Brückenkran für die Phänotypisierung
Unser Unternehmen Thomas Constructions Mécaniques TCM wurde von einem renommierten Institut für agrarische Forschungen beauftragt, einen Brückenkran für die Phänotypisierung herzustellen. Dieser Brückenkran für die Phänotypisierung von Pflanzen erlaubt es, mithilfe verschiedener indirekter Verfahren über die zerstörungsfreie Datengewinnung Vegetationsdecken zu bestimmen. Das Bewegen des Brückenkrans sowie die Datengewinnung sind programmiert und automatisiert.
Die Phänotypisierung wird während eines Anbauzyklus' mithilfe von auf dem Brückenkran eingesetzten Sensoren durchgeführt; die über zerstörungsfreie und nicht invasive Verfahren erfolgende Datengewinnung erlaubt die Erstellung und Analyse zeitlicher Verlaufslinien von Phänomenen, die mit der Vegetationsdecke oder ihren genotypischen Bestandteilen zusammenhängen.
Das Tragegestell des Brückenkrans besteht aus Edelstahlrohren, die mit Rostschutz grundiert und lackiert wurden, um sie wetterbeständig zu machen.
Die Anlage umfasst 168 Kulturkästen. Der Brückenkran bewegt sich auf (am Boden befestigten) Schienen entlang der X-Achsen. Er ist mit einer Hängebühne ausgestattet, die über jedem Kasten positioniert wird, um die Datengewinnung auszuführen. Diese Hängebühne wird über der Y-Achsen zwischen den Kastenreihen und auf der Z-Achse (oben/unten) platziert. Ihre Bewegung und die Datengewinnung erfolgt über vorprogrammierte Steuerungs- und Datengewinnungssysteme.
Die fotografischen Aufnahmen werden einerseits 1 Meter über der Vegetation und andererseits 20 Zentimeter über der Vegetationsdecke mit einer 45-Grad-Neigung zur Senkrechten gemacht. Die Datengewinnung ist modulierbar: Sie kann an allen Kästen oder nur an dem Teil der Kästen vorgenommen werden, die in bestimmten Zeitabschnitten vom Bedienenden ausgewählt werden. Der Brückenkran ist mit einem aktiven Beleuchtungssystem ausgestattet, das die Sensoren steuert, um sie über jedem Kasten zu positionieren und ihre Funktion zu standardisieren; nämlich ihre Position, die Beleuchtung des Fotoobjekts und die Datengewinnung.
Die von den Sensoren gesammelten Daten erlauben es, die mit dem Aufbau der Vegetationsdecke verbundenen Variablen, die biochemischen Bestandteile der Blätter sowie ihren Gesundheitszustand zu identifizieren. Dank der vollständigen Automatisierung können die Bewegungen der Anlage und die Auslösung des Sensorbetriebs über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle programmiert werden. Aufgrund des Führungssystems können die Bewegungen des Brückenkrans für 2 zeitlich aufeinanderfolgende Datengewinnungs-Sequenzen reproduziert werden.
Der Brückenkran wurde in 2 aufeinanderfolgenden Phasen konstruiert:
In der ersten Phase wurden die Bewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achse als manuelle Bedienung über eine schnurlose Fernsteuerung konzipiert. Für jede Bewegung waren 2 Geschwindigkeiten verfügbar: Eine schnelle Geschwindigkeit für lange Strecken und eine langsame Geschwindigkeit für die präzise Positionierung. Diese 2 Geschwindigkeiten konnten über die Frequenzwechsler, die mit den Antrieben verbunden waren, an die Geschicklichkeit der Bedienenden des Brückenkrans angepasst werden. An einem mobilen Arbeitsplatz konnte der Bedienende die Computer für die Phänotypisierung abstellen.
Die Verbindung der Sensoren mit den Computern für die Phänotypisierung wurde vom Bedienenden manuell per USB-Kabel oder WLAN durchgeführt.
In der zweiten Phase wurden die Kulturkästen über gespeicherte kartesische Koordinaten geolokalisiert. Die Bewegungen von Brücke und Hängebühne entlang der X-, Y- und Z-Achse werden automatisch gesteuert; die Einstellung der Datengewinnungs-Sequenzen geschieht aus der Entfernung per PC. Brücke und Hängebühne bewegen sich anhand zuvor gespeicherter kartesischer Koordinaten automatisch auf den X- und Y-Achsen zum Zielkasten.
Sobald sich die Hängebühne über dem Kasten befindet, stellt eine immaterielle waagrechte Erkennungsschranke je nach Wachstumsstand der Vegetationsdecke automatisch die Position der eingebauten Sensoren entlang der Z-Achse auf 1 Meter über der Vegetationsdecke ein. Die Abweichung der Positionierung liegt bei weniger als 5 Millimetern.
Die Datengewinnung ist dank der ausgewählten Software-Lösungen modulierbar: Sie kann an allen Kästen oder nur an dem Teil von ihnen vorgenommen werden, die in bestimmten Zeitabschnitten vom Bedienenden ausgewählt werden.
Die programmierbaren automatisierten Funktionen des Brückenkrans und die Datengewinnung werden über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle gesteuert und erlauben es dem Bedienenden:
- Die Bewegungen des Brückenkrans und der Hängebühne entlang der X-, Y- und Z-Achsen programmieren
- Die Parameter der auf der Hängebühne eingebauten Sensoren festzulegen
- Die von den Sensoren generierten Daten zu speichern
Thomas Constructions Mécaniques TCM hat die Konzeption, Entwicklung, Herstellung, Installation am Standort, den Testbetrieb und die Inbetriebsetzung des Brückenkrans ausgeführt.
