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CASE STUDY
Branche: Landwirtschaft
Produkt: Triton-Kamera mit IP67-Gehäuse
SDK: Benutzerdefinierte Software mit Arena SDK
DAS ROCKT: Der Felsensammelroboter von TerraClear steigert die Produktivität von Landwirten
In den letzten zehn Jahren ist Automatisierung zu einem zunehmend entscheidenden Faktor in der Landwirtschaft und im Smart Farming geworden. Durch den Einsatz fortschrittlicher Technologien wie Smart Sensing, Machine Learning und Robotik können landwirtschaftliche Prozesse auf viele innovative Arten optimiert werden.
Mit dem klaren Ziel, die Landwirtschaft zu erleichtern und die Produktivität zu steigern, entwickelt TerraClear ein End-to-End-Automatisierungssystem, das sich speziell auf die Automatisierung der Steinentfernung konzentriert. Ein computervisiongesteuertes System kartiert das Gelände und identifiziert Größe und Lage von im Boden eingebetteten Steinen, während die schwere Arbeit von automatisierten Maschinen übernommen wird – was Landwirten viel Zeit und Geld spart.
Challenge
Landwirte haben jedes Jahr mit Steinen und deren Entfernung zu kämpfen, da diese durch Bodenbearbeitung, Frosthebung und Witterungseinflüsse an die Oberfläche gelangen. Wenn sie nicht ordnungsgemäß entfernt werden, können Steine Maschinen beschädigen, was zu kostspieligen Reparaturen und erheblichen Verzögerungen während der wichtigsten Phasen der Vegetationsperiode führen kann.
Das Aufsammeln von Steinen wird von Landwirten oft vermieden, da es zeitaufwendig, körperlich anstrengend und ständig frustrierend ist. Deshalb sind sich viele Landwirte einig, dass sie mehr Steine sammeln sollten – aber sie nehmen sich einfach nicht die Zeit dafür. Darüber hinaus wird mit zunehmender Betriebsgröße und dem wachsenden Druck auf die Arbeitsmärkte in ganz Europa die Automatisierung von gering qualifizierten Tätigkeiten immer wichtiger.
Bestehende Lösungen bestehen größtenteils aus mechanischen Steinsammlern, die den Boden durchpflügen, um Steine herauszuziehen, sowie aus Walzen, die die Steine wieder in den Boden drücken. Mechanische Sammler können wirksam sein, sind jedoch sehr langsam und nur unter bestimmten Bodenbedingungen einsetzbar. Daher sammeln die meisten Landwirte entweder von Hand (sie gehen neben einem Traktor, Gator oder Kompaktlader und sammeln die Steine manuell ein) oder walzen ihre Felder. Das Walzen kann effizient sein, hat jedoch in bestimmten Bodentypen negative Auswirkungen durch Verdichtung und löst das Problem in der Regel nur bei kleinen Steinen.
Solution
TerraClear entwickelt eine Lösung zur Steinentfernung, die Luftbildkartierung und automatisiertes Aufsammeln am Boden kombiniert. Zunächst führt eine Drohne eine Vermessung durch, bei der fortschrittliche Sensoren, GPS und trainierte neuronale Netzwerke mit Computer Vision eingesetzt werden, um die Positionen und Größen der Steine präzise zu kartieren. Anschließend kommt ein hydraulisch gesteuertes Anbaugerät zum Einsatz, das an einem Traktor oder Kompaktlader montiert ist. Ein Mensch fährt das Fahrzeug entlang der durch die Karte optimierten Route, während das Anbaugerät mithilfe von Computer Vision die Steine automatisch erkennt und in die Schaufel des Traktors befördert.
Das System verwendet mehrere Triton 2.3 MP GigE PoE-Kameras von LUCID, die hochauflösende Bilder erfassen. Diese Bilder werden in drei Hauptbereichen eingesetzt: für das präzise Training neuronaler Netzwerke, zur Erkennung von Steinen in Luftbildern und zur Echtzeit-Erkennung von Steinen durch den Sammelroboter. Laut TerraClear müssen die Kameras kompakt, leicht und energieeffizient sein, um auf Luftplattformen und mobilen Maschinen eingesetzt werden zu können. Sie sind an TerraClears Felsensammler montiert und identifizieren die Steine vor dem Traktor, während dieser sich über das Feld bewegt. Dies ist ein entscheidender Schritt in der Lösung.
Das IP-zertifizierte Gehäuse und die M12/M8-Anschlüsse machen die Triton-Kameras ideal für den Außeneinsatz, da sie regelmäßiger Witterung und Schmutz standhalten, während der Traktor oder Kompaktlader über das Feld fährt. Darüber hinaus ermöglicht die Stoß- und Vibrationsfestigkeit der Triton-Kameras einen robusten Betrieb auf landwirtschaftlichen Maschinen. Damit der Sammler Steine erkennen und aufnehmen kann, müssen die Kameras hochwertige Bilder und GigE-Videos mit hoher Bildrate erfassen, um eine präzise Objektverfolgung zu gewährleisten. LUCIDs aktive Sensorjustierung sorgt für eine exakte Objekterkennung und -verfolgung. Neben diesen wichtigen Kameraspezifikationen hat TerraClear in der frühen Prototyping-Phase sehr positive Erfahrungen mit dem Arena SDK und dem technischen Support von LUCID gemacht.
Conclusion
Die Lösung von TerraClear bietet Landwirten die Möglichkeit, Felder effizient und kostengünstig von Steinen zu befreien und sich darauf verlassen zu können, dass ein hoher Prozentsatz der Steine gefunden und entfernt wurde. Dies reduziert Schäden an Maschinen und das Risiko von Ausfallzeiten während kritischer Phasen der landwirtschaftlichen Arbeit erheblich.
Weitere Informationen finden Sie auf der Website von TerraClear.