Bastelrechner: Mit Raspberry Pi und Laser gegen Stechmücken

Ein Forscher scheint Stechmücken abgeneigt zu sein. Sonst hätte er wohl nicht eine Maschine gebaut, die sie mit einem Laser beschießt.

Artikel veröffentlicht am 11. März 2021, 11:14 Uhr, Oliver Nickel

Ein mit Laser ausgestatteter Raspberry Pi kann zwei Mücken in der Sekunde treffen. (Symbolbild) (Bild: Oliver Nickel/Golem.de)

Der Bastler und Wissenschaftler Rakhmatulin Ildar hat einen Raspberry Pi 3 Model B zu einem Zielsystem mit Laser ausgestattet. Das Ziel der Maschine: Stechmücken mittels Kamera zu erkennen und anschließend zu neutralisieren. Details zum Projekt fasst Ildar in einem Dokument zusammen. Zur Bilderkennung hat er etwa ein neuronales Netzwerk trainiert, das Mücken erkennen soll.

Trainiert wurde das System auf einem Desktopcomputer mit Ryzen 5 3600 als CPU und Nvidia Geforce GTX 1060 als Grafikkarte. Das Erkennen einer Stechmücke sei nicht schwierig, dauere aber teilweise eine Sekunde. Aufgrund der hohen Fluggeschwindigkeit ist das ein Problem, das sich auf mehrere Teile des Projekts auswirkt.

Es ist etwa nicht einfach, den 1 Watt starken Laser mit einer Wellenlänge von 450 nm in ausreichender Geschwindigkeit präzise auszurichten. Für die Rotation verwendet Ildar ein Galvanometer, welches je nach anliegendem Strom daran angeschlossene Spiegel bewegen kann. Für die Bilderkennung kommt zudem die Raspberry Pi Camera zum Einsatz, die mit ihrem IMX219-Sensor von Sony zwar hochauflösend genug, aber langsam ist.

Mücken sind schnell und klein

Durch die erratische und schnelle Bewegung der Mücken verschwimmen diese bei einer herkömmlichen Bildrate von 30 fps. Das wurde beim Entwickeln der Maschine miteinberechnet. Eine vorgeschaltete Bildverarbeitungssoftware soll aufgenommene Frames zunächst so umwandeln, dass Mücken für das darunterliegende Machine-Learning-Modell erkennbar sind.

Das scheint zu funktionieren, denn der finale Prototyp kann anscheinend zwei Mücken in der Sekunde erfassen und mit dem Laser beschießen. Ildar sieht trotzdem Verbesserungspotenzial. So könnte der Raspberry Pi etwa durch einen einfachen Mikrocontroller ausgetauscht werden, was den Energiebedarf verringern würde.

Ein stärkerer Laser könnte laut Ildar die Effizienz weiter erhöhen. Hier liegt allerdings ein weiteres Problem einer solchen Maschine: Sobald sich Menschen im selben Raum befinden, kann der Laser auch diese verletzen.