Investigação de imagens do spray como estimativa de qualidade de bicos aspersores de spray cônico vazado

Abstract

Bicos aspersores são amplamente aplicados para irrigação, selecionados de acordo com a distribuição de spray desejada. Os defeitos apresentados nos bicos resultam em falhas na distribuição do spray, prejudicando a uniformidade de aplicação do fluido. Devido à dificuldade de observação do orifício dos bicos, a qualidade é geralmente analisada por inspeção visual do spray, um procedimento sujeito a erros de análise por falha humana ou problemas nas condições de observação. O objetivo deste trabalho é definir métodos para estimar a qualidade de bicos aspersores de spray de cone vazado a partir de imagens de vistas laterais do spray, identificando se o bico está em bom estado ou com defeitos que prejudiquem sua função. Com acesso a uma bancada de teste fornecido pela Spraying Systems Co. foram coletadas quatro imagens de vistas laterais do spray (frontal, traseira, lateral direita e esquerda) de bicos previamente definidos como bom estado ou defeituosos, utilizando então o padrão de intensidade das imagens para verificação de uniformidade do spray. Foi utilizado um filtro passa baixa aos sinais de intensidade visando a redução de ruídos e para melhoria dos resultados foi utilizado um método para aumento de contraste pela transformação de potência. A técnica se baseia na análise de padrões da intensidade das imagens adquiridas, conforme mencionado anteriormente. Portanto, realiza-se uma análise comparativa das área das curvas de intensidade nas quatro posições do spray para cada bico, verificando a uniformidade ou falhas de acordo com os desvios nas áreas em diferentes posições para um mesmo bico. Como análise complementar, foram obtidas as funções de auto-correlação e correlação cruzada para os sinais de intensidade, verificando a similaridade entre os sinais de diferentes posições do spray como verificação de sua uniformidade.

Spray nozzles are widely used in crops irrigation, selected according to the desired spray distribution. The wear present in nozzles results in failures in spray distribution, compromising the uniformity of fluid application. Hence, the quality of sprays generated by nozzles is usually analyzed by visual inspection, but this procedure is related to the user experience and susceptible to errors. The objective of this work is to define methods to estimate the quality of hollow cone spray nozzles from four images of lateral views of the spray (front, back, right and left), which are then used to identify the nozzle health condition. A special bench provided by Spraying Systems Co.is used to collect the images in a controlled condition. Furthermore, the company also provided nozzles with different health conditions conditions sellected by experts. These conditions were classified as good, moderate and not acceptable. The analysis is carried out by using the intensity pattern of each nozzle to verify its uniformity. The method herein developed starts first pre-processing the collected images by using a low-pass filter to the intensity signals to attenuate undesirable noise together with the Power-Law Transformation which is applied to enhance the intensity highlighting its features. The intensity signals of the cross-section of spray nozzles are used to give the information related to the health condition on the nozzles. The main and simpler parameter used is the area given by the change of intensity levels along the cross-section area. The uniformity of the spray can be checked by analysing the difference between the calculated areas from each four images. Moreover, the auto and cross-correlation functions of the cross-section intensity of sprays are also conducted to give a degree of spray concentration at a certain position, jeopardising the required uniformity.