Nagy teljesítőképességű, automatizált gyepfelszedő gép kifejlesztése, amely különféle művelési viszonyok mellett is megbízhatóan és hatékonyan állít elő gyeptéglákat, fokozza a gazdaság termelékenységét, alacsonyabbak az üzemeltetetési költségei, távfelügyelethez és távvezérléshez pedig védett internetes kapuátjáróval rendelkezik, nem mindennapos vezérlési feladat. A LabVIEW szoftver és CompactRIO-modulok segítségével sikerült a ProSlab 155 típusú, „intelligens” gép megépítése, amellyel 20%-kal gyorsabban takarítható be a gyep, és feleannyi dízelolajat fogyaszt, mint a piacon kapható bármely más gyepfelszedő gép.
Az intelligens és hatékony, automatizált gyepfelszedő gépeket gyártó FireFly Equipment forradalmian új betakarítógépet tervezett. A ProSlab 155 élvonalbeli mechanikai, elektromos és szoftveres alrendszereket ötvöz a LabVIEW RIO-architektúra segítségével. A National Instruments (NI) platformja révén mechatronikai szakértőink pillanatok alatt, gördülékenyen voltak képesek beilleszteni a gépi automatizáláshoz kapcsolódó programozást a tervezési folyamataikba, gyorsan kifejlesztve ily módon egy teljesen új, „intelligens” gép prototípusát, miközben lényegesen rövidebb lett a forgalomba hozatalhoz szükséges idő is.
Hagyományos módszerek
Az iparban még mindig széles körben alkalmaznak kézi gyepfelszedést. A termelékenység javítása érdekében a mezőgazdasági gépgyárak hosszú évek óta próbálják a gyeptéglák feldarabolását és összerakását automatizálni, de a hagyományos gépszerkesztési elvek miatt vagy csupán ingadozó teljesítményt képesek nyújtani, vagy a kézi munkavégzéshez képest csak csekély termelékenységjavulást tudnak elérni. Gyakran használt mechanikai elemeket tartalmaznak ezek a gépek, például hidraulikai vagy pneumatikus hengereknél áramlást szabályzó, elektromosan vezérelt szelepeket vagy mozgatást végző motorokat. Noha egyszerűbb rendszerekben ezek megbízhatóan működnek, más folyamatokkal szorosan szinkronizált, több párhuzamos műveletet igénylő mechanizmusokban, illetve fejlett jelfeldolgozást alkalmazó, összetett matematikai műveletekre épülő megoldásokban és pályaszámításokat végző, gyors mozgásvezérlést igénylő rendszerekben már kevésbé hatékonyak. Mindezek mellett a korlátozott adatfeldolgozási képességük és zárt rendszerarchitektúrájuk miatt csak korlátozottan alkalmasak fejlett funkciók, távfelügyeleti és diagnosztikai műveletek megvalósítására.
A FireFly megközelítése
Felismerve a fentiekben említett hiányosságokat, az eddigieknél intelligensebb gépezet megalkotására törekedtünk, amelyben számos párhuzamos folyamat szinkronizáltan megy végbe, automatizálva a gyeptéglák feldarabolását és rendezését. Az első lépésben a felszedőkés felemeli a talajról a gyepet, és blokkokra vágja, melyeket futószalag továbbít a gép hátsó részébe. Egy gépvázhoz erősített rakodómechanizmus ezt követően raklapra emeli át a futószalagról a gyeptéglákat. Amint rákerül egy gyeptégla a raklapra, a gépezet mozgatóvillák segítségével a talaj felé süllyeszti a hordozó raklapot. Amikor a felhalmozott gyeptéglák elérnek egy adott magasságot, a megtelt raklapot a gép a földre helyezi: és üres raklapokat tartalmazó tárolóteréből egy újabbat emel be a mozgatóvillákra. Mindennek köszönhetően a darabolási és rendezési folyamat megszakítás nélkül, folyamatosan mehet végbe. A teljes automatizált rendszert egy önjáró traktor vezeti végig a mezőn. Az egyes alrendszereknek folyamatosan, egymáshoz szinkronizáltan kell működniük annak érdekében, hogy a gép megbízhatóan és hatékonyan tudja végrehajtani a gyepfelszedési műveleteket, amely összességében közel 80 analóg és digitális érzékelővel, továbbá 100 digitális kimenettel dolgozik.
Az összetett rakodási folyamat által igényelt gyors, hatékony, pontos és folytonos mozgásvezérléshez összehangolt, többtengelyű pályaszámító mechanizmussal vezérelt szervo-elektromos rendszereket alkalmaztunk. Éves szinten több millió cikluson keresztül képes a gép rendezni a gyeptéglákat, aminek köszönhetően jelentősen fokozható a munkavégzés sebessége és megbízhatósága is. A kevésbé összetett műveleteket hidraulikus gépezet végzi; ilyen például a vágókés mozgatása, a raklapok mozgatóvilláinak és tárolóterének, valamint a hajtásrendszernek a működtetése. A későbbi fejlesztések megkönnyítése érdekében nyílt, rugalmas és hatékony platformra volt szükségünk, a tervezés és prototípus-építés, végső soron pedig az új gép világpiaci bevezetése tekintetében egyaránt.
A LabVIEW RIO-architektúra
A LabVIEW és a CompactRIO alkotta platform segítségével a hagyományos hidraulikus rendszereket szervo-elektromos vezérlésekkel ötvöztük egy olyan gépben, amely párhuzamosan többféle összetett műveletet végez. A CompactRIO be-, ill. kimeneti moduljaival számos különféle érzékelő és ipari adatkapcsolati vonal kezelhető, valósidejű vezérlőt és átprogramozható, FPGA-t tartalmazó kerete pedig bonyolult, magas szinten szinkronizált szabályozórendszerek megépítését teszi lehetővé. Az ehhez párosuló LabVIEW részben azért, mert sok párhuzamos hurkot tud kezelni az FPGA-n és a valós idejű vezérlőn, részben pedig széles körű, bonyolult matematikai funkcióinak és a LabVIEW SoftMotion Module nevű programmodulnak köszönhetően, illetve a Kollmorgen AKD hajtásokkal és motorokkal való együttműködése következtében egy intelligens gép vezérléséhez minden tekintetben kiváló képességekkel felruházott szoftver.
A felsoroltak mellett, a LabVIEW nyílt és rugalmas felépítéséből adódóan megbízható kommunikációs felületek hozhatók létre mind helyi kezeléshez, mind távvezérléssel, centralizáltan végzett erőforrás-kezeléshez, diagnosztikához és programfrissítésekhez. Az utóbbiak akkor kerülnek előtérbe, amikor a világszerte forgalmazott gépek karbantartására van szükség.
A megoldás kínálta előnyök
A legkorszerűbb technológiák alkalmazásával és a LabVIEW RIO-architektúra nyújtotta lehetőségek kiaknázásával kifejlesztettük a ProSlab 155 típusú, „intelligens” gyepfelszedő gépet, mely révén 20%-kal fokozható a betakarítási sebesség, és felére csökkenthető a dízelfogyasztás.
A gazdák szemszögéből mindezek nagyobb bevételt és jelentős költségmegtakarítást eredményeznek. 2014-ben hoztuk forgalomba a ProSlab 155-öt, azóta számos piaci visszajelzést kaptunk. A fokozódó piaci kereslet kielégítése érdekében bővítjük üzemünket, folyamatosan befektetve a kutatás-fejlesztésbe az „ipari eszközeink internete” (IIoT) technológia lehetőségeinek kiaknázása érdekében. Az IIoT fejlődésével párhuzamosan, a FireFly révén kitűnően kihasználhatók a LabVIEW RIO-architektúra lehetőségei, jelentős hozzáadott értéket nyújtva a felhasználóknak.
