WO2023046352A1 - 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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WO2023046352A1
WO2023046352A1 PCT/EP2022/072087 EP2022072087W WO2023046352A1 WO 2023046352 A1 WO2023046352 A1 WO 2023046352A1 EP 2022072087 W EP2022072087 W EP 2022072087W WO 2023046352 A1 WO2023046352 A1 WO 2023046352A1
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plant
spray
areas
area
image evaluation
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Application number
PCT/EP2022/072087
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English (en)
French (fr)
Inventor
Farid Khani
Andreas Weimer
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
Publication of WO2023046352A1 publication Critical patent/WO2023046352A1/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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10—Terrestrial scenes
    • G06V20/188—Vegetation

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.
  • 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 of an evaluation area.
  • 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:
  • control unit is also set up to carry out and/or control the following further step:
  • control signal is also output as a function of one of the determined second plant identification numbers, in order to spread the spray to the adjacent field evaluation areas arranged transversely to the direction of travel of the spraying device of the corresponding field evaluation area as a function of one of the determined second plant parameters of the individually identified plants in the respective defined image evaluation area.
  • 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.
  • the method according to the invention provides an optimized operating strategy for an agricultural sprayer, in which the risk of treating large weeds with too little crop protection agent is reduced.
  • a second plant index is additionally determined for the identified plants or weeds, which, for example, represents a size or extent of the weeds.
  • neighboring spray nozzles from adjacent field evaluation areas are then additionally activated to be on the safe side, so that it is ensured that large weeds are treated with sufficient spray and thus not with a small amount. This significantly reduces resistance to pesticides. Further, however, is also an unnecessary "General" deployment of the adjacent field evaluation areas is avoided, so that the process continues to be environmentally friendly.
  • 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, crop plants or 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 the agricultural area 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 be an agricultural working machine, for example a tractor, a tractor, a self-propelled or autonomous field sprayer or a self-propelled or autonomous robot.
  • the agricultural sprayer can in particular be a trailed 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 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. Accordingly, the spray nozzle unit is designed to be controllable or operable.
  • the valve can be arranged or integrated in the spray nozzle. However, 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. However, the spray nozzle unit can also have several spray nozzles, each with an upstream valve.
  • the spray nozzle unit can also multiple spray nozzles with only have a valve 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.
  • the spray nozzle unit can be designed as part width of a nozzle system of the agricultural spray device.
  • 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 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 optical detection unit is preferably arranged on the agricultural spraying device.
  • the optical detection unit can have at least one, preferably multiple, cameras.
  • the cameras can be selected from the group consisting of: 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 unit or lighting unit.
  • the optical detection units can be designed to communicate with one another. However, the optical detection units preferably work autonomously, ie independently of one another. Each field section row can have an optical be assigned to registration unit. However, it is also conceivable for an optical detection unit to detect two or more rows of field sections.
  • the spray nozzle unit or the spray nozzles and the optical detection unit or the cameras are preferably arranged on a spray boom of the agricultural spray device.
  • 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. Plants can thus be identified, for example, by recognizing green pixels or contiguous green pixels in the image information.
  • NDVI value Normalized Differenced Vegetation Index
  • plants are preferably identified in the entire recorded field section or in the entire image information, i.e. also outside the field evaluation area or image evaluation area, with crop rows being identified in the field section or in the image information using the identified plants. More preferably, crop areas are defined which include the identified crop rows, with the crop areas not being taken into account when determining the plant identifiers.
  • the remaining areas of the defined image evaluation areas can be defined as weed areas, with identified plants in the weed areas being evaluated as weeds by definition.
  • the image information is preferably an image or image of the detected field section or a part of the detected field section. So can several items of image information together, for example by lining up and/or overlapping and/or stitching, represent the entire field section.
  • the defined image evaluation areas represent corresponding field evaluation areas of the recorded field section.
  • the defined image evaluation areas are defined areas of the image information in which plants are identified in order to determine the plant identification numbers using the control unit.
  • the defined image evaluation areas can include an entire piece of image information or an entire captured image. However, each defined piece of image information preferably has at least two defined image evaluation areas.
  • the number of defined image evaluation areas per image information depends on the distance between the spray nozzles and the width of the image information.
  • Each defined 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 spacing of 0.25 m, 6 image evaluation areas would be provided per camera.
  • the defined image evaluation areas are arranged adjacent to one another and thus represent corresponding field evaluation areas of the detected field section arranged adjacent transversely to the direction of travel of the spraying device.
  • a first plant index is determined using the identified plants in this image analysis area. Accordingly, a first plant code is assigned to each defined image evaluation area.
  • the first plant index can in particular represent a degree of coverage of the defined image analysis area by plant material and/or a quantity of plant material and/or a number of identified plants in the defined image analysis area.
  • a second plant index is determined for the individually identified plants in the defined image evaluation areas. Accordingly, each identified plant is assigned a second plant code.
  • the second plant identification number can in particular represent a degree of coverage of the defined image evaluation area by the individually identified plant in the defined image evaluation area or an extent of the individually identified plant. Therefore the second plant index represents or characterizes a size or extension of the plant or weed.
  • 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 is therefore the ratio of the area of the overgrown area to the respective overall defined image evaluation 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, on the basis of which a decision is made as to whether and, if so, how the corresponding field section is sprayed or treated.
  • the spray agent is applied to the corresponding field evaluation area depending on the associated determined first plant index of the respective defined image evaluation area by means of the spray nozzle unit of the agricultural spray device.
  • This preferably involves a step of comparing the first plant indicators of the defined image evaluation areas with a first threshold value, with the spray agent being applied to the corresponding field evaluation area in the application step when the first threshold value is reached, fallen below or exceeded.
  • the spray is preferably applied to essentially the entire area of the field evaluation area, in particular with a defined minimum amount per area.
  • the spray agent in the event of a second positive "spraying decision", is also applied (i.e. in addition to the corresponding field evaluation area) to the field evaluation areas of the corresponding field evaluation area arranged adjacent transversely to the direction of travel of the spraying device, depending on one of the determined second plant codes of the individually identified plants in the respective defined Image evaluation area applied by means of the spray nozzle unit of the agricultural sprayer.
  • the second plant key figures of the identified plants are preferably also compared with a second threshold value in the step of comparing, with the value falling below the threshold value if it is reached or if the second threshold value is exceeded, in particular by at least or precisely one individual identified plant, in the application step the spray agent is also applied to the field evaluation areas of the corresponding field evaluation area arranged adjacent transversely to the direction of travel of the spraying device.
  • the spray is preferably applied only to the adjoining sub-areas of the adjoining field evaluation areas by means of the corresponding adjacent spray nozzle units.
  • the spray can also be applied to essentially the entire area of the adjacently arranged field evaluation areas, in particular with a defined minimum quantity per area.
  • 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 steps of applying the spray are preferably carried out simultaneously and/or together. This means, in other words, that the spray is applied to the field evaluation areas at the same time if there is a first and second positive "spraying decision".
  • the field sections or areas on which spray agent is applied are also referred to below as sprayed or treated field sections.
  • the threshold values can be manually enterable, previously defined and transmitted to the system, or preset values and values permanently set 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 here, ie a connection between a specific first plant index, a specific second plant index and the decision as to whether and how much crop protection agent should be applied.
  • the rule could be: “If the detected degree of coverage in the image evaluation area exceeds a first exceeds the threshold value (first positive spray decision) and the degree of coverage of at least one identified plant or an identified weed in this image analysis area exceeds a second threshold value, then application is made to the corresponding field analysis area and the two adjacent field analysis areas”.
  • the method or the method steps are, of course, repeated or carried out cyclically.
  • 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.
  • the control unit can comprise a multiplicity of sub-control units.
  • the control unit and/or each subordinate 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 control unit or subordinate control unit and/or a processing unit can be assigned to each optical detection unit, or each optical detection unit can have its own control unit or subordinate control unit and/or a processing unit.
  • the optical detection units can, for example, have their own subordinate control unit and work autonomously, with corresponding data being transmitted to the (superordinate) control unit, which makes the second “spraying decision” and correspondingly controls the tip nozzle units assigned to the adjacent field evaluation areas.
  • the arithmetic unit is or the arithmetic units are designed or set up for image processing, so that they carry out calculation steps or image processing steps for carrying out the method according to the invention can execute. Accordingly, each computing 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 device.
  • the control unit can be arranged completely or partially on or integrated into the agricultural spraying device. However, the control unit can also be completely or partially external, for example integrated in a cloud.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an agricultural item
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a recorded field section of an agricultural area to explain an operating strategy
  • FIG. 3 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 parameters determined.
  • FIG. 2 shows a detected field section 30 of the agricultural area 24, which by means of two optical detection units 18A, 18B or cameras 18A, 18B of the agricultural spraying device 10 during a crossing of the agricultural spraying device 10 in a movement direction 32 in order to obtain the image information 34A, 34B.
  • Image evaluation areas 36a, 36b, 36c, 36d (36a-d) have been defined in the image information 34A, 34B, the defined image evaluation areas 36a-d corresponding field evaluation areas 38a, 38b, 38c, 38d ( 38a-d) of the detected field section 30 represent.
  • Crop rows 40 have also been identified in the image information 34A, 34B, crop regions 42 having been defined as a function of this, which include the identified crop rows 40 .
  • Plants 22a, 22b, 22c, 22d or weeds 22a, 22b, 22c, 22d were identified in the defined image evaluation areas 36a-d, using the identified plants 22a-d or weeds 22a-d for each Image evaluation area 36a-d in each case a first plant identification number was determined, with the cultivated plant areas 40 being disregarded in the determination of the first plant identification numbers.
  • the first plant identification number represents a degree of coverage of the corresponding image evaluation area 36a-d or field evaluation area 38a-d (minus the cultivated plant area 40) of plant material.
  • These remaining areas of the defined image evaluation areas 36a-d are defined as weed areas, with identified plants (22, 22a-d) in the weed areas being evaluated as weeds 22a-d by definition.
  • the threshold value is only exceeded in the image evaluation area 36b, so that it was decided that spray agent 20 should be applied to the corresponding field evaluation area 38b.
  • the second plant identifier here represents a degree of coverage of the defined image evaluation area 36b or field evaluation area 38b (minus the cultivated plant area 40) by a respective individual identified plant 22b in the defined image evaluation area 36b.
  • the threshold value is exceeded for one of the weeds 22b, so that it was decided that spray 20 should also be applied to the field evaluation areas 38a, 38c to ensure that the large weed 22b is treated with sufficient spray 20 and the risk of resistance is minimized.
  • a corresponding “spray application” has been output to the adjacent spray nozzles 16 of the field evaluation areas 38a, 38c by means of the control unit 26.
  • Fig. 3 shows a flowchart of a method 100 for applying a spray agent 20 to an agricultural area 24 by means of at least one spray nozzle unit 16 of an agricultural spraying device 10.
  • the method 100 comprises a step of detecting 102 at least one field section 30 of the agricultural area 24 by means of an optical detection unit 18, 18A, 18B in order to obtain at least one item of image information 34A, 34B of the at least one field section 30.
  • the method 100 further comprises a step of identifying 104 plants 22, 22a-d in defined image evaluation areas 36a-d of the at least one detected field section 30 using the at least one piece of image information 34A, 34B obtained by means of a control unit 26, the defined image evaluation areas 36a- d represent corresponding field evaluation regions 38a-d of the detected field section 30 arranged adjacent transversely to a direction of travel 32 of the spraying device 10 .
  • the method 100 also includes a step of determining 106 a respective first plant identification number for the defined image evaluation areas 36a-d using the identified Plants 22, 22a-d in the respective defined image evaluation area 36a-d by means of the control unit 26.
  • the method also includes a step of determining 108 a second plant identification number for each of the individually identified plants 22, 22a-d in the defined image evaluation areas 36a-d by means of control unit 26.
  • Method 100 also includes a step of applying 112 the spray agent 20 to the corresponding field evaluation area 38a-d depending on the associated determined first plant identification number of the respective defined image evaluation area 36a-d and also to the transverse to the direction of travel 32 of the Spraying device 10 adjacently arranged field evaluation areas 38a-d of the corresponding field evaluation area 38a-d depending on one of the determined second plant codes of the individually identified plants 22, 22a-d in the respective defined image evaluation area 36a-d by means of the spray nozzle unit 16 of the agricultural after spraying device 10.
  • the method 100 also includes an optional step of comparing 110 the first plant indicators of the defined image evaluation areas 36a-d with a first threshold value and also the second plant indicators of the identified plants (22, 22a-d) with a second threshold value, whereby upon reaching, falling below or exceeding the first threshold value in the step of application 112, the spray 20 is applied to the corresponding field evaluation area 38a-d and possibly also when the second threshold value is reached, fallen below or exceeded, in particular by at least or exactly one individual identified plant 22, 22a-d, In the step of application 112, the spray agent 20 is also applied to the field evaluation areas 38a-d of the corresponding field evaluation area 38a-d, which are arranged adjacent transversely to the direction of travel 32 of the 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 auf eine landwirtschaftliche Fläche (24) mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, wobei jeweils eine zweite Pflanzenkennzahl für einzelne identifizierte Pflanzen (22a-d) in definierten Bildauswertebereichen (36a-d) mittels einer Steuereinheit ermittelt wird und wobei das Spritzmittel ferner auf die quer zu einer Fahrtrichtung (32) der Spritzvorrichtung angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche (38a-d) des entsprechenden Feldauswertebereichs (38a-d) in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen der einzelnen identifizierten Pflanzen (22a-d) in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich (36a-d) mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebracht wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels 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.
Die DE 10 2017 210 804 Al offenbart ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels auf ein Feld, wobei das Spritzmittel in Abhängigkeit von einem Bedeckungsgrad eines Auswertebereiches 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 zumindest eines Feldabschnitts der landwirtschaftlichen Fläche mittels einer optischen Erfassungseinheit, um zumindest eine Bildinformation des zumindest einen Feldabschnitts zu erhalten;
- Identifizieren von Pflanzen in definierten Bildauswertebereichen des zumindest einen erfassten Feldabschnitts unter Verwendung der erhaltenen zumindest einen Bildinformation mittels einer Steuereinheit (26), wobei die definierten Bildauswertebereiche entsprechende quer zu einer Fahrtrichtung der Spritzvorrichtung angrenzend angeordnete Feldauswertebereiche des erfassten Feldabschnitts repräsentieren; - Ermitteln jeweils einer ersten Pflanzenkennzahl für die definierten Bildauswertebereiche unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich mittels der Steuereinheit; und
- Ausbringen des Spritzmittels auf den entsprechenden Feldauswertebereich in Abhängigkeit von der zugehörigen ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des jeweiligen definierten Bildauswertebereichs mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, wobei der folgende weitere Schritt vorgesehen ist:
- Ermitteln jeweils einer zweiten Pflanzenkennzahl für die einzelnen identifizierten Pflanzen in den definierten Bildauswertebereichen mittels der Steuereinheit, wobei im Schritt des Ausbringens das Spritzmittel ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung der Spritzvorrichtung angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche des entsprechenden Feldauswertebereichs in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen der einzelnen identifizierten Pflanzen in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebracht wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Steuereinheit die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte durchzuführen und/oder zu steuern:
- Identifizieren von Pflanzen in definierten Bildauswertebereichen zumindest eines erfassten Feldabschnitts unter Verwendung zumindest einer von einer optischen Erfassungseinheit einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung erhaltenen Bildinformation, wobei die definierten Bildauswertebereiche entsprechende quer zu einer Fahrtrichtung der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angrenzend angeordnete Feldauswertebereiche des erfassten Feldabschnitts repräsentieren;
- Ermitteln jeweils einer ersten Pflanzenkennzahl für die definierten Bildauswertebereiche unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich mittels der Steuereinheit; und
- Ausgeben eines Steuersignals an zumindest eine Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung in Abhängigkeit von den ermittelten ersten Pflanzenkennzahlen, um das Spritzmittel auf den entsprechenden Feldauswertebereich in Abhängigkeit von der zugehörigen ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des jeweiligen definierten Bildauswertebereichs auszubringen; wobei die Steuereinheit ferner dazu eingerichtet ist, den folgenden weiteren Schritt durchzuführen und/oder zu steuern:
- Ermitteln jeweils einer zweiten Pflanzenkennzahl für die einzelnen identifizierten Pflanzen in den definierten Bildauswertebereichen, wobei im Schritt des Ausgebens das Steuersignal ferner in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen ausgegeben wird, um das Spritzmittel ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung der Spritzvorrichtung angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche des entsprechenden Feldauswertebereichs in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen der einzelnen identifizierten Pflanzen in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich 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 erfindungsgemäße Verfahren stellt eine optimierte Betriebsstrategie für eine landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung bereit, bei der die Gefahr der Behandlung von großen Beikräutern mit einer zu geringen Menge an Pflanzenschutzmittel verringert wird. Dies wird dadurch erzielt, dass zusätzlich eine zweite Pflanzenkennzahl für die identifizierten Pflanzen bzw. Beikräuter ermittelt wird, welche bspw. eine Größe bzw. Ausdehnung des Beikrauts repräsentiert. Abhängig von dem Wert der zweiten Pflanzenkennzahl werden dann sicherheitshalber benachbarte Spritzdüsen von angrenzend angeordneten Feldauswertebereichen zusätzlich aktiviert, sodass sichergestellt ist, dass große Beikräuter mit ausreichend Spritzmittel und somit nicht mit einer Mindermenge behandelt werden. Dadurch werden Resistenzen gegenüber Pflanzenschutzmitteln erheblich reduziert. Ferner wird jedoch auch ein unnötiges „pauschales“ Ausbringen der angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche vermieden, sodass weiterhin umweltschonend verfahren wird.
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 der Spritzmittel 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 Kulturpflanzen oder 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 der landwirtschaftlichen Fläche 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.
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.
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 optische Erfassungseinheit ist bevorzugt an der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet. Die optische Erfassungseinheit kann zumindest eine, bevorzugt mehrere Kameras aufweisen. Die Kameras können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: multispektrale und/oder hyperspektrale und/oder Infrarot- und/oder Kamera und/oder 3D-Kamera. Die optische Erfassungseinheit kann ausgebildet sein, Bilder im NIR und/oder visuellen Bereich zu erfassen bzw. aufzunehmen. Die optische Erfassungseinheit kann eine Lichteinheit bzw. Beleuchtungseinheit aufweisen. Die optischen Erfassungseinheiten können ausgebildet sein miteinander zu kommunizieren. Bevorzugt arbeiten die die optischen Erfassungseinheiten jedoch autark, d.h. unabhängig voneinander. 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 Spritzdüsen und die optische Erfassungseinheit bzw. die Kameras sind bevorzugt an einem Spritzgestänge der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet.
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. Somit kann eine Identifizierung von Pflanzen bspw. durch Erkennung von Grünpixeln bzw. zusammenhängender Grünpixel in der Bildinformation durchgeführt werden. Bevorzugt werden im Schritt des Identifizierens Pflanzen in dem gesamten erfassten Feldabschnitt bzw. der gesamten Bildinformation, d.h. auch außerhalb des Feldauswertebereichs bzw. Bildauswertebereichs, identifiziert, wobei unter Verwendung der identifizierten Pflanzen Kulturpflanzenreihen in dem Feldabschnitt bzw. der Bildinformation identifiziert werden. Weiter bevorzugt werden Kulturpflanzenbereiche definiert, welche die identifizierten Kulturpflanzenreihen umfassen, wobei die Kulturpflanzenbereiche bei der Ermittlung der Pflanzenkennzahlen unberücksichtigt bleiben. Hierbei können die verbleibenden Bereiche der definierten Bildauswertebereiche als Beikrautbereiche definiert werden, wobei identifizierte Pflanzen in den Beikrautbereichen per Definition als Beikräuter gewertet werden.
Die Bildinformation ist bevorzugt ein Bild bzw. Abbild des erfassten Feldabschnitts oder eines Teils des erfassten Feldabschnitts. Demnach können mehrere Bildinformationen gemeinsam, bspw. durch Aneinanderreihung und/oder Überlappung und/oder Stitching den gesamten Feldabschnitt darstellen.
Die definierten Bildauswertebereiche repräsentieren entsprechende Feldauswertebereiche des erfassten Feldabschnitts. Die definierten Bildauswertebereiche sind definierte Bereiche der Bildinformation, in denen Pflanzen identifiziert werden, um die Pflanzenkennzahlen mittels der Steuereinheit zu ermitteln. Der definierten Bildauswertebereiche können eine gesamte Bildinformation bzw. ein ganzes erfasstes Bild umfassen. Bevorzugt weist jede definierten Bildinformation jedoch zumindest zwei definierte Bildauswertebereiche. Die Anzahl der definierten Bildauswertebereiche pro Bildinformation ist abhängig vom Spritzdüsenabstand und der Breite der Bildinformation. Jeder definierten Bildauswertebereich kann jeweils einer Spritzdüseneinheit mit einer oder mehreren Spritzdüsen zugeordnet sein. Bspw. wären bei einer Bildinformationsbreite von 1,5m und 0,25m Spritzdüsenabstand 6 Bildauswertebereiche pro Kamera vorgesehen. Die definierten Bildauswertebereiche sind angrenzend zueinander angeordnet und repräsentieren somit entsprechende quer zu der Fahrtrichtung der Spritzvorrichtung angrenzend angeordnete Feldauswertebereiche des erfassten Feldabschnitts.
Für jeden definierten Bildauswertebereich wird eine erste Pflanzenkennzahl unter Verwendung der identifizierten Pflanzen in diesen Bildauswertebereich ermittelt. Demnach wird jedem definierten Bildauswertebereich eine erste Pflanzenkennzahl zugeordnet. Die erste Pflanzenkennzahl kann insbesondere einen Bedeckungsgrad des definierten Bildauswertebereichs von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material und/oder eine Anzahl von identifizieren Pflanzen in dem definierten Bildauswertebereich repräsentieren.
Erfindungsgemäß wird jeweils eine zweite Pflanzenkennzahl für die einzelnen identifizierten Pflanzen in den definierten Bildauswertebereichen ermittelt. Demnach wird jeder identifizierten Pflanze eine zweite Pflanzenkennzahl zugeordnet. Die zweite Pflanzenkennzahl kann insbesondere einen Bedeckungsgrad des definierten Bildauswertebereichs von der einzelnen identifizierten Pflanze in dem definierten Bildauswertebereich oder eine Ausdehnung der einzelnen identifizierten Pflanze repräsentieren. Demnach repräsentiert bzw. kennzeichnet die zweite Pflanzenkennzahl eine Größe bzw. Ausdehnung der Pflanze bzw. des Beikrauts.
Der Bedeckungsgrad kann über das Verhältnis von durch pflanzlichem Material bedeckter Fläche zu gesamter auszuwertenden Fläche definiert werden. Der Bedeckungsgrad ist demnach das Verhältnis der Fläche des bewachsenen Bereiches zum jeweiligen gesamten definierten Bildauswertebereich. 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 bespritzt bzw. behandelt wird.
Im Schritt des Ausbringens wird bei einer ersten positiven „Spritzentscheidung“ das Spritzmittel auf den entsprechenden Feldauswertebereich in Abhängigkeit von der zugehörigen ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des jeweiligen definierten Bildauswertebereichs mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebracht. Hierbei erfolgt bevorzugt ein Schritt des Vergleichens der ersten Pflanzenkennzahlen der definierten Bildauswertebereiche mit einem ersten Schwellenwert, wobei bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des ersten Schwellenwerts im Schritt des Ausbringens das Spritzmittel auf den entsprechenden Feldauswertebereich ausgebracht wird. Bevorzugt wird das Spritzmittel auf die im Wesentlichen gesamte Fläche des Feldauswertebereichs, insbesondere mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche ausgebracht.
Erfindungsgemäß wird bei einer zweiten positiven „Spritzentscheidung“ das Spritzmittel ferner (d.h. zusätzlich zu dem entsprechenden Feldauswertebereich) auf die quer zu der Fahrtrichtung der Spritzvorrichtung angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche des entsprechenden Feldauswertebereichs in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen der einzelnen identifizierten Pflanzen in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereichs mittels der Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebracht. Hierbei wird bevorzugt im Schritt des Vergleichens ferner die zweiten Pflanzenkennzahlen der identifizierten Pflanzen mit einem zweiten Schwellenwert verglichen, wobei bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des zweiten Schwellenwerts, insbesondere von zumindest oder genau einer einzelnen identifizierten Pflanze, im Schritt des Ausbringens das Spritzmittel ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung der Spritzvorrichtung angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche des entsprechenden Feldauswertebereichs ausgebracht wird. Bevorzugt wird das Spritzmittel nur auf die angrenzenden Teilflächen der angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche mittels der entsprechenden benachbarten Spritzdüseneinheiten ausgebracht. Alternativ kann das Spritzmittel auch auf die im Wesentlichen gesamte Fläche der angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche, insbesondere mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche ausgebracht werden.
Ferner wird das Spritzmittel bevorzugt im Wesentlichen gleichmäßig ausgebracht. 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 Schritte des Ausbringens des Spritzmittels werden bevorzugt zeitgleich und/oder gemeinsam ausgeführt. Das heißt, mit anderen Worten, dass das Spritzmittel bei einer ersten und zweiten positiven „Spritzentscheidung“ gleichzeitig auf die Feldauswertebereiche ausgebracht wird. Die Feldabschnitte bzw. Bereiche, auf denen Spritzmittel ausgebracht wird, werden nachfolgend auch bespritzte bzw. behandelte Feldabschnitte genannt.
Die Schwellenwerte können manuell eingebbare, zuvor festgelegte und an das System übertragene, oder voreingestellte Werte und auf dem System fest eingestellte 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 ersten Pflanzenkennzahl, einer bestimmten zweiten Pflanzenkennzahl und der Entscheidung, ob und wieviel Pflanzenschutzmittel appliziert werden soll. Als Beispiel könnte die Regel lauten: „Wenn im Bildauswertebereich der detektierte Bedeckungsgrad einen ersten Schwellenwert überschreitet (erste positive Spritzentscheidung) und der Bedeckungsgrad von zumindest einer identifizierten Pflanze bzw. einem identifizierten Beikraut in diesem Bildauswertebereich einen zweiten Schwellenwert überschreitet, dann wird auf den entsprechenden Feldauswertebereich und die beiden angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche appliziert“.
Das Verfahren wird bzw. die Verfahrensschritte werden verständlicherweise wiederholt bzw. zyklisch 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.
Die Steuereinheit kann eine Vielzahl von untergeordneten Steuereinheiten umfassen. Die Steuereinheit und/oder jede untergeordnete 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 Steuereinheit bzw. untergeordnete Steuereinheit und/oder eine Recheneinheit zugeordnet sein bzw. jede optische Erfassungseinheit kann eine eigene Steuereinheit bzw. untergeordnete Steuereinheit und/oder eine Recheneinheit aufweisen. Die optischen Erfassungseinheiten können bspw. eine eigene untergeordnete Steuereinheit aufweisen und autark arbeiten, wobei entsprechende Daten an die (übergeordnete) Steuereinheit übermittelt werden, welche die zweite die zweite „Spritzentscheidung“ trifft und die den angrenzenden Feldauswertebereichen zugeordnete Spitzdüseneinheiten entsprechend ansteuert.
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.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen
Spritzvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfassten Feldabschnitts einer landwirtschaftlichen Fläche zur Erläuterung einer Betriebsstrategie; und
Fig. 3 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 den ermittelten Pflanzenkennzahlen mittels der Spritzdüseneinheiten 16 ausgebracht wird.
Zu Veranschaulichung des Verfahrens bzw. der Betriebsstrategie zeigt Fig. 2 einen erfassten Feldabschnitt 30 der landwirtschaftlichen Fläche 24, welcher mittels zweier optischer Erfassungseinheiten 18A, 18B bzw. Kameras 18A, 18B der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10 während einer Überfahrt des landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10 in einer Bewegungsrichtung 32 erfasst wurde, um die Bildinformationen 34A, 34B zu erhalten.
In den Bildinformationen 34A, 34B sind Bildauswertebereiche 36a, 36b, 36c, 36d (36a-d) definiert worden, wobei die definierten Bildauswertebereiche 36a-d entsprechende quer zu der Fahrtrichtung 32 der Spritzvorrichtung 10 angrenzend angeordnete Feldauswertebereiche 38a, 38b, 38c, 38d (38a-d) des erfassten Feldabschnitts 30 repräsentieren. In den Bildinformationen 34A, 34B sind ferner Kulturpflanzenreihen 40 identifiziert worden, wobei in Abhängigkeit davon Kulturpflanzenbereiche 42 definiert wurden, welche die identifizierten Kulturpflanzenreihen 40 umfassen.
In den definierten Bildauswertebereichen 36a-d wurden Pflanzen 22a, 22b, 22c, 22d bzw. Beikräuter 22a, 22b, 22c, 22d (22a-d) identifiziert, wobei unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 22a-d bzw. Beikräuter 22a-d zu jedem Bildauswertebereich 36a-d jeweils eine erste Pflanzenkennzahl ermittelt wurde, wobei die Kulturpflanzenbereiche 40 bei der Ermittlung der ersten Pflanzenkennzahlen unberücksichtigt geblieben sind. Die erste Pflanzenkennzahl repräsentiert hierbei einen Bedeckungsgrad des entsprechenden Bildauswertebereichs 36a-d bzw. Feldauswertebereichs 38a-d (abzüglich des Kulturpflanzenbereiches 40) von pflanzlichem Material. Diese verbleibenden Bereiche der definierten Bildauswertebereiche 36a-d werden als Beikrautbereiche definiert, wobei identifizierte Pflanzen (22, 22a-d) in den Beikrautbereichen per Definition als Beikräuter 22a-d gewertet werden.
In Abhängigkeit von einem definierten Schwellenwert für die erste Pflanzenkennzahl wird zunächst entschieden, ob das Spritzmittel 20 auf den jeweiligen Feldauswertebereichs 38a-d ausgebracht wird. Im gezeigten Beispiel ist der Schwellenwert nur im Bildauswertebereich 36b überschritten, sodass entschieden wurde, dass auf den entsprechenden Feldauswertebereichs 38b Spritzmittel 20 ausgebracht wird.
Gemäß der erfindungsgemäßen Betriebsstrategie, wurde jedoch ferner jeweils eine zweite Pflanzenkennzahl für die einzelnen identifizierten Pflanzen 22b in dem Bildauswertebereich 36b ermittelt, wobei wiederum die Kulturpflanzenbereiche 40 bei der Ermittlung der zweiten Pflanzenkennzahlen unberücksichtigt geblieben sind. Die zweite Pflanzenkennzahl repräsentiert hierbei einen Bedeckungsgrad des definierten Bildauswertebereichs 36b bzw. Feldauswertebereichs 38b (abzüglich des Kulturpflanzenbereiches 40) von einer jeweiligen einzelnen identifizierten Pflanze 22b in dem definierten Bildauswertebereich 36b.
In Abhängigkeit von einem definierten Schwellenwert für die zweite Pflanzenkennzahl wird dann entschieden, ob das Spritzmittel 20 ferner auf den quer zu der Fahrtrichtung 32 der Spritzvorrichtung 10 angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche 38a, 38c ausgebracht wird. Im gezeigten Beispiel ist der Schwellenwert bei einer der Beikräuter 22b überschritten, sodass entschieden wurde, dass auf den Feldauswertebereiche 38a, 38c ebenfalls Spritzmittel 20 ausgebracht wird, um sicherzustellen, dass das große Beikraut 22b mit ausreichend Spritzmittel 20 behandelt und das Resistenzrisiko minimiert wird. Hierbei ist ein entsprechender „Spritzauftrag“ an die benachbarten Spritzdüsen 16 der Feldauswertebereiche 38a, 38c mittels der Steuereinheit 26 ausgegeben worden.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Ausbringen eines Spritzmittels 20 auf eine landwirtschaftliche Fläche 24 mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit 16 einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Erfassens 102 zumindest eines Feldabschnitts 30 der landwirtschaftlichen Fläche 24 mittels einer optischen Erfassungseinheit 18, 18A, 18B, um zumindest eine Bildinformation 34A, 34B des zumindest einen Feldabschnitts 30 zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Identifizierens 104 von Pflanzen 22, 22a-d in definierten Bildauswertebereichen 36a-d des zumindest einen erfassten Feldabschnitts 30 unter Verwendung der erhaltenen zumindest einen Bildinformation 34A, 34B mittels einer Steuereinheit 26, wobei die definierten Bildauswertebereiche 36a-d entsprechende quer zu einer Fahrtrichtung 32 der Spritzvorrichtung 10 angrenzend angeordnete Feldauswertebereiche 38a-d des erfassten Feldabschnitts 30 repräsentieren. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Ermittelns 106 jeweils einer ersten Pflanzenkennzahl für die definierten Bildauswertebereiche 36a-d unter Verwendung der identifizierten Pflanzen 22, 22a-d in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich 36a-d mittels der Steuereinheit 26. Das Verfahren umfasst des Weiteren einen Schritt des Ermittelns 108 jeweils einer zweiten Pflanzenkennzahl für die einzelnen identifizierten Pflanzen 22, 22a-d in den definierten Bildauswertebereichen 36a-d mittels der Steuereinheit 26. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Ausbringens 112 des Spritzmittels 20 auf den entsprechenden Feldauswertebereich 38a-d in Abhängigkeit von der zugehörigen ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des jeweiligen definierten Bildauswertebereichs 36a-d und ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung 32 der Spritzvorrichtung 10 angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche 38a-d des entsprechenden Feldauswertebereichs 38a-d in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen der einzelnen identifizierten Pflanzen 22, 22a-d in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich 36a-d mittels der Spritzdüseneinheit 16 der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10.
Das Verfahren 100 umfasst auch einen optionalen Schritt des Vergleichens 110 der ersten Pflanzenkennzahlen der definierten Bildauswertebereiche 36a-d mit einem ersten Schwellenwert und ferner der zweiten Pflanzenkennzahlen der identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) mit einem zweiten Schwellenwert, wobei bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des ersten Schwellenwerts im Schritt des Ausbringens 112 das Spritzmittel 20 auf den entsprechenden Feldauswertebereich 38a-d ausgebracht wird und ggf. ferner bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des zweiten Schwellenwerts, insbesondere von zumindest oder genau einer einzelnen identifizierten Pflanze 22, 22a-d, im Schritt des Ausbringens 112 das Spritzmittel 20 ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung 32 der Spritzvorrichtung 10 angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche 38a-d des entsprechenden Feldauswertebereichs 38a-d ausgebracht wird.
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) einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10), mit den Schritten:
- Erfassen (102) zumindest eines Feldabschnitts (30) der landwirtschaftlichen Fläche (24) mittels einer optischen Erfassungseinheit (18, 18A, 18B), um zumindest eine Bildinformation (34A, 34B) des zumindest einen Feldabschnitts (30) zu erhalten;
- Identifizieren (104) von Pflanzen (22, 22a-d) in definierten Bildauswertebereichen (36a-d) des zumindest einen erfassten Feldabschnitts (30) unter Verwendung der erhaltenen zumindest einen Bildinformation (34A, 34B) mittels einer Steuereinheit (26), wobei die definierten Bildauswertebereiche (36a-d) entsprechende quer zu einer Fahrtrichtung (32) der Spritzvorrichtung (10) angrenzend angeordnete Feldauswertebereiche (38a-d) des erfassten Feldabschnitts (30) repräsentieren;
Ermitteln (106) jeweils einer ersten Pflanzenkennzahl für die definierten Bildauswertebereiche (36a-d) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich (36a-d) mittels der Steuereinheit (26); und
- Ausbringen (112) des Spritzmittels (20) auf den entsprechenden Feldauswertebereich (38a-d) in Abhängigkeit von der zugehörigen ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des jeweiligen definierten Bildauswertebereichs (36a-d) mittels der Spritzdüseneinheit (16) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10), gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
Ermitteln (108) jeweils einer zweiten Pflanzenkennzahl für die einzelnen identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) in den definierten Bildauswertebereichen (36a-d) mittels der Steuereinheit (26), wobei im Schritt des Ausbringens (112) das Spritzmittel (20) ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung (32) der Spritzvorrichtung (10) angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche (38a-d) des entsprechenden Feldauswertebereichs (38a-d) in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen der einzelnen identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich (36a-d) mittels der Spritzdüseneinheit (16) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) ausgebracht wird. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pflanzenkennzahl einen Bedeckungsgrad des definierten Bildauswertebereichs (36a-d) von pflanzlichem Material und/oder eine Menge an pflanzlichem Material und/oder eine Anzahl von identifizieren Pflanzen (22, 22a-d) in dem definierten Bildauswertebereich (36a-d) repräsentiert. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pflanzenkennzahl einen Bedeckungsgrad des definierten Bildauswertebereichs (36a-d) von einer einzelnen identifizierten Pflanze (22, 22a-d) in dem definierten Bildauswertebereich (36a-d) oder eine Ausdehnung einer einzelnen identifizierten Pflanze (22, 22a-d) repräsentiert. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt des Vergleichens (110) der ersten Pflanzenkennzahlen der definierten Bildauswertebereiche (36a-d) mit einem ersten Schwellenwert, wobei bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des ersten Schwellenwerts im Schritt des Ausbringens (112) das Spritzmittel (20) auf den entsprechenden Feldauswertebereich (38a-d) ausgebracht wird. Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Vergleichens (110) ferner die zweiten Pflanzenkennzahlen der identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) mit einem zweiten Schwellenwert verglichen werden, wobei bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des zweiten Schwellenwerts, insbesondere von zumindest oder genau einer einzelnen identifizierten Pflanze (22, 22a-d), im Schritt des Ausbringens (112) das Spritzmittel (20) ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung (32) der Spritzvorrichtung (10) angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche - 19 -
(38a-d) des entsprechenden Feldauswertebereichs (38a-d) ausgebracht wird. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ausbringens (112) das Spritzmittel (20) auf die im Wesentlichen gesamte Fläche der Feldauswertebereiche (38a-d), insbesondere mit einer definierten Mindestmenge pro Fläche ausgebracht wird. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Identifizierens (104) Pflanzen (22, 22a-d) in dem gesamten erfassten Feldabschnitt (30) identifiziert werden, wobei unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) Kulturpflanzenreihen (40) in dem Feldabschnitt (30) identifiziert werden. Verfahren (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kulturpflanzenbereiche (42) definiert werden, welche die identifizierten Kulturpflanzenreihen (40) umfassen, wobei die Kulturpflanzenbereiche (42) bei der Ermittlung der Pflanzenkennzahlen unberücksichtigt bleiben. Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibenden Bereiche der definierten Bildauswertebereiche (36a-d) definierte Beikrautbereiche sind, wobei identifizierte Pflanzen (22, 22a-d) in den Beikrautbereichen per Definition als Beikräuter (22, 22a-d) gewertet werden. Steuereinheit (26) die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte durchzuführen und/oder zu steuern:
Identifizieren (104) von Pflanzen (22, 22a-d) in definierten
Bildauswertebereichen (36a-d) zumindest eines erfassten Feldabschnitts (30) unter Verwendung zumindest einer von einer optischen Erfassungseinheit (18, 18A, 18B) einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) erhaltenen Bildinformation (34A, 34B), wobei die definierten Bildauswertebereiche (36a-d) entsprechende quer zu einer Fahrtrichtung (32) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) - 20 - angrenzend angeordnete Feldauswertebereiche (38a-d) des erfassten Feldabschnitts (30) repräsentieren;
- Ermitteln (106) jeweils einer ersten Pflanzenkennzahl für die definierten Bildauswertebereiche (36a-d) unter Verwendung der identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich (36a-d) mittels der Steuereinheit (26); und
- Ausgeben eines Steuersignals an zumindest eine Spritzdüseneinheit (16) der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung (10) in Abhängigkeit von den ermittelten ersten Pflanzenkennzahlen, um das Spritzmittel (20) auf den entsprechenden Feldauswertebereich (38a-d) in Abhängigkeit von der zugehörigen ermittelten ersten Pflanzenkennzahl des jeweiligen definierten Bildauswertebereichs (36a-d) auszubringen; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (26) ferner dazu eingerichtet ist, den folgenden weiteren Schritt durchzuführen und/oder zu steuern:
- Ermitteln (108) jeweils einer zweiten Pflanzenkennzahl für die einzelnen identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) in den definierten Bildauswertebereichen (36a-d), wobei im Schritt des Ausgebens das Steuersignal ferner in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen ausgegeben wird, um das Spritzmittel (20) ferner auf die quer zu der Fahrtrichtung (32) der Spritzvorrichtung (10) angrenzend angeordneten Feldauswertebereiche (38a-d) des entsprechenden Feldauswertebereichs (38a-d) in Abhängigkeit von einer der ermittelten zweiten Pflanzenkennzahlen der einzelnen identifizierten Pflanzen (22, 22a-d) in dem jeweiligen definierten Bildauswertebereich (36a-d) auszubringen. Landwirtschaftliche Spritzvorrichtung (10) zum Ausbringen eines Spritzmittels (20) auf eine landwirtschaftliche Fläche (24) mit zumindest einer Spritzdüseneinheit (16), zumindest einer optischen Erfassungseinheit (18, 18A, 18B) und einer Steuereinheit (26) nach Anspruch 10. Computerprogramm das dazu eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einer Steuereinheit (26) nach Anspruch 10 auszuführen und/oder zu steuern, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. - 21 - Maschinenlesbares Speichermedium mit dem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.
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