Cerescon bouwt ’s werelds eerste selectieve aspergesteekmachine

Hightech startup Cerescon uit Heeze introduceert de eerste automatische, selectieve aspergeoogstrobot ter wereld, ontwikkeld in nauwe samenwerking met Brabantse, Limburgse en Duitse aspergetelers. De machine heeft een capaciteit van veertig hectare, bewerkt drie rijen tegelijk en vervangt daarmee zestig tot vijfenzeventig handstekers. Met de agrorobot verwacht Cerescon de aspergeteelt voor West-Europa te kunnen behouden.

Alexander Pil
18 mei 2017

Nu het aspergeseizoen in alle hevigheid is losgebarsten, worden telers opnieuw geconfronteerd met de vele uitdagingen bij het oogsten van het witte goud. Het is fysiek zwaar werk waarvoor het steeds moeilijker is om personeel te vinden. Ook arbeidskrachten uit Oost-Europa zien het steeds minder zitten om de hele dag met een steekmes langs de zandbedden te lopen. Daarbij stijgen de loonkosten omdat de regelgeving alsmaar complexer wordt. Zo worden er hogere eisen gesteld aan de huisvesting en het aantal uren dat aspergestekers mogen werken.

De selectieve aspergeoogstrobot van Cerescon vervangt het werk van zestig tot vijfenzeventig handstekers.

‘De verse asperges – vandaag gestoken, morgen op je bord – gaan verdwijnen als we het oogstproces niet automatiseren’, waarschuwt Thérèse van Vinken, directeur van Cerescon uit Heeze. ‘In Nederland bedraagt de omzet in asperges zo’n tachtig miljoen euro. Die markt is gedoemd als we op dezelfde voet doorgaan.’

Handmatig steken levert nog meer problemen op. Als de asperge zijn kop boven de grond uitsteekt, schat de steker in waar de stengel groeit en waar hij moet steken. Als hij met zijn mes onder de grond een andere asperge raakt, is die verloren. Van Vinken: ‘Een Duitse teler uit onze gebruikersgroep heeft gemeten dat zo’n dertig procent van zijn asperges verloren gaat door deze ondergrondse schade. Dat is serieus geld.’

Zodra een asperge boven de grond komt, bloemt hij open en gaat hij verkleuren. Zo’n paarsgroene stengel is veel minder waard, tot wel vijftig procent. Bovendien heb je als je met de hand steekt minstens vijfenveertig centimeter nodig om uiteindelijk de gewenste drieëntwintig centimeter in het kistje te krijgen. Daar valt nog veel winst te halen.

Sentech Precisiebeurs

Onder de grond

Cerescon werkt aan een geautomatiseerde oplossing voor het selectief oogsten van asperges. Op een familieverjaardag vroeg aspergeteler Marc Vermeer zijn broer Ad eens na te denken over een oogstmachine. Er waren al wel niet-selectieve systemen op de markt maar die werden nauwelijks gebruikt omdat ze al gauw veertig procent minder opbrengst hebben dan menselijke stekers. Bestaande selectieve oogsters werkten met camera’s die detecteren als een asperge zijn kopje boven de grond uitsteekt. ‘Dan ben je te laat omdat een asperge al gelijk verkleurt’, weet Ad Vermeer, technisch directeur bij Cerescon.

Het idee bleef een paar jaar sudderen totdat Marc Vermeer opperde dat zo’n machine de asperges onder de grond zou moeten kunnen lokaliseren. Die opmerking duwde het denkproces bij broer Ad in de goede richting. ‘Veel ideeën zijn de revue gepasseerd’, vertelt Vermeer. ‘Uiteindelijk zijn we uitgekomen bij naderingssensoren.’

Op mesjes gemonteerde sensoren detecteren onder de grond waar de asperges zitten.

De sensoren zitten op het puntje van een mes dat door de grond snijdt. ‘Het gaat erom dat we een stroomkring maken’, legt Vermeer uit. ‘Met een paar lepels maken we elektrisch contact met de grond. Daar sturen we een wisselstroom doorheen. Een asperge geleidt veel beter dan het zand eromheen. Het vochtige zand heeft een eindige weerstand die echter veel groter is dan die van de asperge. Hoe dichter je bij de asperge komt, hoe lager de weerstand wordt.’ Bij een bepaalde waarde constateert het systeem dat er een asperge zit en trekt het de sensor schielijk terug. ‘We meten ook capacitief omdat extreem droog zand een zeer hoge weerstand heeft en we dan resistief niets meer kunnen detecteren.’

Het meetsysteem reageert als de sensor de asperge tot op vijf millimeter is genaderd. Die nauwkeurigheid is nodig om de schade aan naburige stengels te minimaliseren. ‘Het nadeel is dat je dan snel moet kunnen terugtrekken’, weet Vermeer. ‘Met slimme regeltechniek is het gelukt om het mes binnen een paar milliseconden te laten wegklappen. De positie waar dat gebeurt, geven we door aan de steekrobot die even later voorbijkomt.’

Investeringen

Begin 2014 diende Ad Vermeer een eerste patent in voor de ondergrondse detectie van asperges. Hij vroeg gelijk subsidie aan bij wat toen nog Metropool Eindhoven heette, en tegenwoordig SRE is. Zijn project kreeg vijftigduizend euro om een onderzoek te beginnen. Van Vinken: ‘We zochten de samenwerking met Wageningen University & Research en kregen ook daar subsidie en hulp bij een haalbaarheidsstudie.’ Eind 2014 ging Cerescon officieel van start.

De snijmodule wordt met een kracht van een paar honderd newton de grond in gedrukt.

Helaas stierf Marc Vermeer plotseling, waarmee Cerescon de link met de aspergewereld verloor. De startup uit Heeze zocht contact met een aantal grote, innovatieve telers en vond in eerste instantie zes bedrijven, die zich aansloten bij de gebruikersgroep. ‘We hebben de rest van 2015 gebruikt om een demonstrator te maken met het belangrijkste doel om een investeerder te interesseren’, vertelt Van Vinken. ‘Met subsidiegeld alleen zouden we het namelijk nooit gaan redden.’ Cerescon vond die geldschieter in de persoon van privéinvesteerder Cees Welten.

Toen stonden alle seinen op groen. Cerescon bouwde een alfamachine, huurde een bedrijfspand, richtte een testruimte in, kreeg nog meer financiering, onder meer via een innovatiekrediet, en groeide naar de huidige vijftien medewerkers. Recentelijk presenteerde Cerescon de bètaversie van zijn aspergeoogstrobot aan de pers.

Knippen

De Cerescon-machine is uitgerust met negentien messen die door het oppervlak van het zandbed harken. De diepte is instelbaar tussen de drie en tien centimeter. ‘Als je veel kilo wilt oogsten, zet je hem wat dieper. Als de prijs wat lager is, laat je de asperges langer groeien door de messen wat minder diep door de grond te laten gaan’, legt Vermeer uit.

Met encoders meet het systeem nauwkeurig waar de messen omhoogklappen en waar de snijrobot de grond in moet. De koker van die snijrobot bestaat uit twee vaste staven en twee bewegende staven. Als die laatste naar beneden gaan, sluit de bek aan de onderkant. Bij elkaar vormen de vier staven een kooi waarmee de asperge wordt opgevangen. ‘Je moet de robot een paar decimeter de grond in duwen, dus dat vereist wel wat kracht’, vertelt Vermeer. ‘In het slechtste geval is het vijfhonderd newton, typisch tweehonderd tot driehonderd newton.’

Snijden was een uitdaging. Insteken is geen probleem, maar als het mes bijna door de asperge is, drukt het de schil los in plaats van erdoorheen te snijden. ‘Als je schuin steekt, zoals je met de hand doet, lukt dat wel’, weet Vermeer. ‘Horizontaal zoals wij het wilden doen, gaat niet. Daarom knippen we van twee kanten.’ Het is geen schaar want met zand zou dat gaan slijten en vastlopen. Het zijn twee passerende messen op een paar millimeter afstand. ‘Zolang je alle verticale vezels maar doorsnijdt, gaat het goed.’

Sneller oogsten

Als de asperge los is, tilt het mes hem er gelijk uit. Cerescon had eerst een configuratie bedacht met een tweede robot die de asperge oppakte. Dat maakte het systeem echter nodeloos ingewikkeld. De snijrobot schudt nu eerst het zand van de asperge af en deponeert hem daarna zelf op een transportbandje.

De steekcyclus bedraagt twee seconden. Zolang de snijmodule in de grond zit, kun je natuurlijk niet horizontaal bewegen. De boer wil echter niet voor elke asperge de tractor stilzetten, maar met een constante snelheid van een halve meter per seconde blijven rijden. De robot moet daarom met dezelfde snelheid tegen de richting in bewegen. Vermeer: ‘Door die lange slag waren we genoodzaakt de robot zelf te ontwikkelen. Het was ook goed want het is een sleutelonderdeel omdat hoe sneller de robot is, hoe sneller je kunt oogsten.’

De robot heeft nu een slag van drie meter. Daarmee kan hij clusters van drie asperges oogsten. Is de dichtheid volgroeide asperges hoger, dan moet de tractor langzamer gaan rijden. Op zich geen probleem omdat er dan ook meer wordt geoogst. De chauffeur krijgt een seintje als hij snelheid moet minderen. ‘We hebben becijferd dat we in ongeveer anderhalf procent van de gevallen moeten bufferen. Op drie rijen betekent het dat de bestuurder in minder dan vijf procent van de tijd op de rem moet trappen. Dat vonden we acceptabel’, aldus Vermeer.

Geen kromme asperges

Wie weleens een aspergeveld heeft gezien, weet dat de zandbedden zijn bedekt met lange repen landbouwplastic. Die folie moet eraf om te oogsten en daarna weer worden teruggelegd. ‘We hadden een mooie, automatische oplossing ontwikkeld, maar vanuit de gebruikersgroep kregen we het commentaar dat we een machine probeerden te maken waarbij geen mensen meer nodig zijn. Daar geloofden ze niet in’, vertelt Vermeer. ‘De telers gaven er de voorkeur aan om altijd iemand op die machine te laten meerijden. Die staat dan paraat als er een storing optreedt. Ook al gebeurt dat maar één keer in het uur, je verliest er zo veel tijd mee dat je beter iemand kunt meesturen. Prima, zeiden wij, maar dan moet de operator ook wat doen. Hij verwerkt nu het plastic en legt de gestoken asperges in kistjes. Dat maakt onze machine veel eenvoudiger.’ De operator doet samen met de chauffeur evenveel werk als tien tot twaalf handstekers. ‘Het is dan wel zaak om de machine in meerdere ploegen te gebruiken, zodat je er maximaal van profiteert’, benadrukt Vermeer.

De messen harken dus door het zand en de steekrobot maakt een flink gat in het bed. Als Cerescons machine verder niets zou doen, zou de grond snel uitdrogen. Achterop zit daarom een module die de gaten weer vult met de bultjes zand die ernaast liggen en daarna de grond weer aandrukt. ‘Zo zorgen we ervoor dat de kwaliteit tot het einde van het seizoen hoog blijft. Dat lukt niet in de huidige praktijk. De tweede helft van het seizoen zie je steeds meer kromme asperges’, zegt Vermeer.

‘Als je een compleet nieuwe machine maakt, kun je ook in de software met een schone lei beginnen’, gaat Vermeer verder. ‘Dan maar meteen op de meest moderne manier, via modelgebaseerd design. Je begint met een model van de machine. Daar kun je eerst mooie simulaties doen. En vervolgens kun je automatisch code genereren.’ Cerescon gebruikt daarvoor de Matlab- en Simulink-tooling van Mathworks.

Extreem ambitieus

Hoewel de oogstmachine uiteindelijk drie aspergebedden tegelijk moet kunnen bedienen, bestaat het bètasysteem nog uit één unit. Die testen en optimaliseren de engineers dit seizoen. Voor de echte machine, die volgend jaar gereed moet zijn, hoeven ze die versie slechts te kopiëren.

Die aanpak past prima bij het gezonde boerenverstand waarmee Cerescon zijn machine heeft opgebouwd. Als het even kan, hebben de engineers gekozen voor standaard componenten die zich al hebben bewezen in de markt. Zo draait de aspergeoogster op plc’s van Beckhoff en communiceert hij via het Ethercat-protocol. Vermeer: ‘In aanschaf is dat wellicht wat duurder dan zelf iets ontwikkelen, maar in deze fase van het bedrijf wil ik me daarmee helemaal niet bezighouden. We focussen ons op de zaken waarmee we ons differentiëren, zoals het detectiemechanisme en de steekmodule. De rest kopen we in.’ Het is de filosofie die Vermeer ook toepaste in eerdere ontwikkelprojecten bij onder meer Liteq en Solaytec.

De slag van drie meter is nodig omdat de snijmodule moet kunnen stilstaan terwijl de tractor doorrijdt.

De drierijige machine die eind dit jaar gereed moet zijn, kan veertig tot vijfenveertig hectare per seizoen bedienen. ‘Daar hoort een investering bij van vijf à zes ton’, zegt Van Vinken. ‘We hebben berekend dat een teler dat in ongeveer drie seizoenen heeft terugverdiend.’

Cerescon durft groot te denken. ‘Het plan is om volgend jaar drie machines te gaan verkopen, op projectbasis in onze gebruikersgroep. Daarna willen we de productie elk jaar verdubbelen. Dat is extreem ambitieus, maar we denken dat het kan’, aldus Van Vinken. Uiteindelijk wil het bedrijf uitkomen op ruim zestig machines per jaar. ‘Dat zou betekenen dat we meer dan dertig miljoen euro omzet gaan doen, met dertig tot vijftig mensen.’

Van Vinken spreekt ook uit waar Cerescon naartoe wil. ‘Onze aspergesteker is de eerste selectieve oogstmachine ter wereld. Maar er wordt nog heel veel meer selectief en handmatig geoogst. Denk aan champignons, paprika’s en tomaten. Daar ligt een enorme markt. In Nederland hebben we alles in huis om daar een serieuze speler te worden. Daar wil Cerescon onderdeel van zijn.’

Overigens heeft de starter uit Heeze nog geen keuze gemaakt wie de productie van de machines gaat doen. ‘Het is nog geen hot item omdat het pas volgend jaar aan de orde is’, stelt Vermeer, ‘maar we staan open voor bedrijven die interesse hebben.’