Automatisierte mechanische Unkrautbekämpfung in Reihenkulturen

Abstract

Das Institut für Landtechnik beschäftigt sich seit einigen Jahren mit der Entwicklung einer Hacke zur mechanischen Unkrautbekämpfung für den Bereich innerhalb der Pflanzenreihe. Die online-Erkennung der Position einzelner Pflanzen und die Unterscheidung zwischen Unkraut und Nutzpflanze sind die Hauptprobleme einer mechanischen Unkrautbekämpfung in der Reihe. Das Ziel des Forschungsprojektes war die Weiterentwicklung und Felderprobung des im Labor erfolgreich getesteten Systems zur mechanischen Unkrautbekämpfung. Um dieses System auf dem Feld anwenden zu können, wurde ein am Traktor angebauter Versuchsträger entwickelt, an dem eine Kamera, LED Scheinwerfer und zwei Hackaggregate für die Detektion und die mechanische Unkrautbehandlung eingesetzt werden. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Entwicklung eines echtzeitfähigen Algorithmus für die Pflanzenerkennung und die Ansteuerung der Motoren. Die dazu entwickelten Algorithmen auf LabVIEW-Basis werden auf einem CompactRIO-Controller ausgeführt, dessen Betriebssystem eine Echtzeitregelung erlaubt. Auf dem Feld hat sich gezeigt, dass die derzeitigen Algorithmen eine zuverlässige Bilderkennung sowie Ansteuerung der Servomotoren bei bis zu 7,2 km/h erlauben. Die Grenzen werden hier vor allem durch die Hackwerkzeuge gesetzt, da mit erhöhter Vorfahrtgeschwindigkeit die Drehzahl proportional ansteigt und damit der Erdaufwurf ansteigt. Untersucht man die Erkennung von Zuckerrüben in unterschiedlichen Wachstumsstadien, zeigt sich, dass 81,58 % der Rüben im Zweiblattstadium erkannt und 15,79 % Unkräuter (bezogen auf die Anzahl der Nutzpflanzen) als Nutzpflanze klassifiziert werden. Im Vierblattstadium steigt der Anteil der erkannten Nutzpflanzen auf 91,11 % und erreicht im Sechsblattstadium mit 100 % den Höchstwert. Der Anteil der als Nutzpflanze klassifizierten Unkräuter bleibt mit 15,56 % im Vierblattstadium und 14,08 % im Sechsblattstadium ..