Stima del peso della frutta raccolta con sensori di distanza

L’introduzione sul mercato delle raccoglitrici meccaniche per alberi da frutto offre l’opportunità di incorporare nuovi monitor di resa. Tradizionalmente, la resa viene misurata sul campo da sistemi di pesatura di lotti di frutta che impiegano celle di carico, che però presentano alcuni problemi, come oscillazioni e valori anomali.

Un lavoro spagnolo pubblicato su Computers and Electronics in Agriculture . 205, 107620, 2023 ha sviluppato e valutato due sistemi di misurazione della distanza (uno sperimentale che utilizza una matrice di sensori con tecnologia a tempo di volo a basso costo e un altro, un sistema commerciale, con una fo- tocamera 3D) per stimare il volume della frutta raccolta nei bin e correlare il volume con il peso corrispondente. A tal fine, sono stati sviluppati due algoritmi per stimare il volume del carico di frutta. Sono stati condotti diversi test per determinare il campo visivo dei sensori e l’influenza dell’illuminazione, della riflettività di diverse superfici e delle vibrazioni in transito sulle misurazioni fornite. L’illuminazione si è rivelata un fattore limitante per l’accuratezza del sistema sperimentale e ha richiesto azioni di mitigazione per poterlo utilizzare. L’errore relativo medio della misurazione della distanza calcolata dal sensore era inferiore allo 0,8% e all’1,6% rispettivamente per il sistema commerciale e sperimentale, errore che tendeva a ridursi all’aumentare della distanza dall’obiettivo di misurazione. Le misurazioni su superfici opache hanno mostrato un errore di misurazione inferiore rispetto a quelle su superfici lucide, con un errore doppio nel sistema commerciale rispetto a quello sperimentale. L’errore nella stima del volume è risultato inferiore nel sistema commerciale e poteva essere ridotto a meno dell’1,6% con la pre-calibrazione. In generale, con le accelerazioni tipiche del traffico agricolo, nel funzionamento dinamico i sensori di distanza hanno favorito una minore variazione nei risultati rispetto alle celle di carico, che richiederebbero l’elaborazione dei segnali registrati. Nell’intervallo di riempimento di una scatola superiore a 150 kg, l’errore assoluto nella stima del peso era di 5,4 kg per il sistema sperimentale e di 11,0 kg per il sistema commerciale. Tuttavia, questo errore può aumentare con l’uso del sistema sperimentale se il riempimento avviene dal centro o da una posizione angolare.

In generale, i sistemi offrono risultati accettabili per l’utilizzo di questa tecnologia se non è necessaria un’estrema precisione. Questo lavoro stabilisce le basi di una tecnologia che può essere un’alternativa alle celle di carico ed essere applicata alle macchine raccoglitrici per registrare la produzione continua in tempo reale.