Wie wir Feldhäcksler in der Welt robotisiert haben

Kürzlich hat ein Kollege von mir darüber gesprochen, wie wir Mähdrescher mit Robotern kombinieren und was wir in dieser Saison gelernt haben.



Die Ernte von Futterpflanzen beginnt und wir beherrschen aktiv die Futterernte. 

Ein Feldhäcksler ist eine technisch komplexere und leistungsstärkere Maschine. Dazu gehören mehrere Erntefahrzeuge (Traktoren mit Anhänger, LKW, Silage-LKW). Nur erfahrene Maschinenbediener, die mehrere Jahre Arbeit hinter sich haben, dürfen an solchen Geräten arbeiten.



Das Arbeiten an einem Mähdrescher während der Ernte von Futtermais ähnelt dem Fahren in einem Auto bei dichtem Nebel, nur dass anstelle von Nebel auf dem Weg eine hohe grüne Pflanzenwand vorhanden ist, aus der ein Wildschwein, eine Stange oder eine Person herausspringen kann. Eine Person schleifen (die Geschichte ist in meinem letzten Artikel), Mähdrescher werden grau und können nicht mehr arbeiten. Außerdem muss man in diesem "grünen Nebel" in der Lage sein, nicht in einen nahe gelegenen Silo-LKW zu stoßen, die Ladegenauigkeit der Silage mit einem bis zu 7 Meter langen Kofferraum zu überwachen, aus dem 50-60 kg Silage pro Sekunde herausfliegen, und den Van gleichmäßig zu füllen, damit er nicht fuhr hier und da halb leer.







Tatsächlich arbeitet ein Mähdrescher für drei Personen, überwacht den Maisernteprozess (ein Arbeitsplatz), treibt die Maschinen an (zweiter Arbeitsplatz) und lädt den Silo-LKW (dritter Arbeitsplatz). Infolgedessen leidet etwas. Wenn Sie sich schlecht benehmen, können Sie teure Geräte kaputt machen (der Mindestpreis für einen Feldhäcksler beträgt 16 Millionen Rubel, es gibt Modelle von jeweils 50 Millionen), sodass sich die Qualität der Ernte und Verladung normalerweise verschlechtert.



Wir automatisieren den größten Teil der Arbeit. Jetzt werde ich Ihnen sagen, welche Schwierigkeiten wir überwinden und was wir tun.

Es gibt keine Sichtbarkeit

Die Höhe von reifem Mais beträgt durchschnittlich 2 bis 2,5 Meter, die Höhe des Mähdreschers beträgt 2,5 Meter, der Maschinenbediener befindet sich meist etwas höher als eine Person, die auf dem Boden steht und nur Pflanzen vor sich sieht, er sieht im Wesentlichen nicht über die Nase hinaus und so weiter Während des gesamten Arbeitstages, und dies ist eine 12-Stunden-Schicht, können nur wenige einer solchen Belastung der Augen standhalten und das Montagetempo halten, und Schweine oder eine Stange können auch auf dem Weg herausspringen!







Es gibt Mähdrescher, zum Beispiel KRONE, mit einer Teleskopkabine, die bis zu einer Höhe von 3 Metern ansteigt, oder Acros RSM-142 mit einer Höhe von 4 Metern, aber dies ist eher eine Ausnahme von der Regel.







Daher können nur erfahrene Mähdrescherfahrer, die 3-4 Saisons gearbeitet haben, hinter einem solchen Mähdrescher arbeiten.

Verluste während der Arbeit

Im Gegensatz zu Getreideerntern kann ein Feldhäcksler die Ernte nicht im Bunker lagern, sondern gibt sie sofort über den Entladekoffer an ein in der Nähe fahrendes Fahrzeug ab. Wie gesagt, die Geschwindigkeit des Silage-Auswurfs kann 50 kg pro Sekunde erreichen, je nach Modell des Mähdreschers beträgt die Länge des Kofferraums 5-7 Meter. Ich fuhr ein wenig seitwärts vom Auto oder wurde langsamer und verlor in 10 Sekunden eine halbe Tonne Silage. Im Durchschnitt verbleiben bis zu 7-10% der Ernte auf dem Feld. Verlorene Silage sammelt sich nicht mehr, die Verluste an Kraftstoff und Schmiermitteln sind viel größer. Das Video zeigt, wie die Silage herausläuft, wenn Sie den Kofferraum ein wenig bewegen.

Gleichmäßige Befüllung des Lieferwagens

In einem Team mit einem Mähdrescher mit bis zu 7 Autos wird ein Auto in etwa 20 Minuten gefüllt. Sie können an einem Tag über 10 Fahrten zum Silo unternehmen. Es hängt alles von der Länge der Versandschulter ab. Befindet sich das Feld in der Nähe der Grube, ist die Schulter kurz und Sie können mehr Fahrten zum Entladen unternehmen. Wenn dies weiter geschieht, werden die Fahrten geringer, und hier ist es sehr wichtig, den Van (Silo-LKW) richtig zu füllen, damit er keine Luft befördert. Brachte die Hälfte des Anhängers, zähle ihn auf Kraftstoff verloren, muss der Fahrer den Kofferraum so richtig wie möglich führen, um den Silo-LKW gleichmäßig zu füllen. 

Was können wir in Feldhäckslern automatisieren? 

Wie bereits oben erwähnt, dürfen nur erfahrene Mähdrescherbediener an solchen Mähdreschern arbeiten. Fast alle effektiven Maschinenbediener wurden in der UdSSR geschult, wonach die technologischen Geheimnisse dieser Zivilisation verloren gingen. Insbesondere die Ausbildung hat sich abgeschwächt, und die jungen Leute, die kommen, arbeiten natürlich schlechter. Dies ist für fast alle Berufe normal, aber gerade hier ist unser Roboter vor allem wegen dieses Effekts sehr gefragt. 



Zweitens sieht unser Roboter die Kante, Hindernisse auf dem Feld, sieht andere Ausrüstung. Die Arbeit des Mähdrescherbetreibers wird so weit wie möglich vereinfacht. Jetzt kann er den technischen Zustand des Mähdreschers überwachen, die Kalibrierung der Maisfraktion, die für diese Tierart am besten geeignet ist. 





Außerdem kann unser Roboter den Silo-LKW vollständig und gleichmäßig und vor allem genau füllen. Dies reduziert die Verluste an Kraftstoff und Schmiermitteln und reduziert die Verluste während der Ernte auf Null. 







Normal ist der Verlust von 7% der Ernte während der Ernte, wenn sie auf Null reduziert werden. Da Silage hauptsächlich nicht zum Verkauf, sondern für Futtermittel für unser Vieh verwendet wird, können wir die Aussaat für Mais um 7% reduzieren und für Weizen geben, was rentabler ist. Wenn zum Beispiel 1000 Hektar für Mais bereitgestellt werden, von denen 70 Hektar für Weizen bereitgestellt werden, werden wir selbst nach den Mindestschätzungen bei einer Ernte von 30 Centner pro Hektar 210 Tonnen sammeln, was ungefähr 1,5 Millionen Rubel direktem Gewinn entspricht. Gleichzeitig wird durch eine vollständigere Montage der Verbrauch von Kraftstoffen und Schmiermitteln reduziert, indem die Anzahl der Fahrten von der Silogrube zum Feld verringert wird.

Wie wir neuronale Netze trainieren, um Maisernte-Szenen zu analysieren

Mais wird mit speziellen Aufsätzen für Reihenkulturen geerntet. In diesem Fall wird eine Betriebsart bereitgestellt, in der der Mähdrescher versucht, den Header in der Mitte des Zeilenabstands zu halten. Nachdem Sie eine Segmentierungskarte des Frames (der Szene) erhalten haben und die Position des Headers kennen, können Sie den sogenannten Fluchtpunkt finden und die Abweichung des Headerzahns von der gewünschten Position berechnen.







Im Gegensatz zu Weizen, bei dem wir dem Rand des abgeernteten Feldes folgen und den Mähdrescher entlang des Randes fahren, besteht die Aufgabe des neuronalen Netzwerks darin, den Reihenabstand zwischen den Pflanzen zu sehen. Das neuronale Netzwerk sieht die Reihen zwischen dem Mais perfekt, im Gegensatz zu einer Person befindet sich die Kamera über der Ernte und wird gleichzeitig nicht müde.



Bilder kommen zu uns im Format eines Videostreams oder als separate Bilder. Die Daten werden in der Cognitive Agro Data Factory verarbeitet und gespeichert. Neben den Rohdaten der Kamera gibt es auch Frames mit Zielmarkierungen, die bei Bedarf zum Trainingsdatensatz hinzugefügt werden können.



Für eine genauere Auswahl möglicher Ernteszenen ist es erforderlich, den Trainingsdatensatz korrekt zusammenzustellen. Zusätzlich zu den realen Bildern, die während der Ernte von Pflanzen von der Kamera erhalten werden, wird ein Ansatz verwendet, um synthetische Bilder unter Verwendung des auf natürlichen Bildern basierenden Augmentationsverfahrens zu erzeugen. 



Das Netzwerk akzeptiert ein 3-Kanal-RGB-Bild als Eingabe. Während des Trainings des neuronalen Netzwerks werden außerdem Helligkeits- / Farbverzerrungen im HSV-Raum und lokale Kanalverzerrungen im HSL-Raum auf den Eingangstensor angewendet - das Verfahren zum Hinzufügen künstlicher Schatten, geometrischer Verzerrungen und zum Hinzufügen von Rauschen. Die Auswahl der Augmentationsparameter ist ein nicht triviales Verfahren, das eine detaillierte Analyse der unter realen Bedingungen erhaltenen Szenen erfordert.



Das trainierte Netzwerk kann Segmentierungskarten erstellen, die den Zwischenzeilenraum definieren.

Silagereinigung

Neben der Silage werden auch Feldhäcksler zum Sammeln von Silage mit einem Aufnahmeaufsatz eingesetzt. Der Ernteprozess ähnelt dem von Mais. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Mähdrescher das Fällen durchläuft. Der Schwad darf sich in der Farbe nicht von der Gesamtmasse unterscheiden, und der Mähdrescherbediener kann häufig im Leerlauf sein.







Im obigen Video können Sie beispielsweise sehen, dass der Schwad praktisch nicht von Gras zu unterscheiden ist und wie genau der Mähdrescherfahrer die Maschine entlang des Schwads fahren und gleichzeitig den Vorgang des Ladens der Heulage in den LKW ständig beobachten muss. Die Arbeit ist sehr intensiv, am Ende der 12-Stunden-Schicht fallen die Mähdrescherfahrer einfach von den Füßen, sie können eine volle Schicht nur mit 3-4 Saisons Berufserfahrung bewältigen. 



Wenn der Bediener unerfahren ist, bedeutet Leerlauf einen Verlust an Kraftstoffen und Schmiermitteln. Ein Feldhäcksler verbraucht im Gegensatz zu einem Getreideerntemaschinen nur 10% Kraftstoff und Schmiermittel für die Bewegung des Mähdreschers selbst, die restlichen 90% werden zum Schneiden, Hacken, Räumen, Werfen von Silage oder Heulage verwendet. Daher ist es sehr wichtig, mit dem voll beladenen Mähdrescher zu arbeiten. 



Das neuronale Netzwerk leistet hervorragende Arbeit mit der Rolle, ein Beispiel dafür, wie das Netzwerk Rollen sieht.







Hier kann unser System dem Mähdrescherbediener helfen, den Mähdrescher durch das Fällen zu führen. Unser Roboter kann den Silo-LKW auch vollständig und gleichmäßig und vor allem genau füllen. Dies reduziert die Verluste an Kraftstoff und Schmiermitteln und die Verluste während der Ernte auf Null. Der Mähdrescher wird zum Bediener des Mähdreschers und übernimmt die gesamte Arbeit Selbstautopilot. 



Jetzt entwickeln wir Futtermais, Sonnenblumen, Heulage. Wenn Sie interessiert sind, erzählen wir Ihnen am Ende der Saison, wie unsere Roboter mit den Futtererntern umgegangen sind. 



PS Wenn Ihr Agronom nicht auf Habré ist und daran interessiert ist, können Sie hier Kontakte finden: promo.cognitivepilot.com und detailliert besprechen, welche spezifischen Geräte für welchen Mähdrescher benötigt werden, wie viel es kostet und wie Sie es schnell sehen und testen können.