Roboter als Helfer bei der Salaternte
Roboterlösung zur Automatisierung der Salaternte
Kopfsalat ist in Europa und den USA eine wertvolle Kulturpflanze. Doch der der Mangel an Arbeitskräften erschwert die Ernte dieses wichtigen Feldgemüses, denn die Beschaffung ausreichender saisonaler Arbeitskräfte zur Erfüllung der Ernteverpflichtungen stellt eine der größten Herausforderungen des Sektors dar. Da die Lohninflation zudem schneller steigt als die Erzeugerpreise, sind die Margen sehr knapp. In England entwickeln Agrartechnik- und Maschinenexperten zusammen mit der IDS Imaging Development Systems GmbH (Obersulm) eine Roboterlösung zur Automatisierung der Salaternte.
Das Team arbeitet an einem von Innovate UK finanzierten Projekt und setzt sich zusammen aus Fachleuten der Landmaschinenfabrik Grimme, des Agri-EPI Centre (Edinburgh UK), der Harper Adams University (Newport UK), dem Centre for Machine Vision an der University of the West of England (Bristol) sowie zwei der größten Salaterzeuger des Vereinigten Königreichs, G's Fresh und PDM Produce.
Im Rahmen des Projekts werden bestehende Laucherntemaschinen so angepasst, dass sie den Salat vom Boden abheben und zwischen Quetschbändern einklemmen. Die äußeren Blätter des Salats werden mechanisch entfernt, um den Strunk freizulegen. Mit Hilfe der industriellen Bildverarbeitung und künstlicher Intelligenz wird dann ein präziser Schnittpunkt am Stängel ermittelt, um den Salatkopf vom Stängel zu trennen.
"Das Schneiden eines Eisbergsalats ist nach Angaben von Teamkollegen der G-Tochter Salad Harvesting Services Ltd. der technisch komplizierteste Schritt im Prozess, den es zu automatisieren gilt", erklärt Product Sales Specialist Rob Webb von IDS. "In den Prototypen des Ernteroboters, ist eine GigE Vision Kamera aus der uEye FA-Familie integriert. Sie gilt als besonders widerstandsfähig und ist daher ideal geeignet für anspruchsvolle Umgebungen. "Da es sich um eine Außenanwendung handelt, ist hier ein Gehäuse mit Schutzart IP65/67 erforderlich", betont Rob Webb.
Die Wahl fiel auf das Modell GV-5280FA-C-HQ mit dem kompakten 2/3“ Global-Shutter CMOS Sensor IMX264 von Sony. "Der Sensor wurde vor allem wegen seiner Vielseitigkeit ausgewählt. Wir brauchen für die KI-Verarbeitung nicht die volle Auflösung, so dass die Empfindlichkeit durch Binning erhöht werden kann. Durch das größere Sensorformat wird außerdem keine Weitwinkeloptik benötigt", fasst Rob Webb die Anforderungen zusammen. In der Anwendung überzeugt der CMOS Sensor mit hervorragender Bildqualität, Lichtempfindlichkeit und außerordentlich hohem Dynamikumfang und liefert nahezu rauschfreie, sehr kontrastreiche 5 MP-Bilder im 5:4 Format mit 22 fps - auch in Anwendungen mit schwankenden Lichtverhältnissen. Das umfangreiche Zubehör, wie Objektivtuben und schleppkettenfähige Kabel, ist ebenso hart im Nehmen wie Kameragehäuse und die verschraubbaren Steckverbinder (8-poliger M12-Stecker mit X-Kodierung und 8-poliger Binder-Stecker). Ein weiterer Vorteil: Kamerainterne Funktionen wie Pixelvorverarbeitung, LUT oder Gamma reduzieren die benötigte Rechnerleistung auf ein Minimum.
Der Prototyp des Ernteroboters wird für Feldversuche in England gegen Ende der Saison 2021eingesetzt.
"Wir freuen uns über die Beteiligung an dem Projekt und sind gespannt auf die Ergebnisse. Wir sind überzeugt von dessen Potential zur Automatisierung und Effizienzsteigerung der Salaternte, nicht nur in Bezug auf die Kompensation des Mangels an saisonalen Arbeitskräften", bekräftigt Jan Hartmann, Geschäftsführer der IDS Imaging Development Systems GmbH.
Die Herausforderungen des landwirtschaftlichen Sektors sind tatsächlich vielschichtig. Denn laut Prognose der Landwirtschafts- und Ernährungsorganisation der Vereinten Nationen (FAO), muss die landwirtschaftliche Produktivität aufgrund der dramatisch wachsenden Bevölkerungszahl bis 2050, verglichen mit 2012, um fast 50 Prozent steigen. Eine solche Ertragserwartung bedeutet eine enorme Herausforderung für die Agrarwirtschaft, die in Sachen Digitalisierung im Vergleich zu anderen Branchen noch ganz am Anfang und schon heute angesichts klimatischer Veränderungen und Arbeitskräftemangel unter hohem Innovationsdruck steht.
Die Landwirtschaft der Zukunft basiert auf vernetzten Geräten und Automatisierung. Ein wichtiger Baustein sind Kameras, eine zentrale Technologie ist dabei künstliche Intelligenz. Smarte Anwendungen wie Ernteroboter können hierfür einen bedeutenden Beitrag leisten.