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        蘆筍收獲先鋒
        來源: 圖爾克作者: 圖爾克時間:2021-09-13 14:29:07點擊:1759

        AvL Motion 推出突破性的白蘆筍選擇性收獲機,該機器配有圖爾克的高精度傳感器以及 RFID 和現場總線技術

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        春天是收獲蘆筍的季節。幾乎沒有其他時蔬能像蘆 筍一樣贏得如此眾多的餐館就餐者以及超市購買者的 青睞。甚至在公元前150年,老加圖也致力于種植這 種“gourmet delight(令人愉悅的美食)”。而路易十 四每年的圣誕菜單上則必有蘆筍。幾百年后的今天,烹 飪愛好者仍然堅定不移地擁護這種珍貴的莖類食物。僅 在德國,2019年的蘆筍收獲量就達122,000噸。

        作為歐洲最大的蘆筍生產國,德國的蘆筍種植面積 超過22,000公頃。然而,在達到餐桌前,這種蔬菜通 常需要費力地從農地采收。德國的蘆筍收獲季節在3月 和6月底之間,農場主雇傭東歐和南歐的工人來收獲蘆 筍。然而,近年來蘆筍收獲出現了一個重大問題,那 就是越來越難找到季節性工人。荷蘭工程咨詢公司AvL Motion決心從事白蘆筍收獲機的開發。歷經3年的探 索,如今這家來自Noord-Brabant的初創企業宣布研發 出全球首款全自主式選擇性收獲機器人。他們使用經微 調的傳感器和控制技術生產出高科技樣機。在即將到來 的收獲季節,客戶就可以使用這種機器。

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        目標:選擇性收獲機

        公司創始人Arno van Lankveld在一家蘆筍農場長大,因此對他所喜愛的這種蔬菜的收獲所面臨的挑戰認 識深刻:“蘆筍植株會生長出許多朝不同方向的莖,因 此收獲起來尤其困難?!蓖ǔV徊墒者@些已經破土的嫩 莖,而其他莖則保留在種植床中,在黑白隔熱鋁箔下面 繼續發育。


        到目前為止,檢測哪些蘆筍適合上市銷售仍只能通 過肉眼來判定。收獲機面臨各種各樣的問題,例如在相 同高度上會收割所有蘆筍莖,或運行速度慢等。


        現在,AvL Motion完美地解決了這些問題,推出 了選擇性蘆筍收獲機器人。這款收獲機以高達3.6千米/ 小時的恒定速度運行,能夠自主檢測蘆筍尖、切割蘆筍莖、將其從土壤拔出并轉移到傳送帶。僅一個工人即可 完成操作;該工人負責將裝載區域的作物分揀到貨箱 中、遠程控制機器在每行末端的轉向,以及在機器的卷 繞裝置上覆蓋隔熱鋁箔?!霸摍C器人有望減少83%的勞 動力需求?!睋an Lankveld估計。


        使用帶IO-Link接口的超聲波傳感器進行高度控制

        除了依靠7位同事的創新精神,這種復雜的自動化 運行尤其需要正確的技術。例如,僅使用1個超聲波傳 感器會在實際應用中帶來問題,因此電氣工程師兼軟件 開發員Jordi Hutjens從圖爾克的RU40U超聲波傳感器身 上找到替代解決方案。AvL Motion使用2個帶IO-Link接 口的RU40U傳感器來測量蘆筍床與機器的氣動控制型內 部框架間的距離。盡管下層土壤較臟或被雨水侵蝕,傳 感器仍能穩定測量高度(高度可以在HMI上設置)?!? 圖爾克出色的產品質量和快速發貨能力讓我們印象深 刻。我們將繼續與其就其他組件進行合作?!盇vL總裁 Arno van Lankveld表示。


        光電技術取代依賴經驗的肉眼識別

        AvL Compact S1560的收獲過程是動態變化的。 一旦機器完成定位并開始運行,就會掃描土壤的表面。


        蘆筍尖的精確位置通過使用激光傳感器和額外的光 電過程,由主控制器檢測。其中的具體細節仍是這家初 創企業的秘密;唯一的基本需求是土壤中沒有雜草。


        在收獲過程中,數量不一的收獲模塊圍繞機器人內部的圓形軌道移動。這包括12個約25厘米高的料盒。它們 按照機器人的速度進行調節,并控制插入、收割和夾取的 整個過程。


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        在目標與收獲模塊之間進行微調

        控制器不僅需要所選蘆筍的坐標來微調收獲過程,還 需關于模塊位置和移動的連續信息流。首先它會查詢當前 緩存區中有多少個料盒,例如有多少個處于停留位置等, 然后當前檢測到蘆筍的盒子會被回路檢測到。對此,AvL 使用小型的BI3-M08K電感式傳感器進行檢測。而對收獲模 塊的精確識別則通過RFID技術實現,即圖爾克TN-Q14 HF 讀寫頭,該讀寫頭可以讀取每個料盒上的獨特編碼。


        此外,位置檢測通過旋轉編碼器實現?!霸摼幋a器在 緩存區中旋轉??梢灾甘玖虾形挥?0 mm還是30mm高 度?!盇vL研發員Hutjens解釋道。一旦收獲機啟動回路, 料盒就會通過NI10U-M12 uprox接近開關,這將觸發PLC 啟動針對收獲過程的計時器的運行。為了在機器運動時同 步料盒的運動,需要進行這種多層次的準備工作。


        由于蘆筍尖不會整齊生長,收獲模塊除了沿圓形軌 道移動外,還可左右移動。由于壓縮空氣驅動會導致零 點幾秒的延遲,而為了確保料盒的正確對齊,PLC會獲取 到模塊初始位置和目標位置間的距離信息(使用圖爾克的 LE550激光傳感器測量實現)。


        利用操縱桿轉向

        操作人員使用外部控制模塊來控制收獲機的速度和靜 液轉向。2個圖爾克編碼器負責測量輪子轉數;AvL使用電 感式直線位移傳感器來測量輪子位置。為此,LI500-Q25 傳感器的定位元件與轉向油缸的活塞相連。這樣,主控制 器便可使用唯一的數值計算2個輪子的角度,然后操作人員可以輕松使用操縱桿轉向。與競爭對手的產品不同,農場 主無需將AvL Compact S1560固定至拖拉機。


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        機器上布置了6到12個收獲模塊,控制器利用傳感器的數據使這些模塊運行到正確位置


        使用緊湊的I/O模塊實現快速數據交換

        AvL的工程師決定在LE550激光傳感器和RU40U超 聲波傳感器上使用IO-Link通信技術。該接口可提供額 外信息用于數據交換,并且還可簡化傳感器的參數化設 置。圖爾克的緊湊型TBEN-S2-4IOL I/O模塊可將控制柜 中的IO-Link信號快速傳輸至PLC。與控制器間的通信通 過Profinet完成。

        在收獲季節之初交付

        AvL Motion證明了初創企業并不是只能從事軟件領域或相關的數字化熱點業務。同時,該公司還分享了許多創業公司的感受和體驗,包括從最初的解決客戶需求,直到及時推出功能性終端產品來滿足客戶期望的壓力。對 于AvL而言,“及時”意味著要趕上即將到來的蘆筍 收獲季節。經過連續數月的細致工作,該工程咨詢企 業為Venlo的Neessen B.V.供應了首個收獲機。


        根據創始人Arno van Lankveld所述,該機器人在 未來將無需操作員控制?!暗壳?,我們還是優先專 注于解決蘆筍農場主的緊迫需求?!?/p>


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        憑借堅固設計和IP67防護等 級,Li500-Q25電感式直線位移傳感器也 可安裝在前橋上方外側,以測量轉向油 缸的活塞位置

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