NL2001479C2 - Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van een blad. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van een blad.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van een deel, zoals een blad van een gewas met een centrale stengel, 5 omvattende het met behulp van vision technieken naderen van dat deel met een robotarm, het aangrijpen van dat deel van dat gewas met die arm en het verwijderen daarvan met die arm.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit NL 102 47 02. Daarbij wordt een zich op een wagen bevindende arm naar de hoofdstengel van een gewas verplaatst. De arm 10 en in het bijzonder de daarop aangebrachte snijmessen omgrijpen de hoofdstengel en vervolgens wordt de arm met messen langs de hoofdstengel omhoog bewogen, waarbij alle zich van de hoofdstengel uitstekende stelen verwijderd worden. Deze werkwijze is weliswaar effectief met betrekking tot de verwijdering van de bladen, maar gebleken is dat daardoor de stelen niet op de meest optimale plaats doorgesneden worden.

15 NL 2000333 beschrijft een werkwijze voor het scheiden van bladeren waarbij de steel gebruikt wordt als geleiding voor de daarbij gebruikte inrichting.

Uit de stand der techniek zijn andere werkwijzen bekend voor het verwijderen van gewasdelen zoals het zijdelings naderen van gewas en op basis van de daarbij ondervonden krachten, verplaatsen van snijarmen in het gewas.

20 Dergelijke technieken hebben als nadeel dat zeer veel software nodig is om de juiste beslissingen met betrekking tot snijden te nemen en door gecompliceerd zijn is het aantal verwijderde gewasdelen per tijdseenheid onvoldoende om deze techniek concurrerend te maken met het handmatig verwijderen van bladeren.

Een voorbeeld voor het verwijderen van gewasdelen wordt gevormd door 25 tomaten en/of komkommers. Bij tomaten wordt ernaar gestreefd de bladeren die zich tussen de vruchten bevinden te verwijderen. Daardoor worden ziekten vermeden en de groei van het overige deel van het gewas bevorderd. Voor andere gewassen gelden overeenkomstige of andere overwegingen om bladeren te verwijderen.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding in een werkwijze te voorzien 30 waarmee het mogelijk is gewas op verhoudingsgewijs snelle en efficiënte wijze van delen zoals bladeren of (kleine) scheuten te ontdoen.

Bovendien is doel van de onderhavige uitvinding met behulp van verhoudingsgewijs eenvoudige en robuuste middelen zowel met betrekking tot de 2001479 2 gebruikte elektronica als de mechanica, het mogelijk te maken met behoorlijke snelheid bladeren te kunnen verwijderen. Dit betreft zowel de hiervoor genoemde bladeren die zich onder een vrucht bevinden als bladeren die zich in een andere positie bevinden, terwijl de vruchten niet beïnvloed worden.

5 Dit doel wordt verwezenlijkt met een werkwijze voor het verwijderen van een blad van een gewas omvattende het vanuit een lage positie van onderen uit waarnemen van dat gewas, het met vision technieken bepalen van een te verwijderen blad, het met scheidingsmiddelen verwijderen van dat blad, waarbij dat verwijderen omvat het aangrijpen van dat blad of de steel daarvan, het scheiden van die steel van de centrale 10 stengel van dat gewas en het buiten dat gewas afvoeren van dat blad, het na het verwijderen van dat blad opnieuw waarnemen van dat gewas en het met die vision technieken bepalen van het volgende te verwijderen blad en het verwijderen van dat blad.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt het gewas van onderen of vanuit een 15 ander startpunt met behulp van bijvoorbeeld een camera waargenomen. Dat betekent dat in tegenstelling tot eerder bekende methoden niet langer een camera in het dichte gewas bewogen wordt, maar slechts (schuin) van onder naar het gewas gericht, dit gewas waarneemt. Vervolgens wordt een bij voorkeur onderste blad bepaald dat verwijderd moet worden en dit kan op enigerlei in de stand der techniek bekende wijze 20 gescheiden worden van de hoofdstengel van het gewas. Daarbij is het van belang dat het individuele blad dat verwijderd wordt na het scheiden van de hoofdstengel niet eenvoudigweg losgelaten wordt, maar op enige voorstelbare wijze buiten het bereik van de plant gebracht wordt. Dit buiten het bereik van het gewas brengen kan omvatten het in de directe nabijheid daarvan verzamelen van bladeren, maar ook het afvoeren in een 25 daartoe aanwezige houder. Vervolgens ontstaat een nieuwe situatie doordat het betreffende blad uit het gewas verwijderd is. Daarvan uitgaande wordt nogmaals het gewas van onderen waargenomen en de betreffende camera heeft thans een vrij zicht op het volgende blad dat voor verwijdering in aanmerking komt. Daardoor kan op eenvoudige wijze dit volgende blad met verhoudingsgewijs eenvoudige 30 scheidingsmiddelen verwijderd worden. Op deze wijze wordt stap voor stap het gewas van onderen af van bladeren ontdaan waarbij voor de bij de camera bijbehorende vision techniek waarmee de scheidingsmiddelen gestuurd wordt, steeds een optimale situatie bestaat voor het herkennen van het blad. Deze situatie kan verder geoptimaliseerd 3 worden door het inbrengen van bijvoorbeeld diepte en andere eigenschappen die de positie het onderste blad ten opzichte van de overige bladen onderscheidt. Het is ook mogelijk om op een hogere positie te beginnen met het verwijderen van bladeren en vanuit die positie naar boven verder te werken. Daarbij kan slechts een beperkt aantal 5 bladeren of dergelijke verwijderd worden.

Bovendien kunnen de gebruikte vision-technieken zodanig ontwikkeld zijn dat onderscheid gemaakt wordt tussen een blad en een ander deel zoals een vrucht. In een dergelijk geval kan een vrucht niet gescheiden worden, terwijl het blad wat zich om de vrucht heen bevindt, wel gescheiden wordt.

10 Omdat het goed mogelijk is dat bladeren zich aan verschillende zijden van een centrale stengel bevinden, kan het waarnemen bijvoorbeeld met behulp van een camera aanzienlijk verbeterd worden indien in een horizontaal vlak gezien vanuit verschillende posities (schuin) naar boven, het gewas waargenomen wordt. Dit wordt nog verbeterd indien de robot die deel uitmaakt van de scheidingsmiddelen in het zichtveld van de 15 camera bewogen wordt (line of sight). Omdat het gewas van onderen naar boven van bladeren ontdaan wordt, kunnen de scheidingsmiddelen minder compact en dus meer robuust respectievelijk sneller bewegend uitgevoerd worden, omdat het niet noodzakelijk is dat scheidingsmiddelen zich door het dichte gewas heen hoeven uit te strekken.

20 Bij voorkeur vindt het scheiden van het blad en in het bijzonder de steel daarvan in een positie plaats dicht bij aanhechting van de steel aan de centrale stengel. Dit kan bijvoorbeeld verwezenlijkt worden doordat eerst het blad vastgepakt wordt door de scheidingsmiddelen en vervolgens de scheidingsmiddelen zoveel mogelijk naar de centrale stengel langs dat blad verplaatst worden, eventueel over de steel bewegend 25 naar het aanhechtingspunt van de steel aan de centrale stengel. Door het aanslaan van de scheidingsmiddelen tegen de centrale stengel kan vervolgens de scheidingshandeling aangezet worden. Daarbij worden volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding overige delen van het gewas zoals vruchten weggeduwd, zonder dat daaraan schade aangebracht wordt.

30 Volgens de onderhavige uitvinding vindt in principe geen contact met de centrale stengel plaats behalve bij het vanaf het blad naar de centrale stengel bewegen voor het vinden van de optimale scheidingspositie van de steel van het blad en stengel. Het hierboven beschreven scheiden kan op enige voorstelbare wijze plaatsvinden, zoals 4 door snijden of knippen. De werkwijze kan continu en zonder verder toezicht uitgevoerd worden. Bovendien zullen draden gebruikt voor het opbinden van het gewas niet geraakt worden omdat het scheiden van het blad vanuit de positie van het blad en niet vanuit de positie van de centrale stengel uitgevoerd wordt. De werkwijze is op 5 eenvoudige wijze vanuit het pad gestuurd uit te voeren. Door het vanaf beide zijden werken kan verzekerd worden dat het gewas alzijdig benaderbaar is en overal blad verwijderd kan worden. Met eenvoudige software kan in vision technieken voorzien worden voor het snijden van bladsteel en stengel. Aan dergelijke software kan informatie toegevoegd worden zoals het herkennen van vruchten, aanhechting 10 bladsteel, stengel en dergelijke. Volgens een verdere uitvoering kunnen de scheidingsmiddelen van een camera of dergelijke te voorzien om te controleren of ook daadwerkelijk een blad met steel genaderd wordt en gescheiden wordt van de centrale stengel. Verdere vereenvoudiging is te verkrijgen indien de scheidingsmiddelen bewegen in de zichtlijn (line of sight) van de waarneming. In het bijzonder is het van 15 voordeel indien obstakels te verwachten zijn. Eventuele problemen daarmee kunnen op deze wijze voorkomen worden.

Uit het bovenstaande blijkt dat de thans gekozen benadering bijzonder eenvoudig en robuust te verwezenlijken is en dat de scheidingsmiddelen bijzonder eenvoudig uitgevoerd kunnen worden.

20 De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het verwijderen van een blad van een gewas, omvattende een camera voor het van onderen waarnemen van een gewas, een centrale verwerkingseenheid waarmee die camera verbonden is omvattende vision technieken voor het bepalen van een te verwijderen blad, een verplaatsbare wagen waarop aangebracht zijn 25 scheidingsmiddelen stuurbaar door die centrale verwerkingseenheid voor het aangrijpen, scheiden en afvoeren van dat blad. Daarbij is het mogelijk de camera en/of centrale verwerkingseenheid eveneens op de wagen te brengen. Het is echter eveneens mogelijk bijvoorbeeld de camera stationair op te stellen voor continue bewaking van de ontwikkeling van het gewas en de hierboven aangegeven toepassing. Daarbij is het 30 mogelijk met enkele scheidingsmiddelen en bijvoorbeeld twee camera’s twee posities te behandelen.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij toont:

V

5

Fig. la-c schematisch in perspectief een voorbeeld van het scheiden van blad volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 2 een aantal stengels waarvan bladdelen verwijderd moeten worden met 5 behulp van een schematisch afgebeeld samenstel volgens de uitvinding;

Fig. 3 de arm volgens de onderhavige uitvinding bij het opnemen van een steeldeel;

Fig. 4 de scheidingsmiddelen volgens de onderhavige uitvinding bij het klemmen van een steeldeel; 10 Fig. 5 de scheidingsmiddelen volgens de onderhavige uitvinding bij het klemmend verplaatsen van een steeldeel volgens de onderhavige uitvinding; en

Fig. 6 het snijden van het steeldeel van de hoofdstengel met de inrichting volgens de uitvinding.

15 Aan de hand van figuur 1 a-c zal schematisch de werkwijze volgens de uitvinding verduidelijkt worden.

In figuur 1 is een gewas met 11 aangegeven bestaande uit een centrale stengel 12, een aantal bladeren 14 die met een steel 13 aan de centrale stengel verbonden zijn en vruchten 19. Begrepen zal worden dat afhankelijk van het gewas centrale stengel 11 20 elke voorstelbare vorm kan hebben, hetzelfde geldt voor de overige delen van het gewas. Een schematisch met 16 aangegeven camera is aanwezig, terwijl pijl 25 een scheidingshandeling aangeeft.

Zoals uit figuur la blijkt, bevindt de camera 16 zich (schuin) onder het gewas (bijvoorbeeld onder een hoek van 45°). Het gewas wordt van onderen waargenomen en 25 zoals uit figuur 16 blijkt ziet de camera het eerste het laagste blad 14. Vervolgens worden de scheidingsmiddelen waarvan hierna een voorbeeld gegeven zal worden in het kijkveld van de camera 16 verplaatst om de steel 13 van het onderste blad 14 van het gewas te verwijderen.

Dit verwijderen omvat niet alleen het scheiden van de steel en stengel met 30 bijvoorbeeld knippen of snijden, maar eveneens het afvoeren van het zo verkregen blad met steel buiten het gewas.

Vervolgens ontstaat de situatie zoals gegeven in figuur lb. Bij het thans functioneren van camera 16 wordt het volgende blad 14 thans onbelemmerd 6 waargenomen in tegenstelling tot de situatie la. Opnieuw wordt een met pijl 25 schematisch aangegeven scheidingshandeling van het betreffende blad 25 uitgevoerd.

. Vervolgens ontstaat de situatie getoond in figuur lc. Camera 16 maakt daarbij onderscheid tussen vruchten 19 en het daarboven liggende blad 14 en vervolgens zal 5 volgens pijl 25 wel dit blad 14, maar niet vrucht 19 verwijderd worden. Op deze wijze wordt stap voor stap het gewas van bladeren ontdaan tot de gewenste omvang van verwijderen van bladen bereikt is. Begrepen zal worden dat verschillende camera's 16 toegepast kunnen worden.

In fig. 2 is met 1 als voorbeeld een (robot) arm volgens de onderhavige 10 uitvinding aangegeven. Deze bestaat uit een frame 2 waarin de verschillende hierna te bespreken delen opgenomen zijn. Twee tegenover elkaar liggende roldelen 3 zijn aanwezig. De rollen zijn niet volledig, maar elk voorzien van een uitsparing 4.

Daardoor ontstaat in de in fig. 1 getoonde positie een aanzienlijke vrije ruimte tussen de roldelen 3 en deze vrije ruimte is met 23 aangegeven. Aan weerszijden wordt deze vrije 15 ruimte begrensd door een opname 7.

Elk van de roldelen is via een as 5 verbonden met een tandwiel 6. Tandwielen 6 grijpen in elkaar aan, waardoor gesynchroniseerde rotatie van de roldelen 3 verzekerd is. Een gemeenschappelijke niet in detail afgebeelde aandrijfmotor is aanwezig, welke door een later te bespreken en niet-afgebeelde sturing 17 aangestuurd wordt. Bij het 20 roteren van de roldelen neemt de afstand 23 af totdat de buitenoppervlakken van de roldelen in hoofdzaak op elkaar komen te liggen. De roldelen bestaan bij voorkeur uit een deformeerbaar materiaal zoals een rubber materiaal waardoor een daartussen geplaatst deel zoals een hierna te bespreken steeldeel op stevige wijze aangepakt kan worden.

25 Eén of beide opnamen 7 is zodanig uitgevoerd dat daarlangs een mes 8 met snijkant 22 reciprocerend kan bewegen. Aandrijving van dit mes 8 vindt bijvoorbeeld plaats met behulp van een pneumatische cilinder 9 die eveneens door de niet afgebeelde sturing 17 aangestuurd wordt. De arm 1 is langwerpig en heeft een langsas 21. Begrepen zal worden dat de hier getoonde arm slechts een voorbeeld is. Deze kan 30 bijvoorbeeld telescoperend uitgevoerd zijn, maar kan eveneens deel uitmaken van enige andere verplaatsbare constructie. Voorde onderhavige scheidingsinrichting is met name het einddeel van de arm en de aandrijving daarvan van belang.

7

In figuur 3 is een schematische opstelling van een inrichting volgens de uitvinding getoond. Deze bestaat uit een wagen 10 zoals een buisrailwagen met eigen aandrijving 26. Op de wagen zijn drie camera's 16 aangebracht, waarbij in dit voorbeeld slechts twee naast elkaar liggende camera’s effectief zijn. Bovendien is de 5 arm 1 volgens de uitvinding op deze wagen geplaatst en deze is ten opzichte van de wagen verplaatsbaar met behulp van een sledeconstructie 27. Uit figuur 3 blijkt dat het werkgebied van arm 1 ongeveer overeenkomt met het werkgebied van camera 16, zodat eventuele obstakels in de baan van arm 1 door camera 16 waargenomen zullen worden.

Volgens de uitvinding wordt de wagen 10 in de richting van pijl 18 naar de 10 onderzijde van de hoofdstengel 12 van één van de gewassen verplaatst. Daarna worden de camera's 16 actief en nemen van onderen af het gewas waar. Deze waarneming vindt plaats volgens een kegel. Met behulp van vision technieken wordt bepaald waar een te verwijderen steel van een blad zich bevindt. Met behulp van de sturing 17 wordt vervolgens de arm 7 gemanipuleerd. Begrepen zal worden dat een mechanisme 15 aanwezig is (niet getoond) om de arm 7 over enige afstand in verticale richting te verplaatsen. Eveneens is manipulatie onder een hoek mogelijk. Evenzo zijn alle andere voorstelbare verplaatsingen mogelijk, zoals rotatie om horizontale en verticale as en om langsas en translatie langs de lengteas.

In fig. 4 is meer in detail het resultaat van het bovenstaande weergegeven.

20 Arm 1 benadert steel 13 op de meest optimale wijze, dat wil zeggen op die wijze dat de aangrijpkans van de steel 13 het grootst is. Dit zal in het algemeen dicht bij de aanhechting zijn tussen het blad 14 en de hoofdstengel 12. De roldelen bevinden zich in de in fig. 1 getoonde positie, dat wil zeggen dat een verhoudingsgewijs grote opening 23 tussen de roldelen aanwezig is. In deze opening en in de opnames 7 wordt de steel 25 opgenomen. Hoewel deze positie het meest optimaal is voor het aangrijpen van de steel is deze positie niet de gewenste positie voor het scheiden van de steel van de hoofdstengel. Daartoe is het noodzakelijk dat een plaats dichterbij de hoofdstengel 12 gekozen wordt. Om dit te verwezenlijken worden vervolgens met behulp van sturing 17 de roldelen geroteerd. Daardoor wordt de kneep 23 tussen de roldelen kleiner en zal 30 uiteindelijk de steel aangegrepen worden. Dit is in fig. 5 afgebeeld. Bij verdere rotatie zal door het aangrijpen van de steel aan de steel getrokken worden. Tot aanslag van de inrichting tegen de stengel plaatsvindt.

8

Bij deze beweging zullen overige gewasdelen weggedrukt worden zonder daaraan beschadiging te veroorzaken.

Indien de arm de meest optimale positie op de steel bereikt heeft voor het scheiden van de steel en hoofdstengel 12 vindt snijden plaats zoals getoond in figuur 6.

5 Daarbij wordt dat mes 8 gebruikt dat zich het dichtst bij de hoofdstengel bevindt. De steel blijft vastgehouden in de kneep tussen de rollen 3. Vervolgens wordt arm buiten het gewas bewogen en door rotatie van de rollen 3 het blad met steel losgelaten.

Na het lezen van het bovenstaande zullen bij degenen bekwaam in de stand der techniek dadelijk varianten opkomen. Deze liggen binnen het bereik van de bijgaande 10 conclusies en zijn na de bovenstaande beschrijving voor de hand liggend. Zo is het mogelijk de rollen bijvoorbeeld een elliptische gedaante te geven.

Bovendien worden uitdrukkelijk rechten gevraagd voor varianten zoals beschreven in de volgconclusies niet in combinatie met de hoofdconclusie.

2 0 0 1 4 7 9

Claims (14)

1. Werkwijze voor het verwijderen van bladeren (14) van een gewas (11) omvattende het vanuit een lage positie van onderen uit waarnemen van een 5 eerste blad van dat gewas, het met vision technieken bepalen van een eerste te verwijderen blad, het met scheidingsmiddelen verwijderen van dat eerste blad, waarbij dat verwijderen omvat het aangrijpen van dat eerste blad of de steel daarvan, het scheiden van die steel van de centrale stengel van dat gewas en het buiten dat gewas afvoeren van dat blad, het na het verwijderen van dat blad 10 opnieuw van onderen uit waarnemen van dat gewas en het met die vision technieken bepalen van het volgende te verwijderen blad en het verwijderen van dat volgende blad.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij met die vision technieken een 15 onderscheid gemaakt wordt tussen een blad en een ander deel van een gewas zoals een vrucht, waarbij dat andere deel van die verwijderinghandeling wordt uitgezonderd.

3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat 20 waarnemen, waarnemen uit twee in een horizontaal vlak verschillende posities omvat.

4. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij dat aangrijpen/scheiden van dat blad of steel omvat het vastpakken daarvan en het 25 scheiden van die steel van die stengel in een positie dichtbij die stengel.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij na het vastpakken van dat blad de voor het scheiden van die steel gebruikte scheidingsmiddelen, die centrale stengel naar de scheidingsmiddelen bewegen. 30

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij die beweging van die centrale stengel tot aanslag tegen die scheidingsmiddelen wordt voortgezet. 2 0 0 1 4 79

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het scheiden van dat blad of steel daarvan het wegduwen van overige delen van dat gewas omvat.

8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de scheidingsmiddelen voor het scheiden van dat blad zonder eerder contact met de centrale stengel dat blad aangrijpen.

9. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij dat scheiden 10 het op twee op afstand liggende posities van die steel scheiden omvat.

10. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij dat scheiden snijden of knippen omvat.

11. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies waarbij die scheidingsmiddelen volgens het zichtveld (line of sight) van die camera bewogen worden.

12. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies waarbij op de 20 scheidingsmiddelen sensoren (camera) aanwezig zijn waarmee de positie daarvan ten opzichte van het blad gecorrigeerd kan worden.

13. Inrichting voor het verwijderen van een blad van een gewas, omvattende een camera voor het van onderen waarnemen van een gewas, een centrale 25 verwerkingseenheid waarmee die camera verbonden is omvattende vision technieken voor het bepalen van een te verwijderen blad, een verplaatsbare wagen waarop aangebracht zijn scheidingsmiddelen stuurbaar door die centrale verwerkingseenheid voor het aangrijpen, scheiden en afvoeren van dat blad, met het kenmerk, dat twee camera’s aanwezig zijn voor verschillende 30 posities en enkele daarmee samenwerkende scheidingsmiddelen.

14. Inrichting volgens conclusie 13, waarbij die camera en die centrale verwerkingseenheid op die wagen zijn aangebracht. 2 0 0 1 4 7 9