje w związku z trwającymi pracami. Z założenia maszyna będzie stale rozwijana i ulepszana o nowe metody wykrywania rzędów.
Pielnik z systemem automatycznej korekty narzędzi może być wykorzystywany we wszystkich zielonych uprawach rzędowych. Idealnie sprawdza się choćby do rzepaku, kukurydzy czy buraków cukrowych. Testy polowe były prowadzone na prędkościach jazdy do 15 km/h w różnych warunkach oświetleniowych oraz różnych fazach wzrostu roślin. Najważniejszym kryterium dla prawidłowego działania maszyny jest niedopuszczanie do nadmiernego zachwaszczenia międzyrzędzi, co gwarantuje bezproblemowe wykrywanie rzędów. Układ sterowania został zabezpieczony na wypadek nierównomiernych wschodów roślin, np. w sytuacjach, w których kamera widzi tylko jeden rząd roślin, algorytm działa w oparciu o informację o jednym rzędzie. W przypadkach miejscowego znacznego zachwaszczenia układ sterowania zapamiętuje ostatnią pozycję narzędzi i, do momentu ponownego wykrycia rzędów, utrzymuje stałe położenie. Każdy zastosowany element układu sterowania oraz konstrukcja pielnika są przystosowane do ciężkich warunków polowych i odporne na wstrząsy, pył czy odziaływanie wody. Ponadto maszyna jest wyposażona w rozdzielacz hydrauliczny, który umożliwia sterowanie wszystkimi funkcjami automatycznie. Operator załącza jedynie przepływ na wybrane gniazdo ciągnika.
Pielnik automatyczny miał swoją premierę na Międzynarodowej Wystawie Rolniczej AGRO SHOW w Bednarach w 2022 roku. Zainteresowanych tym rozwiązaniem zapewne ucieszy fakt, że pielnik wejdzie w skład oferty firmy Expom i już wkrótce zostanie zaprezentowany na wszystkich ważniejszych wystawach maszyn rolniczych, na których to będzie można zapoznać się bliżej z działaniem rozwiązania.
Artykuł opublikowany w numerze 1/2023 czasopisma „Rolnictwo Przyszłości”.
Copyright @ 2023 „Rolnictwo Przyszłości”. Kopiowanie i powielanie treści bez zgody redakcji jest zabronione.
