TWI834893B - 用於繁殖植物的裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供用於繁殖植物的一種方法以及一種裝置，其用於提昇植物之繁殖率或生長率。這透過以下方式實現：藉由影像識別裝置至少局部地對至少一個植物(10, 32, 42, 55, 57, 64)進行捕獲，並且藉由控制單元(17, 35, 47)根據經影像識別裝置獲得之資訊識別至少一個植物(10, 32, 42, 55, 57, 64)之植物特定的特徵。隨後，根據識別出的特徵，透過切割構件自動化地將植物(10, 32, 42, 55, 57, 64)之至少一個組成部分(24, 40, 51)自植物(10, 32, 42, 55, 57, 64)分離，用於進行繁殖。根據植物(10, 32, 42, 55, 57, 64)之識別出的植物特定的特徵，以提昇植物(10, 32, 42, 55, 57, 64)之繁殖率為目的選擇切割構件之類型及/或物理特性。

Description

用於繁殖植物的裝置及方法

本發明係有關於一種如請求項1所述的繁殖植物的方法。本發明亦有關於一種如請求項17所述的用於繁殖植物的裝置。

觀賞植物以及經濟植物的幾乎全自動化的繁殖或繁衍已為吾人所知。由於近些年來對觀賞植物以及經濟植物的需求不斷提昇，整個繁殖過程已被工業化。植物繁殖之工業化包括自動化地將植物組成部分自母株分離，以及自動化地將經分離之植物組成部分輸送至培養基。在此植物繁殖方法或植物選殖中，能夠幾乎完全不使用高成本的人員。

事實表明，在植物繁殖之自動化中，特別困難之處以及關鍵之處在於識別母株上之適當的切割位置，以及在於在植物上進行分離或切割。據此，影響經分離之植物組成部分或選殖體之繁殖結果或其繁殖率或生長率的決定性因素為在母株上進行切割的位置。植物具有在切割後尤佳繼續生長或尤佳生根或不生根的區域。除了植物之區域或部分針對分割或選殖具有不同適性以外，此等區域也因植物而異。亦即，蘭花上之特別適合分離切割的區域對於在麻類植物上進行的切割而言適性可能有所降低。因此，不僅需要為每個單獨的植物檢測或識別最佳的切割區域，亦需要為用於繁殖的不同植物類型進行此操作。此種以植物個體化以及植物類型特定的方式對較佳切割區域進行的識別使得經工業化之植物繁殖面對巨大難題。對於受過訓練的人員而言，為每個特定的植物選擇最佳的切割區域並不困難，而對於習知的影像識別裝置而言則難以選擇較佳的切割區域。

此外可以確定的是，透過植物之自動化切割產生的切割影像的品質與手動實施之切割相比有所降低。這特別是至少阻礙選殖植物之生長或繁殖或生根。由於生根減少，植物之整個生長率或繁殖率降低。切割影像一方面與單個植物上之切割區域相關，但亦與植物類型相關。植物之抗切割強度很大程度上取決於待切割之植物之組織結構。據此，與具有堅硬的組織的植物相比，具有柔軟的組織的植物更易於切割，這最終亦影響切割之品質。即便植物之適於切割的區域亦可能具有不同的強度。據此，與植物之較粗的枝相比，例如藉由更小的施力便能將更幼小進而更細的枝切割。

有鑒於此，本發明之目的在於提供用於繁殖植物的一種方法以及一種裝置，其用於提昇植物之繁殖率或生長率。

本發明用以達成上述目的之解決方案係透過請求項1之措施描述。據此，針對繁殖植物的方法，藉由影像識別裝置至少局部地對至少一個植物進行捕獲，並且藉由控制單元根據經該影像識別裝置獲得之資訊識別該至少一個植物之植物特定的特徵。隨後，根據該等識別出的特徵，透過切割構件自動化地將該植物之至少一個組成部分自該植物分離，用於進行繁殖。根據植物之識別出的植物特定的特徵，以提昇植物之繁殖率為目的選擇切割構件之類型及/或物理特性。植物或母株或經分離之組成部分上的切割品質，或選殖體之切割品質對於經分離之組成部分或選殖體上之進一步生長或生根而言至關重要。透過針對特定植物或針對特定位置選擇切割構件及/或其物理特定，能夠將選殖體自母株切下，並且促進甚或激發選殖體上之生長或生根。透過如此促進選殖體之生長率或生根，改善植物繁殖之總體效率或效果。

植物特定的特徵例如可為葉、莖、枝及諸如此類的尺寸或厚度，以及植物之細胞結構或組織的性質。由於每個植物類型或植物種類皆具有個性化的組織，植物之抗切割性有區別。在選擇適當的具有最佳化之物理特性的切割構件時，能夠在不對植物之組織中之細胞造成負面影響的情況下對植物進行剪切。確切言之，透過例如雷射器的施加的電磁能量，甚至能夠激發細胞之生長。

本發明用以達成上述目的之另一解決方案係透過請求項2之措施描述。據此，針對植物繁殖，可藉由影像識別裝置至少局部地對至少一個植物進行捕獲，並且藉由控制單元根據經該影像識別裝置獲得的有關該至少一個植物的資訊識別植物特定的特徵。隨後，根據此等識別出的特徵，透過切割構件自動化地將該植物之至少一個組成部分自該植物分離，用於進行繁殖。此外，根據本發明，在無菌之輸送構件上，較佳在帶式輸送機、皮帶輸送機、托盤或諸如此類上將該植物之經分離之組成部分或該植物之選殖體運出。透過輸送構件之無菌性防止植物之經分離之組成部分或選殖體的切割面被雜質污染，視情況而定，雜質可能導致選殖體之損耗或導致生長率降低。

透過輸送構件能夠將各植物組成部分或選殖體運送至後續工位，在該等工位處或是全自動化地對該等組成部分作進一步處理，即自動化地將該等組成部分輸送至針對進一步生長過程的培養基，或是半自動化地作進一步處理，其中部分操作由機器實施且其他操作由人員手動實施，或是完全由人員以手動方式作進一步處理。特定言之，透過在各托盤上運送選殖體，能夠簡單地將選殖體分佈或分配至不同的進一步處理區域，在該等進一步處理區域內對各選殖體進行不同的處理。如此一來，一方面透過輸送構件之無菌性確保高生長率或良好的生根，另一方面使得整個繁殖過程非常靈活。

特別是採用以下方案：根據識別的植物特定的特徵，將刀具、雷射束、水束、電漿束、熱絲或諸如此類用作切割構件，其中，根據特定應用對該切割構件之諸如波長、強度、焦距、壓力、溫度、材料的物理特性進行調整。事實表明，對於特定的組織類型而言，某些切割構件尤其適用。透過使用雷射束能夠實現特別高的切割品質。事實表明，就某些組織類型而言，藉由雷射進行的處理或切割不僅實現組成部分之分離，亦激發選殖體之生長或生根。

此外，視植物特定的特徵而定，例如如此調節雷射之強度、波長及/或焦距，從而將雷射之電磁能量以高度精確以及受控的方式傳遞至植物。透過如此地將雷射能量受控地沈積至切割區域，能夠提昇生長率。同樣地，可針對特定植物對水束或電漿束之物理特性進行調節。焦距調整還具有以下優點：僅在植物所處的區域進行切割，並且不超出此區域。此外，使用刀具或熱絲來將植物之組成部分自植物分離亦為較佳方案。

根據本發明，可透過該控制單元根據識別的植物特定的特徵自動地對用作切割構件的雷射進行調變。透過此雷射調變如此調整電磁波，使得該電磁波適於實現具有針對生根的激發作用的最佳切割。透過控制單元為每個單獨的植物個性化地進行此調變。

根據本發明之另一較佳方案，藉由該影像識別裝置之至少兩個、較佳三個、四個或四個以上的攝影機，特別是攝影機對，自不同的視角對植物進行捕獲，用於創建植物之至少局部的空間表示。為了識別每個單獨的植物的植物特定的特徵，藉由至少兩個攝影機對待繁殖之植物進行拍攝，從而獲得有關植物之類型或性質及外形的儘可能全面的資訊。隨後，藉由控制裝置根據此等資訊識別特定的特徵。為了識別特徵，可在控制單元中使用神經網路。基於拍攝的影像以及預先提供給控制單元的比較植物的資訊，該神經網路能夠根據植物特定的特徵在最短的時間內以高精度確定最佳切割區域或最佳的線。此外，透過該神經網路能夠測定對於此步驟而言最佳的具有匹配的物理特性的切割構件。透過使用此人工智慧，能夠將每個植物之個性納入考量，並且同時實現用於提昇繁殖率或生長率的最佳切割。

此外，根據本發明，在透過影像識別裝置進行捕獲期間，該植物可掛附在抓持構件上，或者位於輸送構件上，或者由人員握持。視植物之複雜度而定，可藉由數個攝影機自不同的視角以掛附於抓持構件上的方式對植物進行拍攝，從而確定切割區域。對於複雜度較低的植物而言，或對於生長率受切割影響較小的植物而言，亦可以位於輸送帶上的方式進行識別以及切割。在此情形下，在捕獲用於測定最佳切割線的足夠資訊時所需的攝影機視情況而減少。此外，例如對於預處理而言，可由人員引導植物經過切割構件。

根據本發明之另一較佳實施例，可首先藉由第一抓持構件將該至少一個植物抓持並且特別是單體化，以掛附在該第一抓持器上的方式將該至少一個植物針對性地剪切成數個選殖體，以及，透過第二抓持構件自動化地將各選殖體運走，以作進一步處理。其中，就述及的每個方法步驟而言，可透過由一或數個攝影機構成之影像識別裝置對植物進行捕獲，並測定用於抓持、用於切割以及用於進一步處理的位置。

根據本發明還可採用以下較佳方案：在抓持前藉由第一影像識別裝置捕獲植物或植物之組成部分，並且特別是透過神經網路測定用於抓持的最佳位置，及/或，在剪切前藉由第二影像識別裝置捕獲植物或植物之組成部分，並且特別是透過神經網路測定最佳的切割線。其中，藉由該神經網路既使用儲存的有關特定植物的資訊，亦使用在該方法期間收集的資訊。由於該神經網路不斷學習，能夠實現較高的精度，這最終亦使得處理速度加快。透過使用此人工智慧，至少能夠幾乎完全不使用高成本的人員，從而使整個植物繁殖方法更加高效。

在輸送構件上運送或運走期間，特別是可以為該植物及/或植物之組成部分分配一座標網路，以便在該方法期間明確地識別該植物或組成部分。一旦植物或組成部分或選殖體被放置在輸送構件上，便立即為其分配至少一個位於輸送構件上的座標。透過定義此等座標，能夠精確地確定並為後續方法跟蹤：具體的植物、具體的組成部分以及停留位置。這樣一來，能夠針對每個植物儲存有關方法之進程以及使用的切割參數的所有資訊，以供後續處理時使用。若在之後的時間點上發現使用的切割構件的物理特性特別促進生根，則能夠將此等資訊重新提供給神經網路。這同樣適用於切割構件之對生長過程無促進作用的物理特性。

此外，針對影像識別如下設置：在透過影像識別裝置進行的兩次影像捕獲之間，藉由該抓持構件將植物重新定向、特別是旋轉，從而透過影像識別裝置自不同的視角捕獲植物。透過將植物相對攝影機重新定向，能夠節省攝影機。另一方面，透過使用數個攝影機能夠縮短用於拍攝植物的時間。

此外，根據另一實施例，依次藉由該影像識別裝置之不同的攝影機成組地、較佳成對地自不同的視角對植物進行捕獲，從而創建植物之至少幾乎完整的影像，其中，在影像捕獲期間自不同的視角對植物進行照明，並且以不對攝影機造成眩光的方式實現。其中，可使得植物以掛附於抓持構件上的方式移入環狀影像識別裝置。在該環狀影像識別裝置之壁部上以規則的間距交替地設有照明構件以及攝影機。為了拍攝植物，將一定角度範圍之兩個或兩個以上攝影機同時啟動。同時，自亦定位有該等攝影機的相似方向對植物進行照明。該照明可透過一個、兩個或兩個以上的燈進行。在該第一拍攝完成後，透過更多對攝影機沿環周實施更多拍攝，從而最終創建沿環周自所有方向對植物的包圍式拍攝。此外可採用以下方案：在每次拍攝後將植物略微旋轉，從而減少攝影機之數目。透過該影像識別裝置自有的控制系統對攝影機或燈進行控制。透過此控制系統能夠非常快地制定整個影像捕獲過程。可採用以下方案：將待繁殖之植物導入此環狀影像識別裝置，或者為了拍攝而使得影像識別裝置在植物的範圍內移動。同樣可採用以下方案：該環狀影像識別裝置位於對植物進行導引的輸送構件上方。在此情形下，該等攝影機以及照明構件係略微向下傾斜，以便對位於輸送帶上之植物進行捕獲。如此便能透過該控制單元、特別是透過該神經網路創建植物之全面的影像，從而能夠創建最佳的切割位置。透過植物之此全面的照片亦能可靠地確定切割構件之物理特性的選擇。

根據該方法之另一實施例，可藉由該控制單元根據每個植物之測得的植物特定的特徵來測定切割線，較佳為U形切割或V形切割或諸如此類，其將植物之兩個、三個或三個以上的組成部分，特別是葉子及/或主幹同時考慮在內。隨後，該切割構件實施此種例如呈「U」形或「V」形的單個切割。其中，在被控制單元送入位置的機器手臂上，例如可以安裝有雷射器、電漿槍或噴水嘴。透過以一個切割運動進行的多重切割，能夠加快繁殖之過程，進而使其更加高效。

此外，可藉由該控制單元根據每個植物之測得的植物特定的特徵測定切割線，較佳為U形切割或V形切割或諸如此類，其導致經切下之組成部分上的特別大的切割面。選殖體能夠透過較大的切割面吸收更多養分，這有助於改善或激發生根或生長。

一種用於達成本文開篇所述目的之裝置具有請求項17之特徵。據此，該用於繁殖植物的裝置具有至少一個影像識別裝置，其用於至少局部地對至少一個植物進行捕獲。該裝置還具有用於根據透過該影像識別裝置獲得之有關至少一個植物的資訊識別植物特定之特徵的控制單元，以及至少一個用於運送植物或植物之組成部分的運送構件。該裝置還具有至少一個用於對植物或植物之組成部分進行剪切的切割構件，其中，該切割構件之物理特性係可根據識別出的植物特定的特徵改變，從而提昇植物之繁殖率或生根率。透過捕獲植物、識別植物特定之特徵以及根據特徵對植物進行剪切，不僅能夠提昇植物之繁殖率，亦能提昇生長率或生根率。透過針對性地使用特定的切割構件以及調整切割構件之物理特性，甚至能夠激發植物之經切下之組成部分(選殖體)的生根。如此便能提昇整個繁殖植物之方法的效率。

根據本發明，該切割構件特別是可為刀具、雷射束、水束、電漿束、熱絲或諸如此類，其中，該切割構件之諸如波長、強度、焦距、壓力、溫度、材料的物理特性係可根據特定應用調整。不同的切割構件係分別佈置在自有的抓臂或機器手臂上，或者直接對應抓持構件。透過對應的線路、佈線或諸如此類，能夠將切割構件導引至對應的切割位置。在使用雷射器的情況下，例如可以使用面鏡，從而將電磁能量高度精確地沈積在植物上。述及的所有切割構件皆可具有控制單元，其用於調節切割構件之物理特性。特別是在使用雷射器的情況下，此雷射器係對應一控制裝置，該控制裝置用於以使得電磁能量精確沈積於需要進行切割處的方式調節或移動焦點或焦距。在使用水束及電漿束的情況下亦設有類似的裝置。

較佳地，該影像識別裝置為至少一個攝影機、或至少一組攝影機、或至少一個具有攝影機的導光體單元，其以能夠對植物之至少幾乎所有側進行捕獲的方式圍繞植物或植物之組成部分佈置。如此一來，可透過成對佈置的攝影機自不同的方向對植物進行捕獲，從而創建植物之立體照片。透過使用導光體單元，亦能夠將攝影機靈活地分配給機器手臂。同樣地，可藉由導光體高度精確地將植物照亮。

根據本發明之另一實施例，該等運送構件為抓持器及/或輸送帶，其中，該等輸送帶特別是由金屬、塑膠或陶瓷製成，或者具有對應的塗層。其中，使用的輸送帶係如此建構，使得其可被滅菌，從而避免切割面被污染，及/或亦具備針對切割構件之作用的抗性。因此，輸送帶例如可由至少大體上抵抗密集電磁雷射輻射的塑膠製成。藉由如此建構之輸送帶，亦能夠以植物位於輸送帶上的方式透過雷射對植物進行剪切，而不導致輸送帶受損。

此外，在機器手臂之頭部上可設有至少一個用於測定適於將植物之組成部分抓持的最佳位置的影像識別裝置、用於將該組成部分抓持的抓持構件、以及用於在植物上進行針對性切割的切割構件，較佳為雷射器或電漿槍。透過此既包括影像識別系統、抓持構件亦包括切割構件的緊密的單元，亦能夠將較大之植物之組成部分分離，而無需為此將此等植物自培養基取出。故可採用以下方案：如此緊密的單元在溫室中在種植的大量植物的範圍內行駛，並且搜尋適於將植物之組成部分或選殖體切下的位置，以便隨後將適合的組成部分自母株分離並對其作進一步處理。

此外，根據本發明，控制單元可具有用於運行神經網路的處理器單元。該神經網路用於對透過該至少一個影像識別裝置獲得的有關植物的資訊進行評估，以及用於自動化地識別植物特定的特徵。為此，該神經網路使用同類型之其他植物之保存或儲存的植物特定的特徵。此外，該控制單元用於根據經捕獲之植物之識別出的植物特定的特徵來將後續方法步驟初始化。此控制單元或是可直接分配給該用於繁殖植物的裝置，或是分散式安裝在伺服器上。透過如此將影像識別系統與神經網路組合，能夠特別高效地為植物之選殖體測定最佳的切割影像，其還有助於改善選殖體上之生根。

在圖1中大幅簡化地示出本發明之裝置之第一實施例。此裝置實質上用於植物之自動化繁殖。通過在此示出之裝置以及透過本發明之方法，不僅改善植物之繁殖率或生長率，亦促進經分離之植物組成部分或選殖體的生根。

在如圖1所示之實施例中，首先在較佳為無菌之容器11中在輸送構件12上將植物10或植物10之組成部分輸送至工作區域13。視情況而定，亦可將此工作區域13保持在無菌狀態。藉由例如可建構為閘門的輸送構件12將連同植物10在內的容器11輸送至第一輸送機14。除了在圖1中作為旋轉式圓盤示出的實施例以外，此第一輸送機14亦可為輸送帶或托盤。在此第一輸送機14上，藉由具有兩個攝影機15、16的影像識別裝置對植物10進行捕獲。根據如此獲得的有關植物10的資訊，透過控制單元測定位置，在該等位置上尤佳能夠透過第一抓持構件18將植物10抓持。在此建構為機器手臂的第一抓持構件18具有鑷子19，藉由該鑷子將植物10自容器11取出。在植物10固定地紮根於容器11中的情況下，可將植物10自容器11拔出，或者用切割構件例如隨意切割來將植物自根部分離。透過另一輸送構件20將在此之後清空的容器11重新自工作區域13移除。

隨後將掛附在鑷子19上之植物10輸送至包含另兩個攝影機21、22的另一影像識別裝置。透過此等攝影機21、22，自不同的視角為掛附的植物10拍攝照片。藉由控制單元17使用如此獲得的有關植物10的資訊，從而識別出植物之植物特定的特徵。此等植物特定的特徵例如可為植物的類型，以及葉、莖或枝的特性。此外可採用以下方案：控制單元17識別植物的類型。但同樣可採用以下方案：操作人員預先透過輸入媒介將待繁殖之植物的類型輸入控制單元17。隨後，在控制單元17中透過神經網路基於識別的植物特定的特徵測定理想之切割位置或理想之切割圖案。其中，針對此測定，該神經網路不僅使用當前植物10之資訊，亦使用有關先前植物之資訊，以及使用預先由操作人員提供給該神經網路之資料。

藉由此人工智慧不僅測定理想之切割線，亦針對最佳切割測定切割構件之類型及/或物理特性。就如圖1所示之實施例而言，該切割構件為雷射器23。可根據識別之植物特定的特徵對雷射器23進行調變，從而為選殖體之生根產生尤佳的切割影像。事實表明，透過選擇雷射特性，能夠激發生根，進而激發選殖體之生長。針對理想的切割影像或切割圖案，既改變雷射之強度，亦改變波長及焦點或焦距，從而非接觸地且進而無擠壓地對植物進行剪切。此針對性的能量沈積幾乎不會對植物之組織造成負面影響，確切言之甚至促進進一步生長。

隨後，經分離之組成部分24或選殖體落至第二輸送機25上。可採用以下方案；第二抓持構件26自此第二輸送機25抓取選殖體24，並將其輸送至具有培養基28的容器27。為了透過第二抓持構件26較佳地將選殖體24容置，設有攝影機29，為測定最佳的抓持位置，該攝影機亦與控制單元17連接。隨後，透過第三輸送機30以及輸送構件31將經如此充填之容器27自工作區域13送出。在圖1中示出的箭頭表示各組件之運動方向。

因此，透過如圖1所示的影像識別系統識別植物10之植物特定的特徵，並且透過該神經網路測定切割線，隨後藉由適當的切割構件沿該等切割線對植物進行剪切。其中需要說明的是，本發明並不侷限於示出的抓持構件18、26的數目，輸送機14、25、30的數目以及攝影機15、21、22、29的數目。確切言之，可以為該用於影像識別的裝置分配大量的攝影機。同樣地，該裝置可具有僅一個用於將選殖體送出的輸送構件。

在圖2中示出本發明的第二實施例。在此透過影像識別裝置之攝影機33、34直接在植物32上測定特別適於截取選殖體的位置。攝影機33、34在此亦與控制單元35連接。控制單元35藉由神經網路不僅測定最佳切割位置或最佳切割線，亦測定最佳切割條件。據此，透過該神經網路測定如何對在此使用的雷射器36進行調變或控制，從而創建理想的切割影像。除調變以外，亦根據待切割之位置調整焦距。一旦藉由控制單元35測定用於對植物32進行切割的對應位置，便立即透過抓持構件37藉由鑷子38抓持該植物組成部分，並且使得將雷射器36保持的機器手臂如此運動，從而根據測定的切割影像對植物進行剪切。隨後，可藉由抓持構件37將植物32之經分離之組成部分40或選殖體放置在輸送機41上。隨後，輸送器41將經分離之組成部分40運送至另一處理工位。在此，例如可根據如圖1所示的方法對經分離之組成部分40作進一步處理。

在圖3中示出本發明的另一實施例。在這個實施例中，植物42或植物42之組成部分位於輸送機43上，並且沿箭頭方向44被輸送至由兩個攝影機45及46構成之影像處理裝置。該影像識別裝置亦可具有更多攝影機，而不侷限於在此示出的實施例。正如前文在如圖2所示之例中描述的那般，在此亦透過攝影機45、46以及控制單元47以及神經網路測定最佳切割影像以及切割構件或雷射器之較佳物理特性。一旦控制單元47產生此等資訊，便立即透過雷射器48實施對應的切割。亦可藉由雷射器48對植物42進行多次切割。在此，雷射器48亦為了實現最佳的可動性而與機器手臂49對應。在如圖3所示的實施例中，抓持構件50僅用於將植物42放置至輸送機43上，將植物42之殘餘組成部分自輸送機43移除，或者將經分離之組成部分51輸送至另一處理工位。但在本發明之如圖3所示的實施例中亦可完全不採用抓持構件50。

在此示出的輸送機或輸送構件係可被滅菌，以實現無菌繁殖，及/或具備針對電磁雷射輻射作用的抗性。在使用雷射將植物分割時，在將能量沈積在輸送機上的情況下，此輸送機不會立即損毀。適當的材料為耐熱塑膠，或者輸送機的例如為陶瓷的對應塗層。如此便能確保植物或植物之組成部分的長期以及可靠的運送。

視植物類型以及對分割的要求而定，較佳可為切割使用不同的切割影像。在圖8a中示出U形切割，其既將兩個葉子53，亦將主幹54之一部分自植物55分離。如此一來，藉由雷射器、水束或電漿束實施單獨一個切割便能將植物55之三個組成部分分離。在採用傳統的手動切割時，為此需要三個單獨的切割。既可在植物55之掛附在抓持構件上的位置中，亦可在位於輸送機上之位置中進行此U形切割52。此外，亦可透過由金屬或陶瓷構成之衝壓構件實施此種切割。其中，特別是可透過施加熱或電流將衝頭保持在無菌狀態。然而，僅透過使用雷射束或水束或電漿束方能實現尤佳的非接觸以及無擠壓的切割。

除了在圖8a中示出之U形切割52以外，亦可藉由雷射實施V形切割56(圖8b)。在此亦既將兩個葉子53亦將主幹54之一部分切下。但主幹54中之切割有別於圖8a中的筆直的切割。至少對於某些植物類型而言，此V形切割56特別有助於切邊之生根。

此外，可以貼近主幹54實施圖8b中的V形切割56，從而一方面仍舊透過一個切割將兩個葉子53自植物55分離，另一方面將主幹54上之切割面最大化。透過此特別大的切割面，植物55之經分離之組成部分能夠吸收特別多的養分，由此實現尤佳之生長率或生根。

除了在圖8a至圖8c中示出的切割影像的示例以外，亦可採用大量其他的切割影像，藉由該等影像以高效的方式將一植物之數個組成部分同時切下，並且激發經分離之植物之生根。

在圖4至圖6中大幅簡化地示出根據本發明實施例的植物57之影像識別。為了檢測植物57之空間影像，透過未繪示之抓持構件將植物掛入環狀影像識別裝置58。較佳地，在此情形下將植物57居中地定位在影像識別裝置58中。該環件之直徑可為數公分，即20 cm至30 cm、或30 cm至40 cm、或40 cm至50 cm，且壁厚為5 cm至10 cm，乃至為10 cm至20 cm、或20 cm至30 cm。但在此示出的影像識別裝置58亦可採用其他尺寸。在影像識別裝置58之如圖4至圖6所示的實施例中，環件具有12個筆直的區段。此等十二個區段交替地對應各一攝影機59以及各一照明構件60。亦即，為影像識別裝置58之所示實施例分配了六個攝影機59以及六個照明構件60。

在影像識別之第一步驟中，將兩個相鄰的攝影機59激活。同時將靠近攝影機59的照明構件60觸發，其將植物57充分地照亮(圖4)。以防止對激活的攝影機59造成眩光的方式對照明構件60進行通斷。其餘攝影機59或照明構件60不激活。在如圖5所示之第二步驟中，將下一對攝影機59以及同樣將相鄰的兩個照明構件60接通。在如圖6所示的下一影像識別步驟中，將下一對攝影機59以及對應的照明構件60激活。繼續實施此方法，直至在360°的立體角的範圍內自所有方向透過六個攝影機對、即透過十二個拍攝捕獲植物57。在此情形下，透過與影像識別裝置58對應的控制裝置來依次地控制攝影機59以及照明構件60。

藉由前文探討的控制單元或該神經網路對如此捕獲的影像進行評估。此評估包含識別植物特定的特徵，以便沿該等特徵較佳透過切割構件將植物分割。此影像捕獲或各拍攝之序列持續數百毫秒。

此外，可直接在環狀影像識別裝置58(亦稱作Theater)中透過切割構件對植物57進行剪切。可或是透過另一抓持構件將植物57之經分離之組成部分抓住，或是將該組成部分送至定位於影像識別裝置58下之輸送機上。

在圖4至圖6中激活之攝影機係透過示意性示出之拍攝錐形標示。在圖4至圖6中激活之照明構件60係用各一燈泡表示。

在圖7中示出影像識別裝置61之另一實施例。與影像識別裝置58之在圖4至圖6中示出的實施例類似，此實施例亦呈環狀。然而，該環件僅具有六個筆直的側面。相應地，僅為影像識別裝置61之內壁分配兩個相對的攝影機62以及四個照明構件63。如前文所述，將各一攝影機62與兩個鄰接的照明構件63一起激活，從而創建植物64之影像。隨後將相應地相對的攝影機62以及相對的照明構件63激活，從而創建植物64之第二照片。為了對有所減少的攝影機數目加以補償，在每次拍攝後將植物64旋轉一定的角度範圍，從而先後拍攝植物64之不同位置的數個照片。根據如此獲得之所有影像的整體，也能透過控制單元或神經網路識別植物64之植物特定的特徵。

除了在此示出的影像識別裝置58、61的實施例以外，亦可採用其他具有更多或更少攝影機的幾何形狀。可將此等影像識別裝置58、61分配給本發明之根據圖1至圖3的實施例。透過如此將影像識別與特定的切割方法組合，能夠實現特別高效的用於繁殖植物的方法。

10:植物 11:容器 12:輸送構件 13:工作區域 14:第一輸送機 15:攝影機 16:攝影機 17:控制單元 18:第一抓持構件 19:鑷子 20:輸送構件 21:攝影機 22:攝影機 23:雷射器 24:組成部分 25:第二輸送機 26:第二抓持構件 27:容器 28:培養基 29:攝影機 30:第三輸送機 31:輸送構件 32:植物 33:攝影機 34:攝影機 35:控制單元 36:雷射器 37:抓持構件 38:鑷子 39:機器手臂 40:組成部分 41:輸送機 42:植物 43:輸送機 44:箭頭方向 45:攝影機 46:攝影機 47:控制單元 48:雷射器 49:機器手臂 50:抓持構件 51:組成部分 52:U形切割 53:葉子 54:主幹 55:植物 56:V形切割 57:植物 58:影像識別裝置 59:攝影機 60:照明構件 61:影像識別裝置 62:攝影機 63:照明構件 64:植物

下面結合圖式對本發明之較佳實施例進行詳細說明。其中： 圖1為本發明之裝置之第一實施例的示意圖， 圖2為本發明之裝置之第二實施例的示意圖， 圖3為本發明之裝置之另一實施例的示意圖， 圖4為本發明之影像識別之第一步驟的示意圖， 圖5為本發明之影像識別之第二步驟的示意圖， 圖6為本發明之影像識別之第三步驟的示意圖， 圖7為本發明之影像識別之另一實施例的示意圖， 圖8a為第一切割線的示意圖， 圖8b為第二切割線的示意圖，以及 圖8c為第三切割線的示意圖。

32:植物

33:攝影機

34:攝影機

35:控制單元

36:雷射器

37:抓持構件

38:鑷子

39:機器手臂

40:組成部分

41:輸送機

Claims (20)

1. 一種繁殖植物的方法，其中，藉由一影像識別裝置至少局部地對至少一個植物(10,32,42,55,57,64)進行捕獲，並且藉由一控制單元(17,35,47)根據透過該影像識別裝置獲得的有關該至少一個植物(10,32,42,55,57,64)的資訊識別植物特定的特徵，並且根據該等識別出的特徵透過一切割構件將該植物(10,32,42,55,57,64)之至少一個組成部分(24,40,51)自動化地自植物(10,32,42,55,57,64)分離以用於繁殖，且其中，為了提昇植物(10,32,42,55,57,64)的繁殖率，根據植物(10,32,42,55,57,64)識別出的植物特定的特徵選擇該切割構件之類型及/或物理特性，其中根據該等識別出的植物特定的特徵，將刀具、雷射束(23,36,48)、水束、電漿束、熱絲或諸如此類用作該切割構件，及其中根據特定應用對該切割構件之諸如波長、強度、焦距、壓力、溫度、材料的物理特性進行調整。
2. 一種繁殖植物的方法，其中，藉由一影像識別裝置至少局部地對至少一個植物(10,32,42,55,57,64)進行捕獲，並且藉由一控制單元(17,35,47)根據透過該影像識別裝置獲得的有關該至少一個植物(10,32,42,55,57,64)的資訊識別植物特定的特徵，並且根據該等識別出的特徵透過一切割構件將該植物(10,32,42,55,57,64)之至少一個組成部分(24,40,51)自動化地自植物(10,32,42,55,57,64)分離以用於繁殖，其特徵在於：在一無菌之輸送構件(25,41,43)上，較佳在帶式輸送機、皮帶輸送機、托盤或諸如此類上將該植物(10,32,42,55,57,64)之經分離之組成部分(24,40,51)或該植物(10,32,42,55,57, 64)之選殖體運走，及其中根據該等識別出的植物特定的特徵，將刀具、雷射束(23,36,48)、水束、電漿束、熱絲或諸如此類用作該切割構件，及其中根據特定應用對該切割構件之諸如波長、強度、焦距、壓力、溫度、材料的物理特性進行調整。
3. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，根據透過該控制單元(17,35,47)識別出的植物特定的特徵自動地對雷射(23,36,48)或其他切割構件進行調變。
4. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，藉由該影像識別裝置之至少兩個，較佳三個、四個或更多個攝影機(16,21,22,29,33,34,45,46,59,62)，特別是攝影機對，自不同的視角對植物(10,32,42,55,57,64)進行捕獲，以創建植物(10,32,42,55,57,64)之至少局部的空間表示。
5. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，在透過該影像識別裝置進行捕獲期間，該植物(10,32,42,55,57,64)掛附在一抓持構件(18)上，或者立式或臥式位於一輸送構件(14,25,41,43)上，或者由人員握持。
6. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，首先藉由一第一抓持構件(18)將該至少一個植物(10,32,42,55,57,64)抓持並且特別是單體化，以掛附在該第一抓持器(18)上的方式將該至少一個植物(10,32,42,55,57,64)針對性地剪切成數個選殖體，以及透過一第二抓持構件(26)自動化地將各選殖體運走，以作進一步處理。
7. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，在抓持前藉由一第一影像識別裝置捕獲該植物(10,32,42,55,57,64)或植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)，並且特別是透過神經網路測定用於抓持的最佳位置，及/或，在剪切前藉由一影像識別裝置捕獲植物(10,32,42,55,57,64)或植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)，並且特別是透過神經網路測定最佳的切割線。
8. 如請求項5之繁殖植物的方法，其中，在該輸送構件(14,25,41,43)運送或運走期間，為該植物(10,32,42,55,57,64)及/或植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)分配一座標組，以便在該方法期間明確地識別該植物(10,32,42,55,57,64)或組成部分(24,40,51)。
9. 如請求項5之繁殖植物的方法，其中，在透過該影像識別裝置進行的兩次影像捕獲之間，藉由該抓持構件(18)將該植物(10,32,42,55,57,64)重新定向、特別是旋轉，從而透過該影像識別裝置自不同的視角對植物(10,32,42,55,57,64)進行捕獲。
10. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，依次藉由該影像識別裝置之不同的攝影機(16,21,22,29,33,34,45,46,59,62)成組地、較佳成對地自不同的視角對該植物(10,32,42,55,57,64)進行捕獲，從而創建植物(10,32,42,55,57,64)之至少幾乎完整的影像，其中，在影像捕獲期間以不對該等攝影機(16,21,22,29,33,34,45,46,59,62)造成眩光的方式自不同的視角對植物(10,32,42,55,57,64)進行照明。
11. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，藉由一抓持構件(18)將該植物(10,32,42,55,57,64)或植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)抓住，以及在掛附於該抓持構件(18)上之位置中藉由該影像識別裝置進行識別及藉由該切割構件進行剪切。
12. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，根據該影像識別裝置所獲得的資訊及/或根據同類型植物(10,32,42,55,57,64)之相應的預先儲存之特徵，藉由該控制單元(17,35,47)，特別是全自動化地並且透過神經網路識別每個植物(10,32,42,55,57,64)之植物特定的特徵。
13. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，將獲得的所有資訊以及每個植物(10,32,42,55,57,64)之由此測定的植物特定的特徵收集在該控制單元(17,35,47)之資料庫中，以供用於特別是透過神經網路識別更多植物(10,32,42,55,57,64)之更多植物特定的特徵。
14. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，根據每個植物(10,32,42,55,57,64)之測得的植物特定的特徵，該控制單元(17,35,47)確定切割線、較佳為U形切割(52)或V形切割(56)，其同時將該植物(10,32,42,55,57,64)之兩個、三個或更多個組成部分(24,40,51)，特別是葉子(53)及/或主幹(54)考慮在內。
15. 如請求項1或2之繁殖植物的方法，其中，根據每個植物(10,32,42,55,57,64)之測得的植物特定的特徵，該控制單元(17,35,47)確定切割線、較佳為U形切割(52)或V形切割(56)，其導致該組成部分(24,40,51)上之特別大的切割面。
16. 一種用於繁殖植物的裝置，具有至少一個用於至少局部地捕獲至少一個植物(10,32,42,55,57,64)的影像識別裝置、用於根據透過該影像識別裝置獲得之有關該至少一個植物(10,32,42,55,57,64)的資訊識別植物特定之特徵的控制單元(17,35,47)、至少一個用於運送植物(10,32,42,55,57,64)或植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)的運送構件、以及至少一個用於對植物(10,32,42,55,57,64)或植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)進行剪切的切割構件，其中，該切割構件之物理特性係可根據該等識別出的植物特定的特徵改變，從而提昇植物(10,32,42,55,57,64)之繁殖率或生長率，及其中該切割構件為刀具、雷射束(23,36,48)、水束、電漿束、熱絲或諸如此類，其中，該切割構件之諸如波長、強度、焦距、壓力、溫度、材料的物理特性係可針對特定應用調整。
17. 如請求項16之用於繁殖植物的裝置，其中，該影像識別裝置為至少一個攝影機(16,21,22,29,33,34,45,46,59,62)或至少一組攝影機(16,21,22,29,33,34,45,46,59,62)或至少一個包含攝影機(16,21,22,29,33,34,45,46,59,62)的導光體單元，其以能夠對植物(10,32,42,55,57,64)之至少幾乎所有側進行捕獲的方式圍繞該植物(10,32,42,55,57,64)或植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)佈置，其中，該至少一個攝影機(16,21,22,29,33,34,45,46,59,62)較佳對應至少一個照明構件(60,63)。
18. 如請求項16或17之用於繁殖植物的裝置，其中，該等運送構件為抓持器(18,26)及/或輸送帶(14,25,41,43)，其中，該等輸送帶(14,25,41,43)特別是由金屬、塑膠或陶瓷製成或具有對應的塗層。
19. 如請求項16或17之用於繁殖植物的裝置，其中，在一機器手臂之頭部上設有至少一個用於測定該植物(10,32,42,55,57,64)之組成部分(24,40,51)之最佳抓持位置的影像識別裝置、用於將該組成部分(24,40,51)抓持的抓持構件(18)、以及用於在植物(10,32,42,55,57,64)上作針對性切割的切割構件，該切割構件較佳為雷射器(23,36,48)或電漿槍。
20. 如請求項16或17之用於繁殖植物的裝置，其中，包含一具有一處理器單元的控制單元(17,35,47)，其特別是用於運行神經網路，用於評估經該至少一個影像識別裝置獲得之有關該植物(10,32,42,55,57,64)的資訊，以及用於根據保存或儲存之同類型之其他植物(10,32,42,55,57,64)之植物特定的特徵自動化地識別植物特定的特徵，以及用於根據經捕獲之植物(10,32,42,55,57,64)之該等識別出的植物特定的特徵初始化進一步的方法步驟。