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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zuführen von Material zu einem auf einer
Oberfläche vorliegenden Gewächs, bei welcher Detektionseinrichtungen zum Feststellen des
Vorliegens oder Nichtvorliegens des Gewächses verwendet werden, welche
Detektionseinrichtungen über die Oberfläche bewegt werden und welche ein Zuführelement zum Zuführen von
Material zu dem Gewächs auf das Entdecken des Gewächses hin aktivieren.
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Insbesondere das Bekämpfen von Gewächsen in Form von Unkraut wird in dieser Hinsicht
betrachtet, wobei eine optimale Verwendung von Herbiziden vorzunehmen ist, um
Umweltprobleme zu verhindern. Es ist jedoch klar, daß der erfindungsgemäße Vorschlag auch beim
Zuführen von Nährstoffen zu Pflanzen oder dgl. in einer optimalen Weise verwendet werden
kann.
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Mehrere Verfahren sind schon vorgeschlagen worden, bei denen die Intensität des Sonnenlichts
sowie die durch das Gewächs abgegebene Rot- und Infrarotstrahlung gemessen werden und bei
denen das Zuführelement zum Zuführen von Material in Abhängigkeit von dem Verhältnis
zwischen den gemessenen Werten aktiviert oder nicht aktiviert werden kann. Der Aufbau der
Vorrichtung, welche zum Durchführen des Verfahrens erforderlich ist, ist kompliziert und
anfällig, obgleich die Vorrichtung außerdem lediglich während des Tages eingesetzt werden
kann.
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Außerdem ist ein System vorgeschlagen worden, bei dem zwei aktive Bestrahlungsquellen
verwendet werden, von denen eine Quelle Rotlicht abgibt und von denen die andere Quelle
Infrarotlicht abgibt. Das vom Boden und/oder vom Gewächs reflektierte Licht wird mittels
eines Detektors festgestellt. Das von dem Detektor ausgegebene Signal hängt von dem
Verhältnis zwischen dem reflektierten Rotlicht und dem reflektierten Infrarotlicht ab. Da das
Gewächs hauptsächlich Infrarotlicht reflektiert und der Boden sowohl Rotlicht als auch
Infrarotlicht reflektiert, ist es möglich, auf diese Weise das Gewächs von dem Boden zu
unterscheiden. Ein Nachteil betrifft im übrigen die Tatsache, daß mehrere Lichtquellen
erforderlich sind und daß es schwierig sein wird, zwischen dem Gewächs und dem Boden zu
unterscheiden, wenn das Reflektionsvermögen des Untergrundes hoch ist. Solch eine
Vorrichtung ist in der WO-A-89 12 510 offenbart.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei
denen die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen vermieden werden können.
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Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß dadurch gelöst werden, daß die Oberfläche mittels einer
Lichtquelle beleuchtet wird, die über die Oberfläche bewegbar ist, und daß die
Detektionseinrichtung, welche sich über die Oberfläche zusammen mit der Lichtquelle bewegt,
Infrarotstrahlung erfaßt und ein Signal zum Aktivieren des Zuführelementes liefert, wenn ein bestimmter
Schwellenwert der festgestellten Infrarotstrahlung überschritten ist.
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Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß Chlorophyll im Gewächs Infrarotlicht abgibt, wenn das
Gewächs beleuchtet wird.
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Auf diese Weise ist es möglich, eine wirksame, präzise Zufuhr von Material an gewünschten
Plätzen unter Verwendung einfacher Einrichtungen zu bewirken, wobei all dies vollständig
unabhängig von den Wetterbedingungen, also auch bei Nacht, stattfinden kann.
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Eine einfache und wirksame Vorrichtung, welche insbesondere zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist ist eine bewegbare Vorrichtung zum Zuführen von
Material zu einem auf einer Oberfläche vorliegenden Gewächs, welche Vorrichtung eine
Detektionseinrichtung zum Auffinden des Gewächses sowie ein Zuführelement aufweist, das
zum Zuführen von Material zum Gewächs aufgrund des Auffindens des Gewächses durch die
Detektionseinrichtung aktiviert werden kann, wobei die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit
einer Lichtquelle, welche Licht in Richtung der Oberfläche abstrahlt, und mit einem Detektor
versehen ist, welcher die Infrarotstrahlung mißt, wobei das Zuführelement mittels des Detektors
in einen Betriebszustand versetzt werden kann, wenn das Niveau der festgestellten
Infrarotstrahlung einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Eine Vorrichtung dieser Art kann aus einer einfachen Konstruktion hergestellt sein, welche für
das Auftreten von Mängeln nicht empfänglich ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Unterscheiden
Chlorophyll enthaltender Objekte von deren Umgebung.
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In der Praxis besteht ein Bedürfnis für eine einfache Vorrichtung zum Erkennen des Vorliegens
Chlorophyll enthaltender Objekte.
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Erfindungsgemäß kann dies mittels einer Vorrichtung erreicht werden, welche eine Lichtquelle,
mittels der Licht abgegeben werden kann, sowie einen Detektor aufweist, welcher
Infrarotstrahlung mißt, wobei mittels des Detektors Signale erzeugt werden können, wenn das Niveau der
festgestellten Strahlung einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Die bei Vorliegen Chlorophyll enthaltender Objekte erzeugten Signale können beispielsweise
zum Ingangsetzen gewünschter Prozesse oder Aktivitäten verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
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Fig. 2 ein Blockdiagramm in vergrößertem Maßstab, welches ferner die Lichtquelle, den
Infrarotdetektor und das Zuführelement umfaßt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Fahrzeug 1, z. B. einen Schlepper auf einem
Bauernhof, welches mit einem Rahmen 2 und mit den Rahmen tragenden Rädern 3 versehen
ist. Während des Betriebs wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in Richtung des Pfeils A
durch Sensoren 4 gemessen, die mit einem Paar der Räder 3 gekoppelt und an eine zentrale
Datenverarbeitungseinheit oder einen Computer 5 angeschlossen sind.
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Das Fahrzeug ist ferner mit mehreren Detektoren 6 versehen, die in einer senkrecht zur
beabsichtigten Bewegungsrichtung der in Betrieb (Pfeil A) befindlichen Vorrichtung sich
erstreckenden Reihe angeordnet sind. Jeder Detektor 6 ist mit einem in der Nähe befindlichen
Zuführelement 7 zum Zuführen von Material zu dem auf dem Boden befindlichen Gewächs verbunden.
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Wie genauer in Fig. 2 gezeigt, ist eine während des Betriebs sichtbares Licht abgebende
Lichtquelle 8 nahe jedem Detektor 6 angeordnet, wobei die Lichtquelle beispielsweise eine
LED oder ein Diodenlaser ist.
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Die Lichtquelle 8 wird durch die zentrale Datenverarbeitungseinheit oder den Computer 5
gesteuert. Um die Lichtintensität zu steuern, wird ein periodisches, beispielsweise sinusförmiges
Signal, das im allgemeinen eine Frequenz von 50 kHz haben wird, von der Einheit 5 zu einem
die Lichtquelle 8 steuernden Steuerschaltkreis 9 übertragen. Es ist jedoch klar, daß auch die
Verwendung anderer Frequenzen möglich ist.
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Ein optisches Filter 10, das sämtliche Infrarotkomponenten ausfiltert, die in dem durch die
Lichtquelle 8 erzeugten Licht vorliegen, ist vor der Lichtquelle 8 vorgesehen.
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Wie in Fig. 2 angedeutet, wird der Boden 11', auf dem das Gewächs vorliegen kann, mittels der
Lichtquelle 8 beleuchtet, und das auf dem Boden vorliegende Gewächs, z. B. Unkraut, wird
dadurch aufgrund der Gegenwart des Chlorophylls in dem Gewächs im Infrarotbereich
aufleuchten, während Materialien abgesehen von Pflanzen keine Infrarotstrahlung abgeben
werden.
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Die Infrarotstrahlung wird durch den Detektor 6 festgestellt, welcher beispielsweise eine
Photodiode ist. Um zu verhindern, daß sichtbares Licht den Detektor 6 erreicht, ist vor dem
Detektor ein Filter 11 vorgesehen, welcher Filter lediglich Infrarotstrahlung zum Detektor 6
hindurchläßt, so daß der Detektor 6 unempfindlich hinsichtlich einer Reflexion sichtbaren Licht
gemacht wird, welches durch die Lichtquelle 8 ausgesandt wird. Nach einem Empfang
infraroter Strahlung wird der Detektor ein Signal abgeben, dessen Größe von der Intensität der
empfangenen Infrarotstrahlung abhängt.
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Sonnenlicht enthält eine Infrarotkomponente, welche trotz des Vorsehens des Filters 11 in der
Lage ist, den Detektor 6 zu erreichen, und welche somit dazu führen kann, daß ein
Detektorsignal S1 abgegeben wird. Ein Detektorsignal S2, das durch die Infrarotstrahlung erzeugt worden
ist, die von dem Gewächs als Ergebnis einer Beleuchtung durch die Lichtquelle 8 ausgesandt
wird, variiert zeitlich in derselben Weise wie das Signal, das der Lichtquelle 8 durch die zentrale
Datenverarbeitungseinheit 5 zugeführt wird, welches Signal im allgemeinen eine Frequenz von
50 kHz hat. Das Detektorsignal S2, das durch die Infrarotstrahlung von dem Gewächs erzeugt
wird, ist daher ein hochfrequentes Signal, wohingegen das Detektorsignal 51, das durch das
Sonnenlicht erzeugt werden kann, ein niederfrequentes Signal ist. Dies ermöglicht, das von dem
beleuchteten Gewächs erzeugte Detektorsignal S2 von dem durch den Detektor 6 erzeugten
Gesamtsignal zu trennen.
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Das von dem Detektor 6 erzeugte Signal wird über einen Vorverstärker 12 einem
synchronisierten Verstärker 13 zugeführt, dem ein Taktsignal derselben Frequenz und Phase wie bei dem der
Lichtquelle 8 zugeführten Signal von der zentralen Datenverarbeitungseinheit oder dem
Computer 5 zugeführt wird. Die Komponente des Signals von dem Detektor 6, welche durch
das Sonnenlicht verursacht wird, wird dadurch gesperrt. Somit hängt das Signal, das durch den
synchronisierten Verstärker möglicherweise an die zentrale Datenverarbeitungseinheit oder den
Computer 5 abgegeben wird, einzig von dem durch den Detektor 6 erzeugten Signal ab,
welches wiederum abhängig von der Lichtquelle 8 ist.
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Auf diese Weise hängt der Betrieb der Vorrichtung allein von der durch die Lichtquelle 8
abgegebenen Strahlung ab und wird daher nicht durch die Strahlung vom Sonnenlicht beeinflußt, so
daß die Vorrichtung in der Lage ist, während der Tageszeit ebenso wie bei Nacht mit
identischen Ergebnissen zu arbeiten.
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Das über den synchronisierten Verstärker 13 an die zentrale Datenverarbeitungseinheit oder den
Computer 5 abgegebene Signal ist ein Maß für die Quantität des von dem Detektor 6
festgestellten Pflanzenmaterials. Auf der Basis dieses Signals und der von den
Geschwindigkeitssensoren erhaltenen Signale wird bestimmt, ob eine Antriebseinheit 14 zum Betreiben eines
Zuführelementes 7 zum Zuführen von Material zu der Pflanze, beispielsweise eine Sprühdüse
zum Zuführen eines flüssigen Herbizids, aktiviert wird oder nicht. Dies wird stattfinden, wenn
das von dem Detektor 6 erhaltene Signal einen Schwellenwert übersteigt.
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Wenn der Detektor 6 in einigem Abstand von dem zugeordneten Zuführelement 7 angeordnet
ist, wird die zentrale Datenverarbeitungseinheit oder der Computer 5 diese Distanz zu
berücksichtigen haben, wenn die Zeit bestimmt wird, zu der das Antriebselement 14 aktiviert wird, um
das Zuführelement 7 in den Betriebszustand zu versetzen, nachdem der damit verbundene
Detektor 6 auf das Feststellen einer Infrarotstrahlung hin ein Signal abgegeben hat, das einen
bestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Wenn der Detektor 6 und das damit verbundene Zuführelement 7 nahe aneinander angeordnet
sind, kann das Zuführelement 7 sofort in den Betriebszustand versetzt werden, wenn der
Schwellenwert des von dem Detektor 6 abgegebenen Signals überschritten wird. Es ist klar, daß
auf diese Weise jedes der in einer Reihe angeordneten Zuführelemente 7 unabhängig von den
anderen Zuführelementen in den Betriebszustand versetzt werden kann.
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Der Aufbau ist ferner derart, daß die Zuführelemente nicht in Betrieb gesetzt werden, wenn die
Sensoren 4 anzeigen, daß das Fahrzeug 1 stillsteht.
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Natürlich sind Hinzufügungen und Abänderungen der Erfindung innerhalb des Geistes und des
Umfangs der Erfindung denkbar.
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Somit können die vorerwähnten Teile 5 bis 14 beispielsweise auch dazu verwendet werden,
Chlorophyll enthaltende, am Boden vorliegende Objekte ausgenommen Unkraut zu erkennen,
wobei das während des Betrieb gesteuerte Element 7 auch für andere Zwecke als dazu
verwendet werden kann, Material den ermittelten Objekten zuzuführen.
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Es ist ferner möglich, eine tragbare Vorrichtung anstelle einer Vorrichtung, welche auf einem
Fahrzeug montiert ist, zu verwenden.