DE19950396A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen des Pflanzenzustandes - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen des Pflanzenzustandes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Pflanzenzustandes. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß störende Einflüsse durch die Richtungsverteilung der Einstrahlung auf die Messung beseitigt, die Genauigkeit der Messung durch eine gezielte Anpassung an die Wellenlängen erhöht, die Verfügbarkeit der Meßmethode auf Tag und Nacht kostengünstig erweitert und die Robustheit sowie Kompaktheit des Meßsystems unter gleichzeitiger Verbesserung seiner Bedienbarkeit erhöht wird. DOLLAR A Die die Pflanzen beleuchtenden Lichtquellen sind an einem Meßkopf (1) so angeordnet, daß der zu messende Pflanzenbestand mit einem Lichtfleck oder -streifen (17) aus Licht von mindestens zwei Gruppen Dioden mit ausgewählter Wellenlänge beleuchtet wird, um den Pflanzenzustand zu bestimmen, und daß der Meßkopf (1) eine Vielzahl von ein scheinwerferähnliches Leuchtfeld (6) bildendes, dicht nebeneinander angeordneten lichtstarken Dioden (7, 8) umfaßt, das mindestens zwei Typen bzw. Gruppen der Dioden (7, 8) jeweils einer Wellenlänge enthält, und daß den Dioden (7, 8) oder einer Gruppe von Dioden ein gemeinsamer Detektor (9, 10) zugeordnet ist, der im Leuchtfeld (6) der Dioden angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Pflanzenzustandes, mit künstlichen Lichtquellen, insbesondere mehreren Lumineszenz- und/oder Laserdioden, zum Beleuchten des zu messenden Pflanzenbestandes, einem Detektor zum Registrieren des vom Pflanzenbestand reflektierten Lichtes, einer Signal-Verarbeitungseinrichtung umfassend einen die Reflexionsdaten auswertenden, den Pflanzenzustand bestimmenden Mikroprozessor, wobei die Lichtquelle, der Detektor und die Verarbeitungseinrichtung an/auf bzw. in einem verfahrbaren Träger angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bestimmen des Pflanzenzustandes, bei dem künstliche Lichtquellen, insbesondere Lumineszenz- oder Laserdioden verschiedener Wellenlängen, Reflexionssignale am Blattwerk des zu messenden Pflanzenbestandes im sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereich beim Überfahren des Pflanzenbestandes erzeugt, diese Signale mittels Detektoren erfaßt und an eine Signal-Verarbeitungseinrichtung weitergegeben werden sowie in dieser nach einem speziellen Auswertealgorithmus der Pflanzenzustand ermittelt wird.
Es ist bekannt, den Pflanzenzustand, insbesondere die Ernährung von Pflanzen, mit Hilfe des Chlorophyllgehaltes zu bestimmen (Prospekt "precise" der Firma Hydro Agri, 1997). Der Chlorophyllgehalt wird üblicherweise mittels reflexionsoptischer Sensoren ermittelt wie sie beispielsweise grundlegend in der US 4 986 665 beschrieben sind. Als Lichtquelle dient die natürliche Sonnenstrahlung, deren Intensität und spektrale Verteilung zur Normierung kontinuierlich erfaßt werden muß.
Die passive Beleuchtung hat den Nachteil, daß die Messung nur tagsüber durchgeführt werden kann, weil nachts und am späten Abend und frühen Morgen die Bestrahlungsstärke zu gering ist, um ein auswertbares Signal zu erhalten. Des weiteren beeinflußt die Verteilung der Einstrahlung über den Himmelshalbraum die Reflexionsmessung infolge des nicht­ lambert'schen Rückstreuverhaltens des Pflanzenbestandes. Dies führt zu Ungenauigkeiten bei durchziehender Bewölkung sowie bei niedrigen Sonnenständen. Der Auswertealgorithmus für das Reflexionsspektrum muß darüber hinaus immer auf die Minimierung der Einstrahleffekte ausgerichtet werden, wodurch die Messung des Chlorophyllgehaltes mit unkalkulierbaren Unsicherheiten behaftet ist.
Die aktive Beleuchtung des Pflanzenbestandes mit monochromatischen Lichtstrahlen von Leucht- oder Laserdioden im Wellenlängenbereich zwischen 400 bis 1000 nm ist aus der US 5 389 781 bekannt. Mindestens zwei Emitter strahlen monochromatisches Licht mit einer unterschiedlichen Wellenlänge auf den Pflanzenbestand ab, um Unkraut aus dem Pflanzenbestand selektiv festzustellen und anschließend zu eliminieren. Die Emitter (LED's) werden in schneller Folge an- und ausgeschaltet. Dies geschieht dadurch, daß der Strom für jeden der beiden Emitter mit einer hohen Frequenz, beispielsweise 455 kHz, moduliert wird. Die von den Emittern abstrahlenden Lichtstrahlen werden durch Emitterlinsen punktförmig fokussiert, bevor sie auf die vorbestimmte Fläche treffen. Der Pflanzenbestand einschließlich Unkraut reflektiert die Strahlung, die von einem Fotodetektor erfaßt wird. Die reflektierte Strahlung enthält unterschiedliche Wellenlängenanteile an monochromatischem Licht je nach dem, ob das Licht an Pflanzen oder vom Boden reflektiert wurde. Durch eine speziell zwischen Fotodetektor und dem Reflexionsort angeordnete Detektorlinse und eine Aperturblende wird der Anteil der Bodenstrahlung eliminiert. Die vom Fotodetektor erfaßten Anteile der Strahlung der beiden Emitter werden in eine Phase umgewandelt, mit einer Vergleichsphase verglichen und in einem Rechner verarbeitet, um einen Ausbringer für Unkrautbekämpfungsmittel zu steuern.
Ein weiteres bekanntes aktives Meßsystem (WO 97/37372) für die Ermittlung und Bekämpfung von Unkraut in einem Baumwollfeld verwendet eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten lichtemittierenden Dioden, deren Strahlen durch eine Linse zu einem dünnen breitgefächerten Strahl fokussiert werden. Mit einem von den Lichtquellen beabstandeten Lichtdetektor werden die bei Bewegung des Sensorsystems (lichtemittierenden Dioden und Lichtdetektor) über die Pflanzen reflektierten Lichtstrahlen erfaßt und verarbeitet. Um festzustellen, ob im beleuchteten Feld lebende Pflanzen vorhanden sind, wird das Licht einer lichtemittierenden Diode moduliert.
Zielstellung dieser bekannten Lösungen ist es, Unkraut in Nutzpflanzenbeständen mit einem gezielten Ausbringen an Unkrautbekämpfungsmitteln zu eliminieren. Das bekannte optische Meßsystem ist zwar in der Lage, die Anwesenheit von Pflanzen festzustellen und lebende von abgestorbenen Pflanzen zu unterscheiden. Dadurch, daß im Detektor gleichzeitig ein Summensignal aus Reflexionsdaten, natürlicher Bestrahlung und Hintergrundstrahlung erfaßt wird, läßt sich der Pflanzenzustand, insbesondere Ernährungszustand an lebenden Pflanzen, aber mit dieser bekannten Lösung nicht hinreichend genau bestimmen.
Darüber hinaus ist der Aufbau dieser bekannten Meßsysteme mit ihrer von der Leuchtdiodenbeleuchtung getrennten Anordnung von Photodetektoren, Emitterlinsen, Detektorlinsen und Aperturblenden nicht nur aufwendig, sondern auch für den rauhen Betrieb in der Landwirtschaft zu störanfällig.
Auch andere bekannte aktive Beleuchtungssysteme (DE 37 02 811 A1, DE 39 00 223 A1, DE 42 22 258 A1) eignen sich nur zur Ermittlung der Anwesenheit und des Profils von Pflanzen.
Wenn der Ernährungszustand der Pflanzen mittels aktiver Beleuchtung bestimmt werden soll, muß eine hinreichend große Fläche des Pflanzenbestandes beleuchtet werden. Dies führt zu dem Nachteil, daß für eine der natürlichen Beleuchtung nahekommenden aktive Beleuchtung sehr große Lichtintensitäten erforderlich werden, die entsprechend aufwendig, kostenintensiv und damit teuer sind. Deshalb haben sich bisher aktive Beleuchtungssysteme nicht durchsetzen können.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, störende Einflüsse durch die Richtungsverteilung der Einstrahlung auf die Messung zu beseitigen, die Genauigkeit der Messung durch eine gezielte Anpassung an die Wellenlängen zu erhöhen, die Verfügbarkeit der Meßmethode auf Tag und Nacht kostengünstig zu erweitern und die Robustheit sowie Kompaktheit des Meßsystems unter gleichzeitiger Verbesserung seiner Bedienbarkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß die Anwendung der Meßmethode unabhängig von der natürlichen Beleuchtung wird und rund um die Uhr betrieben werden kann. Die erfindungsgemäße Zusammenschaltung mehrerer Leuchtdioden zu scheinwerferähnlichen Clustern ermöglicht es, hinreichend große Bestrahlungsstärken auf den Meßflächen kostengünstig zu erzeugen. Die Messung kann beispielsweise auf die Zielgröße Chlorophyllgehalt als Maß für den Ernährungszustand der Pflanzen besser eingestellt werden, weil die Einstrahleffekte eliminiert werden können. Die Genauigkeit der Messung wird dadurch verbessert.
Das erfindungsgemäße Meßsystem (Vorrichtung) ist kompakt, zugleich robust und einfach im Aufbau. Es ist somit für den rauhen Betrieb in der Landwirtschaft bestens geeignet. Für den Landwirt wird die Messung des Ernährungszustandes der Pflanzen einfacher, überschaubarer und weniger zeitaufwendig.
Das erfindungsgemäße Meßsystem läßt sich an fahrbaren Trägern, beispielsweise Zugmaschinen, Arbeitsmaschinen usw., problemlos montieren. Die vom Meßsystem gelieferten Daten eignen sich insbesondere für die Steuerung des Ausbringens von Dünger.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Meßkopf der der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer softwaregesteuerten Modulation und Differenzbildung der Meßsignale eines Meßkopfes,
Fig. 5 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 4 mit mehreren Meßköpfen,
Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung einer hardwaregesteuerten Modulation und Differenzbildung der Meßsignale,
Fig. 7 ein Modulationsdiagramm nach Fig. 6 und
Fig. 8 eine Variante der Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Ackerschlepper.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen, wie in Fig. 1 gezeigt, aus einem, von einem Tragarm gehaltenen, an einem Ackerschlepper 2 befestigten Meßkopf 1, der gegenüber den Pflanzen 3 eine Neigung von etwa 60° aufweist. Der Meßkopf 1 ist mit einer im Fahrzeug 2 positionierten Signal-Verarbeitungseinrichtung 4 verbunden, die den Meßkopf 1 ansteuert, die vom Meßkopf 1 gewonnenen Daten verarbeitet und das Ergebnis auf einem Monitor 5 anzeigt.
Der Meßkopf 1 ist kreisförmig ausgebildet (siehe Fig. 2) und besitzt auf seiner dem Pflanzenbestand zugewandten Seite ein schweinwerferähnliches Leuchtfeld 6. Dieses Leuchtfeld 6 besteht aus zwei Gruppen von Lumineszenzdioden 7 und 8, die auf zwei ausgewählten Wellenlängen Licht emittieren. In dem hier beschriebene Beispiel sind 44 Lumineszenzdioden 7 mit einer Wellenlänge von 650 nm und 4 Lumineszenzdioden 8 mit einer Wellenlänge von 830 nm zusammengeschaltet. Als Dioden kommen handelsübliche lichtstarke Dioden, beispielsweise HLMP-Sensoren der Firma Hewlett Packard, mit einer geringen Strahldivergenz (< 10°) zum Einsatz. Die Gesamtzahl der im Leuchtfeld 6 des Meßkopfes 1 untergebrachten Dioden 7 und 8 wird so bemessen, daß auch noch in einer Entfernung von 5 m von der Meßfläche ein ausreichendes Meßsignal zur Verfügung steht. Das Verhältnis der Anzahl der Dioden einer Gruppe zur Anzahl der anderen Gruppe wird so gewählt, daß die Gesamtintensität bei beiden Wellenlängen in etwa gleich groß ist. So kann bei Verwendung einer Wellenlänge im roten Spektralbereich und einer Wellenlänge im nahinfraroten Bereich ein Verhältnis von ca. 10 : 1 oder auch 3 : 1 empfehlenswert sein.
Die beiden Diodenarten 7 und 8 sind im Leuchtfeld 6 so vermischt angeordnet, daß die Diode mit der größeren Strahllänge von Dioden mit der geringeren Strahllänge umschlossen ist und die optischen Achsen der jeweiligen Summensignale übereinanderliegen.
Mittig im Leuchtfeld 6 sind zwei Fotodetektoren 9 und 10 positioniert, die mit Schmalbandfiltern 11 versehen sind. Diese Filter 11 sind von ihrer Bandbreite und Mittenwellenlänge auf die jeweils eingesetzten Dioden abgestimmt und weisen eine den Dioden ähnliche spektrale Charakteristik auf.
Fig. 3 zeigt die Anordnung der Dioden 7 und 8 sowie der Fotodetektoren 9 und 10 im Schnitt. Die Fotodetektoren 9 und 10 sind gegenüber den Dioden 7 und 8 in einem Kanal 18 tiefer gelegt, wobei die Kanaltiefe L und der Kanaldurchmesser d der Beziehung d/l = tan θ/2 genügen muß, um die Öffnung am Detektor dem Öffnungswinkel θ von etwa 10° anzugleichen.
Auf seiner dem Pflanzenbestand abgewandten Seite (siehe Fig. 1) trägt der Meßkopf 1 ein Gehäuse 12, in dem beispielsweise die Meßkopfelektronik untergebracht ist. Diese umfaßt die Treiber 13 für die Dioden 7 und 8, eine Modulationslogik 14 für eine Modulation der Dioden und einen elektronischen Vorverstärker 15 für die Fotodetektoren 9 und 10. Es versteht sich, daß die Meßkopfelektronik auch in die Signal- Verarbeitungseinheit 4 (Zentraleinheit) integriert sein kann.
Die Modulationslogik 14 erzeugt Modulationsmuster aus den Steuersignalen, die von der einer ebenfalls am Meßkopf 1 positionierten elektronischen Vorverarbeitungseinheit 16 zur Verfügung gestellt werden. Die Treiber 13 setzen die Modulation auf die entsprechend verwendeten Dioden 7 und 8 um. Die Vorverarbeitungseinheit 16 wird von der Signal- Verarbeitungseinrichtung 4 angesteuert.
Die im Zentrum des Leuchtfeldes 6 liegenden Fotodetektoren 9 und 10 erfassen die von den Pflanzen 3 reflektierte Strahlung der jeweils zugeordneten Dioden, wandeln diese in über Analog-Digital-Wandler (ADW) entsprechende Analogsignale um und leiten die Signale über den Vorverstärker 15 der Vorverarbeitungseinheit 16 zu, die ihrerseits mit der Signal- Verarbeitungseinrichtung 4 zur Weiterverarbeitung der Signale in Verbindung steht.
Mögliche Varianten der Modulierung der Dioden 7 und 8 zeigen die Fig. 4 bis 6. Nach Fig. 6 werden die Dioden 7 und 8 eines einzigen Meßkopfes 1 durch die Signal-Verarbeitungseinheit 4 an- und ausgeschaltet. Die Steuerung der Messung der Signale erfolgt durch einen Algorithmus derart, daß die Hintergrundstrahlung immer dann gemessen wird, wenn die Dioden ausgeschaltet sind. Die Reflexionssignale werden entsprechend bei angeschalteten Dioden durch die Fotodioden gemessen.
Sind mehrere Meßköpfe 1 - wie in Fig. 5 gezeigt - im Einsatz, so werden die Meßköpfe 1 vorzugsweise phasenversetzt angesteuert, damit Verbrauchsspitzen vermieden werden.
Fig. 6 stellt die hardwarebezogene Modulation der Dioden 7 und 8 dar. Die Dioden 7 und 8 werden durch die in die Signal- Verarbeitungseinheit 4 integrierte Modulationslogik 14 ein- und ausgeschaltet. Im eingeschalteten Zustand entsteht auf dem zu messenden Pflanzenbestand ein Sichtfeld von beispielsweise 50 cm Durchmesser. Beim Überfahren des Pflanzenbestandes muß das Ein- und Ausschalten mindestens so schnell erfolgen, daß sich die Sichtfelder der einzelnen Messungen zumindest halb überschneiden. Bei bekannter Überfahrgeschwindigkeit v und Sichtfeldgröße r muß die minimale Modulationsfrequenz fmin der Bedingung v/r genügen. Hinzukommt, daß bei höheren Modulationsfrequenzen schnelle Änderungen der Einstrahlbedingungen besser korrigiert werden. Das von den Fotodetektoren 9 und 10 erfaßte Reflexionssignal gelangt über den Vorverstärker 15, dem Abtast- und Haltekreis 20, dem Lock-in-Verstärker 19, dem ADW zur Signal- Verarbeitungseinheit 4.
Wie in Fig. 7 gezeigt, wurde ein Taktzyklus von t < 1/fmin gewählt, wobei der Takt von einer Basiszeit (clock) vorgegeben wird. Dem entsprechend ist die eine Diodengruppe 7 im Zeittakt t1 bis t4 eingeschaltet und beleuchtet den Pflanzenbestand. Die Reflexionssignale des beleuchteten Pflanzenbestandes werden mit den Fotodetektoren während des Zeittaktes t2 und t3 gemessen. Am Ende des Zeittaktes t4 erfolgt das Ausschalten der Diodengruppe 7 und die Messung der Hintergrundsignale setzt während des Zeittaktes t6 und t7 ein. Am Ende des Zeittaktes t8 erfolgt wiederum das Einschalten der Diodengruppe 7. Der Meßvorgang setzt sich entsprechend fort.
Das von Dioden 7 und 8 abgestrahlte Licht wird synchron moduliert (an- und abgeschaltet), um ein von den natürlichen Strahlungsverhältnissen unabhängiges Signal zu erhalten. Die Modulationsfrequenz in dem hier beschriebenen Beispiel beträgt 100 Hz. Die Fotodetektoren 9 und 10 nehmen dann nacheinander das reine Hintergrundsignal und das Summensignal aus Lichtquelle (Dioden) und natürlicher Bestrahlung auf. Durch Differenzbildung läßt sich problemlos das reine von den Dioden abgegebene Signal ermitteln.
Die Messung der reflektierten Strahlung erfolgt synchron jeweils bei an- und abgeschalteter Lichtquelle. Die Differenzen zwischen den Signalen bei beiden Wellenlängen werden zueinander in Beziehung gesetzt. Das auf diese Weise gewonnene Signal ist unabhängig von den äußeren Lichtbedingungen und vom Abstand Fotodetektor-Pflanze. Dieses Signal ist beispielsweise ein Maß für den Chlorophyllgehalt des gemessenen Blattwerkes.
Je nach der zu lösenden Meßaufgabe wird die Art (Wellenlänge) und die Anzahl der Dioden auszuwählen sein. Mit der Auswahl der Wellenlänge läßt sich die Eindringtiefe der Strahlung in den Pflanzenbestand einstellen. Das Licht des roten Spektralbereiches wird beispielsweise bereits zu 90% in der ersten Blattetage absorbiert, während das Licht im nahinfraroten Bereich kaum absorbiert wird. Mit den Reflexionssignalen können somit Aussagen über den Chlorophyllgehalt auch der unteren Blattetagen ermittelt werden.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Signale eignen sich beispielsweise dazu, die Ausbringung von Dünger entsprechend dem konkreten Ernährungszustand (Chlorophyllgehalt) der Pflanzen zu steuern. Eine Variante der Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Ackerschlepper 2 zeigt Fig. 8.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1
Meßkopf
2
Ackerschlepper
3
Pflanze
4
Signal-Verarbeitungseinrichtung
5
Monitor
6
Leuchtfeld
7
,
8
Lumineszenzdioden
9
,
10
Fotodetektoren
11
Schmalbandfilter
12
Gehäuse
13
Treiber für
7
,
8
14
Modulationslogik
15
Vorverstärker für
9
,
10
16
Vorverarbeitungseinheit
17
Lichtfleck
18
Kanal
19
Lock-in-Verstärker
20
Abtast- und Haltekreis
L Länge von
18
d Durchmesser von
18
v Überfahrgeschwindigkeit
r Radius von
17
θ Öffnungswinkel

Claims (22)

1. Vorrichtung zum Bestimmen des Pflanzenzustandes, mit künstlichen Lichtquellen, insbesondere Lumineszenz- und/oder Laserdioden, zum gerichteten Beleuchten des zu messenden Pflanzenbestandes, einem Detektor zum Registrieren des vom Pflanzenbestand reflektierten Lichtes, einer Signal- Verarbeitungseinrichtung umfassend einen die Reflexionsdaten auswertenden, den Pflanzenzustand bestimmenden Mikroprozessor, wobei die Lichtquelle, der Detektor und die Verarbeitungseinheit an/auf bzw. in einem verfahrbaren Träger angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Lichtquellen an einem Meßkopf (1) so angeordnet sind, daß der zu messende Pflanzenbestand mit einem Lichtfleck oder -streifen (17) aus Licht von mindestens zwei Gruppen Dioden mit ausgewählter Wellenlänge beleuchtet wird, um den Pflanzenzustand zu bestimmen, und daß der Meßkopf (1) eine Vielzahl von ein scheinwerferähnliches Leuchtfeld (6) bildenden, dicht nebeneinander angeordneten lichtstarken Dioden (7, 8) umfaßt, das mindestens zwei Typen bzw. Gruppen der Dioden (7, 8) jeweils einer Wellenlänge enthält, und daß den Dioden (7, 8) oder einer Gruppe von Dioden ein gemeinsamer Detektor (9, 10) zugeordnet ist, der im Leuchtfeld (6) der Dioden angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Leuchtfeld (6) mindestens 2 bis 1000 Dioden (7, 8) zusammengeschaltet angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (7, 8), vorzugsweise Lumineszenz (LED)- und/oder Laser (LD)-Dioden, eine Emissions-Wellenlänge von 400 nm bis 2500 nm aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (7, 8) eine Strahlendivergenz von weniger als 20°, vorzugsweise < 10°, haben.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Dioden (7) einer Gruppe zur Anzahl der Dioden (8) der anderen Gruppe ein solches Verhältnis aufweist, daß die Gesamtintensität der Wellenlängen im Lichtfleck oder -streifen annähernd gleich groß ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (7, 8) der Gruppen so im Leuchtfeld (6) verteilt angeordnet sind, daß die optischen Achsen der jeweiligen Summensignale übereinanderliegen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierenden Dioden (7, 8) durch eine am/im Meßkopf (1) oder in der Signal- Verarbeitungseinheit (4) angeordnete Modulationslogik (14) ansteuerbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (9, 10) mittig im Leuchtfeld (6) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (9, 10) eine Fotodiode oder ein Fototransistor ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der allen Dioden (7, 8) zugeordnete gemeinsame Detektor (9, 10) einen an die größte Wellenlängendifferenz aller eingesetzten Dioden (7, 8) angepaßten Breitbandfilter aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gruppe von Dioden ein gesonderter Detektor (7, 8) mit vorgeordneten Schmalbandfilter (11) zugeordnet ist, der auf die Bandbreite und Mittenwellenlänge der Dioden abgestimmt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (7, 8) und der Detektor (9, 10) in einer gemeinsamen Schräglage gegenüber dem zu messenden Pflanzenbestand ausgerichtet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (7, 8) und der Detektor (9, 10) in einer Senkrechtlage gegenüber dem zu messenden Pflanzenbestand ausgerichtet sind.
14. Verfahren zum Bestimmen des Pflanzenzustandes, bei dem durch künstliche Lichtquellen, insbesondere Lumineszenz- oder Laserdioden, des zu messenden Pflanzenbestandes Reflexionssignale des Blattwerkes der Pflanzen im sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereich beim Überfahren des Pflanzenbestandes erzeugt, diese Signale mittels Detektoren erfaßt und an eine Signal- Verarbeitungseinheit weitergegeben werden sowie in dieser nach einem speziellen Auswertealgorithmus der Pflanzenzustand ermittelt wird, umfassend folgende Schritte
  • a) mindestens zweikanaliges Beleuchten des zu messenden Pflanzenbestandes mit einem Lichtfleck oder -streifen aus mindestens vier lichtstarken Leuchtdioden unterschiedlicher Wellenlänge oder Gruppen eines Diodentyps, deren Wellenlänge in der Gruppe gleich, von Gruppe zu Gruppe jedoch verschieden sind,
  • b) synchrones Modulieren der Lichtquellen (Leuchtdioden) nach Schritt a) mit einer Frequenz von mindestens 10 Hz bis einigen MHz zum An- und Abschalten der Lichtquelle in schneller Folge, um das Hintergrundsignal und das Summensignal aus Reflexionssignal und natürlicher Bestrahlung nacheinander mit dem Detektor zu erfassen, wobei die Frequenz so gewählt wird, daß sich die Sichtfelder des Lichtfleckes bzw. -streifens beim Überfahren zumindest halb überschneiden;
  • c) Ermitteln der Reflexionssignale vom Blattwerk synchron zur Modulation durch Referenzieren der Signale gemäß Schritt b) und
  • d) Bestimmen des Pflanzenzustandes aus dem Reflexionssignal nach Schritt c).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen oder die Gruppen von Lichtquellen nacheinander angesteuert und die gewonnenen Reflexionssignale einem gemeinsamen Detektor mit Breitbandfilter zugeführt werden, um die Reflexionssignale den Wellenlängen zuzuordnen.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen oder die Gruppen von Lichtquellen gleichzeitig angesteuert und die gewonnenen Reflexionssignale jeweils einem gesonderten, den entsprechenden Wellenlängen zugeordneten schmalbandigen Detektor zugeführt werden, um die Reflexionssignale den Wellenlängen zuzuordnen.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, das als Lichtquellen Lumineszenzdioden und/oder Laserdioden mit einer Wellenlänge von 400 nm bis etwa 2500 nm und einer Strahlendivergenz < 20°, vorzugsweise < 10°, verwendet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 14 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl der Wellenlänge der Lumineszenzdioden und/oder Laserdioden die Eindringtiefe der emittierten Strahlen in den zu messenden Pflanzenbestand eingestellt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektoren Fotodioden oder Fototransistoren verwendet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messenden Pflanzen unter einem Winkel von 15 bis 75°, vorzugsweise 60°, beleuchtet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messenden Pflanzen senkrecht beleuchtet werden.
22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den gemessenen Signalen der Pflanzenzustand, vorzugsweise der Ernährungszustand der Pflanzen bestimmt wird, mit dem die entsprechend auszubringende Düngermenge gesteuert wird.
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