CNH开发牧草收割机智能灌装系统

挑战

通过将玉米、草和其他作物装填拖车的自动化过程,简化了饲料收割机的操作

解决方案

使用基于模型的设计来开发、测试和实现一个自动控制系统,该系统使用3D摄像机数据来定位填充喷口

结果

  • 开发时间减半
  • 生成的代码立即运行
  • 获行业创新奖

“在基于模型的设计中,我们花了大部分时间开发和优化系统。几乎没有花任何时间用C语言实现它或调试代码。在笔记本电脑上运行的Simulink模型和产品代码之间的性能没有区别。”金宝app

卡雷斯·瓦琳,CNH
来自新荷兰FR9000系列的Intellifill™系统的牧草收割机。

新荷兰公司的大型FR9000系列饲料收获机能够以每小时300吨以上的产量收获玉米、牧草和其他作物,同时将作物切成短至4毫米的小块。除了转向和保持最佳速度,收割机操作员必须引导作物流向拖车,并监测其填充水平。需要同时专注于驾驶和完成任务,这使得一项复杂的工作更加困难。

为了解决这一挑战,CNH开发了一种自动拖车灌装系统,采用3D摄像头来引导厂房流入拖车。开发使用基于模型的设计,新的荷兰Intellifill该系统使操作者能够驾驶收割机,同时准确填充拖车-即使能见度有限。

“基于模型的设计对于这个项目至关重要,并使我们能够满足紧张的截止日期,”CNH创新能力中心的系统工程师卡尔佩雷说。“金宝appSimulink使我们能够在收集者的驾驶室中调试和优化我们的算法,并生成第一次运行的嵌入式代码。”

挑战

基于标准摄像机的填充系统原型证明是无效的,因为它们无法准确测量距离,检测不同的拖车形状和尺寸,或处理灰尘,明亮的阳光和黑暗等环境条件。虽然3D近红外摄像头改善了距离测量,但在现实世界的条件下测试和调试需要大部分开发工作要在收割机上完成。因此,快速更改的能力,然后用实际硬件重新测试设计至关重要。

为了充分利用有限的测试时间,工程团队需要一个支持直接连接3D摄像机和收割机的CAN总线的开发环境。金宝app然后,他们就可以在收割机的一个嵌入式处理器上迅速实现经过验证的设计。

解决方案

CNH利用基于模型的设计加快了New Holland IntelliFill的开发和实现系统。

该团队从安装在收割机喷口上安装的3D摄像机收集了数据。使用matlab.®他们分析了这些点云并评估了3D处理技术。

候选算法作为Simulink组件实现金宝app®控制器模型。控制器接收来自摄像头的3D数据,并产生信号来控制喷口的横向运动、流出喷口的水流方向和摄像头的角度,以及向驾驶员发出视觉和听觉警报。

系统的数据处理模块是使用Simulink和DSP系统工具箱开发的金宝app.计算机视觉的工具箱使他们能够注释3D视频流以进行调试。

团队使用州流®要定义控制系统架构的控制器状态,并将控制流从输入数据引导到输出信号。

在Simulink中建立了基本的工厂模型后,他们对拖车灌装过程进行了闭环仿真。金宝app

为了准备在车测试,该团队使用车辆网络工具箱为控制器模型开发了一个CAN总线接口,以及一个使用仪器控制工具箱的3D摄像机的以太网接口

在现场测试中,在收割机驾驶室内一台笔记本电脑上运金宝app行的Simulink控制器模型每秒处理来自摄像头的20张图像,并通过CAN总线向机器控制器发送命令。

该团队在现场对Simulink模型进行了微调,以金宝app改进和优化控制算法。

使用嵌入式编码器®,他们从控制器模型生成生产C代码,并将其部署到ARM上®9号处理器,运行收割机的显示面板软件。

New Holland IntelliFill该系统在FR9000系列牧草收割机上投产。CNH正在使用基于模型的设计为其农业设备开发新的功能。

结果

  • 开发时间减半.Viaene说:“如果没有基于模型的设计,即使有一个经验丰富的C程序员团队,我们也无法按时完成项目。”“使用Sim金宝appulink,我们可以在任何信号上设置一个范围并检查其值,但使用C,我们必须开发自己的调试工具,将开发时间翻倍。”

  • 生成的代码立即运行.Viaene说:“我们没有时间手工开发C代码。”“我们用Embedded Coder从Simulink和stat金宝appflow模型中生成的代码从第一次尝试开始就工作了,并且执行得和我们在现场测试中的模型完全一样。”

  • 获行业创新奖.New Holland IntelliFill系统赢得了欧洲最大的农业公平农业省农业科学的技术创新金牌。该奖项识别出具有新功能的产品,可显着改善现有下载188bet金宝搏流程。“这是农业产业的最高奖项。接受它创造了对市场上新荷兰的积极看法,“Vienene说。