EP4637344A1 - Verfahren zum erfassen und behandeln von pflanzen sowie eine pflanzenbehandlungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum erfassen und behandeln von pflanzen sowie eine pflanzenbehandlungsvorrichtung

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EP4637344A1
EP4637344A1 EP23837169.4A EP23837169A EP4637344A1 EP 4637344 A1 EP4637344 A1 EP 4637344A1 EP 23837169 A EP23837169 A EP 23837169A EP 4637344 A1 EP4637344 A1 EP 4637344A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plant
treatment device
module
plants
treatment
Prior art date
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Pending
Application number
EP23837169.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Pöttcher
Jonas Degener
Rano Lebrun
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.)
Continental Reifen Deutschland GmbH
Original Assignee
Continental Reifen Deutschland 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 Continental Reifen Deutschland GmbH filed Critical Continental Reifen Deutschland GmbH
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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
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B39/00—Machines specially adapted for working soil on which crops are growing
    • A01B39/12—Machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture
    • A01B39/18—Machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture for weeding
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    • A01M7/00—Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
    • A01M7/0089—Regulating or controlling systems
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G06V10/10—Image acquisition
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a plant treatment device.
  • the invention has set itself the task of proposing a method for weed removal or weed suppression which is relatively environmentally friendly and/or cost-effective and/or highly automated and/or precise.
  • a weed plant is preferably understood to be a weed plant.
  • the liquid comprises or is water with a temperature of at least 90°C, in particular at least 100°C.
  • the liquid and/or the water is sprayed and/or applied to the detected and assessed/identified weed plants at a pressure of between 0.5 bar and 5 bar, in particular by means of one or more nozzles.
  • the liquid preferably additionally comprises a foam, which is in particular biodegradable and/or essentially non-toxic.
  • the foam is particularly preferably sprayed or applied after the water.
  • the position information of each detected individual plant comprises two-dimensional position information and additional height information of the treatment module above the ground on which the plants stand or three-dimensional position information.
  • the treatment module preferably detects movement information relative to the ground, in particular through the camera module and/or by means of a satellite navigation system and/or an additional speed sensor and/or at least one inertial sensor.
  • the speed sensor is particularly preferably formed on/in a support wheel of the treatment module, which supports the plant treatment device or wherein the support wheel rolls over the ground and at which a speed of the plant treatment device over the ground is simultaneously detected by means of at least one sensor element.
  • the plant treatment device has at least one active lighting unit, particularly preferably comprising LEDs, in particular for the cameras.
  • the camera module prefferably has two or three or more cameras, which are arranged in particular next to one another, with the cameras capturing the plants in different wavelengths and/or spectra. Particularly preferably, at least two of the cameras are aligned at different angles to the ground.
  • the treatment module preferably has additional nozzles for applying and/or spraying foam.
  • the treatment module has at least one hoeing device which mechanically treats the soil next to a detected row of plants, in particular hoeing and/or scratching and/or digging.
  • the plant treatment device is preferably arranged on or at a vehicle, in particular on/at a trailer which can be towed by a tractor or can be attached to a tractor.
  • the method expediently comprises a software or a computer program product which is executed in particular on the electronic control unit ECU.
  • the position of an individual plant is detected at the root base or the root base is located two-dimensionally on the ground or field.
  • the evaluation or differentiation of whether the individual plant recorded is a crop plant or a weed plant is preferably made on the basis of stored plant differentiation parameters or plant information, in particular by means of the electronic control unit, expediently on the basis of the shape and/or structure and/or colour of the respective plant.
  • the camera module preferably moves first over the plants to be detected and then the treatment module.
  • the at least one camera is arranged more than 0.4 m or substantially 1 m above the ground and the nozzles of the treatment module are arranged more than 0.05 m, in particular between 0.08 m and 0.1 m.
  • the at least one nozzle of the treatment module expediently has a triangular outlet opening.
  • a vehicle is preferably understood to be an independent vehicle or alternatively preferably a vehicle trailer.
  • the camera module is suitably designed and used to capture one or more rows of crops and, in particular, also the fallow areas next to and/or between the rows of crops.
  • the procedure has now been further developed so that if a particular individual plant is not identified, a positive selection as a crop plant is carried out.
  • Fig. 1 schematically illustrates an embodiment of a plant treatment device which has at least one camera module 1 and at least one treatment module 2 as well as an electronic control unit 3.
  • the plant treatment device has a fastening frame 4 to which the treatment module 2 and the camera module 1 are fastened.
  • the camera module 1 has several cameras 13 and lighting units 12, for example designed as LEDs. At least two of the cameras have a different orientation relative to the ground 8, over which the plant treatment device moves in the direction v.
  • the cameras 13 record, for example, a different spectrum/wavelength.
  • the cameras are, for example, attached or positioned at a height c, 6, approx. 1 m above the ground 8.
  • the cameras record the individual plants 7.
  • the treatment module 2 is arranged at a distance d behind the camera module 1.
  • the nozzles of the nozzle matrix of the treatment module 2 are arranged at a height b above the ground 8, for example at a height of 8 cm. If an individual plant 7 is identified and assessed as a weed plant, water 5 at more than 100°C is sprayed onto the weed plant using the nozzles at a pressure of more than 1 bar.

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Abstract

Verfahren zum Erfassen und Behandeln von Pflanzen mittels einer Pflanzenbehandlungsvorrichtung, wobei die Pflanzenbehandlungsvorrichtung wenigstens ein Kameramodul (1) und zumindest ein Behandlungsmodul (2) sowie eine elektronische Kontrolleinheit (3) aufweist wobei mittels des Kameramoduls (1) wenigstens ein Bild mindestens einer oder mehrerer Einzelpflanzen (7) erfasst wird, wonach in der elektronischen Kontrolleinheit (3) auf Basis des Bildes der wenigstens einen Einzelpflanze (7) mittels hinterlegten Pflanzeninformationen, für jede erfasste Einzelpflanze unterschieden wird, ob diese eine Nutzpflanze oder eine Beikrautpflanze ist, und wobei zumindest eine Positionsinformation dieser Einzelpflanze (7) zugeordnet wird, wonach mittels des Behandlungsmoduls (2) bei jeder erkannten Beikrautpflanze mittels wenigstens einer Düse des Behandlungsmoduls (2) eine Flüssigkeit (5) auf oder an die Beikrautpflanze verbracht und/oder versprüht wird.

Description

Verfahren zum Erfassen und Behandeln von Pflanzen sowie eine Pflanzenbehandlungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Pflanzenbehandlungsvorrichtung.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Unkrautbeseitigung oder Unkrautunterdrückung vorzuschlagen, welches relativ umweltschonend ist und/oder kostengünstig und/oder hochautomatisiert und/oder präzise.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie die Pflanzenbehandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 12.
Unter einer Beikrautpflanze wird vorzugsweise eine Unkrautpflanze verstanden.
Es ist bevorzugt, dass die Flüssigkeit Wasser mit einer Temperatur von wenigstens 90°C, insbesondere wenigstens 100°C, aufweist oder ist. Besonders bevorzugt wird die Flüssigkeit und/oder das Wasser mit einem Druck zwischen 0,5 bar und 5 bar auf die erfassten und bewerteten/ erkannten Beikrautpflanzen versprüht und/oder verbracht, insbesondere mittels einer oder mehrerer Düsen.
Die Flüssigkeit weist vorzugsweise zusätzlich einen Schaum auf, welcher insbesondere biologisch abbaubar und/oder im Wesentlichen ungiftig ist. Besonders bevorzugt wird der Schaum nach dem Wasser versprüht bzw. verbracht.
Es ist bevorzugt, dass die Positionsinformation jeder erfassten Einzelpflanze eine zweidimensionale Positionsinformation umfasst und eine zusätzliche Höheninformation des Behandlungsmoduls über dem Boden, auf welchem die Pflanzen stehen, oder eine dreidimensionale Positionsinformation.
Es ist zweckmäßig, dass das Behandlungsmodul eine Düsenmatrix aufweist. Die Pflanzenbehandlungsvorrichtung erfasst vorzugsweise eine Bewegungsinformation gegenüber dem Boden, insbesondere durch das Kameramodul und/oder mittels eines Satellitennavigationssystems und/oder eines zusätzlichen Geschwindigkeitssensors und/oder wenigstens eines Inertialsensors. Der Geschwindigkeitssensor ist besonders bevorzugt an/ in einem Stützrad des Behandlungsmoduls ausgebildet, welches die Pflanzenbehandlungsvorrichtung abstützt bzw. wobei das Stützrad über den Boden rollt und an welchem gleichzeitig eine Geschwindigkeit der Pflanzenbehandlungsvorrichtung über dem Boden mittels wenigstens eines Sensorelements erfasst wird.
Es ist bevorzugt, dass die Pflanzenbehandlungsvorrichtung wenigstens eine aktive Beleuchtungseinheit, besonders bevorzugt umfassend LEDs, insbesondere für die Kameras aufweist.
Es ist zweckmäßig, dass das Kameramodul zwei oder drei oder mehrere Kameras aufweist, welche insbesondere nebeneinander angeordnet sind, wobei die Kameras in unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Spektren die Pflanzen erfassen. Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei der Kameras mit unterschiedlichem Winkel gegenüber dem Boden ausgerichtet.
Das Behandlungsmodul weist vorzugsweise zusätzliche Düsen zum Verbringen und/oder Versprühen von Schaum auf.
Es ist bevorzugt, dass das Behandlungsmodul wenigstens eine Hackvorrichtung aufweist, welche den Boden neben einer erfassten Pflanzenreihe mechanisch bearbeitet, insbesondere hackt und/oder scharrt und/oder umgräbt.
Die Pflanzenbehandlungsvorrichtung ist vorzugsweise auf oder an einem Fahrzeug angeordnet, insbesondere auf/an einem Anhänger, welcher von einem Traktor ziehbar ist oder an einem Traktor befestigbar ist. Das Verfahren umfasst zweckmäßigerweise eine Software bzw. ein Computerprogrammprodukt, welches insbesondere auf der elektronische Kontrolleinheit ECU, ausgeführt wird.
Vorzugsweise wird die Position einer Einzelpflanze an dem Wurzelansatz erkannt bzw. der Wurzelansatz wird dabei zweidimensional auf dem Boden bzw. Acker verortet.
Die Bewertung bzw. Unterscheidung ob die erfasste Einzelpflanze eine Nutzpflanze oder Beikrautpflanze ist, wird bevorzugt anhand hinterlegter Pflanzenunterscheidungsparameter bzw. Pflanzeninformationen getroffen, insbesondere mittels der elektronischen Kontrolleinheit, zweckmäßigerweise anhand der Form und/oder der Struktur und/oder der Farbe der jeweiligen Pflanze.
Entlang der Bewegungsrichtung der Pflanzenbehandlungsvorrichtung über dem Boden bewegt sich das Kameramodul vorzugsweise zuerst über die zu erfassenden Pflanzen hinweg und danach das Behandlungsmodul.
Bevorzugt ist die wenigstens eine Kamera mehr als 0,4m oder im Wesentlichen 1m über dem Boden angeordnet und die Düsen des Behandlungsmodul mehr als 0,05m, insbesondere zwischen 0,08m und 0,1 m.
Die wenigstens eine Düse des Behandlungsmoduls weist zweckmäßigerweise eine dreieckige Austrittsöffnung auf.
Unter einem Fahrzeug wird bevorzugt ein selbstständiges Fahrzeug oder alternativ vorzugsweise ein Fahrzeuganhänger verstanden.
Das Kameramodul ist zweckmäßigerweise so ausgebildet und wird so genutzt, dass es eine oder mehrere Pflanzenanbaureihen erfasst, und insbesondere außerdem die brachliegenden Bahnen neben und/oder zwischen den Pflanzenanbaureihen. Verzugsweise ist das Verfahren so weiterentwickelt, dass bei einer Nichterkennung einer bestimmten Einzelpflanze eine Positivselektion als Nutzpflanze durchgeführt wird.
Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Pflanzenbehandlungsvorrichtung, welche wenigstens ein Kameramodul 1 und zumindest ein Behandlungsmodul 2 sowie eine elektronische Kontrolleinheit 3 aufweist. Die Pflanzenbehandlungsvorrichtung weist dabei einen Befestigungsrahmen auf 4 auf an welchem das Behandlungsmodul 2 und das Kameramodul 1 befestigt sind.
Das Kameramodul 1 weist mehrere Kameras 13 sowie Beleuchtungseinheiten 12 auf, beispielsweise als LEDs ausgebildet. Wenigstens zwei der Kameras haben eine unterschiedliche Ausrichtung gegenüber dem Boden 8, über weichen sich die Pflanzenbehandlungsvorrichtung in Richtung v bewegt. Die Kameras 13 erfassen beispielsweise ein unterschiedliches Spektrum/ Wellenlänge. Die Kameras sind beispielhaft in der Höhe c, 6, ca. 1 m über dem Boden 8 angebracht bzw. positioniert. Die Kameras erfassen die Einzelpflanzen 7. Bezüglich der Bewegungsrichtung v ist das Behandlungsmodul 2 den Abstand d hinten dem Kameramodul 1 angeordnet. Die Düsen der Düsenmatrix des Behandlungsmoduls 2 sind in der Höhe b über dem Boden 8 angeordnet, beispielsweise in 8cm Höhe. Mittels der Düsen wird im Fall, dass eine Einzelpflanze 7 als Beikrautpflanze identifiziert und bewertet wird, Wasser 5 mit mehr als 100°C mit einem Druck von mehr als 1 bar auf die Beikrautpflanze gespritzt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erfassen und Behandeln von Pflanzen mittels einer
Pflanzenbehandlungsvorrichtung, wobei die Pflanzenbehandlungsvorrichtung wenigstens ein Kameramodul (1) und zumindest ein Behandlungsmodul (2) sowie eine elektronische Kontrolleinheit (3) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kameramoduls (1 ) wenigstens ein Bild mindestens einer oder mehrerer Einzelpflanzen (7) erfasst wird, wonach in der elektronischen Kontrolleinheit (3) auf Basis des Bildes der wenigstens einen Einzelpflanze (7) mittels hinterlegten Pflanzeninformationen, für jede erfasste Einzelpflanze unterschieden wird, ob diese eine Nutzpflanze oder eine Beikrautpflanze ist, und wobei zumindest eine Positionsinformation dieser Einzelpflanze (7) zugeordnet wird, wonach mittels des Behandlungsmoduls (2) bei jeder erkannten Beikrautpflanze mittels wenigstens einer Düse des Behandlungsmoduls (2) eine Flüssigkeit (5) auf oder an die Beikrautpflanze verbracht und/oder versprüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (5) Wasser mit einer Temperatur von wenigstens 90°C, insbesondere wenigstens 100°C, aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (5) zusätzlich einen Schaum umfasst, welcher insbesondere biologisch abbaubar ist.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsinformation jeder erfassten Einzelpflanze (7) eine zweidimensionale Positionsinformation umfasst und eine zusätzliche Höheninformation (b) des Behandlungsmoduls (2) über dem Boden (8), auf welchem die Pflanzen (7) stehen oder eine dreidimensionale Positionsinformation.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmodul (2) eine Düsenmatrix aufweist.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzenbehandlungsvorrichtung eine Bewegungsinformation (v) erfasst gegenüber dem Boden (8), insbesondere durch das Kameramodul (1) und/oder mittels eines Satellitennavigationssystems und/oder eines zusätzlichen Geschwindigkeitssensors und/oder wenigstens eines Inertialsensors.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzenbehandlungsvorrichtung wenigstens eine aktive Beleuchtungseinheit (12), insbesondere für die Kameras aufweist.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kameramodul (1) zwei oder drei oder mehrere Kameras (13) aufweist, welche insbesondere nebeneinander angeordnet sind, wobei die Kameras (13) in unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Spektren die Pflanzen (7) erfassen.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das Behandlungsmodul (2) zusätzliche Düsen zum Verbringen und/oder Versprühen von Schaum aufweist.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmodul (2) wenigstens eine Hackvorrichtung aufweist, welche den Boden (8) neben einer erfassten Pflanzenreihe mechanisch bearbeitet, insbesondere hackt und/oder scharrt.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzenbehandlungsvorrichtung auf oder an einem Fahrzeug angeordnet ist.
12. Pflanzenbehandlungsvorrichtung, umfassend wenigstens ein Kameramodul (1) und zumindest ein Behandlungsmodul (2) sowie eine elektronische Kontrolleinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzenbehandlungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
EP23837169.4A 2022-12-20 2023-12-15 Verfahren zum erfassen und behandeln von pflanzen sowie eine pflanzenbehandlungsvorrichtung Pending EP4637344A1 (de)

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