Selektive Unkrautbekämpfung mittels Lasertechnik

Abstract

In diesem Beitrag werden technische und wachstumsrelevante Aspekte des Einsatzes von Lasertechnik zur Unkrautbekämpfung vorgestellt. In der Erforschung thermischer Unkrautbekämpfung mittels Laser stand zunächst die Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Unkrautpflanze im Vordergrund. Nach Auswahl eines CO₂-Lasers auf Basis erster Ergebnisse wurde für weitere Studien unter Berücksichtigung der Faktoren Laserenergie, Laserspotfläche, Abdeckung des Meristems, Unkrautart und Unkrautwuchsgröße die letale Schädigung modelliert. Dies wurde für die untersuchte Unkrautpflanze Amaranthus retroflexus dargestellt. Das Modell diente der Festlegung der online zu applizierenden Laserenergie. Darüber hinaus wurde die für eine wirksame Schädigung erforderliche Laserstrahlpositionierung untersucht sowie ein Testsystem entworfen. Mithilfe aktueller Bildverarbeitungssalgorithmen zur Unkrauterkennung und zur Bestimmung der Zielobjekte wurde eine Laser-Servomotor-Ansteuerung entwickelt. Das Projekt, in dessen Rahmen wesentliche Teile dieses Beitrages durchgeführt wurden, wird unter dem Titel „Untersuchungen zur Laserlichtwirkung auf der Basis von Bildanalysen auf juvenile Pflanzen zur Unkrautregulierung“ von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

Stichwörter: Laser-Applikation, Schädigungsmodell, Unkrautbekämpfung, Zielfindung

Selective weed control using laser techniques

This contribution discusses technical and growth relevant aspects of using laser techniques for weed control. The research on thermal weed control via laser first focused on the interaction of laser beams and weed plants. Due to preliminary studies, a CO₂-laser was selected for further studies with regard to the process factors laser energy, laser spot area, coverage of the weeds meristem, weed species (Amaranthus retroflexus), and weed growth stage. Thereby, the laser damage was modeled in order to control the necessary laser output power online. Furthermore, the beam positioning leading to an effective damaging of the weeds was investigated and a test device was designed. With the aid of contemporary image processing algorithms for weed recognition and meristem determination, a laser and servo-motor control was developed. Most of the studies presented in this paper were part of the project “Investigations on laser light affected weed control of juvenile plants with the aid of image processing” funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Keywords: Damage model, laser application, targeting, weed control