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Projekt: 'Open Source Rhizotron Scanner'
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UPDATE: 'Hacking Ecology' now got a Slack channel! If you would like access please contact
mario<dot>trouillier<at>uni-greifswald<dot>de
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In this pad we will discuss and plan how we can build an open sourcve rhizotron scanner from cheap mobile document scanners, microcontrolletrs and 3D printed parts.
This is work in progress and part of http://hackingecology.eu/ )
Short (German) summary:
Im 21. Jahrhundert wissen wir immer noch kaum etwas über das unterirdische Wachstum von Pflanzen. Wurzeln ausgraben ist schwierig und destruktiv, erlaubt also keine wiederholten Messungen (e.g. wöchentlicher Zuwachs). Aber Böden und Wurzelwachstum sind eine riesige globale Kohlenstoffsenke. Deswegen brauchen wir für die Forschung Rhizotron-Scanner. Das sind transparente Röhren im Boden aus denen heraus die um die Röhre wachsenden Wurzeln gescannt werden können.
- mobilder Dokumentenscanner als Grundlage
- 3D-Druck design für den Rotationsmechanismus
- Microcontroller zur Steuerung
We can use this central github account
https://github.com/hackingecology
Problem:
1 mal am Tag Fotoaufnahme 365 Grad des gesamten Rohrs
0,5mm Wurzelgröße messen
Spezifikationen:
- tägliche 365 Grad Scan -> 365 Tage = 365 Scans
- Datenabruf manuell 1mal pro Jahr
- einmal pro Jahr Ausbau der Sensoranordnung
- max. 500 EUR pro Device
-nötige Sensoren:
Bildaufnahme / Scan (sichtbares Spektrum -> Wo wächst was, nicht unbedingt was)
radiale Scannerausrichtung? (evtl. über Markierung auf Röhre + Scan)
horizontale Scannerausrichtung? (evtl. über Markierung auf Röhre + Scan)
Geoposition - wird beim verlegen abgedeckt
Datum
Messungszeitpunkt
Spezifikation Röhre:
1 Meter
Spezifikation Akku:
Operation bis -10 Grad C
Spezifikation "Handscanner"
900 dpi
Kosten: 40 EUR
Link:
Current design:
3 Scanner schräg überlappend versetzt (dadurch kein "rauf runter fahren" Komplexität/bewegliche Teile
zentrale Stange, die gedreht wird, Steppermotor gibt Info an einzulötenden Transistor der Photodiode für Information wie viel Weg gedreht ist
Ansteuerung via Arduino? Micropython?
Kalibirierung via Kalibrierungs-papier um die Stange gewickelt
#ToCheck: Fokuslänge Scanner (Plexiglasdicke etc)
Spezifikation "Actioncam"
Spezifikation "MCU Kamera"
- Kosten: >5EUR
- Link:https://www.az-delivery.de/products/kamera-fur-arduino?variant=6248757428251&gclid=EAIaIQobChMIx46rscXb5gIVBc93Ch3tDg7jEAYYASABEgI64vD_BwE
4xCamera shield for Arduino
https://www.robotshop.com/en/arducam-arduino-panorama-360-shield.html
Spezifikation " Endoskop"
Spezifikation "360 Grad Kamera"
Gegenüberstellung Scanner vs Kamera(s):
Scanner
- => Rotation => Umsetung Rotation => Komplexität => mehr bewegliche Teile
- 40EUR
- => keine physische Rotation nötig => aber Bildstitching nötig
Weitere neue Konstruktionsform: eine einzelne Kamera mit einem kegel- oder halbkugelförmigen Spiegel. Die Kamera schaut also in die Richtung der Röhre und der Spiegel reflektiert das Bild so, dass man die Außenwände der Röhre sieht
Sowas hier:
https://icdn2.digitaltrends.com/image/digitaltrends/gopro360-1200x630-c-ar1.91.jpg
oder
https://www.alibaba.com/product-detail/Cone-mirror_121306500.html
Power Consumption Reduction
- WakeUp / Sleep Mode im Microcontroller - http://embedded-lab.com/blog/lab-17-sleep-and-wake-pic-microcontrollers/ ; https://www.mikrocontroller.net/articles/Sleep_Mode
- WLAN abschalten
- LoRaWan für CheckUp?
Problem Kälte / Kondenswasser
- Silicagel als Wasserfang
- Akku nach unten
- - LiIo Akku bis - 10 Grad
- - NiMH Akku bis - 20
Anordnungsideen:
1. Drehbare mittelstange, Drehung zentral an der Stange, Scanner fährt Stange horizontal ab
2. Scenner dreht um Achse und fährt horizontal, Stange ist fest
3. Drehende Stange, drei Scanner, die sich horizontal überlappen, dadurch keine horizontale Bewegung nötig. -> Bisher favorisiert (teilweise ausfallsicherung, da wenn ein Scanner ausfällt trotzdem noch Bilder gemacht werden. Aber mehr Auswertungsaufwand am Ende + Problem, dass eventuell Scanner unterschiedliche Ergebnisse haben und unterschiedliche , daher überlappen zum "eichen" nötig.
4. Fischauge (>180 Grad), dass nach untenaufnimmt und nur horizontal "hochgezogen" wird -> verworfen, da Aufbau vermutlich instabil und Fischaugenaufnahmen ungenau / verzerrt sein dürften
5. Endoskop Kamera, die fixiert ist und Edoskoparm wird bewegt -> nicht weiter verfolgt
6. Scanner "Leiste" wird zu ringgebogen und nur horizontal bewegt. -> nicht weiterverfolgt, da unklar ob Scannerleiste gebogen werden kann
Andere Rhizotron scanner
- https://www.instructables.com/id/Build-a-Rhizotron-SoilCam/
- https://www.vienna-scientific.com/research/nextmr-iaa-attract/
Nice random shit:
https://www.quantitative-plant.org/api
Kontakt zwischen R100 und Fotodiode durchschneiden und Transistor einbauen, der gesteuert werden kann. Dadurch ein/ausschalten des Scanners.