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Agritechnica 2017 | Sensorlösungen für Precision Farming

Die Welt verliert an Boden. Auch in der Landwirtschaft sieht man deshalb die Industrie 4.0 als nächsten Entwicklungsschritt. Um bei wachsender Weltbevölkerung die landwirtschaftlich nutzbare Fläche pro Kopf zu halten oder gar zu vergrößern und gleichzeitig das stetig fortschreitende Abholzen von wertvollen Urwäldern zu stoppen, bedarf es neuer Lösungsansätze.

Laut aktueller Erhebung der Vereinten Nationen stehen im Jahr 2020 ca. 9 Mrd. Menschen nur noch 0,25 ha/Kopf nutzbare Fläche zur Verfügung. Will man den Raubbau an der Natur eindämmen, wird man nach Lösungen suchen müssen, wie man den Nutzungsgrad der Pro-Kopf-Fläche erhöhen kann, d.h. höhere Erträge und weniger Verlust in der Produktion, oder durch Optimierung der dazu notwendigen Logistik, beispielsweise durch moderne  Landmaschinen, die durch das Sammeln, Speichern und Auswerten großer Datenmengen, den Ressourcenverbrauch senken.

Das führt dazu, dass die mechatronischen Systeme höher entwickelter Maschinen immer umfassendere, präzisere und sicherere Daten benötigen. Die auf dem magnetischen Messprinzip basierenden Systeme des Messtechnik-Spezialisten ELGO Electronic liefern die dazu erforderlichen sicheren Daten zur Positions-, Weg-, Winkel-/Drehwinkel- und Neigungsüberwachung. Das Produktportfolio umfasst ein breites Angebot an  berührungslosen und daher verschleißfreien, robusten magnetischen Messsystemen und Sensoren, die auch den harten Anforderungen in der Agrartechnik gerecht werden.

Beim Düngemittel- und Pflanzenschutzmitteleinsatz helfen beispielsweise intelligente Systeme, den Mitteleinsatz gezielter und effizienter zu gestalten. Dazu ist es wichtig, das Zusammenspiel zwischen der Sensorik zur absoluten Abstands- und Positionsüberwachung beispielsweise am Hubgerüst sowie den Sensoren zur Neigungsüberwachung des Spritzgestänges im Fahrbetrieb zu berücksichtigen. Zur Positions- und Abstandsüberwachung in Hydraulikzylindern bietet sich das von  ELGO Electronic entwickelte magnetisch-translatorische Messsystem (MTM), bestehend aus magnetisch kodierter Kolbenstange und Sensor, an. Ein wesentlicher Vorteil dieses Systems besteht darin, dass die Standardkinematik nicht verändert werden muss. Es ist daher auch sehr gut für den Retrofit-Bereich geeignet, da die Zylinder konstruktiv nicht verändert werden müssen. Das System kommt ohne Kernlochbohrung der Kolbenstange aus, da die Kolbenstange direkt zum Längenmaßstab wird. Hier sind sowohl eine Einspur als auch eine umlaufende Kodierung möglich. Da der kompakte platzsparende Lesekopf auf der Stirnseite des Zylinders appliziert wird, ist kein zusätzlicher Raum im Zylinder erforderlich. Das System ist sehr robust und einfach zu montieren und weist dabei die Vorteile der robusten, berührungslosen und verschleißfreien Magnetmesstechnologie auf.

Mit Hilfe der Neigungssensorik aus der INAX-Baureihe wird der Neigungswinkel des Dosiergerüsts überwacht. Die Produktrange umfasst Baureihen zur ein- und mehrachsigen Neigungsüberwachung. Während die Ein-Achs-Variante einen Messbereich von  null bis +/-90° umfasst, können mit der Mehrachsvariante  Neigungen von +/- 180° (Z-Achse) und von +/-90° (X und Y-Achse) erfasst werden. Das zugrundeliegende Messprinzip  (MEMS-Technologie) weist eine hohe Vibrations- und Schockfestigkeit auf. Die Auflösung beträgt bis zu 0,025°.

Um zu wissen, wie das Mähwerk einer Erntemaschine gerade arbeitet, sind permanente absolute Messsignale, beispielsweise zur Positions- und Wegüberwachung des  Haspelarmes am Schneidwerk eines Mähdreschers, erforderlich. Hier kommt ein absolut messende Sensor MAX1 in Kombination mit einem absolut kodierten 10 mm breiten Magnetband zum Einsatz, welches in einer Nut am Haspelarm geschützt verbaut wird.
Um das sichere Arbeiten eines Holzharvesters zu garantieren, ist die Drehwinkelposition des hydraulischen Schwenkantriebes für die  Nachführung der Fahrerkabine notwendig. Magnetband-Messsysteme, wie der LMIX22 in Kombination mit einem adaptierten 10 mm Magnetband, sind hier die Lösung. Dabei wird das Magnetband in eine Nut, im Rücken der jeweiligen Antriebszahnstange, integriert. Um die Sicherheit des Arbeitsbetriebes unter rauen und extremen Umgebungsbedingungen sicherzustellen, wurde die applizierte Messtechnik mit der höchsten Schutzklasse IP69K ausgeführt und der Sensor selbst zusätzlich noch in eine Bohrung am Gußgrundkörper des mechanischen Antriebes geschützt verbaut. Dadurch ist das aufwändige und teurere Implizieren von Weg- und Positionssensorik in den Hydraulikzylindern überflüssig.

Allgemein erfordern immer größere Landmaschinen und der Trend zu Selbstfahrsystemen das permanente Zusammenspiel zwischen Aktuatorik und Sensorik  zur Weg-, Positions-, Neigungs- und Standsicherheitsüberwachung im Arbeitsraum des Fahrzeuges inkl. seiner Anbaugeräte. Um die Effizienz, die Sicherheit und den Komfort des Bedieners zu optimieren, liefert ELGO Electronic aus Rielasingen am Bodensee, seit 40 Jahren führender Hersteller von elektronischen Mess-, Steuerungs- und Anzeigenkomponenten, ein breites Portfolio normkonformer Sensorik auf Basis der Magnetmesstechnologie, die sich in vielen Einsatzbereichen des Maschinenbaus und der industriellen Automatisierungsindustrie bewährt hat. Ergänzt wird das Programm durch anwendungsorientierte Systemlösungen. So hat sich die Firma als führender Anbieter von sicheren (SIL3) Schachtkopier- und Aktorsystemen im Liftbereich weltweit einen Namen gemacht. Mit diesem umfassenden Sensorangebot bietet ELGO Lösungen für mehr Effizienz, Sicherheit und  Komfort in mobilen Maschinen.

Artikel erschienen in Mobile Maschinen 6/2017

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