Optische Technologien aus niedersächsischen Hochschulen

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 20 | 21
AutoScan – Sensor erkennt den Reifegrad
In der Landtechnik gewinnt der Einsatz von
Sensorsystemen zunehmend an Bedeutung.
Sensoren liefern zusätzliche Erkenntnisse
über das Erntegut oder die Umgebungsbedingungen
und helfen zum Beispiel
> Fachhochschule Osnabrück
Fakultät Ingenieurwissenschaften
und Informatik/Interdisziplinärer
Forschungsschwerpunkt
Intelligente Sensorsysteme (ISYS)
Albrechtstr. 30
49076 Osnabrück
> Forschungsbereiche
Sensorsysteme:
Optoelektronik, Multisensorsysteme,
Systemintegration,
mechatronische Systeme
Imaging:
CCD/CMOS-Kameras,
Spectral Imaging, Hochgeschwindigkeitskameras,
bildgebende Lichtvorhänge
Agricultural Engineering:
Sensorik, autonome Feldroboter
> Kooperationspartner
Maschinenfabrik
Bernard Krone GmbH, Spelle
Bildgebende Sensortechnik,
Forschungsnetz Niedersächsischer
Fachhochschulen
> Preis
Silbermedaille auf der Agritechnica
2005 für AutoScan an die Maschinenfabrik
Bernard Krone GmbH
(Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft
DLG)
dabei, den Einsatz von Herbiziden zu reduzieren
oder die Düngung zu optimieren.
High-Tech-Lösungen verbinden daher ökologische
und ökonomische Vorteile und
schaffen im Falle eines hohen Innovationsgrades
und einer Marktorientierung darüber
hinaus neue Arbeitsplätze.
Optimale Häcksellänge
Bei der Maisernte wird die Häcksellänge vor
allem vom Reifegrad der Pflanzen bestimmt.
Für eine optimale Futterstruktur müssen
grüne, feuchte Pflanzen länger gehäckselt
werden als braune, trockene. Eine sensorische
Erfassung des Reifegrades als Schlüsselkomponente
für eine automatische
Regelung gab es bisher nicht. Besonders für
die Entwicklung eines optischen und
kostengünstigen Sensorsystems stellen die
rauen Feldbedingungen und die Online-
Fähigkeit des Systems schwierige Randbedingungen
dar. Die Fachhochschule Osnabrück
hat in Kooperation mit der Maschinenfabrik
Bernard Krone GmbH ein solches
Sensorsystem konzipiert und realisiert. Die
Machbarkeit optischer Messungen unter
derartigen Rahmenbedingungen war bisher
in Frage gestellt worden.
Selbstfahrender Feldhäcksler BiG X (Maschinenfabrik
Das Messprinzip basiert auf dem spektralen
Reflexionsverhalten der Pflanzen. Der für
Grünpflanzen charakteristische Anstieg des
Reflexionsgrades bei Wellenlängen über
700 Nanometer fällt mit zunehmendem
Reifegrad schwächer aus. Bei braunen Maispflanzen
bleibt er dann über einen großen
Spektralbereich von etwa 650 bis 900 Nanometer
annähernd konstant. Leuchtdioden
Spektrales Reflexionsverhalten von braunen
Bernard Krone)
(LEDs) beleuchten die Maispflanzen mit
Licht ausgewählter Wellenlängen. Zur Unterdrückung
von Störsignalen wie Sonneneinfluss
oder fehlendem Erntegut werden die
LEDs gepulst. Das Sensorsystem misst die
Reflexion der Maispflanzen und sorgt dafür,
dass die Häcksellänge dem Reifegrad entsprechend
eingestellt wird. Die rauen Bedingungen
im Maisvorsatz erfordern sowohl
eine komplexe Analogelektronik als auch
eine „intelligente” Software, um Störgrößen
zu filtern und die Daten analysieren
zu können. Die Wissenschaftler haben den
Einbauort im Maisvorsatz so ausgewählt,
dass die Maispflanzen auf der Glasplatte
des Sensors eine selbstreinigende Wirkung
erzielen.
Entlastung des Fahrers
Der Sensor wurde in Feldversuchen erfolgreich
getestet. Die automatische Einstellung
der Häcksellänge sorgt für eine optimale
Silagequalität und entlastet den Fahrer bei
der Bedienung der immer komplexer werdenden
Erntemaschinen. Die Firma Krone
hat das System unter der Bezeichnung
„AutoScan” auf der Agritechnica 2005 als
Neuheit vorgestellt und wurde dort von der
Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft
DLG mit einer Silbermedaille ausgezeichnet.
Sensorsystem „AutoScan” im Maisvorsatz
des selbstfahrenden Feldhäckslers BiG X
(Maschinenfabrik Bernard Krone)
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Arno Ruckelshausen
Dipl.-Ing.(FH) Christoph-Frederik
Kronsbein
Dipl.-Ing.(FH) Andreas Linz
Tel.: 0541.969-2090
Fax: 0541.969-3693
Mail: a.ruckelshausen@fhos.de
Web: www.fh-osnabrueck.de/
forschung.html
und grünen Maispflanzen
Messergebnis eines Feldversuchs