NL2001482C2

NL2001482C2 - Inrichting en werkwijze voor het verwijderen van een gewasdeel.

Info

Publication number: NL2001482C2
Application number: NL2001482A
Authority: NL
Inventors: Ronald Zeelen; Job Leonardus Kneppers; Richard Patrick Versluijs; Robert Alexander Schouten
Original assignee: Prigrow Tomation B V
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-10-21
Also published as: CA2721745A1; JP2011517572A; PL2265107T3; ES2445693T3; EP2265107A1; HK1152458A1; US8641495B2; WO2009128711A1; PT2265107E; CN102006771B; CA2721745C; DK2265107T3; EP2265107B1; JP5844149B2; US20110053670A1; CN102006771A

Description

Inrichting en werkwijze voor het verwijderen van een gewasdeel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verwijderen van een deel, zoals een blad of vrucht van een gewas, van het overige van 5 het gewas. Bijvoorbeeld heeft de uitvinding betrekking op het verwijderen van bladeren, vruchten en dergelijke van gewassen zoals tomatenplanten, komkommerplanten en dergelijke. Daarbij bestaan in de stand der techniek allerlei voorstellen om met behulp van een robotarm waaraan snijsystemen bevestigd zijn, bladeren, vruchten en dergelijke te verwijderen. Daarbij wordt een robotarm in het 10 gewas bewogen en worden met vision technieken op de gewenste plaats scheiding tussen gewas en het betreffende gewasdeel tot stand gebracht.

Echter bestaat vaak het probleem dat het niet goed mogelijk is om op de gewenste plaats het gewasdeel van het overige gewas te scheiden.

Zo is het bijvoorbeeld bij tomatenplanten en andere gewassen wenselijk om 15 bladeren zo dicht mogelijk bij de centrale stengel te verwijderen. Dat wil zeggen de steel van het blad dient zo dicht mogelijk bij de aftakking van de centrale stengel van het gewas verwijderd te worden. Indien een robot met daarop een snijmes in het gewas bewogen wordt, is het vaak niet mogelijk een dergelijke positie te bereiken. Indien kracht op de arm uitgeoefend wordt, om alsnog tot die positie te komen heeft dit in het 20 algemeen alleen tot effect dat de centrale stengel verder weggedrukt wordt. Daardoor wordt de plant aan ongewenste belastingen onderworpen, terwijl het beoogde effect, namelijk het bereiken van de optimale scheidingsplaats, niet verwezenlijkt kan worden.

Uit GB 673306 is een oogstinrichting voor het oogsten van theebladeren bekend waarbij de bovenzijde van een gewas aangegrepen wordt tussen twee rollen en 25 gekanteld wordt. Vervolgens vindt in een lagere positie afsnijden van het betreffende gewasdeel plaats. Door het aangrijpen van het gewasdeel tussen de twee rollen verandert de positie van de gebruikte snijmiddelen niet.

Het is doel van de onderhavige uitvinding in een werkwijze en inrichting te voorzien, waarmee op optimale wijze de gewenste scheidingsplaats bereikt kan worden 30 en op die plaats het scheiden ook daadwerkelijk uitgevoerd kan worden.

2 001482 2

Dit doel wordt verwezenlijkt met een hierboven beschreven inrichting, waarbij die snijmiddelen zodanig aangebracht zijn dat de snijplaats van dat deel in het verlengde van die kneep ligt.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt het betreffende gewasdeel 5 aangegrepen en vindt vervolgens verplaatsing van de scheidingsmiddelen zoals een mes ten opzichte van dat gewasdeel plaats. Dit is een positieve verplaatsing, dat wil zeggen het is mogelijk dat de robot met aangrijpmiddelen (end effector) verder naar de centrale stengel toe beweegt, maar het is ook mogelijk dat de centrale stengel naar de robot met end effector toegetrokken wordt (of combinaties van beiden). In beide 10 gevallen wordt echter het gewasdeel als referentie genomen voor het kiezen van de eventuele scheidingsplaats. Daardoor is het niet meer mogelijk dat het van belang zijnde deel van het gewas bij de scheiding plaats moet vinden niet aan te grijpen is. Volgens een bijzondere uitvoering van de uitvinding wordt na het scheiden zoals snijden of knippen het betreffende gewasdeel niet losgelaten maar op positieve wijze 15 afgevoerd.

De roteerbare delen kunnen enige vorm hebben. Zo is het mogelijk deze elliptisch uit te voeren. Het is ook mogelijk de rollen volledig cilindrisch uit te voeren en van een afgeplat deel te voorzien. De rollen bestaan bij voorkeur uit een deformeerbaar materiaal. Indien een afgeplatte uitvoering van de rollen gebruikt wordt, 20 ontstaat, indien de afgeplatte delen van de twee rollen tegenover elkaar liggen, een vrije ruimte waartussen het steeldeel opgenomen kan worden. Bij rotatie van de rollen wordt het steeldeel tussen de rollen opgesloten en stevig door de rollen aangegrepen. Vervolgens kan de hierboven beschreven verplaatsing van het steeldeel ten opzichte van de arm waarop de rollen aangebracht zijn, plaatsvinden.

25 Bij voorkeur zijn de rollen onderling mechanisch verbonden.

Voor verdere fixatie van het bladdeel is in het verlengde van de kneep tussen de rollen waar het steeldeel opgenomen moet worden aan een of meer zijden daarvan een opname aanwezig voor het ontvangen van het steeldeel. Eén van die opnames is zodanig uitgevoerd dat deze samen kan werken met de snijkant van een mes, waardoor 30 in de gewenste positie het steeldeel van de hoofdstengel verwijderd kan worden. Dit mes en meer de snijkant daarvan strekt zich in hoofdzaak evenwijdig uit aan de hartlijn van een rol.

3

Het is echter eveneens mogelijk aan beide zijden een mes of ander scheidingsmiddel aan te brengen waardoor de constructie steeds op eenvoudige wijze in de meest optimale positie ten opzichte van de steel van het blad of de vrucht gepositioneerd kan worden. De aandrijving van de rollen is bij voorkeur op centrale 5 wijze uitgevoerd en bevindt zich op aanzienlijke afstand van de rollen, zoals een afstand van meer dan 20 centimeter.

Begrepen dient echter te worden dat een en ander slechts als voorbeeld dient. Aandrijvingen van de rollen of andere elektrische delen kan op enige verstelbare wijze uitgevoerd worden.

10 Met de uitvinding is het mogelijk om op specifieke wijze een (blad)steel aan te grijpen en te knippen.

De robot waarop de aangrijpmiddelen zijn aangebracht kan op enige voorstelbare wijze zijn uitgevoerd. Voorbeelden zijn een (telescopeerbare) robotarm, een met drie spaken werkende robot enz.

15 Fig. la-c schematisch in perspectief een voorbeeld van het scheiden van een blad; Fig. 2 een aantal stengels waarvan bladdelen verwijderd moeten worden met behulp van een schematisch afgebeeld samenstel volgens de uitvinding;

Fig. 3 de arm volgens de onderhavige uitvinding bij het opnemen van een steeldeel; 20 Fig. 4 de scheidingsmiddelen volgens de onderhavige uitvinding bij het klemmen van een steeldeel;

Fig. 5 de scheidingsmiddelen volgens de onderhavige uitvinding bij het klemmend verplaatsen van een steeldeel volgens de onderhavige uitvinding; en 25 Fig. 6 het snijden van het steeldeel van de hoofdstengel met de inrichting volgens de uitvinding.

Aan de hand van figuur la-c zal schematisch de werkwijze volgens de uitvinding verduidelijkt worden.

In figuur 1 is een gewas met 11 aangegeven bestaande uit een centrale stengel 30 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 elke voorstelbare vorm kan hebben, hetzelfde geldt voor de overige delen van het 4 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 5 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 10 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 1b. Bij het thans functioneren van camera 16 wordt het volgende blad 14 thans onbelemmerd waargenomen in tegenstelling tot de situatie la. Opnieuw wordt een met pijl 25 15 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 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 20 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 uitvinding aangegeven. Deze bestaat uit een frame 2 waarin de verschillende hierna te bespreken delen opgenomen zijn. Twee tegenover elkaar liggende roldelen 3 zijn 25 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 ruimte begrensd door een opname 7.

Elk van de roldelen is via een as 5 verbonden met een tandwiel 6. Tandwielen 30 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 roteren van de roldelen neemt de afstand 23 af totdat de buitenoppervlakken van de 5 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.

5 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.

10 Begrepen zal worden dat de hier getoonde arm slechts een voorbeeld is. Deze kan bijvoorbeeld telescoperend uitgevoerd zijn, maar kan eveneens deel uitmaken van enige andere verplaatsbare constructie. Voor de onderhavige scheidingsinrichting is met name het einddeel van de arm en de aandrijving daarvan van belang.

In figuur 3 is een schematische opstelling van een inrichting volgens de 15 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 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 20 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 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 25 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 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 30 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. Arm 1 benadert steel 13 op de meest optimale wijze, dat wil zeggen op die wijze dat de 6 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 roidelen bevinden zich in de in fig. 1 getoonde positie, dat wil zeggen dat een verhoudingsgewijs grote opening 23 tussen de roidelen aanwezig is. In deze opening en in de opnames 7 wordt de steel 5 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 roidelen geroteerd. Daardoor wordt de kneep 23 tussen de roidelen kleiner en zal 10 uiteindelijk de steel aangegrepen worden. Dit is in fïg. 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.

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

15 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. 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. Bij het 20 oogsten van bijvoorbeeld vruchten is het mogelijk bij het, na het scheiden van de vrucht van het overige deel van het gewas, plaatsen van de vrucht in bijvoorbeeld een houder, het andere van de messen werkzaam te laten worden. Zo wordt het tussen de roidelen geplette steeldeel van de vrucht verwijderd.

Na het lezen van het bovenstaande zullen bij degenen bekwaam in de stand der 25 techniek dadelijk varianten opkomen. Deze liggen binnen het bereik van de bijgaande 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.

30 2 00 1 4 82

Claims

1. Inrichting (1) voor het van een gewas scheiden van een gewasdeel, zoals een 5 vrucht of blad, omvattende een drager (2) voorzien van aangrijpmiddelen (3) voor dat deel van het gewas en snijmiddelen (8) voor dat deel, welke aangrijpmiddelen omvatten tegenover elkaar liggende roteerbare delen (3) welke daartussen een kneep (23) begrenzen voor het opnemen van dat te verwijderen deel, met het kenmerk, dat die snijmiddelen (8) zodanig 10 aangebracht zijn dat de snijplaats van dat deel in het verlengde van die kneep ligt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij die roteerbare delen roldelen omvatten.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij de roldelen een afgeplat deel omvatten.

4. Inrichting volgens conclusies 2 of 3, waarbij die roldelen elliptisch zijn uitgevoerd.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies waarbij die snijmiddelen omvatten een verplaatsbaar mes waarvan de snijkant (22) in het verlengde van de tangent van die kneep (23) kan worden gebracht.

6. Inrichting volgens conclusie 5, omvattende de twee op afstand liggende 25 verplaatsbare messen.

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij in het verlengde van de tangent van die kneep een geleiding (7) voor dat te verwijderen deel aanwezig is. 30 2 00 14 82

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de aandrijving van die roteerbare delen (3) op een afstand van ten minste 20 centimeter van die roteerbare delen is aangebracht.

9. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij die drager het verplaatsbare deel van een robot omvat.

10. Werkwijze voor het van een gewas scheiden van een gewasdeel zoals een vrucht of een blad omvattende het aangrijpen van dat gewasdeel en het met 10 snijmiddelen scheiden van het gewasdeel van dat gewas in een positie dichtbij de centrale stengel van dat gewas, met het kenmerk, dat na het aangrijpen van dat gewasdeel die snijmiddelen ten opzichte van dat gewasdeel verplaatst worden voor het scheiden plaatsvindt.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij het gewasdeel via een steel met de centrale stengel van het gewas verbonden is, waarbij dat scheiden omvat het positioneren van de scheidingsmiddelen nabij de aftakking van de steel van de centrale stengel.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij het positioneren omvat het met aangrijping van dat gewasdeel dat gewasdeel verplaatsen naar die scheidingsmiddelen.

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 10-12, waarbij dat scheiden, snijden 25 of knippen omvat.

14. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij na het scheiden van het gewasdeel dit aangegrepen blijft en buiten het bereik van het gewas getransporteerd wordt. 30

15. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies 10-14 waarbij dat scheiden, scheiden op twee op afstand liggende posities omvat. 2 00 1 4 82