-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum automatisierten Schneiden baumartiger Pflanzen, insbesondere
Weinreben und dergleichen.
-
Genauer betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zum automatisierten Schneiden von Zweigen, welche von
einem Hauptzweig oder von dem Stamm der Pflanze vorstehen.
-
Das mechanische Schneiden von baumartigen
Pflanzen, insbesondere Weinreben, geschieht gegenwärtig bekanntermaßen mittels
Maschinen, wobei der Mensch im Hinblick auf die Qualität und die Quantität eine sehr
wichtige Rolle spielt. Derartige Maschinen sind in der Praxis mit
einer in der Regel an einem Traktor oder einer ähnlichen Arbeitsmaschine angeordneten
Schneideeinrichtung ausgestattet, welche es ermöglicht, an den Reihen von Weinreben
entlang bewegt zu werden und die zu beseitigenden Zweige um den
zentralen Zweig oder Stamm der Pflanze dabei mittels der Schneideeinrichtung
zu schneiden.
-
Der Einsatz solcher Maschinen weist
einige Nachteile auf: Zunächst
ist – sofern
der Einsatz nur eines einzigen Bedienungsmannes erwünscht ist – dieser
Bedienungsmann zur gleichzeitigen Handhabung sowohl das Transportmittel
als auch der Einstellung der Schneideelemente gezwungen.
-
In diesem Fall sieht sich der Bedienungsmann
vor eine Aufgabe gestellt, welche aufgrund der Komplexität und der
Anzahl an Bedienvorgängen,
die er durchführen
muß, unlösbar ist.
-
Andernfalls ist es erforderlich,
auf die Anwesenheit einer Mehrzahl von Bedienungsmännern mit hieraus
resultierenden hohen Kosten zurückzugreifen.
-
Das Erfordernis des Einsatzes von
Bedienungspersonal beim Schneiden der Pflanzen, welches im Falle
von Wein in der Regel einmal jährlich durchgeführt wird,
erfordert wiederum die Einstellung von hierzu speziell qualifizierten
Saisonarbeitern mit einem damit verbundenen Kostenanstieg.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zum Schneiden baumartiger Pflanzen ist aus der JP 02-245 121 A bekannt.
-
Ein Hauptziel der Erfindung besteht
darin, eine Vorrichtung zum Schneiden baumartiger Pflanzen, insbesondere
Wein und dergleichen, vorzuschlagen, bei welcher der Schneidevorgang
gänzlich automatisiert
und auf einfache Weise von einem einzigen Bedienungsmann durchführbar ist.
-
In Verbindung mit diesem Hauptziel
besteht ein weiteres Ziel der Erfindung darin, eine Vorrichtung
zum Schneiden baumartiger Pflanzen, insbesondere Wein und dergleichen,
vorzuschlagen, welche eine Reduzierung der zur Behandlung einer
Flächeneinheit
erforderlichen Zeit gegenüber
der für herkömmliche
manuelle oder halbautomatische Bedienvorgänge erforderlichen Zeit gewährleistet.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht
darin, eine Vorrichtung zum Schneiden baumartiger Pflanzen, insbesondere
Wein und dergleichen, vorzuschlagen, welche durch Menschen verursachte
Fehler während
des Schneidens verhindert.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht
darin, eine Vorrichtung zum Schneiden baumartiger Pflanzen, insbesondere
Wein und dergleichen, vorzuschlagen, welche den Einsatz von Bedienungspersonal,
das den Schneidevorgang hinter der Schneidemaschine komplettiert,
entbehrlich macht.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht schließlich darin,
eine Vorrichtung zum Schneiden baumartiger Pflanzen, insbesondere
Wein und dergleichen, vorzuschlagen, welche betriebssicher sowie
verhältnismäßig einfach
herstellbar und kostengünstig
ist.
-
Wie nachfolgend näher erläutert, werden diese und weitere
Ziele bei einer Vorrichtung zum automatisierten Schneiden baumartiger
Pflanzen, insbesondere Weinreben und dergleichen, mit einem Tragrahmen,
welcher zum einstellbaren Tragen wenigstens einer Schneideeinrichtung
geeignet ist, dadurch gelöst,
daß wenigstens
ein Bilderfassungsmittel, welches zum Erfassen der Position einer
baumartigen Pflanze bezüglich
der wenigstens einen Schneideeinrichtung geeignet ist, sowie eine
Prozessoreinheit vorgesehen sind, welche zum Senden von Steuersignalen
an die wenigstens eine Schneideeinrichtung zur Einstellung der Position
in Abhängigkeit
von den erfaßten
Bilder des Stammes der baumartigen Pflanze bezüglich der wenigstens einen
Schneideeinrichtung geeignet ist.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Bezug nahme auf die beispielhaften und die Erfindung nicht
einschränkenden Zeichnungen.
Dabei zeigen:
-
1 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneidevorrichtung;
-
2 eine
schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneidevorrichtung;
-
3 eine
schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer der Besonderheiten
der erfindungsgemäßen Schneidevorrichtung;
und
-
4 ein
Blockdiagramm einer in der erfindungsgemäßen Schneidevorrichtung eingesetzten Schnittsteuerung.
-
Wie aus den Fig. ersichtlich, weist
die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehene, erfindungsgemäße Schneidevorrichtung
einen Tragrahmen 2 auf, welcher zur Anordnung an dem vorderen Abschnitt
oder in einer beliebigen anderen geeigneten Position an einer landwirtschaftlichen
Maschine, wie einem Traktor oder dergleichen, vorgesehen ist und
parallel zur Erstreckungsrichtung des Hauptzweiges oder Stammes
der zu schneidenden baumartigen Pflanze führbar ist.
-
Der Schneidevorgang geschieht durch
Entfernen derjenigen Zweige, welche von dem Hauptzweig der Weinrebe
vorstehen.
-
Der Tragrahmen 2 trägt wenigstens
eine Schneideeinrichtung, vorzugsweise eine Mehrzahl an Schneideeinrichtungen
oder Schneidbalken, welche mit dem Bezugszeichen 3 versehen
sind und mit dem Tragrahmen 2 mittels Stellantrieben auf
nicht starre Weise verbunden sind, wobei die Stellantriebe eine
Einstellung ihrer Relativposition ermöglichen, um die Abso lutposition
der Schneidevorrichtung von der Absolutposition des an den baumartigen
Pflanzen vorgenommenen Schnittes unabhängig zu machen.
-
Die Stellantriebe gewährleisten
sowohl eine transversale als auch eine vertikale Einstellung der Schneideeinrichtungen 3,
um die Höhe
der Schneideeinrichtungen auf die jeweilige Größe des Stammes oder des Hauptzweiges
der Reihe von Pflanzen einstellen zu können.
-
Die in 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 4 versehenen
Stellantriebe sind derart ausgebildet, daß sie eine transversale Bewegung
der Schneideeinrichtungen 3 ermöglichen, während die mit dem Bezugszeichen 5 versehene
Stellantriebe derart ausgebildet sind, daß sie eine vertikale Bewegung
der Schneideeinrichtungen 3 gewährleisten.
-
In 1 ist
eine Ausführungsform
einer Schneidevorrichtung dargestellt, welche zur seitlichen Anordnung
bezüglich
der zu schneidenden Pflanze vorgesehen ist, während in 2 eine Vorrichtung von überspannender
Art wiedergegeben ist, d. h. der in diesem Fall mit dem Bezugszeichen 12 versehen
Tragrahmen ist derart ausgebildet, daß er die zu schneidende baumartige
Pflanze überspannt.
-
Die Stellantriebe 4, 5 können in
Form von pneumatisch oder Öl-hydraulisch
betätigten
Zylindern, aber auch von Führungen
mit von Elektromotoren betätigten
Zahnstangen und Schneckenrädern gebildet
sein.
-
Die Schneideeinrichtungen 3 können in Form
von linearen Schneidbalken oder auch von Kreis- oder Bandsägeeinrichtungen
für von
Weinreben verschiedene baumartige Pflanzen gebildet sein.
-
In 1 und 2 sind jeweils drei Schneideeinrichtungen 3 wiedergegeben.
-
Um eine automatisierte Betriebsweise
zu gewährleisten,
umfaßt
die Schneidevorrichtung wenigstens ein mit dem Bezugszeichen 6 versehenes
Bilderfassungsmittel, wie beispielsweise eine TV-Kamera, vorzugsweise
in CCD-Matrix-Ausführung,
welches mit der Schneideeinrichtung (3) starr verbunden ist.
-
In bevorzugter Ausführung ist
eine Mehrzahl von TV-Kameras 6 vorgesehen, welche derart
angeordnet sind, daß sie
die zu schneidende baumartige Pflanze von unten her aufnehmen, so
daß sich
im Hintergrund nur der Himmel befindet und keine durch Bilder, welche
die Bilderfassung mittels der TV-Kameras 6 beeinträchtigen
könnten,
verursachten Störungen
auftreten.
-
In den Fig. ist eine Reihe von Pflanzen
mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet, während der Stamm oder Hauptzweig
der baumartigen Pflanzen mit dem Bezugszeichen 8 und die
um den Hauptstamm 8 abzutrennenden Zweige mit dem Bezugszeichen 13 versehen
sind.
-
Die nach oben gerichtet angeordneten TV-Kameras 6 sind
ferner vorzugsweise unter einem Winkel zueinander angeordnet, um
eine räumliche Positionskorrektur
zu ermöglichen.
-
Für
komplexer aufgebaute Systeme zum gleichzeitigen Schneiden einer
Mehrzahl von Trieben oder Zweigen mit unabhängiger Einstellung kann der Einsatz
von mehr als zwei TV-Kameras
zweckmäßig sein.
-
Die Stellantriebe 4, 5 sind
von einer Elektronikeinrichtung unmittelbar gesteuert, welche aufgrund
der TV-Kamera 6 ein künstliches
Sehvermögen
besitzt, um die gegenwärtige
Position des Stammes oder Hauptzweiges der Pflanze zu erfassen,
sodann die erforderliche Bewegung zum Zentrieren der Schneideeinrichtungen 3 bezüglich des
Stammes 8 zu berechnen und anschließend ein elektrisches Korrektursignal
an die Stellantriebe 4, 5 abzusenden, welche die
Schneideeinrichtungen 3 in der geforderten Weise bewegen.
-
Da die TV-Kameras an dem Schneidesystem starr
befestigt sind, geschehen die Positionskorrekturen zugleich über beide
TV-Kameras 6 und an beiden Schneideeinrichtungen 3.
-
4 zeigt
ein Blockdiagramm einer Elektronikeinrichtung zur Positionssteuerung
der Stellantriebe und somit der Schneideeinrichtungen 3 bezüglich des
Stammes 8 bzw. Hauptzweiges der zu schneidenden baumartigen
Pflanze.
-
Wie aus 4 ersichtlich, sind die TV-Kameras 6 mit
einer Prozessoreinheit 10 verbunden, welche wiederum mit
einem Anzeigemittel 11 verbunden ist, welches eine Schnittstelle
für das
Bedienungspersonal bildet.
-
Die Anzeigeeinrichtung 11 ist
vorzugsweise nach Art eines Active-Matrix-Displays mit einer Touch-Screen-Bedieneinheit
ausgebildet.
-
Ein Konzentrator 9 empfängt eingangsseitig die
Signale der Prozessoreinheit 10, um die entsprechenden
Stellantriebe 4, 5 anzusteuern und die Schneideeinrichtungen 3 somit
sowohl vertikal als auch transversal bezüglich des Stammes 8 der
Reihe von Pflanzen zu bewegen.
-
Der Signalkonzentrator 9 ist
derart ausgebildet, daß er
die elektrischen Signale ausgangsseitig der Prozessoreinheit 10 je
nach Art der eingesetzten Stellantriebe 4, 5 in
geeigneter Weise umwandelt. Die Stellantriebe 4, 5 können insbesondere
z. B. von proportionalen – oder
Ein-Aus-Steuerventilen (für pneumatische
und Öl-hydraulische
Stellantriebe) oder von elektrischen Stromreglern (für elektrische Stellantriebe)
gebildet sein.
-
Sodann sammelt die Prozessoreinheit 10 die von
den TV-Kameras 6 aufgenommenen Bilder, verarbeitet dieselben
zum Erhalt der Relativposition der Schneideeinrichtungen 3 bezüglich des
Stammes 8 der zu schneidenden baumartigen Pflanze, errechnet mittels
eines geeigneten Algorithmus' die vorzunehmenden Korrekturen und
sendet anschließend
die entsprechenden elektrischen Signale an den mit den Stellgliedern 4, 5 verbundenen
Konzentrator 9.
-
Die Algorithmen zum Errechnen der
vorzunehmenden Korrekturen sorgen somit für eine Rückmeldung, um die starr mit
den Schneideeinrichtungen 3 verbundenen TV-Kameras 6 und
die Schneideeinrichtungen 3 stets in derselben Relativposition
bezüglich
des zu schneidenden Stammes 8 oder Zweiges zu halten.
-
Dadurch wird es möglich, den vertikalen und transversalen
Positionsunterschieden des Stammes 8 zu folgen, ohne die
Schneideeinrichtungen manuell einstellen und folglich ohne mehr
als einen Bedienungsmann einsetzten zu müssen.
-
In der Praxis hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße automatisierte
Schneidevorrichtung die der Erfindung zugrunde liegenden Ziele zuverlässig erreicht,
da sie eine effektive Durchführung
eines automatisierten Schneidevorganges und folglich sowohl eine
Optimierung der Betriebsor ganisation als auch der Arbeitseffizienz
bei einer erheblichen Verminderung der pro Flächeneinheit benötigten Arbeitszeit
im Vergleich zu der für
herkömmliche,
manuelle oder halbautomatische Arbeitsgänge erforderlichen Zeit ermöglicht.
-
Darüber hinaus gewährleistet
der automatisierte Schneidevorgang eine Durchführung der auf dem Weinberg
anfallenden Arbeit mit nicht speziell qualifiziertem Bedienpersonal,
so daß der
Einsatz von Saisonarbeitern, d. h. von auf das – wie bereits erwähnt – in der
Regel einmal jährlich
durchzuführende
Schneiden von Pflanzen spezialisiertem Personal, entbehrlich wird.
-
Der automatisierte Schneidevorgang
ermöglicht
weiterhin die Vermeidung von menschlichen Fehlern während des
Betriebs, da die Algorithmen, welche eine Rückmeldung an die Stellantriebe
gewährleisten,
und die Positionssignale an die Stellantriebe mittels der durchgeführten Berechnungen
auf der Basis der von den TV-Kameras aufgenommenen Bilder stets
denselben vorgegebenen Abstand zwischen den Schneideeinrichtungen
und dem Stamm oder Hauptzweig der zu schneidenden baumartigen Pflanze
aufrechterhalten.
-
Die Vorrichtung kann ferner auch
bei Nacht eingesetzt werden.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbstverständlich auf
verschiedene Weise abgewandelt und variiert werden, ohne den Schutzbereich der
Erfindung zu verlassen.
-
So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise
auch mit selbstangetriebenen Tragrahmen eingesetzt werden, ohne
daß in
diesem Fall ein Traktor oder eine ähnliche landwirtschaftliche
Maschine erforderlich wäre.
-
Ferner können die TV-Kameras, welche zweckmäßig nach
oben gerichtet sind, um den Stamm bzw. die Zweige aufzunehmen und
dabei lediglich den Himmel als Hintergrund zu haben, zum Zwecke
einer noch besseren Gleichmäßigkeit
(insbesondere zur Vermeidung des Einfalls von direktem Sonnenlicht,
wenn die TV-Kamera in Richtung derselben ausgerichtet ist) als Hintergrund
eine einfarbige Fläche
aufweisen, welche an der mit dem Transportmittel starr verbundenen
Tragstruktur befestigt ist. Die in 3 mit
dem Bezugszeichen 15 versehene Fläche sorgt folglich für einen
Schutz und dient als Blendschirm.
-
In 3 ist
eine Ansicht einer Anordnung von zwei TV-Kameras 6 wiedergegeben, welche
unter einem Winkel zueinander und nach oben gerichtet angeordnet
sind, um den Hauptzweig 8 und die zu schneidenden Zweige 13 der
zu schneidenden Weinrebe aufzunehmen.
-
Die Fläche 15 ist derart
angeordnet, daß sie den
von den TV-Kameras 6 aufgenommenen Hintergrund innerhalb
der für
letztere vorgesehenen, durch die Elektronikeinrichtung zum Steuern
der Position der TV-Kameras vorgegebenen Positionsgrenzen stets
bedeckt.
-
Schließlich können auch sämtliche Details durch andere,
technisch äquivalente
Mittel ersetzt werden.
-
In der Praxis können die eingesetzten Materialien – sofern
sie für
die spezielle Verwendung geeignet sind – sowie die Abmessungen gemäß den Erfordernissen
auf beliebige bekannte Weise gewählt werden.
-
Soweit in einem beliebigen Anspruch
Merkmale mit Bezugszeichen versehen sind, so dienen diese ausschließlich einem besseren
Verständnis
der Ansprüche;
die Bezugszeichen haben insbesondere keine beschränkende Wirkung
bei der Auslegung eines Elementes, welches beispielhaft mit einem
solchen Bezugszeichen versehen worden ist.