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Beobachtungen zur Agritechnica 2017 – Neuheiten der Messe bezüglich Prozesstechnik, Assistenz- und Managementsystemen

Beobachtungen zur Agritechnica 2017 – Neuheiten der Messe bezüglich Prozesstechnik, Assistenz- und Managementsystemen

Autoren: Dipl.-Ing. Jan Schattenberg, M.Sc. Johannes Bührke, M.Sc. Florian Schramm, Dipl.-Ing. Tobias Blume, M.Sc. Julian Schmiemann, M.Sc. Ilja Stasewitsch, M.Sc. Sebastian Steinhaus, M.Sc. Lennart Trösken und M.Sc. Steffen Schwich sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge (IMN) der Technischen Universität Braunschweig; Institutsleiter: Prof. Dr. Ludger Frerichs

Unter dem Motto Green Future – Smart Technology, eröffnete DLG Präsident Carl-Albrecht Bartmer die Agritechnica 2017. Mehr als 2800 Aussteller zeigten auf der Weltleitmesse für Agrartechnik innovative Lösungen zur Ernährung der weiter wachsenden Weltbevölkerung. Durch den Einsatz neuster, intelligenter Technologien und Verfahren lasse sich dieses Ziel bei gleichzeitigem Schutz von Umwelt und Natur erreichen, so Bartmer in seiner Ansprache.

Die Ausstellerbefragung des VDMA Fachverbandes Landtechnik im Rahmen der Messe zeigte die positive Stimmung der Agrartechnikindustrie. Laut dem Geschäftsführer Dr. Bernd Scherer werde Westeuropa als derzeitiger Spitzenreiter der globalen Landtechnikmärkte angesehen. Auch der Markt in Osteuropa werde ähnlich positiv eingeschätzt, wobei die Hersteller hier im nächsten Jahr zusätzlich mit einer vielversprechenden Marktentwicklung rechnen. Auch der europäische Herstellerverband der Landtechnik CEMA bestätigt diese positive Stimmung. Laut CEMA Business-Barometer befindet sich der Geschäftsklimaindex CBI (Business Climate Index) auf dem Höchstniveau seit 2012.

Bodenbearbeitung und Bestellung

Geräte zur Bodenbearbeitung und Bestellung gehören zu den ältesten Maschinen der Landtechnik. Umso bemerkenswerter sind nun zwei Neuvorstellungen die beweisen, wie „smart“ diese klassischen Maschinen heutzutage sein können.
KUHN stellte mit Smart Ploughing einen GPS-gestützten Pflug vor, der ein präzises und automatisches Ausheben und Einsetzen jedes einzelnen Pflugkörpers am Vorgewende ermöglicht. Der Pflug ist in der Lage eine gerade Kante der gepflügten Fläche am Vorgewende zu erzeugen. Dies reduziert die nötigen Überfahrten zur Fertigstellung des Vorgewendes. Die zweifache Wendung des Bodens im Übergangsbereich, die bei konventionellen Pflügen bereits eingearbeitete Ernterückstände wieder an die Oberfläche holt, wird ebenfalls vermieden.

Für ein optimales Arbeitsergebnis und eine Entlastung des Fahrers stellte Pöttinger die kameragestützte Saatbettbereitung vor. In einer mechanischen Säkombination ermittelt eine 3D-Stereokamera die Rauheit der Bodenoberfläche. Bei einer Abweichung des Sollwerts regelt das System eigenständig die Vorfahrtsgeschwindigkeit und die Zapfwellendrehzahl über eine ISOBUS TIM (Tractor Implement Management) Anwendung. Das bereits erfolgreich getestete System verarbeitet auf einer Fläche von ca. 0,3 m² über 300.000 Messpunkte mit einer Frequenz von 3 Hz.

Das System AutoTrac Implement Guidance von John Deere nutzt zur Korrektur der Position des Anbaugerätes die hydraulischen Unterlenkerstreben

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Bild: John Deere

Halmguternte

Im Bereich der Halmguternte wurden Innovationen für die Fahrerentlastung bei der Maisernte und des Tierschutzes während der Grasernte vorgestellt. Außerdem wurde ein neuer Ansatz in der Grassilageproduktion durch einen neu entwickelten Maschinentyp vorgestellt.

Das Pöttinger Sensosafe ist das weltweit erste automatisierte Tiererkennungssystem zum Schutz von Wildtieren in der Mähsaison. Eine Leiste mit speziell entwickelten, optischen Infrarotsensoren vor dem Mähwerk detektiert zuverlässig Wildtiere. Das System benötigt lediglich 50 ms für die Erkennung und weitere 250 ms für das Anheben des Gerätes mittels zusätzlicher Hydraulikspeicher. Für die Anpassung an die Fahrgeschwindigkeit kann die Sensorleiste entsprechend weit vor dem Mähwerk montiert werden.

Fliegl stellt mit dem Büffel einen neuen Ansatz zum Aufnehmen und Überladen von Halmgütern in Schwadablage vor. Der Büffel übernimmt das Schneiden des Halmgutes mithilfe von Komponenten aus dem Ladewagen, wie der Pickup und dem Schneidrotor. Besonderheit dieser Maschine ist der Zwischenbunker und das Überladeband, wodurch bei der Grassilage auf Ladewagen verzichtet werden und somit der Gewichtsvorteil reiner Transportwagen ausgespielt wird. Der Zwischenbunker erlaubt eine, zeitlich begrenzte, kontinuierliche Weiterfahrt. Die Standsicherheit wird durch die Verbreiterung der Spur erhöht.

Für Silagezwecke angebauter Mais erreicht durch neue Sorten Wuchshöhen von bis zu 4 m. Dies stellt vor allem die Fahrer der Feldhäcksler vor eine große Herausforderung. Der Fahrer sieht nur eine sich schnell bewegende Wand aus Maispflanzen. Krone hat dazu die höhenverstellbare Kabine LiftCab entwickelt, die sich um 70 cm in der Höhe verstellen lässt. Damit erhöht sich der Sichtbereich des Fahrers, der nun über die Maispflanzen hinweg sehen kann. Bei Einsätzen in der Nacht bewirkt die erhöhte Position eine geringere Blendung des Fahrers durch die reflektierenden Maispflanzen.

Pflanzenschutz

Auch zum Thema Pflanzenschutz gab es sehr innovative und prämierte Neuentwicklungen. Darunter befinden sich Lösungen zur Steigerung der Applikationsgenauigkeit, eine neuartige mechanische Schädlingsbekämpfung, sowie mehrere automatisierte Produkte zur mechanischen Unkrautbekämpfung in Reihenkulturen.

Mit dem StalkBuster hat Kemper erstmalig einen Schlägelmulcher in den Grundrahmen des Mähvorsatzes integriert und dafür eine Goldmedaille der DLG erhalten. Damit reagiert Kemper auf die enormen Schäden durch den Maiszünsler, eine Schmetterlingsraupe. Die Mulcheinheiten am StalkBuster erreichen die Stoppeln vor der ersten Überfahrt. Die einzelnen Einheiten werden an die Bodenkontur angepasst und benötigen pro Maisreihe eine Leistung von etwa 3 kW. Die Stoppeln werden in verschiedenen Höhen abgetrennt und zerfasert. Dabei kann der Mulcher Stängellängen von 25 cm bearbeiten.

Fruit Tec hat mit SmaArt eine Automatisierung der Blütenausdünnung vorgestellt. Die vom Verbraucher verlangten Fruchtgrößen können von den Obstanbauern über eine gezielte Ausdünnung der Blüten der Obstbäume beeinflusst werden. Bislang kam es bei der mechanisierten Ausdünnung vor allem auf die Erfahrung des Maschinenführers an, um den gewünschten Blütenbestand zu hinterlassen. Die Automatisierung mittels Kamera erfasst den Bestand an weißen Blüten bei einer Geschwindigkeit bis zu 8 km/h und passt die Ausdünnung an. Ein optionales GPS-Modul kann standortspezifische Daten, wie die Blütenanzahl, aufzuzeichnen.

Einen großen Einfluss auf die Applikationsgenauigkeit von Pflanzenschutzspritzen hat die horizontale Bewegung des Spritzgestänges. Die Gestängeführung SwingStop pro von Amazone ermöglicht eine präzisere Applikation durch Reduktion der ausgebrachten Wirkstoffmenge während der Gestängeschwingung. Das in Zusammenarbeit mit Rometron entwickelte System umfasst die bereits bekannte horizontale Schwingungstilgung Swingstop, kombiniert mit einer neuen Düsensteuerung, die nach dem Prinzip der Pulsweiten-Frequenzmodulation arbeitet. In Abhängigkeit der horizontalen Beschleunigung des Gestänges kann damit die auszubringende Flüssigkeitsmenge stufenlos zwischen 30 – 100 % variiert werden.

Im Bereich des mechanischen Pflanzenschutzes in Reihenkulturen gab es zwei prämierte Neuerungen zu sehen. Dabei handelt es sich um Assistenzsysteme, die primär für eine exakte Führung von Hackmaschinen in den Reihenzwischenräumen sorgen und eine Verletzung der Kulturpflanzen vermeiden.

Eines der Assistenzsysteme basiert auf der von CLAAS E-Systems entwickelten Stereokamera CultiCam. Die zugehörige Software verarbeitet die Bilddaten hinsichtlich Farbunterschieden (Pflanze-Boden) als auch hinsichtlich unterschiedlicher Entfernungen (z. B. Pflanzenhöhe). Damit können Pflanzen erkannt und die Orientierung der Reihen bestimmt werden kann. Zur Positionierung der Hackmaschine muss diese über einen hydraulisch verstellbaren Seitenhub verfügen.

Das System AutoTrac Implement Guidance von John Deere nutzt zur Korrektur der Position des Anbaugerätes die hydraulischen Unterlenkerstreben. Zur Erkennung der Pflanzenreihen wird eine Kombination aus Bildsensor und RTK-Empfänger auf der Maschine genutzt. Die Erkennung der Reihen geschieht anhand von farblichen Merkmalen (Pflanze-Boden). Bei Unkrautbefall oder in einem lückenhaften Bestand kann das System zusätzlich über das RTK-System geregelt werden.

Druschtechnik

Es gingen 15 Anmeldungen zum Innovation Award in der Kategorie Mähdruschtechnik ein. Eine Gold- und zwei Silbermedaillen für Neuerungen bei automatisierten selbstfahrenden Mähdreschern zeigen das Streben der Hersteller nach Hightech-Lösungen in diesem Produktsegment.

Firma CLAAS stellte die Automatisierung der Dreschwerkseinstellungen in LEXION Hybrid- und Schüttler-Mähdreschern unter dem Begriff CEMOS Auto Threshing vor. Nach der schon bekannten Automatisierung der Abscheidung und der Reinigung, ist der Mähdrescher nun in der Lage, alle drei Funktionsaggregate zum Dreschen, Abscheiden und Reinigen und damit den vollständigen Prozess hinsichtlich Durchsatz oder Kornqualität eigenständig einzuregeln. Die Automaten werten eine Vielzahl von Sensoren (u.a. die Grain Quality Camera) aus und agieren anhand von ermittelten Regressionsmodellen. Diese Neuheit wurde von der DLG mit einer Goldmedaille belohnt.

New Holland zeigte ein, für die Mähdrescher der CR Revelation Baureihe entwickeltes, proaktiv vorausschauendes Automatisierungssystem. Das selbstlernende System reagiert frühzeitig auf Bestandsänderungen oder Änderung der Bodenneigung und passt die Einstellmöglichkeiten der Rotoren und der Reinigung selbständig an. Neben einer Reihe anderer Sensoren ist der Mähdrescher mit einer neuartigen Messeinrichtung zur Ermittlung der Siebkastenbeladung ausgestattet. Durch Erfassung der Luftdruckdifferenz am Obersieb werden die Reinigungsparameter, Sieböffnung und Gebläsedrehzahl automatisch eingestellt, um die Reinigungsleistung zu optimieren.

Bei AGCO sorgte der von Grund auf neu entwickelte Mähdrescher IDEAL für großes Aufsehen. Nicht nur die Rotoren, mit einer Länge von 4,84 m, das Korntankvolumen mit bis zu 17.100 Litern Fassungsvermögen und die großen Raupenlaufwerke mit einer Aufstandsfläche von bis zu 3.52 m² machen deutlich, dass AGCO den Markt der Großmähdrescher sucht. Auch die Ankündigung einer Reihe von Assistenz- bzw. Automatikfunktionen zeigen das engagierte Vorhaben dieser Neuentwicklung. So sollen sich die Dresch- und Reinigungsorgane kontinuierlich optimal auf die vorherrschenden Erntebedingungen einstellen. Grundlage sind unter anderem akustische Masse-Sensoren (MADS) zur Erkennung von Körnern und Nichtkornbestandteilen, sowie eine kamerabasierte Auswertung von Bruchkorn und Verunreinigung am Elevator der Maschine.

Traktor – Assistenzsysteme

Im Traktorensegment präsentierten die Hersteller klassische Ansätze zur Leistungs- und Effizienzsteigerung durch verbesserte Verbrennungsmotoren, optimierte Antriebstränge oder Traktionserhöhung durch Fahrwerke. Aber auch neue Fahrzeugkonzepte, wie der von Fendt vorgestellte vollelektrische Kleintraktor e100, zeigten den Fortschritt der Branche. Neben dem Traktorendesign spielt das Thema Effizienzsteigerung durch Assistenzsysteme eine wichtige Rolle.

Zur Verbesserung der Schnittstelle zwischen Bediener und Traktor stellte CLAAS sein CEMOS System für Traktoren vor. Ziel der Entwicklung ist es, dem Fahrer eine intuitive Oberfläche zu bieten, die ihn bei der Einstellung seiner Traktor-Gerätekombination unterstützt und seine Arbeit somit erleichtert. Dazu macht das System schon während der Arbeitsvorbereitung Vorschläge für eine optimale Maschineneinstellung (bspw. die Ballastierung) und versucht die Traktor- und Geräteeinstellung permanent zu optimieren.

Eine weitere Innovation der Schnittstelle zwischen Bediener und Maschine stellt der TracLink Pilot der Firma Lindner da. Die Arbeitserleichterung für den Anwender wird bei diesem System durch Funktionen erreicht, die auf ein autonomes Arbeiten der Maschinen ausgerichtet sind. So kann der Landwirt seine Maschine vom Tablet aus steuern und bereits eingelernte Arbeiten vom Traktor eigenständig durchführen lassen. In Europa gibt es jedoch bisher keine gesetzliche Grundlage für diese autonomen Fahrfunktionen.

Im Gegensatz dazu sind in Japan bereits autonome Traktoren und Reisdrescher der Firma Kubota auf den Äckern der Landwirte unterwegs, nicht zuletzt, weil dort bereits ein gesetzlicher Rahmen für das autonome Fahren auf den Äckern besteht.

Selbstfahrende Roboter

Abgesehen von der Automatisierung klassischer Standardtraktoren wurden von den Unternehmen Roboterkonzepte zur autonomen Erledigung von Arbeitsabläufen vorgestellt. Mit Ausnahme des Robotersystems Xaver der Firma Fendt liegt die Anwendung der selbstfahrenden Roboter vor allem in der Innenwirtschaft.
Das Robotersystem Xaver ist in der aktuellen Form insbesondere für die Aussaat von Mais konzipiert. Die Ablage der Maiskörner erfolgt über ein rotierendes Säaggregat, das die einzelnen Körner über einen Stempelmechanismus in den Boden drückt. Da die Flächenleistung einer einzelnen Einheit im Vergleich zum konventionellen Aussaatprozess gering ist, soll hier zukünftig der Einsatz von Roboterschwärmen Abhilfe leisten. Die Lokalisierung der einzelnen Xaver-Einheiten erfolgt dabei über ein RTK-GPS. Die Überwachung und Organisation des Arbeitsprozesses soll von einer Station am Feldrand aus erfolgen.

Ein weiteres interessantes Robotikkonzept für die Innenwirtschaft wurde von Zauberzeug vorgestellt. Das Startup-Unternehmen Zauberzeug hat ein Roboterkonzept ausgestellt, das die Arbeiten auf dem landwirtschaftlichen Hof erleichtern soll. Dabei kann der Roboter im Outdoor- oder Indoor-Bereich eingesetzt werden, um automatisiert Flächen mit einem Besen oder der Mistgabel zu reinigen bzw. mit einem Behälter einzustreuen. Die Lokalisierung des Roboters erfolgt von außen über 2D-Kameras, die im Aktionsbereich der Maschine installiert werden müssen.

Farm-Managementsysteme

Unter dem Stichwort „Farming 4.0“ entwickeln verschiedene Hersteller Softwaretools rund um die gesamte Wertschöpfungskette. Ziel ist es, nicht nur einzelne Prozessschritte zu optimieren, sondern den gesamten Betrieb einschließlich des Service zu betrachten.

Die gesetzliche Dokumentationspflicht der Feldarbeiten stellt für die Landwirte einen stetig zunehmenden hohen Aufwand dar. Abhilfe verspricht die Agrarsoftware Farmdok. Das Werkzeug zur Produktionsaufzeichnung besteht aus einer Smartphone-App und einem Web-Client. Mit der App können landwirtschaftliche Maßnahmen per Smartphone und ohne zusätzliche Hardware während der Arbeit aufgezeichnet werden. Die Software nutz dafür die GPS-Position und entscheidet anhand des Fahrmusters selbstständig zwischen Straßenfahrt und Feldarbeit. Auf diese Weise können u.a. Angaben zur bearbeiteten Fläche, Feldgrenzen und der Anzahl von Feldanfahrten oder Fuhren gemacht werden. Der Web-Client bietet die Möglichkeit die Daten für betriebliche Entscheidungen auszuwerten.

Mit dem Counter SX stellten Fliegl und Pöttinger eine Erweiterung für den Fuhrenzähler Beacon vor. Bei dem Gerät handelt es sich um ein Modul zur Dokumentation und Auswertung von Maschinenzuständen. Der Counter SX erfasst neben der GPS-Position über 3D-Beschleunigungs- und Neigungssensor seine Lage im Raum und kann auf diese Weise unterschiedliche Zustände von Maschinen erkennen. Wird das Gerät zum Beispiel an der Rutsche einer Ballenpresse angebracht, registriert es den Auswurf und kann die Ablageorte und Anzahl der Ballen erfassen. Durch entsprechende Algorithmen ist das System auch in der Lage, komplexe Zyklen zu erkennen.

Die Firma Bayer führte auf der Messe ihre neue Marke xarvio ein. Dahinter verbirgt sich eine Reihe von Tools zum optimalen Ausbringen von Pflanzenschutzmittel. In der App „Field Manager“ wird der Landwirt mit Hilfe von z.B. Satellitenbildern über den Status seines Feldes informiert und der beste Zeitpunkt zur Ausbringung von Pflanzenschutzmittel vorgeschlagen. Mit der „Scouting“ App können Blattschäden, Pflanzenkrankheiten, Unkräuter sowie der Stickstoffanteil der Pflanzen detektiert werden. Der Landwirt muss hierfür lediglich ein Bild mit seinem Smartphone machen. Die Auswertung erfolgt auf externen Servern. Die gewonnenen Informationen können so mit anderen Nutzern geteilt und diese vor zum Beispiel einem möglichen Schädlingsbefall frühzeitig waren.

Die DKE-Data präsentierte mit dem agrirouter eine Datenaustauschplattform, die ein Kernproblem bei der Digitalisierung der Landwirtschaft löst. Das neue Werkzeug soll Landwirten und Lohnunternehmern den Austausch von Daten zwischen Maschinen- und Agrarsoftware-Anwendungen unterschiedlicher Hersteller ermöglichen. Diese Möglichkeit fehlte auf Betrieben mit gemischtem Maschinenpark vielfach. Welche Daten zwischen den Maschinen ausgetauscht werden können bzw. für Anwendungen im Netz des agrirouters zur Verfügung stehen, bleibt jedoch weiterhin den Herstellern überlassen. Die Anbindung von Maschinen erfolgt dabei mit Telemetrieboxen, die auch für ältere Maschinen nachgerüstet werden können.

Die „Virtuellen Realität“ hält mit Amazones SmartService 4.0 Einzug in die Landwirtschaft. Immer komplexere Maschinen benötigen immer stärker spezialisierte Servicetechniker. Im Rahmen von Schulungen lernen Servicetechniker in einer virtuellen 3D Umgebung verschiedene Reparatur- und Wartungsarbeiten an den Maschinen durchzuführen. Zudem kann mit diesem Konzept der Kundenservice in Echtzeit die Wartungsarbeiten unterstützen ohne selbst vor Ort zu sein, was Geld und Zeit spart. Beim Echtzeit-Support sieht der Kundenservice die Tätigkeiten des Kunden und kann entsprechende Warnhinweise bzw. Arbeitsanweisungen geben.

Fazit

Der wirtschaftliche Aufwind in der Agrarwirtschaft ermutigt Landwirte und Lohnunternehmen wieder in Hardware und Software zu investieren. Landtechnik-, Komponenten- und Softwarehersteller nutzten diese positive Stimmung, um ihre Produkte auf der Weltleitmesse zu präsentieren. Passend zum Motto der Messe „Green Future – Smart Technology“ zeichneten sich viele Innovationen durch intelligente, effiziente und gleichzeitig nachhaltige Ansätze aus. Zum einen wurde klassischen Maschinen aus den Bereichen Bodenbearbeitung, Bestellung, Pflanzenschutz und Ernte durch Sensoren und Software zusätzliche Intelligenz verliehen. Zum anderen gab es Neuentwicklungen in Form von kleinen autonomen Fahrzeugen und Robotern, die losgelöst von konventionellen Prozessstrukturen entwickelt wurden. Eine immer größer werdende Rolle spielten auch Farmmanagementprogramme zur Planung, Dokumentation und Überwachung der Produktionsketten von Landwirten und Lohnunternehmen.

 

Veröffentlicht von

Svenja Stenner

Tausende Komponenten, eine mobile Arbeitsmaschine: Über das optimale Zusammenspiel zu berichten, ist für mich immer wieder faszinierend.

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