Übersicht über Parallelfahrsysteme

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Forschen und Prüfen für Landwirtschaft und Umwelt
Josephinum
Research
„PARALLELFAHRSYSTEME“
Übersicht
Manfred Nadlinger
BLT Wieselburg / Lehr- und Forschungszentrum Francisco Josephinum
26. Feb. 2015
FJ Wieselburg, „Innovative Agrartechnik“
INHALT
Möglichkeiten zur Lenkunterstützung
 Spurführungshilfen (ohne GPS)
 Spurführungssysteme (mit GPS)
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Lenkautomaten (Autopilot)
Genauigkeit der Ortung
Nutzen, Kosten, Wirtschaftlichkeit
Zusammenfassung
M. Nadlinger 26.02.2015
2
INHALT
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Zusammenfassung
3
HISTORISCHE ENTWICKLUNGEN VON LENKHILFEN
Schema einer automatischen Pflugmaschine nach MITTELBACH
1963
Mechanische Führung entlang der Pflugfurche (Ungarn)
Fotoarchiv Landtechnik Weihenstephan
Automatische Lenkung
(elektrohydraulisch) beim Pflügen,
Untersuchungen nach BATEL
1968
Quelle: M. Demmel
4
SPURFÜHRUNGSHILFEN
Anzeigen (mechanisch)
Quelle: Fotoarchiv Landtechnik Weihenstephan,
SIMA Paris 1990
Quelle: Prospekt John Deere USA 1998
Hardi International 1995
5
SPURFÜHRUNGSHILFEN
Tastbügel (mechanisch)
 Führung eines Feldhäckslers oder Mähdreschers entlang von stabilen
Pflanzenreihen (z.B. Mais)
 Wird auch bei Zuckerrüben und Kartoffeln angewendet.
Quelle: Claas
6
SPURFÜHRUNGSHILFEN
Ultraschallsensoren (berührungslos)
Führung des Fahrzeuges über Spuren der Spuranreisser, Dämme, Schwade,
Fahrgassen oder Bestandskanten
Automatische
Anbaugerätelenkung
Quelle: Reichhardt
7
SPURFÜHRUNGSHILFEN
Lasersensor (optisch)
Führung eines Mähdrescher entlang der Bestandeskante von Getreide
„LASER Pilot“.
Genauigkeit 10-20 cm
Quelle: Prospekt „Claas“
8
SPURFÜHRUNGSHILFEN
Kamera für 3D-Strukturen (optisch)
 Führung der Maschinen über Kameras „CAM Pilot“(für reihengebundene Arbeitsgänge)
 Überladeassistent „Auto-Fill“ (Nachregeln von Krümmer und Auswurfklappe)
Claas „Eye Drive“ Stereokamerasystem
„Auto-Fill“
Reihen
Dämme
Fahrgassen
Schwade
„CAM Pilot“
Genauigkeit 2-3 cm
Quelle: Prospekt „Claas 2003“
9
SPURFÜHRUNGSHILFEN
Kamera mit Bildverarbeitung (optisch)
10
INHALT
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Zusammenfassung
11
LENKHILFEN
Fahrer lenkt selbst
12
LENKHILFEN
Fahrer lenkt selbst
 Anzeige gibt die Richtung der Abweichung vor (LED-Balken oder
Bildschirm)
 Kostenloses „EGNOS-Signal“
 Genauigkeit +- 30 cm
 Umbau auf andere Maschine leicht möglich
 Wendevorgang manuell durchführen
 Anschaffungskosten ~ ab 800 €
 Einsatz bei größeren Arbeitsbreiten ohne Fahrgassen
Pflanzenschutz im Vorauflauf, Kalk- und Düngerstreuen, Stoppelsturz,
Futterwerbung
13
INHALT
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Zusammenfassung
14
LENKASSISTENT
Stellmotor am Lenkrad lenkt
• Das Original-Lenkrad kann weiter verwendet werden
• Für Geschwindigkeiten > 5 km/h nicht geeignet!
Navigationsrechner
Anzeige
Reibradmotor
GPS Antenne
Quelle: geo-konzept
15
LENKASSISTENT
Stellmotor am Lenkrad lenkt
• Das Original-Lenkrad kann
weiter verwendet werden
• Antriebseinheit unter dem
Lenkrad
Motor unter dem Lenkrad
Quelle: Satconsystem
16
LENKASSISTENT
Stellmotor im Lenkrad lenkt (Nachrüstbausatz)
•
•
•
•
Das Original-Lenkrad wird ausgetauscht
Antriebseinheit im Lenkrad
Alle Genauigkeitslevels möglich
TÜV homologiert und genehmigt
•
•
•
•
•
•
Topcon AES-25
Raven Smartsteer
Autofarm Ontrac
Leica Quicksteer
JD Autotrac Universal
Trimble EZ-Pilot
17
LENKASSISTENT
Fahrzeug fährt automatisch auf Sollspur
 Stellmotor am Lenkrad übernimmt die Lenkbewegungen
 Kein Eingriff in die Lenkung des Traktors
 Umbau auf andere oder ältere Maschinen leicht möglich
 Wendevorgänge sind manuell durchzuführen
 Aktiver Lenkeingriff des Fahrers ist jederzeit möglich
 Nutzung höherwertiger kostenpflichtiger Satellitensignale
 Genauigkeit bis +- 20 cm möglich
 Anschaffungskosten ~ ab 5.000 € - 14.000 €
18
INHALT
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Zusammenfassung
19
LENKAUTOMAT
Automatische Spurführung (Hydraulik des Traktors lenkt)
• Lenksystem greift direkt in die Lenkhydraulik des Traktors ein
• Auch für höhere Geschwindigkeiten geeignet
Werksseitig vorgerüstete Maschine
Quelle: Trimble
20
LENKAUTOMAT
Automatische Spurführung (Nachrüstbausatz)
Bei den Lenkcontrollern für ISOBUS auf Kompatibilität mit virtuellen Terminals gemäß
Quelle: CNH
ISO11783 achten!
21
LENKAUTOMAT
Fahrzeug fährt automatisch auf Sollfahrspur
 Navigationsrechner steuert ein elektro-hydraulisches
Ventil und übernimmt die Lenkbewegungen
 Kein Umbau des Lenkventils auf andere oder ältere Maschinen
 Vorgewendemanagement möglich (nur Einlenken erforderlich)
 Aktiver Eingriff des Fahrers ist jederzeit möglich
 Nutzung von RTK möglich
 Einbindung in den CAN-BUS
 Genauigkeit +- 2 cm möglich (Neigungskompensation im
hügeligen Gelände erforderlich)
 Anschaffungskosten ~ ab 10.000 € - 20.000 €
22
MÖGLICHKEITEN ZUR LENKUNTERSTÜTZUNG
Spurführungshilfen
Führung an
bestehenden
Leitlinien (ohne GPS)
Maisreihe
Rübenreihe
Automatische
Spurführung
Führung an
selbsterzeugten
Leitlinien (ohne GPS)
Pflanzenreihen
Fahrgassen, Furchen,
Dämmen, Bestandeskanten
Automatische
Spurführung
Führung an
virtuellen
Leitlinien (mit GPS)
Geplante
Fahrstrecke
GPS
Technologie
Mechanischer
Taster
Ultraschall
Lenkhilfe
Laserscanner
Bildverarbeitung
Lenkassistent
Lenkautomat
23
LENKSYSTEME
Welche Lenksysteme nutzen Sie auf Ihren Betrieb?
Quelle: DLG (M. Böhm, O. Mußhoff)
24
INHALT
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Zusammenfassung
25
GENAUIGKEIT DER ORTUNG
Segmente eines GPS-Systems
Weltraumsegment
Kontrollsegment
Satelliten
Bodenstationen
Benutzersegment
GPS-Empfänger
NAVSTAR (USA)
COMASS (China)
GLONASS (Russland)
IRNSS (Indien)
GALILEO (EU) ab 2019 mit
30 Satelliten, mit militärische Sicherheit
und Präzision für Zivilanwendung
•
•
•
verfolgen die Satelliten
stellen die Atomuhren
kalibriert u. synchronisiert die
Satelliten
Alle Ortungs- und Navigationssysteme werden unter dem Begriff GNSS
(Global Navigation Satellite Systems) zusammengefasst
Quelle: kowoma
26
Übersicht über die verschiedenen Korrekturdienste
Standards zur Übertragung
der Korrektursignale
3 GEO-Satelliten (ohne Empfänger/Dekoder)
Korrektursignal
6 GEO-Satelliten (Empfänger/Dekoder notwendig)
Quelle: kowoma
27
Satellitengestützte Erweiterungssysteme (Versorgungsgebiete)
European – Geostationary-Navigation-Overlay-System = EGNOS
Quelle: kowoma
28
GPS-Korrekturvarianten - Geostationärer Satellit – DGPS
•
•
•
GPS-Satelliten senden ein Signal aus, das von der Maschine empfangen wird
Ein geostationärer Satellit sendet zusätzlich ein genaues Korrektursignal
(DGPS) an die Maschine
Der Rechner ermittelt die aktuelle Position des Fahrzeuges und berechnet
anschließend die Fahrspur (wandelt beide Signale in Lenkimpulse um)
 EGNOS besteht aus 3 geostationäre Satelliten und 40 Ortungsstationen für Europa
 OMNISTAR (VBS, VRC, G2)
 STARFIRE (SF1, SF2)
Quelle: Claas
29
GPS-Korrekturvarianten - Mobile Basisstation am Feldrand – oder fest
montierte Basisstation am Hof - RTK (betriebseigenes Korrektursignal) +-2cm
Die Referenzstationen erzeugen ein hochgenaues Korrektursignal (D-GPS) das per Funk direkt an die
Maschine gesendet wird
Mobile Basisstation
Fest montierte Basisstation
2-3 km
•
•
•
•
Basisstation bei schlechten RTK-Empangsverhältnissen
Markieren der Position am Feldrand
Geladener Akku notwendig
15 -20 Min. vorher einschalten
20 km
Quelle: CNH
30
Europäische RTK-Korrekturdienstanbieter
Deutschland (FarmRTK, AGCelNet, AGRAVIS NET, SMART NET Landtechnik)
Frankreich (Precisio, Teria)
England (Essentials Net)
Italien (TOPNET)
Niederlande (Move RTK)
Belgien (Felpos)
Schweiz (GVS Net)
Österreich (AGCelNet)
Ungarn (AGCelNet, FOMI)
Finnland (TrimNet VRS)
Quelle: Claas
31
Österr. - Korrekturdienstanbieter
 APOS – VRS-Netz („Austrian Positionierungsservice“ vom
Bundesamt für Eich- u. Vermessungswesen)
 Fa. Pamberger - VRS-Netz (für NÖ., Bgld., Nord.-Stmk.,
Teile von Tschechien)
 RLH Technik Center – Funk-Netz (RTK-Netzwerk für
Nordburgenland u. Wiener Becken)
 EVN (DGPS Echtzeit-Positionierungsdienst)
 BEACON (Österr. Wasserstraßenverwaltung)
 TEPOS (ÖBB)
 Handyanbieter
Prüfen, ob Korrektursignal auf allen Flächen des Betriebes empfangen werden kann!
32
Bsp: GPS-Korrekturdienst „APOS“ – Austrian Positioning Service
Virtuelles Referenzsystem (VRS) mit Basisstationsnetzwerk vom Dienstleister
Referenzstationen übertragen kontinuierlich GNSS-Daten auf einen zentralen Server
Quelle: BEV
33
Bsp: Regionale RTK Anbieter
LTC-Korneuburg (Funknetzwerk)
Fa. Pamberger (VRS)
44 km
80 km
•
•
•
•
•
Niederösterreich
Burgenland
Teile von Ungarn
Teile von Tschechien
Nördl. Steiermark
34
RTK - Lösungen
Mobile Basisstation
Fixe Basisstation
Genauigkeit der Position ist abhängig von:
• Qualität des verwendeten GPS-Empfängers
• Distanz von der GPS-Referenzstation
• Alter der Korrekturdaten
Referenzstationen
verschiedener Anbieter
VRS-virtuelles
Referenzstationsnetz
(Server)
Quelle: CNH
35
Absolute Genauigkeit und Spur-zu-Spur-Genauigkeit
 Absolute Genauigkeit gibt an mit welcher Genauigkeit eine Spur nach
Tagen 24 h oder Jahren wieder gefunden wird

•
•
Egnos, Omnistar VBS, Starfire1 = 2m
Omnistar HP, Starfire2 = 20 cm
RTK = 1.5 cm
z.B: Pflanzenreihen müssen später nach dem Anbau mit
Arbeitsgerät wieder gefunden werden (Gemüseanbau,
Kartoffelanbau)
 Spur-zu-Spur-Genauigkeit
innerhalb von 15 min muss wieder die
Vorgängerspur gefunden werden
•
•
•
Egnos, Omnistar VBS, Starfire 1 = 20–30 cm
Omnistar HP, Starfire 2 = 5–10 cm
RTK = 1.5 cm
36
Traktor - Lenksystemausstattung
Firma
Lenkhilfe
CNH (Trimble)
New Holland
EZ-Steer
Lenkassistent
Lenkautomat
Korrektursignal
EGNOS, OmniSTAR XP,
OmniSTAR HP, RTK
EGNOS, OmniSTAR XP,
OmniSTAR HP, RTK
EZ-Pilot
AFS-AccuGuide
EZ-Steere u. EZ(Trimble)
EZ-Guide 250
Pilot
IntelliSteere
AutoTrac Universal
AutoTrac
John Deere
GreenStar Lightbar
200
Controller
Starfire1, Starfire2, RTK
VarioGuide
EGNOS, OmniSTAR XP,
Fendt (Topcon) VarioGuide(Standard)
(Präzision)
VarioGuide(RTK)
OmniSTAR HP, RTK
Performance
Same Deutz-Fahr
Assisted Steering
Steering
EGNOS, OmniSTAR XP,
(Autofarm-Agrosky) Visual Guidiance 25
50/100/200
50/100/200
OmniSTAR HP, RTK
EGNOS, OmniSTAR XP,
MF (Topcon)
PCS 110
AES-25 mit PCS110
PCS 350
OmniSTAR HP, RTK
EGNOS, OmniSTAR XP,
Claas
GPS Copilot
GPS Pilot Flex
GPS Pilot
OmniSTAR HP, RTK
37
INHALT
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Zusammenfassung
38
NUTZEN, KOSTEN, WIRTSCHAFTLICHKEIT
Wendeform beeinflusst den Einsparungseffekt
Schwalbenschwanzform
Omegaform
Beetmodus
Wendestrategie hat großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit!
Vollautomatischer Wendevorgang mit
Vorgewendemanagement
Bild: John Deere
39
Lenkautomat (Geräteabtrift im hügeligen Gelände)
Aktive Anbaugerätesteuerung (Gerätelenkung): Was bedeutet das ?
ohne Gerätelenkung:
mit Gerätelenkung:
•
Traktor hält die Spur
•
Gerät hält die Spur
•
Gerät driftet ab → Fehlstehlen, Überlappungen
•
Keine → Fehlstehlen, Überlappungen
•
Neigungskompensation erforderlich
Quelle: John Deere
40
Fahren bei schlechter Sicht und bei Nacht
Quelle: Claas
41
Überlappungsgenauigkeit und Arbeitsbreite
Quelle: Markus Demmel, Holpp
42
Lenksysteme u. Anbaugerätesteuerung über ISOBUS
• Kann man mit dem ISOBUS Terminal, parallel zur Lenkautomatik auch alle
ISOBUS-Anbaugeräte, die der Norm ISO 11783 entsprechen, bedienen?
• AEF zertifiziertes Terminal verwenden
• Parallelfahren als Funktionalität
• „App´s“ - Freischalten von Softwareapplikationen
CCI.Apps
Modul: „Paralleltracking“
(Leitlinien festlegen)
CCI - Terminal
Modul: „Section Control“
(Teilbreitenschaltung)
Modul: „Headland Mode“
(Vorgewendegrenzen festlegen)
www.aef-online.org
Quelle: AEF
43
Kosten der Lenksysteme
Lenkhilfe
GPS Copilot
(Claas/Agrocom)
Lenkassistent
Universelles AutoTrac
(John Deere)
Lenkautomat
AgGPS Autopilot
(Trimble)
995 €
7 757 €
20 300 €
Nutzungsdauer
6 Jahre
6 Jahre
8 Jahre
Korrektursignal
Egnos
Starfire 1
AGCelNet-Flat-RTK
Genauigkeit
+- 30 cm
+- 15 cm
+- 2.5 cm
Signalkosten
keine
keine
1 395 €/Jahr
Reparaturkosten
20 €/Jahr
155 €/Jahr
203 €/Jahr
Durchschnittskosten ³
210 €/Jahr
1 785 €/Jahr
4 613 €/Jahr
Anschaffungskosten
bei Nachrüstung ²
² Herstellerangaben, ³ Zinssatz 4% pro Jahr
Quelle: Böhm, Mußhoff, UNI Göttingen
44
GPS Korrekturdienste im Vergleich
Dienste
Übertragung
Spur-zu-Spur
Lizenzkosten
Egnos
Satellit
+- 15 bis 30 cm
kostenlos
APOS (BEV)
GSM (VRS)
+- 2 cm
20 €/Tag
200 €/Monat
LTC-Korneuburg
Funk
+- 2cm
600 €/Jahr
Fa. Pamberger
GSM (VRS)
+- 2 cm
900 €/Jahr
JD Starfire 1
Satellit
+-20 bis 30 cm
kostenlos
JD Starfire 2
Satellit
+-5 bis 10 cm
600 €/Jahr
Omnistar VBS
Satellit
+-20 bis 30 cm
795 €/Jahr
Omnistar HP/XP
Satellit
+-5 bis 10 cm
1195 €/Jahr
45
Bsp. Bodenbearbeitung – 6m Grubber
•
•
•
•
10% Überlappung = 60cm Doppelbearbeitung
Reduktion der Überlappung durch RTK von 60cm auf 2.5cm
Genutzte Arbeitsbreite erhöht sich von 5,4m auf 5.98m
Für 1ha ist eine Verkürzung des Weges von 1852m Weg auf
1674m möglich (Diff. 178m)
• Einsparung 9.6%
• Bei variablen Arbeitserledigungskosten von 40.60 €/ha
• Einsparung von 3.90 €/ha
Nutzen ist immer abhängig vom Einsatzspektrum
(Intensität der Anwendung)!
Quelle: KTBL
46
INHALT
Lenkhilfen
Lenkassistenten
Zusammenfassung
47
ZUSAMMENFASSUNG
Vorteile der Lenksysteme:






Fahrer Entlastung, höhere Motivation!!!
Betriebsmittelaufwand wird reduziert
Zeitersparnis (Wendevorgang, Arbeitsgeschwindigkeit, Überlappung)
Ausdehnung der nutzbaren Feldarbeitszeit, schlechte Sicht
Führerloser Traktor bei Pflanz- oder Setzarbeiten
Erledigung von administrativen Tätigkeiten während der Arbeit
48
ZUSAMMENFASSUNG
Zu beachten:
 Was brauche ich wirklich – welche Arbeiten derzeit und welche in der
Zukunft? (von Experten beraten lassen)
 Nutzen ist immer abhängig vom Einsatzspektrum und der
Betriebsstruktur
 Ist das Korrektursignal auf allen Flächen verfügbar?
 Welcher Anbieter des Korrektursignals? (sonst eigene Basisstation)
 Ist ein Test eines Traktors mit Lenksystem für mehrere Tage möglich?
 Je höher die Arbeitsbreite und je genauer das Signal, desto höher die
Einsparung
 Ist eine gemeinsame Nutzung mit anderem Betrieb möglich?
 Wird das System auch eingesetzt für weniger als 1km/h
(Setzmaschinen)?
 Ist ein zuverlässiges Service gegeben?
 Das Lenken der Maschine beansprucht 60% der Aufmerksamkeit
(Diekhans, 2000)
49
KONTAKT
Manfred Nadlinger
BLT Wieselburg / HBLFA Francisco Josephinum
Tel.: 07416 / 52175-658
E-Mail: [email protected]
Homepage: http://blt.josephinum.at
Manfred Nadlinger - 11.02.2015
50

Übersicht über Parallelfahrsysteme

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