DE102019004848A1

DE102019004848A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Vermehren von Pflanzen

Info

Publication number: DE102019004848A1
Application number: DE102019004848.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Von Rundstedt; Friederike von Rundstedt
Original assignee: Robotec Ptc GmbH
Current assignee: Robotec Ptc GmbH
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2021-01-14
Also published as: TWI834893B; TW202110320A; EP3996490A1; WO2021009010A1; CN114364255A; US20220240455A1; BR112021024347A2; MX2022000500A; CA3146235A1

Abstract

Durch die Erfindung wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen geschaffen, durch welche die Vermehrungs- bzw. Wachstumsrate der Pflanzen erhöht werden kann. Das wird dadurch erreicht, dass mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) wenigstens bereichsweise von einer Bilderkennungseinrichtung erfasst und anhand der durch die Bilderkennungseinrichtung gewonnen Informationen pflanzenspezifische Merkmale der mindestens einen Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) von einer Steuereinheit (17, 35, 47) erkannt werden. In Abhängigkeit von den erkannten Merkmalen wird sodann wenigstens ein Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) zur Vermehrung durch ein Schneidmittel automatisiert von der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) abgetrennt. Entsprechend den erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) werden eine Art und/oder physikalische Eigenschaften des Schneidmittels für eine Steigerung einer Vermehrungsrate der Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) gewählt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermehren von Pflanzen gemäß dem Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen gemäß dem Anspruch 17.
Es ist bekannt, dass Zier- sowie Nutzpflanzen nahezu vollautomatisiert vermehrt bzw. vervielfältigt werden. Bedingt durch die in den letzten Jahren stetig steigende Nachfrage an Zier- sowie Nutzpflanzen wurde der gesamte Prozess des Vermehrens industrialisiert. Diese Industrialisierung der Pflanzenvermehrung umfasst ein automatisiertes Trennen eines Pflanzenbestandteils von einer Mutterpflanze sowie ein automatisiertes Zuführen des abgetrennten Pflanzenbestandteils zu einem Nährmedium. Bei diesem vegetativen Vermehrungsverfahren bzw. Klonen von Pflanzen kann nahezu vollständig auf den Einsatz von kostenintensivem Personal verzichtet werden.
Als besonders schwierig und somit kritisch bei der Automatisierung der Pflanzenvermehrung hat sich das Erkennen einer geeigneten Schnittposition an der Mutterpflanze sowie das Abtrennen bzw. Schneiden an der Pflanze erwiesen. So hängt der Erfolg der Vermehrung bzw. die Vermehrungs- oder Wachstumsrate des abgetrennten Pflanzenbestandteils, bzw. eines Klons, entscheidend davon ab, an welcher Position an der Mutterpflanze ein Schnitt erfolgt. Pflanzen besitzen Bereiche, die nach einem Schnitt besonders bevorzugt weiterwachsen bzw. sich besonders bevorzugt Wurzeln bilden oder eben nicht. Neben den unterschiedlich gut geeigneten Bereichen bzw. Teilen einer Pflanze für eine Teilung bzw. Klonierung variieren diese Bereiche von Pflanze zu Pflanze. Es kann also sein, dass ein Bereich an einer Orchidee, der sich besonders gut eignet für einen Trennschnitt, weniger geeignet ist für einen entsprechenden Schnitt an einer Hanfpflanze. Daher ist es nicht nur für jede einzelne Pflanze entscheidend einen optimalen Schnittbereich zu erfassen bzw. zu erkennen, sondern auch für unterschiedliche zur Vermehrung vorgesehene Pflanzenarten. Dieses pflanzenindividuelle sowie pflanzenartspezifische Erkennen von bevorzugten Schnittbereichen stellt die industrialisierte Pflanzenvermehrung vor ein großes Problem. Während es für ein geschultes Personal kein Problem darstellt, für jede spezifische Pflanze einen optimalen Schnittbereich auszuwählen, ist diese Auswahl eines bevorzugten Schnittbereichs für bekannte Bilderkennungseinrichtungen schwierig.
Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass das automatisierte Schneiden von Pflanzen zu einem Schnittbild führt, welches im Vergleich zu einem händisch durchgeführten Schnitt eine geringere Qualität aufweist. Dadurch wird insbesondere das Wachstum bzw. die Vermehrung bzw. die Wurzelbildung an der Klonpflanze wenigstens gehemmt. Durch diese Verminderung der Wurzelbildung wird die gesamte Wachstums- bzw. Vermehrungsrate der Pflanzen verringert. Das Schnittbild hängt zum einen von dem Schnittbereich an einer einzelnen Pflanze, aber auch von der Pflanzenart ab. Die Schnittfestigkeit einer Pflanze ist stark abhängig von der Gewebestruktur der zu schneidenden Pflanze. So lassen sich Pflanzen mit einem weichen Gewebe leichter schneiden, als Pflanzen mit einem harten Gewebe, was sich letztendlich auch auf die Qualität des Schnittes auswirkt. Auch die Bereiche einer Pflanze, die sich für einen Schnitt eignen, können verschiedene Festigkeiten aufweisen. So lässt sich beispielsweise ein junger und somit dünnerer Ast mit weniger Kraftaufwand schneiden, als ein dickerer Ast einer Pflanze.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen zu schaffen, durch welche die Vermehrungs- bzw. Wachstumsrate der Pflanzen erhöht werden kann.
Eine Lösung dieser Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 beschrieben. Demnach wird für ein Verfahren zum Vermehren von Pflanzen mindestens eine Pflanze wenigstens bereichsweise von einer Bilderkennungseinrichtung erfasst und anhand der durch die Bilderkennungseinrichtung gewonnen Informationen pflanzenspezifische Merkmale der mindestens einen Pflanze von einer Steuereinheit erkannt. In Abhängigkeit von den erkannten Merkmalen wird sodann wenigstens ein Bestandteil der Pflanze zur Vermehrung durch ein Schneidmittel automatisiert von der Pflanze abgetrennt. Entsprechend den erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen der Pflanze werden eine Art und/oder physikalische Eigenschaften des Schneidmittels für eine Steigerung einer Vermehrungsrate der Pflanzen gewählt. Die Qualität des Schnittes an der Pflanze bzw. der Mutterpflanze bzw. dem abgetrennten Bestandteil bzw. des Klons ist ganz entscheidend für das weitere Wachstum bzw. die Wurzelbildung an dem abgetrennten Bestandteil bzw. dem Klon. Durch eine pflanzenspezifische bzw. positionsspezifische Wahl des Schneidmittels und/oder dessen physikalischen Eigenschaften kann der Klon von der Mutterpflanze abgeschnitten werden, und zwar derart, dass das Wachstum bzw. die Wurzelbildung an dem Klon gefördert bzw. sogar stimuliert wird. Durch diese Förderung der Wachstumsrate bzw. Wurzelbildung des Klons wird die gesamte Effizienz bzw. Effektivität der Vermehrung der Pflanzen verbessert.
Bei den pflanzenspezifischen Merkmalen kann es sich beispielsweise um die Größe bzw. Dicke von Blättern, Stängeln, Ästen und dergleichen handeln sowie um die Beschaffenheit einer Zellenstruktur bzw. eines Gewebes der Pflanze. Da jede Pflanzenart bzw. -gattung ein individuelles Gewebe aufweist, unterscheiden sich die Pflanzen auch in ihrer Schneidfestigkeit. Bei der Wahl eines geeigneten Schneidmittels mit optimierten physikalischen Eigenschaften kann die Pflanze zerschnitten werden, ohne dass die Zellen im Gewebe der Pflanze nachteilig beeinträchtigt werden. Vielmehr kann das Wachstum der Zellen durch die einwirkende elektromagnetische Energie, beispielsweise eines Lasers, sogar stimuliert werden.
Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 2 beschrieben. Demnach kann es vorgesehen sein, dass für die Vermehrung von Pflanzen mindestens eine Pflanze wenigstens bereichsweise von einer Bilderkennungseinrichtung erfasst wird und anhand der durch die Bilderkennungseinrichtung gewonnenen Informationen über die mindestens eine Pflanze pflanzenspezifische Merkmale von einer Steuereinheit erkannt werden. In Abhängigkeit von diesen erkannten Merkmalen wird sodann wenigstens ein Bestandteil der Pflanze zur Vermehrung durch ein Schneidmittel automatisiert von der Pflanze abgetrennt. Weiter ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der abgetrennte Bestandteil der Pflanze bzw. ein Klon der Pflanze auf einem sterilen Fördermittel, vorzugsweise einem Bandförderer, einem Gurtförderer, einem Tablett oder dergleichen, abtransportiert wird. Durch die Sterilität des Fördermittels wird gewährleistet, dass die Schnittfläche des abgetrennten Bestandteils der Pflanze bzw. Klons nicht durch Fremdstoffe kontaminiert wird, welche unter Umständen zu einem Verlust des Klons oder einer verminderten Wachstumsrate führen kann.
Über das Fördermittel können die einzelnen Pflanzenbestandteile bzw. die Klone zu weiteren Arbeitsplätzen transportiert werden, an denen die Bestandteile entweder vollautomatisiert weiterverarbeitet werden, d. h., einem Nährmedium für den weiteren Wachstumsprozess automatisiert zugeführt werden, halbautomatisiert, indem einige Vorgänge maschinell und andere händisch durch Personal vorgenommen werden oder vollständig händisch durch Personal weiterverarbeitet werden. Insbesondere der Transport der Klone auf einzelnen Tabletts ermöglicht eine einfache Verteilung bzw. Zuordnung der Klone zu verschiedenen Weiterverarbeitungsbereichen, in denen die einzelnen Klone unterschiedlich gehandhabt werden. Auf diese Weise lässt sich zum einen durch die Sterilität der Fördermittel eine hohe Wachstumsrate bzw. gute Wurzelbildung gewährleisten und zum anderen der gesamte Vermehrungsprozess sehr flexibel gestalten.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit der erkannten pflanzenspezifischen Merkmale als Schneidmittel ein Messer, ein Laserstrahl, ein Wasserstrahl, ein Plasmastrahl, ein heißer Draht oder dergleichen verwendet wird, wobei die physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels, wie beispielsweise Wellenlänge, Intensität, Fokallänge, Druck, Temperatur, Material, anwendungsspezifisch angepasst werden. Es hat sich gezeigt, dass für bestimmte Gewebearten bestimmte Schneidmittel besonders geeignet sind. Eine besonders hohe Schnittqualität lässt sich durch die Verwendung eines Laserstrahls erwirken. So hat sich bei bestimmten Gewebearten gezeigt, dass die Behandlung bzw. der Schnitt mittels Laser nicht nur zur Abtrennung eines Bestandteils führt, sondern auch das Wachstum bzw. die Wurzelbildung des Klons stimuliert.
Je nach pflanzenspezifischen Merkmalen ist es außerdem vorgesehen, dass beispielsweise die Intensität, die Wellenlänge und/oder die Fokallänge des Lasers derart eingestellt wird, dass die elektromagnetische Energie des Lasers punktgenau sowie kontrolliert auf die Pflanze übertragen wird. Durch diese kontrollierte Deponierung der Laserenergie auf den Schnittbereich ist eine erhöhte Wachstumsrate zu erwirken. Gleichermaßen lassen sich die physikalischen Eigenschaften eines Wasserstrahls oder eines Plasmastrahls pflanzenspezifisch einstellen. Die Anpassung der Fokallänge hat zudem den Vorteil, dass gerade nur dort geschnitten wird, wo sich die Pflanze befindet und nicht über diesen Bereich hinaus. Darüber hinaus kann sich auch der Einsatz eines Messers oder eines heißen Drahtes zum Abtrennen eines Bestandteils einer Pflanze als vorteilhaft erweisen.
Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass durch die Steuereinheit ein als Schneidmittel verwendeter Laser in Abhängigkeit von erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen automatisch moduliert wird. Durch diese Modulation des Lasers werden die elektromagnetischen Wellen gerade derart angepasst, dass sie für einen optimalen Schnitt mit einer stimulierenden Wirkung für die Wurzelbildung geeignet sind. Diese Modulierung erfolgt durch die Steuereinheit für jede einzelne Pflanze individuell.
Vorzugsweise sieht es die Erfindung weiter vor, dass die Pflanze von mindestens zwei, vorzugsweise drei, vier oder mehr, Kameras, insbesondere Kamerapaaren, der Bilderkennungseinrichtung aus verschiedenen Perspektiven erfasst wird, zur Erstellung einer wenigstens teilweisen räumlichen Darstellung der Pflanze. Um die pflanzenspezifischen Merkmale jeder einzelnen Pflanze erkennen zu können, wird die zu vermehrende Pflanze von wenigstens zwei Kameras aufgenommen, um möglichst umfassende Informationen über die Art bzw. Beschaffenheit und Gestalt der Pflanze zu erlangen. Anhand dieser Informationen werden sodann die spezifischen Merkmale von der Steuereinrichtung erkannt. Für das Erkennen der Merkmale kann in der Steuereinheit ein neuronales Netzwerk verwendet werden. Auf Basis der aufgenommenen Bilder sowie die der Steuereinheit zuvor zur Verfügung gestellten Informationen von Vergleichspflanzen kann das neuronale Netzwerk mit einer hohen Genauigkeit innerhalb kürzester Zeit abhängig von den pflanzenspezifischen Merkmalen optimale Schnittbereiche bzw. Linien bestimmen. Außerdem kann durch das neuronale Netzwerk das für diesen Schnitt optimale Schneidmittel mit angepassten physikalischen Eigenschaften ermittelt werden. Durch die Verwendung dieser künstlichen Intelligenz kann der Individualität einer jeden Pflanze Rechnung getragen werden und gleichzeitig ein optimaler Schnitt für eine erhöhte Vermehrungs- bzw. Wachstumsrate erzielt werden.
Weiter kann es die Erfindung vorsehen, dass die Pflanze während der Erfassung durch die Bilderkennungseinrichtung an einem Greifmittel hängt oder auf einem Fördermittel liegt oder von einer Person gehalten wird. Je nach Komplexität der Pflanze kann diese an einem Greifmittel hängend von einer Vielzahl von Kameras aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen werden, um einen Schnittbereich zu bestimmen. Für weniger komplexe Pflanzen bzw. für Pflanzen, bei denen der Schnitt für die Wachstumsrate weniger kritisch ist, können die Erkennung sowie der Schnitt auch liegend auf einem Förderband erfolgen. Hierbei sind ggf. weniger Kameras notwendig, um genügend Informationen für die Ermittlung optimaler Schnittlinien zu erfassen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass, beispielsweise für eine Vorbehandlung, die Pflanze von einer Person an dem Schneidmittel vorbeigeführt wird.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass die mindestens eine Pflanze zunächst von einem ersten Greifmittel ergriffen und insbesondere vereinzelt wird, die mindestens eine Pflanze an dem ersten Greifer hängend gezielt in mehrere Klone zerschnitten, und die einzelnen Klone automatisiert durch ein zweites Greifmittel für die weitere Verarbeitung abtransportiert werden. Dabei kann es bei jedem genannten Verfahrensschritt vorgesehen sein, dass die Pflanze von einer Bilderkennungseinrichtung, bestehend aus einer oder mehreren Kameras, erfasst und Positionen zum Ergreifen, zum Schneiden sowie zur weiteren Verarbeitung ermittelt werden.
Vorzugsweise kann es die Erfindung außerdem vorsehen, dass die Pflanze bzw. der Bestandteil der Pflanze vor dem Ergreifen von einer ersten Bilderkennungseinrichtung erfasst wird und, insbesondere durch ein neuronales Netzwerk, eine optimale Position zum Ergreifen ermittelt wird und/oder die Pflanze bzw. der Bestandteil der Pflanze vor dem Zerschneiden von einer zweiten Bilderkennungseinrichtung erfasst wird und, insbesondere durch ein neuronales Netzwerk, eine optimale Schnittlinie ermittelt wird. Dabei werden von dem neuronalen Netzwerk sowohl gespeicherte Informationen über die spezifische Pflanze verwendet als auch Informationen, die während des Verfahrens gesammelt werden. Durch das ständige Dazulernen des neuronalen Netzwerkes ergibt sich ein hohes Maß an Genauigkeit, was letztendlich auch zu einer Erhöhung der Verfahrensgeschwindigkeit führt. Durch die Verwendung dieser künstlichen Intelligenz lässt sich wenigstens nahezu vollständig auf den Einsatz von kostenintensivem Personal verzichten, wodurch das gesamte Verfahren der Vermehrung von Pflanzen effizienter wird.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Pflanze und/oder einem Bestandteil der Pflanze während des Transports oder Abtransports auf dem Fördermittel ein Koordinatennetz zugeordnet wird, um die Pflanze bzw. den Bestandteil während des Verfahrens eindeutig identifizieren zu können. Sobald die Pflanze bzw. der Bestandteil oder der Klon auf dem Fördermittel abgelegt wird, wird ihm mindestens eine Koordinate auf dem Fördermittel zugeordnet. Durch die Festlegung dieser Koordinaten lässt sich genau bestimmen und für das weitere Verfahren verfolgen, wo sich welche Pflanze mit welchem Bestandteil aufhält. Für die weitere Verarbeitung lassen sich somit zu jeder Pflanze sämtliche Informationen über den Verlauf des Verfahrens und den eingesetzten Schnittparametern abspeichern. Falls zu einem späteren Zeitpunkt festgestellt wird, dass die verwendeten physikalischen Eigenschaften des eingesetzten Schneidmittels zu einer besonders stimulierenden Wurzelbildung geführt haben, lassen sich diese Informationen dem neuronalen Netzwerk wieder zuführen. Gleichermaßen gilt dies für physikalische Eigenschaften des Schneidmittels, welche nicht zu einer Förderung des Wachstumsprozesses beigetragen haben.
Weiter ist es für die Bilderkennung vorgesehen, dass die Pflanze zwischen zwei Bilderfassungen durch die Bilderkennungseinrichtung von dem Greifmittel umorientiert, insbesondere gedreht wird, um die Pflanze durch die Bilderkennungseinrichtung aus verschiedenen Perspektiven zu erfassen. Durch diese Umorientierung der Pflanze relativ zu den Kameras, können Kameras eingespart werden. Andererseits kann durch die Verwendung einer Vielzahl von Kameras die Zeit für die Aufnahme der Pflanze verkürzt werden.
Außerdem sieht es ein weiteres Ausführungsbeispiel vor, dass die Pflanze gruppenweise, vorzugsweise paarweise, nacheinander von verschiedenen Kameras der Bilderkennungseinrichtung aus verschiedenen Perspektiven erfasst wird, um ein wenigstens nahezu komplettes Bild der Pflanze zu erstellen, wobei die Pflanze während der Bilderfassung aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet wird, und zwar derart, dass die Kameras nicht geblendet werden. Dabei kann die Pflanze an einem Greifmittel hängend in eine ringartige Bilderkennungseinrichtung bewegt werden. An der Wandung der ringartigen Bilderkennungseinrichtung befinden sich in regelmäßigen Abständen abwechselnd Beleuchtungsmittel sowie Kameras. Für eine Aufnahme der Pflanze werden nun jeweils zwei oder mehr Kameras eines Winkelbereichs gleichzeitig initiiert. Gleichzeitig wird die Pflanze aus einer ähnlichen Richtung, in der auch die Kameras positioniert sind, beleuchtet. Die Beleuchtung kann durch ein, zwei oder mehr Lampen erfolgen. Nach Abschluss dieser ersten Aufnahme werden weitere Aufnahmen durch weitere Kamerapaare entlang des Ringumfangs durchgeführt, sodass letztendlich eine umfassende Aufnahme der Pflanze aus allen Richtungen entlang des Ringumfanges erstellt wurde. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Pflanze nach jeder Aufnahme leicht gedreht wird, um die Anzahl der Kameras reduzieren zu können. Die Ansteuerung der Kameras bzw. der Lampen erfolgt durch eine der Bilderkennungseinrichtung eigene Steuerung. Durch diese Steuerung kann der gesamte Bilderfassungsprozess sehr schnell gestaltet werden. Es kann vorgesehen sein, dass die zu vermehrende Pflanze jeweils in diese ringartige Bilderkennungseinrichtung geführt wird oder zur Aufnahme die Bilderkennungseinrichtung über die Pflanze verfahren wird. Gleichermaßen ist es denkbar, dass sich die ringartige Bilderkennungseinrichtung über einem die Pflanzen führenden Fördermittel befindet. In diesem Fall sind die Kameras sowie die Beleuchtungsmittel leicht nach unten geneigt, um die auf dem Förderband liegende Pflanze zu erfassen. Auf diese Weise lässt sich durch die Steuereinheit, insbesondere durch das neuronale Netzwerk, ein voll umfassendes Abbild der Pflanze erstellen, wodurch die Erstellung einer optimalen Schnittposition möglich ist. Auch die Wahl der physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels lässt sich durch diese vollumfängliche Aufnahme der Pflanze zuverlässig bestimmen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorsehen, dass von der Steuereinheit anhand der ermittelten pflanzenspezifischen Merkmale jeder Pflanze Schnittlinien, vorzugsweise ein U-Schnitt oder ein V-Schnitt oder dergleichen, ermittelt werden, die zwei, drei oder mehr Bestandteile, insbesondere Blätter und/oder einen Stamm, der Pflanze gleichzeitig erfassen. Das Schneidmittel vollführt sodann einen derartigen einzelnen Schnitt, beispielsweise in der Form eines „U“ oder eines „V“. Dabei kann beispielsweise ein Laser, eine Plasmapistole oder eine Wasserdüse an einem Roboterarm installiert sein, der durch die Steuereinheit in Position gebracht wird. Durch einen Mehrfachschnitt durch eine Schnittbewegung kann der Prozess der Vermehrung beschleunigt und somit effizienter gestaltet werden.
Weiter ist es denkbar, dass von der Steuereinheit anhand der ermittelten pflanzenspezifischen Merkmale jeder Pflanze Schnittlinien, vorzugsweise ein U-Schnitt oder ein V-Schnitt oder dergleichen, ermittelt werden, die zu einer besonders großen Schnittfläche an den abgeschnittenen Bestandteilen führen. Durch große Schnittflächen kann der Klon mehr Nährstoffe aufnehmen, was zu einer Verbesserung bzw. Stimulierung der Wurzelbildung bzw. des Wachstums führt.
Eine Vorrichtung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 17 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen mindestens eine Bilderkennungseinrichtung zum wenigstens bereichsweisen Erfassen mindestens einer Pflanze aufweist. Weiter weist die Vorrichtung eine Steuereinheit zum Erkennen von pflanzenspezifischen Merkmalen anhand der durch die Bilderkennungseinrichtung gewonnen Informationen über die mindestens eine Pflanze auf sowie mindestens ein Transportmittel zum Transport der Pflanze oder eines Bestandteils der Pflanze. Weiter weist die Vorrichtung mindestens ein Schneidmittel zum Zerschneiden der Pflanze oder des Bestandteils der Pflanze auf, wobei die physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels in Abhängigkeit von den erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen variierbar sind, um die Vermehrungsrate bzw. die Bewurzelungsrate der Pflanze zu steigern. Durch das Erfassen der Pflanze, das Erkennen der pflanzenspezifischen Merkmale sowie das merkmalsabhängige Zerschneiden der Pflanze lässt sich nicht nur die Vermehrungsrate der Pflanze steigern, sondern auch die Wachstumsrate bzw. die Bewurzelungsrate. Durch die gezielte Anwendung eines bestimmten Schneidmittels sowie einer Anpassung der physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels lässt sich sogar die Wurzelbildung des abgeschnittenen Bestandteils der Pflanze, des Klons, stimulieren. Dadurch kann eine erhöhte Effizienz des gesamten Verfahrens zum Vermehren von Pflanzen erzielt werden.
Insbesondere kann es die Erfindung vorsehen, dass es sich bei dem Schneidmittel um ein Messer, einen Laserstrahl, einen Wasserstrahl, einen Plasmastrahl, einen heißen Draht oder dergleichen handelt, wobei die physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels, wie beispielsweise Wellenlänge, Intensität, Fokallänge, Druck, Temperatur, Material, anwendungsspezifisch anpassbar sind. Die verschiedenen Schneidmittel sind jeweils an einem eigenen Greifarm bzw. Roboterarm angeordnet oder direkt dem Greifmittel zugeordnet. Durch entsprechende Leitungen, Verkabelungen oder dergleichen lassen sich die Schneidmittel an die entsprechenden Schneidpositionen führen. Bei der Verwendung von Lasern lassen sich beispielsweise Spiegel verwenden, um die elektromagnetische Energie punktgenau an der Pflanze zu deponieren. Sämtliche genannte Schneidmittel können eine Steuereinheit aufweisen, über die deren physikalischen Eigenschaften einstellbar sind. Insbesondere bei der Verwendung eines Lasers ist diesem eine Steuereinrichtung zugeordnet, mit dem der Fokus bzw. die Fokallänge derart einstellbar bzw. verfahrbar ist, dass die elektromagnetische Energie genau dort deponiert wird, wo der Schnitt erfolgen soll. Ähnliche Einrichtungen sind auch für den Einsatz eines Wasserstrahls und eines Plasmastrahls vorgesehen.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass es sich bei der Bilderkennungseinrichtung um mindestens eine Kamera, oder mindestens eine Gruppe von Kameras oder um mindestens eine Lichtleitereinheit mit einer Kamera handelt, die derart um die Pflanze oder den Bestandteil der Pflanze anordbar sind, dass wenigstens nahezu alle Seiten der Pflanze erfassbar sind. So ist es denkbar, dass die Pflanze von paarweise angeordneten Kameras aus unterschiedlichen Richtungen erfasst wird, um eine räumliche Aufnahme der Pflanze zu erstellen. Durch die Verwendung einer Lichtleitereinheit lässt sich die Kamera auch einem Roboterarm flexibel zuordnen. Gleichermaßen kann die Ausleuchtung der Pflanze punktgenau mittels Lichtleitern erfolgen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass es sich bei den Transportmitteln um Greifer und/oder Förderbänder handelt, wobei die Förderbänder, insbesondere aus einem Metall, einem Kunststoff oder einer Keramik hergestellt sind oder eine entsprechende Beschichtung aufweisen. Dabei sind die verwendeten Förderbänder derart ausgebildet, dass sie sowohl sterilisierbar sind, um eine Verkeimung der Schnittflächen zu vermeiden und/oder auch resistent gegen Einwirkungen der Schneidmittel sind. So können die Förderbänder beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein, der wenigstens weitestgehend gegen intensive elektromagnetische Laserstrahlung resistent ist. Mit derart ausgebildeten Förderbändern lassen sich die Pflanzen auch liegend auf dem Förderband durch den Laser zerschneiden, ohne dass die Förderbänder dadurch beschädigt werden.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass an einem Kopf eines Roboterarmes mindestens eine Bilderkennungseinrichtung zur Ermittlung einer optimalen Position zum Ergreifen eines Bestandteils der Pflanze, ein Greifmittel zum Ergreifen des Bestandteils sowie ein Schneidmittel, vorzugsweise ein Laser oder eine Plasmapistole, zum gezielten Schneiden an der Pflanze angeordnet sind. Durch diese kompakte Einheit, die sowohl die Bilderkennung, die Greifmittel als auch das Schneidmittel umfasst, lassen sich auch Bestandteile von größeren Pflanzen trennen, ohne dass diese dazu aus einem Nährmedium entnommen werden müssen. So ist es denkbar, dass eine derart kompakte Einheit über eine Vielzahl von eingepflanzten Pflanzen in einem Gewächshaus fährt und nach geeigneten Positionen für das Abschneiden eines Bestandteils bzw. eines Klons sucht, um dann einen geeigneten Bestandteil von der Mutterpflanze abzutrennen und weiterzuverarbeiten.
Darüber hinaus kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit eine Prozessoreinheit aufweist zum Betreiben eines neuronalen Netzwerkes. Das neuronale Netzwerk dient der Auswertung der durch die mindestens eine Bilderkennungseinrichtung gewonnenen Informationen über die Pflanzen sowie der automatisierten Erkennung von pflanzenspezifischen Merkmalen. Dazu verwendet das neuronale Netzwerk hinterlegte bzw. gespeicherte pflanzenspezifische Merkmale anderer Pflanzen gleicher Art. Außerdem dient die Steuereinheit der Initialisierung weiterer Verfahrensschritte in Abhängigkeit der erkannten pflanzenspezifischen Merkmale der erfassten Pflanze. Diese Steuereinheit kann der Vorrichtung zur Vermehrung von Pflanzen entweder direkt zugeordnet oder dezentral auf einem Server installiert sein. Durch diese Kombination der Bilderkennung mit einem neuronalen Netzwerk lassen sich besonders effizient optimale Schnittbilder für das Klonen von Pflanzen ermitteln, die darüber hinaus zu einer verbesserten Wurzelbildung am Klon führen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:

1 eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung,
2 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
3 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
4 eine Darstellung eines ersten Schrittes einer Bilderkennung,
5 eine Darstellung eines zweiten Schrittes der Bilderkennung,
6 eine Darstellung eines dritten Schrittes der Bilderkennung,
7 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Bilderkennung,
8a eine Darstellung einer ersten Schnittlinie,
8b eine Darstellung einer zweiten Schnittlinie, und
8c eine Darstellung einer dritten Schnittlinie.

In der 1 wird stark schematisiert ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Im Wesentlichen dient diese Vorrichtung der automatisierten Vermehrung von Pflanzen. Durch die hier dargestellte Vorrichtung sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren wird nicht nur die Vermehrungsrate bzw. Wachstumsrate für Pflanzen verbessert, sondern auch die Wurzelbildung der abgetrennten Pflanzenbestandteile bzw. Klone stimuliert.
Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Pflanze 10 oder ein Bestandteil einer Pflanze 10 zunächst in einem, vorzugsweise sterilen, Behälter 11 auf einem Fördermittel 12 einem Arbeitsbereich 13 zugeführt. Dieser Arbeitsbereich 13 kann ggf. ebenfalls steril gehalten werden. Von dem Fördermittel 12, das beispielsweise als Schleuse ausgebildet sein kann, wird der Behälter 11 samt der Pflanze 10 einem ersten Förderer 14 zugeführt. Bei diesem ersten Förderer 14 kann es sich neben dem in der 1 als rotierende Scheibe dargestellten Ausführungsbeispiel auch um ein Förderband oder ein Tablett handeln. Auf diesem ersten Förderer 14 wird die Pflanze 10 von einer zwei Kameras 15, 16 aufweisenden Bilderkennungseinrichtung erfasst. Anhand der so gewonnenen Informationen über die Pflanze 10 werden durch die Steuereinheit Positionen ermittelt, an denen die Pflanze 10 besonders bevorzugt durch das erste Greifmittel 18 erfasst werden kann. Das erste Greifmittel 18, das hier als Roboterarm ausgebildet ist, weist eine Pinzette 19 auf, mit der die Pflanze 10 aus dem Behälter 11 entnommen wird. Sofern die Pflanze 10 fest in den Behälter 11 verwurzelt ist, kann die Pflanze 10 aus dem Behälter 11 herausgezogen werden oder mit einem beispielsweise willkürlichen Schnitt durch ein Schneidmittel von den Wurzeln getrennt werden. Der sodann leere Behälter 11 wird über ein weiteres Fördermittel 20 wieder aus dem Arbeitsbereich 13 entfernt.
Die an der Pinzette 19 hängende Pflanze 10 wird sodann einer weiteren Bilderkennungseinrichtung mit zwei weiteren Kameras 21, 22 zugeführt. Durch diese Kameras 21, 22 werden von der hängenden Pflanze 10 Aufnahmen aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen. Die so gewonnenen Informationen über die Pflanze 10 werden von der Steuereinheit 17 genutzt, um pflanzenspezifische Merkmale der Pflanze zu erkennen. Bei diesen pflanzenspezifischen Merkmalen kann es sich beispielsweise um die Art der Pflanze sowie Eigenschaften von Blättern, Stielen oder Ästen handeln. Es ist außerdem denkbar, dass die Steuereinheit 17 die Art der Pflanze erkennt. Gleichermaßen ist es jedoch auch denkbar, dass eine Bedienperson vorab die Art der zu vermehrenden Pflanze in die Steuereinheit 17 über ein Eingabemittel eingegeben hat. In der Steuereinheit 17 wird sodann über ein neuronales Netzwerk auf Basis der erkannten pflanzenspezifischen Merkmale eine ideale Schnittposition bzw. ein ideales Schnittmuster ermittelt. Dabei verwendet das neuronale Netzwerk für diese Bestimmung nicht nur die Informationen der vorliegenden Pflanze 10, sondern auch Informationen über vorherige Pflanzen sowie Daten, die vorab von einer Bedienperson dem neuronalen Netzwerk zur Verfügung gestellten wurden.
Mithilfe dieser künstlichen Intelligenz wird nicht nur die ideale Schnittlinie bestimmt, sondern auch die Art und/oder die physikalischen Eigenschaften eines Schneidmittels für einen optimalen Schnitt bestimmt. Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schneidmittel um einen Laser 23. Dieser Laser 23 kann in Abhängigkeit von den erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen derart moduliert werden, dass ein für die Bewurzelung des Klons besonders bevorzugtes Schnittbild erzeugt wird. Es hat sich gezeigt, dass durch die Wahl der Lasereigenschaften die Bewurzelung und somit das Wachstum des Klons stimulierbar ist. Für ein ideales Schnittbild bzw. Schnittmuster wird sowohl die Intensität des Lasers, die Wellenlänge und der Fokus bzw. die Fokallänge derart verändert, dass die Pflanze berührungslos und somit quetschungsfrei zerschnitten wird. Durch diese gezielte Deponierung der Energie wird das Gewebe der Pflanze so gut wie nicht beeinträchtigt; vielmehr wird das weitere Wachstum sogar noch stimuliert.
Der abgetrennte Bestandteil 24 bzw. der Klon fällt sodann auf einen zweiten Förderer 25. Es kann vorgesehen sein, dass ein zweites Greifmittel 26 den Klon 24 von diesem zweiten Förderer 25 ergreift und einem Behälter 27 mit einem Nährmedium 28 zuführt. Für eine bevorzugte Aufnahme des Klons 24 durch das zweite Greifmittel 26 dient ebenfalls eine Kamera 29, die für die Ermittlung einer optimalen Greifposition ebenfalls mit der Steuereinheit 17 verbunden ist. Die so gefüllten Behälter 27 werden sodann über einen dritten Förderer 30 und ein Fördermittel 31 aus dem Arbeitsbereich 13 ausgeschleust. Mit den in der 1 dargestellten Pfeilen werden Bewegungsrichtungen der einzelnen Komponenten symbolisiert.
Durch die in der 1 dargestellte Bilderkennung werden somit pflanzenspezifische Merkmale der Pflanze 10 erkannt und durch das neuronale Netzwerk Schnittlinien ermittelt, entlang denen die Pflanze sodann mit einem geeigneten Schneidmittel zerschnitten wird. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die dargestellte Anzahl der Greifmittel 18, 26, die Anzahl der Förderer 14, 25, 30 sowie die Anzahl der Kameras 15, 21, 22, 29 beschränkt ist. Vielmehr kann es vorgesehen sein, dass der Vorrichtung zur Bilderkennung eine Vielzahl von Kameras zugeordnet ist. Gleichermaßen ist es denkbar, dass die Vorrichtung nur ein Fördermittel zum Abfördern eines Klons aufweist.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hier wird durch die Kameras 33, 34 der Bilderkennungseinrichtung direkt an der Pflanze 32 eine Position ermittelt, die besonders gut geeignet ist für das Abschneiden eines Klons. Auch hier sind die Kameras 33, 34 mit einer Steuereinheit 35 verbunden. Die Steuereinheit 35 ermittelt mithilfe eines neuronalen Netzwerkes nicht nur eine optimale Schnittposition bzw. eine optimale Schnittlinie, sondern auch optimale Schnittbedingungen. So wird durch das neuronale Netzwerk bestimmt, wie der hier verwendete Laser 36 zu modulieren bzw. zu steuern ist, um ein ideales Schnittbild zu erstellen. Neben der Modulation erfolgt ebenfalls die Anpassung der Fokallänge an die zu schneidende Position. Sobald eine entsprechende Position von der Steuereinheit 35 zum Schneiden der Pflanze 32 ermittelt wurde, wird der Pflanzenbestandteil durch das Greifmittel 37 mittels Pinzette 38 ergriffen und der zweite den Laser 36 haltende Roboterarm derart bewegt, dass die Pflanze gemäß dem ermittelten Schnittbild zerschnitten wird. Der abgetrennte Bestandteil 40 bzw. der Klon der Pflanze 32 kann sodann von dem Greifmittel 37 auf einem Förderer 41 abgelegt werden. Der Förderer 41 transportiert den abgetrennten Bestandteil 40 sodann zu einer weiteren Station der Verarbeitung. Hier kann der abgetrennte Bestandteil 40 beispielsweise gemäß dem in der 1 dargestellten Verfahren weiterbehandelt werden.
In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt eine Pflanze 42 oder ein Bestandteil einer Pflanze 42 auf einem Förderer 43 und wird in Pfeilrichtung 44 einer aus zwei Kameras 45 und 46 bestehenden Bildverarbeitungseinrichtung zugeführt. Losgelöst von dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Bilderkennungseinrichtung auch weitere Kameras aufweisen. Genau wie zuvor in dem in der 2 dargestellten Beispiel beschrieben, wird auch hier durch die Kameras 45, 46 und durch eine Steuereinheit 47 und ein neuronales Netzwerk ein optimales Schnittbild sowie bevorzugte physikalische Eigenschaften des Schneidmittels bzw. des Lasers ermittelt. Sobald diese Informationen von der Steuereinheit 47 erzeugt wurden, wird durch den Laser 48 ein entsprechender Schnitt vollzogen. Es ist auch denkbar, dass die Pflanze 42 mehrfach von dem Laser 48 geschnitten wird. Auch hier ist der Laser 48 für eine optimale Beweglichkeit einem Roboterarm 49 zugeordnet. Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Greifmittel 50 lediglich dazu, entweder die Pflanze 42 auf den Förderer 43 abzulegen, restliche Bestandteile der Pflanze 42 von dem Förderer 43 zu entfernen oder den abgetrennten Bestandteil 51 einer weiteren Verarbeitungsstation zuzuführen. Es ist jedoch auch denkbar, dass bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf das Greifmittel 50 komplett verzichtet wird.
Die hier dargestellten Förderer bzw. Fördermittel sind sowohl für eine keimfreie Vermehrung sterilisierbar und/oder auch resistent gegen die Einwirkung der elektromagnetischen Laserstrahlung. Für den Fall, dass beim Einsatz eines Lasers zur Teilung der Pflanze Energie auf dem Förderer deponiert wird, wird dieser nicht sofort zerstört. Als geeignetes Material bietet sich ein hitzebeständiger Kunststoff oder eine entsprechende Beschichtung des Förderers mit beispielsweise Keramik an. Dadurch kann ein langfristiger sowie verlässlicher Transport der Pflanze bzw. der Bestandteile der Pflanze garantiert werden.
Je nach Art der Pflanze sowie den Anforderungen an die Teilung kann es vorteilhaft sein, für das Schneiden verschiedene Schnittbilder zu verwenden. In der 8a ist ein U-förmiger Schnitt dargestellt, der sowohl zwei Blätter 53 als auch einen Teil des Stammes 54 von der Pflanze 55 trennt. Somit werden durch einen einzigen Schnitt mittels eines Lasers, eines Wasserstrahls oder eines Plasmastrahls drei Bestandteile der Pflanze 55 abgetrennt. Bei einem händischen, konventionellen Schneiden wären hierfür drei einzelne Schnitte notwendig. Dieser U-Schnitt 52 kann sowohl in einer an einem Greifmittel hängenden Position der Pflanze 55 erfolgen, als auch in einer auf einem Förderer liegenden Position. Es ist außerdem denkbar, dass ein derartiger Schnitt auch durch ein Stanzmittel aus Metall oder einer Keramik durchgeführt wird. Dabei kann insbesondere ein Stanzeisen durch Beaufschlagung mit Wärme oder elektrischem Strom keimfrei gehalten werden. Allerdings lässt sich nur durch die Verwendung eines Laserstrahls bzw. eines Wasserstrahls oder eines Plasmastrahls ein besonders bevorzugter berührungsloser sowie quetschfreier Schnitt realisieren.
Neben dem in der 8a dargestellten U-Schnitt 52 ist es außerdem denkbar, mit dem Laser einen V-Schnitt 56 zu vollziehen (8b). Auch hier werden sowohl zwei Blätter 53 als auch ein Teil des Stammes 54 abgeschnitten. Allerdings unterscheidet sich der Schnitt in dem Stamm 54 von dem geraden Schnitt aus der 8a. Dieser V-Schnitt 56 kann wenigstens für einige Pflanzenarten besonders für die Bewurzelung der Schnittkante vorteilhaft sein.
Weiter kann es vorgehen sein, dass der V-Schnitt 56 aus der 8b leicht neben dem Stamm 54 gesetzt wird, wodurch zum einen nach wie vor durch einen Schnitt zwei Blätter 53 von der Pflanze 55 getrennt werden und darüber hinaus eine Schnittfläche an dem Stamm 54 maximiert wird. Durch diese besonders große Schnittfläche kann der abgetrennte Bestandteil der Pflanze 55 besonders viele Nährstoffe aufnehmen, was zu einer besonderes bevorzugten Wachstumsrate bzw. Bewurzelung führt.
Neben den in den 8a bis 8c dargestellten Beispielen für Schnittbilder ist eine Vielzahl weiterer Schnittbilder denkbar, mit denen auf eine effiziente Art und Weise mehrere Bestandteile einer Pflanze gleichzeitig zerschnitten werden und die Bewurzelung der abgetrennten Pflanze stimuliert wird.
In den 4 bis 6 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Bilderkennung einer Pflanze 57 stark schematisiert dargestellt. Für die Erfassung eines räumlichen Abbilds der Pflanze 57 wird selbige durch ein nicht dargestelltes Greifmittel in eine ringartige Bilderkennungseinrichtung 58 gehängt. Vorzugsweise wird die Pflanze 57 dabei zentral in der Bilderkennungseinrichtung 58 positioniert. Der Ring kann einen Durchmesser von einigen wenigen Dezimetern, d. h., 20 cm bis 30 cm bzw. 30 cm bis 40 cm oder 40 cm bis 50 cm aufweisen und eine Wandungshöhe von 5 cm bis 10 cm bis 10 cm bis 20 cm oder 20 cm bis 30 cm. Es ist jedoch auch denkbar, dass die hier dargestellte Bilderkennungseinrichtung 58 andersartig dimensioniert ist. Bei dem in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Bilderkennungseinrichtung 58 weist der Ring 12 gerade Abschnitte auf. Diesen zwölf Abschnitten sind im Wechsel jeweils eine Kamera 59 sowie ein Leuchtmittel 60 zugeordnet. D. h., dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Bilderkennungseinrichtung 58 sind sechs Kameras 59 und sechs Leuchtmittel 60 zugeordnet.
In einem ersten Schritt der Bilderkennung werden zwei nebeneinanderliegende Kameras 59 aktiviert. Gleichzeitig werden Leuchtmittel 60, die den Kameras 59 naheliegen, ausgelöst, welche die Pflanze 57 ausreichend beleuchten (4). Die Leuchtmittel 60 sind derart zu schalten, dass sie die aktivierten Kameras 59 nicht blenden. Die übrigen Kameras 59 bzw. Leuchtmittel 60 sind nicht aktiviert. In einem in der 5 dargestellten zweiten Schritt wird ein folgendes Paar Kameras 59 aktiviert und gleichfalls die beiden anliegenden Leuchtmittel 60 eingeschaltet. Im darauffolgenden Schritt der Bilderkennung gemäß 6 wird ein nächstes Paar von Kameras 59 und die entsprechenden Leuchtmittel 60 aktiviert. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis die Pflanze 57 aus allen Richtungen, über einen Raumwinkel von 360°, durch sechs Kamerapaare, d. h., zwölf Aufnahmen, erfasst wurde. Die sukzessive Ansteuerung der Kameras 59 und der Leuchtmittel 60 erfolgt dabei durch eine der Bilderkennungseinrichtung 58 zugeordnete Steuereinrichtung.
Die so erfassten Bilder werden von der zuvor diskutierten Steuereinheit bzw. von dem neuronalen Netzwerk ausgewertet. Diese Auswertung beinhaltet das Erkennen von pflanzenspezifischen Merkmalen, entlang derer die Pflanze bevorzugt durch ein Schneidmittel geteilt werden kann. Diese Bilderfassung bzw. diese Sequenz der einzelnen Aufnahmen dauert wenige 100 Millisekunden.
Im Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Pflanze 57 direkt in der ringartigen Bilderkennungseinrichtung 58, auch Theater genannt, durch ein Schneidmittel zerschnitten wird. Der abgetrennte Bestandteil der Pflanze 57 kann entweder durch ein weiteres Greifmittel erfasst werden oder auf einen unter der Bilderkennungseinrichtung 58 positionierten Förderer abgefördert werden.
Die in den 4 bis 6 aktivierten Kameras sind durch einen schematisch dargestellten Aufnahmekegel hervorgehoben. Den in den 4 bis 6 aktivierten Leuchtmitteln 60 ist jeweils eine Glühbirne zugeordnet.
In der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bilderkennungseinrichtung 61 dargestellt. Auch dieses Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie bei dem in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Bilderkennungseinrichtung 58 ringartig ausgebildet. Hier weist der Ring jedoch lediglich sechs gerade Seitenflächen auf. Dementsprechend sind den Innenwandungen der Bilderkennungseinrichtung 61 nur zwei gegenüberliegende Kameras 62 sowie vier Leuchtmittel 63 zugeordnet. Genau wie zuvor beschrieben, wird jeweils eine Kamera 62 mit zwei angrenzenden Leuchtmitteln 63 zusammen aktiviert, um ein Abbild der Pflanze 64 zu erstellen. Danach wird die entsprechend gegenüberliegende Kamera 62 sowie die gegenüberliegenden Leuchtmittel 63 aktiviert, um eine zweite Aufnahme der Pflanze 64 zu erstellen. Um die geringere Anzahl der Kameras zu kompensieren, wird nach jeder Aufnahme die Pflanze 64 um einen bestimmten Winkelbereich gedreht, sodass nacheinander mehrere Aufnahmen von verschiedenen Positionen der Pflanze 64 gemacht werden. Aus der Gesamtheit aller so gewonnen Abbildungen lassen sich wiederum durch die Steuereinheit bzw. das neuronale Netzwerk pflanzenspezifische Merkmale der Pflanze 64 erkennen.
Neben den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Bilderkennungseinrichtungen 58, 61 sind weitere Geometrien mit mehr bzw. weniger Kameras denkbar. Diese Bilderkennungseinrichtungen 58, 61 können den Ausführungsbeispielen der Erfindung gemäß den 1 bis 3 zugeordnet sein. Durch diese Kombination der Bilderkennung und der spezifizierten Schneidmethode lässt sich ein besonders effizientes Verfahren zum Vermehren von Pflanzen erzeugen.
Bezugszeichenliste

10: Pflanze
11: Behälter
12: Fördermittel
13: Arbeitsbereich
14: erster Förderer
15: Kamera
16: Kamera
17: Steuereinheit
18: erstes Greifmittel
19: Pinzette
20: Fördermittel
21: Kamera
22: Kamera
23: Laser
24: Bestandteil
25: zweiter Förderer
26: zweites Greifmittel
27: Behälter
28: Nährmedium
29: Kamera
30: dritter Förderer
31: Fördermittel
32: Pflanze
33: Kamera
34: Kamera
35: Steuereinheit
36: Laser
37: Greifmittel
38: Pinzette
39: Roboterarm
40: Bestandteil
41: Förderer
42: Pflanze
43: Förderer
44: Pfeilrichtung
45: Kamera
46: Kamera
47: Steuereinheit
48: Laser
49: Roboterarm
50: Greifmittel
51: Bestandteil
52: U-Schnitt
53: Blatt
54: Stamm
55: Pflanze
56: V-Schnitt
57: Pflanze
58: Bilderkennungseinrichtung
59: Kamera
60: Leuchtmittel
61: Bilderkennungseinrichtung
62: Kamera
63: Leuchtmittel
64: Pflanze

Claims

Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64), wobei mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) wenigstens bereichsweise von einer Bilderkennungseinrichtung erfasst wird und anhand der durch die Bilderkennungseinrichtung gewonnenen Informationen über die mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) pflanzenspezifische Merkmale von einer Steuereinheit (17, 35, 47) erkannt werden und in Abhängigkeit von den erkannten Merkmalen wenigstens ein Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) zur Vermehrung durch ein Schneidmittel automatisiert von der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) abgetrennt wird, und wobei eine Art und/oder physikalische Eigenschaften des Schneidmittels für eine Steigerung einer Vermehrungsrate der Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) den erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) entsprechend gewählt werden.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64), wobei mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) wenigstens bereichsweise von einer Bilderkennungseinrichtung erfasst wird und anhand der durch die Bilderkennungseinrichtung gewonnenen Informationen über die mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) pflanzenspezifische Merkmale von einer Steuereinheit (17, 35, 47) erkannt werden und in Abhängigkeit von den erkannten Merkmalen wenigstens ein Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) zur Vermehrung durch ein Schneidmittel automatisiert von der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) abgetrennt wird, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) bzw. ein Klon der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) auf einem sterilen Fördermittel (25, 41, 43), vorzugsweise einem Bandförderer, einem Gurtförderer, einem Tablett oder dergleichen, abtransportiert wird.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der erkannten pflanzenspezifischen Merkmale als Schneidmittel ein Messer, ein Laserstrahl (23, 36, 48), ein Wasserstrahl, ein Plasmastrahl, ein heißer Draht oder dergleichen verwendet wird, wobei die physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels, wie beispielsweise Wellenlänge, Intensität, Fokallänge, Druck, Temperatur, Material, anwendungsspezifisch angepasst werden.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser (23, 36, 48) oder andere Schneidmittel in Abhängigkeit von den durch die Steuereinheit (17, 35, 47) erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen automatisch moduliert werden.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) von mindestens zwei, vorzugsweise drei, vier oder mehr Kameras (16, 21, 22, 29, 33, 34, 45, 46, 59, 62), insbesondere Kamerapaaren, der Bilderkennungseinrichtung aus verschiedenen Perspektiven erfasst wird zur Erstellung einer wenigstens teilweisen räumlichen Darstellung der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64).
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) während der Erfassung durch die Bilderkennungseinrichtung an einem Greifmittel (18) hängt oder auf einem Fördermittel (14, 25, 41, 43) liegt oder steht oder von einer Person gehalten wird.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) zunächst von einem ersten Greifmittel (18) ergriffen und insbesondere vereinzelt wird, die mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) an dem ersten Greifer (18) hängend gezielt in mehrere Klone zerschnitten und die einzelnen Klone automatisiert durch ein zweites Greifmittel (26) für die weitere Verarbeitung abtransportiert werden.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) bzw. der Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) vor dem Ergreifen von einer ersten Bilderkennungseinrichtung erfasst wird und, insbesondere durch ein neuronales Netzwerk, eine optimale Position zum Ergreifen ermittelt wird und/oder die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) bzw. der Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) vor dem Zerschneiden von einer Bilderkennungseinrichtung erfasst wird und, insbesondere durch ein neuronales Netzwerk, eine optimale Schnittlinie ermittelt wird.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) und/oder einem Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) während des Transports oder Abtransports auf dem Fördermittel (14, 25, 41, 43) ein Koordinatensatz zugeordnet wird, um die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) bzw. den Bestandteil (24, 40, 51) während des Verfahrens eindeutig identifizieren zu können.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) zwischen zwei Bilderfassungen durch die Bilderkennungseinrichtung von dem Greifmittel (18) umorientiert, insbesondere gedreht, wird, um die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) durch die Bilderkennungseinrichtung aus verschiedenen Perspektiven zu erfassen.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) gruppenweise, vorzugsweise paarweise, nacheinander von verschiedenen Kameras (16, 21, 22, 29, 33, 34, 45, 46, 59, 62) der Bilderkennungseinrichtung aus verschiedenen Perspektiven erfasst wird, um ein wenigstens nahezu komplettes Bilde der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) zu erstellen, wobei die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) während der Bildererfassung aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet wird, und zwar derart, dass die Kameras (16, 21, 22, 29, 33, 34, 45, 46, 59, 62) nicht geblendet werden.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) oder ein Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) von einem Greifmittel (18) erfasst wird und in der an dem Greifmittel (18) hängenden Stellung von der Bilderkennungseinrichtung erkannt und von dem Schneidmittel zerschnitten wird.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pflanzenspezifischen Merkmale jeder Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) anhand der von der Bilderkennungseinrichtung gewonnenen Informationen und/oder anhand von entsprechenden vorab gespeicherten Merkmalen einer gleichartigen Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) von der Steuereinheit (17, 35, 47), insbesondere vollautomatisiert und durch ein neuronales Netzwerk, erkannt werden.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche gewonnenen Informationen und die daraus ermittelten pflanzenspezifischen Merkmale jeder Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) in einer Datenbank der Steuereinheit (17, 35, 47) gesammelt werden und für die Erkennung von weiteren pflanzenspezifischen Merkmalen weiterer Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64), insbesondere durch ein neuronales Netzwerk, verwendet werden.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (17, 35, 47) anhand der ermittelten pflanzenspezifischen Merkmale jeder Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) Schnittlinien, vorzugsweise ein U-Schnitt (52) oder ein V-Schnitt (56), ermittelt werden, die zwei, drei oder mehr Bestandteile (24, 40, 51), insbesondere Blätter (53) und/oder einen Stamm (54), der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) gleichzeitig erfassen.
Verfahren zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (17, 35, 47) anhand der ermittelten pflanzenspezifischen Merkmale jeder Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) Schnittlinien, vorzugsweise ein U-Schnitt (52) oder ein V-Schnitt (56), ermittelt werden, die zu einer besonders großen Schnittfläche an den Bestandteilen (24, 40, 51) führen.
Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) mit mindestens einer Bilderkennungseinrichtung zum wenigstens bereichsweisen Erfassen mindestens einer Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64), einer Steuereinheit (17, 35, 47) zum Erkennen von pflanzenspezifischen Merkmalen anhand der durch die Bildkennungseinrichtung gewonnenen Informationen über die mindestens eine Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64), mindestens einem Transportmittel zum Transport einer Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) oder eines Bestandteils (24, 40, 51) einer Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) und mindestens einem Schneidmittel zum Zerschneiden der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) oder des Bestandteils (24, 40, 51) einer Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64), wobei die physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels in Abhängigkeit von den erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen variierbar sind, um die Vermehrungsrate oder eine Wachstumsrate der Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) zu steigern.
Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schneidmittel um ein Messer, einen Laserstrahl (23, 36, 48), einen Wasserstrahl, einen Plasmastrahl, einen heißer Draht oder dergleichen handelt, wobei die physikalischen Eigenschaften des Schneidmittels, wie beispielsweise Wellenlänge, Intensität, Fokallänge, Druck, Temperatur, Material, anwendungsspezifisch anpassbar sind.
Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bildkennungseinrichtung um mindestens eine Kamera (16, 21, 22, 29, 33, 34, 45, 46, 59, 62), oder mindestens eine Gruppe von Kameras (16, 21, 22, 29, 33, 34, 45, 46, 59, 62), oder um mindestens eine Lichtleitereinheit mit einer Kamera (16, 21, 22, 29, 33, 34, 45, 46, 59, 62) handelt, die derart um die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) oder den Bestandteil (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) anordbar sind, dass wenigstens nahezu alle Seiten der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) erfassbar sind, wobei der mindestens einen Kamera (16, 21, 22, 29, 33, 34, 45, 46, 59, 62) vorzugsweise mindestens ein Leuchtmittel (60, 63) zugeordnet ist.
Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Transportmitteln um Greifer (18, 26) und/oder Förderbänder (14, 25, 41, 43) handelt, wobei die Förderbänder (14, 25, 41, 43) insbesondere aus einem Metall, einem Kunststoff oder einer Keramik hergestellt sind oder eine entsprechende Beschichtung aufweisen.
Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Kopf eines Roboterarmes mindestens eine Bildkennungseinrichtung zur Ermittlung einer optimalen Position zum Ergreifen eines Bestandteils (24, 40, 51) der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64), ein Greifmittel (18) zum Ergreifen des Bestandteils (24, 40, 51) sowie ein Schneidmittel, vorzugsweise ein Laser (23, 36, 48) oder eine Plasmapistole, zum gezielten Schneiden an der Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) angeordnet sind.
Vorrichtung zum Vermehren von Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (17, 35, 47) mit einer Prozessoreinheit, insbesondere zum Betreiben eines neuronalen Netzwerkes, zur Auswertung der durch die mindestens eine Bildkennungseinrichtung gewonnenen Informationen über die Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64) und zur automatisierten Erkennung von pflanzenspezifischen Merkmalen anhand von hinterlegten bzw. gespeicherten pflanzenspezifischen Merkmalen anderer Pflanzen (10, 32, 42, 55, 57, 64) einer gleichen Art sowie zur Initialisierung weiterer Verfahrensschritte in Abhängigkeit der erkannten pflanzenspezifischen Merkmalen der erfassten Pflanze (10, 32, 42, 55, 57, 64).