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Plus de bio grâce à l'automatisation de l'agriculture

Il y a cent ans, l'Allemagne était encore considérée comme un État agricole : 38 % de la population active était employée dans l'agriculture. Un agriculteur produisait des aliments pour nourrir en moyenne quatre personnes. Aujourd'hui, la situation est totalement différente : deux pour cent de la population active est active dans l'agriculture et nourrit en moyenne 131 personnes. Les chiffres de l'Allemagne pour 2010 reflètent la situation générale de l'économie agricole dans les pays industrialisés. Cela a été rendu possible avant tout par le progrès technique dans le secteur agricole.

L'évolution du comportement des consommateurs fait également que la fin de l'automatisation dans l'agriculture est encore loin. Le bio est sur toutes les lèvres et les taux de croissance annuels de l'alimentation biologique de 7 à 10 % (en Allemagne) le confirment. L'utilisation d'herbicides pour la lutte chimique contre les mauvaises herbes ne fait pas partie du tableau vert, même si la quantité serait réduite au minimum par une utilisation réfléchie. De même, le désherbage à la main n'est pas une alternative pour des raisons de coût et de temps. C'est ce qu'a pensé l'entreprise française Naïo Technologies, située près de Toulouse, qui a commencé à développer un robot désherbeur.

Deux caméras calibrées dans un réseau stéréo assurent une détermination exacte de l'emplacement. Calibré signifie que les deux caméras sont calibrées l'une par rapport à l'autre (intrinsèque) et que le réseau stéréo est calibré par rapport au monde "réel" au moyen d'un vecteur de translation et d'une matrice de rotation (extrinsèque). Si le système compare maintenant les points correspondants dans deux images stéréo successives, il peut calculer la variation de l'axe Z au moyen de la triangulation et a ainsi obtenu l'information sur le mouvement. Pour éviter de devoir calculer un trop grand nombre de données, l'image est divisée en rectangles et réduite à un petit nombre de caractéristiques dans l'image. Pour s'assurer que le système reste robuste malgré la "réduction de l'information", l'algorithme RANSAC est utilisé pour nettoyer les valeurs mesurées des valeurs aberrantes.

Pour l'orientation entre les trajectoires des plantes, Naïo s'appuie sur un algorithme de correspondance stéréo, qui calcule une carte de disparité pour la paire de caméras. En combinaison avec la correspondance stéréo, le robot peut déterminer le chemin à parcourir et éviter les obstacles. Les deux systèmes sont exécutés à des fréquences différentes, à savoir le système d'odométrie à 15 images par seconde, l'algorithme de correspondance stéréo à 5 images par seconde. À partir des deux résultats, Naïo reconstruit des cartes 3D que le robot garde en mémoire.

Lors du choix des composants matériels, Naïo a opté pour des composants embarqués économes en énergie, associés à un système Linux compact. Jusqu'ici, tout va bien, mais lors de la première série, il est apparu que le pilote Linux des caméras utilisées comportait de nombreux bogues et que le déclenchement simultané des deux capteurs semblait presque impossible. Par conséquent, Naïo a recommencé à chercher un appareil photo approprié et l'a trouvé dans le Caméra embarquée USB 2.0 mvBlueFOX-MLC200w de MATRIX VISION. La caméra est équipée d'un capteur CMOS à obturateur global Aptina, qui est prédestiné à une utilisation en extérieur dans différentes conditions d'éclairage grâce à sa haute sensibilité.

Le passage à la caméra MATRIX VISION a été payant dès le départ. Grâce au contact direct avec le développement et le support et à la réaction rapide aux bugs découverts, la caméra a pu être intégrée plus rapidement que prévu. Le déclenchement synchrone de plusieurs caméras de la carte mvBlueFOX MLC fait partie des fonctionnalités de base de la caméra et a également impressionné les développeurs de Naïo, qui ont rapidement configuré les caméras grâce à la bonne documentation. Selon les développeurs, la possibilité de télécharger les paramètres d'étalonnage du système complet vers la mémoire non volatile de la caméra concernée s'est également avérée très utile. Cela rend le système plus robuste et il y a une double sauvegarde pour l'étalonnage.

Jean Inderchit, ingénieur en robotique chez Naïo Technologies

Le pilote MATRIX VISION fonctionne de manière fiable sur toutes les plateformes. Cela signifie que Naïo reste flexible en cas de changement de plate-forme à l'avenir et peut continuer à faire confiance aux caméras MATRIX VISION.