Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blumenkohl automatisch ernten

28.04.2016

Wenn Maschinen Gemüse ernten, fahren sie alles auf einen Schlag ein – bei Blumenkohl würden sie auch unreife Köpfe ernten. Daher übernehmen menschliche Helfer diese mühsame Aufgabe. Künftig soll eine Maschine die selektive Ernte vollautomatisch ermöglichen. Fraunhofer-Forscher entwickeln die intelligente Erntemaschine gemeinsam mit Industriepartnern.

Blumenkohl zu ernten, ist eine Wissenschaft für sich: Denn der weiße Kohlkopf versteckt sich unter mehreren Blättern. Für die Erntehelfer heißt das: Pflanze für Pflanze müssen sie die schützenden Blätter zur Seite biegen, und entscheiden, ob der Kopf reif ist.


Der »Spargelpanther«, in einem vorangegangenen Projekt entwickelt, soll künftig auch Blumenkohl und Feldsalat ernten.

ai-solution GmbH

Im Abstand von zwei bis drei Tagen durchkämmen sie etwa vier bis fünf Mal das Feld, bis auch der letzte Kohlkopf abgeerntet ist. Die Tätigkeit ist mühsam und belastet den Rücken. Eine weitere Herausforderung für die Landwirte:

Steht die Erntezeit an, brauchen sie viele Helfer. Oft ist es jedoch schwierig, genügend Hände für die schwere Arbeit zu finden. Maschinen wiederum würden das gesamte Feld auf einmal abernten. Da die Blumenkohlköpfe unterschiedlich schnell reifen, jedoch auch solche, die noch zu klein oder unreif sind.

Intelligenter Erntehelfer

Künftig soll eine Maschine den Blumenkohl ernten – und zwar ebenso selektiv, wie die menschlichen Helfer es tun. Die Maschine trägt den Namen VitaPanther: Sie wird von Forschern am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF und ihren Kollegen der ai-solution GmbH entwickelt, gemeinsam mit fünf weiteren Partnern: der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, der Steig GmbH, Beutelmann Gemüseanbau, der König Sondermaschinenbau GmbH und der Inokon GmbH. Ein Protyp von VitaPanther wird 2017 fertig sein und erprobt werden.

Für Landwirte bringt die Maschine mehrere Vorteile: Sie erntet die Kohlköpfe wesentlich schneller als Menschen, zudem könnte sie über Nacht arbeiten. Ein weiteres Plus: Die Landwirte können sich die mühsame Suche nach Helfern sparen. Martin Steig, Landwirt und Geschäftsführer der Steig GmbH und einer der späteren potenziellen Anwender des Erntegeräts, ist von der Notwendigkeit überzeugt:

»Die Landwirtschaft ist das letzte Berufsfeld, wo man die nötigen Umsätze nur mit vielen Arbeitskräften erreichen kann. Doch die Automatisierung ist essenziell für uns Landwirte, denn mit dem Mindestlohn ist die Gemüseernte nicht mehr umsetzbar. Die Ernte wird getragen von zwei Komponenten: Der Verfügbarkeit der Saisonarbeitskräfte und der Bezahlung. Kippt eine Komponente, ist die Struktur in Gefahr. Der Bedarf an Technologie ist also sehr hoch.«

Hyperspektrale Kamera erkennt den Reifegrad

Doch wie kann eine Maschine den Reifegrad des Gemüses erkennen, ohne das Weiße zu sehen, ohne ihn zu wiegen, ohne seine Größe zu kennen? Mit dieser Fragestellung beschäftigen sich die Wissenschaftler des IFF. Sie erforschen und entwickeln die nötige Sensorik samt der Software, die die gewonnenen Daten analysiert und so aufbereitet, dass die Maschine einen klaren Hinweis erhält: ernten oder stehenlassen. »Wir nutzen einen Effekt, den wir in Voruntersuchungen entdeckt haben: Die Blätter von einem reifen Blumenkohl setzen sich biochemisch anders zusammen als diejenigen, die die unreifen Köpfe einhüllen«, erklärt Prof. Udo Seiffert, Leiter der Abteilung »Biosystems Engineering« am IFF.

An die Erntemaschine montierte Hyperspektralkameras nehmen die Blätter der Kohlköpfe auf. Doch während eine übliche Kamera nur mit sichtbarem Licht arbeitet und ein Farbbild aus roten, grünen und blauen Anteilen erstellt, misst die Hyperspektralkamera in einem definierten Wellenlängenbereich, der über den Bereich des menschlichen Sehens hinausgeht. Er umfasst auch das infrarote und das ultraviolette Licht. Anhand der Intensität des reflektierten Lichts bei den verschiedenen aufgenommenen Wellenlängen können die Forscher über ein mathematisches Modell auf die biochemische Zusammensetzung der Blätter schließen und damit auf den Reifegrad des Kohls.

Wie sich die Blätter biochemisch genau zusammensetzen, untersuchen die Forscher dagegen nicht. Die Maschine soll ja nur eine entsprechende Ja-Nein-Anweisung für die Ernte erhalten. Das mathematische Modell, das die Aufnahmen der Kamera in eben diese Anweisung übersetzt, basiert auf Algorithmen, die aus dem maschinellen Lernen stammen. Die Forscher trainieren es anhand von Beispielen. Sie zeigen der Kamera verschiedene Blumenkohlköpfe, die gleichzeitig von einem menschlichen Experten begutachtet werden. Nach einer solchen Trainingsphase kann das System dann auch bei unbekannten Kohlköpfen selbstständig entscheiden, welcher Blumenkohl geerntet werden soll.

Eine Erntemaschine für verschiedene Gemüse

Während die Wissenschaftler des Fraunhofer IFF sich um die Sensorik und die Datenanalyse kümmern, widmen sich ihre Kollegen der ai-solution GmbH in Wolfsburg der Ernteeinheit, die die Kohlköpfe später ernten soll. Dafür setzen sie auf ihrem Spargelernter »Spargelpanther« auf. »Diesen Spargelernter wollen wir auch für anderes Gemüse nutzen – für Blumenkohl, Kopf- und Feldsalat. Später könnten dann noch andere Ernteeinheiten für weitere Gemüsesorten dazukommen«, sagt Christian Bornstein, Geschäftsführer der ai-solution GmbH. »Unser Ziel ist es, ein Modul zu bauen, das man an das vorhandene Gerät adaptieren kann.« Der Landwirt bräuchte sich künftig nur einen Gemüseernter anschaffen.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/Mai/blumenkohl-autom...

Dipl.-Ing. Sabine Conert | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Berichte zu: Erntehelfer Erntemaschine Sensorik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Gewicht von Robomotion-Greifer um 60 Prozent reduziert
31.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Assistenzsysteme für die Blechumformung
28.07.2017 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie