Enkele jaren terug stapten vier leliebollenkwekers naar Wageningen University & Research. Ze wilden laten uitzoeken of een sorteerrobot leliebollen gemakkelijker, beter en voornamelijk met minder handen verwerkt. Een lang traject van onderzoeken en testen volgde. Met inmiddels een tastbaar resultaat. De komende maanden draait er bij Huetink Lelies een volledige proefopstelling. Wat ging hieraan vooraf?
De meeste leliebedrijven werken al jaren met dezelfde sorteerder, die af en toe hier en daar wat wordt aangepast. In de ontwikkeling van de leliesorteerders zit dus al jaren weinig vooruitgang. Robotisering of automatisering voor de twee tot drie aanbieders die de leliesorteermachines maakt en aanbiedt, zijn niet rendabel. De markt is voor hen te klein om daar veel in te investeren en dus risico te lopen. Tegelijkertijd wordt het voor leliekwekers een steeds grotere uitdaging om mensen te vinden voor dit seizoenswerk. „Tel daarbij op dat de lonen de laatste tien jaar zo’n beetje zijn verdubbeld en dat huisvesting verre van makkelijk is, en je hebt een groot probleem dat opgelost moet worden”, aldus Sjaak van den Berg van Boltha.
Sorteren op maat, dubbelneuzen, ziekten en beschadigingen
Zo’n zeven jaar geleden zag de leliekweker uit Breezand dit probleem al opdoemen. De uitdaging is dan ook een sorteerrobot te ontwikkelen die leliebollen niet alleen automatisch sorteert op maat, maar ook sorteert op dubbelneuzen, ziekten en beschadigingen. Dat zou per bedrijf vaak tientallen mensen schelen omdat die laatste drie zaken nu nog handmatig gebeuren. Vaak wordt er in ploegendiensten gewerkt en draaien de sorteerders 18 tot 20 uur per etmaal. Dat is nodig omdat alle leliebollen in ongeveer tien weken moeten worden verwerkt. Van den Berg vindt dat dat anders moet: „Het uitzoeken is geen moeilijk werk en het is repeterend werk. Dat zou je met vision-technologie moeten kunnen automatiseren”, was zijn gedachte zeven jaar geleden. De wens naar een nieuwe volledig geautomatiseerde manier van het sorteren van leliebollen, was geboren. In 2018 stapte Van den Berg samen met drie andere leliekwekers in een vierjarig PPS-project met Wageningen University & Research (WUR) om te werken aan die droom. „We dachten toen nog gewoon in een paar jaartjes een extra unit op de bestaande lijn te gaan ontwikkelen. Dat liep effe anders”, kijkt hij terug.
dan heeft het herkennen van dubbelneuzen prioriteit.
Kleurencamera’s
Doel van de eerste PPS was te kijken naar de mogelijkheid om – in eerste instantie – dubbelneuzen met camera’s waar te nemen gebaseerd op deep-learning-technieken. Frank Golbach, WUR-onderzoeker Vision + Robotics, vertelt dat destijds in het project eerst is gekeken naar de geschiktheid van verschillende sensoren met als voornaamste doel: dubbelneuzen te herkennen. Verschillende röntgentechnieken en gewone matrix-camera’s, zowel RGB-kleuren als grijswaarden, werden getest. De conclusie was dat dubbelneuzen het beste te zien zijn met röntgen. Toch koos WUR voor kleurencamera’s. „Die zijn goedkoper en sneller te implementeren, omdat het een veelgebruikte techniek is. Bovendien lever je maar weinig nauwkeurigheid in ten opzichte van röntgenbeelden. Groot voordeel is dat kleurencamera’s ook kunnen worden gebruikt voor het herkennen van ziekten en beschadigingen.” Ook kwam eruit dat met drie camera’s prima kan worden bepaald of het een enkel- of dubbelneus is.
Deep-learningmodel
Aanvankelijk bekeken en beoordeelden WUR-onderzoekers foto’s van zes verschillende leliebolrassen en het voorkomen van dubbelneuzen, daarbij soms geholpen door kwekers. Ze maakten met die gegevens een dataset aan en vervolgens zetten ze die om in een deep-learningmodel voor herkenning. Dit was een enorme kluif die vaak onder tijdsdruk verliep. Golbach legt uit: „Een leliebol is levend materiaal. Je bent afhankelijk van wat je op dat moment krijgt. Bovendien zijn de bollen maar een paar maanden van het jaar beschikbaar.” Verder zijn er wel driehonderd lelierassen. De bollen daarvan kunnen er behoorlijk anders uitzien. Ze verschillen van kleur, zien er in de loop van het seizoen anders uit en soms hangt het uiterlijk ook weer samen met uit wat voor grond ze komen en of ze vers zijn of uit de koeling komen. „Dit maakte het best lastig om een deep-learningmodel te maken voor alle rassen.”
85 procent precisie dubbelneuzen
Inmiddels zijn er 43 lelierassen in het model verwerkt, weet Golbach. Nog steeds zijn er drie WUR-onderzoekers bezig om foto’s te beoordelen om het model te trainen en te verbeteren. De score van het huidige model stemt partijen binnen de PPS tevreden. Golbach: „De precisie waarmee het model dubbelneuzen kan onderscheiden is gemiddeld 85 procent. Dat is een heel mooi resultaat.”
’Beter dan de mens’
Naarmate het project rond de sorteerrobot vorderde en het detecteren van dubbelneuzen goed ging, kregen rooibeschadiging, fusarium en wortelgrootte meer aandacht om ook te verwerken in het model. Van den Berg: „Zeker na vorig jaar toen er ineens meer rooi- en wortelschade was. Want, wil je mensen vervangen, dan moet de sorteerder dit ook kunnen.” Ook daar ging WUR mee aan de slag. Naast de 85 procent precisie voor dubbelneuzen ligt de precisie voor ziekten en gebreken zoals rooibeschadigingen en fusarium op een gemiddelde van 90 procent, zegt Golbach. Van den Berg legt verder uit: „Als de sorteerrobot 90 procent scoort, betekent dat niet dat er 10 procent verkeerde doorgaan. Het betekent bij een partij met 2 procent rooischade, dat de machine er daar 90 procent van uithaalt. Dan gaat er dus nog maar 0,2 procent door. Daarmee scoort de sorteerrobot beter dan de mens en ook beter dan de minimale eis die we met elkaar hebben afgesproken in het handelsreglement.”
’Stuk duurder’
Het tweede PPS-project loopt van 2021 tot en met 2024 en is noodzakelijk om van het WUR-model naar een totaal nieuwe sorteermachine te komen. Het aantal leliekwekers werd bij aanvang van dit nieuwe project uitgebreid van vier naar negen. Sjaak van den Berg. „Dat is nodig omdat de ontwikkeling een stuk ingewikkelder was dan we dachten en dus ook een stuk duurder uitpakt.”
’Nieuwe sorteerlijn lijkt in niks
op wat leliesector nu heeft’
Naast de negen leliekwekers en partner WUR werken in het huidige project ook Aris en Brom Mechatronica mee, respectievelijk een softwarebedrijf dat vision-applicaties maakt en een machinebouwer. De twee zijn geen PPS-partners. Aris is door de WUR en de eerste vier leliekwekers gevraagd en zij hebben Brom Mechatronica aan het project toegevoegd. Aris financiert zelf ook mee. Sven Rusch, commercieel directeur bij Aris in Eindhoven: „Ons doel is om de labopstelling van WUR te vertalen naar een commerciële, productieve sorteerrobot die bij de leliebollenkwekers ingezet kan worden.”
Nieuwe verenkelaar
Eind 2022 en begin 2023 draaide er bij Huetink al een prototype. Die bestaat uit een lopende band, waarbij drie camera’s rondom staan en de bollen met de hand op de band worden gelegd. Vervolgens worden ze door het model beoordeeld. In november wordt bij Huetink aan dit prototype een onderdeel toegevoegd, namelijk een nieuwe verenkelaar. Die is bedacht en ontwikkeld door Brom in samenwerking met Aris. Hoe die precies werkt, kan Rusch niet vertellen, omdat er nog geen patent op zit. Wat hij er wel over kwijt wil: „De verenkelaar is een volautomatisch, intelligent systeem, gecombineerd met camera’s. Dat zorgt ervoor dat de bollen op een vaste steek liggen van 30 centimeter.”
De verenkelaar moet ervoor zorgen dat het vullingspercentage van de machine boven de 95 procent uitkomt. Dat laatste is noodzakelijk omdat er 1 miljoen bollen per 24 uur over de sorteerder moeten. Rusch: „Daartoe moeten er 10.000 bollen per uur door één lijnopstelling gaan. De leliekweker zou dan in de toekomst vier van deze lijnen nodig hebben.”
Verder gaat Aris nog enkele metingen aan de sorteerder toevoegen, zo geeft Rusch aan. „We willen aan de sortering nog de hoeveelheid wortels en de kwaliteit van de wortels toevoegen, net als de maatbepaling op basis van de omtrek.” De sorteerrobot moet volgens Rusch een serieuze arbeidsbesparing, een nauwkeurigere sortering en een capaciteitsverbetering opleveren.
Spannende maanden
Het worden drie spannende maanden, vindt Van den Berg. „Van het model weten we al dat het goed sorteert. De grote vraag die dit jaar beantwoord moet worden, is of het verenkelen goed gaat. Eigenlijk gaan we dit jaar voor het eerst helemaal draaien. Dat vinden we als kwekers hartstikke spannend, want we hebben er veel tijd, geld en energie in geïnvesteerd.”
Rusch is erg hoopvol over de komst van de nieuwe sorteerrobot. Wanneer de komende maanden alles blijkt te werken, is het de bedoeling om volgend jaar een eerste productielijn te bouwen, zo geeft hij aan. Al durft hij er nog niet zijn handen voor in het vuur te steken, want het is maar een kort seizoen. „Ons bedrijf heeft als belangrijkste drijfveer om tevreden klanten te hebben. Dat lukt alleen als je eerst elke stap die je zet bewijst en er zo uiteindelijk voor zorgt een goede oplossing te leveren.”
’Volgens mij aan alles gedacht’
Van den Berg en de mede-kwekers zijn blij dat het traject in een PPS is opgepakt. Misschien zelfs wel beter dan wanneer een machinebouwer het alleen doet, meent de leliekweker. „Omdat er zoveel kwekers hebben meegekeken, hebben we volgens mij aan alles gedacht. Bovendien heb je in zo’n PPS invloed op welke kant het uitgaat met je bedrijfsvoering of met de sector.”
Uiteindelijk moet de nieuwe sorteerrobot zichzelf de komende maanden gaan bewijzen. De kwekers zijn optimistisch. „Ik vreet mijn schoenen op als dit niet lukt”, zegt Van den Berg. Hij kijkt uit naar het moment dat de machine 20 tot 25 mensen kan vervangen en de sorteerder de markt in kan. „De nieuwe sorteerlijn lijkt in niks op wat de leliesector nu heeft. Hij is helemaal out of te box. Als dit allemaal lukt is dat heel gaaf. Dan hebben we de sector echt een dienst bewezen.”
Een van de zes
De nieuwe leliesorteerder is een PPS-project. Dat is een Publiek Private Samenwerking (PPS), waar naast de private financiering van kwekers in dit geval ook 50 procent subsidie van het ministerie van LVVN beschikbaar gesteld wordt voor het onderzoeksproject. Deze PPS valt samen met nog zes andere robotprojecten in de agrarische sector onder het grotere WUR-project ’Handsfree production in agri-food’.
Rond robotica moest één grotere PPS komen. Het doel van deze grote PPS is om met vragen vanuit de praktijk en nieuwe kennisontwikkeling een aantal vernieuwende robots te ontwerpen en te demonstreren. Zo wordt er ook gewerkt aan zes andere robots, zoals een gerbera-oogstrobot, een onkruidrobot en gewasverzorgingsrobot en een opbindrobot voor bomen. Door er een overkoepelend project van te maken, waarin alle betrokken WUR-onderzoekers met elkaar in contact blijven en kennis uitwisselen, wordt er sneller vooruitgang geboekt. WUR-onderzoeker Frank Golbach: „Bij WUR Vision + Robotics zijn er inmiddels ongeveer 45 mensen met machine-learning en met computervision bezig.” Die club mensen ziet elkaar minimaal elke twee weken. „We delen informatie en software uit en bespreken hoe we met zaken omgaan. Door dit te bundelen komt dat iedereen ten goede.”
