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DE102017204158A1 - A method of detecting at least one reproductive organ of a plant - Google Patents

A method of detecting at least one reproductive organ of a plant Download PDF

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DE102017204158A1
DE102017204158A1 DE102017204158.7A DE102017204158A DE102017204158A1 DE 102017204158 A1 DE102017204158 A1 DE 102017204158A1 DE 102017204158 A DE102017204158 A DE 102017204158A DE 102017204158 A1 DE102017204158 A1 DE 102017204158A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plant
electromagnetic radiation
leaves
reproductive organ
chlorophyll
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017204158.7A
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German (de)
Inventor
Hubert Moeller
Florian Wahl
Kattrin Faber
Jochen Pfaeffle
Nils Kaiser
Rene Neusinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
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 DE102017204158.7A priority Critical patent/DE102017204158A1/en
Publication of DE102017204158A1 publication Critical patent/DE102017204158A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen mindestens eines Fortpflanzungsorgans einer Pflanze an dieser Pflanze, wobei die Pflanze auch Blätter (30) trägt, die mindestens eine Art Chlorophyll enthalten, wobei die Pflanze mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, die mindestens eine Wellenlänge umfasst, die von der mindestens einen Art Chlorophyll und somit von den Blättern (30) absorbiert wird, wohingegen die elektromagnetische Strahlung von dem mindestens einen Fortpflanzungsorgan reflektiert, erfasst und ausgewertet wird, wodurch das mindestens eine Fortpflanzungsorgan von den Blättern (30) unterschieden wird.

Figure DE102017204158A1_0000
The invention relates to a method for recognizing at least one reproductive organ of a plant on this plant, the plant also carrying leaves (30) containing at least one type of chlorophyll, the plant being irradiated with electromagnetic radiation comprising at least one wavelength of the at least one kind of chlorophyll and thus from the leaves (30) is absorbed, whereas the electromagnetic radiation is reflected by the at least one reproductive organ, detected and evaluated, whereby the at least one reproductive organ is distinguished from the leaves (30).
Figure DE102017204158A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen mindestens eines Fortpflanzungsorgans einer Pflanze, und eine Anordnung zum Erkennen mindestens eines Fortpflanzungsorgans einer Pflanze.The invention relates to a method for recognizing at least one reproductive organ of a plant, and to an arrangement for recognizing at least one reproductive organ of a plant.

Stand der TechnikState of the art

Bei dem Anbau von Äpfeln wird zwischen Tafeläpfeln, die zum Verzehr als Frucht vorgesehen sind, und Mostäpfeln, aus denen Saft hergestellt wird, unterschieden. Dabei sind unterschiedliche Maschinen bekannt, die dazu ausgebildet sind, Mostäpfel mechanisiert zu ernten, wobei bei einer derartigen Ernte zunächst ein Baum, an dem die Äpfel hängen, geschüttelt werden muss. Weiterhin müssen die von dem Baum heruntergefallenen Äpfel aufgelesen werden. Dabei ist eine Beschädigung eines aufgrund des Schüttelns vom Baum heruntergefallenen Apfels irrelevant, da dieser zu Saft verarbeitet wird, weshalb hässliche Druckstellen und ein Risiko für Fäulnis vernachlässigt werden können.In the cultivation of apples, a distinction is made between dessert apples, which are intended for consumption as a fruit, and cider apples, from which juice is produced. In this case, different machines are known, which are designed to harvest apple apples mechanized, with such a harvest first a tree on which the apples hang, must be shaken. Furthermore, the fallen apples from the tree must be picked up. Damage to an apple dropping from the tree due to shaking is irrelevant, as it is processed into juice, leaving ugly bruises and a risk of decay negligible.

Dagegen werden zum Ernten von Tafeläpfeln hauptsächlich manuelle Methoden eingesetzt, da Tafeläpfel von dem Baum schonend geerntet werden müssen. Diesbezüglich ist eine vollautomatische Obsterntemaschine bekannt, die auf der Internetseite http://www.mvtec.com beschrieben ist. Hierbei wird der Baum beim Ernten von einer Schürze umfasst und mit Luft umspült, wobei Blattwerk entfernt wird. Die Tafeläpfel werden mit einem Vakuumgreifer geerntet. Dabei dauert das Ernten eines einzelnen Tafelapfels etwa 8 bis 10 Sekunden.In contrast, mainly manual methods are used for harvesting dessert apples, as dessert apples must be gently harvested from the tree. In this regard, a fully automatic fruit harvester is known, which is described on the website http://www.mvtec.com. In this case, the tree is covered by an apron when being harvested and is lapped with air, whereby foliage is removed. The dessert apples are harvested with a vacuum gripper. It takes about 8 to 10 seconds to harvest a single table apple.

Sofern rote Äpfel zu ernten sind, können diese aufgrund eines starken Kontrastes zu den grünen Blättern optisch einfach erkannt werden. Allerdings ist es auch in diesem Fall eventuell zeitraubend, die Äpfel durch Abrastern zu erkennen, einen Grünton der Blätter zu trainieren und rotes Licht bei einem aufgenommenen Bild zu verarbeiten.If red apples are to be harvested, they can be recognized visually simply due to a strong contrast to the green leaves. However, even in this case it may be time consuming to detect the apples by scanning, to train a green tone of the leaves and to process red light in a recorded image.

Es ist jedoch auch denkbar, nicht nur Früchte an einem Baum, sondern bspw. Blüten optisch zu erkennen und hierbei von grünen Blättern zu unterscheiden. Sofern eine Blüte erkannt worden ist, ist es möglich, diese automatisch künstlich zu bestäuben. Es ist möglich, Blüten aufgrund ihrer auffälligen Färbung unter Berücksichtigung einer nachgeschalteten Bildverarbeitung oder durch Auswertung in einem UVA-Spektrum zu erkennen. Allerdings sind hierfür aufwendige Optiken und umfangreiche Algorithmen notwendig.However, it is also conceivable not only to recognize fruits on a tree but, for example, flowers visually and to distinguish from green leaves. If a flower has been detected, it is possible to artificially pollinate it automatically. It is possible to recognize flowers due to their conspicuous color taking into account a downstream image processing or by evaluation in a UVA spectrum. However, this complex optics and extensive algorithms are necessary.

Aus der Druckschrift DE 698 14 847 T2 ist ein Roboter-Steuersystem für eine landwirtschaftliche Erntemaschine bekannt, wobei u. a. zum Erkennen von Erntematerial eine Kamera-CCD verwendet wird, die gegenüber rotem, grünem und blauem Licht eine sich ändernde Empfindlichkeit aufweist.From the publication DE 698 14 847 T2 For example, a robot control system for an agricultural harvester is known which uses, inter alia, for detecting crop material, a camera CCD having varying sensitivity to red, green and blue light.

Ein Obstpflücker und ein Verfahren zum Aufsuchen von Zielgegenständen sind in der Druckschrift DE 4116 728 C2 beschrieben. Hierbei werden Früchte mit Hilfe von Videokameras wahrgenommen.A fruit picker and a method for searching for target objects are in the document DE 4116 728 C2 described. Here, fruits are perceived with the help of video cameras.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen des Verfahrens und der Anordnung ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Patentansprüchen.Against this background, a method and an arrangement with the features of the independent claims are presented. Embodiments of the method and the arrangement will become apparent from the description and the dependent claims.

Eine Pflanze, bspw. ein Baum oder ein Busch, weist unterschiedliche Organe auf, die an Ästen oder Zweigen der Pflanze angeordnet sind und somit daran hängen. Hierbei sind einige Organe als Blätter ausgebildet, die zum Ernähren der Pflanze vorgesehen sind, wobei die Blätter mindestens eine Art Chlorophyll aufweisen, womit Photosynthese durchführbar ist. Weiterhin sind an der Pflanze andere, als Fortpflanzungsorgane ausgebildete Organe angeordnet, die zur Fortpflanzung der Pflanze vorgesehen sind. Diese zur Fortpflanzung vorgesehenen Fortpflanzungsorgane beruhen auf Blüten der Pflanze und sind entweder als Blüten der Pflanze oder als Früchte, bspw. Obst, ausgebildet, wobei eine jeweilige Frucht auch aus einer Blüte hervorgeht und somit ebenfalls auf einer Blüte beruht.A plant, for example a tree or a bush, has different organs which are arranged on branches and branches of the plant and thus hang on it. In this case, some organs are designed as leaves, which are intended to nourish the plant, wherein the leaves have at least one type of chlorophyll, whereby photosynthesis is feasible. Furthermore, other organs designed as reproductive organs are arranged on the plant, which are intended for propagation of the plant. These reproductive organs are based on flowers of the plant and are formed either as flowers of the plant or as fruits, for example fruit, wherein a respective fruit also emerges from a flower and thus likewise rests on a flower.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die gesamte Pflanze durch eine Quelle für elektromagnetische Strahlung mit elektromagnetischer Strahlung, in der Regel mit Licht, bestrahlt, das eine Wellenlänge aufweist, die von mindestens einer Art Chlorophyll der Blätter zumindest stark, d. h. zu einem hohen prozentualen Anteil, oder gegebenenfalls sogar vollständig absorbiert wird. Dies betrifft bspw. eine Wellenlänge, für die ein Absorptionsspektrum der mindestens einen Art Chlorophyll ein Maximum aufweist. Dagegen wird diese elektromagnetische Strahlung von den Fortpflanzungsorganen gar nicht oder nur geringfügig absorbiert, was bedeutet, dass diese elektromagnetische Strahlung, die durch die mindestens eine Art Chlorophyll absorbiert wird, von den Fortpflanzungsorganen reflektiert wird. Somit ist es möglich, die Fortpflanzungsorgane von den Blättern, die Chlorophyll enthalten, automatisch optisch zu unterscheiden.In one embodiment of the method, the entire plant is irradiated by a source of electromagnetic radiation with electromagnetic radiation, typically light, having a wavelength at least strongly, i.e. at least one, chlorophyll of the leaves. H. to a high percentage, or possibly even completely absorbed. This relates, for example, to a wavelength for which an absorption spectrum of the at least one type of chlorophyll has a maximum. In contrast, this electromagnetic radiation is not or only slightly absorbed by the reproductive organs, which means that this electromagnetic radiation, which is absorbed by the at least one type of chlorophyll, is reflected by the reproductive organs. Thus, it is possible to optically distinguish the reproductive organs from the leaves containing chlorophyll.

In Ausgestaltung wird die elektromagnetische Strahlung, die von den Fortpflanzungsorganen, d. h. Früchten und/oder Blüten, reflektiert wird, üblicherweise von einem Sensor für elektromagnetische Strahlung, bspw. einem Lichtsensor, empfangen, der z. B. mit einer Recheneinheit verbunden ist. Der Sensor und/oder die Recheneinheit ist bzw. sind dazu ausgebildet, empfangene elektromagnetische Strahlung spektral zu analysieren, bspw. zu filtern, wobei zwischen einzelnen Wellenlängen der empfangenen elektromagnetischen Strahlung etwa mit einem als Kantenfilter ausgebildeten Filter unterschieden wird. Dabei ist es möglich, dass der Sensor für elektromagnetische Strahlung empfindlich ist, die eine Wellenlänge aufweist, für die das Absorptionsspektrum der mindestens einen Art Chlorophyll ein Maximum, bspw. eine Soret-Bande, aufweist. Dabei wir die von den Fortpflanzungsorganen reflektierte elektromagnetische Strahlung von dem Sensor erfasst und gegebenenfalls in Kombination mit der Recheneinheit und/oder dem Filter ausgewertet. Selbst für den Fall, dass von den Blättern Licht, bspw. Streulicht, von anderen Lichtquellen, reflektiert werden sollte, ist das zu erkennende Fortpflanzungsorgan von Blättern zu unterscheiden.In an embodiment, the electromagnetic radiation that is reflected by the reproductive organs, ie fruits and / or flowers, usually from a sensor for electromagnetic radiation, eg. A light sensor, received, the z. B. is connected to a computing unit. Of the Sensor and / or the arithmetic unit is or are designed to spectrally analyze received electromagnetic radiation, for example. To filter, being discriminated between individual wavelengths of the received electromagnetic radiation as with a filter designed as an edge filter. In this case, it is possible that the sensor is sensitive to electromagnetic radiation having a wavelength for which the absorption spectrum of the at least one type of chlorophyll has a maximum, for example a Soret band. In this case, the electromagnetic radiation reflected by the reproductive organs is detected by the sensor and optionally evaluated in combination with the arithmetic unit and / or the filter. Even if light should be reflected from the leaves, for example stray light, from other light sources, the recognizable organ of reproduction must be distinguished from leaves.

Das vorgestellte Verfahren ist u. a. zum automatischen Erkennen von Fortpflanzungsorganen der Pflanze geeignet, die als Früchte oder Blüten ausgebildet sowie grün sind und sich deshalb wegen ihres Farbtons nur geringfügig von den Blättern unterscheiden. Dies ist bspw. bei Äpfeln der Sorte Golden Delicious der Fall, die auch im reifen Zustand grün sind. Das Erkennen mindestens eines Fortpflanzungsorgans der Pflanze, d. h. einer Frucht und/oder einer Blüte, sowie ein Unterscheiden dieses Fortpflanzungsorgans von Blättern beruht in Ausgestaltung auf einer reduzierten Absorption von elektromagnetischer Strahlung durch das mindestens eine Fortpflanzungsorgan, das im Rahmen des Verfahrens auf die Pflanze gestrahlt und von der mindestens einen Art Chlorophyll stark absorbiert wird. Dabei ist es möglich, das mindestens eine Fortpflanzungsorgan auch für den Fall, dass es grün ist und somit bei geringem Farbkontrast zu den Blättern aufweist, gut von diesen zu unterscheiden.The presented method is u. a. suitable for automatic detection of reproductive organs of the plant, which are formed as fruits or flowers and are green and therefore differ only slightly from the leaves because of their color. This is the case, for example, with apples of the Golden Delicious variety, which are also green when ripe. Recognition of at least one reproductive organ of the plant, d. H. a fruit and / or a flower, as well as a distinction of this reproductive organ of leaves is based in a refinement on a reduced absorption of electromagnetic radiation by the at least one reproductive organ which is blasted in the context of the process on the plant and strongly absorbed by the at least one type of chlorophyll , It is possible, the at least one reproductive organ well in the event that it is green and thus with little color contrast to the leaves to distinguish well from these.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Pflanze mit der Quelle für elektromagnetische Strahlung angestrahlt, die bspw. Laserdioden umfasst. Dabei wird von dem Sensor für elektromagnetische Strahlung, bspw. einem optischen Sensor, üblicherweise einer Kamera, ein Bild der Pflanze erfasst und optisch und/oder spektral ausgewertet. Für das Verfahren sind unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten denkbar. So ist es möglich, das Verfahren zum Erkennen des mindestens einen sich von einem Blatt unterscheidenden Fortpflanzungsorgans im Rahmen einer Ernte mindestens einer Frucht einzusetzen. Hierbei wird die mindestens eine Frucht zunächst optisch erkannt. Dann ist es möglich, eine genaue Position der Frucht an der Pflanze zu ermitteln. Sobald die Position der mindestens einen Frucht bekannt ist, ist es möglich, ein Greifgerät zu der Position zu verfahren und die mindestens eine Frucht zu ergreifen.In one embodiment of the method, the plant is irradiated with the source of electromagnetic radiation, which includes, for example, laser diodes. In this case, the sensor for electromagnetic radiation, for example an optical sensor, usually a camera, detects an image of the plant and evaluates it visually and / or spectrally. For the process different applications are conceivable. Thus, it is possible to use the method for recognizing the at least one propagule differing from a leaf in the context of harvesting at least one fruit. Here, the at least one fruit is first recognized optically. Then it is possible to determine an exact position of the fruit on the plant. Once the position of the at least one fruit is known, it is possible to move a gripping device to the position and grasp the at least one fruit.

Falls das mindestens eine von Blättern zu unterscheidende Fortpflanzungsorgan eine Blüte ist, wird diese ebenfalls im Rahmen des Verfahrens optisch erkannt. Ähnlich wie bei der mindestens einen Frucht ist weiterhin eine Position der mindestens einen Blüte erfassbar, wobei ein Bestäubungsgerät zu der mindestens einen Blüte verfahrbar ist, mit dem die mindestens eine Blüte zu bestäuben ist.If the at least one to be distinguished from leaves reproductive organ is a flower, this is also recognized optically in the process. Similar to the at least one fruit, a position of the at least one flower is furthermore detectable, wherein a pollination device can be moved to the at least one flower with which the at least one flower is to be pollinated.

Eine derartige künstliche Bestäubung ist durchführbar, falls Insekten, üblicherweise Bienen oder Hummeln, hierzu nicht vorhanden sind.Such artificial pollination is feasible if insects, usually bees or bumblebees, are absent for this purpose.

Die mindestens eine Frucht oder die mindestens eine Blüte wird anhand ihres geringen Absorptionsverhaltens mindestens einer Wellenlänge, die von der mindestens einen Art Chlorophyll stark absorbiert wird, erkannt.The at least one fruit or the at least one flower is recognized on the basis of its low absorption behavior of at least one wavelength, which is strongly absorbed by the at least one type of chlorophyll.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Figurenlistelist of figures

  • 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für ein Absorptionsspektrum, das bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt wird. 1 shows a schematic representation of an example of an absorption spectrum, which is taken into account in one embodiment of the method according to the invention.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement for carrying out the method according to the invention.

1 zeigt in schematischer Darstellung die Sonne 2, die elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Frequenzen ausstrahlt. Dabei umfasst das Spektrum der Sonne 2 kurzwellige elektromagnetische Strahlung 4, d. h. Gammastrahlung 6, Röntgenstrahlung 8, sowie UV-Licht 10. Weiterhin umfasst das Spektrum der Sonne 2 optisch sichtbare elektromagnetische Strahlung 12, die wiederum in blaues Licht 14, in grünes Licht 16, in gelbes Licht 18 und in rotes Licht 20 unterteilt ist. Außerdem wird von der Sonne 2 langwellige elektromagnetische Strahlung 22 erzeugt, die wiederum in infrarotes Licht 24, kurze Radiowellen 26 und lange Radiowellen 28 unterteilt ist. 1 shows a schematic representation of the sun 2 , which emits electromagnetic radiation of different frequencies. The spectrum covers the sun 2 short-wave electromagnetic radiation 4 ie gamma radiation 6 , X-ray radiation 8th , as well as UV light 10 , Furthermore, the spectrum of the sun 2 comprises optically visible electromagnetic radiation 12 , in turn, in blue light 14 in green light 16 in yellow light 18 and in red light 20 is divided. Besides, it's from the sun 2 generated long-wave electromagnetic radiation 22, which in turn is in infrared light 24 , short radio waves 26 and long radio waves 28 is divided.

1 zeigt weiterhin in schematischer Darstellung ein Blatt 30 sowie ein Diagramm mit einer Abszisse 32, entlang der eine Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung in Nanometern aufgetragen ist, und eine Ordinate 34, entlang ein Grad einer Absorption der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung 12, hier von Licht aufgetragen ist. 1 further shows in schematic representation a sheet 30 and a diagram with an abscissa 32 along which a wavelength of electromagnetic radiation in nanometers is plotted, and an ordinate 34 , along a degree of one Absorption of visible electromagnetic radiation 12 , here is applied by light.

Das Blatt 30 enthält mindestens eine Art Chlorophyll, mit dem das Blatt 30 eine Photosynthese durchführt, wodurch eine Pflanze 48 (2), an der das Blatt 30 hängt, ernährt wird. Diesbezüglich ist in dem Diagramm aus 1 ein Absorptionsspektrum 36 von Chlorophyll A angegeben. Außerdem sind im Rahmen des Verfahrens weitere Arten von Chlorophyll, bspw. Chlorophyll B, zu berücksichtigen.The leaf 30 Contains at least one type of chlorophyll with which the leaf 30 performs a photosynthesis, whereby a plant 48 ( 2 ), on which the sheet 30 hangs, is nourished. In this regard, in the diagram 1 an absorption spectrum 36 of chlorophyll A is given. In addition, other types of chlorophyll, for example. Chlorophyll B, are to be considered in the context of the method.

Das Absorptionsspektrum 36 umfasst zwei Maxima 38, 40, wobei sich ein erstes Maximum 38 im Bereich des blauen Lichts 14 und ein zweites Maximum 40 in einem Wellenlängenbereich des roten Lichts 20 befindet. Dabei wird von dem Blatt 30 bei dem ersten Maximum 38, das auch als Soret-Bande bezeichnet wird, mehr Licht als bei dem zweiten Maximum 40 absorbiert. Dagegen wird von dem Blatt 30 in einem Bereich zwischen den beiden Maxima 38, 40 für grünes und gelbes Licht 16, 18 wenig Licht absorbiert, weshalb das Blatt 30 grün erscheint.The absorption spectrum 36 includes two maxima 38 . 40 , wherein a first maximum 38 in the region of the blue light 14 and a second maximum 40 in a wavelength range of the red light 20 located. It is from the sheet 30 at the first maximum 38 , which is also called a Soret band, more light than at the second maximum 40 absorbed. In contrast, of the sheet 30 in a region between the two maxima 38 . 40 for green and yellow light 16 . 18 little light absorbs, which is why the sheet 30 green appears.

2 zeigt einen Ast 50 einer als Baum ausgebildeten Pflanze 48, an der mehrere Blätter 30 sowie Früchte 52 hängen und somit angeordnet sind. Somit ist vorgesehen, dass sowohl die Blätter 30 als auch die Früchte 52 als Organe der Pflanze 48 ausgebildet sind, wobei jeweils ein als Blatt 30 ausgebildetes Organ zur Ernährung der Pflanze 48 durch Photosynthese vorgesehen ist, wohingegen ein als Frucht 52 ausgebildetes Fortpflanzungsorgan der Pflanze 48 zur Fortpflanzung der Pflanze 48 vorgesehen ist. Dabei geht eine jeweilige Frucht 52 nach einer Bestäubung einer Blüte der Pflanze 48 hervor, wobei eine derartige Blüte ebenfalls als Fortpflanzungsorgan zur Fortpflanzung der Pflanze 48 vorgesehen ist. 2 shows a branch 50 a plant formed as a tree 48 , at the several leaves 30 as well as fruits 52 hang and are thus arranged. Thus it is envisaged that both the leaves 30 as well as the fruits 52 are formed as organs of the plant 48, each one as a leaf 30 trained organ for feeding the plant 48 by photosynthesis, whereas a fruit 52 trained reproductive organ of the plant 48 for the reproduction of the plant 48 is provided. It goes a particular fruit 52 after pollination of a flower of the plant 48 such a flower also acts as a reproductive organ for propagating the plant 48 is provided.

Zur Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in 2 schematisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 54 verwendet. Dabei umfasst die Anordnung 54 eine Quelle 56 für elektromagnetische Strahlung, hier eine Lichtquelle, einen Sensor 58 für elektromagnetische Strahlung, hier einen Lichtsensor, und eine Recheneinheit 60. Zur Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Pflanze 48 von der Quelle 56 mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, deren Spektrum mindestens eine Wellenlänge umfasst, die von mindestens einer Art Chlorophyll, das die Blätter 30 enthalten, absorbiert wird. Dagegen wird diese elektromagnetische Strahlung von den Früchten 52 reflektiert. Die mit der Quelle 56 bestrahlte Pflanze 48 wird von dem Sensor 58 erfasst, wobei dieser Sensor 58 dazu ausgebildet ist, die von den Früchten 52 reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Weiterhin werden die Früchte 52 von dem Sensor 58 und/oder der Recheneinheit 60 erkannt und von den Blättern 30 optisch unterschieden. Hierbei ist ergänzend vorgesehen, dass von der Recheneinheit 60 exakte Positionen und somit Koordinaten der erkannten Früchte 52 ermittelt werden.To carry out the embodiment of the method according to the invention is in 2 schematically illustrated embodiment of the inventive arrangement 54 used. In this case, the arrangement includes 54 a source 56 for electromagnetic radiation, here a light source, a sensor 58 for electromagnetic radiation, here a light sensor, and a computing unit 60 , To carry out the embodiment of the method according to the invention, the plant 48 is from the source 56 irradiated with electromagnetic radiation whose spectrum comprises at least one wavelength of at least one kind chlorophyll, which leaves 30 contained, absorbed. In contrast, this electromagnetic radiation from the fruits 52 reflected. The one with the source 56 irradiated plant 48 is from the sensor 58 detected, this sensor 58 is trained to that of the fruits 52 to detect reflected electromagnetic radiation. Continue to be the fruits 52 from the sensor 58 and / or the arithmetic unit 60 recognized and from the leaves 30 visually distinguished. It is additionally provided that of the arithmetic unit 60 exact positions and thus coordinates of the detected fruits 52 be determined.

In Ausgestaltung weist die Anordnung 54 ein hier als Greifgerät ausgebildetes Betätigungsgerät 62 auf, das von der Recheneinheit 60 gesteuert wird. Hierbei wird das Betätigungsgerät 62 zu Positionen erkannter Früchte 52 gefahren. Die Früchte 52 werden von dem Betätigungsgerät 62 automatisch geerntet.In an embodiment, the arrangement 54 a trained here as a gripping device operating device 62, which of the arithmetic unit 60 is controlled. This is the operating device 62 to positions of recognized fruits 52 hazards. The fruits 52 are from the operating device 62 automatically harvested.

In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass mit der vorgestellten Anordnung 54 statt der Früchte 52 Blüten als Fortpflanzungsorgane von den Blättern 52 unterschieden werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, dass das Betätigungsgerät 62 als Bestäubungsgerät zum automatischen Bestäuben der Blüten ausgebildet ist, wobei das Betätigungsgerät 62 an eine jeweils identifizierte Position einer erkannten Blüte herangefahren wird.In an alternative embodiment, it is possible that with the presented arrangement 54 instead of fruits 52 Flowers are distinguished as a reproductive organ of the leaves 52. In such an embodiment, it is further provided that the actuating device 62 is designed as a dusting device for automatic dusting of the flowers, wherein the actuating device 62 is approached to a respectively identified position of a recognized flower.

In Ausgestaltung werden zum Erkennen und somit zum Detektieren von Früchten 52 oder Blüten als mögliche Fortpflanzungsorgane der Pflanze 48 Laserdioden verwendet, die die Quelle 56 für elektromagnetische Strahlung bilden. Dabei wird von der Quelle 56 elektromagnetische Strahlung mit mindestens einer Wellenlänge ausgestrahlt, die hier von Chlorophyll A stark absorbiert wird, wobei das Absorptionsspektrum 36 von Chlorophyll A bei dieser mindestens einen Wellenlänge der elektromagnetische Strahlung ein Maximum 38, 40 aufweist.In an embodiment, for recognizing and thus detecting fruits 52 or flowers as possible reproductive organs of the plant 48 Laser diodes used that are the source 56 for electromagnetic radiation. It is from the source 56 emitted electromagnetic radiation having at least one wavelength, which is strongly absorbed by chlorophyll A, wherein the absorption spectrum 36 of chlorophyll A in this at least one wavelength of the electromagnetic radiation is a maximum 38 . 40 having.

Dies betrifft hier eine Wellenlänge zwischen 400 und 450 nm für blaues Licht und umfasst somit auch die Soret-Bande als erstes Maximum 38 des Absorptionsspektrums 36. Alternativ ist es möglich, dass die Quelle 56 Licht und somit elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 630 und 700 nm für rotes Licht ausstrahlt, das bzw. die das zweite Maximum 40 des Absorptionsspektrums von Chlorophyll A umfasst.This applies here to a wavelength between 400 and 450 nm for blue light and thus also includes the Soret band as the first maximum 38 of the absorption spectrum 36. Alternatively, it is possible that the source 56 Light and thus electromagnetic radiation with a wavelength between 630 and 700 nm for red light emits, the or the second maximum 40 of the absorption spectrum of chlorophyll A.

Es ist denkbar, als Quelle 56 für die elektromagnetische Strahlung mindestens eine Laserdiode zu verwenden, die bspw. auch in einem sogenannten Blue-Ray-Player zum Einsatz kommt. Eine derartige Laserdiode strahlt üblicherweise Licht mit einer Wellenlänge von 405 nm aus, das demnach blau ist. Die im Rahmen des Verfahrens von der Quelle 56 ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung wird von dem Chlorophyll A absorbiert, weshalb die Blätter 30 dadurch schwarz erscheinen, wohingegen Früchte 52, Blüten, aber auch Äste 50 die elektromagnetische Strahlung reflektieren. Die einzelnen Wellenlängen können unter Nutzung eines Kantenfilters in dem Sensor 58 für elektromagnetische Strahlung voneinander spektral getrennt werden, wodurch eine Verarbeitung eines Bilds, das von dem Sensor 58 erfasst wird, vereinfacht wird. Dieser Sensor 58 ist bspw. als Photodiode des Blu-Ray-Players ausgebildet. Weiterhin ist es möglich, eine bspw. runde Frucht 52 von einem länglichen Ast 50 zu unterscheiden.It is conceivable as a source 56 for electromagnetic radiation to use at least one laser diode, which is, for example, in a so-called blue-ray player used. Such a laser diode usually emits light having a wavelength of 405 nm, which is therefore blue. The under the procedure of the source 56 emitted electromagnetic radiation is absorbed by the chlorophyll A, which is why the leaves 30 thereby appear black, whereas fruits 52 , Flowers, but also branches 50 reflect the electromagnetic radiation. The individual wavelengths can be determined using an edge filter in the sensor 58 be spectrally separated from each other for electromagnetic radiation, whereby a processing of an image by the sensor 58 is simplified. This sensor 58 is, for example, designed as a photodiode of the Blu-ray player. Furthermore, it is possible, for example, a round fruit 52 from an elongated branch 50 to distinguish.

Das vorgestellte Verfahren ist für verschiedene Pflanzen 48, die Früchte 52 und Blüten tragen, einsetzbar. Mit dem Verfahren ist u. a. Obst an der Pflanze 48 erkennbar. Dies betrifft u. a. Äpfel, Birnen, Limetten oder Trauben. Durch die vorgesehene Wahl der mindestens einen Wellenlänge für die elektromagnetische Strahlung ist es auch möglich, Früchte 52 oder Blüten von Blättern 30 zu unterscheiden, die selber grün sind, jedoch elektromagnetische Strahlung, die von mindestens einer Art Chlorophyll absorbiert wird, zumindest teilweise reflektieren. In den Blättern 30 findet als Reaktion Photosynthese statt, wobei Lichtquanten diese Reaktion antreiben. Dagegen findet in Früchten 52 oder Blüten keine Photosynthese statt, so dass Lichtquanten lediglich über Fluoreszenz wieder abgegeben werden. Außerdem ist es möglich, dass eine Sättigung des Chlorophylls eintritt. Somit werden die Lichtquanten mit dem Sensor 58 entweder über Fluoreszenz und/oder durch Reflektion aufgrund der Sättigung des Chlorophylls detektiert.The presented procedure is for different plants 48 , the fruits 52 and flowers, can be used. The process includes fruit on the plant 48 recognizable. This includes apples, pears, limes or grapes. Due to the intended choice of at least one wavelength for the electromagnetic radiation, it is also possible fruit 52 or flowers of leaves 30 which are themselves green, but at least partially reflect electromagnetic radiation that is absorbed by at least one type of chlorophyll. In the leaves 30 takes photosynthesis as a reaction, with light quanta driving this reaction. In contrast, found in fruits 52 or blossoms, no photosynthesis takes place, so that light quanta are released only via fluorescence. In addition, it is possible that a saturation of the chlorophyll occurs. Thus, the quantum of light with the sensor 58 detected either by fluorescence and / or by reflection due to saturation of the chlorophyll.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 69814847 T2 [0006]DE 69814847 T2
  • DE 4116728 C2 [0007]DE 4116728 C2 [0007]

Claims (10)

Verfahren zum Erkennen mindestens eines Fortpflanzungsorgans einer Pflanze (48) an dieser Pflanze (48), wobei die Pflanze (48) auch Blätter (30) trägt, die mindestens eine Art Chlorophyll enthalten, wobei die Pflanze (48) mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, die mindestens eine Wellenlänge umfasst, die von der mindestens einen Art Chlorophyll und somit von den Blättern (30) absorbiert wird, wohingegen die elektromagnetische Strahlung von dem mindestens einen Fortpflanzungsorgan reflektiert, erfasst und ausgewertet wird, wodurch das mindestens eine Fortpflanzungsorgan von den Blättern (30) unterschieden wird.A method of detecting at least one reproductive organ of a plant (48) on said plant (48), the plant (48) also carrying leaves (30) containing at least one species of chlorophyll, the plant (48) being irradiated with electromagnetic radiation, which comprises at least one wavelength which is absorbed by the at least one type of chlorophyll and thus by the leaves (30), whereas the electromagnetic radiation is reflected, detected and evaluated by the at least one reproductive organ, whereby the at least one reproductive organ is separated from the leaves (30 ) is distinguished. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Pflanze (48) mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, deren mindestens eine Wellenlänge einer Wellenlänge entspricht, für die ein Absorptionsspektrum (36) der mindestens einen Art Chlorophyll ein Maximum (38, 40) aufweist.Method according to Claim 1 in which the plant (48) is irradiated with electromagnetic radiation whose at least one wavelength corresponds to a wavelength for which an absorption spectrum (36) of the at least one type of chlorophyll has a maximum (38, 40). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Pflanze (48) mit blauem Licht als elektromagnetische Strahlung bestrahlt wird.Method according to Claim 1 or 2 in which the plant (48) is irradiated with blue light as electromagnetic radiation. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Pflanze (48) mit rotem Licht als elektromagnetische Strahlung bestrahlt wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the plant (48) is irradiated with red light as electromagnetic radiation. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit dem mindestens ein grünes Fortpflanzungsorgan, das sich von Blättern (30) unterscheidet, erkannt wird.Method according to one of the preceding claims, with which at least one green reproductive organ, which differs from leaves (30), is recognized. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit dem mindestens ein Fortpflanzungsorgan erkannt wird, das als Frucht (52) der Pflanze (48) ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, with which at least one reproductive organ is recognized, which is formed as a fruit (52) of the plant (48). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit dem mindestens ein Fortpflanzungsorgan erkannt wird, das als Blüte der Pflanze (48) ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, with which at least one reproductive organ is recognized, which is designed as a flower of the plant (48). Anordnung zum Erkennen mindestens eines Fortpflanzungsorgans einer Pflanze (48) an dieser Pflanze (48), wobei die Pflanze (48) auch Blätter (30) trägt, die mindestens eine Art Chlorophyll enthalten, wobei die Anordnung (54) eine Quelle (56) für elektromagnetische Strahlung und einen Sensor (58) für elektromagnetische Strahlung aufweist, wobei die Quelle (56) dazu ausgebildet ist, die Pflanze (48) mit elektromagnetischer Strahlung zu bestrahlen, die mindestens eine Wellenlänge umfasst, die von der mindestens einen Art Chlorophyll und den Blättern (30) absorbiert wird, wohingegen das mindestens eine Fortpflanzungsorgan elektromagnetische Strahlung reflektiert, wobei der Sensor (58) dazu ausgebildet ist, die reflektierte elektromagnetische Strahlung zu erfassen und auszuwerten sowie das mindestens eine Fortpflanzungsorgan von den Blättern (30) zu unterscheiden.An assembly for detecting at least one reproductive organ of a plant (48) on said plant (48), said plant (48) also carrying leaves (30) containing at least one species of chlorophyll, said assembly (54) comprising a source (56) for electromagnetic radiation and a sensor (58) for electromagnetic radiation, wherein the source (56) is adapted to irradiate the plant (48) with electromagnetic radiation comprising at least one wavelength of the at least one type of chlorophyll and the leaves (30), whereas the at least one reproductive organ reflects electromagnetic radiation, wherein the sensor (58) is adapted to detect and evaluate the reflected electromagnetic radiation and to distinguish the at least one reproductive organ from the leaves (30). Anordnung nach Anspruch 8, bei der die Quelle (56) als Laser ausgebildet ist.Arrangement according to Claim 8 in which the source (56) is designed as a laser. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, die eine Recheneinheit (60) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine räumliche Position des mindestens einen erkannten Fortpflanzungsorgans an der Pflanze (48) zu ermitteln.Arrangement according to Claim 8 or 9 device comprising a computing unit (60) adapted to determine a spatial position of the at least one recognized reproductive organ on the plant (48).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532757A (en) * 1983-09-30 1985-08-06 Martin Marietta Corporation Robotic fruit harvester
DE4116728C2 (en) 1990-05-24 1996-05-09 Mezoegazdasagi Es Elelmiszerip Fruit pickers and targeting method
DE69814847T2 (en) 1997-04-16 2004-01-22 Carnegie Mellon University AGRICULTURAL HARVEST WITH ROBOT CONTROL
US20150075066A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Palo Alto Research Center Incorporated Unwanted plant removal system having variable optics

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532757A (en) * 1983-09-30 1985-08-06 Martin Marietta Corporation Robotic fruit harvester
DE4116728C2 (en) 1990-05-24 1996-05-09 Mezoegazdasagi Es Elelmiszerip Fruit pickers and targeting method
DE69814847T2 (en) 1997-04-16 2004-01-22 Carnegie Mellon University AGRICULTURAL HARVEST WITH ROBOT CONTROL
US20150075066A1 (en) * 2013-09-13 2015-03-19 Palo Alto Research Center Incorporated Unwanted plant removal system having variable optics

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