Discriminación selectiva de plantas.

Un aparato (22) para discriminar de manera selectiva la vegetación o materia vegetal,

comprendiendo el aparato:

medio (24) emisor de luz para generar un haz de luz (26) que se puede dirigir sobre las plantas o materia (28)vegetal sobre la que se mueve el medio emisor de luz en relación con las plantas o materia vegetal;

medio (30) de reconocimiento de luz para reconocer luz transmitida de dicho medio emisor de luz y reflejada dedichas plantas o materia vegetal y generar una señal de reflexión como respuesta a dicho reconocimiento y medio(34) de reconocimiento de la distancia; caracterizado por que el medio de reconocimiento de la distancia es parareconocer la distancia relativa desplazada con respecto a dichas plantas o materia vegetal por dicho medio emisorde luz y generar una señal de distancia como respuesta a dicho reconocimiento y por que el aparato comprendeademás:

medio (32) de tratamiento conectado de manera operativa a dicho medio (30) de reconocimiento de la luz y medio(34) de reconocimiento de la distancia para combinar dicha señal de reflexión y señal de distancia según lo cual, ensu uso, se pueden discriminar diferentes tipos de plantas o materia vegetal.

Discriminación selectiva de plantas Campo de la invención La presente invención se refiere a un método y aparato para discriminar diferentes tipos de vegetación del suelo en la agricultura y se refiere en particular, pero no exclusivamente, a una pulverización con barra agrícola que incorpora dicho aparato.

Antecedentes a la invención Durante las dos últimas décadas, la pulverización de extensos terrenos ha llegado a ser un componente esencial de la gestión de cultivos en la mayoría de las granjas en Australia. Las compañías químicas han desarrollado nuevos pesticidas químicos para matar malas hierbas, plagas de insectos y enfermedades que atacan a los cultivos comerciales. La técnica más comúnmente usada para la pulverización de extensos terrenos de pesticidas es el uso de pulverizaciones con barra, que puede ser autopropulsada o remolcada detrás de otro vehículo. Una pulverización con barra típica presenta una pluralidad de toberas de pulverización montadas en posiciones espaciadas a lo largo de una barra, un gran tanque para que contenga el líquido de pulverización y un sistema de bombeo para bombear el líquido a las toberas. Normalmente se proporciona un sistema de control para controlar la proporción en que se pulveriza el pesticida en relación con la velocidad del suelo y se puede usar un sistema marcador para ayudar a la conducción y evitar el solapamiento.

Una de las desventajas de las pulverizaciones con barra convencionales es que los herbicidas se pulverizan indiscriminadamente sobre el cultivo, suelo desnudo y malas hierbas. Esto es lo que preocupa en el caso de cultivos alimenticios, llegando a protestar cada vez más grupos de consumidores acerca de los residuos químicos en los cultivos y el ganado. También hay un freno económico puesto que se debe aplicar un volumen mucho mayor de pulverización química por hectárea de lo que se requiere en realidad para controlar con eficacia las malas hierbas.

La solicitud de patente Australiana en tramitación con la presente Nº 16482/99 describe un método y dispositivo para discriminar diferentes tipos de vegetación del suelo en la agricultura en que se emplea una fuente de luz artificial para dirigir un haz de luz sobre la vegetación. Se proporciona un conjunto de sensores para detectar la radiación reflejada de la vegetación en una banda de longitudes de onda seleccionada y generar una señal de reconocimiento como respuesta a la detección. Un controlador lógico determina si una magnitud de la señal de reconocimiento cae dentro de un intervalo predeterminado de valores para distinguir un tipo de vegetación de otro tipo. En las longitudes de onda del rojo y del infrarrojo cercano hay alguna variación en la reflectancia de una planta a otra, dependiendo de una serie de factores. El controlador lógico compara la amplitud de la señal de reconocimiento con una ventana de decisión. Si la amplitud de la señal de reconocimiento entrante cae dentro de la ventana de decisión entonces el controlador lógico determina que un cierto tipo de planta se ha detectado y activa la correspondiente válvula de solenoide para suministrar una dosis de líquido de pulverización de una tobera de pulverización a la mala hierba diana.

Con algunos tipos de vegetación, no es posible distinguir la mala hierba de las plantas de cultivo basándose en el reconocimiento de la radiación reflejada sola. Por lo tanto, la patente australiana AU 16482/99 también describe el uso de una pluralidad de sensores dispuestos en una disposición con una configuración geométrica adaptada para ayudar en la discriminación de diferentes tipos de vegetación. Por ejemplo, una disposición lineal de tres sensores se puede adaptar para distinguir una vegetación diana de tipo tallo tal como, por ejemplo, mala hierba con nervadura (Chondrilla juncea L.) . Se programa una ventana de decisión única para cada sensor en la disposición en el controlador lógico para detectar señales de reconocimiento que caen dentro de las respectivas ventanas de decisión. Por una elección sensata de la disposición geométrica de sensores y proporcionando una única ventana de decisión para cada sensor, el controlador lógico puede distinguir con precisión entre diferentes plantas conformadas.

Un aparato según la introducción de la reivindicación 1, se conoce a partir de la patente de EE.UU. A-3 609 913.

Aunque la disposición anterior de sensores en una disposición geométrica funciona muy bien, en la práctica es poco conveniente la necesidad de cambiar la disposición geométrica para cada tipo de mala hierba que se desea distinguir.

Sumario de la presente invención La presente invención se desarrolló con vistas a proporcionar un método y aparato más eficaz para discriminar diferentes tipos de vegetación del suelo en agricultura, sin la necesidad de cambiar los componentes del soporte físico del aparato cada vez que se tiene que discriminar un tipo diferente de planta. Aunque la invención se describirá principalmente con referencia a la pulverización por punto selectiva de malas hierbas, será evidente que el método y aparato para discriminar diferentes tipos de vegetación del suelo también se puede usar para identificar malas hierbas para destrucción mecánica, cartografía de infestación por malas hierbas junto con un sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés) o sistema de posicionamiento global diferencial (dGPS, por sus siglas en inglés) , pulverización diferenciada de fertilizante líquido en plantas de cultivo, medición y registro de vigor del cultivo y otras prácticas de gestión de malas hierbas y cultivos. También será evidente que la invención no se limita en su aplicación a la labranza de extensos terrenos pero también se puede aplicar, por ejemplo, a la labranza de cultivo en hileras intensivo o identificación para clasificación de materia vegetal tal como fruto u otro producto.

Por toda esta memoria descriptiva el término "que comprende" se usa inclusive, en el sentido de que puede haber otras características y/o etapas incluidas en la invención no definidas o comprendidas expresamente en las características o etapas definidas o descritas con posterioridad. Lo que pueden incluir dichas otras características y/o etapas será evidente a partir de la memoria descriptiva leída en su totalidad.

Por toda esta memoria descriptiva el término "luz" se tiene que entender que incluye radiación electromagnética en el visible así como el espectro invisible, y así incluye, por ejemplo, radiación en el infrarrojo así como las regiones del infrarrojo cercano.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para discriminar de manera selectiva vegetación o materia vegetal, comprendiendo el aparato:

medio emisor de luz para generar un haz de luz que se pueda dirigir sobre las plantas o la materia vegetal sobre la que el medio emisor de luz se desplaza en relación a las plantas o materia vegetal;

medio de reconocimiento de la luz para reconocer luz transmitida de dicho medio emisor de luz y reflejada de dichas plantas o materia vegetal y generar una señal de reflexión como respuesta a dicho reconocimiento;

medio de reconocimiento de la distancia para reconocer la distancia relativa desplazada en relación a dichas plantas o materia vegetal por dicho medio emisor de luz y generar una señal de la distancia como respuesta a dicho reconocimiento y

medio de tratamiento conectado de manera operativa a dicho medio de reconocimiento de la luz y medio de reconocimiento de la distancia para combinar dicha señal de reflexión y señal de distancia según lo cual, en su uso, se pueden discriminar diferentes tipos de plantas o materia vegetal, incluyendo malas hierbas.

Preferiblemente, el medio de tratamiento combina la señal de reflexión y la señal de distancia para determinar el tamaño y/o la forma de la planta o materia vegetal.

Preferiblemente, dicho medio de reconocimiento de la distancia incluye un codificador con rueda para reconocer la velocidad a que un vehículo en que se monta el aparato se desplaza por el suelo. Típicamente dicho codificador con rueda genera una señal en la forma de un tren de pulsos o cuenta de pulsos, en la que la frecuencia de los pulsos es directamente proporcional a la velocidad a que se desplaza el vehículo por el suelo, así como la distancia que se ha desplazado. Preferiblemente, se proporciona un codificador con rueda separado a cada lado del vehículo, a fin de que el medio de tratamiento pueda identificar la distancia a que se ha desplazado el vehículo, cuándo el vehículo está virando, así como la velocidad a que está virando, y ajustar la respuesta de acuerdo con esto.

En una realización dicho... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (22) para discriminar de manera selectiva la vegetación o materia vegetal, comprendiendo el aparato:

medio (24) emisor de luz para generar un haz de luz (26) que se puede dirigir sobre las plantas o materia (28) vegetal sobre la que se mueve el medio emisor de luz en relación con las plantas o materia vegetal;

medio (30) de reconocimiento de luz para reconocer luz transmitida de dicho medio emisor de luz y reflejada de dichas plantas o materia vegetal y generar una señal de reflexión como respuesta a dicho reconocimiento y medio

(34) de reconocimiento de la distancia; caracterizado por que el medio de reconocimiento de la distancia es para reconocer la distancia relativa desplazada con respecto a dichas plantas o materia vegetal por dicho medio emisor de luz y generar una señal de distancia como respuesta a dicho reconocimiento y por que el aparato comprende además:

medio (32) de tratamiento conectado de manera operativa a dicho medio (30) de reconocimiento de la luz y medio

(34) de reconocimiento de la distancia para combinar dicha señal de reflexión y señal de distancia según lo cual, en su uso, se pueden discriminar diferentes tipos de plantas o materia vegetal.

2. Un aparato según la reivindicación 1, en el que el medio de tratamiento combina la señal de reflexión y la señal de distancia para determinar el tamaño y/o la forma de la planta o materia vegetal.

3. Un aparato según cualquier reivindicación 1 ó 2, en el que dicho medio de reconocimiento de la distancia incluye un codificador con rueda para reconocer la velocidad a que un vehículo en que se monta el aparato se mueve sobre el suelo.

4. Un aparato según la reivindicación 3, en el que dicho codificador con rueda genera una señal en la forma de un tren de pulsos o cuenta de pulsos, en el que la frecuencia de los pulsos es directamente proporcional a la velocidad a que el vehículo se mueve sobre el suelo, así como de la distancia a que se ha desplazado.

5. Un aparato según la reivindicación 3 ó 4, en el que se proporciona un codificador con rueda separado a cada lado del vehículo, a fin de que el medio de tratamiento pueda identificar cuándo el vehículo está virando y ajustar la respuesta de acuerdo con esto.

6. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho medio emisor de luz comprende una pluralidad de fuentes de luz artificial, adaptándose cada fuente de luz para transmitir un haz de luz a diferentes longitudes de onda, según lo cual, en su uso, se usa la señal de reflexión a cada longitud de onda por los medios de tratamiento junto con la señal de distancia para discriminar plantas o materia vegetal.

7. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el medio de tratamiento se programa para combinar la señal de reflexión y la señal de distancia para discriminar un tipo de materia vegetal de otro tipo de materia vegetal y/o un tipo de materia vegetal de materia no vegetal.

8. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, dicho medio de reconocimiento de la luz comprende una pluralidad de conjuntos de sensores montados en una disposición.

9. Un aparato según la reivindicación 8, cada conjunto de sensores comprende dos o más sensores montados cerca y adaptados cada uno para detectar la luz reflejada a diferentes longitudes de onda.

10. Un aparato según la reivindicación 9, en el que los sensores empleados son fotodiodos.

11. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, en el que un primer sensor en cada conjunto se adapta para generar una señal de reconocimiento cuando detecta luz reflejada con una longitud de onda máxima entre 550 nm y 650 nm.

12. Un aparato según la reivindicación 11, en el que un segundo sensor en cada conjunto se adapta para generar una señal de reconocimiento cuando detecta luz reflejada con una longitud de onda máxima entre 850 nm y 950 nm.

13. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que cada conjunto de sensores incluye uno o más sensores adicionales adaptados para generar una señal de reconocimiento cuando cada sensor adicional detecta luz reflejada con una predeterminada longitud de onda en las bandas de onda del visible, infrarrojo cercano

o infrarrojo, en el que el medio de tratamiento está conectado de manera operativa a los sensores adicionales y las señales de reconocimiento de los sensores adicionales se usan para discriminar plantas o materia vegetal.

14. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que dos o más sensores se montan de manera concéntrica para reducir la frecuencia de respuesta espectral "falsa positiva".

15. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medio de tratamiento se configura para producir una señal de salida cuando se identifica una planta diana o cuando se identifica un objeto que no es una planta diana.

16. Un aparato según la reivindicación 15, en el que el aparato incluye un medio de respuesta dispuesto para proporcionar una respuesta a la señal de salida.

17. Un aparato según la reivindicación 16, en el que el medio de respuesta es uno o más de:

una válvula de solenoide dispuesta para hacer funcionar un medio para pulverizar o una válvula dispuesta para hacer funcionar un medio para distribuir un polvo o material en forma de partículas o un medio de grabación para grabar la presencia y posición de la planta y/u objeto diana;

un medio de corte para cortar material como respuesta a la identificación de la planta u objeto diana o un medio de cultivo.

18. Un método para discriminar de manera selectiva vegetación, o materia vegetal, comprendiendo el método las etapas de:

generar un haz de luz que se pueda dirigir sobre las plantas o materia vegetal sobre la que el medio emisor de luz se mueve en relación con la planta o materia vegetal;

reconocer la luz transmitida de dicho medio emisor de luz y reflejada de dichas plantas o materia vegetal y generar una señal de reflexión como respuesta a dicho reconocimiento;

reconocer la distancia desplazada en relación con dichas plantas o materia vegetal por dicho medio emisor de luz y generar una señal de distancia como respuesta a dicho reconocimiento y

tratar dicha señal de reflexión y señal de distancia para determinar las características espectrales y el tamaño y/o la forma de las plantas o materia vegetal según lo cual, en su uso, se pueden discriminar diferentes tipos de plantas o materia vegetal, incluyendo malas hierbas.

19. Un método según la reivindicación 18, en el que la luz se reconoce mediante uno o más conjuntos de sensores con uno o más sensores.

20. Un método según la reivindicación 19, en el que los conjuntos de sensores se desplazan sobre el suelo y cada uno de los sensores en los conjuntos de sensores reconoce de manera continua luz reflejada hacia arriba de la superficie del suelo.

21. Un método según la reivindicación 19, en el que las plantas o materia vegetal se desplazan o se desplaza debajo de los conjuntos de sensores y cada uno de los sensores en los conjuntos de sensores detecta de manera continua la luz reflejada hacia arriba de las plantas o materia vegetal que se desplaza debajo.

22. Un método según cualquier reivindicación 20 ó 21, en el que cuando tiene lugar una primera señal de respuesta espectral afirmativa, el medio de tratamiento empieza a "hacer oscilar" los conjuntos de sensores a fin de que sólo operen para reconocer la presencia o ausencia de materia vegetal a intervalos discretamente espaciados.

23. Un método según la reivindicación 22, en el que se toman lecturas de cada uno de una pluralidad de conjuntos de sensores usados para reconocer la luz reflejada a intervalos uniformemente espaciados sobre la superficie del suelo, y se hacen funcionar típicamente por pulsos generados vía un codificador con rueda usado para reconocer la distancia desplazada sobre las plantas.

24. Un método según la reivindicación 23, en el que el espaciado del intervalo se fija a una distancia fijada, típicamente entre 0, 2 mm y 2 mm cuando se desplaza en una línea recta.