3D-Drucker ermöglichen die präzise und kostengünstige Herstellung von dreidimensionalen Objekten, indem sie Material schichtweise aus einem digitalen Modell aufbauen.
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Ein neuartiges 3D-Laserscannersystem soll die Sensorik von Ernterobotern verbessern. Ziel ist es, den Zustand der Pflanzen – beispielsweise den Wassergehalt von Früchten – zuverlässig zu messen, um den richtigen Erntezeitpunkt zu bestimmen.
Entwickelt wurde das innovative System von Robotikern der Universität Würzburg (JMU) für das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam. Ein Team um ATB-Forscherin Dr. Manuela Zude-Sasse hat das System auf einer Versuchsfläche installiert; erste Tests verliefen erfolgreich.
3D-Laserscanner auf Sensorförderstation
Der 3D-Laserscanner ist auf einer sogenannten Sensorförderstation befestigt, die um eine Anpflanzung aus 120 Spalier-Apfelbäumen kreist.
Bis November 2025 soll das neue Sensorsystem auf der Versuchsfläche zum Monitoring eingesetzt werden. Entsprechend robust ist der Pflanzenscanner konstruiert. Er widersteht Wind und Wetter und ist für Betriebstemperaturen zwischen 0 und 40 Grad ausgelegt.
Funktionsweise des Systems
Das Sensorsystem arbeitet den Wissenschaftlern zufolge nach dem Prinzip des strukturierten Lichts. Es projiziere drei Wellenlängen auf die Pflanzen. Die reflektierten Signale lieferten präzise räumliche Informationen über den Pflanzenbestand.
Weil die Signale für jede Wellenlänge separat zur Verfügung stünden, eröffneten sie neue Möglichkeiten, auch physiologische Eigenschaften der Pflanzen wie den Wassergehalt zu erfassen.
Präzise Daten für den Einsatz auf Ernterobotern
Nach Angaben der Forscher haben erste Tests gezeigt, dass man die Pflanzen sinnvoll anmessen und abbilden kann. Das sei für einen Einsatz auf Ernterobotern wichtig, weil diese dazu fähig sein müssten, die Apfelbäume und andere Gewächse richtig zu «lesen».
Laut Zude-Sasse werden präzise Daten zur Fruchtentwicklung vor dem Hintergrund zunehmend variabler Wachstumsfaktoren durch die globale Erwärmung immer wichtiger; das gelte für wissenschaftliche Modellierungen ebenso wie für den zukünftigen Einsatz kommerzieller Ernteroboter.
Einsatz des Geräts für Modellierungsarbeiten
Mit dem neuen 3D-Pflanzenscanner sollen die Datengrundlagen für Modellierungsarbeiten sowie die Spezifikationen für künftige Ernteroboter weiter verbessert werden.
Das Gerät wurde ausschliesslich für den experimentellen Einsatz konzipiert, da es Laserlicht verwendet, das die Augen des Menschen bei direktem Blickkontakt schädigen kann. Deshalb wird der Zugang zum Messbereich sehr strikt kontrolliert.
