Цветоконтрастный датчик

-25 Бюл.ледов ьскии огическии инсти ции сельс ной зоны ектрифи ечерноз цкий, А,Н.ГрГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н.С.Крамскии, ВЛ.В.Погорелый, КА.Г.Драков, С.И.и Ю.В.Лобков(56) Авторское свидетельство СССРУ 968631, кл. С 01 Л 3/51 1981.Оптическая система управленияавтоматического прореживателя.ическое описание и инструкцияи плуатации 1281.00,00.000.ТО,ЯО 13776 О(57) Изобретение относится к областиобнаружения по цвету локальных объектов на некотором меняющемся фоне,в частности оно предназначено дляобнаружения на фоне почвы зеленыхрастений и управления автоматическими прореживателями, Цель изобретения - повышение помехозащищенности.Эта цель достигается тем, что блокобработки сигналов содержит последовательно соединенные усилители переменного тока и амплитудный детектор по каждому каналу, подклоченные соответственно к входам дифференциального усилителя, выход которого посредством цепи обратной связи типа АРУ через пиковый детекторсвязан с входом усилителя переменного тока по одному из каналов, а источник света выполнен модулированным. 2 ил, 137760645 Изобретение относится к сельскому хозяйству для обнаружения локальных объектов на некотором меняющемся фоне, в частности для обнаруженияна фоне почвы зеленых растений приуправлении автоматическими прорежи-вателями, а также устройствами автоматического вождения мобильных машин и тракторов, 10Цель изобретения - повышение помехозащищенности датчика при работев различных природных условиях (типы почв и освещения).На фиг.1 приведена. функциональная 15схема датчика; на фиг.2 - эпюры напряжения на выходе дифференциальногоусилителя,Датчик содержит источник 1 модули-рованного света, например лампу накаливания, свет которой модулируетсявращающимся обтюратором 2, посаженным на ось двигателя 3, фотоприемныйблок 4 и блок 5 обработки сигналов.Фотоприемный блок 4 включает всебя спектральные сфетофильтры, например красный 6 и зеленый 7, установ"денные перед фотоэлектронными умножителями 8 и 9, светоделительное устрой"ство например, фотометрический шар)10.Блок 5 обработки сигналов содержитпоследовательно соединенные в каждомканале усилители 11 и 12 переменноготока, детекторы 13 и 14 амплитудномодулированных (АМ) сигналов, подключенные соответственно к входам дифференциального усилителя 15, выходкоторого соединен с пороговым устройством 16, а также одновременно через 40пиковый детектор 1 - с управляемымбезынерционным элементом 18, изменяющим коэффициент усиления в соответствующем канале передачи сигнала отфотоэлектрического приемника 9 навход дифференциального усилителя 15(таким элементом, например, можетбыть полевой транзистор управляемогоделителя напряжения, включенный навходе усилителя 12 переменного тока, 50как показано на Фиг,1, модулирующийэлектрод ФЭУ или схема регулированиянапряжения питания ФЭУ и т.п.),1Цветоконтрастный датчик работает,следующим образом.Модулированный свет от источника1 вместе с солнечным светом отражается поверхностью почвы и растениями и через тубус и светоделительное устройство 10 попадает на светофильтры 6 и 7. Последние из суммарного солнечного и искусственного излучения выделяют соответствующие спектральные компоненты, вызванные каждая действием своего источника света и своего Фильтра.Далее световой поток поступает от каждого светофильтра 6 и 7 в фотоэлектронные умножители 8 и 9, где преобразуется в электрические сигналы, амплитуда которых линейно зависит от интенсивности компонент воспринимаемого модулированного и немодулированного (солнечного) светового потока, В каждом из каналов солнечная немодулированная составляющая Фототоков от этих компонент отделяется усилителями 11 и 12 переменного тока, а искусственные модулированные компоненты после усиления и детектирования детекторами 13 и 14 АМ сигналов посту" пают на дифференциальный усилитель 15. Таким образом, действие датчика не зависит ни от фонового света, ни от вызываемых им теней. При дви" женин машины, несущей датчик, последний сканирует поверхность почвы и растений на ней.На Фиг.1 показаны эпюры напряжения, возникающего при этом на выходе диФференциального усилителя 111 х и на емкости пикового детектора 11, Пусть при появлении зеленого растения в поле. зрения датчика приращение сигнала 11,положительно (это всегда может быть получено соответствующим расположением светофильтров). Минимальное значение напряжения 11,соответствует наблюдению . датчиком почвы в промежутках между растениями. Это напряжение, измеренное относительно уровня, заведомо превышающего максимально возможное значение сигнала (например, +15 В), заряжает емкость пикового детектора 17, напряжение на котором (измеренное относительно нуля) и является управляющим воздействием отрицательной обратной связи, которая стремится эастабилизировать 11 вблизи нуля за счет соответствующего изменения коэффициента передачи безынерционного элемента 18 (фиг.1), Таким образом, при наблюдении поверхности почвы действием обратной связи непрерывно поддерживается достаточно точное равенство сигналов на входе дифференциального усилителя 15и нуль на его выходе. Это равновесиенарушается лишь на время появлениязеленого растения в поле зренияприемника. При этом не происходит из"менения усиления в канале усилителя12., так как полярность пикового детектора 17 в цепи обратной связивыбрана противоположной полярности 1 Осигнала, получаемого на выходе дифференциального усилителя 15 при появлении зеленого растения в поле зренияприемника, а постоянная времени разряда емкости пикового детектора 17 15заведомо превосходит время, в течение которого приемник наблюдает растение, благодаря чему на это времяна емкости пикового детектора 17 за"поминается напряжение, соответствую" 20щее наблюдению почвы. Появление обнаженной почвы после .того, как зеленые растения исчезнут с поля зрения, сопровождается импульсом отрицательное приращение), который практически мгновенно заряжает емкость пикового детектора 17 и приводит к установлению баланса спектральных компонент. Этим исключается шум от.почвы и достигается адаптация к цвету почвы. Одновременно устраняется разбаланс от таких причин, как изменение спектрального состава света лампы осветителя, а также от дрейфа чувствительности Фотоприемников иизменения коэффициентов светопередачи элементов оп 253035 тики (светофильтров, шара, защитных стекол и пр.) .Таким образом, предлагаемьп датчик обеспечивает эффективное использование для любых по цвету почв при любом освещении. Формула изобретенияЦветоконтрастный датчик, содержащий источник света, светоделительное устройство на два канала, спектральные светофильтры в каналах, двухканальный фотоприемный блок, подключенный к блоку обработки сигналов с дифференциальным усилителем и пороговым устройством, подключенным к его выходу, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности, в нем источник света выполнен модулированным, а блок обработки сигнала содержит последовательно включенные услпители переменного тока и детекторы амплитудно-модулированных (АМ) сигналов в каждом из каналов, управляемый безынерционный элемент в одном канале и пиковый детектор, подключенный через резистор к источнику опорного напряжения, при этом выходы детекто" ров АМ сигналов подключены к входам дифференциального усилителя, выход дифференциального усилителя через пиковый детектор подключен к управляющему входу управляемого безынерционного элемента, выход которого подключен к входу усилителя переменного тока соответствующего канала.