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      工業連接和智能傳感論壇
      傳感器

      圖爾克案例 | 蘆筍收獲機器人解決方案

        2021年03月12日  

        荷蘭初創企業AvL Motion推出了一款可完全自主式選擇性收獲白蘆筍的機器。在尋找用于控制高度的超聲波傳感器過程中,該公司發現了圖爾克支持IO-Link技術的RU40U。通過后續進一步合作,AvL Motion在其車輛中集成了更多傳感器技術,包括微型電感式接近開關、精密編碼器以及LE550激光傳感器和堅固的Li500-Q25直線位移傳感器。AvL還使用圖爾克的TN-Q14 RFID讀寫頭來識別收獲模塊,并使用TBEN-S2-4IOL緊湊型I/O模塊將IO-Link信號傳輸至PLC。

      無需附件,安裝方便
        2019年德國的蘆筍收獲量就達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。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。

      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?!?/P>

        通常只采收這些已經破土的嫩莖,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)。

      AvL總裁Arno van Lankveld

        圖爾克出色的產品質量和快速響應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。

      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。

      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。

      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。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>

      標簽:圖爾克我要反饋
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