Entwicklung eines Online-Sensorsystems zur Messung des Bodenbedeckungsgrades

Ziel dieses Projektes

Arbeitstiefe des Grubbers wird vom Kamera-Sensorsystem gesteuert.

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Kamera-Sensorsystems zur teilflächenspezifischen Steuerung der Arbeitstiefe bei konservierender Bodenbearbeitung (v.a. Mulchsaat): Eine bestimmte Strohmenge wird tief genug eingearbeitet, um einen sicheren Feldaufgang der Folgefrucht zu gewährleisten, gleichzeitig wird eine ausreichende Bodenbedeckung als Erosionsschutz belassen.


Grundlage

Reflexionsspektroskopische Untersuchungen zeigen eine maximale Differenz zwischen den Intensitäte verschiedener Stroh- und Bodenproben im Nahinfraroten (NIR).

Bildgewinnung

(a) Aufnahme mit Schwarz/Weiss-C-MOS Kamera
(b) Selbe Kamera wie in (a) mit vorgeschaltetem Infrarotfilter. Man beachte den Weichzeichner-Effekt.

Bei diesem Online-Ansatz darf die Bildverarbeitungszeit einen Wert von ca. 1000 ms nicht überschreiten. Daher müssen die Bildaufnahmebedingungen derart optimiert werden, dass möglichst ein Maximum an gewünschter Information in dem unverarbeiteten Bild enthalten ist.

 

Bildverarbeitung

(c) Algorithmus angewendet auf Bild (a)
(d) Selber Algorithmus angewandt auf (b), die weitgehende Unterdrückung der Feinstruktur der Bodenteile durch den Infrarotfilter führt zu einer besseren Erkennung der Strohbedeckung.

 

Zur Bestimmung des Bodenbedeckungsgrades ist ein erster Testalgorithmus mit Hilfe kommerziell verfügbarer Bildverarbeitungssoftware entwickelt worden. Die Laufzeit beträgt ca. 1000 ms.

Die verschiedenen Strohbedeckungen nach flacher Bearbeitung (ca. 5 cm)

0 kg/m² (nur Stoppel!)
0,3 kg/m²
0,6kg/m²
0,9kg/m²
Der Stoppelhobel

Veröffentlichungen im Rahmen des Forschungsprojektes

Online-measurement of percent residue cover for implement control in conservation tillage. XVI CIGR World Congress, Bonn 2006

Online-Messung des Bodenbedeckungsgrades. 4. Workshop Precision Farming, Hohenheim 2007

Entwicklung einer automatisierbaren Referenzmethode zur Bestimmung des Bodenbedeckungsgrades bei der Mulchsaat. Tagung Land.Technik, Hohenheim 2008

Artikel Neue Landwirtschaft 2/2010 

Development of an algorithm for online measurement of percent residue cover. Biosystems Engineering, Vol. 106(3), July 2010, 260-267

Entwicklung eines Online-Messverfahrens zur Bestimmung des Bodenbedeckungsgrades bei der Stoppelbearbeitung zu Mulchsaatverfahren, VDI-MEG 488, ISSN 0931-6264 (Dissertationsschrift, 2010)