Apfelernte Tafel
Apfelernte Most
Herausforderungen
Vor allem die Ernte von Tafeläpfeln erfolgt zurzeit von Hand, dies erfordert Zeit und Arbeitskräfte
Zielsetzung
Erstellung eines Prototyps für einen Apfel-Ernteroboter mit folgenden Fähigkeiten:
- Erkennung von Äpfeln im Baum
- Klassifikation der Äpfel hinsichtlich Reifegrad & Gesundheit
- Bestimmung der Position der Äpfel im Baum (Vermessung)
- Bewegung eines Roboter-Greifarms an den Apfel
- Greifen des Apfels
- Pflücken des Apfels
Versuchsaufbau
Der Kamera-Sensor erstellt Bilder und leitet diese an das System weiter. Dieses erkennt den reifen Apfel und gibt die Pflückentscheidung an den Roboter.
Konzept
Segmentierung
Segmentierung
- Kantenerkennung (im Grauwertbild), Trennung des Apfels von Blättern etc.
- Wasserscheidentransformation (WST) zur farbbasierten Trennung der Äpfel vom Hintergrund
Erkennung
Nach der Segmentierung erkennt das System, dass es sich um einen Apfel handelt. Dies geschieht mit Hilfe von Deep Learning. Dabei werden dem System sehr viele Bilder von Äpfeln zugeführt.
Verfahren
- künstliche Intelligenz (Deep Learning)
- tiefes neuronales Netzwerk Modell “Mask R-CNN”
Klassifikation
Das System soll nicht nur den Apfel als solchen erkennen, sondern auch den Reife- und Gesundheitsgrad des Apfels erkennen. Dies geschieht mit Hilfe der Klassifikation. Dabei werden dem System sehr viele Bilder von Äpfeln mit verschiedenen Reifegraden zugeführt.
Verfahren
- Künstliche Intelligenz (Deep Learning)
- tiefes neuronales Netzwerk Modell “Mask R-CNN”
- Transfer Learning
mögliche Reifegrade:
- unreif
- erntereif
mögliche Gesundheitsgrade:
- gesund
- Monilia-Fruchtfäule
- Apfelschorf
Vermessung
Nach der Bestimmung des Reifegrades, wird die Grösse des Apfels und die Entfernung zur Roboterarm mittels Koordinationstransformation gemessen
Verfahren:
- Koordinationstransformation
Ernten
Basierend auf den vorausgehenden Schritten, trifft das System die Ernte-Entscheidung und leitet die Informationen an den Roboterarm weiter. Dieser bewegt sich kollisionsfrei auf die Zwischenposition, führt die Hand an den Apfel und schliesst den Greifer. Der Apfel wird samt Stiel durch eine Drehbewegung des Roboterarms vom Ast getrennt. Danach wird der Roboterarm vom Baum weggeführt und legt den Apfel ab.
Kontakt
DHBW Ravensburg
Duale Hochschule Baden-Württemberg
Fallenbrunnen 2
88045 Friedrichshafen (DE)