Messeigenschaften von Laser-Abstandssensoren

Abstract

Im Rahmen von wissenschaftlichen Untersuchungen wird gegenwärtig in der agrartechnischen Forschung das Einsatzpotenzial von Laser-Abstandssensoren für das Messen von physikalischen Parametern in Pflanzenbeständen erschlossen. Dabei kommen Sensoren zum Ein-satz, die den Messprinzipien Laser-Triangulation und Laser-Licht-Laufzeit-Messung zuzuordnen sind. Da nahezu keine detaillierten Erkenntnisse zum Messverhalten der-artiger Sensoren in Pflanzenbeständen vorliegen, wurden unter definierten Laborbedingungen Untersuchungen durchgeführt, die die spezifischen Einsatzbedingungen in Pflanzenbeständen berücksichtigen. In die Untersuchungen wurden zwei ausgewählte Laser-Abstandssensoren der beiden genannten Messprinzipien einbezogen. Bei den untersuchten pflanzlichen Reflexionsmedien (Birkenfeige, Süßgras und Raps) sind die mittleren Abstandsmessfehler zu ruhenden Oberflächen bei beiden Sensoren mit 2,8 und 2,9 mm als sehr gering zu bewerten, wenn der Neigungswinkel zwischen dem Strahl und der Senkrechten zur Blattoberfläche von 60° nicht über-schritten werden. Größere Neigungswinkel bewirken er-höhte Abweichungen. Um Relativbewegungen zwischen Sensor und Reflexionsmedien wie bei Messfahrten in realen Pflanzenbeständen zu simulieren, wurde eine Zahnscheibe mit Umfangsgeschwindigkeiten von 2,56; 3,77 und 4,90 m s-1 bewegt, die realen Fahrgeschwindigkeiten auf Landmaschinen entsprechen. Es konnte nach-gewiesen werden, dass bei sehr schnell sich ändernden Messentfernungen, ungünstigen Sensoranordnungen zu den Reflexionsflächen und kurzen Messzeiten im Bereich von Millisekunden erhebliche Messfehler auftreten, die insbesondere beim Triangulationssensor Werte annehmen können, die den Einsatz in Frage stellen.