Aufgrund des Witterungseinflusses ist der Einsatztermin für Bewässerung, Düngung und Pflanzenschutz für den Anbauer nur schlecht planbar. Viele Maßnahmen müssen daher präventiv durchgeführt werden um den Kulturerfolg nicht zu gefährden. Führte der Anbauer diese Maßnahmen entsprechend dem aktuellen Bedarf der Pflanze durch, ist eine Verringerung der Aufwandsmengen zu erwarten ohne den Ertrag und die Qualität der Ernte zu mindern. Arbeitsspitzen lassen dies jedoch in der Regel nicht zu. Solche Einsparungen sind jedoch möglich, wenn die Arbeiten aus dem Betriebsarbeitsablauf ausgekoppelt und von einer rechnergestützten Prozessführung selbständig durchgeführt werden. Der Portalversuchsrahmen wurde als Gesamtkonzept für den Einsatz einer rechnergestützten Prozessführung entwickelt. Er beinhaltet einerseits eine Datenerfassungsanlage für Witterungsdaten und ein Ortungssystem zu Lokalisierung eines Arbeitsgerätes und andererseits ein Bearbeitungsgerät, mit dem Bewässerung Düngung und Pflanzenschutz durchgeführt werden können. Das Prozessführungsprogramm, das auf dem Prozessrechner des PVR arbeitet, trifft anhand der Witterungsdaten die Einsatzentscheidungen und führt sie mit Hilfe der Positionsdaten des Ortungsgeräts und dem Bearbeitungsgerät durch. Inwieweit sich mit Hilfe einer hohen Ortungs- und Steuergenauigkeit Einspareffekte bei den Aufwandsmengen erzielen lassen, ist nicht geklärt, da die Technik hierzu nicht vorhanden ist. Die kleinste mögliche Bearbeitungseinheit ist die Einzelpflanze. Daher wurde die Zielgröße der Arbeitsgenauigkeit im Bezug auf die Einzelpflanze auf ±1 cm festgelegt. Im Vorfeld wurden zwei Ortungssysteme mit unterschiedlichen Arbeitsprinzipien untersucht. Das Lasertriangulationssystem war im statischen Betrieb sehr genau, jedoch war die Messgenauigkeit, über das Feld verteilt, sehr heterogen und es waren nur zweidimensionale Positionsdaten verfügbar. Das zielverfolgende Tachymeter bot zwar eine geringere Auflösung, dafür liefert es alle drei Raumkoordinaten und die Messgenauigkeit blieb im Fast Tracking Modus auf dem Versuchsfeld stabil. Unter dynamischen Bedingungen zeigte sich ein Zeitnachlauf von 1,4 -1,6 s, wobei der Zeitnachlauf der Streckenmessung um 0,2 s höher als die der Winkelmessung war. Aufgrund der stabilen Messgenauigkeit und der Messung der dreidimensionalen Position wurde es am Versuchsgerät eingesetzt. Eigens für die Versuche wurde ein Versuchsgerät, der Portalversuchsrahmen PVR, gebaut. Er besteht aus einem Datenerfassungsteil mit Wetterstation und Ortungssystem, einem Prozessführungssystem mit Prozessrechner und einem Ausführungsteil mit dem Span eines Linearregners mit einem in der Höhe und über eine Feldbreite von 45 m beweglichen Spritzbalken mit Dosieranlage und drei Teilbreiten von je 1,5 m Breite. Für den PVR wurde ein Prozessführungsprogramm mit Schnittstelle zu einem Bodenfeuchtemodell und ein Steuerungsprogrammmodul für die Fahrantriebe in den drei Raumrichtungen entwickelt. Die Steuerung erfolgte mit Hilfe der Positionsdaten des zielverfolgenden Tachymeters. Der Zeitnachlauf der Positionsdaten wurde berücksichtigt, indem aufgrund der Laufzeiten der Fahrantriebe eine aktuelle Position geschätzt wurde. Aufgrund der geringen Fahrgeschwindigkeit des Versuchsgerätes wurde der Synchronitätsfehler zwischen Winkelmessung und Streckenmessung des zielverfolgenden Tachymeters nicht berücksichtigt. Die Position der Einzelpflanzen wurde einerseits als Reihenverlauf durch Verfolgung der Fahrspur der Pflanzmaschine mit dem Tachymeter ermittelt und andererseits durch manuelles Einmessen des Pflanzenmittelpunktes. Hierbei war die Streuung quer zur Fahrspur bei den von Hand eingemessenen Pflanzen höher als bei der vermessenen Pflanzspur. Der PVR wurde mit Hilfe der Positionsdaten der Pflanzspur entlang der Pflanzenreihen geführt. Es zeigte sich, dass die Steuerungsgenauigkeit sehr stark von der Qualität der Positionsschätzung abhing. Sie konnte verändert werden, indem der Wert der rechnerischen Vorfahrtgeschwindigkeit verändert wurde, und indem die Anzahl der Wiederholungsrechnungen erhöht wurde. Insgesamt konnten mittlere Abweichungen von ± 1,5 cm erzielt werden. Ein Bodenfeuchtemodell wurde als Beispiel für die Einbindung eines Expertensystems in das System aufgenommen um für Bewässerungsentscheidungen Eingangsdaten zur Verfügung zu stellen. Als Schnittstelle für den Eingang von Bearbeitungsaufträge wurde eine Datei geschaffen, auf die sowohl die Prozessführung als auch die Expertensysteme Zugriff haben. Aufgrund aktueller Witterungsdaten wurde im Prozessführungsprogramm ein Defizit der Bodenfeuchte festgestellt und beispielhaft Bewässerungsmaßnahmen ausgeführt. Da die Bewässerung mit drei Teilbreiten auf drei Beeten gleichzeitig durchgeführt wurde, aber sich die Steuerung an dem mittleren Beet orientierte, kam es zu Fehlstellen oder Überlappungen, da die Beete nicht exakt parallel verliefen. Mit dem Portalversuchsrahmen steht ein Gerät zur Verfügung, mit dem neue Strategien der Kulturführung zur Reduzierung der Aufwandsmengen einer bedarfs- und einzelpflanzenorientierten Prozessführung durchgeführt werden können. Mit diesen Untersuchungen kann das Einsparpotential solcher Strategien ermittelt werden.     «

Aufgrund des Witterungseinflusses ist der Einsatztermin für Bewässerung, Düngung und Pflanzenschutz für den Anbauer nur schlecht planbar. Viele Maßnahmen müssen daher präventiv durchgeführt werden um den Kulturerfolg nicht zu gefährden. Führte der Anbauer diese Maßnahmen entsprechend dem aktuellen Bedarf der Pflanze durch, ist eine Verringerung der Aufwandsmengen zu erwarten ohne den Ertrag und die Qualität der Ernte zu mindern. Arbeitsspitzen lassen dies jedoch in der Regel nicht zu. Solche Ein...     »

Due to the influence of the weather the grower can hardly plan the application date for irrigation, fertilization and plant protection. Therefore many treatments have to be executed preventively not to endanger culture success. If the grower executes these applications according to the current requirement of the plant, a decrease of the expenditure quantities is to expect without reducing the yield and the quality of the harvest. However high demands on the working capacity do not permit this usually. That is however possible, if the work is uncoupled from the routinework, and are independently executed by a computer-aided process control. An experimental frame device (PVR) was developed as a complete concept for the application of a computer-aided process control. It contained on the one hand a data acquisition system for climate and a positioning system for the machines and its implements and on the other hand a spraying boom for irrigation fertilization and plant protection. The process control program, which operates on the process computer of the PVR, makes the application decisions on the basis of current weather data and executes it comparing the position data of the spraying boom and the plant row. It is not clarified to what extent saving effects on expenditure quantities can be obtained with the help of a high position and control accuracy, because there are no techniques to do that. For the experimental concept the smallest possible processing unit was assumed to be the single plant. Therefore the target of the positioning accuracy in reference to the single plant was determined to be ±1 cm. In the beginning two positioning systems with different working principles were examined. The lasertriangulation system was very exact in static operation, however the measuring accuracy was very heterogeneous in several parts of the field and there were only two-dimensional position data available. The target pursuing tachymeter showed a wider scale in measuring, but it supplies all three-dimensional coordinates and the measuring accuracy remained stable in the fast tracking mode on the experimental field. Under dynamic conditions a time delay of 1,4 -1.6 s was shown. Due to the stable measuring accuracy and the measurement of the three-dimensional position it was used with the test device. The experimental frame device PVR was built especially for the use of an automatic process control. It consists of a data acquisition section with weather-station and positioning system, a processing system computer and an executive part with the span of a linear moving irrigator with a 4.5 m spraying boom mobile within field width of 45 m, and with three sections of 1.5 m due to the bed width. For the PVR a process control program has been developed with an interface for several expert systems, i.e. for a soil humidity model, and a control program module for the steering in three dimensions. The steering has been done by using the position data of the target-pursuing tachymeter. The time delay of the position data was considered, as the current position was estimated on base of the run times of the drives. Due to the small driving speed of the PVR the synchronity delay between angular and distance measurement of the target-pursuing tachymeter was not considered. The PVR was led along the plant rows using the position data which were gained by surveying the track of the transplanting machine. The control accuracy was very strongly influenced by the quality of the position estimation depending on the computational loop rate, and the virtual driving velocities. In total an average deviation of ± 1.5 cm could be obtained. According to current weather data in the processing program a deficit of the soil humidity was determined and an irrigation was executed. The PVR can be used as a tool executing and evaluating new strategies in the crop cultivation due to the requirement of the single plant and for the reduction of the expenditure quantities.     «

Due to the influence of the weather the grower can hardly plan the application date for irrigation, fertilization and plant protection. Therefore many treatments have to be executed preventively not to endanger culture success. If the grower executes these applications according to the current requirement of the plant, a decrease of the expenditure quantities is to expect without reducing the yield and the quality of the harvest. However high demands on the working capacity do not permit this us...     »