DE3322683C2

DE3322683C2 - Vorrichtung zum Ernten von Früchten mit einem fotoelektrischen Fruchtlagedetektor

Info

Publication number: DE3322683C2
Application number: DE3322683A
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Okuyama; Hiroshi Sakai Osaka Suzuki; Jituo Yoshida
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1982-08-11
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1986-01-09
Also published as: FR2531604B1; US4519193A; JPS5931614A; DE3322683A1; FR2531604A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ernten von Früchten mit einem Fruchtlagedetektor zum Suchen und Erfassen der Lagen von Früchten, einer Antriebseinrichtung zum Bewegen eines Fruchtpflückabschnitts und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebseinrichtung entsprechend den mit Hilfe des Fruchtlagedetektors erfaßten Fruchtlagen, um den Fruchtpflückabschnitt zu Lagen zu bewegen, die zum Pflücken der Früchte geeignet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ernten von Früchten mit einem fotoelektrischen Fruchtlagedetektor entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3.

Aus der FR-OS 24 52 864 ist eine Erntemaschine für Früchte bekanntgeworden, die mit einem Ortungssystem ausgestattet ist Dieses Ortungssystem ermöglicht eine nähere Angabe der Farbe und der Entfernung des auf der Zielachse gelegenen Gegenstandes. Die durch den anvisierten Gegenstand reflektierten Lichtstrahlen werden durch ein optisches Filter gefiltert, dann einer Scharfeinstellung durch eine Linse unterzogen und erreichen schließlich einen Fotosensor. Ein elektronischer Stromkreis läßt die Messung der Intensität der erhaltenen Strahlen zu. Falls diese Intensität eine bestimmte Stufe überschreitet wird über ein elektronisches Signal ein Relais ausgelöst, das eine Unterbrechung der Versorgung des Abtastmotors bewirkt

Wenn das System einen Gegenstand mit einer im voraus bestimmten Farbe geortet hat, wird die Abtastoptik für einen Moment angehalten. Das telemetrische System wird erregt und so die Entfernung des ins Auge gefaßten Gegenstandes bestimmt Das telemetrische System verwendet eine Ultraschallquelle, die von einem piezoelektrischen ^y'sndler Eiis^crcsandt und eni^fan^en wird. Mit Hilfe dieser Quelle wird die Zeit hin und zurück zum anvisierten Gegenstand mittels eines üblichen elektrischen Schaltkreises gemessen.

Mit Hilfe der bekannten Einrichtung kann also die Farbe der zu erntenden Frucht sowie die örtliche Lage in Form von Pfeilstrahlrichtung und Abstand vom Gerät bestimmt werden.

Gemäß der Erfindung soll nun bei einer Einrichtung der in Rede stehenden Art ein Fernsehbild mit einer Einrichtung zur Bestimmung einer Stelle auf dem Bildschirm als Möglichkeit einer einfachen Befehlsgabe der Bedienungsperson an die ansonsten automatisch arbeitende Vorrichtung ermöglicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 oder 3.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 und 2 jeweils eine Erntevr-rrichtung für Früchte in perspektivischer Ansicht;

F i g. 3 ein erstes Beispiel eines Fruchtlagedetektors;

Fig.4 ein Flußdiagramm einer Steuerfolge für den Fruchtlagedetektor gemäß F i g. 3;

F i g. 5 und 6 eine Ansicht bzw. ein Flußdiagramm, die den F i g. 3 bzw. 4 entsprechen und ein zweites Beispiel eines Fruchtlagedetektors betreffen;

F i g. 7 und 8 eine Ansicht bzw. ein Flußdiagramm, die den Fig.3 und 4 entsprechen und ein drittes Beispiel betreffen.

Die F i g. 1 und 2 zeigen jeweils eine Ansicht einer Fruchterntevorrichtung. Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 ist ein Fahrersitz vorgesehen, wohingegen die Vorrichtung gemäß F i g. 2 in Erwiderung auf Befehle von einem getrennt angeordneten Fernsehmonitor 8 betätigt wird.

Die Fruchterntevorrichtung mit Fahrersitz gemäß Fig. 1 pflückt Früchte von unten her von einem Baum. Sie ist deshalb zum Pflücken von Äpfeln oder anderen Früchten, die von hochgewachsenen Bäumen getragen werden, geeignet. Die Fruchterntevorrichtung mit Fernsteuerung gemäß Fig.2 besitzt einen bogenförmigen Rahmen 1, der kleinere Bäume, wie z. B. Orangenbäume, die nahe beieinander stehen, überbrückt

Jede dieser Erntevorrichtungen besitzt ein Fahrwerk 2 und einen auf dem Hauptrahmen 1 befestigten Fruchtlagedetektor 3 zum Erfassen der Lage einer Frucht sowie eine Pflückeinrichtung 4. Die Pflückeinrichtung 4 weist eine Gelenkauslegergruppe 5 mit einem hohen

Freiheitsgrad auf, an derem äußeren Ende ein Pflücksegment 6 befestigt ist Die mit Hilfe des an dem äußeren Ende der Gelenkauslegergruppe 5 befestigten Pflückabschnitts 6 abgepflückte Frucht kann durch Bewegung der Gelenkauslegergruppe 5 zu einer Sammelstelle befördert werden. Jedoch kann auch ein dehnbares und flexibles Förderrohr 7 vorgesehen sein, das sich zwischen dem Pflückabschnitt 6 und dem Hauptrahmen 1 erstreckt und zur Beförderung der Frucht zu einer in dem Hauptrahmen 1 vorgesehenen, nicht dargestellten Sammelstelle dient In F i g. 1 ist das Förderrohr 7 in der Gelenkeuslegergruppe 5 befestigt um zu verhindern, daß es bei der Bewegung der Gelenkauslegergruppe 5 mit dieser kollidiert

Fig.3 erläutert ein Beispiel eines Fruchtlagedetektors, der eine Fernsehkamera 9 und eine Laserquelle 22 aufweist und der entsprechend der Befehlsfolge der F i g. 4 betrieben wird.

Die Fernsehkamera 9 ist mit Hilfe eines nicht dargestellten Motors um eine erste horizontale Achse £1 drehbar, die senkrecht zur optischen Achse t steht Die Laserquelle 22, die einen Punktstrahlsender dar.· teilt, ist ebenfalls mit Hilfe eines nicht dargestellten Motors um eine zweite horizontale Achse £2 drehbar, die senkder optischen Achse rin gewissen Intervallen innerhalb eines gewissen Suchbereichs ausgesendet, wobei sich der Laserstrahl auf jede Bewegungsinstruktion hin bewegt

Jedesmal, wenn der Laserstrahl bewegt wird, läßt die Bedienungsperson die Fernsehkamera 9 um die erste horizontale Achse Ei drehen, wodurch eine von dem Laserstrahl bestrahlte Frucht A an einem Bezugspunkt auf einem Bildschirm S erfaßt und deren Koordinate in

ίο den Rechner eingegeben wird. Der Bezugspunkt entspricht der optischen Achse t der Fernsehkamera 9. Die Koordinate der Lage der Frucht, wird auf Grundlage der Drehwinkel θ 1, θ 2 und θ 3 um die entsprechende Achse Ei, E2 und £3 und eines zwischen der Fernsehkamera 9 und der Laserquelle 22 vorliegenden Abstands d berechnet

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, wird dem Rechner ein Befehl zur Bestimmung der Lage gegeben, der darauf jede der obigen Informationen einliest d. h. die Winkel θ 1, θ 2 und θ 3 und den Abstand d. Die Koordinate der Lage einer Fracht A wird unter Verwendung des Prinzips der Dreieckmessung und zylinderförmiger Koordinaten berechnet Aufgrund der sich ergebenen Koordinate urteilt der Rechner darüber, ob die Koordinate

recht zur optischen Achse r steht Sowohl die Fernseh- 25 innerhalb der Reichweite der Pflückeinrichtung 4 ist

kamera 9 als auch die Laserquelle 22 sind mit Hilfe eines oder nicht. Ist die Koordinate außerhalb der Reichweite,

nicht dargestellten Motors ebenso um eine senkrechte so gibt der Rechner der Bedienungsperson hinsichtlich

Achse Ei drehbar. dieses Ergebnisses lediglich einen Hinweis bzw. eine

Die beiden horizontalen Achsen Ei und E2 verlau- Anzeige. Ist die Koordinate innerhalb der Reichweite,

fen parallel zueinander. Die erste horizontale Achse Ei, 30 so wird die Koordinate mit Lagen von Früchten vergli-

die optische Achse t der Fernsehkamera 9 und die senk- chen, die bis jetzt erfaßt wurden, um eine Pflückfolge zu

rechte Achse £3 schneiden sich in einem Punkt Die ' ...._.

zweite horizontale Achse £2, die optische Achse r der Laserquelle 22 und die senkrechte Achse E3 schneiden sich ebenso in einem Punkt Die beiden horizontalen Achsen Ei und E2 sind um die senkrechte Achse EZ drehbar, wobei diese parallel zueinander bleiben. Die zweite horizontale Achse E 2 wandert entlang der senkrechten Achse E3, wobei die Achse E2 parallel zur ersten horizontalen Achse Ei bleibt

Demzufolge liegen die optischen Achsen t und r der Fernsehkamera 9 bzw. der Laserquelle 22 in einer Ebene, die um die senkrechte Achse £3 drehbar ist

Drehwinkel θ I, Θ2 und Θ3 von Bezugspunkten auf den entsprechenden Achsen Ei, E2 und £3 werden durch einen ersten, einen zweiten und iiinen dritten auf den Achsen befestigten Drehwinkelcodierer 25,26 bzw. 27 erfaßt

Weiterhin ist die Fernsehkamera 9, falls gewünscht, bestimmen. Nach einem Sortiervorgang werden die Lagen in dem Speicher abgespeichert Hinsichtlich der Pflückreihenfolge wird zuerst den Früchten in unteren Lagen und dann Früchten in näheren Lagen Vorrang gegeben. Demzufolge geht der Pflückvorgang von einer in einer untersten Lage befindlichen Frucht und von der nächstgelegenen, auf im wesentlichen gleicher Höhe gelegenen Frucht aus.

Hinsichtlich des Ausgleichs- bzw. Abweichungswinkels €2 der Laserquelle 22 ist der Fruchtsuchbereich in bezug auf Änderungen dieses Winkels variabel. Trifft der Laserstrahl auf Hindernisse, wie z. B Blätter, auf, so kann dieser Winkel geändert werden, um dies zu verhindern.

Fig.5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Fruchtlagedetektors, der entsprechend einer in F i g. 6 dargestellten Befehlsfolge betrieben werden kann.

Eine Fernsehkamera 9 kann mit Hilfe eines nicht dar

um die erste horizontale Adise Ei mit Hilfe eines nicht 50 gestellten Motors um eine erste horizontale Achse £1 dargestellten Steuerpults drehbar. Der Rechner, der gedreht werden, wobei die optische Achse t der Ferndiesen Lagedf.tektor 3 steuei t, empfängt Instruktionen,
die die Bewegung der Laserquelle 22, die Erfassung der

Fruchtlage, die Beendigung des Arbeitsvorgangs und sehkamera 9 senkrecht zu der ersten horizontalen Achse £1 eingestellt ist. Eine Laserquelle 22, die einen

_ _ PunKtstrahlsender darstellt, kann ebenso um eine zweite

den Drehwinkel der zweiten horizontalen Achse £2 für 55 horizontale Achse £2 gedreht werden, wobei die opli-

die Laserquelle 22 betreffen. sehe Achse r der Laserquelle 22 senkrecht zu der zwei-

Auf diese Instruktionen hin bewegt der Rechner die ten horizontalen Achse £2 eingestellt ist Sowohl die

Laserquelle 22 in einer gewissen Folge, wie dies in dem Fernsehkamera 9 als auch die Laserquelle 22 sind mit

Flußdiagramm der Fig.4 dargestellt ist Entsprechend Hilfe von nicht dargestellten Motoren auch um eine

der Befehlsfolge dieses Ausführungsbeispiels wird die 60 senkrechte Achse £3 drehbar.

Laserquelle 22 auf jede Instruktion hin um einen gewis- Sowohl die erste wie auch die zweite horizontale

sen Betrag bzw. Winkelgrad innerhalb eines vorbe- Achse Ei und £2 stehen senkrecht zu der vertikalen

stimmten Bereichs um die senkrechte Achse £3 ge- Achse £3 und können sich unabhängig voneinander um

dreht. 1st die Drehung um den vorbestimmten Winkel- die vertikale Achse £3 drehen. Die Drehwinkel φ i und

bereich beendet, wird die Laserquelle intermittierend 65 φ2 der beiden horizonülen Achsen Ei und £2 um die

entlang der senkrechten Achse £3 um eine gewisse Strecke angehoben, wobei "ie an jeder Stoppstelle die Drehung wiederholt. Somit wird ein Laserstrahl entlang vertikale Achse £3 werden von Drehcodierern 27 und 28 relativ zu einem gemeinsamen Bezugspunkt erfaßt. Ein Drehwinkel φ 3 der Fernsehkamera 9 um die erste

horizontale Achse Et und Drehwinkel φ4 der Laserquelle 22 um die zweite horizontale Achse £2 werden von Drehcodierern 25 und 26 erfaßt. Die Drehungen um diese Achsen £2, £2 bzw. £3 werden mit Hilfe von nicht dargestellten Motoren unter Steuerung eines Rechners bewirkt

Wie aus F i g. 5 ersichtlich, werden die Fernsehkameras 9 bzw. die Laserquelle 22 derart in eine Stellung gebracht, in der sich die senkrechte Achse £3, die erste horizontale Achse £1 und die optische Achse t der Fernsehkamera 9 bzw. die senkrechte Achse £3, die zweite horizontale Achse £2 und die optische Achse r der Laserquelle 22 in einem Punkt schneiden.

Die Blickrichtung der Fernsehkamera 9 wird durch den Rechner gesteuert Aufgrund von Signalen, die von einem nicht dargestellten Steuerpult herrühren, dreht der Rechner die Fernsehkamera 9 von einer Blickrich-

ng zu einer anderen, wie dies aus dem Flußdiagramm der Fig.6 ersichtlich ist Das Steuerpult kann eine Koordinate als Eingang übernehmen, die mittels eines Lichtstiftes auf einen schematisch bei S dargestellten Bildschirm eines nicht dargestellten Monitors für die Fernsehkamera 9 eingegeben wurde. Diese Koordinate wird dem Rechner weitergeleitet, der die Komponente φ S und die Komponente jp6 einer Winkeiabweichung bzw. Ablenkung der Linie y, die dem Punkt Λ'auf dem Bildschirm 5 entspricht, von der optischen Achse / der Fernsehkamera 9 sowie einen Winkel zur Kompensation dieser Abweichung berechnet. Im einzelnen verläuft eine Hilfslinie ζ in einer Ebene, die durch die optisehe Achse t der Fernsehkamera 9 und die erste horizontale Achse £ 1 gebildet wird. Eine von dieser Ebene und einer senkrecht zu der Achse £3 verlaufenden Ebene gebildete Schnittlinie w verläuft parallel zu der ersten horizontalen Achse E1. Demzufolge ergibt sich der Kompensationswinkel φ 8 zu:

φ 8 ■» arctan (tan φ 5/sin φ 3)

und der zwischen der Linie y und der vertikalen Achse £3 gebildete Winkel φ 7 ergibt sich aus der Gleichung:

φ 7 — aresin (sin φ 3 sec φ 8/sec φ 5).

Mit Hilfe des oben abgeleiteten Winkels φ 8 dreht der Rechner die Laserquelle 22 um die senkrechte Achse £3, um die optische Achse rder Laserquelle 22 in eine von der Linie y und der senkrechten Achse £3 gebildeten Ebene zu bringen, und um die zweite horizontale Achse £2 zu einer vorbestimmten Stelle bzw. Lage. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Laserquelie 22 bezüglich des Bezugspunktes bei einem Winkel 5p 2 (= φ 1 — φ 8) um die senkrechte Achse £3.

Der Rechner nimmt dann die Helligkeit und den Farbton eines bestimmten Punktes auf dem Bildschirm 5 in den Speicher auf, wobei die Helligkeit und der Farbton durch ein Bildsignal übertragen werden.

Anschließend bewegt sich der Arbeitsablauf dem Stadium (iv) zu, indem die Laserquelle 22 allmählich um die horizontale Achse £2 gedreht wird, während das Bildsignal des auf dem Bildschirm 5 bestimmten Punktes überprüft wird. Im einzelnen werden somit die Änderungen des Bildpunktes jedesmal überprüft, wenn die Laserquelle um einen geringen Winkel gedreht wurde. Der Drehcodiercr 26 erfaßt den Drehwinkei φ Α άζτ Linie r um die zweite horizontale Achse £2, wenn gewisse Änderungen im Bildsignal erfaßt werden. Anschließend wird eine Koordinate auf Grundlage des Dreieckmessungsprinzips und zylindrischer Koordinaten berechnet, und zwar unter Verwendung des Winkels φ 7 der Linie y relativ zu der senkrechten Ai:hse £ 3, des Winkels φ 2 um die senkrechte Achse £3 und des Winkels φ 4 um die zweite horizontale Achse £2.

Mit Hilfe des Lichtstiftes bestimmt die Bedienungsperson zuerst eine Frucht A, die auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors erscheint, und zwar jedesmal, wenn die Fernsehkamera 9 ihre Blickrichtung ändert, worauf sich die Laserquelle 22, wie oben beschrieben, bewegt und ein Laserstrahl die Frucht A anstrahlt. Zu diesem Zeitpunkt treten Änderungen in dem Bildsignal des auf dem Fernsehmonitorbildschirm bestimmten Punktes auf. und die Koordinate der Frucht wird in den Rechner eingegeben. Anschließend prüft der Rechner aufgrund der sich ergebenden Koordinate, ob diese innerhalb der Reichweite der Pflückeinrichtung 4 liegt oder nicht. Befindet sich die Koordinate außerhalb der Reichweite, so gibt der Rechner bezüglich dieses Effekts der Bedienungsperson lediglich einen Hinweis bzw. eine Anzeige. Befindet sich die Koordinate innerhalb der Reichweite, so wird die Koordinate in den Speicher eingegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird diese Koordinate mit Fruchtlagen verglichen, die die bis jetzt unter gewissen, nachfolgend beschriebenen Beziehungen erfaßt wurden, um eine Pflückfolge zu bestimmen, und nach einem Sortiervorgang zum Anordnen der Lagen in dieser Reihenfolge werdon diese Lagen im Speicher abgespeichert. Hinsichtlich der Pflückreihenfolge wird zuerst den Früchten in unteren Lagen und anschließend Früchten in näher gelegenen Lagen Vorrang gegeben. Demzufolge geht der Pflückvorgang von einer in einer untersten Lage befindlichen Frucht und von der nächstgelegenen auf im wesentlichen gleicher Höhe gelegenen Frucht aus.

F i g. 7 zeigt ein Prinzip eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fruchtlagedetektors, der entsprechend

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eint»! 111 1 1 5. %j uaigbaivnivii uviciiisiw^i. t»*,ii >x.k*i»u werden kann. Eine Fernsehkamera 9 und ein Infrarot-Entfernungsmesser 23 sind auf einen optischen Punkt ausgerichtet. Wird auf einen mit Hilfe der Fernsehkamera 9 auf einem Bildschirm abgebildeten Punkt hingedeutet so dreht sich der Infrarot-Entfernungsmesser 23 automatisch, um eine Blickrichtung einzunehmen, die dem bestimmten bzw. festgesetzten Punkt entspricht und mißt die Entfernung zu einem in dieser Richtung liegenden Gegenstand.

Die Fernsehkamera 9 und ein über dieser angeordneter Reflektor 24 bzw. ein Prisma sind um eine erste horizontale Achse Ei drehbar. Die Fernsehkamera 9 weist eine optische Achse f'auf, die durch den Reflektor 24 in eine Richtung t abgelenkt wird, die senkrecht zur ersten horizontalen Achse £ 1 verläuft

Die erste horizontale Achse £1 steht senkrecht zu einer vertikalen Achse £3 und ist um diese drehbar angeordnet Die Fernsehkamera 9 und der Reflektor 24 sind zusammen mit der ersten horizontalen Achse £1 um die vertikale Achse £3 drehbar. Andererseits weist der Infrarot-Entfernungsmesser 23, der an einem Schnittpunkt der ersten horizontalen Achse £ 1 mit der vertikalen Achse £3 angeordnet ist eine optische Achse rauf, die eine zweite horizontale Achse £2 im rechten Winkel schneidet Der Entfernungsmesser 23 kann um die zweite horizontale Achse £2 gedreht werden. Die zweite horizontale Achse £2 schneidet die vertikale Achse £3 im rechten Winke! und kann um diese vertikale Achse £3 gedreht werden. Demzufolge ist der Infrarot-Entfernungsmesser 23 zusammen mit der zweiten horizontalen Achse £2 um die vertikale Achse £3

drehbar.

Ein erster Drehcodierer 27 erfaßt einen Drehwinkel φ 1 der ersten horizontalen Achse E 1 um die vertikale Achse £3 relativ zu einer Bezugslinie x, die an dem Hauptrahmen festgelegt ist. Ein zweiter Drehcodierer 25 erfaßt einen Drehwinkel φ 2 der der optischen Achse der Fernsehkamera entsprechenden Linie rum die erste horizontale Achse £1 relativ zu einer senkrecht zur vertikalen Achse £3 liegenden Ebene. Ein dritter Drehcodierer 28, der mit der ersten horizontalen Achse £"1 verbunden ist, erfaßt einen Drehwinkel φ 3 der zweiten horizontalen Achse E2 um die vertikale Achse EZ relativ zu der ersten horizontalen Achse £1. Ein vierter Drehcodierer 26 erfaßt einen Drehwinkel φ 4 der optischen Achse r des Infrarot-Entfernungsmessers 23 um die zweite horizontale Achse £2. Die Drehungen der Fernsehkamera 9 und des Infrarot-Entfernungsmessers 23 um die Achsen £ 1, £2 und £3 werden mit Hilfe von nicht dargestellten impuismotoren vorgenommen, die entsprechend den Impulsausgangsgrößen eines Rechners betätigt werden.

Demzufolge werden die Blickrichtungen der Fernsehkamera 9 durch den Rechner gesteuert. Wie aus dem Flußdiagramm der F i g. 8 ersichtlich, dreht der Rechner die Fernsehkamera 9 von einer Blickrichtung in eine andere, und zwar jedesmal, wenn der Rechner von einem nicht dargestellten Steuerpult einen Befehl zum Drehen der Fernsehkamera 9 erhält.

Das Steuerpult weist einen Fernsehmonitor auf, der das von der Fernsehkamera 9 übertragene Bild wiedergibt. Bestimmt man mit Hilfe eines Lichtstiftes einen Punkt auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors, so wird die Koordinate dieses Punktes in den Rechner eingegeben. Der Rechner dreht den Infrarot-Entfernungsmesser 23, um dessen optische Achse r in eine Richtung auszurichten, die dem oben bestimmten Punkt entspricht, und zwar auf der Grundls*^ der Drehwinkel^/n 1 und φ 2 der optischen Achse der Fernsehkamera 9 entsprechenden Linie rund der Koordinate des bestimmten Punktes.

Geht man davon aus, daß die optische Achse t der Kamera 9 in den F i g. 7 gezeigten Richtung verläuft und Drehwinkel φ 1 und φ 2 um die vertikale Achse £3 bzw. die erste horizontale Achse E1 aufweist, so ist mit dem Bezugszeichen 5 in F i g. 7 der Bildschirm zu diesem Zeitpunkt schematisch dargestellt. Dieser Bildschirm 5 zeigt ein Bild des Reflektors 24, das ein durch gestrichelte Linien dargestelltes Bild 5' ist. Sobald ein Punkt auf dem Bildschirm S' bestimmt wird, werden relativ zur optischen Achse t der Fernsehkamera 9 Winkel φ 3 und φ 4 der sich in einer der Koordinate des Punktes entsprechenden Richtung erstreckenden Linie r erfaßt Entsprechend dem beschriebenen Aufbau schließt eine Ebene, die die Linien y und t einschließt, die erste horizontale Achse E1 ein.

Demzufolge überträgt der Rechner zu jedem der Impulsmotoren ein Impulssignal, um den Infrarot-Entfernungsmesser 23 um die vertikale Achse £3 und die zweite horizontale Achse £2 zu drehen, wodurch der Infrarot-Entfernungsmesser 23 in eine dem bestimmten ω Punkt entsprechende Richtung blickt Die Drehcodierer 25,26,27 und 28 erfassen die aktuellen Drehwinkel φ 1, ρ 2, 973 und φ\ um die entsprechenden Achsen, um Betriebsfehler der Impulsmotoren korrigieren zu können.

Anschließend" berechnet der Rechner die Entfernung, in dem der Reflektor 24 aus der optischen Achse r des Entfernungsmessers 23 entfernt wird.

Der Infrarot-Entfernungsmesser hat einen Aufbau, der im Prinzip dem bei einer Fotokamera gewöhnlich verwendeten Entfernungsmesser ähnlich ist. Dieser Entfernungsmesser sendet einen Infrarotstrahl aus und mißt die Zeit, die dieser bis zu seiner Rückkehr benötigt. Um eine Genauigkeit von einigen Zentimetern vorzusehen, mißt der Entfernungsmesser die Zeit mit einer Genauigkeit von 0,1 bis 0,2 ns.

Somit wird eine Koordinate der Lage einer Frucht A auf der Grundlage von Polarkoordinaten unter Heranziehung des Winkels des Infrarot-Entfernungsmessers 23 um die vertikale Achse £3 relativ zum Hauptrahmen, des Winkels um die zweite horizontale Achse £2 relativ zur vertikalen Achse £3 und des Abstandes der konkreten Frucht bestimmt.

Anschließend prüft der Rechner auf der Grundlage der sich ergebenden Koordinate, ob die Koordinate innerhalb der Reichweite der Pflückeinrichtung 4 liegt oder nicht. Befindet sich die Koordinate außer Reichweite, so gibt der Rechner bezüglich dieses Effekts der Bedienungsperson lediglich einen Hinweis bzw. eine Anzeige. Befindet sich die Koordinate innerhalb der Reichweite, so wird die Koordinate in den Speicher eingegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Koordinate mit Fruchtlagen verglichen, die bis jetzt unter gewissen Beziehungen erfaßt wurden, um eine Pflückfolge zu bestimmen, und nach einem Sortiervorgang werden die Lagen in dieser Reihenfolge im Speicher abgespeichert. Hinsichtlich der Pflückfolge wird zuerst den Früchten in niedrigeren Lagen und anschließend den Früchten in näheren Lagen Vorrang gegeben. Demzufolge geht der Pflückvorgang von einer in einer untersten Lage befindlichen Frucht aus und schreitet zu der am nächsten gelegenen und sich im wesentlichen in gleicher Höhe befindlichen Frucht fort.

Zur Eingabe der Fruchtkoordinate in den Rechner rnuß die Bedienun^esⁿersQn lediglich dis Frucht mit dem Lichtstift bestimmen, die auf dem Monitorbildschirm jedesmal bei Änderung des Blickwinkels der Fernsehkamera 9 erscheint. Nachdem die auf dem Bildschirm gezeigte Frucht angegeben ist, wird die Fernsehkamera 9 in eine andere Richtung gedreht und durch Wiederholung dieses Vorgangs werden die Koordinaten aller Früchte, die gepflückt werden können, in dem Rechner gespeichert.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ernten von Früchten mit einem fotoelektrischen Fruchtlagedetektor, der eine Entfernungsmeßeinrichtung beinhaltet, zum Suchen und Erfassen der Lagen von Früchten und mit einer Pflückvorrichtung, jeweils mit Steuer- und Antriebseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fruchtlagedetektor (3) eine Fernsehkamera (9), einen Fernsehmonitor, eine Einrichtung zum Bestimmen einer Stelle auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors (8), eine Einrichtung mit arithmetischer Logik und einen Punktstrahlsender (22) aufweist, der bewegbar ist, um mit einem Punktlicht (r) eine Abtastung auf einer optischen Achse (t) vornehmen zu können, die sich von der Fernsehkamera (9) zu einer Frucht (A) erstreckt, die auf dem Bildschirm (S) mit Hilfe der Einrichtung zum Bestimmen einer Stelle bestimmt ~yird, während die Einrichtung mit arithmetischer logik die Lage der Fracht mit Hilfe des Dreieckmessungsprinzips auf der Grundlage einer Richtung, in der sich die optische Achse (t) erstreckt, und einer Richtung, in der sich der Punktlichtstrahl (r) erstreckt, und in Erwiderung auf gewisse Bildsignaländerungen bestimmt, die an der bestimmten Stelle auf dem Bildschirm auftreten, wenn der Punktlichtstrahl an der Frucht ankommt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Punktstrahlsender (22) als Laserquelle ausgebildet ist.

3. Vorrichtung zum Ernten von Früchten mit einem fotoelektrischen Fruchuagedetektor, der eine Entfernungsmeßeinrichtung beeinhaltet, zum Suchen und Erfassen der Lagen \on Früchten und mit einer Pflückvorrichtung, jeweils mit Steuer- und Aniriebseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fruchtlagedetektor (3) eine Fernsehkamera (9), einen Fernsehmonitor (8), eine Einrichtung zum Bestimmen einer Stelle auf dem Bildschirm, eine Einrichtung mit arithmetischer Logik, einen mit einem Strahl arbeitenden Entfernungsmesser (23) und einen Reflektor (24) aufweist, der die optische Achse (t) der Fernsehkamera (9) in eine Richtung ablenkt, in der die Achse (r) eines von dem Entfernungsmesser (23) emittierten Strahls verläuft, wobei der Entfernungsmesser (23) derart lagegesteuert ist, daß die Strahlachse (r) des Entfernungsmessers (23) sich in eine Richtung erstreckt, in die sich die optische Achse (t)der Fernsehkamera (9) erstreckt, wenn die opti- jo sehe Achse (t) eine Frucht (A) erreicht, auf die auf dem Bildschirm (S) des Fernsehmonitors mit Hilfe der Einrichtung zum Bestimmen einer Stelle hingedeutet wird, um dadurch den Abstand einer Frucht zu messen sowie die Lage der Frucht mit Hilfe der Einrichtung mit arithmetischer Logik zu bestimmen (F i g. 7 und 8).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser (23) Infrarotstrahlen aussendet.