Messen Maschinenbaustudent entwickelt Messstation für Petersilienernte

Damit Landwirte den besten Erntezeitpunkt für Petersilie finden, hat der Maschinenbaustudent Steffen Wermers eine autonome Messstation entwickelt. Sie misst unter anderem die Höhe, Dichte und das erwartete Erntevolumen der Pflanzen.

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Petersilie richtig zu ernten, kann eine Wissenschaft für sich sein. Die beste Erntezeit ist der Sommer und kann dann drei- bis viermal geerntet werden, da die Pflanze stetig weiterwächst. Der beste Erntezeitpunkt ist, wenn die Pflanzen nur noch langsam weiterwachsen. Im industriellen Maßstab wird das zur Herausforderung. Im niederländischen Flevoland wächst Petersilie auf einer Fläche von 200 Hektar, in der Erntezeit schaffen die Landwirte etwa sechs bis sieben Tonnen die Stunde. Um den exakten Erntezeitpunkt zu finden, hat der Maschinenbaustudent Steffen Wermers der FH Münster eine Messstation entwickelt.

Ohne die Messstation mussten die Landwirte pro Hektar Land zwei manuelle Probemessungen durchführen. Die Messstation von Wermers, die er als Masterarbeit im Maschinenbaustudium entwickelte, misst alle zwei Stunden, wie hoch eine Petersilienpflanze gewachsen ist und wie dicht die Pflanzen um sie herum stehen.

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Höhe und Dichte der Pflanzen berechnen

Für die Messung der Höhe nutzt die Station Ultraschall und eine Tiefenkamera. Der Ultraschallsensor sendet Impulse aus, die an der Pflanze reflektiert werden. Über die Laufzeit des Impulses, vom Sensor zur Pflanze und wieder zurück, lässt sich die Entfernung ermitteln. Die Tiefenkamera erfasst die Höhe der Pflanzen in der Umgebung der Messstation und das an vielen Stellen zugleich. Sie erkennt viele Merkmale im Sichtfeld von zwei nebeneinander angeordneten Kameras. Aus dem Versatz der Position jedes Merkmals lässt sich die Entfernung zu diesem ermitteln. Und aus den vielen gemessenen Höhen lässt sich dann das Volumen der Pflanzen bestimmen: Man erfährt also, wie eng die Pflanzen stehen.

„Die Messstation macht aber noch mehr“, sagt Wermers. „Sie bestimmt nicht nur das Volumen der Pflanzen, sondern auch eine Art ‚Dichte‘, also wie viele Blätter oder Stängel einer Pflanze eine bestimmte Höhe erreicht haben.“ Dazu durchleuchtet die Station einen Teil des Feldes mit blauem Licht. Je nachdem wie viel davon hindurchkommt, lässt das Rückschlüsse auf die Dichte zu.

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Erntegewicht messbar

All diese Messdaten fließen an einen Computer, und der stellt einen Zusammenhang zwischen der Höhe der Pflanze und der gemessenen Dichte zu dem Gewicht der Pflanzen auf dem Feld her. „Das rechnet der Computer dann auf das gesamte Feld hoch“, erklärt Wermers. So sehen die Landwirte auf einen Blick, wie viel Gewicht die Petersilie auf dem Feld hat. Das ist wichtig, weil danach verarbeitet und gehandelt wird. „Weil man das aber nicht messen kann, arbeitet man mit Höhe und Dichte. Diese Angaben rechnet man am Computer dann um und findet damit heraus, welches Gewicht bei welcher Höhe und Dichte zu erwarten ist.“

Messstation könnte in Serie gehen

Den ersten Prototypen hat Wermers innerhalb von drei Monaten fertigstellen müssen. „Das hat gereicht, um zu zeigen, dass meine Idee grundsätzlich funktioniert“, sagt Wermers. Sein Masterstudium hat er erfolgreich beendet und einige Erkenntnisse gewonnen, die jetzt in die zweite Generation einfließen – denn der 25-Jährige bleibt dem Projekt als wissenschaftlicher Mitarbeiter erhalten. „Der Prototyp ist batteriebetrieben, und ich musste die regelmäßig austauschen. Das neue Messgerät bekommt ein Solarpanel, damit das schon mal wegfällt.“

Außerdem baut er in der zweiten Generation zwei Modelle – eins für das Feld in den Niederlanden und eins für das auf dem Steinfurter Campus der Hochschule. „Wir haben hier einen ganz kleinen Acker zu Versuchszwecken, und hier habe ich Petersilie gesät. Ich werde also auch in Steinfurt messen und die Daten mit denen aus den Niederlanden vergleichen.“ Verläuft all das erfolgreich, könnte die Messstation in Serie gehen.

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