Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для внесения минеральных удобрений

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для качественного внесения минеральных удобрений с полным выполнением агро-требований по норме внесения.

Известны различные машины для внесения минеральных удобрений (см. Карпенко А.Н. и др. Сельскохозяйственные машины. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Колос» 1975. - с. 87) по поверхности почвы. Удобрения загружаются в кузов, где прутковый транспортер перемещает их через дозирующее устройство к тукоделителю, который делит удобрения на два потока и направляет на горизонтальные вращающиеся разбрасывающие диски. Диски, вращаясь в поперечных направлениях от гидросистемы трактора, разбрасывают удобрения по поверхности поля. Недостаток аналога состоит в том, что в полевых условиях на конкретном поле не выдерживается заданная норма внесения удобрений в кг/га, которая была отрегулирована механизмами разбрасывателя до начала работы. Поэтому при работе разбрасывателя необходимо контролировать норму внесения. Согласно агротребованиям (см. «Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве. М.: МСХ РФ, ВИМ, 2005. Под руководством академика Россельхозакадемии В.И. Анискина. - с. 79) неустойчивость дозы не должна превышать 10%. Постоянный контроль дозы удобрений и его устойчивость при работе можно выполнить только автоматически с помощью приборов, что отсутствуют в аналоге.

Известно устройство контроля и корректировки дозирования удобрений, содержащее микропроцессорный контролер и блоки, служащие для переработки поступающей информации, в том числе от датчика пути фотоэллектрического типа, установленного на ведомом колесе трактора и выдачи звукового и светового сигналов (подсказки) для своевременного и правильного воздействия оператора на корректор привода подающего транспортера (дозатора), включающий гидроцилиндр, введенный в кривошипно-шатунный механизм (см. Малаков Ю.Ф. Устройство контроля и корректировки дозирования удобрений. - журнал «Тракторы и сельскохозяйственные машины», 2000 г., №12, с. 32-33.).

Недостатки известного устройства заключается в низкой надежности работы фотоэллектрического датчика пути, устанавливаемого на колесе трактора, и необходимости участия оператора (тракториста) в изменении дозирования подачи удобрений по сигналу, вырабатываемому микропроцессором.

Известно также устройство для дифференцированного внесения удобрений, преимущественно органических, принятое авторами за прототип (пат. РФ 2231246, МПК: 01С3/06. Опубл. 27.06.2004), включающее перемещаемое транспортным средством приспособление для внесения удобрений, состоящее из дозирующего устройства, имеющего привод с управляющим механизмом, связанного с автоматической системой контроля и корректировки дозирования удобрений, имеющей микропроцессорное устройство, средство позиционирования, связанное с бортовым компьютером и состоящее из измерительных блоков: радиолокационного с вычислительным центром и навигационного с микропроцессором, блок хранения изображений карт поля, согласующее звено и блок сравнения.

Недостатком прототипа является сложность конструкции приспособления, обусловленная наличием датчика пройденного пути транспортным средством и датчиком его поперечного перемещения. В свою очередь в качестве указанных датчиков используются дорогие механизмы, усложняющие конструкцию устройства для внесения удобрений.

Техническим результатом является упрощение конструкции предлагаемого устройства для внесения минеральных удобрений и стабилизации вносимой дозы минеральных удобрений относительно заданного значения, не меняя на всем протяжении обрабатываемого поля. Как указано выше, неустойчивость дозы не должна превышать 10%.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для внесения удобрений, включающем перемещаемое транспортным средством приспособление для внесения удобрений, состоящее из дозирующего устройства с управляющим механизмом связанного с автоматической системой контроля и корректировки дозирования удобрений, имеющей микропроцессорное устройство, средство позиционирования, навигационный блок с микропроцессором, согласующее звено и блок сравнения сообщенные с бортовым компьютером, отличающееся тем, что управляющий механизм выполнен в виде жалюзи с шаговым двигателем, а средство позиционирования - в виде соединенных с бортовым компьютером цифровых видеокамер, которые установлены перед приспособлением для внесения удобрений и сзади транспортного средства на высоте, обеспечивающей получение изображений участков поля в прямоугольной форме и реальной площадью не менее 1 м², при этом компьютер снабжен программным обеспечением «MathCad», которое обеспечивает возможность оцифровки полученных изображений в черно-белом цвете с разрешением файла bmp и разрешающей способностью не ниже 300 dpi на дюйм, а навигационный блок имеет соединенное с бортовым компьютером устройство включения и отключения видеокамер расположенных на транспортном средстве, для получения изображений одного и того же места.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где показана схема устройства для внесения удобрений.

Устройстве для внесения удобрений, содержит перемещаемое транспортным средством 1 приспособление для внесения удобрений, состоящее из дозирующего устройства 2 с управляющим механизмом 3, связанного с автоматической системой контроля и корректировки дозирования удобрений 4, имеющей микропроцессорное устройство (на фиг.1 не показано), средство позиционирования, навигационный блок 5 с микропроцессором через согласующее звено 6 соединенное с бортовым компьютером 7 и блок сравнения 8, который, также связано с бортовым компьютером 7. Дозирующее устройство 2 выполнено в виде бункера, а его управляющий механизм 3 - в виде установленных на выходе бункера жалюзи с шаговым двигателем (на фиг.1 не показано), регулирующий степень раскрытия или закрытия жалюзи. Средство позиционирования выполнено в виде цифровых видеокамер 9 и 10. Видеокамера 9 установлена перед приспособлением для внесения удобрений, а видеокамера 10 расположена сзади транспортного средства 1 на высоте, обеспечивающей получение изображений участков поля в прямоугольной форме и реальной площадью не менее 1 м². Бортовой компьютер 7 снабжен программным обеспечением «MathCad», которое обеспечивает возможность оцифровки полученных изображений в черно-белом цвете с разрешением файла bmp и разрешающей способностью не ниже 300 dpi на дюйм. Навигационный блок 5 имеет устройство 11 для включения и отключения видеокамер 9 и 10 расположенных на транспортном средстве 1, для получения изображения в том же месте, где получено изображение видеокамерой 9, расположенной перед приспособлением для внесения удобрений и работающее на основе заданного расстояния между видеокамерами 9 и 10.

Устройство для внесения удобрений работает следующим образом. Предварительно видеокамеры 9 и 10 устанавливают на высоте, обеспечивающей получение изображений участков поля в прямоугольной форме и реальной площадью не менее 1 м², примерно на 1-1,5 метра.

При въезде на поле оператор (тракторист) запускает в работу автоматическую систему контроля и корректировки дозирования удобрений. Видеокамера 9 включена и выполняет функцию «съемка фотографий», фотографирует участок поля без удобрений, затем полученное изображение отправляется в блок сравнения 8. Затем вносят в почву гранулы минерального удобрения в количестве, соответствующем норме внесения и получают изображение этой поверхности почвы с внесенным нормированным количеством удобрения, которое также поступает в блок сравнения 8. Далее транспортное средство 1 начинает свой ход. С учетом заданного расстояния L между видеокамерами 9 и 10 срабатывает устройство 11 для включения и отключения видеокамеры 10, расположенной сзади транспортного средства, для получения изображения в том же месте, где получено изображение видеокамерой 9, расположенной перед приспособлением для внесения удобрений. Видеокамера 10 фотографирует участок поля с внесенными гранулами в реальном времени, полученное изображение также направляется в компьютер, который снабжен программным обеспечением «MathCad», обеспечивающим оцифровку полученных изображений в черно-белом цвете с разрешением файла bmp и разрешающей способностью не ниже 300 dpi на дюйм. Предварительно изображения подвергают фильтрации волновым преобразованием для получения качественного изображения объекта. Для оцифровки в программу MathCad вводят размеры площади плоской прямоугольной поверхности почвы в миллиметрах, средний диаметр гранулы в миллиметрах и ее массу в граммах и осуществляют коррекцию размеров плоской прямоугольной поверхности выраженной в миллиметрах, среднего диаметра гранулы в миллиметрах с матрицей плоской прямоугольной поверхности почвы и диаметра гранулы, выраженных в пикселях. Далее с учетом общей площади занятой гранулами, среднего диаметра гранулы и ее массы определяют общую массу гранул приходящейся на поверхность почвы площадью не более 1 м², затем пересчитывают общую массу гранул, приходящейся на 1 га площади засеваемой почвы и сравнивают с массой соответствующей требуемой норме внесения минеральных удобрений. С помощью блока сравнения 8 определяется фактическая норма внесения минеральных удобрений на поле, которая должна отличаться от заданной более чем на 10%. Если разница превышает 10%, то блок сравнения 8 подает команду управляющему механизму 3 дозирующего устройства 2, который, воздействует на регулировочные жалюзи бункера с удобрениями в дозирующем устройстве 2 для внесения удобрений, корректирует дозу до сопоставимой.

Точность попадания видеокамеры 10 на место съемки видеокамеры 9 до внесения удобрений определяется включением видеокамеры 10 по команде бортового компьютера через время t прохождения расстояния L между видеокамерами 9 и 10. Устройство для включения и отключения 11 рассчитывает это время t по известной формуле: t=L/υ, где L - расстояние в метрах между видеокамерами 9 и 10 (оно заведено в программу компьютера), а υ - скорость движения в м/с транспортного средства 1 с дозирующим устройством 2. Скорость движения υ определяется навигационным блоком 5 имеющего систему ГЛОНАСС и передается на устройство 11 для включения и отключения видеокамеры 9 и 10.

После этого процесс повторяется.