WO2022128380A1 - Verfahren zum ausbringen eines spritzmittels auf eine landwirtschaftliche fläche - Google Patents

Verfahren zum ausbringen eines spritzmittels auf eine landwirtschaftliche fläche Download PDF

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WO2022128380A1
WO2022128380A1 PCT/EP2021/082906 EP2021082906W WO2022128380A1 WO 2022128380 A1 WO2022128380 A1 WO 2022128380A1 EP 2021082906 W EP2021082906 W EP 2021082906W WO 2022128380 A1 WO2022128380 A1 WO 2022128380A1
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WO
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area
spray
plant
field section
agricultural
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/082906
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Meil
Jochen Glasbrenner
Farid Khani
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP21820484.0A priority Critical patent/EP4262380A1/de
Publication of WO2022128380A1 publication Critical patent/WO2022128380A1/de

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Classifications

    • 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
    • A01M7/00—Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
    • A01M7/0089—Regulating or controlling systems
    • 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
    • A01B79/00—Methods for working soil
    • A01B79/005—Precision agriculture

Definitions

  • the invention relates to a method for applying a spray to an agricultural area by means of at least one spray nozzle unit of an agricultural spraying device and a control unit and an agricultural spraying device for applying a spray according to the species of the independent claims.
  • the amount of plant protection agent applied can be lower than the target application rate.
  • DE 10 2017 210 804 A1 discloses a method for applying a spray to a field, the spray being applied depending on the degree of coverage.
  • the subject matter of the present invention is a method for applying a spray to an agricultural area by means of at least one spray nozzle unit of an agricultural spray device, with the steps:
  • the subject matter of the present invention is also a control unit that is set up to carry out and/or control the following steps:
  • the subject matter of the present invention is also an agricultural spray device for applying a spray agent to an agricultural area, having at least one spray nozzle unit, at least one optical detection unit and a control unit as described above.
  • the subject matter of the present invention is a computer program that is set up to execute and/or control the steps of an above-described method and/or an above-described control unit when the computer program is executed on a computer, as well as a machine-readable storage medium with the data stored thereon computer program.
  • an agricultural purpose can be understood to mean a purpose which is aimed at the economic cultivation of useful plants.
  • the spraying agent is applied to an agricultural area or an area used for agriculture.
  • This can be understood to mean a field or an area under cultivation for plants or also a parcel of such an area under cultivation.
  • the agricultural area can thus be arable land, grassland or pasture.
  • the plants can include, for example, useful plants whose fruit is used agriculturally (for example as food, animal feed or as an energy crop) and weeds, weeds and grass weeds.
  • All steps of the method are preferably carried out during a movement, in particular a drive or a flight of the agricultural spraying device over the agricultural area.
  • the agricultural spraying device is advantageously designed to carry out the method automatically and/or autonomously in order to enable a field to be treated quickly, reliably and efficiently.
  • the agricultural spraying device can in particular be part of an agricultural field sprayer or a crop protection device or be designed as an agricultural field sprayer or a crop protection device.
  • the agricultural spraying device can comprise a mobile unit or be arranged on a mobile unit, wherein the mobile unit can be designed in particular as a land vehicle and/or aircraft and/or trailer.
  • the mobile unit can in particular agricultural work machine, for example a tractor, a tractor, a self-propelled or autonomous field sprayer or a self-propelled or autonomous robot.
  • the agricultural spraying device can in particular be a towed field sprayer, a self-propelled field sprayer or a mounted field sprayer.
  • the agricultural spray device can also be attached to a hydraulic device of an agricultural working machine.
  • the agricultural spraying device is installed on a loading area of an agricultural working machine.
  • the spray device can be attached to the agricultural working machine.
  • the agricultural spray device or the field sprayer can have at least one spray agent tank for receiving the spray agent.
  • the agricultural spray device or the field sprayer can also have a mixing unit which mixes a spray concentrate with water directly on the agricultural spray device to form the spray to be applied.
  • the spray is in particular a spray liquid.
  • the spray can include or be an agricultural preparation or plant protection agent (PPP), in particular a plant protection agent concentrate.
  • PPP plant protection agent
  • the spray can contain a pesticide, such as a herbicide, fungicide or an insecticide.
  • the spray can also include or be a fertilizer, in particular a fertilizer concentrate.
  • the spray can have a growth regulator.
  • the spray may have a granular active agent mixed with a carrier liquid.
  • the spray liquid can be designed, for example, as: liquid, suspension, emulsion, solution or a combination thereof.
  • the spray liquid is preferably in the form of a plant protection agent diluted with water or a fertilizer diluted with water.
  • the spray liquid can accordingly be a spray mixture, for example.
  • the application of the spray can be carried out in particular by means of a conveyor unit.
  • the delivery unit can be designed to deliver or direct, in particular meter, a liquid and/or granules under pressure.
  • the delivery unit can include, for example, one/one or more pumps, delivery pumps, dosing pumps, pressure accumulators, screw conveyors, valves, diaphragms, etc.
  • the spray nozzle unit preferably has at least one spray nozzle for discharging the spray agent and at least one valve for controlling or regulating the quantity of spray agent that is discharged.
  • the spray nozzle unit is designed to be controllable or operable.
  • the valve can be arranged or integrated in the spray nozzle.
  • the valve can also be arranged upstream of the spray nozzle, ie (in the direction of flow of the spray agent) upstream of the spray nozzle.
  • the spray nozzle unit can also have several spray nozzles, each with an upstream valve.
  • the spray nozzle unit can also have several spray nozzles with only one valve connected upstream of the spray nozzles, so that when the valve is actuated, the spray agent is applied by means of all spray nozzles of the spray nozzle unit.
  • the valve can be designed as a pulse width modulated valve (PWM valve) or as a proportional valve.
  • PWM valve pulse width modulated valve
  • the spray nozzle unit can be used as part width of a nozzle system of the agricultural
  • Spray device be formed.
  • the spray nozzle units can be controlled individually or separately and/or in defined groups or associations and/or all together.
  • the spray nozzles of each spray nozzle unit can be controlled individually or separately and/or in defined groups or associations and/or all together.
  • the optical detection unit is preferably arranged on the agricultural spraying device.
  • the optical detection unit can include at least one multispectral and/or hyperspectral and/or infrared and/or camera and/or 3D camera.
  • the optical detection unit can be designed to detect or record images in the NIR and/or visual range.
  • the optical detection unit can have a light or lighting unit.
  • the optical detection units can be designed to communicate with one another.
  • An optical detection unit can be assigned to each row of field sections. However, it is also conceivable that an optical detection unit detects two or more field section rows.
  • the spray nozzle unit or the spray nozzle units and the optical detection unit or the optical detection units are preferably arranged on a spray boom of the agricultural spray device.
  • the detected field section can be a detection section or a detected image section of an optical detection unit.
  • the field section that is detected is preferably the entire field section that is detected in the field of view of the optical detection unit.
  • the image information is preferably an image or image of the detected field section.
  • the steps of detecting the field sections are preferably carried out or carried out repeatedly in a defined, in particular fixed time interval or in a time interval that is adapted to the driving speed of the agricultural spraying device. That means, in other words, that the field sections are recorded with a defined or a speed-dependent repetition rate.
  • Identifying plants in an image evaluation area of received image information of a field section can be understood, for example, as determining the presence of plants in the field section, in particular without the individual plants being classified in the process.
  • the step of identifying plants can include detecting a color component, in particular a green color component and/or an infrared component in the field section or image section. Plants can be detected by means of the optical detection unit, e.g. using a predetermined NDVI value (Normalized Differenced Vegetation Index, it is formed from reflection values in the near infrared and visible red wavelength range of the light spectrum), by removing biomass or vital plants and plant parts from the ground is distinguished.
  • the image evaluation area is the area of the image information in which the plants are identified and which is evaluated by the control unit to determine the plant identification number.
  • the image evaluation area can include the entire image information or the entire image, ie the entire detected field section.
  • image evaluation areas can be provided in the image information without departing from the scope of the present invention.
  • the number of image evaluation areas per image information depends on the distance between the spray nozzles and the width of the image information.
  • Each image evaluation area can be assigned to a spray nozzle unit with one or more spray nozzles. For example, with an image information width of 1.5 m and a spray nozzle distance of 25 cm, 6 image evaluation areas would be provided per camera.
  • the plant index preferably represents or is a degree of coverage of the corresponding field section by plant material and/or an amount of plant material in the respective field section and/or a number of identified plants in the respective field section.
  • the edge area plant index represents or is a degree of coverage of the edge area by vegetation and/or an amount of vegetable matter in the edge area and/or a number of identified plants in the edge area.
  • the degree of coverage can be defined as the ratio of the area covered by plant material to the total area to be evaluated.
  • the degree of coverage for the field sections is therefore the ratio of the area of the overgrown area to the respective overall image evaluation area.
  • the degree of coverage for the edge area is the ratio of the area of the overgrown area to the entire edge area.
  • the number of pixels in the respective evaluation area can be determined at which plant material is detected. Accordingly, a measure of the infestation can be derived by means of the plant index, depending on which a decision is made as to whether and, if applicable, how the corresponding field section and, if applicable, the edge area is sprayed or treated.
  • the defined edge area borders on the first image evaluation area.
  • the defined edge area is a sub-area of the second image evaluation area or the second field section, which adjoins the first image evaluation area transversely or perpendicularly to the direction of movement of the agricultural spray device or along the spray boom. In the direction of movement of the agricultural spraying device, the defined edge area has essentially the same length as the second image evaluation area. Transversely to the movement direction, the defined edge area is essentially shorter in length than the second image evaluation area, in particular a length of less than or equal to 15% of the second image evaluation area.
  • corresponding edge area means the edge area of the field section corresponding to the edge area in the image evaluation area.
  • a defined amount of the spray agent per area is applied to the entire first field section and the corresponding edge area of the second field section.
  • the spray can be applied in the second field section only to a partial area of the second field section that includes the corresponding edge area or to the entire second field section.
  • the field sections or areas on which the spray agent is applied with the defined amount per area are also referred to below as sprayed or treated field sections.
  • the steps of applying the spray are preferably carried out simultaneously and/or together.
  • the spray agent is preferably applied when a defined threshold value for the first plant index and/or the second plant index is reached and/or fallen below and/or exceeded; and/or in the application step, the spray is applied when a defined threshold value for the marginal area plant index is reached and/or fallen below and/or exceeded.
  • Preferred represent or are the plant code a degree of coverage of the corresponding field section of plant material and / or an amount of plant material in the respective field section and the border area plant code a number of identified plants in the border area, wherein the threshold value for the border area plant code is 1.
  • the step of applying the spray agent can include a comparison of the determined plant index and/or the determined peripheral plant index with a respective threshold value.
  • the threshold can be manually entered, a previously determined value and transmitted to the system, or a preset value and fixed value on the system. Depending on the culture in the field, the growth stage and the spray or
  • a so-called spraying rule can be stored for the plant protection agent, i.e. a connection between a specific plant code number, a specific peripheral plant code number and the decision as to whether and how much plant protection agent should be applied.
  • the rule could be: "If the detected degree of coverage in the plant evaluation area exceeds a target value (positive spraying decision) and at least one plant is identified in the edge area, then application is made to the field section and the edge area".
  • the step of determining the marginal area plant code is carried out as a function of the first plant code, in particular only carried out if spraying agent is to be applied to the first field section in the application step.
  • a second plant code is also determined for the second image analysis area using the identified plants in the second image analysis area, and in the step of applying the spray with a defined quantity per area to essentially the entire second field section in Depending on the determined second plant index of the second image evaluation area is applied by means of the spray nozzle unit of the agricultural sprayer.
  • the step of determining the marginal area plant code is carried out as a function of the second plant code, in particular only carried out if in Step of applying spray to be applied to the second field section.
  • uniform application can be understood as application with the same or constant predefined application quantity per area.
  • a predefined application quantity can be understood to mean an application quantity specified in advance or at the beginning of the treatment.
  • the defined application rate can be preset or can be entered in advance.
  • the control unit can have an arithmetic unit or a large number of arithmetic units for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one communication interface for reading in data, in particular for receiving image information and for outputting data, in particular control signals to a Unit, in particular an actuator.
  • a processing unit can be assigned to each optical detection unit or each optical detection unit can have its own processing unit.
  • the arithmetic unit is or the arithmetic units are designed or set up for image processing, so that it can carry out calculation steps or image processing steps for carrying out the method according to the invention. Accordingly, each processing unit has corresponding image processing software.
  • the arithmetic unit can be a signal processor, a microcontroller or the like, for example, while the storage unit can be a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit.
  • the communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, with a communication interface that can read in or output wire-bound data reading this data, for example electrically or optically, from a corresponding data transmission line or outputting it into a corresponding data transmission line.
  • the method according to the invention can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware in the control unit or a control unit.
  • the control unit can be arranged completely or partially on or integrated into the agricultural spraying device.
  • the control unit can also be completely or partially external, for example integrated in a cloud.
  • the method according to the invention provides an optimized operating strategy for an agricultural spraying device, in which the risk of treating plants with an insufficient amount of crop protection agent in the edge area of an adjacent field section is reduced. This is achieved by the fact that the plants in adjacent edge areas, which may not have been treated because, for example, the plant identification number was not exceeded in the adjacent field section, are recognized as the actual target area and correspondingly further spray nozzles are opened in order to spray these plants with the to treat target effort quantity. This significantly reduces resistance to pesticides.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an agricultural item
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an agricultural spraying device, which is provided with the reference number 10 in its entirety.
  • the agricultural spraying device 10 is designed as a field sprayer 10 .
  • the field sprayer 10 is arranged on a mobile land vehicle 12 which is designed as a towing vehicle 12 or tractor 12 .
  • the agricultural spray device 10 has a spray boom 14 .
  • Spray nozzle units 16 and optical detection units 18 are arranged on the spray boom 14 .
  • the spray nozzle units 16 are designed to apply a spray 20 to plants 22 or weeds 22 on an agricultural area 24 .
  • the optical detection units 18 are in the form of optical cameras 18 .
  • the optical cameras 18 each include a filter unit in order to extract a color component, such as the green color component, from received or recorded image information or a recorded image in order to record plants 22 or weeds 22 .
  • the agricultural spraying device 10 also has a delivery unit (not shown), by means of which the application quantity or an active agent quantity in the spray agent 20 to be applied can be adjusted or varied.
  • the agricultural sprayer 10 also includes a control unit 26 which is connected to the optical cameras 18 to receive information therefrom.
  • the control unit 26 has a computing unit 28 which is designed to carry out calculation steps or image processing steps for carrying out the method according to the invention.
  • the control unit 26 is also designed to output a control signal in such a way that the spray agent 20 is applied by means of the spray nozzle units 16 as a function of the plant identification number determined.
  • FIG. 2 and 3 show a section of the agricultural area 24, which by means of three optical detection units 18A, 18B, 18C (18A-C) or cameras 18A, 18B, 18C (18A-C) of agricultural sprayer 10 during a crossing of the agricultural sprayer 10 in the Direction of movement 30 was detected.
  • the cameras 18A-C are arranged side by side on the sprayer boom 14 transversely to the direction of movement 30 .
  • Field section A was captured by camera 18A, field section B by camera 18B and field section C by camera 18C.
  • two spray nozzle units 16A, 16B, 16C (16A-C) are assigned to each field section AC or to each corresponding field section row.
  • field section A is treated by means of the two spray nozzle units 16A, field section B by means of the two spray nozzle units 16B and field section C by means of the two spray nozzle units 16C.
  • Image information 32A, 32B, 32C (32A-C) or an image 32A, 32B, 32C (32A-C) was generated for each recorded field section AC.
  • an image evaluation area 34A, 34B, 34C (34A-C) of the respective received image information 32A-C which in the exemplary embodiment shown includes the entire respective image 32A-C or the entire respective field section A-C
  • plants 22 were then searched for using the control unit 26 or identified.
  • a plant identification number for the image evaluation areas 34A, B, C in the respective field sections AC was then determined using the identified plants 22 by means of the control unit 22.
  • the plant index represents a degree of coverage of the corresponding field section AC by plant material in the respective field section AC.
  • a peripheral plant code was also determined for a defined peripheral area 36 of the image evaluation area 34B adjacent to the image evaluation area 34A using the identified plants 22 in the defined peripheral area 36, since it was initially decided that no spray agent 20 would be applied to the corresponding field section B target.
  • the border area plant code represents a number of identified plants 22 in the border area 36.
  • spray agent 20 with the defined minimum quantity per area was applied simultaneously to essentially the entire field section A and essentially the entire corresponding edge region 36 of field section B.
  • Fig. 4 shows a flowchart of a method 100 for applying a spray 20 to an agricultural area 24 by means of a spray nozzle unit 16, 16A-C of an agricultural spraying device 10.
  • the method 100 comprises a step of detecting 102 a first field section AC of the agricultural area 24 and of a second field section A-C of the agricultural area 24, which is arranged transversely to a direction of travel 30 of the agricultural spraying device 10 adjacent to the first field section AC, by means of at least one optical detection unit 18, 18A-C to acquire first image information 32A from the first field section AC and second image information 32B from the second field section A-C.
  • the method 100 further includes a step of identifying 104 plants 22 in a first image evaluation area 34A of the received first image information 32A and in a second image evaluation area 34B of the received second image information 32B by means of a control unit 26.
  • the method 100 also includes a step of determining 106 a first plant code for the first image evaluation area 34A using the identified plants 22 in the first image evaluation area 34A by means of the control unit 26.
  • the method 100 further includes a step of determining 108 a
  • Border area plant code for a defined border area 36 of the second image evaluation area 34B to the first image evaluation area 34A using the identified plants 22 in the defined border area 36 by means of the control unit 26.
  • the method 100 further comprises a step of Application 110 of the spray 20 with a defined minimum quantity per area on the essentially entire first field section AC depending on the determined first plant index of the first image evaluation area 34A by means of the spray nozzle unit 16, 16A-C of the agricultural spraying device 10.
  • the method 100 finally comprises one step the application 112 of the spray agent 20 with the defined minimum quantity per area also to the essentially entire corresponding border area 36 of the second field section AC depending on the determined first plant code number and the determined border area plant code number by means of the spray nozzle unit 16, 16A-C of the agricultural spraying device 10.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only that having the first feature or only the second feature.

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Abstract

Es wird vorgeschlagen ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels (20) auf eine landwirtschaftliche Fläche (24) mittels einer Spritzdüseneinheit (16, 16A-C) einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, mit den Schritten: - Erfassen eines ersten Feldabschnitts (A-C) und eines quer zu einer Fahrtrichtung (30) benachbart zum ersten Feldabschnitt angeordneten zweiten Feldabschnitts mittels einer optischen Erfassungseinheit (18, 18A-C), um eine erste und eine zweite Bildinformation (32A, 32B) von den Feldabschnitten zu erhalten; - Identifizieren von Pflanzen (22) in einem ersten und einem zweiten Bildauswertebereich (34A, 34B) mittels einer Steuereinheit; - Ermitteln einer Pflanzenkennzahl für den ersten Bildauswertebereich (34A) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem ersten Bildauswertebereich mittels der Steuereinheit; - Ausbringen des Spritzmittels auf den ersten Feldabschnitt in Abhängigkeit von der Pflanzenkennzahl; - Ermitteln einer Randbereichspflanzenkennzahl für einen Randbereich (36) des zweiten Bildauswertebereichs (34B) zu dem ersten Bildauswertebereich (34A) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22) in dem Randbereich mittels der Steuereinheit; - Ausbringen des Spritzmittels auf den Randbereich des zweiten Feldabschnitts in Abhängigkeit von der Pflanzenkennzahl und der Randbereichspflanzenkennzahl.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmitels auf eine landwirtschaftliche Fläche
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels auf eine landwirtschaftliche Fläche mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung sowie eine Steuereinheit und eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen eines Spritzmittels nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Viele heutzutage kommerziell erhältliche Feldspritzen applizieren Pflanzenschutzmittel flächendecken auf dem Feld. Eine Unterscheidung in Bereiche die behandelt werden müssen oder nicht, findet dabei oftmals nicht statt. Zukünftige Feldspritzen könnten eine bedarfsgerechte Applikation von Pflanzenschutzmitteln in Abhängigkeit der Verunkrautung durchführen. Hierzu ist es notwendig während der Überfahrt über das zu behandelnde Feld eine Auswertung des Unkrautbefalls in Echtzeit und eine Präzise Aussage über Unkrautvorkommen und Position vorzunehmen. Für die korrekte Auswertung werden spezielle Bildverarbeitungsalgorithmen verwendet, die die Unkräuter auf dem Feld detektieren. Hierbei sollte insbesondere eine Kontamination der Unkrautpflanze mit einer zu geringen Menge (Mindermenge) an Pflanzenschutzmittel vermieden werden, um keine zusätzlichen Resistenzen von Pflanzen gegenüber Pflanzenschutzmiteln zu erzeugen.
Gerade in angrenzenden Bereichen eines Behandlungsspots kann die applizierte Menge an Pflanzenschutzmittels geringer sein, als die Sollaufwandsmenge.
Steht in diesem Bereich eine Pflanze, wird diese mit einer zu geringen Dosierung an Pflanzenschutzmittel behandelt werden. Die DE 10 2017 210 804 Al offenbart ein Verfahren Ausbringen eines Spritzmittels auf ein Feld, wobei das Spritzmittel in Abhängigkeit von einem Bedeckungsgrad ausgebracht wird.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels auf eine landwirtschaftliche Fläche mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, mit den Schritten:
- Erfassen eines ersten Feldabschnitts der landwirtschaftlichen Fläche und eines quer zu einer Fahrtrichtung der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung benachbart zu dem ersten Feldabschnitt angeordneten zweiten Feldabschnitts der landwirtschaftlichen Fläche mittels zumindest einer optischen Erfassungseinheit, um eine erste Bildinformation von dem ersten Feldabschnitt und eine zweite Bildinformation von dem zweiten Feldabschnitt zu erhalten;
- Identifizieren von Pflanzen in einem ersten Bildauswertebereich der erhaltenen ersten Bildinformation und in einem zweiten Bildauswertebereich der erhaltenen zweiten Bildinformation mittels einer Steuereinheit;
- Ermitteln einer ersten Pflanzenkennzahl für den ersten Bildauswertebereich unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem ersten Bildauswertebereich mittels der Steuereinheit; und
- Ausbringen des Spritzmittels mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten ersten Feldabschnitt in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des ersten Bildauswertebereichs mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, wobei die folgenden weiteren Schritte vorgesehen sind:
- Ermitteln einer Randbereichspflanzenkennzahl für einen definierten Randbereich des zweiten Bildauswertebereichs zu dem ersten Bildauswertebereich unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem definierten Randbereich mittels der Steuereinheit; und
- Ausbringen des Spritzmittels mit der definierten Mindestmenge pro Fläche ferner auf den im Wesentlichen gesamten entsprechenden Randbereich des zweiten Feldabschnitts in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl und der ermittelten Randbereichspflanzenkennzahl mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Steuereinheit die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte durchzuführen und/oder zu steuern:
- Identifizieren von Pflanzen in einem ersten Bildauswertebereich einer erhaltenen ersten Bildinformation eines erfassten ersten Feldabschnitts einer landwirtschaftlichen Fläche und in einem zweiten Bildauswertebereich einer erhaltenen zweiten Bildinformation eines quer zu einer Fahrtrichtung einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung benachbart zu dem ersten Feldabschnitt angeordneten erfassten zweiten Feldabschnitts der landwirtschaftlichen Fläche , wobei die Feldabschnitte mittels zumindest einer optischen Erfassungseinheit erfasst wurden;
- Ermitteln einer ersten Pflanzenkennzahl für den ersten Bildauswertebereich unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem ersten Bildauswertebereich; und
- Ausgeben eines Steuersignals an zumindest eine Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des ersten Bildauswertebereichs, um ein Spritzmittel mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten ersten Feldabschnitt auszubringen, wobei die Steuereinheit ferner dazu eingerichtet ist, folgende weitere Schritte durchzuführen und/oder zu steuern:
- Ermitteln einer Randbereichspflanzenkennzahl für einen definierten Randbereich des zweiten Bildauswertebereichs zu dem ersten Bildauswertebereich unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem definierten Randbereich; und
- Ausgeben eines Steuersignals an zumindest eine Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl und der ermittelten Randbereichspflanzenkennzahl, um das Spritzmittel mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche ferner auf den im Wesentlichen gesamten entsprechenden Randbereich des zweiten Feldabschnitts auszubringen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen eines Spritzmittels auf eine landwirtschaftliche Fläche mit zumindest einer Spritzdüseneinheit, zumindest einer optischen Erfassungseinheit und einer vorangehend beschriebenen Steuereinheit. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich ein Computerprogramm das dazu eingerichtet ist, die Schritte eines vorangehend beschriebenen Verfahrens und/oder einer vorangehend beschriebenen Steuereinheit auszuführen und/oder zu steuern, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium mit dem darauf gespeicherten Computerprogramm.
Das Verfahren ist für landwirtschaftliche Zwecke gedacht, jedoch nicht darauf beschränkt. Unter einem landwirtschaftlichen Zweck kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zweck verstanden werden, der auf eine wirtschaftliche Kultivierung von Nutzpflanzen gerichtet ist.
Das Ausbringen des Spritzmittels erfolgt hierbei auf einer landwirtschaftlichen Fläche bzw. einer landwirtschaftlich genutzten Fläche. Hierunter können ein Feld oder eine Anbaufläche für Pflanzen oder auch eine Parzelle einer solchen Anbaufläche verstanden werden. Die landwirtschaftliche Fläche kann somit eine Ackerfläche, ein Grünland oder eine Weide sein. Die Pflanzen können beispielsweise Nutzpflanzen, deren Frucht landwirtschaftlich genutzt wird (beispielsweise als Nahrungsmittel, Futtermittel oder als Energiepflanze) sowie Beikräuter, Unkräuter und Ungräser umfassen.
Bevorzugt werden alle Schritte des Verfahrens während einer Bewegung, insbesondere einer Fahrt oder eines Fluges der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung über der landwirtschaftlichen Fläche durchgeführt.
Vorteilhafterweise ist die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung ausgebildet, das Verfahren automatisiert und/oder autonom durchzuführen, um eine schnelle, zuverlässige und effiziente Behandlung eines Feldes zu ermöglichen.
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann insbesondere Teil einer landwirtschaftlichen Feldspritze bzw. eines Pflanzenschutzgerätes sein oder als eine landwirtschaftliche Feldspritze bzw. ein Pflanzenschutzgerät ausgebildet sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann eine mobile Einheit umfassen oder auf einer mobilen Einheit angeordnet sein, wobei die mobile Einheit insbesondere als Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Anhänger ausgebildet sein kann. Die mobile Einheit kann insbesondere eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, bspw. eine Zugmaschine, ein Schlepper, eine selbstfahrende bzw. autonome Feldspritze oder ein selbstfahrender bzw. autonomer Roboter sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann insbesondere eine gezogene Feldspritze, eine selbstfahrende Feldspritze oder eine Anbaufeldspritze sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann auch an einer hydraulischen Vorrichtung einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angebaut sein. Denkbar ist auch, dass die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung auf einer Ladefläche einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine aufgebaut ist. Alternativ kann die Spritzvorrichtung an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angehängt sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung bzw. die Feldspritze kann mindestens einen Spritzmitteltank zur Aufnahme des Spritzmittels aufweisen. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung bzw. die Feldspritze kann hierbei auch eine Mischeinheit aufweisen, welche direkt auf der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ein Spritzmittelkonzentrat mit Wasser zu dem auszubringenden Spritzmittel (an)mischt.
Das Spritzmittel ist insbesondere eine Spritzflüssigkeit. Das Spritzmittel kann ein landwirtschaftliches Präparat bzw. Pflanzenschutzmittel (PSM), insbesondere ein Pflanzenschutzmittelkonzentrat aufweisen oder sein. Das Spritzmittel kann demnach ein Pestizid, wie bspw. ein Herbizid, Fungizid oder ein Insektizid aufweisen. Das Spritzmittel kann jedoch auch ein Düngemittel, insbesondere ein Düngemittelkonzentrat aufweisen oder sein. Das Spritzmittel kann hierbei einen Wachstumsregulator aufweisen. Das Spritzmittel kann ein granuläres Wirkmittel, welches mit einer Trägerflüssigkeit vermischt wurde, aufweisen. Die Spritzflüssigkeit kann bspw. ausgebildet sein als: Flüssigkeit, Suspension, Emulsion, Lösung oder eine Kombination daraus. Die Spritzflüssigkeit ist bevorzugt als mit Wasser verdünntes Pflanzenschutzmittel oder mit Wasser verdünntes Düngemittel ausgebildet. Die Spritzflüssigkeit kann demnach bspw. eine Spritzbrühe sein.
Das Ausbringen des Spritzmittels kann insbesondere mittels einer Fördereinheit durchgeführt werden. Hierbei kann die Fördereinheit ausgebildet sein, eine Flüssigkeit und/oder ein Granulat unter Druck zu fördern bzw. zu leiten, insbesondere zu dosieren. Demnach kann die Fördereinheit bspw. jeweils ein/eine/einen oder mehrere Pumpen, Förderpumpen, Dosierpumpen, Druckspeicher, Förderschnecken, Ventile, Blenden etc. umfassen. Die Spritzdüseneinheit weist bevorzugt jeweils mindestens eine Spritzdüse zum Ausbringen des Spritzmittels und mindestens ein Ventil zum Steuern bzw. Regeln der ausgebrachten Spritzmittelmenge auf. Demnach ist die Spritzdüseneinheit steuerbar bzw. betätigbar ausgebildet. Das Ventil kann in der Spritzdüse angeordnet bzw. integriert sein. Das Ventil kann jedoch auch der Spritzdüse vorgeschaltet, d.h. (in Strömungsrichtung des Spritzmittels) stromaufwärts der Spritzdüse angeordnet sein. Die Spritzdüseneinheit kann jedoch auch mehrere Spritzdüsen mit jeweils einem vorgeschalteten Ventil aufweisen. Die Spritzdüseneinheit kann ferner auch mehrere Spritzdüsen mit nur einem den Spritzdüsen vorgeschalteten Ventil aufweisen, so dass bei Betätigung des Ventils das Spritzmittel mittels aller Spritzdüsen der Spritzdüseneinheit ausgebracht wird. Das Ventil kann als ein pulsweitenmoduliertes Ventil (PWM- Ventil) oder als ein Proportionalventil ausgebildet sein. Die Spritzdüseneinheit kann als Teilbreite eines Düsensystems der landwirtschaftlichen
Spritzvorrichtung ausgebildet sein. Die Spritzdüseneinheiten können einzeln bzw. separat und/oder in definierten Gruppen bzw. Verbänden und/oder alle gemeinsam ansteuerbar sein. Die Spritzdüsen jeder Spritzdüseneinheit können einzeln bzw. separat und/oder in definierten Gruppen bzw. Verbänden und/oder alle gemeinsam ansteuerbar sein.
Jeder Feldabschnittreihe (= Feldabschnitte entlang der Bewegungs- bzw. Fahrtrichtung) kann/können eine oder mehrere Spritzdüseneinheit(en) oder Spritzdüse(n) einer Spritzdüseneinheit zugeordnet sein. Bspw. kann jeder Feldabschnittreihe genau eine Spritzdüseneinheit bzw. Spritzdüse einer Spritzdüseneinheit oder genau zwei Spritzdüseneinheiten bzw. Spritzdüsen einer Spritzdüseneinheit zugeordnet sein, um diese zu behandelt.
Die optische Erfassungseinheit ist bevorzugt an der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet. Die optische Erfassungseinheit kann zumindest eine multispektrale und/oder hyperspektrale und/oder Infrarot- und/oder Kamera und/oder 3D-Kamera umfassen. Die optische Erfassungseinheit kann ausgebildet sein, Bilder im NIR und/oder visuellen Bereich zu erfassen bzw. aufzunehmen. Die optische Erfassungseinheit kann eine Licht bzw. Beleuchtungseinheit aufweisen. Die optischen Erfassungseinheiten können ausgebildet sein miteinander zu kommunizieren. Jeder Feldabschnittreihe kann eine optische Erfassungseinheit zugeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine optische Erfassungseinheit zwei oder mehrere Feldabschnittreihen erfasst.
Die Spritzdüseneinheit bzw. die Spritzdüseneinheiten und die optische Erfassungseinheit bzw. die optischen Erfassungseinheiten sind bevorzugt an einem Spritzgestänge der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet.
Der erfasste Feldabschnitt kann ein Erfassungsabschnitt bzw. ein erfasster Bildabschnitt einer optischen Erfassungseinheit sein. Der erfasste Feldabschnitt ist bevorzugt der gesamte in dem Sichtfeld der optischen Erfassungseinheit erfasste Feldabschnitt.
Die Bildinformation ist bevorzugt ein Bild bzw. Abbild des erfassten Feldabschnitts.
Das Verfahren wird bzw. die Verfahrensschritte werden verständlicherweise wiederholt durchgeführt. Hierbei werden die Schritte des Erfassens der Feldabschnitte bevorzugt in einem definierten, insbesondere festen oder in einem der Fahrgeschwindigkeit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angepassten Zeitintervall durchgeführt bzw. wiederholt durchgeführt. D.h., mit anderen Worten, dass die Feldabschnitte mit einer definierten oder einer geschwindigkeitsabhängigen Wiederholrate erfasst werden.
Unter einem Identifizieren von Pflanzen in einem Bildauswertebereich einer erhaltenen Bildinformation eines Feldabschnitts kann beispielsweise das Bestimmen des Vorhandenseins von Pflanzen in dem Feldabschnitt verstanden werden, insbesondere ohne dass dabei eine Klassifizierung der einzelnen Pflanzen erfolgt. Der Schritt des Identifizierens von Pflanzen kann ein Erfassen eines Farbanteils, insbesondere eines grünen Farbanteils und/oder eines Infrarotanteils in dem Feldabschnitt bzw. Bildabschnitt umfassen. Hierbei können mittels der optischen Erfassungseinheit, bspw. anhand eines vorbestimmten NDVI-Wertes (Normalized Differenced Vegetation Index, er wird aus Reflexionswerten im nahen infraroten und sichtbaren roten Wellenlängenbereich des Lichtspektrums gebildet) Pflanzen erfasst werden, indem Biomasse bzw. vitale Pflanzen und Pflanzenteile vom Erdboden unterschieden wird. Der Bildauswertebereich ist der Bereich der Bildinformation, in dem die Pflanzen identifiziert werden und welcher zur Ermittlung der Pflanzenkennzahl mittels der Steuereinheit ausgewertet wird. Der Bildauswertebereich kann die gesamte Bildinformation bzw. das gesamte Bild, d.h. den gesamten erfassten Feldabschnitt umfassen.
Es sei angemerkt, dass in der Bildinformation weitere separate Bildauswertebereiche vorgesehen sein können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Anzahl der Bildauswertebereiche pro Bildinformation ist abhängig vom Spritzdüsenabstand und der Breite der Bildinformation. Jeder Bildauswertebereich kann jeweils einer Spritzdüseneinheit mit einer oder mehreren Spritzdüsen zugeordnet sein. Bspw. wären bei einer Bildinformationsbreite von 1.5m und 25cm Spritzdüsenabstand 6 Bildauswertebereiche pro Kamera vorgesehen.
Die Pflanzenkennzahl repräsentiert bzw. ist bevorzugt einen Bedeckungsgrad des entsprechenden Feldabschnitts von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material in dem jeweiligen Feldabschnitt und/oder eine Anzahl von identifizierten Pflanzen in dem jeweiligen Feldabschnitt. Ferner oder alternativ repräsentiert bzw. ist die Randbereichspflanzenkennzahl einen Bedeckungsgrad des Randbereichs von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material in dem Randbereich und/oder eine Anzahl von identifizierten Pflanzen in dem Randbereich. Der Bedeckungsgrad kann über das Verhältnis von durch pflanzlichem Material bedeckter Fläche zu gesamter auszuwertenden Fläche definiert werden. Der Bedeckungsgrad für die Feldabschnitte ist demnach das Verhältnis der Fläche des bewachsenen Bereiches zum jeweiligen gesamten Bildauswertebereich. Analog dazu ist der Bedeckungsgrad für den Randbereich das Verhältnis der Fläche des bewachsenen Bereiches zum gesamten Randbereich. Dazu kann die Anzahl der Pixel in dem jeweiligen Auswertebereich bestimmt werden, an denen pflanzliches Material detektiert wird. Demnach kann mittels der Pflanzenkennzahl eine Maßzahl für den Befall abgeleitet werden, in Abhängigkeit derer entschieden wird, ob und ggf. wie der entsprechende Feldabschnitt und ggf. Randbereich besprüht bzw. behandelt wird. Der definierte Randbereich grenzt an den ersten Bildauswertebereich an. Der definierte Randbereich ist ein Teilbereich des zweiten Bildauswertebereichs bzw. des zweiten Feldabschnitts, welcher - quer bzw. senkrecht zur Bewegungsrichtung der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung bzw. entlang des Spritzgestänges - an den ersten Bildauswertebereich angrenzt. Der definierte Randbereich weist in Bewegungsrichtung der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung im Wesentlichen die gleiche Länge wie der zweite Bildauswertebereich auf. Der definierte Randbereich weist quer zur Bewegungsrichtung im Wesentlichen eine kleinere Länge als der zweite Bildauswertebereich, insbesondere eine Länge von kleiner oder gleich 15% des zweiten Bildauswertebereichs auf.
Unter dem Ausdruck „entsprechender Randbereich“ ist hierbei der dem Randbereich in dem Bildauswertebereich entsprechende Randbereich des Feldabschnitts gemeint.
Im Schritt des Ausbringens wird bei einer positiven „Spritzentscheidung“ eine definierte Menge des Spritzmittels pro Fläche auf den gesamten ersten Feldabschnitt und den entsprechenden Randbereich des zweiten Feldabschnitts ausgebracht. Das Spritzmittel kann hierbei - in Abhängigkeit von der Anzahl der den Feldabschnittreihen zugeordneten Spritzdüsen/Spritzdüseneinheiten - im zweiten Feldabschnitt lediglich auf einen den entsprechenden Randbereich umfassenden Teilbereich des zweiten Feldabschnitts oder auf den gesamten zweiten Feldabschnitt ausgebracht werden. Die Feldabschnitte bzw. Bereiche, auf denen Spritzmittel mit der definierten Menge pro Fläche ausgebracht wird, werden nachfolgend auch bespritzte bzw. behandelte Feldabschnitte genannt.
Die Schritte des Ausbringens des Spritzmittels werden bevorzugt zeitgleich und/oder gemeinsam ausgeführt.
Hierbei wird bevorzugt im Schritt des Ausbringens das Spritzmittel bei Erreichung und/oder Unterschreitung und/oder Überschreitung eines definierten Schwellenwertes für die erste Pflanzenkennzahl und/oder die zweite Pflanzenkennzahl; und/oder im Schritt des Ausbringens das Spritzmittel bei Erreichung und/oder Unterschreitung und/oder Überschreitung eines definierten Schwellenwertes für die Randbereichspflanzenkennzahl ausgebracht. Bevorzugt repräsentieren bzw. sind die Pflanzenkennzahl einen Bedeckungsgrad des entsprechenden Feldabschnitts von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material in dem jeweiligen Feldabschnitt und die Randbereichspflanzenkennzahl eine Anzahl von identifizierten Pflanzen in dem Randbereich, wobei der Schwellenwert für die Randbereichspflanzenkennzahl bei 1 liegt. D.h., mit anderen Worten, dass der Schritt des Ausbringens des Spritzmittels einen Vergleich der ermittelten Pflanzenkennzahl und/oder der ermittelten Randbereichspflanzenkennzahl mit jeweils einem Schwellenwert umfassen kann. Der Schwellenwert kann manuell eingebbar, ein zuvor festgelegter und an das System übertragener, oder ein voreingestellter Wert und auf dem System fest eingestellter Wert sein. In Abhängigkeit der Kultur im Feld, des Wachstumsstadiums und des verwendeten Spritzmittel bzw.
Pflanzenschutzmittels kann hierbei eine sog. Spritzregel hinterlegt sein, d.h. ein Zusammenhang zwischen einer bestimmten Pflanzenkennzahl, einer bestimmten Randbereichspflanzenkennzahl und der Entscheidung, ob und wieviel Pflanzenschutzmittel appliziert werden soll. Als Beispiel könnte die Regel lauten: „Wenn im Pflanzenauswertebereich der detektierte Bedeckungsgrad einen Sollwert übersteigt (positive Spritzentscheid) und im Randbereich mindestens eine Pflanze identifiziert wird, dann wird auf den Feldabschnitt und den Randbereich appliziert“.
Bevorzugt wird der Schritt des Ermittelns der Randbereichspflanzenkennzahl in Abhängigkeit von der ersten Pflanzenkennzahl ausgeführt wird, insbesondere nur ausgeführt wird, wenn im Schritt des Ausbringens Spritzmittel auf den ersten Feldabschnitt ausgebracht werden soll.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn im Schritt des Ermittelns ferner eine zweite Pflanzenkennzahl für den zweiten Bildauswertebereich unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem zweiten Bildauswertebereich ermittelt wird und im Schritt des Ausbringens des Spritzmittels mit einer definierten Menge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten zweiten Feldabschnitt in Abhängigkeit von der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahl des zweiten Bildauswertebereichs mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebracht wird. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Schritt des Ermittelns der Randbereichspflanzenkennzahl in Abhängigkeit von der zweiten Pflanzenkennzahl ausgeführt wird, insbesondere nur ausgeführt wird, wenn im Schritt des Ausbringens Spritzmittel auf den zweiten Feldabschnitt ausgebracht werden soll.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn in dem Schritt des Ausbringens das Spritzmittel im Wesentlichen gleichmäßig auf den gesamten Feldabschnitt und den entsprechenden Randbereich ausgebracht wird. Unter einem gleichmäßigen Ausbringen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Ausbringen mit der gleichen bzw. konstanten vordefinierten Ausbringmenge pro Fläche verstanden werden. Unter einer vordefinierten Ausbringmenge kann eine vorab bzw. zu Beginn der Behandlung festgelegt Ausbringmenge verstanden werden. Die definierte Ausbringmenge kann voreingestellt bzw. vorab eingebbar sein.
Die Steuereinheit kann eine Recheneinheit oder eine Vielzahl von Recheneinheiten zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen von Daten, insbesondere zum Empfangen von Bildinformationen und zum Ausgeben von Daten, insbesondere Steuersignalen an eine Einheit, insbesondere einen Aktor. Jeder optischen Erfassungseinheit kann eine Recheneinheit zugeordnet sein bzw. jede optische Erfassungseinheit kann eine eigene Recheneinheit aufweisen. Die Recheneinheit ist bzw. die Recheneinheiten sind zur Bildverarbeitung ausgebildet bzw. eingerichtet, sodass sie Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen kann. Demnach weist jede Recheneinheit eine entsprechende Bildverarbeitungssoftware auf. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten bspw. elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Demnach kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in der Steuereinheit bzw. einem Steuergerät implementiert sein. Die Steuereinheit kann vollständig oder teilweise an der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet bzw. in diese integriert sein. Die Steuereinheit kann jedoch auch vollständig oder teilweise extern, bspw. in einer Cloud integriert sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine optimierte Betriebsstrategie für eine landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung bereit, bei der die Gefahr der Behandlung von Pflanzen mit einer zu geringen Menge an Pflanzenschutzmittel im Randbereich eines angrenzenden Feldabschnitts verringert wird. Dies wird dadurch erzielt, dass die Pflanzen in angrenzenden Randbereichen, welche ggf. nicht behandelt worden wäre, da bspw. im benachbarten Feldabschnitt die Pflanzenkennzahl nicht überschritten wurde, zur eigentlichen Zielfläche erkannt werden und entsprechend weitere Spritzdüsen geöffnet werden, um diese Pflanzen ebenfalls mit der Sollaufwandsmenge zu behandeln. Dadurch werden Resistenzen gegenüber Pflanzenschutzmittel erheblich reduziert.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen
Spritzvorrichtung;
Fig. 2 und 3 eine schematische Darstellung von Feldabschnitten einer landwirtschaftlichen Fläche zur Erläuterung einer Betriebsstrategie; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird. In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung dargestellt, welche in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist.
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 ist als Feldspritze 10 ausgebildet. Die Feldspritze 10 ist an einem mobilen Landfahrzeug 12 angeordnet, welches als Zugmaschine 12 bzw. Traktor 12 ausgebildet ist.
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist ein Spritzgestänge 14 auf. An dem Spritzgestänge 14 sind Spritzdüseneinheiten 16 und optische Erfassungseinheiten 18 angeordnet. Die Spritzdüseneinheiten 16 sind ausgebildet ein Spritzmittel 20 auf Pflanzen 22 bzw. Beikräuter 22 einer landwirtschaftlichen Fläche 24 auszubringen. Die optische Erfassungseinheiten 18 sind als optische Kameras 18 ausgebildet. Die optischen Kameras 18 umfassen jeweils eine Filtereinheit, um einen Farbanteil wie beispielsweise den grünen Farbanteil einer erhaltenen bzw. erfassten Bildinformation bzw. eines erfassten Bildes zu extrahieren, um Pflanzen 22 bzw. Beikräuter 22 zu erfassen.
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist ferner eine (nicht gezeigte) Fördereinheit auf, mittels derer die Ausbringmenge bzw. eine Wirkmittelmenge in dem auszubringenden Spritzmittel 20 einstellbar bzw. variierbar ist.
Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist außerdem eine Steuereinheit 26 auf, welche mit den optischen Kameras 18 verbunden ist, um Informationen von diesen zu empfangen. Die Steuereinheit 26 weist eine Recheneinheit 28 auf, welche ausgebildet ist, Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Steuereinheit 26 ist ferner ausgebildet, ein Steuersignal derart auszugeben, dass das Spritzmittel 20 in Abhängigkeit von der ermittelten Pflanzenkennzahl mittels der Spritzdüseneinheiten 16 ausgebracht wird.
Zu Veranschaulichung des Verfahrens bzw. der Betriebsstrategie zeigen Fig. 2 und 3 einen Ausschnitt der landwirtschaftlichen Fläche 24, welcher mittels dreier optischer Erfassungseinheiten 18A, 18B, 18C (18A-C) bzw. Kameras 18A, 18B, 18C (18A-C) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10 während einer Überfahrt des landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10 in der Bewegungsrichtung 30 erfasst wurde. Die Kameras 18A-C sind nebeneinander quer zur Bewegungsrichtung 30 an dem Spritzgestänge 14 angeordnet. Hierbei wurden Feldabschnitt A mittels der Kamera 18A, Feldabschnitt B mittels der Kamera 18B und Feldabschnitt C mittels der Kamera 18C erfasst. Ferner sind jedem Feldabschnitt A-C bzw. jeder entsprechenden Feldabschnittreihe zwei Spritzdüseneinheiten 16A, 16B, 16C (16A-C) zugeordnet. D.h., mit anderen Worten, dass Feldabschnitt A mittels der beiden Spritzdüseneinheiten 16A, Feldabschnitt B mittels der beiden Spritzdüseneinheiten 16B und Feldabschnitt C mittels der beiden Spritzdüseneinheiten 16C behandelt werden.
Zu jedem erfassten Feldabschnitt A-C wurde eine Bildinformation 32A, 32B, 32C (32A-C) bzw. ein Bild 32 A, 32 B, 32C (32A-C) erzeugt. In einem Bildauswertebereich 34A, 34B, 34C (34A-C) der jeweiligen erhaltenen Bildinformation 32A-C, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel das gesamte jeweilige Bild 32A-C bzw. den gesamten jeweiligen Feldabschnitt A-C umfasst, wurden dann mittels der Steuereinheit 26 Pflanzen 22 gesucht bzw. identifiziert. Anschließend wurde eine Pflanzenkennzahl für die Bildauswertebereiche 34A, B, C in die jeweiligen Feldabschnitte A-C unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 22 mittels der Steuereinheit 22 ermittelt. Die Pflanzenkennzahl repräsentiert hierbei einen Bedeckungsgrad des entsprechenden Feldabschnitts A-C von pflanzlichem Material in dem jeweiligen Feldabschnitt A-C.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wurde hierbei in Abhängigkeit von einem definierten Schwellenwert für die Pflanzenkennzahl zunächst entschieden, dass das Spritzmittel 20 mit der definierten Mindestmenge pro Fläche nur auf den Feldabschnitt A ausgebracht werden soll, da nur die Pflanzenkennzahl des Bildauswertebereichs 34A den definierten Schwellenwert überschritten hat.
Gemäß der Betriebsstrategie, wurde jedoch ferner eine Randbereichspflanzenkennzahl für einen definierten Randbereich 36 des zum Bildauswertebereich 34A angrenzenden Bildauswertebereichs 34B unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 22 in dem definierten Randbereich 36 ermittelt, da zunächst entschieden wurde, dass auf den entsprechenden Feldabschnitt B kein Spritzmittel 20 ausgebracht werden soll. Die Randbereichspflanzenkennzahl repräsentiert hierbei eine Anzahl von identifizierten Pflanzen 22 in dem Randbereich 36. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wurde hierbei in Abhängigkeit von einem definierten Schwellenwert für die Randbereichspflanzenkennzahl entschieden, dass das Spritzmittel 20 ferner auf den Randbereich 36 des Feldabschnitts B ausgebracht wird, da die Randbereichspflanzenkennzahl des definierten Randbereichs 36 einen definierten Schwellenwert überschritten hat. Dies wurde mittels einer der beiden Spritzdüseneinheiten 16B durchgeführt.
Demnach wurde gemäß der Betriebsstrategie das Spritzmittel 20 mit der definierten Mindestmenge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten Feldabschnitt A sowie den im Wesentlichen gesamten entsprechende Randbereich 36 des Feldabschnitts B gleichzeitig ausgebracht.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Ausbringen eines Spritzmittels 20 auf eine landwirtschaftliche Fläche 24 mittels einer Spritzdüseneinheit 16, 16A-C einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Erfassens 102 eines ersten Feldabschnitts A-C der landwirtschaftlichen Fläche 24 und eines quer zu einer Fahrtrichtung 30 der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10 benachbart zu dem ersten Feldabschnitt A-C angeordneten zweiten Feldabschnitts A-C der landwirtschaftlichen Fläche 24 mittels zumindest einer optischen Erfassungseinheit 18, 18A-C, um eine erste Bildinformation 32A von dem ersten Feldabschnitt A-C und eine zweite Bildinformation 32B von dem zweiten Feldabschnitt A-C zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Identifizierens 104 von Pflanzen 22 in einem ersten Bildauswertebereich 34A der erhaltenen ersten Bildinformation 32A und in einem zweiten Bildauswertebereich 34B der erhaltenen zweiten Bildinformation 32B mittels einer Steuereinheit 26. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Ermittelns 106 einer ersten Pflanzenkennzahl für den ersten Bildauswertebereich 34A unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 22 in dem ersten Bildauswertebereich 34A mittels der Steuereinheit 26. Das Verfahren 100 umfasst des Weiteren einen Schritt des Ermittelns 108 einer
Randbereichspflanzenkennzahl für einen definierten Randbereich 36 des zweiten Bildauswertebereichs 34B zu dem ersten Bildauswertebereich 34A unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 22 in dem definierten Randbereich 36 mittels der Steuereinheit 26. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Ausbringens 110 des Spritzmittels 20 mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten ersten Feldabschnitt A-C in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des ersten Bildauswertebereichs 34A mittels der Spritzdüseneinheit 16, 16A-C der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10. Das Verfahren 100 umfasst schließlich einen Schritt des Ausbringens 112 des Spritzmittels 20 mit der definierten Mindestmenge pro Fläche ferner auf den im Wesentlichen gesamten entsprechenden Randbereich 36 des zweiten Feldabschnitts A-C in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl und der ermittelten Randbereichspflanzenkennzahl mittels der Spritzdüseneinheit 16, 16A-C der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (100) zum Ausbringen eines Spritzmittels (20) auf eine landwirtschaftliche Fläche (24) mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit (16, 16A-C) einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10), mit den Schritten:
- Erfassen (102) eines ersten Feldabschnitts (A-C) der landwirtschaftlichen Fläche (24) und eines quer zu einer Fahrtrichtung (30) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) benachbart zu dem ersten Feldabschnitt (A-C) angeordneten zweiten Feldabschnitts (A-C) der landwirtschaftlichen Fläche (24) mittels zumindest einer optischen Erfassungseinheit (18, 18A-C), um eine erste Bildinformation (32A) von dem ersten Feldabschnitt (A-C) und eine zweite Bildinformation (32B) von dem zweiten Feldabschnitt (A-C) zu erhalten;
- Identifizieren (104) von Pflanzen (22) in einem ersten Bildauswertebereich (34A) der erhaltenen ersten Bildinformation (32A) und in einem zweiten Bildauswertebereich (34B) der erhaltenen zweiten Bildinformation (32B) mittels einer Steuereinheit (26);
Ermitteln (106) einer ersten Pflanzenkennzahl für den ersten Bildauswertebereich (34A) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22) in dem ersten Bildauswertebereich (34A) mittels der Steuereinheit (26); und
- Ausbringen (110) des Spritzmittels (20) mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten ersten Feldabschnitt (A-C) in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des ersten Bildauswertebereichs (34A) mittels der Spritzdüseneinheit (16, 16A-C) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10), gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
- Ermitteln (108) einer Randbereichspflanzenkennzahl für einen definierten Randbereich (36) des zweiten Bildauswertebereichs (34B) zu dem ersten Bildauswertebereich (34A) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22) in dem definierten Randbereich (36) mittels der Steuereinheit (26); und
- Ausbringen (112) des Spritzmittels (20) mit der definierten Mindestmenge pro Fläche ferner auf den im Wesentlichen gesamten entsprechenden Randbereich (36) des zweiten Feldabschnitts (A-C) in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl und der ermittelten Randbereichspflanzenkennzahl mittels der Spritzdüseneinheit (16, 16A-C) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10). Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Ausbringens (110, 112) des Spritzmittels (20) zeitgleich und/oder gemeinsam ausgeführt werden. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns (108) der Randbereichspflanzenkennzahl in Abhängigkeit von der ersten Pflanzenkennzahl ausgeführt wird, insbesondere nur ausgeführt wird, wenn im Schritt des Ausbringens (110) Spritzmittel (20) auf den ersten Feldabschnitt (A-C) ausgebracht werden soll. Verfahren (100) nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (106) ferner eine zweite Pflanzenkennzahl für den zweiten Bildauswertebereich (34B) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22) in dem zweiten Bildauswertebereich (34B) ermittelt wird und im Schritt des Ausbringens (110) des Spritzmittels (20) mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten zweiten Feldabschnitt (A-C) in Abhängigkeit von der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahl des zweiten Bildauswertebereichs (34A) mittels der Spritzdüseneinheit (16, 16A-C) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) ausgebracht wird. Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ermittelns (108) der Randbereichspflanzenkennzahl in Abhängigkeit von der zweiten Pflanzenkennzahl ausgeführt wird, insbesondere nur ausgeführt wird, wenn im Schritt des Ausbringens (110) Spritzmittel (20) auf den zweiten Feldabschnitt (A-C) ausgebracht werden soll. - 19 - Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ausbringens (112) das Spritzmittel (20) lediglich auf einen den entsprechenden Randbereich (36) umfassenden Teilbereich des zweiten Feldabschnitts (A-C) ausgebracht wird. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Randbereich (36) in Bewegungsrichtung (30) im Wesentlichen die gleiche Länge wie der zweite Bildauswertebereich (34B) aufweist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Randbereich (36) quer zur Bewegungsrichtung (30) im Wesentlichen eine kleinere Breite aufweist als der zweite Bildauswertebereich (34B), insbesondere eine Breiter von kleiner oder gleich 15% des zweiten Bildauswertebereichs (34B) aufweist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- im Schritt des Ausbringens (110) das Spritzmittel (20) bei Erreichung und/oder Unterschreitung und/oder Überschreitung eines definierten Schwellenwertes für die erste Pflanzenkennzahl und/oder die zweite Pflanzenkennzahl; und/oder
- im Schritt des Ausbringens (112) das Spritzmittel (20) bei Erreichung und/oder Unterschreitung und/oder Überschreitung eines definierten Schwellenwertes für die Randbereichspflanzenkennzahl ausgebracht wird. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Pflanzenkennzahl einen Bedeckungsgrad des entsprechenden Feldabschnitts (A-C) von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material in dem jeweiligen Feldabschnitt (A-C) und/oder eine Anzahl von identifizierten Pflanzen (22) in dem jeweiligen Feldabschnitt (A-C) repräsentiert; und/oder - 20 -
- die Randbereichspflanzenkennzahl einen Bedeckungsgrad des Randbereichs (36) von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material in dem Randbereich (36) und/oder eine Anzahl von identifizierten Pflanzen (22) in dem Randbereich (36) repräsentiert. Verfahren (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Pflanzenkennzahl einen Bedeckungsgrad des entsprechenden Feldabschnitts (A-C) von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material in dem jeweiligen Feldabschnitt (A-C) und die Randbereichspflanzenkennzahl eine Anzahl von identifizierten Pflanzen (22) in dem Randbereich (36) repräsentieren, wobei der Schwellenwert für die Randbereichspflanzenkennzahl bei 1 liegt. Steuereinheit (26) die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte durchzuführen und/oder zu steuern:
- Identifizieren (104) von Pflanzen (22) in einem ersten Bildauswertebereich (34A) einer erhaltenen ersten Bildinformation (32A) eines erfassten ersten Feldabschnitts (A-C) einer landwirtschaftlichen Fläche (24) und in einem zweiten Bildauswertebereich (34B) einer erhaltenen zweiten Bildinformation (32B) eines quer zu einer Fahrtrichtung (30) einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) benachbart zu dem ersten Feldabschnitt (A-C) angeordneten erfassten zweiten Feldabschnitts (A-C) der landwirtschaftlichen Fläche (24), wobei die Feldabschnitte (A-C) mittels zumindest einer optischen Erfassungseinheit (18, 18A-C) erfasst wurden;
- Ermitteln (106) einer ersten Pflanzenkennzahl für den ersten Bildauswertebereich (34A) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22) in dem ersten Bildauswertebereich (34A); und
- Ausgeben eines Steuersignals an zumindest eine Spritzdüseneinheit (16, 16A-C) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des ersten Bildauswertebereichs (34A), um ein Spritzmittel (20) mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche auf den im Wesentlichen gesamten ersten Feldabschnitt (A-C) auszubringen, - 21 - dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (26) ferner dazu eingerichtet ist, folgende weitere Schritte durchzuführen und/oder zu steuern:
- Ermitteln (108) einer Randbereichspflanzenkennzahl für einen definierten Randbereich (36) des zweiten Bildauswertebereichs (34B) zu dem ersten Bildauswertebereich (34A) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22) in dem definierten Randbereich (36); und
- Ausgeben eines Steuersignals an zumindest eine Spritzdüseneinheit (16, 16A-C) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) in Abhängigkeit von der ermittelten ersten Pflanzenkennzahl und der ermittelten Randbereichspflanzenkennzahl, um das Spritzmittel (20) mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche ferner auf den im Wesentlichen gesamten entsprechenden Randbereich (36) des zweiten Feldabschnitts (A-C) auszubringen. Landwirtschaftliche Spritzvorrichtung (10) zum Ausbringen eines Spritzmittels (20) auf eine landwirtschaftliche Fläche (24) mit zumindest einer Spritzdüseneinheit (16, 16A-C), zumindest einer optischen Erfassungseinheit (18, 18A-C) und einer Steuereinheit (26) nach Anspruch 12. Computerprogramm das dazu eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder einer Steuereinheit (26) nach Anspruch 11 auszuführen und/oder zu steuern, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Maschinenlesbares Speichermedium mit dem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 14.
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