生菜采收好帮手
自动生菜采收机器人解决方案/机器人
生菜是欧洲和美国市场中十分有价值的一种农作物。寻找足够的季节性劳动力来完成采收目标是该行业面临的最大挑战之一。因此,缺乏劳动力让采收这种有价值的田间蔬菜变得十分不易。此外,随着人力成本上涨比生产价格增长得更快,农场主的利润空间非常有限。在英国,农业技术和机器专家正与IDS Imaging Development Systems GmbH公司(德国上苏尔姆)合作,一起开发能够自动采收生菜的机器人解决方案
该团队正在进行一个由英国创新局(Innovate UK)资助的项目。团队成员包括来自Grimme农业机械厂、Agri-EPI中心(英国爱丁堡)、哈珀亚当斯大学(英国纽波特)、西英格兰大学(布里斯托尔)的机器视觉中心以及英国最大的两家沙拉生产商G's Fresh和PDM Produce的专家。
在该项目中,专家对现有的韭菜收割机械进行改造,改造后这些机械可以将生菜从地面整颗拔起,并将其固定在夹带之间。生菜的最外层叶子或“外包装”将被机械移除,露出茎部。之后,专家使用机器视觉和人工智能来确定生菜茎部的精确切割点,以将生菜头与茎分离。
“据在G公司的子公司Salad Harvesting Services LTd.的队友介绍,剥离生菜最外层叶子是此自动化过程中技术最复杂的一步”,IDS的产品销售专员Rob Webb解释说。“正在建造的采收机器人原型使用了IDS uEye FA系列的GigE Vision相机。大家认为该相机特别坚固耐用,因此非常适合用于苛刻的环境。由于该相机要适用于户外应用环境,因此需要具有IP65/67等级防护的外壳,”Rob Webb指出。
最佳选择为GV-5280FA-C-HQ型号,该型号采用了Sony紧凑型2/3英寸全局快门CMOS传感器IMX264。
“我们选择该传感器主要是因为它具有多功能性。我们不需要全分辨率的AI处理,因此可以通过像素融合来提高感光灵敏度。使用大尺寸传感器意味着也不需要广角光学器件,”Rob Webb总结了以上要求。在此应用场合中,CMOS传感器以出色的图像质量、感光灵敏度和特别高的动态范围令人信服,并且即使在波动的光照条件下,也能以22帧/秒的速度提供几乎无噪点、极高对比度的500万像素图像(5:4格式)。
包括镜头筒和拖链电缆在内等的大量配件也和相机外壳与旋转式锁紧连接器(带X-coding的8-pin M12连接器和8-pin旋入式连接器)一样坚固耐用。另一大优点就是相机的内部功能,例如像素预处理、查找表或伽马校正,将所需的计算量降至最低。
机器人割草机的原型机将于2021年年底在英格兰用于田间试验。“我们很高兴参与了此项目,并且非常期待看到满意的结果
“我们确信IDS工业相机在自动化和提高生菜采收效率方面的应用潜力不仅仅在于弥补季节性工人的不足,”IDS Imaging Development Systems GmbH的董事总经理Jan Hartmann肯定地说。
农业行业面临的挑战确实非常复杂。根据联合国粮食及农业组织(FAO)的预测,由于人口的急剧增加,到2050年,农业生产力必须比2012年增加近50%。这样的产量预期对农业生产来说意味着巨大的挑战,与其他行业相比,农业在数字化方面仍处于起步阶段,且由于气候变化问题和劳动力短缺,因此也面临着很大的创新压力。
未来的农业将以连网设备和自动化为基础。相机将是未来农业的基本构建块,而人工智能则为这一领域的核心技术。采收机器人等智能应用可为未来农业发展做出重大贡献。