ماشين هوشمند بيناي پردازشگرتصوير

با توجه به پيشرفت سامانه هاي كشاورزي دقيق در سال هاي اخير، پايش وضعيت گياه در تمامي مراحل رشد، ضروري به نظر مي رسد. هنگامي كه كشاورز در زمان تصميم گيري در مرحله قبل از برداشت، اطلاعات كاملي از ميزان محصول خود داشته باشد، مي تواند براي در اختيار گرفتن نيروي انساني كافي و ادوات برداشت مناسب، انبارداري، حمل و نقل و بازاريابي محصول، از آن استفاده كند. با توجه به اين كه در حال حاضر در تخمين ميزان عملكرد محصول قبل از برداشت، خطاي انساني كشاورز وجود دارد، كشاورز با وجود يك وسيله نقليه خودكار شني دار مجهز به سامانه ماشين بينايي، ميتواند قبل از برداشت، تخمين ميزان محصول باغ كيوي را به صورت بر خط داشته باشد. اين ربات ميتواند در باغ استاندارد كيوي حركت كرده و تصاوير را بدون همپوشاني، دريافت و ثبت نمايد. همچنين با استفاده از الگوريتم پردازش تصوير نوشته شده براي آن، محصول كيوي را از هر تصوير استخراج كند. در نهايت ميزان محصول باغ كيوي را تخمين بزند. اين اختراع در زمينه مهندسي مكانيك بيوسيستم (تلفيق دانش هاي فني كامپيوتر (سامانه ماشين بينائي)، بخش مكانيكي (حامل شني دار) و كشاورزي دقيق (پايش وضعيت براي مديريت نهاده ها و توليد محصول)) مي باشد.

‏خلاصه اختراع ‏امروزه با پيشرفتهاي جهاني ناشي از توسعه فن آوري هاي كشاورزي دقيق مديريت دقيق و هوشمند رفع كمبود كود نيتروژنه در خاك براي افزايش عملكرد كيفي هرمحصول كشاورزي و كاهش آلودگي منابع آب ومحيط زيست، ضروري است. اعمال چنين مديريتي در درجه اول مستلزم شناخت عوامل موثر بر چرخه نيتروژن گياه و خاك است. تعقيق در تعيين تغييرپذيري مقدار ازت درخاك و از طريق اندازه گيري متناوب نيتروژن محتوي برگ گياه انگور حين حركت و در زمان واقعي و همچنين كاربرد روش علمي رفع كمبود آني آن با استفاده از كود نيتروژنه مورد نياز منطبق با هرتغييرخاص مكاني ( Site specific variability ‏) ازت محتوي خاك از عوامل موثر بر اين چرخه است. پس هدف نهائي از اين پژوهش، تعيين ميزان نيتروژن ناشي ازاين تغييرخاص مكاني و مورد نياز گياه توسط حسگر طيف سنج براي گياه انگور مي باشد. بدين منظور، آزمايشاتي توسط يك حسگر طيف نوري كه به يك ميكرو كنترلر AVR ‏براي ثبت داده ها و محدود كردن داده ها به بازه un ۶٢٠ ‏تا ٧٠٠ ‏متصل شده بود انجام شد. بمنظور اندازه گيري تغييرات ازت موجود در برگ كه رابطه يا همبستگي مستقيمي با ازت محتوي خاك در هر مكان خاص زميني گياه انگور داشت نيز حسگر طيف نوري فوق طراحي و ساخته شد. همچنين، كلروفيل متر Spad502 ‏بعنوان معيار استانداردي براي اندازه گيري و مقايسه ميزان كلروفيل موجود در برگهاي انگور موردبهره برداري قرارگرفت كه بمنظور كاهش اثر منفي طيف ‏هاي نور خورشيدي نيز ازمنبع نوري ثابت استفاده شد. در آزموذهاي اوليه ضريب همبستگي بين محتواي كلروفيل موجود در برگ و حسگر ساخته شده هدر حدود فاصله اندازه گيري مناسب ( 0.84 ‏= r2 ‏) بدست ‏آمد. تاثيرات متغير نور خورشيد بر روفي كارحسگر در فواصل مختلف بين برگ و حسگرنيز قبلا اندازه گيري شد كه بهترين نتايج همانند ‏نتيجه فوق در فاصله cm ١ ‏تا ٣ ‏بود در حاليكه داده هاي خاج از محدوده هشت سانتيمترمعني دار نبودند بطوريكه براي مثال ضرايب همبستگي به ترتيب براي ‏فاصله كمتر از ٣ ‏سانتيمتر( 0.84 ‏=r2) و براي بيشتر از ٨ ‏سانتيمتر( 0.13 ‏=r2) محاسبه گرديدآزمونها نشاندادند كه تنش آبي ناشي از تغييرات رطوبتي گياه نيز تآثير مستقيمي بر روي ميزان طيف هاي بازگشتي از سطح برگ دارد. ازدياد اين تنش موجب كاهش تراكم نيتروژن در سطح برگ و خوانده هاي كلروفيل متر با ضريب همبستگي ( 0.82 ‏=r2 ‏) گرديد.

‏خلاصه اختراع ‏امروزه با پيشرفتهاي جهاني ناثسي از توسعه فن آوري هاي كشاورزي دقيق، مديريت دقيق و هوشمند رفع كمبود كود نيتروژنه در خاك براي افزايش عملكرد كيفي هرمحصول كشاورزي و كاهش آلودكي منابع آب ومحيط زيست، ضروري است. اعمال چنين مديريتي در درجه اول مستلزم شناخت عوامل موثر بر چرخه نيتروژن گياه و خاك است. تحقيق در تعيين تغييرپذيري مقدار ازت درخاك و از طريق اندازه گيري متناوب نيتروژن محتوي برگ گياه ذرت حين حركت و در زمان واقعي و همچنين كاربرد روش علمي رفع كمبود آني آن با استفاده از كود نيتروژنه مورد نياز منطبق با هرتغييرخاص مكاني ( Site specific variability ‏) ازت محتوي خاك از عوامل موثر بر اين چرخه است. پس هدف نهائي از اين پژوهش، تعيين ميزان نيتروژن ناشي ازاين تغييرخاص مكاني و مورد نياز گياه توسط حسگر طيف سنج و اعمال كود ازته مايع مورد نياز براي گياه ذرت مي باشد. بدين منظور آزمايشاتي توسط يك حسگر فرستنده و گيرنده مادون قرمز كه در محدوده 550nm ‏تا ٧٠٠ ‏تنظيم شده بود به همراه منبع نوري ثابت با رنگهاي مختلف صورت گرفت. داده هاي حاصل از طيف سنجي به‏يك ميكروكنترلر AVR ‏ارسال شده و هم زمان داده ها به كامپيرتر منتقل شد. ميكروكنترلر با توجه به نياز گياه تغييرات يك موتور دي سي مجهز به جعبه دنده را كه به يك شير دروازه اي كوپل شده بود و به عنوان شير نرخ متغير استفاده مي شد را كنترل مي كرد. و از اين طريق با توجه به انعكاس طيف نوري از سطح برگ رفع كمبود ازته گياه ذرت صورت مي گرفت. و براي سنجش دقت ‏حسگرها از يك كلروفيل متر Spad502 ‏استفاده شد. ضريب تبيين بين كلروفيل متر و حسگر مقدار 0.91 ‏= r2 بدست آمد. اين مقدار بيانگر رابطه بسيار نزديك طيف سنجي و محتواي كلروفيل گياه ذرت بوده كه رابطه مستقيمي با نيتروزن گياه دارد. رابطه ميان طيفسجي و محتواي نيتروژن گياه در حالت تنش آبي 0.67 ‏= r2 ‏بدست آمد. استفاده از اين روش ميزان مصرف كود ازته را تا 3/71 ‏درصد كاهش داد.

در كنتور هاي گاز بررسي عملكرد صحيح كنتور گاز و عدم وجود نشتي در اجزاي داخلي آن امري مهم در جلوگيري از به وجود آمدن خطاي اندازه گيري مي باشد بدين منظور بعد از ساخت كنتور گاز و قبل از ارائه آن به مصرف كننده بايستي عملكرد كنتور بر حسب ميزان نشتي آن بررسي شده و در صورت وجود نشتي بيش از حد كنتور ساخته شده اصلاح گردد به همين منظور جهت اندازه گيري دقيق نشتي داخلي كنتور گاز اقدام به ساخت دستگاه سنجش ديجيتال نشتي داخلي كنتور گاز گرديد دستگاه ساخته شده قادر است ميزان مكشي در حد استاندارد در كنتور ايجاد نمايد در اين دستگاه نشتي فضاي داخلي كنتور ، توسط سنسور با دقت اندازه گيري مي شود كه اين دقت جهت تشخيص نشتي هاي بسيار كوچك در عملكرد كنتور ، مناسب است . با استفاده از اين دستگاه ، آزمايش عملكرد هذر كنتور گاز در زماني بين 40 تا 50 ثانيه انجام مي گيرد.

در كنتورهاي گاز بررسي عملكرد صحيح كنتور امري مهم در جلوگيري از به وجود آمدن خطاي اندازه گيري مي باشد. بدين منظور بعد از ساخت كنتور گاز و قبل از ارائه آن به مصرف كننده، بايستي حركت دوراني يكنواخت سيستم لنگ آن بررسي شده و در صورت وجود پرش و عدم يكنواختي حركت دوراني سيستم لنگ، كنتور ساخته شده اصلاح گردد. به همين منظور جهت بررسي يكنواختي عملكرد سيستم سنجش كنتور گاز با ابزار دقيق، اقدام به ساخت دستگاه ديجيتال سنجش صحت عملكرد كنتور گرديد. دستگاه ساخته شده قادر است ميزان مكشي در حد استداندارد 400pa - در كنتور ايجاد نمايد. در اين دستگاه، اختلاف فشار بين فضاي داخلي كنتور و فشار جو، توسط سنسور با دقت 1pa± اندازه گيري مي شود كه اين دقت جهت بررسي عملكرد كنتور مناسب است. با استفاده از اين دستگاه، آزمايش عملكرد هر كنتور گاز در زماني بين 60 تا 70 ثانيه انجام مي گيرد.

يكي از دستگاه هاي كاليبراسيون كنتور گاز، دستگاه سنجش مخزني (Bell Prover ) است كه به طور وسيعي در صنايع گاز جهت كاليبره نمودن كنتورها مورد استفاده قرار مي گيرد. اين دستگاه قادر است حجم مشخصي از كار را در فشار و زمان معيني از كنتورهاي مورد آزمايش عبور داده و دقت كنتورها را در سه دبي 0.2Qmax 'Qmax و Qmin آزمايش نمايد. از اين دستگاه مي توان جهت ازمايش كنتورهاي گاز G2.5 و G4 و G6 با محدوده دبي 0.025m3/h تا 10m3/h استفاده نمود؛ بنابراين دستگاهي ايده آل براي كارخانجات سازنده كنتور و موسسات علمي تحقيقاتي مي باشد. نرم افزار طراحي شده براي اين دستگاه قادر است نمودار تغييرات دبي كنتور تحت ازمايش را بر حسب زمان ترسيم نمايد.

‏زمينه بين المللي اختراع : مهندسي مكانيك ‏اين اختراع طرح نوعي اچار جغجغه با سر قابل تعويض است كه براي باز يا بسته كردن پيچهاي استفاده شده بين دو سطح نزديك به هم ( به گونه اي كه در تصوير مشاهده ميشود ) كاربرد دارد . ‏انواع آچارهاي جغجفه رايج به دليل ضخامت زياد خود آچار و همچنين ضخامت بكس آنها به هيچ وجه قابليت استفاده در اين شرايط را ندارند . ‏اما طرح ارائه شده را با توجه به ضخامت كم آن مي توان مانند آچار تخت در اين موارد به كار برد . ‏با اين تفاوت كه آچار تخت را بايد بعد از چند درجه چرخش ، به دليل محدوديت فضا از پيچ خارج كرد و ‏دوباره جا انداخت كه اين كار باعث كند شدن كار و به زحمت افتادن كارگر ميشود .

بررسي نيرو در ادوات با ابعاد واقعي را مي توان با استفاده از دستگاه هاي تست مزرعه اي خودرو و يا در آزمايشگاه هاي داراي مخازن خاك بزرگ انجام داد. مخزن خاك يكي از تجهيزات تحقيقاتي مي باشد كه ابزار لازم جهت كنترل پارامترهاي خاك و ماشين انجام مطالعات رابطه ماشين و خاك و ديناميك آن را فراهم مي آورد. در اين طرح پژوهشي به منظور بررسي نيرو در ادوات كشاورزي؛، انجام مطالعات ديناميك خاك و اثر متقابل تاير با خاك مخزن خاك آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد. در طراحي مخزن خاك، پنج بخش اصلي در نظر گرفته شده است 1) مخزن 2) قاب افزار 3) سيستم انتقال حركت، 4) وسايل فرآوري خاك و 5) وسايل اندازه گيري سيستم كنترل و ثبت داده ها مخزن به صورت ثابت بوده كه در كف سالن تعبيه شد و قاب افزار به صورت متحرك بوده و بر روي ريل هايي واقع در ديواره كناري مخزن حركت مي كرد. دستگاه سنجش برش خاك دو صفحه اي از ضمايم مخزن خاك بوده كه به وسيله آن رابطه بين تنش برشي و جابجايي برشي خاك مشخص شد. وسايل فرآوري خاك شامل غلتك و سيستم آب پاش بود. حداكثر سرعت خطي قاب افزار به علت محدوديت فضا يك متر بر ثانيه در نظر گرفته شد. قاب افزار به وسيله موتورالكتريكي ، زنجير، و چرخ زنجير به حركت در مي آمد. قسمت هاي اصلي وسايل اندازه گيري ، سيستم كنترل و ثبت داده ها نيز شامل اينورتر ، لودسل ، و اينترفيس بود. ازمايش هاي ارزيابي مخزن خاك در سه سرعت قاب افزار 0/08 و 0/17 و 0/35 متر بر ثانيه جهت تعيين نيروي كششي تاير (4.00-8) در قالب طرح كاملا تصادفي با سه تكرار براي هر آزمايش انجام شد. نتايج حاكي از آن بود كه سرعت پيشروي بر مقدار نيروي كششي تاير موثر مي باشد.