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Mobile Maschinen 6/2015

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AGRITECHNICA I SPECIAL

AGRITECHNICA I SPECIAL Die Augen des Precision Farming 3D-Sensor am Schlepper Jörg Lantzsch Automatisierungstechnik spielt auch in landwirtschaftlichen Maschinen eine immer größere Rolle. Der Maschinenführer wird entlastet, die Produktivität und Effizienz steigen – Schlagwort Precision Farming. Ein Anwendungsbeispiel ist die Schwadverfolgung für Schlepper bei der Getreide- oder Heuernte. Zum Einsatz kommt hier das 3D-Sensorsystem von ifm. Industrie und Landwirtschaft sind zusammen mit dem Dienstleistungssektor die tragenden Säulen einer modernen Volkswirtschaft. Seit der industriellen Revolution, bei der Maschinen die ursprünglich handwerklich geprägte Fertigung immer weiter rationalisierten, ist die industrielle Produktion durch weiteren technischen Fortschritt stets effizienter geworden. Heute ist das Thema „Industrie 4.0“ in aller Munde. Die Verwendung von Elektronik, Informationstechnologie und Kommunikation soll in der Produktion zu einer vierten industriellen Revolution führen. Die Entwicklung in der Landwirtschaft scheint Medien und Öffentlichkeit allgemein weniger zu interessieren. Aber auch dort gibt es Parallelen zur Industrie: Produktivität, Effizienz und Qualität sollen natürlich auch auf dem Feld verbessert werden. In Analogie zu „Industrie 4.0“ wird hier oft von „Farming 4.0“ oder Precision Farming gesprochen. Industrie 4.0 auf dem Feld Denn auch in der Landwirtschaft besteht ein steter Kostendruck, der die Landwirte dazu zwingt, immer kostengünstiger zu produzieren. Auf der anderen Seite steigen die Qualitätsanforderungen – und der Umweltschutz spielt eine immer größere Rolle. Die Vorgehensweise ist ähnlich, wie in der industriellen Fertigung: Maschinen sollen immer mehr Aufgaben übernehmen, möglichst ohne dass ein Bediener eingreifen müsste. Die Produktivität erhöht sich, und die Personalkosten sinken. Auch die Qualität der Landwirtschaft kann so steigen. Beispielsweise können intelligente Systeme den Düngemitteleinsatz optimieren, so dass in Abhängigkeit von der Bodenbe­ Dr. Jörg Lantzsch ist freier Fachjournalist in Wiesbaden 30 Mobile Maschinen 6/2015

MESSEN STEUERN REGELN Halle 15 Stand G34 schaffenheit nur so viel Dünger verwendet wird, wie tatsächlich notwendig ist. Solche Anwendungen werden unter dem Begriff Precision Farming zusammengefasst. Die eingesetzten Systeme und Komponenten gleichen denen aus den industriellen Anwendungen. Sensoren spielen in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle: Sie erfassen Messwerte, die eine Steuerung weiterverarbeitet und in Befehle für die Aktoren umsetzt. Besonders wichtig hierbei ist, wie bei industriellen Anwendungen auch, dass alle Komponenten und Systeme möglichst nahtlos miteinander kommunizieren können. Die Anforderungen an die Robustheit der Komponenten sind angesichts der Umgebungsbedingungen in der Landwirtschaft jedoch ungleich höher. 01 Das 3D-Sensorsystem von ifm erfasst Objekte im Sichtfeld zuverlässig und schnell Spurhalteassistent für Schlepper Eine typische Anwendung findet sich bei der Ernte von Gras oder Getreide. Das gemähte Gras bzw. das Stroh, das bei der Getreideernte übrig bleibt, wird auf dem Feld zu einem Schwad in Reihen zusammengerecht. Auf diese Weise lässt sich das Material anschließend mit einer Ballenpresse weiterverarbeiten. Dazu muss die Ballenpresse mit dem Schlepper möglichst exakt und gleichmäßig über den Schwad bewegt werden. Die Linienführung ist eine typische Aufgabe, die Time-of-Flight PMD-Technologie Herzstück des 3D-Sensorsystems von ifm ist ein Photonenmischdetektor (PMD), dessen Funktionsprinzip auf dem Lichtlaufzeitverfahren (Time-of- Flight) beruht. Eine modulierte Lichtquelle beleuchtet den Erfassungsbereich mit unsichtbaren Infrarotlicht. Der PMD-Sensor, der mit der Modulationsquelle gekoppelt ist, empfängt das reflektierte Licht und misst die Phasenverschiebung zwischen gesendetem und empfangenem Signal. Damit lässt sich die Laufzeit des Lichts und damit die Entfernung zum Objekt genau bestimmen. Der PMD-Sensor besitzt eine integrierte aktive Fremdlichtunterdrückung und arbeitet selbst bei voller Sonneneinstrahlung äußerst zuverlässig. sich automatisieren lässt. Wie ein Autobahn-Spurhalteassistent in modernen Autos sorgt die Automatisierungstechnik dafür, dass der Schlepper die Ballenpresse in der Spur hält – also exakt dem Schwad folgt. Entscheidend ist in dieser Anwendung die Sensortechnik. Zum Einsatz kommt hierfür ein 3D-Sensorsystem von ifm electronic. Dieses erzeugt mit der PMD- Technologie ein dreidimensionales Bild der Umgebung. Mit einer Auflösung von 64 x 16 Pixel lassen sich die Abstände exakt bestimmen. Mit diesem 3D-Sensorsystem ergeben sich für Landmaschinen neue Möglichkeiten zur Umfeld- und Objekt er kennung. Im der genannten Anwendung lässt sich neben der Schwad-Verfolgung z. B. gleichzeitig die Geschwindigkeit des Schleppers optimieren. Dies ist nötig, da Ballenpressen über einen optimalen Arbeitsbereich für den Mengenstrom verfügen. Ist dieser bei geringer Geschwindigkeit zu klein – wird also zu wenig Material zugeführt – leidet die Produktivität im Termingeschäft. Bei zu hoher Geschwindigkeit wird die Ballenpresse überlastet und es kommt zu Verzögerungen bis hin zum Maschinenstillstand. Um den Mengenstrom zu messen, bestimmt das 3D-Sensorsystem die Größe des Schwads. Diese Information kann dann für eine Optimierung der Geschwindigkeit verwendet werden. Interne Bildverarbeitung Durch die große Anzahl von Pixeln und die hohe Messfrequenz von bis zu 50 Hz entsteht eine große Datenmenge. Um Anwendungen möglichst einfach implementieren zu können, verarbeitet das Sensorsystem STEUERUNG NEIGUNG HALLE 4A, STAND 201 Holen Sie sich hier Ihr kostenloses Ticket zur sps ipc drives: oder alternativ unter: sps.fsg.berlin/einladung.pdf WINKEL STEUERUNG www.fernsteuergeraete.de Tel. +49 (30) 62 91 - 1 info@fernsteuergeraete.de Fax +49 (30) 62 91 - 277

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