Inox-Encoder positionieren maschinelle Hackwerkzeuge beim Unkraut jäten

Die Photoheyler-Hacksysteme des Planungsbüros Heinrich revolutionieren das maschinelle Unkrautjäten. So können die speziell geformten Rotoren am Traktor-Anbaugerät Beikraut in Pflanzenreihen mit höchster Präzision entfernen, ohne die Nutzpflanzen zu beschädigen oder mit Erde zu verschütten. Agrargerecht modifizierte Absolut-Encoder Singleturn AFS60 gewährleisten im Feldeinsatz eine perfekte Positionierung dieser rotierenden Werkzeuge.

Mechanische Unkrautbekämpfung in der Pflanzenreihe durch Menschen ist mühsam – und maschinelle Alternativen waren bisher langsam. Aber auch der Einsatz von Pestiziden gegen Beikraut ist keine dauerhaft gewünschte und nachhaltige Alternative. Mit dem Hacksystem Photoheyler hat das Planungsbüro Heinrich in Oberschneiding im Markt der maschinellen Unkrautbeseitigung eine neue „Hackordnung“ etabliert. Bei einer Flächenleistung von mehr als einem Hektar pro Stunde können Kulturpflanzen vom Zweiblattstadium bis zum beginnenden Reihenschluss gehackt werden. Die hydraulisch angetriebenen Rotoren, die das Beikraut aus der Pflanzenreihe entfernen, kompensieren dabei die Fahrgeschwindigkeit der Landmaschine so, dass beim senkrechten Pflanzenschnitt die Kulturpflanzen, z. B. Zuckerrüben, nicht beschädigt oder durch in Fahrtrichtung bewegte Erde verschüttet werden.

Inox-Encoder der Produktfamilie AFS60 EtherCAT gewährleisten hierbei als schnelle und präzise Absolutwertgeber eine dynamische Positionserkennung und Geschwindigkeitserfassung der insgesamt zwölf einzeln bahngeregelten Hackrotoren am Anbaugerät. Gleichzeitig sind die Encoder ein weiteres Beispiel für die kundenorientierte Entwicklung von Sensorlösungen bei SICK: der AFS60 EtherCAT wurde in kurzer Zeit vom eigentlich industriellen an den agrartechnischen Einsatzzweck des Photoheylers adaptiert.

Als kundenspezifische Lösung für die Feldarbeit ertüchtigt

Um den Sensor konsequent auf die Feldarbeit am Photoheyler und mögliche andere Anwendungen im Agrarumfeld oder anderen Heavy-Duty-Anwendungen auszulegen, haben die Customizing-Experten von SICK gemeinsam mit dem Kunden das Sensordesign insgesamt neu konzipiert. Das Aluminiumgehäuse wich einem Gehäuse aus Edelstahl. Dabei wurde auch die Buchse-Stecker-Verbindung so modifiziert, dass ein besserer Wirkungsgrad der Dichtung erreicht werden konnte. Darüber hinaus wurde auch die Schutzart der Flanschseite des Gehäuses – statt ursprünglich IP65 – jetzt in IP67 ausgelegt, um ein Eindringen von Feuchtigkeit über die Kugellager des Encoders zu verhindern. Das Planungsbüro Heinrich testete das erste Muster des „Agrar-AFS60“ ausgiebig und bestätigte, dass der Sensor durch die kunden- und einsatzspezifische Anpassung jetzt alle Anforderungen erfüllt.

Hohe Präzision und Datengeschwindigkeit: Absolut-Encoder ermöglichen Unkrautjäten nach Maß

Mit dem Photoheyler können je nach Ausführung mehr als ein Dutzend Pflanzenreihen simultan gehackt und so von Beikraut befreit werden. „Um beides zu unterscheiden, haben wir ein mitfahrendes Bildverarbeitungssystem entwickelt, das Erkennungsraten von über 98 Prozent erreicht“, erklärt Dr. Stefan Heinrich vom gleichnamigen Planungsbüro. „Gleichzeitig messen die Kameras für jede Pflanzreihe den Abstand der Nutzpflanzen zueinander aus, denn auch bei gleichmäßiger maschineller Aussaat können sich im Verlauf des Wachstums doch unterschiedliche Pflanzabstände ergeben.“ Damit das Unkraut zielsicher entfernt werden kann, muss jeder einzelne Rotor daher in einer individuellen Bahnkurve geregelt werden. Dies wiederum erfordert für jeden Hydraulikantrieb am Anbaugerät einen eigenen Encoder, der schnelle und präzise Positions- und Geschwindigkeitsmesswerte für die Regelung der Hackrotoren liefert. Nachdem andere Fabrikate aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht in Frage kamen, entschied sich das Planungsbüro für die bauraum- und kosteneffizienten Absolut-Encoder der Produktfamilie AFS60 EtherCAT von SICK. Diese liefern mit einer Singleturn-Auflösung von 18 Bit die für eine 360°-Positionserfassung und eine präzise Regelung erforderliche Genauigkeit. „In der EtherCAT-Ausführung ermöglichen sie es uns zudem, Zykluszeiten von nur vier Millisekunden und damit die notwendige Regelungsdynamik für das individuelle Bremsen und Beschleunigen der Rotoren zu erreichen“, erklärt Dr. Stefan Heinrich.

One-Stop-Supply für Landmaschinen-Sensorik

Das Beispiel des AFS60 EtherCAT Inox für die Photoheyler-Applikation zeigt, dass Produkte und Systeme des bestehenden Portfolios durch effizientes Customizing für vielfältige neue Anwendungen modifiziert werden können. So könnte SICK beispielsweise bei Bedarf in kurzer Zeit auch den Absolut-Encoder Multiturn AFM60 EtherCAT in der beschriebenen Ausführung bereitstellen. Damit stehen für die Technik und Automatisierung von Landmaschinen Encoder zur Verfügung, die die Drehzahl und Geschwindigkeit be-weglicher, zumeist rotierender Teile von Landmaschinen messen können, die die Position von verfahrbaren Komponenten und Anbaugeräten erfassen und so beispielsweise die Bodenbearbeitung oder Ernteprozesse optimieren und die in der Lage sind, die Steuerung autonomer Lenk- und Fahrsysteme zu unterstützen.

Darüber hinaus bietet das Unternehmen vielfältige Sensorlösungen an, beispielsweise Initiatoren oder Ultraschallsensoren, wie sie das Planungsbüro Heinrich im One-Stop-Supply bezieht und im Photoheyler und anderen Maschinen einsetzt. Auch die Anforde-rungen von Farming 4.0 – der Digitalisierung der Landwirtschaft – kann SICK sensor- und systemtechnisch abbilden. Zahlreiche Sensoren – darunter auch die Encoder AFS/AFM60 ؘ– bieten intelligente Diagnosefunktionen für ein effizientes Condition Monitoring. Oder sie ermöglichen ein prozessoptimiertes Arbeiten von Landmaschinen: Mähdrescher, die freifahrend kollisionsfrei entlang von Mähkanten navigieren, Ernteroboter, die nur wirklich reife Früchte pflücken, Ausleger, die Pestizide nur gezielt auf Beikraut versprühen, Überladewagen, die ihren Füllstand selbstständig erfassen oder Lager und Silos, die automatisch das eingebrachte Erntevolumen bestimmen und melden. Für diese und viele weitere Anwendungen bietet SICK ein umfangreiches Portfolio. „Es reicht von Standardsensoren unterschiedlicher physikalischer Wirkprinzipien über intelligente Encoder, Neigungssensoren, Sensoren zur Umfelderfassung mit integrierten Applikationsalgorithmen bis hin zu komplexen System sowie IoT- und cloudbasierten Lösungen“, erklärt Tobias Brader aus dem Vertrieb mit speziellem Fokus auf Kunden der Mobilen Automation. Dabei werden alle für die Agrartechnik relevanten Sensoren so ausgelegt, dass sie den hohen Anforderungen hinsichtlich Dichtigkeit, Temperatureinwirkungen, EMV-Beständigkeit sowie Schock- und Schwingfestigkeit in ihren typischerweise rauen Einsatzumgebungen standhalten – entweder ab Werk oder wie beim Photoheyler durch effizientes Customizing.

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