用户故事

CNH开发饲料收获机智能灌装系统

挑战

通过自动化玉米、草和其他作物在拖车中的填充过程,简化饲料收割机的操作

解决方案

使用基于模型的设计来开发、测试和实施自动化控制系统,该系统使用3D摄像头数据来定位加注口

结果

  • 开发时间减半
  • 生成的代码立即可操作
  • 获工业创新奖

“通过基于模型的设计,我们花费了大部分时间开发和优化系统。几乎没有时间用C语言实现或调试代码。在笔记本电脑上运行的Simulink模型与生产代码之间的性能没有差别。”万博1manbetx

卡雷尔Viaene, CNH
采用新荷兰FR9000系列IntelliFill™系统的牧草收获机。

新荷兰的FR9000系列大型牧草收割机能够以每小时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4毫米的小块。除了转向和保持最佳速度外,收割机操作员还必须将作物流导入拖车,并监控其填充水平。同时专注于驾驶和填充任务的需要使得复杂的工作更加困难。

为了应对这一挑战,CNH开发了一种自动拖车灌装系统,该系统采用3D摄像机来引导农作物流入拖车。开发使用基于模型的设计,新荷兰IntelliFill该系统使操作员能够在准确加注拖车时驾驶收割机,即使在能见度有限的情况下也是如此。

CNH创新能力中心的系统工程师Karel Viaene说:“基于模型的设计对这个项目至关重要,它使我们能够在紧迫的期限内完成任务。“万博1manbetxSimulink使我们能够调试和优化收割机驾驶室中的算法,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被证明是无效的,因为它们不能准确测量距离,检测不同的拖车形状和尺寸,或处理环境条件,如灰尘,明亮的阳光和黑暗。尽管3D近红外摄像机改进了距离测量,但需要在真实环境下进行测试和调试,需要在收割机上进行大量的开发工作。因此,快速更改并使用实际硬件重新测试设计的能力是至关重要的。

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CAN总线的开发环境。然后,他们可以在收割机的一个嵌入式处理器上快速实现经过验证的设计。万博1manbetx

解决方案

CNH使用基于模型的设计来加速新的Holland IntelliFill的开发和实施系统。

研究小组通过安装在收割机喷口上的3D摄像机收集数据。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的组件实现万博1manbetx®控制器模型。控制器接收来自摄像机的3D数据,并产生信号以控制喷口的横向移动、离开喷口的流向和摄像机的角度,以及向驾驶员发出视觉和听觉警报。

利用Simulink和DSP系统工具箱开发了系统的数据处理模块万博1manbetx. 计算机视觉工具箱使他们能够注释三维视频流以进行调试。

该团队使用了statflow®定义控制器状态,它管理系统的体系结构,并引导控制流从输入数据到输出信号。

在Simulink中开发了基本的工厂模型后,他们对拖车加注过程进行了闭环模拟。万博1manbetx

为了准备车内测试,团队使用车辆网络工具箱为控制器模型开发了CAN总线接口,以及使用仪器控制工具箱与3D摄像机的以太网接口.

在现场测试期间,Simulink控制器模型在收割万博1manbetx机驾驶室内的笔记本电脑上运行,每秒处理来自摄像机的20幅图像,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,以万博1manbetx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®9处理器,运行收割机的显示面板软件。

新荷兰IntelliFill该系统已在FR9000系列饲料收割机上投入生产。CNH正在使用基于模型的设计来开发其农业设备的新功能。

结果

  • 开发时间减半. “即使有一个经验丰富的C程序员团队,如果没有基于模型的设计,我们也无法按时完成项目,”Viaene说。“使用Simulink,我们可以在任何信号上设置范围并检查其值,但使用C,我们必须开发自己的调试工具,使开发时间加倍。”万博1manbetx

  • 生成的代码立即可操作. “我们没有时间手工开发C代码,”Viaene说。“我们使用嵌入式编码器从Simulink和Stateflow模型中生成的代码在第一次尝试时就开始工作,并与我们的模型在现场测试中的表万博1manbetx现完全相同。”

  • 获工业创新奖. 新荷兰该系统获得了欧洲最大的农业博览会Agritechnica的技术创新金奖。该奖项表彰具有显著改善现有工艺的新功能的产品s manbetx 845。“这是农业领域的最高奖项。接受它可以在市场上创造一个对新荷兰的正面印象。”