Научный архив: статьи

Отметили значительный потенциал для внедрения цифровизации в животноводстве. К актуальным направлениям использования цифровых технологий относится замена ручного сбора данных о фенотипе животных, включая линейные показатели экстерьера. В вопросе создание бесконтактной системы цифрового мониторинга экстерьера крупного рогатого скота важным элементом являются камеры, обеспечивающие точное определение расстояния до объекта. Цифровая реконструкция морфометрии тела животных с помощью бесконтактного метода измерения и автоматическое определение размеров могут эффективно решить проблемы с неточностью и субъективностью бонитёров. (Цель исследования) Изучить возможность использования стереокамер для измерения расстояния до объектов с необходимой точностью, а также проанализировать работу системы стереозрения в разных участках кадра. (Материалы и методы) В исследовании использована стереопара из двух расположенных на плате объективов 1/3-Inch CMOS OV4689 на 4 мегапикселя на расстоянии 6,3 сантиметра друг от друга. Ориентиром достаточной точности измерения расстояния принималось достижение погрешности не более 1-2 процентов (1-2 сантиметра) от расстояния до объекта (0,5-1 метра). В качестве испытательного стенда использовался размеченный лист с шагом 25 сантиметров, а сами стереокамеры выполняли съемку стенда на расстоянии от 30 до 100 сантиметров с шагом 10 сантиметров. (Результаты и обсуждение) В двух этапах исследования применялись две конфигурации камер: одиночная стереокамера и единый блок из трех таких камер. Результаты съемки одиночной стереокамеры показали погрешность измерений 5-10 сантиметров на расстоянии 0,3-1 метра до объекта. Для блока из трех стереокамер точность оказалась аналогичной. Определили, что в центре кадра точность выше: средняя ошибка при близких к нулю углах зрения составила 3 сантиметра. (Выводы) Доказали отсутствие влияния количества стереопар на точности и то, что выявленная погрешность - это предел возможностей стереозрения для данных стереопар.

Оценка фенотипа является неотъемлемой частью работы по улучшению генетического потенциала отечественных пород крупного рогатого скота. Проводятся исследования по цифровизации и автоматизации фенотипирования с использованием оптических систем распознавания и оценки линейных параметров животных. Разрабатывается макет бесконтактной системы мониторинга показателей фенотипа скота. Перемещение животных внутри макета (лабораторного измерительного стенда) ограничивается специальным прозрачным стеклом из полиэтилентерефталата, что позволяет получать трехмерные снимки экстерьера животных. Для подтверждения пригодности стекла к эксплуатации проведены лабораторные испытания. (Цель исследования) Определение степени влияния загрязнения стекла на точность работы оптической системы распознавания животных. (Материалы и методы) Приведены характеристики лабораторного стенда, объекта и оборудования, методика и условия эксперимента. Вероятность определения степени загрязнения стекла выражалось в пределах 0-1 (0,78 – высокая вероятность определения). (Результаты и обсуждение) Исследование показало, что система определения линейных параметров животных способно стабильно работать при загрязнении оградительного стекла до 30 процентов включительно. При загрязнении 50 процентов и некачественной очистке стекла возможность распознавания точек интереса снижается в 1,625 раза, а при загрязнении 80 процентов качественный сбор данных невозможен, в виду того, что камера не способна определить объект. При некачественной очистке стекла система работает нестабильно. (Выводы) Оптическая система позволяет распознавать и проводить оценку линейных параметров животных при загрязнении оградительного стекла лабораторного стенда не более 50 процентов и при условии его качественной очистки. При загрязнении стекла до 30 процентов данные оценки выше на 2,6-38 процента по сравнению с другими уровнями загрязнения.

Крупные животноводческие комплексы работают в основном на импортном технологическом оборудовании в автоматизированных роторных доильных залах, которые обеспечивают максимальную пропускную способность – от 100 до 500 гол/ч. Наиболее капиталоемкой составной частью роторной доильной установки «Карусель» является вращающаяся платформа, несущая на себе основную нагрузку (собственный вес и массу перемещаемых животных). Практически круглосуточный режим работы предопределяет значительный расход электроэнергии и износ приводных, опорных, направляющих колес и рельсов, замена которых является трудоемким процессом. Остро стоит вопрос об импортозамещении оборудования. С целью повышения эксплуатационной надежности работы доильной установки «Карусель», снижения капитальных затрат при монтаже, текущих затрат на техническое обслуживание и ремонт авторами предложено разработать ресурсосберегающую конструкцию вращающейся доильной платформы. Предложены технологическая схема левитирующей доильной платформы «Карусель» с использованием движителей, построенных на принципах магнитной левитации (безопорного вывешивания) на постоянных магнитах (магнитная сборка Хальбаха), и структурно-логическая модель магнитного подвеса доильной платформы. К преимуществам такой системы относится практическое отсутствие силы трения на перемещение грузовой платформы с животными, что потребует значительно меньшей мощности привода. При этом обеспечиваются бесшумность передвижения, существенно меньшие эксплуатационные затраты, связанные с необходимостью замены опорных катков, смазывания подшипников, обслуживания 2-3-тяговых электроприводов и др. Инновационная привлекательность разработки заключается в возможности создания кольцевого и линейного магнито-планирующего электрического транспорта в технологических установках для передвижения и обслуживания животных в доильных залах, перемещения роботизированных кормовагонов в кормоцехах, складских помещениях и на ферме.