DE102016125662B3

DE102016125662B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Zählen von Elementen eines homogenen Schüttguts

Info

Publication number: DE102016125662B3
Application number: DE102016125662.5A
Authority: DE
Inventors: Anne Balkema
Original assignee: KWS SAAT SE and Co KGaA
Current assignee: KWS SAAT SE and Co KGaA
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2036-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut, insbesondere Pflanzensamen, mit einem Gehäuse, das eine Bodenplatte zum Aufstellen der Vorrichtung und einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen von Schüttgut aufweist, einer Erfassungseinheit zum Erfassen einer Repräsentation des aufgenommenen Schüttguts und einer Steuereinheit, die in dem Gehäuse angeordnet ist und als Eingabegerät konfiguriert ist, sowie ein Verfahren zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut, insbesondere Pflanzensamen, insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut, insbesondere Pflanzensamen, mit einem Gehäuse, das eine Bodenplatte zum Aufstellen der Vorrichtung und einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen von Schüttgut aufweist, und einer Erfassungseinheit zum Erfassen einer Repräsentation des aufgenommenen Schüttguts.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut, insbesondere Pflanzensamen, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach der eingangs genannten Art.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus DE 297 09 234 U1 bekannt. Dort ist eine Zähleinrichtung zum Auszählen von Saatgut und Körnerproben oder dergleichen offenbart. Die offenbarte Zähleinrichtung umfasst eine Zählgutaufgabe, eine Schüttplatte sowie eine Freiräumvorrichtung. Die Zählgutaufgabe weist eine Trichterform auf und ist derart oberhalb der Schüttplatte angeordnet, dass aufgegebenes Saatgut im freien Fall und im Wesentlichen vereinzelt verteilt auf die Schüttplatte gelangt. Der Trichter weitet sich zur Schüttplatte hin auf und weist Querstreben zur Vereinzelung des Saatguts auf. Die Einrichtung weist ferner eine optoelektronische Kamera und/oder einen Scanner auf, welcher die Fläche der Schüttplatte erfasst, wobei die optoelektronische Kamera mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Ausleuchten der Schüttplattenfläche zusammenwirkt. Sowohl in der Variante der optoelektronischen Kamera als auch in der Variante mit dem Scanner, sind diese unterhalb der Schüttplatte angeordnet. Ferner weist die Zähleinrichtung einen Steuerrechner zur Vorgabe des Messablaufs auf, der das von der Kamera oder dem Scanner erfasste auf der Schüttplatte befindliche Saatgut auszählt und die Zählwerte darstellt.
Der Steuerrechner ist dabei als externe Einheit ausgebildet. Auf diesem externen PC ist eine Software angeordnet, die basierend auf dem erfassten Bild die Anzahl berechnet. Über einen an dem PC angeschlossenen Monitor kann ein Bediener das System bedienen und erhält über ein Bildschirmmenü entsprechende Anweisungen.
Weiterhin sind derartige Vorrichtungen kommerziell erhältlich. So ist beispielsweise von der Firma OPTOMACHINES, Frankreich, eine Vorrichtung mit dem Namen OPTO-AGRI bekannt. Dieses Gerät funktioniert ähnlich, wie das in DE 297 09 234 U1 beschriebene, weist in Abweichung allerdings keinen Trichter auf, sondern eine Schublade in die das zu zählende Schüttgut gegeben wird.
Eine weitere, kommerziell erhältliche Vorrichtung, ist von der Firma GTA Sensorik GmbH, der Anmelderin von DE 297 09 234 U1 erhältlich, die grundsätzlich wie in DE 297 09 234 U1 beschrieben aufgebaut ist. Das Gerät ist unter dem Namen „Marvin“ erhältlich. Der Verlauf und das Ergebnis der Analyse lassen sich bei dieser Vorrichtung anhand von Bildern und einer Protokolltabelle verfolgen, kontrollieren und speichern. Dazu ist die Vorrichtung mit einem PC verbindbar. Die Programm- und Analyseeinstellungen werden an die Samenart und an die Erfordernisse der Nutzer angepasst. Es besteht auch die Möglichkeit, die Ergebnisse in eine MS-Excel-Tabelle oder eine Datenbank zu exportieren.
EP 0 501 639 A2 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zur Zählung von Einzelelementen eines homogenen Schüttguts, insbesondere für Schüttgut, welches neben losen Einzelelemente aber auch Objekte bestehend aus Zusammenschlüssen von Einzelelemente (‚bunched objects‘) enthält, sodass eine präzise Bestimmung der Anzahl von Einzelelementen schwierig ist. Die zu zählenden Elemente werden in der Vorrichtung zunächst möglichst vereinzelt und dann mittels Zuführeinheit als Einzelelemente oder eben als zusammengeschlossene Objekte der Erfassungseinheit zugeführt. Aus der Serie von Repräsentationen der Einzelelemente oder der zusammengeschlossenen Objekte bestimmt die Steuereinheit dann die Anzahl der einzelnen Elemente des Schüttguts.
Eine weitere Vorrichtung zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut ist aus GB 2497158 A bekannt. Hierfür werden die Elemente des Schüttguts zunächst auf einem Förderband vereinzelt und dann einem Behälter zugeführt. Die Zählung der Einzelelemente erfolgt auf dem Förderband, wobei diejenigen Elemente gezählt werden, welche im Begriff sind, vom Förderband in den Behälter zu fallen. Wenn eine vorgegebene Anzahl im Behälter erreicht ist, kann über die Steuereinheit das Förderband gestoppt.
In DE 196 45 068 C1 ist eine Zählvorrichtung für Saatgut und Körnerproben oder dergleichen offenbart. Die Steuereinheit ist dabei als externe Einheit in Form eines PC ausgebildet. Auf diesem externen PC ist eine Software angeordnet, die basierend auf der erfassten Repräsentation die Anzahl der Elemente des Schüttguts berechnet. Über einen an dem PC angeschlossenen Monitor kann ein Bediener das System bedienen und erhält über ein Bildschirmmenü entsprechende Anweisungen. Diese Steuereinheit sieht jedoch nicht vor als Schnittstelle zu agieren, welche eine ‚plug and play‘ Kommunikation mit einer weiteren externen Verarbeitungseinheit ermöglicht.
DE 198 05 040 A1 beschreibt eine Koordinatenmessmaschine mit Durchlichtbeleuchtung sowie ein Verfahren zur optischen Vermessung eines Messobjekts mit Durchlichtbeleuchtung. Im Betrieb ist die Beleuchtungseinheit starr angeordnet ist, während der optische Sensors, beispielsweise eine Kamera, immer wieder neu positioniert werden, um eine hohe Messgenauigkeit zu erzielen.
Die vorgenannten Systeme sind allerdings verhältnismäßig groß und aufwendig gestaltet. Sie benötigen speziell geschultes Personal, spezielle Software und Peripheriegeräte, um verwendet werden zu können. Daher eignen sich diese Geräte zwar für den Laboreinsatz, sind aber für die Arbeit auf dem Feld weniger geeignet. Zudem lässt sich das in DE 297 09 234 U1 offenbarte Gerät schwer reinigen und es besteht die Möglichkeit, dass Samen im oberen Teil des Trichters aufgehalten werden.
Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in ihrem Aufbau vereinfacht, auf dem Feld einsetzbar und einfach zu bedienen ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch eine Steuereinheit, die in dem Gehäuse angeordnet ist und wenigstens eine Speichereinheit mit Softwaremitteln, einen Prozessor und eine Schnittstelle aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die erfasst Repräsentation zu empfangen sowie mittels der Softwaremittel, die auf dem Prozessor ausgeführt werden, basierend auf der Repräsentation die Anzahl der einzelnen Elemente des aufgenommenen Schüttguts zu ermitteln, wobei die Steuereinheit als Eingabegerät konfiguriert ist, sodass die Vorrichtung über die Schnittstelle mit einer externen Verarbeitungseinheit verbindbar ist, um di ermittelte Anzahl der einzelnen Elemente an der externen Verarbeitungseinheit bereitzustellen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch die Integration der Steuereinheit in das Gehäuse keine Peripheriegeräte zur Auswertung und insbesondere zur Ermittlung der Anzahl einzelner Elemente in dem Schüttgut erforderlich und die Vorrichtung auf diese Weise unabhängig und autonom betreibbar ist, ohne dass eine bestimmte Software auf einem Peripheriegerät installiert werden muss. Die Verbindung der Vorrichtung mit einer externen Verarbeitungseinheit kann erfindungsgemäß über die Schnittstelle der Steuereinheit erfolgen, wobei die Steuereinheit als Eingabegerät konfiguriert ist. Hierdurch lässt sich die Vorrichtung auf einfache Art und Weise im Sinne eines Plug & Play Geräts mit einer externen Verarbeitungseinheit, wie beispielsweise einem PC, verbinden, der die Vorrichtung dann als Eingabegerät, beispielsweise als Tastatur erkennt. Die Steuereinheit stellt dann die ermittelte Anzahl als Signal über die Schnittstelle der externen Verarbeitungseinheit bereit, die das Signal als von einem Eingabegerät kommend identifiziert und verarbeiten kann.
Durch diese Kombination der Erfindungsmerkmale wird es möglich, die Vorrichtung autark zu nutzen und mit herkömmlichen Peripheriegeräten zu verbinden, ohne eine besondere Software installieren zu müssen, oder besondere Fähigkeiten im Umgang mit der Vorrichtung zu erwerben. Die Vorrichtung ist intuitiv bedienbar und die ermittelte Anzahl wird auf eine Weise an der Schnittstelle bereitgestellt, die unmittelbar verarbeitbar ist. Der Prozess der Auswertung der erfassten Repräsentation, das heißt der Prozess der Datenverarbeitung der Repräsentation zur Bestimmung der Anzahl einzelner Elemente des Schüttguts findet vollständig auf der Steuereinheit der Vorrichtung selbst statt und bedarf keiner externen Peripheriegeräte.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung lässt sich ebenso für verschiedene Schüttgüter verwenden, die im Wesentlichen homogen sind. Besonders bevorzugt wird die Vorrichtung für Pflanzensamen eingesetzt, insbesondere Saatgut. Ein anderer denkbarer Anwendungsfall sind einzelne, beispielsweise kugelförmige Halbzeuge oder Fertigerzeugnisse aus Produktionsprozessen, oder auch tierische Produkte wie Fischeier. Das Schüttgut ist vorzugsweise granular und weist einzelne Elemente, Körner oder dergleichen auf.
Der Aufnahmebereich der Vorrichtung dient zum Aufnehmen von Schüttgut. Das Schüttgut wird vorzugsweise manuell in den Aufnahmebereich gegeben, in dem das Schüttgut dann aufgenommen, also gestützt zum Liegen kommt. In dem Aufnahmebereich lagert das Schüttgut ruhend.
Die Erfassungseinheit ist zum Erfassen einer Repräsentation des im Aufnahmebereich befindlichen Schüttguts vorgesehen. Als Repräsentation wird im vorliegenden Fall insbesondere eine digitale und/oder analoge Repräsentation verstanden. Vorzugsweise umfasst die Repräsentation Signale und/oder Daten, die das in dem Aufnahmebereich aufgenommene Schüttgut repräsentieren und abbilden. Die erfasste Repräsentation wird vorzugsweise von der Steuereinheit in der Speichereinheit oder in eine weitere Speichereinheit der Steuereinheit gespeichert.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nutzt die Steuereinheit zum Bereitstellen der ermittelten Anzahl das HID-Protokoll. Die Schnittstelle ist in diesem Fall bevorzugt als USB-Schnittstelle ausgebildet. Die Steuereinheit nutzt vorzugsweise das USB-HID-Protokoll. Das HID (Human Interface Device) Protokoll, aufrufbar unter www.usb.org/developers/hidpage/ beschreibt die Kommunikation zwischen Geräten, wobei eines der Geräte als Eingabegerät (Device) konfiguriert ist. Vorzugsweise ist die Steuereinheit als Device im Sinne der HID-Spezifikation, Version 1.11, konfiguriert. Der Standard ist aufrufbar unter http://www.usb.org/developers/hidpage/HID1_11.pdf Alternativ ist es auch denkbar, den PS/2-Standard zu nutzen.
In einer bevorzugten Variante oder zusätzlich ist die Steuereinheit als Webserver konfiguriert und nutzt zum Bereitstellen der ermittelten Anzahl das HTTP-, HTTPS-, oder TCP-Protokoll. Vorzugsweise nutzt die Steuereinheit das HTTP-Protokoll gemäß Standard RFC 7235, RFC 7234, RFC 7233, RFC 7232, RFC 7231, RFC 7230, RFC 7541, RFC 7540, RFC 2616 und RFC 1945. Vorzugsweise nutzt die Steuereinheit das TCP-Protokoll gemäß Standard RFC 793 und RFC 1323. Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung wird die Konnektivität weiter verbessert und die Vorrichtung lässt sich drahtgebunden oder drahtlos mit einer Verarbeitungseinheit verbinden und die ermittelte Anzahl kann über das HTTP-, HTTPS-, oder TCP-Protokoll übertragen und bereitgestellt werden. Da diese Protokolle von den meisten externen Verarbeitungseinheiten unterstützt werden, kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung im Sinne eines Plug & Play mit derartigen Geräten auf einfache Art und Weise und intuitiv genutzt werden.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Steuereinheit in dem Gehäuse gekapselt ist. Die Steuereinheit ist so durch das Gehäuse geschützt und in der Vorrichtung fest verbaut. hierdurch lässt sich die Vorrichtung einfacher auch auf dem Feld oder in nicht sterilen Umgebungen verwenden, ohne die Funktionalität der Vorrichtung einzuschränken. Das Merkmal „gekapselt“ bedeutet in dem Zusammenhang nicht, dass das Gehäuse hermetisch im Sinne von fluiddicht abgeschlossen sein muss, sondern vielmehr, dass die Steuereinheit von dem Gehäuse eingehaust wird und fest in diesem verbaut ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die ein Bedienen und Interagieren mit der Vorrichtung erlaubt. Vorzugsweise weist die Mensch-Maschine-Schnittstelle einen Schalter zum Betätigen der Erfassungseinheit und der Steuereinheit auf. Der Schalter ist vorzugsweise so mit der Erfassungseinheit und/oder Steuereinheit verbunden, dass diese betätigt werden und die Erfassungseinheit veranlasst wird, die Repräsentation zu erfassen und die Steuereinheit veranlasst wird, die erfasste Repräsentation zu empfangen sowie mittels der Softwaremittel, die auf dem Prozessor ausgeführt werden, basierend auf der Repräsentation, die Anzahl der einzelnen Elemente des aufgenommenen Schüttguts zu ermitteln. Bei einem solchen Schalter kann es sich um einen physischen Schalter, wie etwa einen Druckknopf handeln, oder um einen elektronischen, der über ein Funksignal oder dergleichen geschaltet wird. Als Schalter wird in diesem Zusammenhang jegliche Einrichtung verstanden, die ein entsprechendes Signal an die Erfassungseinheit und/oder Steuereinheit sendet.
Vorzugsweise umfasst die Mensch-Maschine-Schnittstelle einen mit der Steuereinheit verbundenen Bildschirm zum Anzeigen der ermittelten Anzahl einzelner Elemente. Vorzugsweise wird die ermittelte Anzahl einzelner Elemente alphanumerisch angezeigt. In diesem Sinne ist es denkbar, dass der Bildschirm als alphanumerisches Display ausgebildet ist, zum Anzeigen der ermittelten Anzahl einzelner Elemente. Es kann vorgesehen sein, dass das Anzeigen für einen vorbestimmten Zeitabschnitt erfolgt, oder solange, bis eine zweite Anzahl ermittelt wird, die dann entsprechend angezeigt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung wird der Aufnahmebereich durch eine Gehäusewand gebildet. Bevorzugt ist die Gehäusewand eine obere Gehäusewand, sodass das Schüttgut aufgrund von Gravitation in dem Aufnahmebereich gehalten wird. Der Aufnahmebereich ist gemäß dieser Ausführungsform nicht als Schublade oder dergleichen ausgebildet, sondern durch eine äußere Gehäusewand des Gehäuses. hierdurch ist die Bedienung weiter vereinfacht, da der Aufnahmebereich, in den das Schüttgut aufzugeben ist, frei zugänglich ist und somit durch einen Bediener einfach erreichbar. Der Aufnahmebereich kann dazu mit einem Rahmen begrenzt sein, sodass Schüttgut daran gehindert wird, seitlich aus dem Aufnahmebereich zu gelangen, beispielsweise aufgrund von einer Schrägstellung der Vorrichtung oder dem Abprallen einzelner Elemente des Schüttguts voneinander. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Aufnahmebereich leicht konkav ausgebildet ist, sodass die Anordnung des Schüttguts vereinfacht ist. Um eine Repräsentation zu erfassen, die mit hoher Genauigkeit von einer Verarbeitungssoftware verarbeitet werden kann, ist es erforderlich, dass die einzelnen Elemente nebeneinander im Aufnahmebereich liegen, sodass diese in der Repräsentation differenzierbar sind. Daher sind Aufnahmebereiche, die im Wesentlichen zylindrisch sind, oder stark konkav geformt, nicht bevorzugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Erfassungseinheit mindestens einen Bildsensor auf. Mittels des Bildsensors wird in dieser Ausführungsform vorzugsweise eine digitale Repräsentation in Form eines digitalen Bildes des Aufnahmebereichs samt darauf angeordnetem Schüttgut erfasst. Die Software, die in der Steuereinheit vorgesehen ist, umfasst gemäß dieser Ausführungsform vorzugsweise Bildverarbeitungsmittel, die basierend auf der erfassten Repräsentation mittels Bildverarbeitungsalgorithmen die Anzahl der einzelnen Elemente des aufgenommenen Schüttguts bestimmt. Grundsätzlich sind solche Algorithmen bekannt. Ein entsprechender Bildsensor kann beispielsweise als CCD-Sensor ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gehäuse einen Gehäusefuß und den Aufnahmebereich und einen Tragarm zum Tragen einer funktionalen Einheit der Vorrichtung auf. Der Gehäusefuß ist vorzugsweise im Wesentlichen flach ausgebildet, beispielsweise als im Wesentlichen rechteckiger Quader, sodass die Vorrichtung insgesamt auf einem Tisch aufstellbar ist. Ferner weist das Gehäuse einen Tragarm auf, der sich vorzugsweise von dem Gehäusefuß im Wesentlichen vertikal nach oben erstreckt, um eine funktionale Einheit der Vorrichtung zu tragen. Eine funktionale Einheit der Vorrichtung kann beispielsweise die Anzeige sein, die zum Zwecke der besseren Ablesbarkeit durch einen Bediener von dem Tragarm getragen wird.
Vorzugsweise ist an dem Tragarm der mindestens eine Bildsensor angeordnet, derart, dass er oberhalb des Aufnahmebereichs gehalten wird. Der Aufnahmebereich ist so gebildet, dass das Schüttgut in diesem zum Liegen kommt, also im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Der Bildsensor wird durch den Tragarm oberhalb des Aufnahmebereichs gehalten und ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass er den Aufnahmebereich von vertikal von oben erfassen kann. Dazu erstreckt sich der Tragarm vorzugsweise wenigstens teilweise über den Aufnahmebereich.
Vorzugsweise ist der Tragarm dabei im Wesentlichen L-förmig oder bogenförmig ausgebildet und weist eine geringe Seitenerstreckung auf, sodass der Aufnahmebereich in horizontaler Richtung von wenigstens zwei Seiten zugänglich ist. Freie Zugänglichkeit des Aufnahmebereichs in horizontaler Richtung bedeutet hier, dass dieser nicht durch den Zugang verhindernden Wände beschränkt ist, wie dies beispielsweise im Stand der Technik der Fall ist. Vielmehr ist der Aufnahmebereich von wenigstens zwei, vorzugsweise aber drei Seiten, so zugänglich, dass ein Bediener beispielsweise manuell in einen Bereich zwischen dem an dem Tragarm angeordneten Bildsensor und den Aufnahmebereich greifen kann, um dort in dem Aufnahmebereich Schüttgut anzuordnen. Die Bezeichnung zwei, bzw. drei Seiten beziehen sich auf Himmelsrichtungen bzw. auf Richtungen, die um 90 Grad zueinander versetzt sind. Ist der Aufnahmebereich von drei Seiten zugänglich, bedeutet dies, dass ein Bediener wenigstens in einem Bereich von 180 Grad um den Aufnahmebereich herum diesen von der Seite aus manuell erreichen kann, um dort Schüttgut anzuordnen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Aufnahmebereich einen kontrasterhöhenden Boden auf. Hierdurch wird die erfasste Repräsentation im Kontrast verbessert, wodurch eine Ermittlung der einzelnen Elemente mittels der Softwaremittel präziser mit einer höheren Auflösung möglich ist. Beispielsweise kann der Boden in einer weißen Farbe gehalten sein, um den Kontrast zu erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Boden transparent und in dem Gehäuse ist eine Beleuchtungseinheit angeordnet, die dazu eingerichtet ist, Licht derart auszustrahlen, dass dieses nach außen durch den Boden tritt. Weist die Vorrichtung einen Bildsensor auf, der an einem Tragarm angeordnet wird, wird das Licht folglich in Richtung des Bildsensors gestrahlt. Grundsätzlich wird gemäß dieser Ausführungsform das in dem Aufnahmebereich aufgenommene Schüttgut erleuchtet, mittels einer Hintergrundbeleuchtung, sodass die erfasste Repräsentation wiederum einen erhöhten Kontrast aufweist. Das Licht ist vorzugsweise im sichtbaren Spektrum, also ca. im Bereich von 380 nm bis 750 nm Wellenlänge, wobei ebenfalls ultraviolette Strahlung, vorzugsweise im Bereich 315 bis 380 nm Wellenlänge oder auch infrarote Strahlung, vorzugsweise im Bereich von 780 bis 1400 nm genutzt werden kann. Die Wahl der Strahlung ist insbesondere abhängig von der Wahl der Erfassungseinheit, vorzugsweise des Bildsensors.
Bevorzugt ist der Boden selbstleuchtend ausgebildet. Beispielsweise kann der Boden ein LCD-Paneel oder ein LED-Paneel aufweisen, welches dazu vorgesehen ist, Licht, vorzugsweise in dem oben genannten Wellenlängenbereichen auszustrahlen.
Zusätzlich oder alternativ ist der Boden reflektierend ausgebildet. Auch hierdurch kann der Kontrast erhöht werden, und in schlechten Lichtbedingungen, beispielsweise in einer dunklen Umgebung, ist es dennoch möglich, den Kontrast durch die Reflexion zu erhöhen.
Vorzugsweise reflektiert der Boden Licht in polarisierter Weise. Der Boden ist dazu vorzugsweise mit einer Beschichtung ausgestattet, die Licht polarisiert reflektiert, sodass beispielsweise nur links polarisiertes Licht reflektiert wird. Die Erfassungseinheit weist vorzugsweise ein entsprechendes Filter auf, das auf das polarisierte reflektierte Licht des Bodens abgestimmt ist. Auch hierdurch kann die Qualität der Erfassung verbessert werden, da durch das Filter Licht, welches nicht von dem Boden reflektiert wurde, sondern aus der Umgebung abgestrahlt wird, und entsprechend nicht polarisiert ist, herausgefiltert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Boden eine Oberfläche auf, die fluoreszierend ist. Vorzugsweise ist die Oberfläche unter UV-Strahlung fluoreszierend. Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Quelle an UV-Strahlung auf, die Strahlung in Richtung des Bodens aussendet. Die Erfassungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die entsprechend reflektierte fluoreszierende Strahlung zu empfangen.
Die vorstehend beschriebenen Varianten beziehen sich sämtlich auf Ausführungsformen, bei denen die Erfassungseinheit, insbesondere der mindestens eine Bildsensor, oberhalb des Bodens angeordnet ist, um so das in dem Aufnahmebereich aufgenommene Schüttgut zu erfassen. In Varianten ist es ebenfalls denkbar, dass die Erfassungseinheit unterhalb des Bodens angeordnet ist, wenn der Boden transparent ausgeführt wird. Dies ist grundsätzlich in DE 297 09 234 U1 beschrieben. Die Erfassungseinheit kann auch in dieser Ausführungsform mindestens einen Bildsensor aufweisen, der in diesem Fall unterhalb des Bodens, der transparent ausgebildet ist, angeordnet ist, um eine Repräsentation „von unten“ zu erfassen. In diesem Fall ist vorzugsweise an dem Tragarm eine Lichtquelle oder dergleichen angeordnet, die das Schüttgut in diesem Fall „von oben“ beleuchtet, um so den Kontrast für den im Gehäuse angeordneten Bildsensor zu erhöhen. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Erfassungseinheit eine Vorrichtung nach Art eines Scanners aufweist, der die Oberfläche des transparenten Bodens abscannt, und so das Schüttgut in dem Aufnahmebereich erfasst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen mit der Steuereinheit verbundenen Sensor zur Erfassung der Umgebungshelligkeit auf. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, die Helligkeit des Bodens in Abhängigkeit von der von dem Sensor erfassten Umgebungshelligkeit anzupassen. So ist beispielsweise denkbar, dass, wenn der Boden transparent ausgebildet ist, und im Inneren des Gehäuses eine Leuchtquelle vorgesehen ist, die Leuchtstärke erhöht wird, wenn die Umgebungshelligkeit ebenfalls hoch ist. Ist allerdings die Umgebungshelligkeit gering, reicht bereits eine geringe Leuchtstärke aus. Vorzugsweise wird der Boden zur Zeit der Erfassung, nach Art eines Blitzlichts, erhellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Gewichtssensor zum Erfassen des Gewichts des in dem Aufnahmebereich aufgenommenen Schüttguts auf, wobei der Gewichtssensor mit der Steuereinheit verbunden ist und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das erfasste Gewicht über die Schnittstelle an der externen Verarbeitungseinheit bereitzustellen. Das erfasste Gewicht wird vorzugsweise mit der ermittelten Anzahl assoziiert, beispielsweise über entsprechendes Markieren der jeweiligen Daten und/oder Signale. Durch das erfasste Gewicht in Kombination mit der ermittelten Anzahl ist es möglich, das sogenannte Tausendkorngewicht zu bestimmen. Das Tausendkorngewicht wird bestimmt, indem das Gewicht der gesamten Probe, also des gesamten aufgenommenen Schüttguts in den Aufnahmebereich, durch die Anzahl der einzelnen Elemente geteilt und mit dem Faktor 1000 multipliziert wird. Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu vorgesehen und ausgebildet, auch das Tausendkorngewicht über die Schnittstelle an der externen Verarbeitungseinheit bereitzustellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Druckvorrichtung zum physischen Ausdrucken der ermittelten Anzahl auf oder einer Kodierung für das gezählte Schüttgut (bespielsweise ein Barcode oder QR-Code). Werden weitere Daten erfasst oder ermittelt, wie insbesondere das Gewicht oder das Tausendkorngewicht, ist bevorzugt vorgesehen, dass auch diese ausgedruckt werden. Bevorzugt ist die Druckvorrichtung als Etikettendrucker ausgebildet, derart, dass selbstklebende Etiketten bedruckt werden können. Dies ist gerade im Feldeinsatz besonders bevorzugt. Es ist denkbar, dass die Menge an Schüttgut in einem dafür vorgesehenen Behälter bereitgestellt wird, und nach Ermittlung der Anzahl der einzelnen Elemente diese Anzahl auf ein Etikett ausgedruckt wird, sodass ein Bediener das Etikett auf den Behälter kleben kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe bei einem Verfahren zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut, gelöst durch die Schritte: Aufnehmen einer ersten Menge an Schüttgut in einem Aufnahmebereich; Erfassen eine ersten Repräsentation der ersten Menge aufgenommenen Schüttguts; Ermitteln, basierend auf der erfassten ersten Repräsentation, einer ersten Anzahl der einzelnen Elemente der ersten Menge aufgenommenen Schüttguts; und Bereitstellen der ersten Anzahl über eine Schnittstelle an einer externen Verarbeitungseinheit unter Verwendung eines Eingabegerät-Protokolls.
Es soll verstanden werden, dass die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung eine Vielzahl von ähnlichen und identischen Unteraspekten aufweisen, wie sie insbesondere in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt sind. Insofern wird vollumfänglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen, insbesondere in Bezug auf einzelne Merkmale von Ausgestaltungen der Vorrichtung sowie deren Vorteile.
Ferner umfasst das Verfahren vorzugsweise die Schritte: Erfassen einer Null-Repräsentation des Aufnahmebereichs ohne Schüttgut; Speichern der Null-Repräsentation in einem Speicher; wobei das Ermitteln basierend auf der erfassten Repräsentation und der gespeicherten Null-Repräsentation ausgeführt wird. Als Null-Repräsentation wird eine erfasste Repräsentation bezeichnet, die nur den Aufnahmebereich erfasst, ohne darin aufgenommenes Schüttgut. Die Null-Repräsentation kann dazu verwendet werden, die Repräsentation des aufgenommenen Schüttguts mit der Null-Repräsentation zu vergleichen, um so die Ermittlung der Anzahl einzelner Elemente zu vereinfachen. Hierdurch kann durch die Softwaremittel auf einfache Art und Weise unterschieden werden, welcher Bereich der Repräsentation Hintergrund ist, und welcher tatsächlich ein einzelnes Element des aufgenommenen Schüttguts darstellt. vorzugsweise wird dieser Schritt nach jedem Start der Vorrichtung durchgeführt. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, ein Signal an einen Bediener auszugeben, wenn das Erfassen einer Null-Repräsentation erforderlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste ermittelte Anzahl in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert wird. Dies kann zu dem Zwecke der späteren Auswertung oder Übertragung an eine andere Verarbeitungseinheit vorgenommen werden, oder zu Dokumentationszwecken.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner die Schritte: Aufnehmen einer zweiten Menge an Schüttgut in dem Aufnahmebereich; Erfassen einer zweiten Repräsentation der zweiten Menge aufgenommenen Schüttguts; Ermitteln, basierend auf der erfassten zweiten Repräsentation, einer zweiten Anzahl der einzelnen Elemente der zweiten Menge aufgenommenen Schüttguts; Addieren der zweiten Anzahl zu der ersten Anzahl; und Bereitstellen der Summe über die Schnittstelle an eine externe Verarbeitungseinheit unter Verwendung des Eingabegerät-Protokolls. Der Schritt des Aufnehmens einer zweiten Menge an Schüttgut in dem Aufnahmebereich wird vorzugsweise nach einem Schritt des Entnehmens der ersten Menge an Schüttgut durchgeführt. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, nacheinander verschiedene Mengen an Schüttgut zu zählen und jeweils die Menge einzelner Elemente des Schüttguts zu ermitteln. Über die Schnittstelle wird dann jeweils die Summe der externen Verarbeitungseinheit bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise ferner die Schritte, die vorzugsweise vorgelagert sind: Identifizieren der ersten Menge an Schüttgut. Ferner umfasst das Verfahren vorzugsweise den Schritt: Zuordnen der ersten Menge an Schüttgut zu einer Schüttgutklasse, ausgewählt aus einer vorbestimmten Mehrzahl an Schüttgutklassen. Das Identifizieren wird vorzugsweise mittels eines Identifikationselements ausgeführt. Ein solches Identifikationselement kann beispielsweise ein Barcode, ein QR-Code oder ein anderes identifiziertes Element, wie ein alphanummerischer Code oder dergleichen sein. Auch ist es denkbar, einen RFID-Chip oder ein anderes sendendes Element zu verwenden.
Die Menge an Schüttgut, die in dem Aufnahmebereich aufgenommen ist, oder dort angeordnet werden soll, wird ferner vorzugsweise einer Schüttgutklasse, ausgewählt aus einer vorbestimmten Mehrzahl an Schüttgutklassen, zugeordnet. Wird beispielsweise als Schüttgut Saatgut verwendet, findet vorzugsweise eine Zuordnung des Saatguts zu einem bestimmten Genotyp statt. Hierdurch ist eine Analyse und Verarbeitung des Schüttguts vereinfacht.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut;
2 ein Detail der Vorrichtung aus 1;
3 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses der Vorrichtung;
4 ein schematisches Diagramm der Vorrichtung; und
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut.
Eine Vorrichtung 1 zum Bestimmen einer diskreten Anzahl einzelner Elemente 2 in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut 4 weist ein Gehäuse 6 auf, das eine Bodenplatte 8 zum Aufstellen der Vorrichtung 1 und einen Aufnahmebereich 10 zum Aufnehmen des Schüttguts 4 aufweist. Das Gehäuse 6 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Gehäusefuß 12 sowie einen Tragarm 14 auf, wobei der Gehäusefuß 12 im Wesentlichen als rechteckiger Quader ausgebildet ist und eine erste Seite 15a, eine zweite Seite 15b, eine dritte Seite 15c und eine vierte Seite 15d aufweist. An der Seite 15d erstreckt sich der Tragarm 14 zunächst in einem ersten Abschnitt 16 vertikal und dann in einem zweiten Abschnitt 18 horizontal, sodass der Tragarm 14 in einer Seitenansicht im Wesentlichen L-förmig ist.
Der Aufnahmebereich 10 ist zum Aufnehmen von Schüttgut 4 ausgebildet und durch einen Boden 20 des Gehäuses 6, insbesondere des Gehäusefußes 12 gebildet. Der Boden 20 ist als transparente Platte 22 ausgebildet und das Schüttgut 4 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel in einem rechteckigen transparenten Behälter 24 auf den Boden 20 gestellt. Durch einen solchen Behälter 24 ist das Anordnen des Schüttguts 4 vereinfacht. Der Bediener kann die Schale 24 zunächst mit Schüttgut 4 befüllen und anschließend auf den Boden 20 aufstellen.
Wie sich insbesondere aus 3 ergibt, ist das Gehäuse 6 so gebildet, dass der Aufnahmebereich 10 von drei Seiten aus zugänglich ist, nämlich von der Seite 15a, der Seite 15b und der Seite 15c. Zwischen dem horizontalen Abschnitt 18 des Tragarms 14 und dem Boden 20 ist ein Abstand vorgesehen, der in diesem Ausführungsbeispiel in etwa 35 cm umfasst, aber auch im Bereich von 20 bis 50 cm liegen kann. Jedenfalls ist der Abstand zwischen dem Horizontalabschnitt 18 und dem Boden 20 so gewählt, dass ein Bediener problemlos das Schüttgut 4, mit oder ohne Schale 24, im Aufnahmebereich 10 anordnen kann und von dort wieder entnehmen kann. Die Vorrichtung 1 weist auf diese Weise eine offene Konstruktion auf.
Es soll verstanden werden, dass auch Ausführungsbeispiele umfasst sind, bei denen das Anordnen des Schüttguts 4 in dem Aufnahmebereich 10 automatisiert erfolgt, beispielsweise durch eine Greif- und Platziervorrichtung, ein Förderband oder dergleichen. Die manuelle Anordnung von Schüttgut 4 in den Aufnahmebereich 10 bietet sich insbesondere für den Feldeinsatz an, wenn die Vorrichtung 1 in einem Versuchsfeld benutzt wird.
Im Inneren des Gehäuses 6, genauer gesagt im Inneren des Gehäusefußes 12 (vgl. 4), weist die Vorrichtung 1 eine Steuereinheit 26 auf, die Softwaremittel 28, einen Prozessor 30 sowie einen Speicher 32 aufweist. Ferner weist die Steuereinheit 26 eine Schnittstelle 34 auf, die von außerhalb des Gehäuses 6 zugänglich und mit der Steuereinheit 26 über eine Leitung 36 verbunden ist. Die Schnittstelle 34 ist als mechatronische Schnittstelle ausgebildet.
Die Steuereinheit 26 ist ferner über eine Leitung 38 mit einer Erfassungseinheit 40 verbunden, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel wenigstens einen Bildsensor 42 aufweist und in dem horizontalen Abschnitt 18 an dem Tragarm 14 befestigt ist. Der Bildsensor 42 ist somit auf den Aufnahmebereich 10 gerichtet.
Unterhalb der transparenten Platte 22 des Aufnahmebereichs 10 ist eine Lichtquelle 44 angeordnet, die dazu vorgesehen ist, die transparente Platte 22 von unten zu erleuchten bzw. durchzuleuchten, um so das Schüttgut 4 zu beleuchten.
Die Erfassungseinheit 40 ist dazu vorgesehen, eine Repräsentation des Schüttguts 4, das in den Aufnahmebereich 10 aufgenommen ist und mittels der Lichtquelle 44 beleuchtet wird, zu erfassen und an der Steuereinheit 26 bereitzustellen. Die Steuereinheit 26 empfängt die Repräsentation und verarbeitet diese, indem die Softwaremittel 28 auf dem Prozessor 30 ausgeführt werden. Hierbei wird eine diskrete Anzahl einzelner Elemente des Schüttguts 4 ermittelt und in dem Speicher 32 gespeichert.
Die Steuereinheit 26 stellt Daten, die die ermittelte Anzahl repräsentieren über die Schnittstelle 34 an einer externen Verarbeitungseinheit 46 bereit. Dazu nutzt die Steuereinheit 26 das HID-Protokoll. Die Steuereinheit 26 ist also als Eingabegerät im Sinne des HID-Protokolls, nämlich insbesondere als Einheit der Device-Klasse im Sinne des USB-HID-Standards Version 1.11 konfiguriert. Die externe Verarbeitungseinheit 46 kann beispielsweise als herkömmlicher PC ausgebildet sein. Ein herkömmlicher PC, auf dem ein herkömmliches Betriebssystem angeordnet ist, erkennt somit die Vorrichtung 1 als Eingabegerät, insbesondere als Tastatur. Ein Bediener kann dann auf der externen Verarbeitungseinheit 46 ein entsprechendes Programm, wie beispielsweise ein Datenbankprogramm oder dergleichen, öffnen und über die Schnittstelle 34 werden dann die Daten, nämlich die diskrete Anzahl einzelner Elemente, in das geöffnete Programm, beispielsweise Datenbankprogramm, auf der externen Verarbeitungseinheit 46 geschrieben. Bezogen auf die externe Verarbeitungseinheit 46 verhält sich die Vorrichtung 1 ebenso wie eine Tastatur. Ein Bediener kann also beispielsweise an der externen Verarbeitungseinheit einen Maus-Cursor an eine entsprechende Stelle im Dokument setzen und anschließend mittels der Vorrichtung 1 eine Ermittlung der Anzahl einzelner Elemente 2 des Schüttguts 4 starten und die ermittelte Anzahl wird dann selbsttätig in die Verarbeitungseinheit 46 eingegeben.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit 26 aus einerseits einem Raspberry Pi Computer und einem Arduino Leonardo Computer bestehen. Der Raspberry Pi Computer weist in diesem Fall die Speichereinheit 32 und den Prozessor 30 sowie die Softwaremittel 28 auf und ermittelt die Anzahl einzelner Elemente 2. Der Baustein Arduino Leonardo weist ein Motherboard auf, das einen eingebauten USB-HID-Standard aufweist und bildet somit die Schnittstelle 34. Weitere Bespiele für Bausteine die verwendet werden können, sind zum Beispiel Teensy, oder die integrierten Module Orange Pi, ODROID, RPI Zero oder ähnliche.
Zum Betätigen der Vorrichtung 1 weist diese wenigstens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 50 auf. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 50 weist ein Paneel 52 mit Schaltern 54, 56, 58 auf (vgl. 2) sowie eine Anzeigeeinheit 60. Sowohl das Paneel 52 als auch die Anzeigeeinheit 60 sind über entsprechende Leitungen 62, 64 mit der Steuereinheit 26 verbunden.
Das Bedienpaneel 52 weist drei Schalter 54, 56, 58 auf. Der Schalter 58 ist zunächst dafür vorgesehen, eine Null-Repräsentation mit der Erfassungseinheit 40 zu erfassen. Dieser Schalter 58 ist optional, und es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 26 so programmiert ist, dass das Erfassen einer Null-Repräsentation nicht erforderlich ist, oder dies selbsttätig erfolgt. Beim Erfassen einer Null-Repräsentation erfasst die Erfassungseinheit 40 den Aufnahmebereich 10 ohne darin befindlichem Schüttgut 4, um so den reinen Hintergrund zu erfassen und später beim Verarbeiten mittels des Softwaremittels 28 die dann erfasste Repräsentation mit der Null-Repräsentation zu vergleichen.
Schalter 54 wird durch einen Bediener betätigt, wenn Schüttgut 4 in dem Aufnahmebereich 10 aufgenommen ist und die Anzahl der einzelnen Elemente 2 in dem Schüttgut 4 ermittelt werden soll. Nach Drücken des Schalters 54 erfasst die Erfassungseinheit 40 eine Repräsentation des in dem Aufnahmebereich 10 aufgenommenen Schüttguts 4, in Form eines Bildes, und stellt dieses Bild an der Steuereinheit 26 bereit. Die Softwaremittel 28 werden auf dem Prozessor 30 ausgeführt und die Anzahl ermittelt. Die Anzahl wird in dem Speicher 32 gespeichert. Entfernt nun ein Bediener das Schüttgut 4 aus dem Aufnahmebereich 10 und ordnet neues, zweites Schüttgut in dem Aufnahmebereich 10 an und drückt erneut den Schalter 54, wird dieser Prozess wiederholt. Der in dem Speicher 32 gespeicherte Wert der ersten Anzahl wird gelöscht, bzw. mit dem Wert der zweiten Anzahl überschrieben.
Beim Drücken des Schalters 56 hingegen, wird der Wert der ersten Anzahl in dem Speicher 32 nicht gelöscht, vielmehr wird der Wert der zweiten Anzahl zu dem in dem Speicher 32 gespeicherten Wert addiert. Auf diese Weise lässt sich eine Menge an einzelnen Chargen von Schüttgut insgesamt zählen. Auch diese Summe der zwei oder mehr ermittelten Anzahlen wird an der Schnittstelle 34 in oben beschriebener Weise bereitgestellt.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 50 weist ferner einen Bildschirm 60 auf. Der Bildschirm 60 (vgl. 1) ist als Display ausgebildet und weist einen ersten Abschnitt 66 und einen zweiten Abschnitt 68 auf. In dem ersten Abschnitt 66 ist eine alphanummerische Anzeige vorgesehen, in der der Wert der ermittelten Anzahl angezeigt wird. In dem zweiten Abschnitt 68 wird ein Bild der erfassten Repräsentation angezeigt. Dies dient lediglich der Information des Bedieners und der Bediener kann überprüfen, ob das Schüttgut 4 korrekt in dem Aufnahmebereich 10 angeordnet ist, sodass das gesamte Schüttgut 4 durch die Erfassungseinheit 40 erfasst wurde. Erkennt der Bediener beispielsweise in dem Abschnitt 68 der Anzeigeeinheit 60, dass ein Teil des Schüttguts 4 „abgeschnitten“ wurde, kann er den Ermittlungsprozess wiederholen, insbesondere durch Drücken des Schalters 54.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 1 ferner mit einem Gewichtssensor 70 ausgestattet, der das Gewicht des in dem Aufnahmebereich 10 aufgenommenen Schüttguts bestimmt. Dazu ist die Platte 22 vorzugsweise beweglich gelagert. Der Gewichtssensor 70 kann beispielsweise als Tauchsensor ausgebildet sein. Der Gewichtssensor 70 ist über eine Leitung 72 mit der Steuereinheit 26 verbunden. Die Softwaremittel 28 sind vorzugsweise dazu ausgebildet, den erfassten Wert von dem Sensor 70 zu verarbeiten und aus dem erfassten Gewichtswert und der ermittelten Anzahl einzelner Elemente 2 das Tausendkorngewicht zu bestimmen. Das Tausendkorngewicht wird bestimmt, indem das erfasste Gewicht durch die Anzahl an ermittelten einzelnen Elementen 2 geteilt wird und anschließend mit dem Faktor 1000 multipliziert wird. Auch dieser Wert wird vorzugsweise an der Schnittstelle 34 bereitgestellt.
In dem in 4 gezeigten schematischen Diagramm ist ferner zu erkennen, dass die Vorrichtung 1 mit einer Druckvorrichtung 74 ausgestattet sein kann. Die Druckvorrichtung 74 ist ebenfalls an die Schnittstelle 34 gekoppelt. Es ist aber ebenso bevorzugt für die Druckvorrichtung 74 eine separate Schnittstelle vorzusehen. Insofern ist es möglich, dass die ermittelte Anzahl einzelner Elemente 2 über die Schnittstelle 34 an die Druckvorrichtung 74 bereitgestellt wird. Die Druckvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine physische Repräsentation auszugeben, insbesondere ist die Druckvorrichtung 74 als Etikettendrucker ausgebildet.
Weiterhin kann die Vorrichtung 1 mit einem Scanner 76 verbunden sein. Der Scanner 76 ist vorzugsweise als Barcode-Scanner ausgebildet und dazu vorgesehen, einen Barcode zu scannen, der eine Menge an Schüttgut identifiziert. Im Betrieb ist es bevorzugt, dass die Menge an Schüttgut 4 in einem Behälter, beispielsweise einer Tüte bereitgestellt wird, die mit einem Barcode zur Identifikation versehen ist. Ein Bediener kann somit zunächst mittels des Barcode-Scanners 76 den Barcode auf dem Behälter des Schüttguts 4 scannen und dieser gescannte Barcode 76 wird über die Leitung 36 an die Steuereinheit 26 ausgegeben. Wird nun einer der Schalter 54 oder 56 gedrückt, wird die Anzahl an einzelnen Elementen 2 in dem Schüttgut ermittelt und ebenfalls über die Schnittstelle 34 bereitgestellt. Diese erfolgt vorzugsweise zusammen mit den mittels des Barcode-Scanners 76 erfassten Daten, sodass eine Zuordnung der ermittelten Anzahl an einzelnen Elementen 2 des Schüttguts 4 zu dem jeweiligen Schüttgut vorgenommen werden kann. Der Barcode auf dem Behälter des Schüttguts 4 identifiziert vorzugsweise einen Genotyp, wenn es sich bei dem Schüttgut um Pflanzensamen handelt.
5 illustriert den Ablauf eines Verfahrens zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente 2 in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut 4. Das Verfahren 100 wird vorzugsweise unter Verwendung der Vorrichtung 1, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt. Zunächst wird eine Menge an Schüttgut in Schritt 101 bereitgestellt. Das heißt, ein Bediener nimmt eine abgepackte oder anderweitig isolierte Menge an Schüttgut 4, welches beispielsweise in einem Behälter, einer Tüte oder dergleichen vorgesehen ist. Anschließend wird die Menge an Schüttgut 4, wenn sie noch nicht identifiziert ist, in Schritt 102 identifiziert. Das Identifizieren umfasst in dieser Ausführungsform das Anbringen eines Barcodes an dem Behälter, in dem das Schüttgut angeordnet ist. Der Barcode kann beispielsweise als Etikett ausgebildet sein und auf den Behälter geklebt sein. handelt es sich bei dem Schüttgut um Pflanzensamen, insbesondere Saatgut, enthält der Barcode vorzugsweise in codierter Form einen Genotyp der Pflanzensamen, oder andere Informationen wie beispielsweise das Versuchsfeld, in dem die Samen ausgesät werden sollen, oder geerntet wurden.
Bevor das Schüttgut 4 gezählt wird, wird es in diesem Ausführungsbeispiel (5) in Schritt 104 zunächst gescannt, indem mittels eines Barcode-Scanners der Barcode, der auf dem Behälter vorgesehen ist, gescannt wird.
In Schritt 106 wird mit der Erfassungseinheit 40 eine Null-Repräsentation erfasst. Der Schritt 106 kann auch vor den Schritten 101, 102, 104, oder wenigstens teilweise zeitgleich mit diesen ausgeführt werden. Es ist nicht erforderlich, die Null-Repräsentation bei jedem Ermittlungsvorgang zu erfassen, es kann ausreichend sein, dass die Null-Repräsentation ein einziges Mal erfasst und in dem Speicher 32 gespeichert wird. Insofern kann der Schritt 106 je nach Ausführung des Verfahrens 100 auch entfallen.
Nachdem die Schritte 101, 102, 104, 106 ausgeführt wurde, gibt ein Bediener in Schritt 108 das Schüttgut 4 in den Aufnahmebereich 10 einer Vorrichtung 1. Dies erfolgt vorzugsweise manuell, indem das Schüttgut 4 in den Aufnahmebereich 10 geschüttet wird.
Anschließend wird in Schritt 110 eine erste Repräsentation der ersten Menge aufgenommenen Schüttguts 4 erfasst. Die Repräsentation wird mittels der Erfassungseinheit 40 erfasst und an die Steuereinheit 26 bereitgestellt. Die Steuereinheit 26 führt dann die Softwaremittel 28 auf dem Prozessor 30 aus und ermittelt in Schritt 112 basierend auf der erfassten Repräsentation die erste Anzahl der einzelnen Elemente 2 der ersten Menge aufgenommenen Schüttguts 4.
Der Wert der ermittelten Anzahl wird anschließend in dem Speicher 32 in Schritt 114 gespeichert. Auch der Schritt 114 ist nur optional und muss nicht durchgeführt werden. Das Speichern 114 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der gespeicherte Wert mit späteren erfassten Werten addiert werden soll, oder für spätere Auswertungen oder Übertragungen vorgehalten werden soll.
In Schritt 116 wird der ermittelte Wert der diskreten Anzahl einzelner Elemente 2 auf einem Bildschirm 60 angezeigt. Dies dient in erster Linie der Information des Bedieners, aber auch zur Plausibilitätsprüfung. So kann ein Bediener rasch erkennen, ob ein Fehler bei der Ermittlung aufgetreten ist, und er die Ermittlung wiederholen muss.
In Schritt 118 werden der ermittelte Wert, bzw. Daten und Signale, die diesen repräsentieren, über eine Schnittstelle 34 an eine externe Verarbeitungseinheit 46 unter Verwendung eines Eingabeprotokolls, insbesondere USB-HID, bereitgestellt.
In Schritt 120 schließlich kann das Schüttgut 4 wieder aus dem Aufnahmebereich 10 entfernt werden. Das Verfahren zum Ermitteln der Anzahl ist hier abgeschlossen.

Claims

Vorrichtung (1) zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente (2) in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut (4), insbesondere Pflanzensamen, mit einem Gehäuse (6), das eine Bodenplatte (8) zum Aufstellen der Vorrichtung (1) und einen Aufnahmebereich (10) zum Aufnehmen von Schüttgut (4) aufweist, einer Erfassungseinheit (40) zum Erfassen einer Repräsentation des aufgenommenen Schüttguts (4) im Aufnahmebereich, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (26), die in dem Gehäuse (6) angeordnet ist und wenigstens eine Speichereinheit (32) mit Softwaremitteln (28), einen Prozessor (26) und eine Schnittstelle (34) aufweist, wobei die Steuereinheit (26) dazu eingerichtet ist, die erfasste Repräsentation zu empfangen sowie mittels der Softwaremittel (28), die auf dem Prozessor (26) ausgeführt werden, basierend auf der Repräsentation die Anzahl der einzelnen Elemente (2) des aufgenommenen Schüttguts (4) zu ermitteln, und wobei die Steuereinheit (26) als Eingabegerät konfiguriert ist, sodass die Vorrichtung (1) über die Schnittstelle (34) mit einer externen Verarbeitungseinheit (46) verbindbar ist, um die ermittelte Anzahl der einzelnen Elemente (2) an der externen Verarbeitungseinheit (46) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (26) zum Bereitstellen der ermittelten Anzahl das HID Protokoll nutzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (26) als Webserver konfiguriert ist und zum Bereitstellen der ermittelten Anzahl das http, HTTPS, oder TCP Protokoll nutzt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (26) in dem Gehäuse (6) gekapselt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (50), die ein Bedienen und Interagieren mit der Vorrichtung (1) erlaubt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle (50) einen Schalter (54, 56, 58) zum Betätigen der Erfassungseinheit (40) und der Steuereinheit (26) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle (50) einen mit der Steuereinheit (26) verbundenen Bildschirm (60) zum Anzeigen (66) der ermittelten Anzahl einzelner Elemente (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmebereich (10) durch eine Gehäusewand (20) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinheit (40) mindestens einen Bildsensor (42) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (6) einen Gehäusefuß (12) mit dem Aufnahmebereich (10) und einen Tragarm (14) zum Tragen einer funktionalen Einheit (60, 40) der Vorrichtung (1) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, wobei der mindestens eine Bildsensor (42) derart an dem Tragarm (14) angeordnet ist, dass er oberhalb des Aufnahmebereichs (10) gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Tragarm (14) im Wesentlichen L-förmig oder bogenförmig ausgebildet ist und eine geringe Seitenerstreckung aufweist, sodass der Aufnahmebereich (10) in horizontaler Richtung von wenigstens zwei Seiten (15a, 15b, 15c) zugänglich ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmebereich (10) einen kontrasterhöhenden Boden (22) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Boden (22) transparent ist und in dem Gehäuse (6) eine Beleuchtungseinheit (44) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, Licht derart auszustrahlen, dass dieses nach außen durch den Boden (22) tritt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Boden (22) selbstleuchtend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Boden (22) reflektierend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Boden (22) dazu ausgebildet ist Licht polarisiert reflektiert
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Boden (22) eine Oberfläche aufweist, die fluoreszierend ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, aufweisend einen mit der Steuereinheit (26) verbundenen Sensor zur Erfassung der Umgebungshelligkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Steuereinheit (26) dazu ausgebildet ist, die Helligkeit des Bodens in Abhängigkeit der von dem Sensor erfassten Umgebungshelligkeit anzupassen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend einen Gewichtssensor (70) zum Erfassen des Gewichts des in dem Aufnahmebereich (10) aufgenommenen Schüttguts (4), wobei der Gewichtssensor (70) mit der Steuereinheit (26) verbunden ist und die Steuereinheit (26) dazu eingerichtet ist, das erfasste Gewicht über die Schnittstelle (34) an der externen Verarbeitungseinheit (46) bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend eine Druckvorrichtung (74) zum physischen Ausdrucken der ermittelten Anzahl.
Verfahren (100) zum Ermitteln einer diskreten Anzahl einzelner Elemente (2) in einem im Wesentlichen homogenen Schüttgut (4), insbesondere Pflanzensamen, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, mit den Schritten: – Aufnehmen (108) einer ersten Menge an Schüttgut (4) in einem Aufnahmebereich (10); – Erfassen (110) eine ersten Repräsentation der ersten Menge aufgenommenen Schüttguts (4), welche im Aufnahmebereich ruhend lagert; – Ermitteln (112), basierend auf der erfassten ersten Repräsentation, einer ersten Anzahl der einzelnen Elemente (2) der ersten Menge aufgenommenen Schüttguts (4); und – Bereitstellen (118) der ersten Anzahl über eine Schnittstelle (34) an eine externe Verarbeitungseinheit (46) unter Verwendung eines Eingabegerät-Protokolls.
Verfahren nach Anspruch 23, umfassend: – Erfassen (106) einer Null-Repräsentation des Aufnahmebereichs (10) ohne Schüttgut (4); – Speichern der Null-Repräsentation in einem Speicher; wobei das Ermitteln (112) basierend auf der erfassten Repräsentation und der gespeicherten Null-Repräsentation ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 23, umfassend: – Speichern (114) der ermittelten ersten Anzahl in einem Speicher (32).
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, umfassend: – Anzeigen (116) einer Repräsentation der ersten Anzahl mittels eines Bildschirms (60).
Verfahren nach Anspruch 25, umfassend: – Aufnehmen einer zweiten Menge an Schüttgut in dem Aufnahmebereich; – Erfassen eine zweiten Repräsentation der zweiten Menge aufgenommenen Schüttguts; – Ermitteln, basierend auf der erfassten zweiten Repräsentation, einer zweiten Anzahl der einzelnen Elemente der zweiten Menge aufgenommenen Schüttguts; – Addieren der zweiten Anzahl zu der ersten Anzahl; und – Bereitstellen der Summe über die Schnittstelle an einer externe Verarbeitungseinheit unter Verwendung des Eingabegerät-Protokolls.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, ferner umfassend die Schritte: – Identifizieren (102) der ersten Menge an Schüttgut.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, ferner umfassend die Schritte: – Zuordnen der ersten Menge an Schüttgut zu einer Schüttgutklasse, ausgewählt aus einer vorbestimmten Mehrzahl an Schüttgutklassen.