Autonomer Roboter zur selektiven Spargelernte

AvL Motion betritt neues Terrain – mit einer Maschine zur selektiven Ernte von weißem Spargel, gespickt mit hochpräziser Sensorik sowie RFID- und Feldbustechnik von Turck

Das niederländische Start-up AvL Motion hat eine Maschine zur vollautonomen, selektiven Ernte von weißem Spargel auf den Markt gebracht. Auf der Suche nach einem Ultraschallsensor zur Höhenregulierung stieß das Unternehmen auf den IO-Link-fähigen RU40U von Turck. Die darauf folgende Zusammenarbeit brachte weitere Sensortechnik ins Fahrzeug, darunter induktive Näherungsschalter im Kleinformat, präzise Drehgeber sowie LE550-Lasersensoren von Banner Engineering und den robusten Linearwegsensor Li500-Q25. Zur Identifikation von Erntemodulen setzt AvL zudem auf den RFID-Schreib-Lese-Kopf TN-Q14, während das kompakte I/O-Modul TBEN-S2-4IOL IO-Link-Signale an die SPS überträgt.

Auf Knopfdruck: Der AvL Compact S1560 zieht Spargelstangen selbstständig aus der Erde
An Bord der Maschine befinden sich sechs bis zwölf Erntemodule
AvL-Gründer Arno van Lankveld nutzt Turcks IO-Link-Ultraschallsensor RU40U
Der robuste Li500-Q25 in IP67 kann auch außen, oberhalb der Vorderachse, montiert werden
Im Pufferbereich erfassen BI3-M08K-Sensorwinzlinge die Anzahl der verfügbaren Erntekassetten
Passiert eine Kassette den Sensor NI10U-M12, startet die SPS den Timer eines Erntevorgangs
Turck-Drehgeber melden, an welcher Position des Puffers momentan ein Erntemodul bereitsteht
Ein Mitarbeiter verpackt den Spargel in Kisten und hat zugleich die Kontrolle über den Ernteroboter
Das kompakte TBEN-S2-4IOL dient als Schnittstelle zwischen Sensoren und SPS

Höhenregelung über Ultraschallsensor mit IO-Link

AvL Motion verwendet zwei der Ultraschallsensoren RU40U mit IO-Link, um die Distanz zwischen Beet und dem pneumatisch regulierbaren Innenrahmen der Maschine zu messen. Trotz teilweise staubigem oder regennassem Untergrund ermöglicht der Sensor eine stabile Bestimmung der Höhe, die Anwender auf einem HMI vorgeben können. „Turck hat uns mit sehr guter Qualität und einer schnellen Lieferung überzeugt. Deswegen sind wir auch für andere Komponenten bei dem Hersteller geblieben“, sagt AvL-Geschäftsführer Arno van Lankveld.

Optisches Verfahren ersetzt geübten Blick

Der Ernteprozess des AvL Compact S1560 läuft hochdynamisch. Ist die Maschine einmal positioniert und in Bewegung gesetzt, beginnt zunächst das Absuchen der Erdoberfläche. Wo genau ein Spargelkopf herausragt, erfährt die Hauptsteuerung von Lasersensoren, ergänzt durch ein weiteres optisches Verfahren. Entlang eines Rundlaufs bewegt sich derweil im Inneren des Roboters eine variable Anzahl von Erntemodulen, derzeit sind es zwölf der etwa 25 Zentimeter hohen Kassetten. Sie sind an die Fahrgeschwindigkeit angepasst und beherrschen den gesamten Vorgang aus Stechen, Schneiden und Greifen.

Feinabstimmung zwischen Target und Erntemodul

Zur Feinabstimmung des Erntevorgangs benötigt die Steuerung nicht nur die Koordinaten der anvisierten Spargelstangen, sondern auch permanent Informationen über Position sowie Bewegung der Module. Dies beginnt mit der Abfrage, wie viele Kassetten sich momentan im Puffer befinden, dort also in Parkposition stehen und bei der Detektion einer Spargelsprosse in den Rundlauf geschickt werden können. AvL nutzt dafür die winzigen induktiven Sensoren BI3-M08K. Die genaue Identifikation der Erntemodule erfolgt über RFID – mit Hilfe des HF-Schreib-Lese-Kopfs TN-Q14, der jeweils den individuellen Code einer Kassette ausliest. Hinzu kommt eine Positionsbestimmung durch Drehgeber.

Induktiver Sensor triggert einen Timer

Wird dann der Rundlauf eines Erntemoduls gestartet, passiert dieses einen uprox-Näherungsschalter vom Typ NI10U-M12, der in der SPS den Timer für einen Ernteprozess in Gang setzt. Da Spargelstangen nicht in Reih und Glied wachsen, können sich die Erntemodule zusätzlich zum Rundlauf auch nach links und rechts bewegen. Dies geschieht über Druckluft und daher stets wenige Zehntelsekunden verzögert. Damit sich die Kassetten dennoch präzise ausrichten, erhält die SPS Informationen über den Abstand zwischen Ausgangs- und Zielposition der Module, gemessen mit LE550-Lasersensoren von Turcks Optoelektronik-Partner Banner Engineering.

Wendemanöver per Joystick

Einfluss auf die Geschwindigkeit und die hydrostatische Lenkung der Erntemaschine haben Bediener über ein externes Steuermodul. Zwei Turck-Encoder messen die Radumdrehungen; das Erfassen der Radpositionen löst AvL über eine induktive Linearwegmessung. Der Positionsgeber des Sensors LI500-Q25 ist dafür mit dem Kolben des Lenkzylinders gekoppelt. So berechnet die Hauptsteuerung über nur einen Wert die Winkel beider Räder – und Bediener können die Maschine komfortabel per Joystick wenden. Anders als bei Wettbewerbsmodellen müssen Landwirte den AvL Compact S1560 dazu nicht an einen Traktor hängen.

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