DE102017006608A1

DE102017006608A1 - Vorrichtung zur Erfassung der Pflanzpositionen von landwirtschaftlichen Spezialkulturen im Spalieranbau, basierend auf mechanischen Tastern oder anderen Hinderniserkennungsmechanismen

Info

Publication number: DE102017006608A1
Application number: DE102017006608.6A
Authority: DE
Inventors: Henning Hünemohr; Aron Kirschen
Original assignee: Lilienthal - Digitaler Weinbau GmbH; Lilienthal Digitaler Weinbau GmbH
Current assignee: Lilienthal - Digitaler Weinbau GmbH; Lilienthal Digitaler Weinbau GmbH
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Hauptanspruch: Vorrichtung, welche an einem Fahrgestell angebracht ist, zur Detektion von einzelnen Pflanzen beziehungsweise damit verbundener Hindernisse, insbesondere Pflöcken, bei Sonderkulturen im Spalieranbau, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung um Systeme zur Positionserkennung (4, 5) ergänzt wird, damit Informationen über die räumliche Position von (einzelnen) Pflanzen oder Fehlstellen gewonnen werden können.Diese Vorrichtung kann außerdem über weitere Komponenten zur Übertragung der Daten verfügen (Anspruch 5) oder um Verfahren zur Rückkopplung mit kombinierten Werkzeugen ergänzt werden (Anspruch 9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Pflanzpositionen von landwirtschaftlichen Spezialkulturen im Spalieranbau, basierend auf mechanischen Tastern oder anderen Hinderniserkennungsmechanismen. Sie ist damit in den Bereich A01 „Landwirtschaft; Forstwirtschaft; Tierzucht; Jagen; Fallenstellen; Fischfang“ einzuordnen. Für eine genauere Einordnung böte sich die IPC - Nummer A01B 49/04 „Kombinationen von Bodenbearbeitungswerkzeugen mit den Boden nicht bearbeitenden Werkzeugen, z.B. Pflanzgeräten [1, 2006.01]“ an, die aber nicht den mit erwähnten Einsatzfall eines separaten Tasters mit entsprechender Vorrichtung an Erntemaschinen oder anderen fahrenden Gefährten berücksichtigt.
Für den Anbau von Sonderkulturen sind dem Bewirtschafter mitunter Statistiken über und Informationen zu den genauen Pflanzpositionen von Nutzen. Dies trifft vor allem auf Sonderkulturen, wie dem Wein oder Obstbau zu, die oftmals in Spalieranbau gepflanzt werden. Insbesondere sind auch Pflanzpositionen, an denen sich keine Pflanze mehr befindet von Interesse. Die bisherigen Verfahren, wie das manuelle Zählen per Begehung, sind zu teuer, in vielen Fällen nicht wirtschaftlich oder nur in einem kurzen Zeitraum zu Beginn der Vegetationsperiode durchführbar, wie die Erkennung mittels Drohnen.
Andererseits kommen für die mechanische Unterstockbearbeitung bei bestimmten, vorrangig im Spalieranbau gepflanzten Kulturformen wie Wein oder dem Obstbau, Geräte zur mechanischen Unkrautbekämpfung, dem Mulchen / Schlegeln oder dem Durchpflügen zum Einsatz, welche sich an einem fahrenden System befinden oder an solche gekoppelt werden ( DE000008213151U1 ). Dabei ist eine Schädigung der Sonderkultur-Pflanzen unbedingt zu vermeiden. Auf der anderen Seite hängt der Erfolg solcher Maßnahmen auch ganz entscheidend von einer weitest möglichen Bearbeitung des Bodens - insbesondere auch zwischen den einzelnen gepflanzten Stöcken / Stämmen der Sonderkulturen - ab. Hierfür kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, welche alle vornehmlich dem Zweck dienen, die Bearbeitung des Bodens frühzeitig einzustellen bzw. durch eine Auslenkung der Bearbeitungswerkzeuge eine Schädigung zu verhindern. So kann ein in Fahrtrichtung vor dem eigentlichen Werkzeug angebrachter Taster bei relevanten Hindernissen wie einer Pflanze der Sonderkultur oder einem Pfahl dem Werkzeug ein Signal ermitteln, um dieses rechtzeitig einzufahren. Ein sog. „Kufentaster“, der auf diesem Prinzip beruht, wird in EP 1668974B1 beschrieben. Auch Ultraschallsensoren kommen zur Hindernisdetektion im Zusammenhang mit der Unterstockbearbeitung zum Einsatz ( DE19893916852 ). Alternativ kann das Werkzeug selbst so konstruiert (z.B. mit einer entsprechenden Verkleidung des Werkzeuges in Fahrtrichtung) sein, dass es bei bestimmten Hindernissen seine Lage derart verändert, dass dieses Hindernis nicht beschädigt wird. Üblicherweise sorgt eine Feder nach dem Passieren des Hindernisses für die Rückführung in die Ausgangslage ( DE102009047181B4 ). Denkbar sind außerdem Hinderniserkennungsmechanismen auf Basis von Lichtstrahlquellen mit entsprechender Sensorik (Anspruch 3), die derzeit noch keine Verwendung bei Unterstockbearbeitungen finden. Auch die Kombination mit Sensoren, die beispielsweise der Positionsbestimmung der Werkzeuge und Taster im Sinne einer Winkellage erfassen, werden beschrieben ( DE102009047181B4 ). In jedem Fall kommt es mindestens zu einer Auslenkung des Werkzeuges / des Werkzeughalters.
Weitere Patente, die einzelne Aspekte von Verfahren, die bei der sog. mechanischen Zwischenstockbearbeitung zum Einsatz kommen, beschreiben sind bspw.: WO2003084307A1 ; US4573306A (erloschen); US2668488A (erloschen); US2826129 (erloschen); EP0589403A1 ; DE202004007717U1 (erloschen); DE2000110548 (erloschen); FR8407453A ; FR7931370A ; US06406318 .
Die hier beschriebene Erfindung soll nun das Signal des Tasters (8) oder dasjenige des für die Unterstockbearbeitung verwendeten Werkzeuges (10), z.B. infolge der Auslenkung oder dem Einstellen der Arbeit bei einem Hindernis, als Information über den Standort eines relevanten Hindernisses, wie einer Sonderkultur-Pflanze, einem Beregnungsrohr oder einem Pflock identifizieren, wofür das Signal ggf. noch in ein elektrisches umzuwandeln ist und anschließend mit geeigneten Geo-Positionsdaten verknüpft werden soll (Georeferenzierung), um daraufhin die gewonnenen Daten mit geeigneten Analysealgorithmen zu interpretieren (Ansprüche 1 bis 5). Dabei ist der räumliche Versatz zwischen dem Empfänger des Satellitensignals (4) und dem ausgelenkten Bauteil (8 / 10) zu berücksichtigen und zu korrigieren (Anspruch 7). Die hierfür nötigen Steuer- und Recheneinheiten (1) befinden sich teilweise oder vollständig auf demselben Trägersystem, wie die Vorrichtung zur Hindernisdetektion. Im erstgenannten Fall verfügt die Steuereinrichtung ebenfalls über ein geeignetes Datenübertragungsmodul (3), welches auf Funk (WLAN, Bluetooth, Handynetz, RFID) oder drahtgebundenen Übertragungsprinzipien bzw. austauschbaren Speichermodulen (2) beruht (Anspruch 5 und 8). Zum Schutz vor schädlichen Umwelteinflüssen, können alle relevanten Komponenten mit einem geeigneten Gehäuse versehen werden. Für die teils erheblichen Vibrationen infolge einer kombinierten Nutzung von Teilen der in Anspruch 1 gekennzeichneten Vorrichtung oder des Fahrgerätes, können, wie in Anspruch 6 beschrieben, herkömmliche Schwingungsdämpfer oder Gimbals (kardanische Aufhängung) verwendet werden.
Die verarbeiteten Informationen können ggf. über das Datenübertragungsmodul (3) und geeignete Schnittstellen dem Werkzeug einer Unterstockbearbeitungsmaschine (Mulchen, Pflügen, mechanische Unkrautbekämpfung) (10) zur Verfügung gestellt werden, um eine verbesserte Hindernisumgehung zu ermöglichen (Anspruch 9).
Die Vorteile für den Anwender bestehen in einer ganzjährig einsetzbaren Methode zur Inventarisierung seines Pflanzenbestandes unter lediglich minimalen Zeitaufwand und ggf. einer Verbesserung der Unter- / Zwischenstockbearbeitung infolge des in Anspruch 8 beschriebenen Verfahrens. So kann beispielsweise ein Winzer mit einem herkömmlichen Unterstockbearbeitungssystem, welches um die beschriebenen Vorrichtungen ergänzt wird, parallel zum Mulchen eine Inventarisierung seines Pflanzenbestandes in der bewirtschafteten Parzelle durchführen, ohne dafür diese extra begehen zu müssen. Anschließend kann er die Daten zur Auswertung in die Cloud hochladen. Bei den nächsten Befahrungen mit dem Unterstockbearbeitungssystem können die ausgewerteten Daten schließlich zu einer verbesserten Steuerung des Werkzeuges genutzt werden, indem beispielsweise an wahrscheinlichen Pflanzpositionen andere Steuerungsmechanismen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1

1:

Prozessor

2:

Speicher (NVM - nichtflüchtiger Speicher)

3:

Datenübertragungsmodul mit Antenne / RFID - Transponder

4:

Empfänger für Globales Satelliten-Navigationssystem

5:

System für Koppelnavigation

6:

LEDs

7:

Stromversorgung
2

8:

Taster

9:

Rahmen

10:

Werkzeug

11:

Werkzeughalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 000008213151 U1 [0003]
EP 1668974 B1 [0003]
DE 19893916852 [0003]
DE 102009047181 B4 [0003]
WO 2003084307 A1 [0004]
US 4573306 A [0004]
US 2668488 A [0004]
US 2826129 [0004]
EP 0589403 A1 [0004]
DE 202004007717 U1 [0004]
DE 2000110548 [0004]
FR 8407453 A [0004]
FR 7931370 A [0004]
US 06406318 [0004]

Claims

Vorrichtung, welche an einem Fahrgestell angebracht ist, zur Detektion von einzelnen Pflanzen beziehungsweise damit verbundener Hindernisse, insbesondere Pflöcken, bei Sonderkulturen im Spalieranbau, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung um Systeme zur Positionserkennung (4, 5) ergänzt wird, damit Informationen über die räumliche Position von (einzelnen) Pflanzen oder Fehlstellen gewonnen werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Taster zur Hindernisdetektion zum Einsatz kommen oder die Auslenkung des Werkzeuges / des Werkzeughalters (11) bei eigenem Kontakt mit dem Hindernis auf ein solches Hindernis hindeutet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ultraschallsensoren zur Hindernisdetektion zum Einsatz kommen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie abweichend von diesem mit alleinigem Zweck einer Unterstockbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtstrahlquelle und ein entsprechender Sensor zur Hindernisdetektion zum Einsatz kommen.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Detektion der Hindernisse durch eine elektronische Einheit bestehend aus einem Prozessor (1), einem System zur Koppelnavigation (5), einem Empfänger für das Globale Navigationssatellitensystem (4), LEDs (6), einem Datenspeicher (2), einem Datenübertragungsmodul mit Antenne (3), einer Stromversorgung (7) und der für die Funktion notwendigen Schaltung oder lediglich Teilen dieser Aufzählung erweitert wird, mit dem Ziel, die Verfahren aus Anspruch 7 bis 9 zu gewährleisten.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese um einen Dämpfer erweitert wird.
Verfahren, nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass es eine Zuordnung der als Hindernisse detektierten Auslenkung des Tasters (8) oder des Werkzeuges / des Werkzeughalters (11) zu Informationen über deren Standort ermöglicht unter Berücksichtigung möglicher Fehlerquellen, wie dem räumlichen Versatz zwischen der Empfangseinheit für das Globale Satellitennavigationssystem (4) und dem Taster, des Werkzeugarmes oder der alternativen Hinderniserkennungsvorrichtung.
Verfahren zur Bereitstellung der aus der in den Ansprüchen 1 bis 6 beschriebenen Vorrichtung gewonnenen Daten mit dem Ziel, diese entweder mit dem in Anspruch 5 beschriebenen Prozessor (1) oder einem sich nicht im System befindlichen Prozessor auszuwerten.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den in den Ansprüchen 7 und 8 beschriebenen Verfahren gewonnenen Informationen, einer Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die zur Vermeidung von Schäden bei Unterstockbearbeitungsmaßnahmen (Mulchen, Pflügen, mechanischer Unkrautbekämpfung) über Systeme zur Hindernisdetektion verfügt.