NL1042547B1 - HARVESTER FOR BROCCOLI - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een oogstmachine voor broccoli, voorzien van een machine-vision systeem voor het detecteren en analyseren van bloemhoofden van individuele broccoliplanten en voor het aansturen van tenminste één robotarm met een eindeffector. De uitvinding omvat middelen en een werkwijze voor het scheiden van een bloemhoofd met een kort deel van de stam van de rest van de stam, het ontdoen van bladeren en het afvoeren naar en afgeven aan een verzamelpunt. Een kenmerk van de uitvinding is, dat de genoemde handelingen worden bewerkstelligd door één eindeffector in de hoedanigheid van een grijper.The invention relates to a broccoli harvesting machine, provided with a machine vision system for detecting and analyzing flower heads of individual broccoli plants and for controlling at least one robot arm with an end effector. The invention comprises means and a method for separating a flower head with a short part of the stem from the rest of the stem, stripping leaves and discharging and delivering to a collection point. A feature of the invention is that the said operations are effected by one end effector in the capacity of a gripper.

Description

OOGSTMACHINE VOOR BROCCOLI Terrein van de uitvindingHARVESTING MACHINE FOR BROCCOLI Field of the invention

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een oogstmachine voor broccoli, voorzien van een machine-vision systeem voor het detecteren en analyseren van bloemhoofden van individuele broccoliplanten en voor het aansturen van tenminste één robotarm met een eindeffector.The present invention relates to a broccoli harvesting machine, provided with a machine vision system for detecting and analyzing flower heads of individual broccoli plants and for controlling at least one robot arm with an end effector.

Achtergrond van de uitvindingBACKGROUND OF THE INVENTION

De arbeidsintensieve oogst van grootschalige, professioneel geteelde kropvormige groentegewassen zoals sla en kool is onderhevig aan voortschrijdende mechanisatie en automatisering. De belichaming van gemechaniseerde en geautomatiseerde handelingen is onder meer afhankelijk van de karakteristieke eigenschappen van het te oogsten product en de eisen van de afnemer.The labor-intensive harvest of large-scale, professionally grown head-shaped vegetable crops such as lettuce and cabbage is subject to progressive mechanization and automation. The embodiment of mechanized and automated operations depends, among other things, on the characteristic properties of the product to be harvested and the requirements of the customer.

Professioneel geteelde broccoli wordt in het oogststadium gekenmerkt door een rechtstandige stam met aan het uiteinde in hoofdzaak één hoofdscherm met gesloten bloemknoppen, verder 'bloemhoofd' genoemd. De vorm van het bloemhoofd wordt gekenmerkt door een omgekeerde kegel met een bolle kop. Langs de stam bevinden zich bladstelen met bladeren die zich deels uitstrekken tot boven het bloemhoofd. Anders dan bij de verwante bloemkool wordt het bloemhoofd niet nauw omsloten door de bladeren.Professionally grown broccoli is characterized at the harvesting stage by an upright stem with at the end essentially one main screen with closed flower buds, hereinafter referred to as 'flower head'. The shape of the flower head is characterized by an inverted cone with a convex head. Along the stem are leaf stalks with leaves that partially extend above the flower head. Unlike the related cauliflower, the flower head is not tightly enclosed by the leaves.

De perspectieven voor automatisering zijn met name groot voor die groentegewassen die een individuele benadering van de planten vergen, bijvoorbeeld vanwege variatie in rijpheid. Voor het detecteren van kroppen en het analyseren van kwaliteitskenmerken zoals grootte en kleur is de toepassing van machine-vision systemen bekend. Als voorbeeld wordt hier volstaan met een verwijzing naar US7765780. Diezelfde technologie wordt gebruikt voor het analyseren van ruimtelijke eigenschappen zoals de positie van het object en voor het aansturen van actuatoren zoals robotarmen met daaraan gekoppelde eindeffectoren.The prospects for automation are particularly large for those vegetable crops that require an individual approach to the plants, for example due to variation in ripeness. The use of machine vision systems is known for detecting heads and analyzing quality characteristics such as size and color. A reference to US7765780 is sufficient here as an example. The same technology is used for analyzing spatial properties such as the position of the object and for controlling actuators such as robotic arms with associated end effectors.

De oogst van professioneel geteelde broccoli omvat in essentie vier handelingen: 1) het detecteren van een oogstwaardige bloemhoofd; 2) het scheiden van het bloemhoofd, met daaraan nog een kort deel van het einde van de stam, van de rest van de stam; 3) het verwijderen van bladstengels van het deel van de stam aan het bloemhoofd; 4) het verzamelen van de bloemhoofden. Het doel van de onderhavige vinding is om een oogstmachine en een werkwijze te verschaffen voor het volledig automatisch oogsten van broccoli voor het verlichten van de arbeid en het vergroten van de arbeidsprestatie in termen van capaciteit en kwaliteit.The harvest of professionally grown broccoli essentially consists of four actions: 1) detecting a harvestable flowerhead; 2) separating the flower head with a short part of the end of the stem from the rest of the stem; 3) removing leaf stems from the part of the stem on the flower head; 4) collecting the flower heads. The object of the present invention is to provide a harvesting machine and a method for fully automatic harvesting of broccoli for easing labor and increasing labor performance in terms of capacity and quality.

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Hiertoe wordt een oogstmachine van de bovenomschreven soort volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de eindeffector een grijper omvat, met tenminste eerste en tweede samenwerkende grijperbekken, elk met een bodemwand, een achterwand en twee zijwanden, waarbij tenminste één van de bodemwanden is voorzien van een in hoofdzaak halvemaan vormige uitsparing voor het in samenwerking met de andere bodemwand ontvangen van de stam van een broccoliplant, welke eindeffector is voorzien van een actuator voor het openen en sluiten van de grijperbekken, waarbij tijdens het sluiten de bodemwanden van de respectievelijke grijperbekken onderling scharen zodanig dat de stam in de uitsparing doorgeknipt wordt. De toepassing van een dergelijke grijper, in combinatie met een hierna nog nader te specificeren aansturing, bleek in trial and error experimenten te resulteren in een verrassend effectieve methode voor het achtereenvolgens strippen van bladstelen van de stam, het doorknippen van de stam onder het bloemhoofd en het verplaatsen van het afgeknipte bloemhoofd naar een verzamelpunt. De toepassing van één gereedschap, belichaamd door de grijper, voor het uitvoeren van verschillende handelingen draagt bij aan de efficiëntie van het gebruik van de oogstmachine.For this purpose a harvesting machine of the above-described type according to the invention is characterized in that the end effector comprises a gripper, with at least first and second cooperating gripper jaws, each with a bottom wall, a rear wall and two side walls, at least one of the bottom walls being provided with a substantially crescent shaped recess for receiving, in cooperation with the other bottom wall, the trunk of a broccoli plant, which end effector is provided with an actuator for opening and closing the gripper jaws, wherein during closing the bottom walls of the respective gripper jaws mutually pivot such that trunk is cut in the recess. The use of such a gripper, in combination with a control to be specified later, was found in trial and error experiments to result in a surprisingly effective method for successively stripping leaf stems from the stem, cutting the stem under the flower head and moving the cut flower head to a collection point. The use of one tool, embodied by the gripper, for performing various operations contributes to the efficiency of the use of the harvesting machine.

De oogstmachine wordt verder gekenmerkt doordat de bodemwanden bij voorkeur elk zijn voorzien van een in hoofdzaak evenwijdig aan de bodemwand verschuifbare veerbelaste afstandhouder welke zich in de uitgestrekte toestand buiten de snijrand van de respectievelijke bodemwanden uitstrekt en waarbij de snijranden zich in ingedrukte toestand buiten de afstandhouders uitstrekken. De afstand houders zorgen er voor, dat het te oogsten deel van de broccoliplant niet onbedoeld in aanraking komt met de snijranden. Op deze wijze wordt de kans op beschadiging van de broccoliplant tot een minimum beperkt.The harvesting machine is further characterized in that the bottom walls are preferably each provided with a spring-loaded spacer which is substantially parallel to the bottom wall and which extends in the extended condition outside the cutting edge of the respective bottom walls and wherein the pressed edges extend outside the spacers when pressed down. . The spacers ensure that the part of the broccoli plant to be harvested does not accidentally come into contact with the cutting edges. In this way the chance of damage to the broccoli plant is reduced to a minimum.

De werkwijze voor het geautomatiseerd oogsten van broccoli wordt gekenmerkt door tenminste de volgende achtereenvolgende stappen. De eerste stap omvat het door de robotarm positioneren van de grijper met geopende grijperbekken op afstand Xi, gemeten vanaf het onderste punt van de grijper, loodrecht boven het door het. machine-vision systeem berekende middelpunt Po op het oppervlak van een bloemhoofd. De tweede stap omvat het door de robotarm neerwaarts verplaatsen van de grijper tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P2 op de loodlijn door Po, gelegen op een afstand X2 ten opzichte van Po. De derde stap omvat het door middel van de actuator sluiten van de grijperbekken tot een toestand waarbij de samenwerkende bodemwanden de uitsparing juist afsluiten, waarbij de stam van de broccoliplant los omsloten wordt. De vierde stap omvat het door middel van de robotarm in neerwaartse richting verplaatsen van de grijper tot het bereiken van horizontaal vlak door punt P3 op de loodlijn door Po, gelegen op een afstand X3 ten opzichte van Po, waarbij de bodemwanden daar aanwezige stengels met bladeren van de stam strippen. De vijfde stap omvat het door middel van de robotarm in opwaartse richting verplaatsen van de grijper tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P4 op de loodlijn door Po, gelegen op een afstand X4 ten opzichte van P3. De zesde stap omvat het door middel van de actuator sluiten van de grijperbekken, waarbij de overbeet van één van de grijperbekken ten opzichte van de andere resulteert in een knipbewerking waarbij de stam onder het bloemhoofd doorgeknipt wordt. De zevende stap omvat het door de robotarm naar een verzamelpunt brengen van het afgeknipte bloemhoofd dat zich in de grijper bevindt. De werkwijze volgens de uitvinding speelt op voordelige wijze in op karakteristieke kenmerken van het gewas broccoli. Zo wordt ingespeeld op de stijfheid van de stam en de eigenschap dat bladstelen zich relatief makkelijk en meestal volledig van de stam laten strippen.The method for automated broccoli harvesting is characterized by at least the following successive steps. The first step comprises positioning the gripper with the gripper jaws open at a distance Xi, measured from the lower point of the gripper, perpendicularly above it through the robot arm. machine-vision system calculated center point Po on the surface of a flower head. The second step comprises moving the gripper downwardly by the robot arm until a horizontal plane is reached through point P2 on the perpendicular line by Po, located at a distance X2 with respect to Po. The third step involves closing the gripper jaws by means of the actuator to a condition where the cooperating bottom walls properly close the recess, the stem of the broccoli plant being enclosed separately. The fourth step comprises moving the gripper downwardly by means of the robot arm until the horizontal plane is reached through point P3 on the perpendicular line by Po, located at a distance X3 with respect to Po, where the bottom walls have stems with leaves present there from the trunk. The fifth step comprises moving the gripper upwardly by means of the robot arm until a horizontal plane is reached through point P4 on the perpendicular line by Po, located at a distance X4 with respect to P3. The sixth step involves closing the gripper jaws by means of the actuator, the over-bite of one of the gripper jaws relative to the other resulting in a cutting operation in which the stem is cut under the flower head. The seventh step involves bringing the cut flower head in the gripper to a collection point. The method according to the invention advantageously responds to characteristic features of the broccoli crop. For example, the stiffness of the stem is anticipated and the property that leaf stalks can be stripped of the stem relatively easily and usually completely.

Bij voorkeur worden de stappen 1 t/m 4 uitgevoerd met een grijper waarvan elk van de bodemwanden is voorzien van een afstandhouder en waarbij elke afstandhouder zich uitstrekt buiten de snijrand van de respectievelijke bodemwanden om de kans op beschadiging van het te oogsten deel van de broccoliplant tot een minimum te beperken.Steps 1 to 4 are preferably carried out with a gripper, each of the bottom walls of which is provided with a spacer and each spacer extending outside the cutting edge of the respective bottom walls in order to reduce the risk of damage to the part of the broccoli plant to be harvested. to a minimum.

Een substantiële verhoging van de uniformiteit van het geoogste product wordt bereikt door het kenmerk van de onderhavige vinding, dat de waarden van X2 en X3 plantspecifiek zijn en afhankelijk van de door het machine-vision systeem berekende diameter van het bloemhoofd. Ook hierbij wordt effectief gebruik gemaakt van karakteristieke morfologische eigenschappen van broccoliplanten.A substantial increase in the uniformity of the harvested product is achieved by the feature of the present invention that the values of X 2 and X 3 are plant specific and dependent on the diameter of the flower head calculated by the machine vision system. Here too, effective use is made of characteristic morphological properties of broccoli plants.

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

De uitvinding wordt in het navolgende toegelicht aan de hand van een zevental figuren. Hierin toont: - figuur 1 schematisch een perspectivisch aanzicht van een oogstmachine voor broccoli volgens de onderhavige uitvinding; - figuur 2 schematisch een perspectivisch aanzicht van een robotarm met een grijper volgens de uitvinding; - figuur 3 schematisch een perspectivisch aanzicht van de grijper in geopende toestand; - figuur 4 schematisch een perspectivisch vooraanzicht van de grijper in strip-toestand; - figuur 5 schematisch een oogstrijpe broccoliplant; - figuur 6 toont schematisch een perspectivisch vooraanzicht van een grijper volgens een tweede uitvoeringsvoorbeeld in geopende toestand; - figuur 7 toont schematisch een perspectivisch vooraanzicht van een grijper volgens het tweede uitvoeringsvoorbeeld in een gesloten toestand.The invention is explained below with reference to seven figures. Herein: - figure 1 schematically shows a perspective view of a broccoli harvesting machine according to the present invention; figure 2 schematically shows a perspective view of a robot arm with a gripper according to the invention; figure 3 schematically shows a perspective view of the gripper in the opened state; figure 4 shows diagrammatically a front perspective view of the gripper in the stripping state; figure 5 schematically a harvest-ripe broccoli plant; figure 6 schematically shows a perspective front view of a gripper according to a second exemplary embodiment in the opened state; figure 7 shows schematically a perspective front view of a gripper according to the second exemplary embodiment in a closed state.

Uitvoerinqsvoorbeelden van een inrichting en een werkwijze volgens de uitvindingExemplary embodiments of a device and a method according to the invention

De uitvinding zal hierna bij wijze van voorbeeld nader toegelicht worden aan de hand van twee in zeven tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden. Beide uitvoeringsvoorbeelden betreffen een zelfrijdende oogstmachine. Een door bijvoorbeeld een tractor getrokken of gedragen oogstmachine met de hierna beschreven kenmerken behoort eveneens tot de scope van de uitvinding. De oogstmachine 1 volgens beide uitvoeringsvoorbeelden omvat een chassis 2 op wielen 3,4, een aandrijfunit 5 en een overdekt bedieningsplatform 6 dat tevens de computer van een bekend machine-vision systeem huisvest. De oogstmachine 1 is voorts uitgerust met niet nader gespecificeerde digitale camera's in een door een overkapping afgeschermde unit 7, transportmiddelen 8, 8' voor de geoogste bloemhoofden van het gewas broccoli, vulmiddelen 9 en draagmiddelen 10 voor het houden van één of meer containers 11 voor het opslaan van de verzamelde bloemhoofden. Het chassis 2 is verder voorzien van een draaggestel 12 met in de onderhavige uitvoeringsvoorbeelden vier identieke robotarmen 13 met grijpers 14.The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to two exemplary embodiments represented in seven drawings. Both exemplary embodiments concern a self-propelled harvesting machine. A harvesting machine pulled or carried by, for example, a tractor with the characteristics described below also falls within the scope of the invention. The harvesting machine 1 according to both exemplary embodiments comprises a chassis 2 on wheels 3,4, a drive unit 5 and a covered operating platform 6 which also houses the computer of a known machine vision system. The harvesting machine 1 is furthermore equipped with digital cameras that are not further specified in a unit 7, transport means 8, 8 'protected by a covering, for the harvested flower heads of the broccoli crop, fillers 9 and carrier means 10 for holding one or more containers 11 for saving the collected flower heads. The chassis 2 is further provided with a support frame 12 with four identical robot arms 13 with grippers 14 in the present exemplary embodiments.

Figuur 2 toont een detailtekening van een samenstel bestaande uit een robotarm 13 en een grijper 14, als onderdeel van de oogstmachine 1 volgens het eerste uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding. In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld wordt de robotarm 13 belichaamd door een bekende 2-armige Delta-robot met het voordelige kenmerk, dat de oriëntatie van de voet 15 voor het koppelen van een eindeffector aan de robotarm 13 gehandhaafd blijft tijdens zijn horizontale en verticale bewegingen als gevolg van het activeren van de actuatoren 16, 16'.Figure 2 shows a detailed drawing of an assembly consisting of a robot arm 13 and a gripper 14, as part of the harvesting machine 1 according to the first exemplary embodiment of the invention. In the present exemplary embodiment, the robot arm 13 is embodied by a known 2-armed Delta robot with the advantageous feature that the orientation of the foot 15 for coupling an end effector to the robot arm 13 is maintained during its horizontal and vertical movements as a result of activating the actuators 16, 16 '.

Figuur 3 en 4 tonen beide een detailopname van de grijper 14 volgens de uitvinding in twee toestanden. De grijper 14 is voorzien van een zadel 17 voor het bevestigen van de grijper 14 aan de voet 15 van de robotarm 13. Het zadel 17 is voorzien van vier bij voorkeur identieke lagermiddelen 18 voor het verschuifbaar in een richting haaks op de lengte-as door de oogstmachine 1 koppelen van het sub-frame 19. Aan het sub-frame 19 zijn de beide grijperbekken 20, 20' scharnierend gekoppeld, waarbij de beide assen van rotatie 21,21' parallel georiënteerd zijn t.o.v. de lengte-as van de oogstmachine 1.Figures 3 and 4 both show a detailed view of the gripper 14 according to the invention in two states. The gripper 14 is provided with a saddle 17 for attaching the gripper 14 to the base 15 of the robot arm 13. The saddle 17 is provided with four preferably identical bearing means 18 for slidable in a direction perpendicular to the longitudinal axis by coupling the harvesting machine 1 from the sub-frame 19. The two gripper jaws 20, 20 'are hingedly coupled to the sub-frame 19, the two axes of rotation 21, 21' being oriented parallel to the longitudinal axis of the harvesting machine 1 .

Het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld omvat een stappenmotor met een rondsel 22 en een daarmee samenwerkende tandheugel 23 voor het bewerkstelligen van een verplaatsing van de grijper 14 t.o.v. de voet 15 van de robotarm 13 in een richting haaks op de lengte-as van de oogstmachine 1. Vanwege de kostprijs en de stabiliteit heeft deze constructie de voorkeur boven de toepassing van bijvoorbeeld een 3-armige Delta-robot, welke toepassing eveneens binnen de scope van de onderhavige uitvinding valt.The present exemplary embodiment comprises a stepper motor with a pinion 22 and a rack 23 cooperating with it for effecting displacement of the gripper 14 relative to the base 15 of the robot arm 13 in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the harvesting machine 1. Because of the cost and stability, this construction is preferable to the use of, for example, a 3-armed Delta robot, which application also falls within the scope of the present invention.

Ten behoeve van het openen en sluiten van de grijperbekken 20, 20' is de grijper 14 uitgerust met een actuator 24 en een koppelstang 25 die er voor zorgt dat de beide grijperbekken 20, 20' onderling spiegelende bewegingen uitvoeren bij het activeren van de actuator 24. De grijperbekken 20, 20’ zijn elk voorzien van een achterwand 26, 26', een bodemwand 27, 27' en zijwanden 28, 28', 30, 30'. De randen 32, 32' van tenminste één, maar bij voorkeur beide bodemwanden 27, 27' zijn voorzien van samenwerkende, bij voorkeur halvemaan-vormige uitsparingen 31, 31' met een straal van 50 tot 100 mm en bij voorkeur 60 tot 80 mm (figuur 4). De grijper 14 is zodanig uitgevoerd, dat één van de grijperbekken 20, 20' in gesloten toestand een overbeet heeft t.o.v. zijn opponent, zoals nader blijkt uit figuur 4. Figuur 4 toont grijperbek 20' met een overbeet ten opzichte van grijperbek 20. De grootte van de overbeet is zodanig dat de uitsparingen 30 en 30' elkaar volledig overlappen in de toestand waarbij de grijper 14 volledig gesloten is, resulterend in een knipbewerking.For the purpose of opening and closing the gripper jaws 20, 20 ', the gripper 14 is equipped with an actuator 24 and a coupling rod 25 which ensures that the two gripper jaws 20, 20' perform mutually mirroring movements when activating the actuator 24 The gripper jaws 20, 20 'are each provided with a rear wall 26, 26', a bottom wall 27, 27 'and side walls 28, 28', 30, 30 '. The edges 32, 32 'of at least one, but preferably both bottom walls 27, 27' are provided with cooperating, preferably crescent-shaped recesses 31, 31 'with a radius of 50 to 100 mm and preferably 60 to 80 mm ( figure 4). The gripper 14 is designed in such a way that one of the gripper jaws 20, 20 'in the closed position has an over-bite with respect to his opponent, as is further apparent from Figure 4. Figure 4 shows gripper jaw 20' with an over-bite with respect to gripper jaw 20. The size of the overbite is such that the recesses 30 and 30 'completely overlap each other in the condition that the gripper 14 is completely closed, resulting in a cutting operation.

Voor een goede knipbewerking is het voordelig wanneer de onderzijde van rand van de uitsparing 30 van de bodemwand 27 en de onderzijde van de rand van de bodemwand 27' zijn voorzien van een snijrand 31, 32'.For a good cutting operation it is advantageous if the underside of the edge of the recess 30 of the bottom wall 27 and the underside of the edge of the bottom wall 27 'are provided with a cutting edge 31, 32'.

Voor de toelichting van de werkwijze voor het oogsten van broccoli wordt o.a. verwezen naar figuur 5, welke een schematische voorstelling van een oogstbare broccoliplant toont. De werkwijze voor het detecteren van een oogstbaar bloemhoofd, het verwijderen van bladstelen van de stam, het scheiden van het bloemhoofd met een kort deel van de stam van de rest van de stam en het verzamelen ervan wordt hierna toegelicht.For the explanation of the method for harvesting broccoli, reference is made, inter alia, to Figure 5, which shows a schematic representation of a harvestable broccoli plant. The method for detecting a harvestable flower head, removing leaf stems from the stem, separating the flower head with a short part of the stem from the rest of the stem and collecting it is explained below.

Het detecteren van een oogstbaar bloemhoofd van een broccoliplant wordt uitgevoerd door middel van het bekende machine-vision systeem. Daarbij wordt tevens de positie van het middelpunt Po van de kop van het bloemhoofd bepaald t.o.v. een niet nader gespecificeerd 3D-orthogonaalstelsel op de oogstmachine 1, dat fungeert als ruimtelijk referentiesysteem. Tevens berekent het machine-vision systeem de diameter van het bloemhoofd. De achterliggende techniek wordt bekend verondersteld en hier niet nader toegelicht.The detection of a harvestable flower head from a broccoli plant is carried out by means of the known machine vision system. The position of the center Po of the head of the flower head is thereby also determined relative to an unspecified 3D orthogonal system on the harvesting machine 1, which functions as a spatial reference system. The machine vision system also calculates the diameter of the flower head. The underlying technology is assumed to be known and is not explained further here.

Wanneer het machine-vision systeem een bloemhoofd als oogstwaardig classificeert, manoeuvreert de robotarm 13 de grijper 14 in geopende toestand op een afstand Xi loodrecht boven het middelpunt Po. De afstand Xi is daarbij gedefinieerd als de verticaal gemeten afstand tussen het laagste punt van de grijper 14 en Po. De gewenste waarde van Xi is instelbaar en bedraagt bij voorkeur 50 tot 100 mm.When the machine vision system classifies a flower head as harvestable, the robot arm 13 maneuvers the gripper 14 in the open state at a distance Xi perpendicular to the center Po. The distance Xi is thereby defined as the vertically measured distance between the lowest point of the gripper 14 and Po. The desired value of Xi is adjustable and is preferably 50 to 100 mm.

Vervolgens verplaatst de robotarm 13 de grijper 14 tot het bereiken van het horizontale vlak door punt P2 op de loodlijn door Po, gelegen op een afstand X2 ten opzichte van Po, waarbij P2 zich in hoofdzaak juist onder het bloemenhoofd bevindt. De gewenste waarde van X2 is instelbaar en bij voorkeur gelijk aan 0.3 tot 0.9 maal de diameter D van het bloemhoofd.Subsequently, the robot arm 13 moves the gripper 14 until it reaches the horizontal plane through point P2 on the perpendicular through Po, located at a distance X2 from Po, with P2 being substantially just below the flower head. The desired value of X2 is adjustable and preferably equal to 0.3 to 0.9 times the diameter D of the flower head.

Vervolgens sluit de geactiveerde actuator 24 de grijperbekken 20, 20' tot een toestand bereikt wordt waarbij de samenwerkende bodemwanden 27, 27' de uitsparingen 30, 30' juist afsluiten, waarbij de stam van de broccoliplant los omsloten wordt door de randen van de uitsparingen 30, 30'.Subsequently, the activated actuator 24 closes the gripper jaws 20, 20 'until a condition is reached where the cooperating bottom walls 27, 27' properly close the recesses 30, 30 ', the stem of the broccoli plant being loosely enclosed by the edges of the recesses 30 , 30 '.

Vervolgens verplaatst de robotarm 13 de grijper 14 in neerwaartse richting tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P3 op de loodlijn door Po, gelegen op een verticaal gemeten afstand X3 ten opzichte van Po, waarbij de bodemwanden 27, 21' stengels met bladeren van de stam strippen.Subsequently, the robot arm 13 moves the gripper 14 downwards until it reaches a horizontal plane through point P3 on the perpendicular through Po, located at a vertically measured distance X3 with respect to Po, with the bottom walls 27, 21 'stems with leaves of strip the trunk.

Vervolgens verplaatst de robotarm 13 de grijper 14 in opwaartse richting tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P4 op de loodlijn door Po, gelegen op een verticaal gemeten afstand X4 ten opzichte van P3 waarop vervolgens door middel van de actuator 24 de grijperbekken 20, 20' gesloten worden, waarbij de overbeet van de grijperbek 20' ten opzichte van grijperbek 20 resulteert in een knipbewerking die er toe leidt, dat de stam op enige afstand onder het bloemhoofd doorgeknipt wordt. De gewenste waarde van X4 is instelbaar en meet 1,0 tot 2,0 mm en bij voorkeur 1,0 tot 1,4 mm.Subsequently, the robot arm 13 moves the gripper 14 in an upward direction until reaching a horizontal plane through point P4 on the perpendicular through Po, located at a vertically measured distance X4 with respect to P3, whereupon the gripper jaws 20, 20 ', whereby the overbite of the gripper jaw 20' with respect to gripper jaw 20 results in a cutting operation that results in the stem being cut at some distance below the flower head. The desired value of X4 is adjustable and measures 1.0 to 2.0 mm and preferably 1.0 to 1.4 mm.

Gedurende de hiervoor genoemde handelingen voor het verwijderen van blad en het scheiden van het bloemhoofd van de stam, handhaaft de robotarm 13 de positie van de grijper 14 loodrecht boven Po en compenseert aldus de voortgaande beweging van de oogstmachine 1.During the aforementioned operations for removing leaves and separating the flower head from the stem, the robot arm 13 maintains the position of the gripper 14 perpendicular to Po and thus compensates for the continuing movement of the harvesting machine 1.

Na het scheiden van het bloemhoofd van de stam door de knipbewerking wordt het bloemhoofd los gehouden in de ruimte die omsloten wordt door de wanden van de grijper 14 en verplaatst naar en gelost in een verzamelpunt, bijvoorbeeld een dwarsafvoerband 8 (figuur 1).After separating the flower head from the stem by the cutting operation, the flower head is kept loose in the space enclosed by the walls of the gripper 14 and moved to and unloaded at a collection point, for example, a cross conveyor belt 8 (Figure 1).

Het beoogde doel van de onderhavige uitvinding wordt in hoofdzaak bereikt doordat de voor de genoemde bewerkingen benodigde handelingen, d.w.z. het strippen, knippen en afvoeren naar en afgeven aan een verzamelpunt, worden bewerkstelligd door één eindeffector in de hoedanigheid van een grijper met genoemde kenmerken. Het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld toont een grijper 14 met twee grijperbekken 20, 20'. Een uitvoering met drie of meer grijperbekken behoort eveneens tot de scope van de uitvinding.The intended object of the present invention is essentially achieved in that the operations required for said operations, i.e. stripping, cutting and discharging to and delivering to a collection point, are accomplished by one end effector in the capacity of a gripper with said features. The present exemplary embodiment shows a gripper 14 with two gripper jaws 20, 20 '. An embodiment with three or more gripping jaws also falls within the scope of the invention.

Een verdere vervolmaking van de oogstmachine 1 volgens de uitvinding wordt getoond in fig. 6. Voor het minimaliseren van de kans op beschadiging van een broccoliplant tijdens stadia die aan het knippen voorafgaan zijn de respectievelijke bodemwanden 27 en 27' van de grijper 14 uit het eerste uitvoeringsvoorbeeld in een tweede uitvoeringsvoorbeeld uitgerust met veerbelaste afstandhouders 33 en 33'. De afstandhouders 33 en 33' beschermen de broccoliplant tegen beschadiging door de messcherpe snijranden 31 en 32' (fig. 4) door delen van de broccoliplant op enige afstand te houden van deze organen. Teneinde om een bloemhoofd te reiken zijn de respectievelijke afstandhouders 33, 33' voorzien van uitsparingen 34 en 34' (niet zichtbaar in fig. 6). De spiegelsymmetrische uitsparingen 34 en 34' zijn in hoofdzaak vergelijkbaar met de uitsparingen 30 en 30' (fig. 4) van de respectievelijke bodemwanden 27 en 27'. In het onderhavige tweede uitvoeringsvoorbeeld nemen de afstandhouders 33, 33' tijdens het strippen de taak over van de bodemwanden 27, 27' in het eerste uitvoeringsvoorbeeld. In de knipmodus worden de afstandhouders 33, 33' tegen een veerdruk weggedrukt door de elkaar naderende grijperbekken 20 en 20'. Daarbij komen de snijranden 31 en 32' vrij om de stam door te knippen. Deze situatie wordt schematisch verbeeld door fig. 7.A further completion of the harvesting machine 1 according to the invention is shown in Fig. 6. To minimize the risk of damage to a broccoli plant during stages preceding the cutting, the respective bottom walls 27 and 27 'of the gripper 14 are from the first exemplary embodiment in a second exemplary embodiment equipped with spring-loaded spacers 33 and 33 '. The spacers 33 and 33 'protect the broccoli plant from being damaged by the knife-sharp cutting edges 31 and 32' (Fig. 4) by keeping parts of the broccoli plant at some distance from these organs. In order to reach a flower head, the respective spacers 33, 33 'are provided with recesses 34 and 34' (not visible in Fig. 6). The mirror-symmetrical recesses 34 and 34 'are substantially comparable to the recesses 30 and 30' (Fig. 4) of the respective bottom walls 27 and 27 '. In the present second exemplary embodiment, the spacers 33, 33 'take over the task from the bottom walls 27, 27' during the stripping in the first exemplary embodiment. In the cutting mode, the spacers 33, 33 'are pushed away by a spring pressure by the approaching gripper jaws 20 and 20'. The cutting edges 31 and 32 'are thereby released to cut the stem. This situation is shown schematically in FIG. 7.

Claims (5)

1. Oogstmachine (1) voor broccoli, voorzien van een machine-vision systeem voor het detecteren en analyseren van bloemhoofden van individuele planten en voor het aansturen van tenminste één robotarm (13) met een eindeffector, met het kenmerk, dat de eindeffector een grijper (14) omvat, met tenminste eerste en tweede samenwerkende grijperbekken (20, 20'), elk met een bodemwand (27, 27'), een achterwand (26, 26') en twee zijwanden (28, 28', 29, 29'), waarbij een rand (32, 32') van tenminste één van de bodemwanden (27, 27') is voorzien van een in hoofdzaak halvemaan-vormige uitsparing (30 of 30') voor het in samenwerking met de andere bodemwand omsluiten van de stam van een broccoliplant, welke eindeffector is voorzien van een actuator (24) voor het openen en sluiten van de grijperbekken (20, 20'), waarbij tijdens het sluiten van de grijperbekken (20, 20') de bodemwanden (27, 21') onderling scharen teneinde een knipbewerking te bewerkstelligen.Harvesting machine (1) for broccoli, provided with a machine-vision system for detecting and analyzing flower heads of individual plants and for controlling at least one robot arm (13) with an end effector, characterized in that the end effector is a gripper (14) comprises, with at least first and second cooperating gripper jaws (20, 20 '), each with a bottom wall (27, 27'), a rear wall (26, 26 ') and two side walls (28, 28', 29, 29 '), wherein an edge (32, 32') of at least one of the bottom walls (27, 27 ') is provided with a substantially crescent-shaped recess (30 or 30') for enclosing in cooperation with the other bottom wall the trunk of a broccoli plant, which end effector is provided with an actuator (24) for opening and closing the gripper jaws (20, 20 '), wherein during the closing of the gripper jaws (20, 20') the bottom walls (27, 21 ') interchangeably in order to effect a cutting operation. 2. Oogstmachine (1) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bodemwanden (27, 27') elk zijn voorzien van een in hoofdzaak evenwijdig aan de bodemwand (27, 27') verschuifbare veerbelaste afstandhouder (33, 33') welke zich in de uitgestrekte toestand buiten de snijrand (31, 32') van de respectievelijke bodemwanden (27, 27') uitstrekt en waarbij de snijranden (31, 32') zich in ingedrukte toestand buiten de afstandhouders (33, 33') uitstrekken.Harvesting machine (1) according to claim 1, characterized in that the bottom walls (27, 27 ') are each provided with a spring-loaded spacer (33, 33') that can be displaced substantially parallel to the bottom wall (27, 27 '). extends outside the cutting edge (31, 32 ') of the respective bottom walls (27, 27') in the extended state and wherein the pressed edges (31, 32 ') extend outside the spacers (33, 33') when pressed. 3. Werkwijze voor het oogsten van broccoli door een oogstmachine (1) welke is uitgerust met een machine-vision systeem en een robotarm (13) met een grijper (14) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende achtereenvolgende stappen omvat: 1) het door de robotarm (13) positioneren van de grijper (14) met geopende grijperbekken (20, 20') op een instelbare afstand Xi, verticaal gemeten vanaf het onderste punt van de grijper (14), loodrecht boven het door het machine-vision systeem berekende middelpunt Po op het oppervlak van een bloemhoofd; 2) het door middel van de robotarm (13) neerwaarts verplaatsen van de grijper (14) tot het bereiken van het horizontale vlak door punt P2 op de loodlijn door Po, gelegen op een instelbare, verticaal gemeten afstand X2 ten opzichte van Po, waarbij P2 zich in hoofdzaak juist onder het bloemenhoofd bevindt; 3) het door middel van de actuator (24) sluiten van de grijperbekken (20, 20') tot een toestand waarbij de samenwerkende bodemwanden (27, 27') de uitsparing (30, 30') juist afsluiten, waarbij de stam van de broccoliplant los omsloten wordt door de samenwerkende bodemwanden (27, 27'; 4) het door middel van de robotarm (13) in neerwaartse richting verplaatsen van de grijper (14) tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P3 op de loodlijn door Po, gelegen op een instelbare afstand afstand X3 ten opzichte van Po, waarbij de bodemwanden (27, 27') stengels met bladeren van de stam strippen; 5) het door middel van de robotarm (13) in opwaartse richting verplaatsen van de grijper (14) tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P4 op de loodlijn door Po, gelegen op een instelbare afstand X4 ten opzichte van P3; 6) het door middel van de actuator (24) sluiten van de grijperbekken (20, 20'), waarbij de overbeet van één van de grijperbekken (20, 20') ten opzichte van de ander resulteert in een knippende bewerking, waarbij de stam doorgeknipt wordt; 7) het door de robotarm (13) naar een verzamelpunt brengen en afgeven van het afgeknipte bloemhoofd dat zich in de grijper (14) bevindt.Method for harvesting broccoli by a harvesting machine (1) which is equipped with a machine vision system and a robot arm (13) with a gripper (14) according to claim 1, characterized in that the method comprises the following successive steps comprises: 1) positioning the gripper (14) with opened gripper jaws (20, 20 ') by the robot arm (13) at an adjustable distance Xi, measured vertically from the lower point of the gripper (14), perpendicularly above the the machine-vision system calculated center point Po on the surface of a flower head; 2) moving the gripper (14) downwards by means of the robot arm (13) until the horizontal plane is reached through point P2 on the perpendicular line by Po, located at an adjustable, vertically measured distance X2 with respect to Po, wherein P2 is located substantially just below the flower head; 3) closing the gripper jaws (20, 20 ') by means of the actuator (24) to a state where the cooperating bottom walls (27, 27') properly close the recess (30, 30 '), the trunk of the broccoli plant is loosely enclosed by the cooperating bottom walls (27, 27 '; 4) moving the gripper (14) downwardly by means of the robot arm (13) until a horizontal plane is reached through point P3 on the perpendicular line by Po located at an adjustable distance distance X3 from Po, wherein the bottom walls (27, 27 ') strip stems with leaves of the stem; 5) moving the gripper (14) upwards by means of the robot arm (13) until a horizontal plane through point P4 on the perpendicular line is reached by Po, located at an adjustable distance X4 with respect to P3; 6) closing the gripper jaws (20, 20 ') by means of the actuator (24), the over-bite of one of the gripper jaws (20, 20') relative to the other resulting in a blinking operation, the trunk is cut; 7) bringing the robot arm (13) to a collection point and delivering the cut flower head that is located in the gripper (14). 4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de instelbare gewenste waarden van X2, en X3 plantspecifiek zijn en door het machine-vision systeem gerelateerd worden aan de door het machine-vision systeem berekende diameter D van het bloemhoofd.Method according to claim 2, characterized in that the adjustable desired values of X2 and X3 are plant-specific and are related by the machine vision system to the diameter D of the flower head calculated by the machine vision system. 5. Werkwijze voor het oogsten van broccoli door een oogstmachine (1) volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende achtereenvolgende stappen omvat: 1) het door de robotarm (13) positioneren van de grijper (14) met geopende grijperbekken (20, 20') op een instelbare afstand Xi, verticaal gemeten vanaf het onderste punt van de grijper (14), loodrecht boven het door het machine-vision systeem berekende middelpunt Po op het oppervlak van een bloemhoofd, waarbij de respectievelijke afstand houders (33, 33') zich buiten de snijranden (31, 32') uitstrekken; 2) het door middel van de robotarm (13) neerwaarts verplaatsen van de grijper (14) tot het bereiken van het horizontale vlak door punt P2 op de loodlijn door Po, gelegen op een instelbare, verticaal gemeten afstand X2 ten opzichte van Po, waarbij P2 zich in hoofdzaak juist onder het bloemenhoofd bevindt; 3) het door middel van de actuator (24) sluiten van de grijperbekken (20, 20') tot een toestand waarbij de samenwerkende bodemwanden (27, 27') de uitsparing (30) juist afsluiten, waarbij de stam van de broccoliplant los omsloten wordt door de afstandhouders (33, 33') van samenwerkende bodemwanden (27, 27'); 4) het door middel van de robotarm (13) in neerwaartse richting verplaatsen van de grijper (14) tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P3 op de loodlijn door Po, gelegen op een instelbare afstand afstand X3 ten opzichte van Po, waarbij afstandhouders (33, 33') op de bodemwanden (27, 27') stengels met bladeren van de stam strippen; 5) het door middel van de robotarm (13) in opwaartse richting verplaatsen van de grijper (14) tot het bereiken van een horizontaal vlak door punt P4 op de loodlijn door Po, gelegen op een instelbare afstand X4 ten opzichte van Pa; 6) het door middel van de actuator (24) sluiten van de grijperbekken (20, 20'), waarbij de samenwerkende veerbelaste afstandhouders (33, 33') elkaar in een ingedrukte toestand brengen, waarbij de overbeet van één van de grijperbekken (20, 20') ten opzichte van de ander resulteert in een knippende bewerking, waarbij de stam doorgeknipt wordt; 7) het door de robotarm (13) naar een verzamelpunt brengen en afgeven van het afgeknipte bloemhoofd dat zich in de grijper (14) bevindt.Method for harvesting broccoli by a harvesting machine (1) according to claim 2, characterized in that the method comprises the following consecutive steps: 1) positioning of the gripper (14) with opened gripper jaws by the robot arm (13) (20, 20 ') at an adjustable distance Xi, measured vertically from the lower point of the gripper (14), perpendicular to the center point Po calculated by the machine vision system on the surface of a flower head, the respective distance holders ( 33, 33 ') extend beyond the cutting edges (31, 32'); 2) moving the gripper (14) downwards by means of the robot arm (13) until the horizontal plane is reached through point P2 on the perpendicular line by Po, located at an adjustable, vertically measured distance X2 with respect to Po, wherein P2 is located substantially just below the flower head; 3) closing the gripper jaws (20, 20 ') by means of the actuator (24) to a state where the cooperating bottom walls (27, 27') properly close the recess (30), the stem of the broccoli plant being enclosed separately by the spacers (33, 33 ') of cooperating bottom walls (27, 27'); 4) moving the gripper (14) downwardly by means of the robot arm (13) until a horizontal plane is reached through point P3 on the perpendicular line by Po, located at an adjustable distance distance X3 with respect to Po, wherein spacers (33, 33 ') on the bottom walls (27, 27') strip stems with leaves of the stem; 5) moving the gripper (14) upwardly by means of the robot arm (13) until a horizontal plane through point P4 on the perpendicular line is reached by Po, located at an adjustable distance X4 with respect to Pa; 6) closing the gripper jaws (20, 20 ') by means of the actuator (24), wherein the cooperating spring-loaded spacers (33, 33') bring each other into a depressed state, the overbite of one of the gripper jaws (20 , 20 ') with respect to the other, results in a blinking operation where the trunk is cut; 7) bringing the robot arm (13) to a collection point and delivering the cut flower head that is located in the gripper (14).