EP4346374A1

EP4346374A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatisierten bonitur von pflanzen und nährböden

Info

Publication number: EP4346374A1
Application number: EP22727907.2A
Authority: EP
Inventors: Stephan VON RUNDSTEDT; Friederike Von Rundstedt
Original assignee: Robotec Ptc GmbH
Current assignee: Robotec Ptc GmbH
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2024-04-10
Also published as: DE102021113510A1; WO2022248191A1

Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit der die Bearbeitung von Pflanzen effizienter gestaltet werden kann. Das wird dadurch gelöst, dass die Pflanzen (15) und insbesondere pflanzliche und künstliche Nährböden oder Substrate einer automatisierten Bonitur unterzogen werden. Dazu wird von der Pflanze (15) oder von dem Nährboden oder dem Substrat durch eine Sensoreinheit (20, 21) automatisch eine Probe und/oder ein Bild mindestens einer Pflanze (15) oder mindestens eines Nährbodens bzw. des Substrats erstellt. Diese Probe und/oder dieses Bild werden sodann von einer Auswerteeinrichtung mit bekannten Proben und/oder Aufnahmen von Pflanzen (15) und/oder Nährböden/Substrat, die eine Kontamination aufweisen, verglichen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Bonitur von Pflanzen und Nährböden

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Bonitur von Pflanzen und Nährböden gemäß Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur automatisierten Bonitur von Pflanzen und Nährböden gemäß dem Anspruch 11.

Seit mehr als 40 Jahren werden pflanzliche Gewebekulturen kommerziell genutzt, um hochwertiges Pflanzenmaterial vegetativ zu vermehren. Dabei können in sterilen Bedingungen auf künstlichen Nährböden in Kulturgefäßen in kurzen Zeiträumen hohe Stückzahlen von Pflanzen in gleichbleibender Qualität produziert werden. Die pflanzliche Gewebekultur wird außer für die Massenvermehrung auch für weitere Zwecke in der Pflanzenzüchtung und zum Beispiel zur krankheitsfreien Konservierung und Startvermehrung für einfachere Pflanzenarten, wie Beet- und Balkonpflanzen, genutzt.

Kontaminationen in der pflanzlichen Gewebekultur können aus zwei Quellen stammen, nämlich von Mikroorganismen auf der Oberfläche bzw. im Gewebe der pflanzlichen Explantate oder durch fehlerhafte Sterilisation- bzw. Bearbeitungsverfahren im Labor. Pflanzenoberflächen und -gewebe sind Lebensräume für Mikroorganismen (vorwiegend Bakterien und Pilze, aber auch zum Beispiel Milben). Im Laufe des Pflanzenwachstums und der Entwicklung können viele Oberflächen- sowie rhizosphärenbewohnende Mikroorganismen durch natürliche Öffnungen, Wunden etc. opportunistisch in die Gewebe der Pflanze eindringen und diese in unterschiedlichem Ausmaß besiedeln. Darüber hinaus können fakultative und obligate Pathogene, sei es vektorunterstützt oder mittels anderer Penetrationsmechanismen, Pflanzen auf ähnliche Weise kolonisieren bzw. als Wirtspflanze besitzen. Pflanzen können somit eine endophytische "Flora" (Endogene) von variabler Artenzusammensetzung entwickeln, die aus inter- und intrazellulären Mikroorganismen einschließlich Viren, Viroiden, Prokaryoten (bakterielle und bakterienähnliche Erreger) und Pilzen besteht. Bei der Etablierung von Gewebekulturen können, je nach verwendetem Explantat, Oberflächen- und endophytische Mikroorganismen in die Kultur eingetragen werden. Bei der Meristemkultur werden je nach Meristemgröße die meisten Organismen eliminiert, während bei Blatt-, Blattstiel- oder Stammexplantaten die meisten, wenn nicht sogar alle, Mikroorganismen in den Geweben übertragen werden können.

Für wirtschaftliche in vitro Vermehrungen in kurzer Zeit mit hohen Volumina ist es unabdingbar, die in vitro Kulturen in einem Gleichgewicht dieser Mikroorganismen zu halten, sodass es nicht zu einem Auswachsen von zum Beispiel Bakterien oder Pilzen auf den Nährböden kommt. Jeder Bearbeitungs- bzw. Vermehrungsschritt wird unter sterilen Bedingungen an der sterilen Werkbank ausgeführt, da ansonsten die Gefahr besteht, die in vitro Kulturen durch exogene Mikroorganismen zu kontaminieren. Nach der Subkulturzeit der zu vermehrenden Pflanzen auf dem künstlichen Nährboden unter künstlichen Bedingungen werden die Pflanzen erneut bearbeitet. Vor dieser erneuten Bearbeitung werden die Pflanzen bzw. die Kulturgefäße einer visuellen Sichtkontrolle (Bonitur) auf Kontaminationen und Qualität unterzogen, damit keine kontaminierten und/oder qualitativ mangelhaften Pflanzenkulturen zur Vermehrung gelangen. Für diese Bonitur werden die Pflanzen von Personen einzeln betrachtet. Dadurch gestaltet sich das Verfahren nicht nur als sehr zeit- sondern auch als kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Bearbeitung von Pflanzen effizienter gestaltet werden kann.

Eine Lösung dieser Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 beschrieben. Demnach ist es vorgesehen, dass die Pflanzen und insbesondere pflanzliche und künstliche Nährböden oder Substrate einer automatisierten Bonitur unterzogen werden. Dazu wird von der Pflanze oder von dem Nährboden oder dem Substrat durch eine Sensoreinheit automatisch eine Probe und/oder ein Bild mindestens einer Pflanze oder mindestens eines Nährbodens bzw. des Substrats erstellt. Diese Probe und/oder dieses Bild werden sodann von einer Auswerteeinrichtung mit bekannten Proben und/oder Aufnahmen von Pflanzen und/oder Nährböden/Substrat, die eine Kontamination aufweisen, verglichen. Durch diesen automatischen Abgleich der Pflanzen bzw. der Nährböden oder des Substrats mit Proben bzw. Aufnahmen, die eine Kontamination oder dergleichen aufweisen, kann schnell und auf eine verlässliche Art und Weise eine Sichtkontrolle durchgeführt werden. Der zeit- sowie kostenintensive Einsatz von Personen sowie fehlerhafte visuelle Messungen und Zählungen können damit umgangen werden. Das hier beschriebene Verfahren wird insbesondere für die Bearbeitung von Nutz- und Zierpflanzen eingesetzt. Es ist aber gleichermaßen denkbar, dass das beanspruchte Verfahren auch für die Bonitur anderer Gegenstände verwendet wird. Bei den beanspruchten Pflanzen kann es sich auch um pflanzliche Organteile oder anderes pflanzliches Material, Gewebe, Zellen oder dergleichen handeln. Demnach soll das hier beschriebene Verfahren nicht auf die Anwendung an einer Pflanze eingeschränkt sein, sondern sich vielmehr auch auf die Anwendung anderer organischer Formen erstrecken. Als Alternative des hier beanspruchten Nährbodens können das Verfahren und die Vorrichtung auch für Behälterinhalte oder Substrate verwendet werden.

Insbesondere sieht es die Erfindung weiter vor, dass die mindestens eine Pflanze, insbesondere Zellen, Gewebe, pflanzliche Organe, und/oder der mindestens eine Nährboden oder das Substrat vor der Bonitur in mindestens einem Behälter oder auf einem Tablett der Sensoreinheit zugeführt wird, wobei die Zuführung manuell durch eine Person oder automatisch durch einen Förderer oder einen Greifarm erfolgt, wobei der Behälter durch den Greifarm genau derart der Sensoreinheit zugeführt wird, dass die Probe und/oder das Bild auf eine besonders effiziente Art und Weise erstellt werden kann. Bei der manuellen Zuführung des Behälters zu der Sensoreinheit hält die Person den Behälter für eine ausreichend lange Zeitdauer unter die Sensoreinheit. Dabei kann der Person angezeigt werden, wann die Probe oder das Bild erstellt wurden und wie viel einer Probe bzw. Pflanze oder dergleichen aussortiert werden. Ferner wird dokumentiert, welcher Qualitätsmangel detektiert wurde. Bei der automatischen Zuführung bedarf es keinen weiteren Personeneinsatz. Hier wird die Zuführung und Abführung der Behälter von einer Steuereinheit durchgeführt und kontrolliert. Außerdem ist es denkbar, dass die mindestens eine Pflanze, insbesondere Zellen, Gewebe, pflanzliche Organe, und/oder der mindestens eine Nährboden oder das Substrat vor der Bonitur von dem Greifarm auf einer Ablage oder einem Tablett abgelegt wird und der Sensoreinheit zugeführt wird bzw. dass die Sensoreinheit der Ablage zugeführt wird.

Bevorzugt ist es weiter vorgesehen, dass eine Bilderkennungseinrichtung von einem Behälter oder von einer Vielzahl von Behältern, die jeweils eine Pflanze und/oder ein Nährmedium aufweisen, ein Bild aufnimmt und anhand dieses Bildes der Greifarm automatisch an einen Behälter herangefahren wird, um den Behälter zu ergreifen und der Sensoreinheit zuzuführen. Die Bilderkennungseinrichtung erkennt somit aus der Vielzahl von Behältern einzelne Behälter und kann diese dann besonders effizient nacheinander ergreifen. Alternativ ist es auch denkbar, dass mehrere Behälter gleichzeitig ergriffen und der Sensoreinheit zugeführt werden oder dass die Sensoreinheit den Behältern zugeführt wird und die einzelnen Behälter abscannt.

Vorzugsweise ist es auch denkbar, dass die einzelnen Behälter auf einen Förderer durch eine erste Schleuse in einen, insbesondere sterilen, Raum transportiert werden, wobei die Bonitur vor Eintritt in die erste Schleuse oder erst in dem Raum durchgeführt wird. Die einzelnen Behälter sind nach der Bearbeitung in dem Raum sodann durch eine zweite Schleuse wieder aus dem Raum abtransportierbar. Durch die Schleuse kann verhindert werden, dass etwaige Kontaminationen oder dergleichen in den sterilen Innenraum befördert werden. Dieses Zuführen und Entnehmen der einzelnen Behälter kann sowohl manuell als auch automatisiert erfolgen.

Weiter ist es denkbar, dass die einzelnen Behälter in einem geschlossenen Zustand in den Raum transportiert und dann manuell oder durch einen Greifarm geöffnet werden und sodann in den Raum die Bonitur durchgeführt wird. Für das Öffnen der Behälter kann beispielsweise ein Roboterarm mit einem Saugnapf verwendet werden, der den Deckel des Behälters anhebt und nach der Bearbeitung wieder auf den Behälter absetzt. Während der Bearbeitung kann der Deckel in einem Magazin für mehrere Deckel aufgehoben werden, wobei jeder Deckel wieder genau dem gleichen Behälter zugeordnet wird. Alternativ ist es auch denkbar, dass neue, insbesondere sterile, Deckel aus einem Deckelspender verwendet werden, um den Behälter wieder zu verschließen.

Ein weiteres besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass die Probe und/oder die Aufnahme von mindestens einer Kamera für sichtbares, infrarotes und/oder ultraviolettes Licht, einer pH-Wert-Messeinrichtung, einem Impedanzspektroskop, einem Gassensor oder dergleichen erstellt werden. Durch diese Sensoren lässt sich eine Vielzahl insbesondere komplementärer Messungen durchführen, um etwaige Kontaminationen oder Infizierungen der Pflanze oder des Nährbodens oder des Substrats festzustellen. Weiter kann es die Erfindung vorsehen, dass eine Auswertung der erstellten Proben und/oder der Bilder durch ein neuronales Netzwerk durchgeführt wird, wobei dem neuronalen Netzwerk bzw. der Auswerteeinrichtung eine Datenbank zur Verfügung gestellt wird, mit einer Vielzahl von Proben und/oder Bildern, die mit einer Kontamination oder einer Infektion der Pflanze oder des Nährbodens/Substrats in Verbindung gebracht werden können. Durch die Verwendung eines neuronalen Netzwerkes kann die Auswerteeinrichtung fortwährend dazu lernen und das Erkennen von Kontaminationen verbessern. Durch die zur Verfügung gestellte Datenbank erfolgt das Erkennen von Kontaminationen oder Infektionen auf eine sehr schnelle sowie zuverlässige Art und Weise. Für jede neue Art von Pflanzen oder Nährböden lässt sich diese Datenbank beliebig erweitern.

Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass zur Durchführung der Bonitur mehrere der genannten Sensoreinrichtungen gleichzeitig oder nacheinander eingesetzt werden, wobei insbesondere während der Erstellung der Probe und/oder des Bildes durch das neuronale Netzwerk festgelegt wird, ob eine weitere Probe und/oder ein weiteres Bild zu erstellen ist. Insbesondere in Fällen, wo das Ergebnis nicht eindeutig ist oder zu verifizieren ist, kann es vorteilhaft sein, dass eine weitere Messung durchgeführt wird, um das Messergebnis zu bestätigen. Durch diese Möglichkeit der mehrfachen Anwendung der Sensoren lässt sich die Ausschussrate von nicht erkannten Proben bzw. Bildern reduzieren. Schließlich ist es auch denkbar, dass in nicht eindeutigen oder zweifelhaften Fällen einzelne Pflanzen, Substrate bzw. Becher oder Tablets zusätzlich durch eine Person überprüft werden, um sie gegebenenfalls in die weitere Bearbeitungskette wieder einzuführen oder komplett auszusondern.

Darüber hinaus kann ein weiterer Aspekt der Erfindung darin bestehen, dass auf Basis des Vergleichs der erstellten Proben und/oder der Bilder der Pflanze oder des Nährbodens oder eines Substrats mit den auf der Datenbank hinterlegten Proben und/oder Bildern von dem neuronalen Netzwerk oder der künstlichen Intelligenz festgelegt wird, ob die Pflanze oder der Nährboden bzw. das Substrat weiteren Verfahrensschritten zugeführt, ausgesondert oder einer gesonderten Behandlung unterzogen wird. Durch diesen weiteren Aspekt besteht das hier beschriebene Verfahren nicht nur in der Durchführung einer Sichtkontrolle der Pflanze bzw. des Nährbodens/Substrats, sondern zugleich auch in einer weiterführenden Entscheidung, wie mit der Pflanze oder dem Nährboden oder dem Substrat nach der Kontrolle verfahren werden soll. Durch diesen weiteren Verfahrensschritt lässt sich die Bearbeitung durch objektive Kriterien steuern. Wohingegen zuvor die Person entscheiden musste, wie mit der Pflanze oder dem Nährboden bzw. dem Substrat weiter verfahren werden soll, erfolgt dies nun einheitlich auf Basis des neuronalen Netzwerkes.

Schließlich ist es erfindungsgemäß denkbar, dass durch die Auswerteeinrichtung im Fall einer festgestellten Kontamination oder einer Infektion der Pflanze oder des Nährbodens/Substrats ein entsprechendes Signal erzeugt wird oder der Behälter, vorzugsweise durch einen Greifarm, ausgesondert wird. Durch das gezielte Aussondern des Behälters wird die festgestellte Kontamination auf eine sehr effektive Art und Weise aus dem Prozess ausgeschleust, sodass die übrigen Pflanzen oder Nährböden entsprechend geschützt werden. Eine frühzeitige Erkennung einer Kontamination kann eine Vielzahl weiterer Pflanzen und Nährböden schützen, wodurch der gesamte Prozess kosteneffizienter ausgeführt werden kann.

Eine Vorrichtung zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird durch den Anspruch 11 beschrieben. Demnach ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung zur automatisierten Bonitur von Pflanzen und insbesondere pflanzlichen oder künstlichen Nährböden eine Sensoreinheit zum automatischen Erstellen einer Probe und/oder eines Bildes mindestens einer Pflanze oder mindestens eines Nährbodens/Substrats aufweist. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung auf zur automatisierten Erkennung einer Kontamination der Pflanze oder des Nährbodens/Substrats.

Bei der Sensoreinheit kann es sich um eine Kamera handeln, die für sichtbares, für infrarotes und/oder ultraviolettes Licht sensibel ist. Während einige Infektionen oder Pilze direkt erkennbar sind, können andere Kontaminationen in einem anderen Wellenlängenbereich sichtbar werden. Insbesondere durch Bestrahlung der Pflanze oder des Nährbodens/Substrats mit Licht einer bestimmten Wellenlänge können durch Fluoreszenz Sporen oder dergleichen sichtbar gemacht werden, die im sichtbaren Spektrum nicht erkennbar wären. Um derartige Kontaminationen erkennbar zu machen, eignen sich besonders hyperspektrale Kameras. Um insbesondere kleinste Pilze, Bakterienkolonien, Milben etc. zu erkennen, ist es auch denkbar eine vergrößernde Linse oder ein Mikroskop mit einer bildgebenden Sensoreinheit zu verwenden. Außerdem kann die Sensoreinheit als pH-Wert-Messeinrichtung ausgebildet sein. Durch die Veränderung des pH-Wertes lassen sich Infektionen des Mediums besonders frühzeitig sowie genau feststellen. Dazu kann von der Pflanze oder dem Nährboden eine entsprechende Probe entnommen werden, die sogleich von der Messeinrichtung vermessen wird. Darüber hinaus ist es denkbar, dass durch ein Impedanzspektroskop weitere Eigenschaften der Pflanze oder des Nährbodens ermittelt werden, die auf eine mögliche Kontamination oder Infektion hinweisen. Eine weitere Ausführungsform kann es vorsehen, dass die Sensoreinheit als Gassensor ausgebildet ist. Durch die Ermittlung der Zusammensetzung der Atmosphäre und gegebenenfalls einer Veränderung der Zusammensetzung lassen sich Infektionen auch feststellen, wenn diese noch nicht sichtbar sind. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel kann es auch vorsehen, dass die Vorrichtung mehrere der genannten Sensoreinheiten aufweist, um verschiedene Messungen an der Pflanze oder dem Nährboden vorzunehmen. Durch eine sich ergänzende Messung kann das Messergebnis verbessert werden.

Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß denkbar, dass die Auswerteeinrichtung auf einer Künstlichen Intelligenz mit einem neuronalen Netzwerk basiert, wobei das neuronale Netzwerk eine Datenbank aufweist, auf der eine Vielzahl von Proben und/oder Bildern von Pflanzen und Nährböden mit einer Kontamination oder einer Infektion hinterlegt ist. Durch diese Künstliche Intelligenz werden Muster sowie Merkmale der einzelnen Bilder und Proben erkannt und mit bekannten Daten verglichen. Die dabei erstellten Proben und Bilder werden verwendet, um die Datenbank zu vergrößern und somit die Treffergenauigkeit des neuronalen Netzwerkes ständig zu verbessern.

Schließlich ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Fördereinrichtung oder einen Greifarm, insbesondere ein Roboterarm, aufweist durch den ein Behälter, in dem die Pflanze und/oder der Nährboden platziert sind, der Sensoreinheit zuführbar sind. Diese Fördereinrichtung bzw. der Greifarm wird dabei von einer Steuereinrichtung gesteuert, die in Verbindung mit dem neuronalen Netzwerk steht und auf Basis der Sensoreinheit bzw. Bilderkennungseinrichtung gesteuert wird. Durch diese Kombination bzw. Integration verschiedener Bestandteile der Vorrichtung lässt sich das vorgeschriebene Verfahren auf eine besonders zeit- sowie kosteneffiziente Art und Weise durchführen.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. eine Darstellung einer stark schematisierten Vorrichtung.

In der Fig. ist ein mögliches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass diese Vorrichtung 10 auch in andere hier nicht dargestellte Vorrichtungen integrierbar ist und ein Teil eines komplexen Bearbeitungsprozesses von Pflanzen darstellen kann.

Bei dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel werden mehrere Behälter 11 auf einer Fördereinrichtung 12 in Förderrichtung 13 transportiert. Diese Behälter 11 sind durch einen Deckel 14 verschließbar. In den Behältern 11 sind sowohl ein nicht sichtbarer Nährboden oder ein Substrat als auch eine Pflanze 15 enthalten. Die einzelnen Behälter 11 sind manuell oder automatisiert auf die Fördereinrichtung 12 ablegbar. Dabei können die Behälter 11 bereits eine nicht dargestellte Schleuse passiert haben oder werden im weiteren Verfahren einer Schleuse zugeführt, um in einem sterilen Raum weiter prozessiert zu werden.

Die Vorrichtung 10 umfasst außerdem eine Steuereinheit 16. Durch diese Steuereinheit 16 wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Bilderkennungseinrichtung 17, ein erster Greifarm 18, ein zweiter Greifarm 19, eine erste Sensoreinheit 20 und eine zweite Sensoreinheit 21 gesteuert. Außerdem kann über die Steuereinheit 16 auch die Fördereinrichtung 12 gesteuert werden. Für die Steuerung der vorgenannten Komponenten weist die Steuereinheit 16 mindestens einen Prozessor und eine Auswerteinrichtung auf. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 16 auch über ein neuronales Netzwerk verfügen, welches das hier beschriebene Verfahren unterstützt

Zunächst werden die auf der Fördereinrichtung 12 transportierten Behälter 11 von der Bilderkennungseinrichtung 17 erfasst. Die Bilderkennungseinrichtung 17 bzw. die Steuereinheit 16 ermittelt die Art bzw. Größe der einzelnen Behälter 11, die Anzahl der einzelnen Behälter 11 und liest gegebenenfalls Kennnummern oder Beschreibungen auf den einzelnen Behältern 11 aus. Anhand dieser Informationen wird durch die Steuereinheit 16 der nächste Prozessschritt festgelegt. Im Falle eines durch einen Deckel 14 verschlossenen Behälters 11 wird dieser Deckel 14 zunächst von dem ersten Greifarm 18 angehoben. Für das weitere Verfahren kann dieser Deckel 14 entweder an dem Greifarm 18 verweilen oder einem nicht dargestellten Magazin zugeführt werden. Beim späteren Weitertransport des Behälters 11 wird vorzugsweise der gleiche Deckel 14 wieder dem gleichen Behälter 11 zugeführt. Für die Handhabung des Deckels 14 weist der Greifarm 18 ein entsprechendes Greifmittel 22 auf. Bei diesem Greifmittel 22 kann es sich beispielsweise um einen Saugnapf handeln. Dieses Greifmittel 22 ist beweglich an dem roboterarmartigen Greifarm 18 angeordnet und wird ebenfalls über die Steuereinheit 16 gesteuert. Vorzugsweise ist dazu der Greifarm 18 im dreidimensionalen Raum bewegbar.

In einem folgenden Verfahrensschritt wird der geöffnete Behälter 11 mit dem Nährboden/Substrat und/oder der Pflanze 15 einer Sensoreinheit zugeführt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Behälter 11 zwei Sensoreinheiten 20, 21 zugeführt. Dieses Zuführen erfolgt durch den zweiten Greifarm 19. Dieser zweite Greifarm 19 ist ebenfalls roboterarmartig ausgebildet und weist ebenfalls ein Greifmittel 23 auf. Dieses Greifmittel 23 ist derart ausgebildet, dass es den Behälter 11 ergreifen und präzise einer Sensoreinheit zuführen kann. Danach wird der Behälter von dem Greifarm 19 wieder auf der Fördereinrichtung 12 abgesetzt und mit dem Deckel 14 verschlossen.

Bei den in der Fig. dargestellten Sensoreinheiten 20, 21 handelt es sich um eine Kamera, die ein Bild bzw. eine Aufnahme der Pflanze 15 oder des Nährbodens aufnehmen kann. Bei der zweiten Sensoreinheit 21 handelt es sich um eine Messeinrichtung zur Bestimmung des pH-Wertes des Nährbodens. Gleichermaßen ist es aber auch denkbar, dass die Vorrichtung 10 nur eine Sensoreinheit oder weitere Sensoreinheiten aufweist. Durch diese sich ergänzende Messungen lässt sich sowohl eine Bonitur der Pflanze 15 als auch des Nährbodens durchführen.

Die durch die Sensoreinheit 20, 21 aufgenommenen Informationen werden durch die Steuereinheit 16 ausgewertet. Dabei kann das neuronale Netzwerk zum Einsatz kommen, wobei das neuronale Netzwerk die aufgenommenen Informationen bzw. die Aufnahmen und die Proben mit hinterlegten Mustern vergleicht. Die hinterlegten Muster können beispielsweise Aufnahmen oder Proben von entsprechenden Pflanzen oder Nährböden darstellen, die eine Kontamination oder eine Infektion aufweisen. Durch diesen Abgleich der bekannten Daten mit den Daten, die durch die Sensoreinheiten 20, 21 erstellt wurden, kann die Steuereinheit 16 die Bonitur durchführen. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Bonitur erfolgt die weitere Behandlung der Pflanze 15 bzw. des Nährbodens.

Durch die ständige Mustererkennung durch das neuronale Netzwerk wird das Netzwerk permanent trainiert, sodass die Trefferwahrscheinlichkeit mit jedem durchgeführten Abgleich verbessert wird. Durch die Verwendung des neuronalen Netzwerkes lassen sich auch flexibel verschiedene Pflanzen bzw. verschiedene Nährböden einer Bonitur vornehmen, da das neuronale Netzwerk erkennt, um welche Art von Pflanze bzw. Nährboden es sich handelt. In Abhängigkeit von der erkannten Pflanze oder dem Nährboden kann das neuronale Netzwerk auf verschiedene Datensätze zurückgreifen.

Alternativ zu dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls denkbar, dass eine Person die Behälter 11 öffnet, der Sensoreinheit 20, 21 zuführt und danach beispielsweise auf einen nicht dargestellten Förderer absetzt. Auch ist es denkbar, dass eine Person das hier dargestellte Verfahren unterstützt, indem die Person die von dem neuronalen Netzwerk bzw. der künstlichen Intelligenz erkannte Kontaminierung bestätigt oder als falsch bewertet, um das neuronale Netzwerk noch weiter zu trainieren.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung könnte darin bestehen, dass die Steuereinheit 16 weitere Einrichtungen ansteuert, die sogleich die Pflanze 15 oder den Nährboden, das Substrat, den Behälter und/oder das Tablett nach einer festgestellten Infektion behandelt. Beispielsweise könnte der geöffnete Behälter 11 mit einem kurzen UV-, UVC- oder Röntgenblitz, einem chemischen Besprühen oder Begasen mit H2O2, Chlordioxid, NaOCI, einem Oberflächendesinfektionsmittel o.ä. beaufschlagt werden, um festgestellte Keime oder dergleichen abzutöten. Auch ist es denkbar Pflanzen, Substarte oder Becher bei einer festgestellten tierischen Kontamination mittels eines C0₂-Drucks zu re-sterilisieren. Sofern erforderlich, könnte der Behälter 11 auch sogleich einem nicht dargestellten Förderer zum Aussondern der Pflanze 15 oder des Nährbodens zugeführt werden.

5. Mai 2022

Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung

11 Behälter

12 Fördereinrichtung

13 Förderrichtung

14 Deckel

15 Pflanze

16 Steuereinheit

17 Bilderkennungseinrichtung

18 erster Greifarm

19 zweiter Greifarm

20 erste Sensoreinheit

21 zweite Sensoreinheit

22 Greifmittel

23 Greifmittel

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur automatisierten Bonitur von Pflanzen (15) und insbesondere pflanzlichen oder künstlichen Nährböden oder eines Substrats, wobei durch eine Sensoreinheit (20, 21) automatisch ein Bild und/oder eine Probe mindestens einer Pflanze (15) oder mindestens eines Nährbodens oder eines Substrats erstellt wird und diese Probe und/oder dieses Bild von einer Auswerteeinrichtung mit bekannten Proben und/oder Aufnahmen von Pflanzen (15) und/oder Nährböden oder Substraten, die eine Kontamination aufweisen, verglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Pflanze (15) und/oder der mindestens eine Nährboden oder das Substrat in mindestens einem Behälter (11) oder auf einem Tablett der Sensoreinheit (20, 21) zugeführt wird, wobei das Zuführen manuell durch eine Person oder automatisch durch einen Förderer oder einen Greifarm (19) erfolgt, wobei der Behälter (11) oder das Tablett durch den Greifarm (19) genau derart der Sensoreinheit (20, 21) zugeführt wird, dass die Probe und/oder das Bild auf eine besonders effiziente Art und Weise erstellt werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bilderkennungseinrichtung (17) von einem Behälter (11) oder von einer Vielzahl von Behältern (11), die jeweils eine Pflanze (15) und/oder ein Nährmedium oder ein Substrat aufweisen, ein Bild aufnimmt und anhand dieses Bildes der Greifarm (19) automatisch an einen Behälter (11) herangefahren wird, um den Behälter (11) zu ergreifen und der Sensoreinheit (20, 21) zuzuführen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Behälter (11) auf eine Fördereinrichtung (12) durch eine erste Schleuse in einen, insbesondere sterilen, Raum transportiert werden, wobei die Bonitur vor Eintritt in die erste Schleuse oder in dem Raum durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Behälter (11) in einem geschlossenen Zustand in den Raum transportiert und dann manuell oder durch einen Greifarm (18) geöffnet werden und sodann in dem Raum die Bonitur durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe und/oder die Aufnahme von mindestens einer Kamera (20) für sichtbares, infrarotes und/oder ultraviolettes Licht, insbesondere unter Verwednung eines Mikroskops, einer pH-Wert-Messeinrichtung (21), einem Impedanzspektroskop, einem Gassensor oder dergleichen erstellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertung der erstellten Proben und/oder Bilder durch eine künstliche Intelligenz (Kl), insbesondere durch einneuronales Netzwerk, durchgeführt wird, wobei der Kl bzw. der Auswerteeinrichtung eine Datenbank zur Verfügung gestellt wird, mit einer Vielzahl von Proben und/oder Bildern, die mit einer Kontamination oder einer Infektion der Pflanze (15) oder des Nährbodens oder des Substrats in Verbindung gebracht werden können.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Bonitur mehrere der genannten Sensoreinrichtungen (20, 21) gleichzeitig oder nacheinander eingesetzt werden, wobei insbesondere während der Erstellung der Probe und/oder des Bildes durch die Kl oder das neuronale Netzwerk festgelegt wird, ob eine weitere Probe und/oder ein weiteres Bild zu erstellen ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des Vergleichs der erstellten Proben und/oder der Bilder der Pflanze (15) oder des Nährbodens oder des Substrats mit den auf der Datenbank hinterlegten Proben und/oder Bildern von dem neuronalen Netzwerk festgelegt wird, ob die Pflanze (15) oder der Nährboden weiteren Verfahrensschritten zugeführt, ausgesondert oder einer gesonderten Behandlung unterzogen wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswerteeinrichtung im Fall einer festgestellten Kontamination oder einer Infektion der Pflanze (15) oder des Nährbodens oder des Substrats ein entsprechendes Signal erzeugt wird oder der Behälter (11), vorzugsweise durch einen Greifarm (19), ausgesondert wird.

11. Vorrichtung (10) zur automatisierten Bonitur von Pflanzen (15) und insbesondere pflanzlichen oder künstlichen Nährböden oder Substraten mit einer Sensoreinheit (20, 21) zum automatischen Erstellen eines Bildes und/oder einer Probe mindestens einer Pflanze (15) oder mindestens eines Nährbodens oder eines Substrats und einer Auswerteeinrichtung zur automatisierten Erkennung einer Kontamination an der Pflanze (15) oder dem Nährboden oder dem Substrat.

12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Sensoreinheit um mindestens eine Kamera (20), insbesondere in Verbbindung mit einem Mikroskop, für sichtbares, infrarotes und/oder ultraviolettes Licht, eine pH- Wert-Messeinrichtung (21), ein Impedanzspektroskop, einen Gassensor oder dergleichen handelt.

13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung auf einer Künstlichen Intelligenz mit einem neuronalen Netzwerk basiert, wobei das neuronale Netzwerk eine Datenbank aufweist, auf der eine Vielzahl von Proben und/oder Bildern von Pflanzen (15) oder Nährböden oder Substrates mit einer Kontamination oder einer Infektion hinterlegt ist.

14. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) mindestens eine Förderereinrichtung (12) oder einen Greifarm (19), insbesondere einen Roboterarm, aufweist durch den ein Behälter (11) oder ein Tablett, in dem oder auf dem die Pflanze (15) und/oder der Nährboden platziert sind, der Sensoreinheit (20, 21) zuführbar sind.