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Viele Verbraucher wollen, dass Landwirte weniger chemische Pflanzenschutzmittel einsetzen. Und deswegen vereinbaren manche Lebensmittelhandelsketten wie Aldi und Lidl inzwischen schon Abnahmeverträge mit der Auflage, den Pflanzenschutzmittelaufwand um bis zu 70 Prozent zu reduzieren.
Mit seinem „Need Farming“-Verfahren will Agrifac einen Beitrag dazu leisten. Durch eine teilschlagspezifische, kleinräumige Applikation bis hin zur punktuellen Behandlung einzelner Pflanzen mit Spotdurchmessern von 25 cm kann z. B. die Bekämpfung von Unkrautnestern erfolgen. Ein Werkzeug dafür ist das neue Kamerasystem AiCPlus, welches mittels Bildverarbeitung Unkräuter erkennen kann.
Die eigens dazu von der französischen Start-up-Firma Bilberry (bilberry.io) entwickelten Algorithmen sind so schlau, dass die Bilderkennung nicht nur grüne Pflanzen von braunem Boden unterscheidet, sondern anhand verschiedener Grüntöne und der Form ­zwischen verschiedenen Pflanzenarten ­differenziert.
Dies geht aber nur, wenn die Bildverarbeitung die im Feld vorkommenden Arten schon kennt. Wenn nicht, kann das System diese nicht identifizieren. Deshalb müssen die Programmierer für jede Pflanzenart einen eigenen Algorithmus entwickeln. Und weil das recht aufwändig ist, bietet Agrifac die Unkrauterkennung mit dem Kamerasystem AiCPlus bislang nur für Ampfer und Löwenzahn in Grasland und für Ölrettich beispielsweise in Raps an. In der kommenden Saison sollen Algorithmen für weitere Pflanzenarten hinzukommen, z. B. auch für Ungräser wie Ackerfuchsschwanz in Getreide. Je nachdem, welches Unkraut bekämpft werden soll, wählt der Anwender den entsprechenden Algorithmus am Bediencomputer aus.
Für die intelligente Bildverarbeitung montiert Agrifac auf ihrer Selbstfahrspritze Condor digitale RGB-Kameras mit 840 Pixel Auflösung — und zwar zwei vorne am Fahrzeug und weitere am Gestänge hinten. Alle drei Meter blickt eine Kamera vier bis sechs Meter weit in Fahrtrichtung und nimmt acht Bilder pro Sekunde auf. So soll sichergestellt sein, dass die Kameras möglichst immer zwei Bilder pro Unkrautpflanze aufnehmen.
Die Aufnahmefrequenz von 8 Hz reicht, um bei 10 bis 14 km/h Fahrgeschwindigkeit rund zwei bis drei Bilder pro Meter Fahrtstrecke für die Bildverarbeitung aufzeichnen zu können. Und auch bei 20 km/h liefert das System laut Agrifac noch eine ausreichende Anzahl Bilder für die Unkraut­erkennung.
Wir haben die Agrifac Condor mit AiCPlus-Kamerasystem zur Bekämpfung von Ampfer und Löwenzahn auf einer Wiese eingesetzt. Es handelte sich bei dem System zu dem Zeitpunkt noch um einen Prototypen. So war z. B. die Bedienung noch nicht fertig, und die Kameras sollen für die Serie einen Schutz gegen Spritzwasser bekommen. Die Bedienung und die zentrale Recheneinheit der Bildverarbeitung will Agrifac zukünftig in den neuen Bordcomputer „EcoTronic II Plus“ integrieren.
Wie wir beim Praxiseinsatz beobachten konnten, arbeitet die Einzeldüsensteuerung mit Bilderkennung wirklich sehr schnell. Gelbe Löwenzahnblüten und große Ampferblätter traf der punktuell ausgebrachte Sprühnebel zuverlässig. Von der Kabine (und auch vom Feldrand) aus nicht sehen konnten wir, warum das System die Düsen an manchen anderen Stellen einschaltete. Vermutlich hatten die Kameras dort kleinere Unkräuter entdeckt.
Die Trefferquote der Einzeldüsensteuerung mit AiCPlus liegt laut Hersteller bei 95 Prozent, wenn die Unkrautpflanzen mindestens fünf Zentimeter Durchmesser haben und bei 93 Prozent bei Pflanzen mit mindestens drei Zenti­meter Durchmesser.
Um eine solch punktgenaue Pflanzenschutzbehandlung zu erreichen, müssen neben der schnellen Bildverarbeitung weitere technische Voraussetzungen gegeben sein, wie uns Agrifac erklärte. Denn die Maschine muss dafür das Spritzgestänge absolut stabil in gleichmäßiger Höhe über den Bestand führen.
Agrifac bietet für ihre Selbstfahrspritze Condor 36 und 48 m breite Gestänge an. Da ist eine automatische Stabilisierung des Gestänges besonders wichtig. Mit einem Tandemfahrwerk und einer Luftfederung verhindert Agrifac deshalb, dass die Maschine und damit das Spritzgestänge bei Bodenunebenheiten ins Schaukeln geraten. Für eine korrekte und gleichmäßige Höhenführung sorgen Ultraschallsensoreinheiten am Gestänge, deren drei Schallköpfe nicht nur senkrecht, sondern auch schräg nach unten schauen.
Außerdem muss jeder Tropfen des Sprühnebels die Zielfläche und damit auch den richtigen Punkt (Spot) im Bestand erreichen. Agrifac verwendet dazu ein Düsensystem, bei dem sich die Spritzdüse im Düsenhalter mit injizierter Luft vermischt.
Und um beim punktuellen Sprühen (dem sogenannten Spot Spraying) jede einzelne Düse schnell ein- und ausschalten zu können, ohne dass darunter die Qualität des Spritzkegels leidet, hält die Pumpeneinheit den Druck im umlaufenden Leitungssystem auf dem Gestänge konstant.
Zur Genauigkeit der Ausbringung trägt zudem eine automatische Spritzmengenanpassung bei Kurvenfahrt bei. Um Überlappungen in der Kurve zu vermeiden, schaltet das System von Agrifac jede Düse individuell ein oder aus. Außerdem sorgt eine Kurven-Kompensation dafür, dass die kurvenäußeren Düsen mehr Menge ausbringen können als die kurveninneren.
Das Anpassen der Durchflussmenge erfolgt dabei durch sehr schnelles Öffnen und Schließen der Düsen mittels Pulsweitenmodulation mit bis zu einhundert Schaltvorgängen pro Sekunde (100 Hz). Dies ermöglicht es laut Hersteller auch, dass beim Spot Spraying mit dem Kamerasystem AiCPlus bis zu 20 km/h schnell gefahren werden kann.
Was uns sonst noch auffiel:

Bildergalerie

Fazit

Fazit: Die Bildverarbeitung des intelligenten Kamerasystems AiCPlus auf der Agrifac Selbstfahrspritze Condor liefert Informationen in Echtzeit. Diese nutzt die elektronische Einzeldüsenschaltung sofort für eine punktuelle Applikation. Die Düsen schalten dafür pulsweitenmoduliert sehr schnell ein und aus.
Zurzeit kann das Kamerasystem nur Ampfer und Löwenzahn in Wiesen oder Ölrettich in Weizen und Raps finden. Weitere Algorithmen für Unkräuter und Ungräser sind in der Entwicklung. Preise für die Zusatzausstattung und für die Software­lizenzen gab Agrifac noch nicht bekannt.