用户故事

CNH开发牧草收割机智能灌装系统

挑战

通过自动化将玉米、草和其他作物装入拖车的过程,简化牧草收获机的操作

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嘴

结果

  • 开发时间减半
  • 生成的代码立即可操作
  • 荣获行业创新奖

“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。”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。

新荷兰的大型FR9000系列牧草收获机能够收获玉米、草和其他作物,产量超过300吨每小时,同时切割作物短至4毫米。除了操控和保持最佳速度外,收割机操作员还必须引导作物流入拖车,并监控其装载水平。同时专注于驾驶和完成任务的需求使得一项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该系统使操作者能够在装载拖车时准确地驾驶收割机,即使能见度有限。

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。万博1manbetx然后,他们就可以在收割机的嵌入式处理器中迅速实现经过验证的设计。

解决方案

CNH使用基于模型的设计来加速新荷兰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的组件来实现万博1manbetx®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嘴的横向运动、流出喷嘴的方向、摄像头的角度,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.计算机视觉的工具箱使它们能够注释3D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。万博1manbetx

为了准备车载测试,团队使用车载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到3D摄像机的以太网接口

在现场测试期间,Simulink控制器模型运行在万博1manbetx收集车驾驶室内的一台笔记本电脑上,每秒处理来自摄像头的20幅图像,并通过CAN总线向机器控制器发送命令。

团队在现场对Simulink模型进行了微调,以改万博1manbetx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产品C代码,并将其部署到ARM上®9个处理器,运行收割机的显示面板软件。

新荷兰IntelliFill该系统是在FR9000系列牧草收获机上生产的。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.“即使有一个由经验丰富的C语言程序员组成的团队,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Sim万博1manbetxulink,我们可以在任何信号上放置一个示波器,并检查它的值,但使用C,我们必须开发自己的调试工具,使开发时间加倍。”

  • 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statflow模型生万博1manbetx成的代码从第一次尝试开始就工作了,并与我们的模型在现场测试中的表现完全一致。”

  • 荣获行业创新奖.新荷兰IntelliFill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。”