Durch den Einsatz platzsparender Boardlevel-Industriekameras von IDS konnte Phenospex einen kompakten 3D-Scanner für das PlantEye-System realisieren. Dieses „sieht“ Pflanzen wachsen, wozu die hohe Empfindlichkeit der Kameras im NIR-Bereich von Vorteil ist.
In der 3D-Messtechnik ist das Lichtschnittverfahren sehr genau und unempfindlich gegenüber Fremdlicht. Da sich die Methode damit auch für mobile Lösungen empfiehlt, hat Phenospex – ein Spin-Off des Forschungszentrums Jülich mit Sitz im niederländischen Heerlen – basierend darauf einen 3D-Scanner entwickelt, der vollautomatisch die Höhe und das Volumen von Pflanzen misst. Das PlantEye-System ermöglicht in der Pflanzenforschung und Pflanzenzucht eine automatisierte Analyse des Pflanzenwachstums sowie eine automatisierte Kulturführung in der industriellen Pflanzenproduktion.
In dem kompakten PlantEye-Scanner erfasst eine Boardlevel-Industriekamera von IDS den reflektierten Lichtstrahl des Lasers. Sie benötigt wenig Platz und bietet eine hohe Empfindlichkeit im NIR-Bereich. Ein Plus zudem: das zukunftssichere Treiberkonzept. Das System besteht aus drei Modulen:
- Der 3D-Scanner wird mittels eines Transportsystems über die Beete beziehungsweise den Pflanzenbestand gefahren.
- Das Terminal, das über einen Browser von jedem Laptop oder Touchpad aus erreicht werden kann. Mit ihm kommuniziert drahtlos der Scanner. Über das Terminal kann der Anwender Tabellen und Grafiken abrufen und Maßnahmen zur Kulturführung veranlassen.
- Das dritte Modul im System ist die PlantEye-Software, die Kulturführung, Pflanzenentwicklung und Klimadaten analysiert und Optimierungspotentiale ermittelt. Die Software erlaubt eine sichere, langfristige Speicherung in einer zentralen Datenbank und verfügt über eine Importfunktion für weitere externe Sensoren.
Aufgrund der Mobilität des Scanners ist das System sehr leistungsfähig. Innerhalb von zwei Stunden können bis zu 4.000 m² Kulturfläche abgefahren und Blattfläche, Pflanzenvolumen und Streckungswachstum automatisch bestimmt werden.
Integration auf engem Raum
Die für das Lichtschnittverfahren erforderliche vergleichsweise einfache Sensoranordnung lässt sich sehr kompakt aufbauen. Der PlantEye-Scanner misst nur 420 x 200 x 95 mm und ist robust ausgelegt, damit die filigrane Technik gegenüber den eher rauen Bedingungen im Gewächshaus – zu denen etwa Spritzwasser und hohe Temperaturen gehören – entsprechend geschützt ist. Die IDS-Industriekamera im Boardlevel-Format, Modell UI-1221LE, verfügt über einen Mono-CMOS-Sensor mit WVGA-Auflösung (752 x 480 Pixel), ein USB-Interface und einen S-Mount-Objektivanschluss. Sie ist ebenfalls für eine Integration auf engem Raum ausgelegt – und misst nur zirka 36 x 36 x 20 mm.
Die platzsparende Bauart der Boardlevel-Industriekamera ermöglicht die Montage im Zentrum des Scannergehäuses. Durch einen Spiegel wird dann der Strahlengang der Kamera auf die Pflanzen gelenkt. So lassen sich bereits in geringen Abständen vom Scanner ein großer Öffnungswinkel und eine große Scannbreite erzielen. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Sensors im NIR-Bereich konnte außerdem ein Laser im Bereich von 930 nm gewählt werden, eine Wellenlänge, die von Pflanzen gut reflektiert wird.
Als Schnittstelle zwischen der PlantEye Software und der Boardlevel-Industriekamera fungiert das uEye API. Das Interface ist Teil der IDS-Software-Suite und unterstützt alle Sensorfeatures der Boardlevel-Kamera. Das SDK für Windows und Linux (32 und 64 Bit) ist im Lieferumfang der Kameras von IDS enthalten und für alle Modelle – egal ob mit USB-3.0-, USB-2.0- oder GigE-Anschluss – identisch. OEM-Kunden wie Phenospex profitieren davon doppelt.
Zum Einen gestaltet sich die Integration der Kameras besonders einfach und zeitsparend, zum Anderen ist sie auch Modell- und Schnittstellen-unabhängig. So ist zum Beispiel ein problemloser Wechsel von einer USB-2.0-Kamera auf ein leistungsstärkeres Modell mit USB 3.0 oder Gigabit-Ethernet-Anschluss jederzeit möglich, denn mit der IDS-Treiberphilosophie setzt man auf eine zukunftssichere Lösung, wenn gegebenenfalls ein anderes Kameramodell aus der breiten Palette des Herstellers eingesetzt werden soll. Die Applikation muss dann nicht neu programmiert werden, lediglich die kameraspezifischen Parameter sind entsprechend anzupassen. I
Info & Kontakt
IDS Imaging Development Systems GmbH
Obersulm
Tel. +49 7134 96196-0
Details zu den PlantEye-Scannern:
http://t1p.de/sbjm
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