EP4138555A1 - Method and apparatus for dispensing at least one liquid medium by means of a spray-nozzle unit, and computer program product - Google Patents

Method and apparatus for dispensing at least one liquid medium by means of a spray-nozzle unit, and computer program product

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Publication number
EP4138555A1
EP4138555A1 EP21737338.0A EP21737338A EP4138555A1 EP 4138555 A1 EP4138555 A1 EP 4138555A1 EP 21737338 A EP21737338 A EP 21737338A EP 4138555 A1 EP4138555 A1 EP 4138555A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
biomass
spray nozzle
medium
nozzle unit
area
Prior art date
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Pending
Application number
EP21737338.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Falck TILLMANN
Johanna Link-Dolezal
Philip Nagel
Hans-Arndt Freudigmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4138555A1 publication Critical patent/EP4138555A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
    • A01M21/04—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
    • A01M21/04—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity
    • A01M21/043—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity by chemicals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M7/00—Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
    • A01M7/0089—Regulating or controlling systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit, in particular in connection with weed control for agricultural areas.
  • the invention also relates to a computer program product for executing the method according to the invention or as part of a device according to the invention.
  • a method for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit is known from DE 102017 124934 A1.
  • the area is detected for the presence of weeds or biomass by means of an optical sensor device, in particular by means of a camera.
  • a spray nozzle of a spray nozzle unit for example, which is arranged on the boom of a tractor or the like, is then controlled in such a way that, for example, weedkillers are sprayed or applied as exclusively as possible in the area of the biomass. This takes place on the one hand against the background of the most economical use of the weed killer or the medium, and on the other hand against the background of the lowest possible pollution from the medium outside the area to be treated. Disclosure of the invention
  • the method according to the invention for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit with the features of claim 1 has the advantage that it enables optimized metering of the at least one medium with a view to the type of biomass.
  • the invention is based on the idea that the target area or the area onto which the at least one medium must be applied in order to achieve an effect optimized for the biomass does not necessarily affect the spatial extent of the biomass, which is determined by the at least one sensor device is limited. In particular, it depends on the propagation mechanism of the biological species of a weed how the area to be treated must be optimally selected in order not only to destroy the recognized weed, but also to prevent or minimize its further spread. In particular, there are two mechanisms of propagation in the case of weeds, a propagation or reproduction due to seeds and, on the other hand, due to the roots of the weeds or the biomass.
  • the teaching according to the invention for dosing the at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit therefore proposes that, in addition to localizing the biomass, the biological type of the biomass is also recognized by means of an evaluation device connected to the at least one sensor device and having an algorithm and that the shape of a target area, in the area of which the at least one medium is applied or dosed, is adapted to the detected biological type of biomass as a function of the propagation mechanism.
  • shape encompasses the general shape, i.e. the external shape, but also the extent, i.e. size, of the target area.
  • the target area surrounds the biomass at a distance and, in particular, has a rectangular shape.
  • the area on which the at least one medium is applied or dosed depends, of course, on the detected type of biomass and on the detected size of the area on which the biomass is located. For example, with a relatively small area of the detected biomass, a relatively small total area is typically also required on which the at least one medium must be applied. In the case of a spatially extended or larger area on which the biomass was localized, there is typically also a larger area outside the detected biomass, in the area of which the at least one medium must be applied.
  • Another preferred embodiment of the method provides that the type of medium is selected as a function of the recognized biological type of biomass.
  • Such a variation of the method includes, on the one hand, the possibility of using different weed killers depending, for example, on different weed species, or, with knowledge of the area of spread, of carrying out additional measures, such as the application of a broadly effective herbicide or soil herbicide. With the last-mentioned measure, weeds that have not yet germinated can also be treated effectively.
  • the target areas are different for the at least two different media.
  • different target areas also include the case that the two target areas for the different media at least partially overlap or overlap.
  • a further optimized effect of the method according to the invention is achieved if, at the time of the application of the at least one medium, weather influences, in particular additionally at least the wind direction and wind strength, are taken into account when calculating the target area.
  • weather influences in particular additionally at least the wind direction and wind strength
  • Such weather or wind influences can occur in real time, for example corresponding sensor means can be determined on the vehicle that is discharging the at least one medium, or on the basis of empirical values from the past.
  • the invention includes an evaluation device which is set up to detect a localization of a biomass, in particular weeds, and a biological type of biomass, the biomass using at least one sensor device of a spray nozzle unit with at least one spray nozzle for the application of a liquid medium, in particular for agricultural Purposes, is recognized, and to control the spray nozzle unit in such a way that a shape of a target area, in the area of which the at least one medium is or is to be applied, is adapted to the recognized biological type of biomass as a function of the propagation mechanism.
  • the invention also includes a device for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit, in particular for agricultural purposes, the spray nozzle unit having at least one spray nozzle and an evaluation device having an algorithm for at least indirect control of the spray nozzle and at least one sensor device for recognizing the biological type of a Having biomass, the algorithm being designed to carry out the method according to the invention described so far.
  • the senor device is designed as an optical device, in particular as a camera device.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention provides that the spray nozzle unit is coupled to different storage containers in which different media can be stored.
  • the invention also comprises a computer program product, in particular in the form of a data carrier, which is designed to contain the carry out method according to the invention or is used as part of a device according to the invention.
  • FIG. 1 shows, in a simplified representation, an agricultural vehicle provided with a spray nozzle unit
  • the spray nozzle unit 12 comprises a support frame 14 which extends transversely to the longitudinal axis 13 of the tractor 10 and on which a plurality of spray nozzles 16 are arranged at a distance from one another.
  • the arrangement or design of the spray nozzles 16 is such that when the tractor 10 drives over an area, a medium 1, 2 applied via the spray nozzles 16 can completely treat the area driven over by the support frame 14 with the medium 1, 2.
  • the medium 1, 2 is, for example, and not restrictive to different weed killers, growth promoters, herbicides or the like.
  • spray nozzles 16 can differ, for example, in different spray patterns, spray angles, etc., as is known per se from the prior art, in order to optimize the application of the respective medium 1, 2.
  • the tractor 10 In order to store the media 1, 2, the tractor 10 also has at least one storage container 18, 20 for storing the respective medium 1, 2 at its rear area.
  • the spray nozzles 16 are controlled by means of a control unit 22, shown only schematically, which is designed in particular to control or open and close valves assigned to the respective spray nozzles 16.
  • the control unit 22 is in turn connected to an evaluation device 25, which in turn has an algorithm 26 in the form of a computer program product.
  • the tractor 10 has at least one sensor device 28, preferably in the form of a camera or image recording device 30.
  • the image-recording device 30 is arranged in the front region of the tractor 10 and makes it possible, when the tractor 10 is moving, to record or detect the ground in front of the tractor 10.
  • the detection area 31 of the image-recording device 30 is such that it corresponds at least to the width b of the spray nozzle unit 12 or of the support frame 14.
  • the data or images captured by the image-recording device 30 are fed to the evaluation device 25 as an input variable.
  • the evaluation device 25 or its algorithm 26 makes it possible to evaluate the data recorded by the image recording device 30 to determine whether there is a biomass BM in the detection area 31 of the image recording device 30.
  • this does not only include a localization of the biomass BM in the detection area 31 of the image-recording device 30, that is to say, for example, the transverse offset and distance from the longitudinal axis 13 of the tractor 10 in which the biomass BM is located, but also the possibility of determining the biological type BA of the biomass BM.
  • the algorithm 26 makes it possible to analyze the biological type BA of the biomass BM with a view to its possibilities of reproduction or propagation paths. This is particularly true with regard to different weed species as biological species BA.
  • FIG. 2 it is shown that the tractor 10 is traveling in the direction of the arrow 32 over an agricultural cultivation area.
  • the image-recording device 30 (not shown) detects four positions with a biomass BM, which is identified by the algorithm 26 as biological species BA1. Furthermore, on the basis of the propagation mechanism of the biological species BA1, the algorithm 26 generates, for example, four rectangular target areas 35a to 35d, which are adapted to the propagation of the biomass BM and surround the biomass BM at a relatively small distance, for treatment with the medium 1 or 2 in order to destroy the biological species To enable BA1.
  • FIG. 3 shows that the image recording device 30, not shown, or the algorithm 26 detects a second biological species BA2 or a second type of weed in addition to the first biological species BA1.
  • the second biological species BA2 is distinguished by a propagation mechanism that differs from the first biological species BA1.
  • the biological species BA2 requires, in addition to the target areas 35a to 35c, to generate a target area 35e that is larger in the area of the biological species BA2 than the target area 35d according to FIG surrounds a greater distance than is the case with the biological species BA1.
  • FIG. 4 it is shown that, due to the recognized biological species BA2, provision is additionally made to generate a target area 35f, shown with a dashed border, which has a greater extent than the target area 35e.
  • a different medium 1, 2 is used within the target area 35f than within the target area 35e.
  • the other is exemplary Medium 1, 2 to a second herbicide, which requires a spatially adapted application window due to the biological species BA2.
  • FIG. 5 a variant of FIG. 3 is shown in FIG. 5. It can be seen that a target area 35g was generated which is larger than the target area 35e according to FIG BA2.
  • the turning direction is determined either by means of a sensor system arranged on the tractor 10, or on the basis of existing data from the past, or more preferably
  • Wind directions In addition to the wind direction, the wind strength is also taken into account in particular in the case of a current measurement by a sensor device.
  • Medium 1, 2 by means of a spray nozzle unit 12 can be modified or modified in many ways without deviating from the inventive concept.

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Abstract

The invention relates to a method for dispensing at least one liquid medium (1, 2) by means of a spray-nozzle unit (12), in particular for agricultural purposes, wherein the spray nozzle unit (129 has at least one spray nozzle (16) through which the medium (1, 2) is dispensed, and comprising at least one sensor device (28) by means of which a biomass (BM), in particular weeds, is identified, wherein, when the location of the biomass (BM) is known, the at least one spray nozzle (16) is activated in order to dispense the medium (1, 2) onto the biomass (BM).

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums mittels einer Spritzdüseneinheit und Computerprogrammprodukt Method and device for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit and computer program product
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums mittels einer Spritzdüseneinheit, insbesondere im Zusammenhang mit der Unkrautbekämpfung für landwirtschaftliche Flächen. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. The invention relates to a method and a device for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit, in particular in connection with weed control for agricultural areas. The invention also relates to a computer program product for executing the method according to the invention or as part of a device according to the invention.
Stand der Technik State of the art
Ein Verfahren zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums mittels einer Spritzdüseneinheit ist aus der DE 102017 124934 Albekannt. Dabei wird beispielsweise beim Überfahren einer landwirtschaftlichen Nutzfläche mittels einer optischen Sensoreinrichtung, insbesondere mittels einer Kamera, die Fläche auf die Anwesenheit von Unkraut bzw. Biomasse detektiert. In Abhängigkeit der Erkennung der räumlichen Ausdehnung der Biomasse wird dann beispielsweise eine Spritzdüse einer Spritzdüseneinheit, die an einem Ausleger eines Traktors o.ä. angeordnet ist, derart angesteuert, dass beispielsweise Unkrautvernichtungsmittel möglichst ausschließlich im Bereich der Biomasse versprüht bzw. ausgebracht wird. Dies erfolgt zum einen vor dem Hintergrund eines möglichst sparsamen Gebrauchs des Unkrautvernichtungsmittels bzw. des Mediums, und andererseits vor dem Hintergrund einer möglichst geringen Schadstoffbelastung durch das Medium außerhalb der zu behandelnden Fläche. Offenbarung der Erfindung A method for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit is known from DE 102017 124934 A1. For example, when driving over an agricultural area, the area is detected for the presence of weeds or biomass by means of an optical sensor device, in particular by means of a camera. Depending on the detection of the spatial extent of the biomass, a spray nozzle of a spray nozzle unit, for example, which is arranged on the boom of a tractor or the like, is then controlled in such a way that, for example, weedkillers are sprayed or applied as exclusively as possible in the area of the biomass. This takes place on the one hand against the background of the most economical use of the weed killer or the medium, and on the other hand against the background of the lowest possible pollution from the medium outside the area to be treated. Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums mittels einer Spritzdüseneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es eine optimierte Dosierung des wenigstens einen Mediums mit Blick auf die Art der Biomasse ermöglicht. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass das Zielgebiet bzw. die Fläche, auf die das wenigstens eine Medium ausgebracht werden muss, um eine für die Biomasse optimierte Wirkung zu erzielen, nicht zwangsläufig auf die räumliche Ausdehnung der Biomasse, die von der wenigstens einen Sensoreinrichtung erfasst wird, begrenzt ist. Insbesondere hängt es von dem Ausbreitungsmechanismus der biologischen Art eines Unkrauts ab, wie die zu behandelnde Fläche optimal gewählt werden muss, um nicht nur eine Vernichtung des erkannten Unkrauts zu bewirken, sondern auch dessen weitere Ausbreitung zu verhindern bzw. zu minimieren. Insbesondere existieren bei Unkräutern zwei Ausbreitungsmechanismen, eine Ausbreitung bzw. Vermehrung aufgrund von Samen, und andererseits aufgrund der Wurzeln des Unkrauts bzw. der Biomasse. The method according to the invention for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit with the features of claim 1 has the advantage that it enables optimized metering of the at least one medium with a view to the type of biomass. The invention is based on the idea that the target area or the area onto which the at least one medium must be applied in order to achieve an effect optimized for the biomass does not necessarily affect the spatial extent of the biomass, which is determined by the at least one sensor device is limited. In particular, it depends on the propagation mechanism of the biological species of a weed how the area to be treated must be optimally selected in order not only to destroy the recognized weed, but also to prevent or minimize its further spread. In particular, there are two mechanisms of propagation in the case of weeds, a propagation or reproduction due to seeds and, on the other hand, due to the roots of the weeds or the biomass.
Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen schlägt es daher die erfindungsgemäße Lehre zum Dosieren des wenigstens einen flüssigen Mediums mittels einer Spritzdüseneinheit vor, dass mittels einer mit der wenigstens einen Sensoreinrichtung verbundenen, einen Algorithmus aufweisenden Auswerteeinrichtung zusätzlich zur Lokalisation der Biomasse auch die biologische Art der Biomasse erkannt wird, und dass die Form eines Zielgebiets, in dessen Bereich das wenigstens eine Medium ausgebracht bzw. dosiert wird, in Abhängigkeit des Ausbreitungsmechanismus der erkannten biologischen Art der Biomasse angepasst wird. Der Begriff „Form“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung die allgemeine Gestalt, d.h. die äußere Formart, sondern auch die Ausdehnung, d.h. Größe, des Zielgebiets. Against the background of the above explanations, the teaching according to the invention for dosing the at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit therefore proposes that, in addition to localizing the biomass, the biological type of the biomass is also recognized by means of an evaluation device connected to the at least one sensor device and having an algorithm and that the shape of a target area, in the area of which the at least one medium is applied or dosed, is adapted to the detected biological type of biomass as a function of the propagation mechanism. In the context of the present invention, the term “shape” encompasses the general shape, i.e. the external shape, but also the extent, i.e. size, of the target area.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums mittels einer Spritzdüseneinheit sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the method according to the invention for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit are listed in the subclaims.
Mit Blick auf die obigen Erläuterungen bezüglich der unterschiedlichen Ausbreitungsmechanismen von Biomasse, insbesondere von Unkraut, schlägt es das erfindungsgemäße Verfahren in einer bevorzugten Ausgestaltung vor, dass das Zielgebiet die Biomasse mit Abstand umgibt und insbesondere rechteckförmig ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass das wenigstens eine Medium zusätzlich außerhalb der erkannten räumlichen Ausdehnung der Biomasse ausgebracht wird. Die Fläche, auf der das wenigstens eine Medium ausgebracht bzw. dosiert wird, hängt dabei neben der erkannten Art der Biomasse selbstverständlich auch von der erkannten Größe der Fläche ab, auf der sich die Biomasse befindet. So ist beispielsweise bei einer relativ kleinen Fläche der erkannten Biomasse typischerweise auch eine relativ kleine Gesamtfläche erforderlich, auf der das wenigstens eine Medium ausgebracht werden muss. Bei einer räumlich ausgedehnten bzw. größeren Fläche, auf der die Biomasse lokalisiert wurde, ergibt sich typischerweise auch eine größere Fläche außerhalb der erkannten Biomasse, in deren Bereich das wenigstens eine Medium ausgebracht werden muss. With a view to the above explanations regarding the different mechanisms of propagation of biomass, especially of weeds, it suggests In a preferred embodiment of the method according to the invention, the target area surrounds the biomass at a distance and, in particular, has a rectangular shape. In other words, this means that the at least one medium is also applied outside the recognized spatial extent of the biomass. The area on which the at least one medium is applied or dosed depends, of course, on the detected type of biomass and on the detected size of the area on which the biomass is located. For example, with a relatively small area of the detected biomass, a relatively small total area is typically also required on which the at least one medium must be applied. In the case of a spatially extended or larger area on which the biomass was localized, there is typically also a larger area outside the detected biomass, in the area of which the at least one medium must be applied.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in Abhängigkeit der erkannten biologischen Art der Biomasse die Art des Mediums ausgewählt wird. Eine derartige Variation des Verfahrens umfasst zum einen die Möglichkeit, in Abhängigkeit beispielsweise unterschiedlicher Unkrautarten unterschiedliche Unkrautvernichtungsmittel einzusetzen, oder aber in Kenntnis des Ausbreitungsgebiet zusätzliche Maßnahmen, wie beispielsweise die Applikation eines breit wirksamen Herbizids- oder Bodenherbizides durchzuführen. Mit letztgenannter Maßnahme können auch noch nicht gekeimte Unkräuter wirksam behandelt werden. Another preferred embodiment of the method provides that the type of medium is selected as a function of the recognized biological type of biomass. Such a variation of the method includes, on the one hand, the possibility of using different weed killers depending, for example, on different weed species, or, with knowledge of the area of spread, of carrying out additional measures, such as the application of a broadly effective herbicide or soil herbicide. With the last-mentioned measure, weeds that have not yet germinated can also be treated effectively.
In Weiterbildung des Verfahrens ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Zielgebiete für die wenigstens zwei unterschiedlichen Medien unterschiedlich sind. Unter unterschiedlichen Zielgebieten ist jedoch auch der Fall eingeschlossen, dass sich die beiden Zielgebiete für die unterschiedlichen Medien zumindest teilweise überlappen bzw. überdecken. In a further development of the method, it is also provided that the target areas are different for the at least two different media. However, different target areas also include the case that the two target areas for the different media at least partially overlap or overlap.
Eine nochmals optimierte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erzielt, wenn zum Zeitpunkt des Ausbringens des wenigstens einen Mediums Wettereinflüsse, insbesondere zusätzlich wenigstens die Windrichtung und Windstärke bei der Berechnung des Zielgebiets berücksichtigt werden. Derartige Wetter- bzw. Windeinflüsse können beispielsweise in Echtzeit durch entsprechende Sensormittel am das wenigstens eine Medium ausbringenden Fahrzeug ermittelt werden, oder aber aufgrund von Erfahrungswerten aus der Vergangenheit. A further optimized effect of the method according to the invention is achieved if, at the time of the application of the at least one medium, weather influences, in particular additionally at least the wind direction and wind strength, are taken into account when calculating the target area. Such weather or wind influences can occur in real time, for example corresponding sensor means can be determined on the vehicle that is discharging the at least one medium, or on the basis of empirical values from the past.
Außerdem umfasst die Erfindung eine Auswerteeinrichtung, welche eingerichtet ist, eine Lokalisation einer Biomasse, insbesondere Unkraut, und einer biologische Art der Biomasse zu erkennen, wobei die Biomasse mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung einer Spritzdüseneinheit mit wenigstens eine Spritzdüse zur Ausbringung eines flüssigen Mediums, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, erkannt wird, und die Spritzdüseneinheit derart anzusteuern, dass eine Form eines Zielgebiets, in dessen Bereich das wenigstens eine Medium ausgebracht wird oder werden soll, in Abhängigkeit des Ausbreitungsmechanismus der erkannten biologischen Art der Biomasse angepasst wird. In addition, the invention includes an evaluation device which is set up to detect a localization of a biomass, in particular weeds, and a biological type of biomass, the biomass using at least one sensor device of a spray nozzle unit with at least one spray nozzle for the application of a liquid medium, in particular for agricultural Purposes, is recognized, and to control the spray nozzle unit in such a way that a shape of a target area, in the area of which the at least one medium is or is to be applied, is adapted to the recognized biological type of biomass as a function of the propagation mechanism.
Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums mittels einer Spritzdüseneinheit, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, wobei die Spritzdüseneinheit wenigstens eine Spritzdüse und eine einen Algorithmus aufweisende Auswerteeinrichtung zur zumindest mittelbaren Ansteuerung der Spritzdüse sowie wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erkennung der biologischen Art einer Biomasse aufweist, wobei der Algorithmus dazu ausgebildet ist, das soweit beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Furthermore, the invention also includes a device for applying at least one liquid medium by means of a spray nozzle unit, in particular for agricultural purposes, the spray nozzle unit having at least one spray nozzle and an evaluation device having an algorithm for at least indirect control of the spray nozzle and at least one sensor device for recognizing the biological type of a Having biomass, the algorithm being designed to carry out the method according to the invention described so far.
In bevorzugter Ausgestaltung bzw. Weiterbildung einer derartigen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung als optische Einrichtung, insbesondere als Kameraeinrichtung ausgebildet ist. In a preferred embodiment or further development of such a device, it is provided that the sensor device is designed as an optical device, in particular as a camera device.
Weiterhin sieht es eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass die Spritzdüseneinheit mit unterschiedlichen Vorratsbehältern gekoppelt ist, in denen unterschiedliche Medien speicherbar sind. Furthermore, a preferred embodiment of the device according to the invention provides that the spray nozzle unit is coupled to different storage containers in which different media can be stored.
Zuletzt umfasst die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt, insbesondere in Form eines Datenträgers, das dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen oder als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dient. Finally, the invention also comprises a computer program product, in particular in the form of a data carrier, which is designed to contain the carry out method according to the invention or is used as part of a device according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred embodiments of the invention and with reference to the drawings.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein mit einer Spritzdüseneinheit versehenes landwirtschaftliches Fahrzeug und 1 shows, in a simplified representation, an agricultural vehicle provided with a spray nozzle unit and
Fig. 2 bis Fig. 2 to
Fig. 6 jeweils in vereinfachten Draufsichten, unterschiedliche6 each in simplified plan views, different ones
Applikationsgebiete von Medien bei der Durchführung von erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbringen wenigstens eines Mediums auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche. Areas of application of media when carrying out the method according to the invention for applying at least one medium to an agricultural area.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. The same elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.
In der Fig. 1 ist ein landwirtschaftliches Fahrzeug, beispielhaft in Form eines Traktors 10 dargestellt, an dessen Heck eine Spritzdüseneinheit 12 angeordnet ist. Die Spritzdüseneinheit 12 umfasst ein sich quer zur Längsachse 13 des Traktors 10 erstreckendes Traggestell 14, an dem eine Vielzahl von Spritzdüsen 16 zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Anordnung bzw. Ausbildung der Spritzdüsen 16 ist derart, dass beim Überfahren einer Fläche durch den Traktor 10 ein über die Spritzdüsen 16 ausgebrachtes Medium 1, 2 die von dem Traggestell 14 überfahrene Fläche vollständig mit dem Medium 1, 2 behandeln kann. Bei dem Medium 1, 2 handelt es sich beispielsweise, und nicht einschränkend, um unterschiedliche Unkrautvernichtungsmittel, Wachstumsförderer, Herbizide o.ä. 1 shows an agricultural vehicle, for example in the form of a tractor 10, at the rear of which a spray nozzle unit 12 is arranged. The spray nozzle unit 12 comprises a support frame 14 which extends transversely to the longitudinal axis 13 of the tractor 10 and on which a plurality of spray nozzles 16 are arranged at a distance from one another. The arrangement or design of the spray nozzles 16 is such that when the tractor 10 drives over an area, a medium 1, 2 applied via the spray nozzles 16 can completely treat the area driven over by the support frame 14 with the medium 1, 2. The medium 1, 2 is, for example, and not restrictive to different weed killers, growth promoters, herbicides or the like.
Auch kann es vorgesehen sein, dass nicht nur eine Reihe von zueinander beabstandeten Sprühdüsen 16 vorgesehen sind, sondern mehrere Reihen (nicht dargestellt), derart, dass jedem der unterschiedlichen Medien 1, 2 separate Spritzdüsen 16 zugeordnet sind. Diese unterschiedlichen Spritzdüsen 16 können sich beispielsweise in unterschiedlichen Sprühbildern, Sprühwinkeln usw. unterscheiden, wie dies an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, um die Ausbringung des jeweiligen Mediums 1, 2 zu optimieren. It can also be provided that not only a row of spaced-apart spray nozzles 16 are provided, but rather several rows (not shown) such that separate spray nozzles 16 are assigned to each of the different media 1, 2. These different spray nozzles 16 can differ, for example, in different spray patterns, spray angles, etc., as is known per se from the prior art, in order to optimize the application of the respective medium 1, 2.
Zur Bevorratung der Medien 1 , 2 weist der T raktor 10 darüber hinaus an seinem Heckbereich wenigstens einen Vorratsbehälter 18, 20 zur Speicherung des jeweiligen Mediums 1, 2 auf. Die Ansteuerung der Spritzdüsen 16 erfolgt mittels einer lediglich schematisch dargestellten Ansteuereinheit 22, die insbesondere dazu ausgebildet ist, den jeweiligen Spritzdüsen 16 zugeordnete Ventile anzusteuern bzw. zu öffnen und zu schließen. Die Ansteuereinheit 22 ist wiederum mit einer Auswerteeinrichtung 25 verbunden, welche ihrerseits einen Algorithmus 26 in Form eines Computerprogrammprodukts aufweist. In order to store the media 1, 2, the tractor 10 also has at least one storage container 18, 20 for storing the respective medium 1, 2 at its rear area. The spray nozzles 16 are controlled by means of a control unit 22, shown only schematically, which is designed in particular to control or open and close valves assigned to the respective spray nozzles 16. The control unit 22 is in turn connected to an evaluation device 25, which in turn has an algorithm 26 in the form of a computer program product.
Weiterhin weist der Traktor 10 wenigstens eine Sensoreinrichtung 28, vorzugsweise in Form einer Kamera bzw. bildaufnehmenden Einrichtung 30 auf. Die bildaufnehmende Einrichtung 30 ist im Frontbereich des Traktors 10 angeordnet und ermöglicht es, bei der Fahrt des Traktors 10 den vor dem Traktor 10 befindlichen Untergrund aufzunehmen bzw. zu erfassen. Insbesondere ist der Erfassungsbereich 31 der bildaufnehmenden Einrichtung 30 derart, dass dieser zumindest der Breite b der Spritzdüseneinheit 12 bzw. des Traggestelles 14 entspricht. Beispielhaft werden die von der bildaufnehmenden Einrichtung 30 erfassten Daten bzw. Bilder der Auswerteeinrichtung 25 als Eingangsgröße zugeführt. Furthermore, the tractor 10 has at least one sensor device 28, preferably in the form of a camera or image recording device 30. The image-recording device 30 is arranged in the front region of the tractor 10 and makes it possible, when the tractor 10 is moving, to record or detect the ground in front of the tractor 10. In particular, the detection area 31 of the image-recording device 30 is such that it corresponds at least to the width b of the spray nozzle unit 12 or of the support frame 14. For example, the data or images captured by the image-recording device 30 are fed to the evaluation device 25 as an input variable.
Die Auswerteeinrichtung 25 bzw. deren Algorithmus 26 ermöglicht es, die von der bildaufnehmenden Einrichtung 30 erfassten Daten darauf auszuwerten, ob sich im Erfassungsbereich 31 der bildaufnehmenden Einrichtung 30 eine Biomasse BM befindet. Dies beinhaltet insbesondere nicht nur eine Lokalisation der Biomasse BM im Erfassungsbereich 31 der bildaufnehmenden Einrichtung 30, d.h. beispielsweise, in welchem Querversatz und Abstand zur Längsachse 13 des Traktors 10 sich die Biomasse BM befindet, sondern darüber hinaus auch die Möglichkeit, die biologische Art BA der Biomasse BM zu bestimmen. Insbesondere ermöglicht es der Algorithmus 26, die biologische Art BA der Biomasse BM mit Blick auf deren Vermehrungsmöglichkeiten bzw. Ausbreitungswegen zu analysieren. Dies trifft insbesondere mit Blick auf unterschiedliche Unkrautarten als biologische Art BA zu. The evaluation device 25 or its algorithm 26 makes it possible to evaluate the data recorded by the image recording device 30 to determine whether there is a biomass BM in the detection area 31 of the image recording device 30. In particular, this does not only include a localization of the biomass BM in the detection area 31 of the image-recording device 30, that is to say, for example, the transverse offset and distance from the longitudinal axis 13 of the tractor 10 in which the biomass BM is located, but also the possibility of determining the biological type BA of the biomass BM. In particular, the algorithm 26 makes it possible to analyze the biological type BA of the biomass BM with a view to its possibilities of reproduction or propagation paths. This is particularly true with regard to different weed species as biological species BA.
In der Fig. 2 ist dargestellt, dass der Traktor 10 in Richtung des Pfeils 32 über eine landwirtschaftliche Anbaufläche fährt. Dabei erfasst die bildaufnehmende Einrichtung 30 (nicht dargestellt) vier Positionen mit einer Biomasse BM, die von dem Algorithmus 26 als biologische Art BA1 identifiziert wird. Weiterhin generiert der Algorithmus 26 aufgrund des Ausbreitungsmechanismus der biologischen Art BA1 beispielhaft vier rechteckförmige, der Ausbreitung der Biomasse BM angepasste, die Biomasse BM mit relativ geringem Abstand umgebende Zielgebiete 35a bis 35d zur Behandlung mit dem Medium 1 oder 2, um eine Vernichtung der biologischen Art BA1 zu ermöglichen. In FIG. 2 it is shown that the tractor 10 is traveling in the direction of the arrow 32 over an agricultural cultivation area. The image-recording device 30 (not shown) detects four positions with a biomass BM, which is identified by the algorithm 26 as biological species BA1. Furthermore, on the basis of the propagation mechanism of the biological species BA1, the algorithm 26 generates, for example, four rectangular target areas 35a to 35d, which are adapted to the propagation of the biomass BM and surround the biomass BM at a relatively small distance, for treatment with the medium 1 or 2 in order to destroy the biological species To enable BA1.
In der Fig. 3 ist dargestellt, dass die nicht dargestellte bildaufnehmende Einrichtung 30 bzw. der Algorithmus 26 zusätzlich zur ersten biologischen Art BA1 eine zweite biologische Art BA2 bzw. einen zweiten Typ von Unkraut detektiert. Die zweite biologische Art BA2 zeichnet sich durch einen von der ersten biologischen Art BA1 sich unterscheidenden Ausbreitungsmechanismus aus. Insbesondere erfordert es die biologische Art BA2 aufgrund ihres Ausbreitungsmechanismus, zusätzlich zu den Zielgebieten 35a bis 35c ein Zielgebiet 35e zu generieren, das im Bereich der biologischen Art BA2 größer ist als das Zielgebiet 35d entsprechend der Fig. 2, und das die biologische Art BA2 mit einem größeren Abstand umgibt als dies bei der biologischen Art BA1 der Fall ist. FIG. 3 shows that the image recording device 30, not shown, or the algorithm 26 detects a second biological species BA2 or a second type of weed in addition to the first biological species BA1. The second biological species BA2 is distinguished by a propagation mechanism that differs from the first biological species BA1. In particular, due to its propagation mechanism, the biological species BA2 requires, in addition to the target areas 35a to 35c, to generate a target area 35e that is larger in the area of the biological species BA2 than the target area 35d according to FIG surrounds a greater distance than is the case with the biological species BA1.
In der Fig. 4 ist dargestellt, dass aufgrund der erkannten biologischen Art BA2 es zusätzlich vorgesehen ist, ein gestrichelt umrandet dargestelltes Zielgebiet 35f zu generieren, das eine größere Erstreckung aufweist wie das Zielgebiet 35e. Innerhalb des Zielgebiets 35f wird ein anderes Medium 1, 2 verwendet als innerhalb des Zielgebiets 35e. Beispielhaft handelt es sich bei dem anderen Medium 1, 2 um ein zweites Herbizid, das ein räumlich angepasstes Applikationsfenster aufgrund der biologischen Art BA2 erfordert. In FIG. 4 it is shown that, due to the recognized biological species BA2, provision is additionally made to generate a target area 35f, shown with a dashed border, which has a greater extent than the target area 35e. A different medium 1, 2 is used within the target area 35f than within the target area 35e. The other is exemplary Medium 1, 2 to a second herbicide, which requires a spatially adapted application window due to the biological species BA2.
Zuletzt ist in der Fig. 5 eine Variante der Fig. 3 dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass ein Zielgebiet 35g generiert wurde, das größer ist als das Zielgebiet 35e gemäß der Fig. 3. Dies ergibt sich mit Blick auf die biologische Art BA2 und die durch den Pfeil 37 dargestellte Windrichtung, die ein vergrößertes Ausbreitungsgebiet der biologischen Art BA2 zur Folge hat. Die Wndrichtung wird dabei entweder mittels einer am Traktor 10 angeordneten Sensorik ermittelt, oder aber aufgrund bestehender Daten aus der Vergangenheit bzw. bevorzugterFinally, a variant of FIG. 3 is shown in FIG. 5. It can be seen that a target area 35g was generated which is larger than the target area 35e according to FIG BA2. The turning direction is determined either by means of a sensor system arranged on the tractor 10, or on the basis of existing data from the past, or more preferably
Windrichtungen. Zusätzlich zur Windrichtung wird darüber hinaus auch insbesondere bei einer aktuellen Messung durch eine Sensoreinrichtung die Windstärke berücksichtigt. Das soweit beschriebene Verfahren zum Ausbringen wenigstens eines flüssigenWind directions. In addition to the wind direction, the wind strength is also taken into account in particular in the case of a current measurement by a sensor device. The method described so far for dispensing at least one liquid
Mediums 1, 2 mittels einer Spritzdüseneinheit 12 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Medium 1, 2 by means of a spray nozzle unit 12 can be modified or modified in many ways without deviating from the inventive concept.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums (1 , 2) mittels einer Spritzdüseneinheit (12), insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, wobei die Spritzdüseneinheit (12) wenigstens eine Spritzdüse (16) aufweist, durch die das Medium (1, 2) ausgebracht wird, und mit wenigstens einer Sensoreinrichtung (28), mittels der eine Biomasse (BM), insbesondere Unkraut, erkannt wird, wobei in Kenntnis der Lokalisation der Biomasse (BM) die wenigstens eine Spritzdüse (16) aktiviert wird, um das Medium (1, 2) auf die Biomasse (BM) auszubringen, wobei mittels einer einen Algorithmus (26) aufweisenden Auswerteeinrichtung (25) zusätzlich zur Lokalisation der Biomasse (BM) auch die biologische Art (BA) der Biomasse (BM) erkannt wird, und wobei die Form eines Zielgebiets (35a bis 35g), in dessen Bereich das wenigstens eine Medium (1, 2) ausgebracht wird oder werden soll, in Abhängigkeit des Ausbreitungsmechanismus der erkannten biologischen Art (BA) der Biomasse (BM) angepasst wird. 1. A method for applying at least one liquid medium (1, 2) by means of a spray nozzle unit (12), in particular for agricultural purposes, the spray nozzle unit (12) having at least one spray nozzle (16) through which the medium (1, 2) is applied is, and with at least one sensor device (28), by means of which a biomass (BM), in particular weeds, is detected, with the knowledge of the localization of the biomass (BM) the at least one spray nozzle (16) is activated to the medium (1 , 2) to be applied to the biomass (BM), the biological type (BA) of the biomass (BM) being recognized by means of an evaluation device (25) having an algorithm (26) in addition to the localization of the biomass (BM), and the Shape of a target area (35a to 35g), in the area of which the at least one medium (1, 2) is or is to be applied, is adapted as a function of the propagation mechanism of the recognized biological species (BA) of the biomass (BM).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zielgebiet (25a bis 35g) die Biomasse (BM) mit einem definierten Abstand umgibt und insbesondere rechteckförmig ausgebildet ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the target area (25a to 35g) surrounds the biomass (BM) at a defined distance and is in particular rectangular.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der erkannten biologischen Art (BA) der Biomasse (BM) die Art des Mediums (1 , 2) ausgewählt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the type of medium (1, 2) is selected as a function of the recognized biological type (BA) of the biomass (BM).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Medien (1, 2) ausgebracht werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least two different media (1, 2) are applied.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgebiete (35a bis 35g) für die wenigstens zwei unterschiedlichen Medien (1, 2) unterschiedlich sind. 5. The method according to claim 4, characterized in that that the target areas (35a to 35g) for the at least two different media (1, 2) are different.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Wettereinflüsse, insbesondere die Windrichtung und Windstärke bei der Bestimmung des Zielgebiets (35a bis 35g) berücksichtigt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that additional weather influences, in particular the wind direction and wind strength, are taken into account when determining the target area (35a to 35g).
7. Auswerteeinrichtung (25), welche eingerichtet ist, eine Lokalisation einer Biomasse (BM), insbesondere Unkraut, und einer biologische Art (BA) der Biomasse (BM) zu erkennen, wobei die Biomasse (BM) mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung (28) einer Spritzdüseneinheit (12) mit wenigstens eine Spritzdüse (16) zur Ausbringung eines flüssigen Mediums (1, 2), insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, erkannt wird, und die Spritzdüseneinheit (12) derart anzusteuern, dass eine Form eines Zielgebiets (35a bis 35g), in dessen Bereich das wenigstens eine Medium (1, 2) ausgebracht wird oder werden soll, in Abhängigkeit des Ausbreitungsmechanismus der erkannten biologischen Art (BA) der Biomasse (BM) angepasst wird. 7. Evaluation device (25), which is set up to detect a localization of a biomass (BM), in particular weeds, and a biological species (BA) of the biomass (BM), the biomass (BM) by means of at least one sensor device (28) a spray nozzle unit (12) with at least one spray nozzle (16) for applying a liquid medium (1, 2), in particular for agricultural purposes, is recognized, and to control the spray nozzle unit (12) in such a way that a shape of a target area (35a to 35g) , in the area of which the at least one medium (1, 2) is or is to be applied, is adapted as a function of the propagation mechanism of the recognized biological species (BA) of the biomass (BM).
8. Vorrichtung zum Ausbringen wenigstens eines flüssigen Mediums (1 , 2) mittels einer Spritzdüseneinheit (12), insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, wobei die Spritzdüseneinheit (12) wenigstens eine Spritzdüse (16) und eine einen Algorithmus (26) aufweisende Auswerteeinrichtung (25) zur zumindest mittelbaren Ansteuerung der wenigstens einen Spritzdüse (26) sowie wenigstens eine Sensoreinrichtung (28) zur Erkennung einer Biomasse (BM) aufweist, wobei der Algorithmus (26) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen. 8. Device for applying at least one liquid medium (1, 2) by means of a spray nozzle unit (12), in particular for agricultural purposes, the spray nozzle unit (12) having at least one spray nozzle (16) and an evaluation device (25) having an algorithm (26) for at least indirect control of the at least one spray nozzle (26) and at least one sensor device (28) for detecting a biomass (BM), the algorithm (26) being designed to carry out a method according to one of claims 1 to 6.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (28) als optische Einrichtung (30) ausgebildet ist. 9. The device according to claim 8, characterized in that the sensor device (28) is designed as an optical device (30).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüseneinheit (12) mit unterschiedlichen Vorratsbehältern (18, 20) gekoppelt ist, in denen unterschiedliche Medien (1, 2) speicherbar sind. 10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that that the spray nozzle unit (12) is coupled to different storage containers (18, 20) in which different media (1, 2) can be stored.
11. Computerprogrammprodukt, insbesondere Datenträger, ausgebildet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder als11. Computer program product, in particular data carrier, designed to carry out a method according to one of claims 1 to 6 or as
Bestandteil der Auswerteeinheit (25) nach Anspruch 7 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10. Part of the evaluation unit (25) according to claim 7 or of the device according to one of claims 8 to 10.
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