Fast imaging system for fertiliser granule motion: a way for centrifugal spreading management
Trajectographie de granulés d`engrais par imagerie rapide : vers une maîtrise de l`épandage centrifuge
Résumé
Mineral fertilization by centrifugal spreading is a high polluting process. Since few years, a lot of research have been realized to reduce impacts on environment. For that, centrifugal spreading, and particularly the initial conditions of flight of the granules, have to be very accurately determined and understood. This paper describes the conception of a fast imaging system for the characterization of the fertilizer centrifugal spreading in laboratory. This multiexposure patented system allows to determine the granule trajectories after their ejection, by using a high resolution low cost digital camera combined to a set of flashes, and also different motion estimation methods. The use of a combination between Markov random fields method and a theoretical modelling of the shape of the throws gives very satisfying results, which can be then used in ballistic flight model to predict fertilizer distribution on the ground. This repartition must be compared to a real repartition obtained during spreading hall tests. Prospective are numerous in term of use of our patented system. ENGRAIS, IMAGERIE, CONTROLE, EPANDAGE, DISTRIBUTEUR, CENTRIFUGATION, FERTILISATION MINERALE, DIRECTION, CAMERA, LIMITE DE RESOLUTION SPATIALE, METHODE, JET, ENGRAIS, DISTRIBUTEUR D'ENGRAIS
L`utilisation très fréquente des distributeurs centrifuges pour la fertilisation minérale est l`objet depuis plusieurs années d`études visant à améliorer la qualité de ces systèmes d`épandage et réduire in fine leurs impacts sur l`environnement. Pour progresser dans ce sens, il est primordial de bien connaître la dynamique de l'épandage centrifuge, et particulièrement les conditions initiales d'éjection des granulés d`engrais. Le travail décrit dans cet article présente la conception d'un système d'acquisition d'images rapides pour la caractérisation de l'épandage centrifuge d'engrais au laboratoire. Ce système multi-exposition breveté permet de déterminer les trajectoires des granulés après leur éjection, en utilisant une caméra numérique haute résolution combinée à une batterie de flashes, et différentes méthodes d'estimation du mouvement. La méthode par champs de Markov aléatoires, combinée à une méthode de modélisation théorique des jets d`engrais, donne des résultats très satisfaisants. Ces résultats peuvent alors être utilisés dans un modèle de vol balistique pour prédire la répartition d'engrais au sol, qui est alors à comparer à une répartition réelle obtenue lors d`essais en hall fermé. Les perspectives sont nombreuses en terme d`utilisation de ce système pour optimiser la conception des distributeurs centrifuges.