Chargendosierung & Qualitätskontrolle

Im Rahmen unseres Projekts wurde eine hochmoderne Sensoreinheit entwickelt, die in der Lage ist, wichtige Parameter von Erntegütern wie Temperatur, Korngröße, Masse und NIR-Spektrum genau zu messen. Eine zentrale Anforderung bestand in der automatisierten Zu- und Abfuhr der Erntegüter, um eine zukünftige Eignung als In-Line-Messsystem zu gewährleisten.

Auf Grundlage dieser Anforderungen wurde eine vollständig integrierte Sensoreinheit entwickelt, bestehend aus:

Spezialförderband: Ausgestattet mit Rollen und Gummiband für einen reibungslosen Transport des Ernteguts.

Antriebseinheit: Bestehend aus Schrittmotor und Treiber, kompatibel mit Open-Source-Steuerungslösungen.

Einhausung: Gefertigt aus verschiedenen Blechteilen zum Schutz des Förderbands und der Sensorik.

Sensorik: Inklusive benötigter Klemmen zur externen Ansteuerung, um die Kompatibilität mit der NIRS-Technologie zu gewährleisten.

Die Konstruktion und der Aufbau erfolgten in Zusammenarbeit mit einem auf NIRS-Technologie spezialisierten Unternehmen, um eine optimale Leistung und Kompatibilität zu gewährleisten.

Erste Tests wurden an Weizen und Sojabohnen durchgeführt. Bei der Untersuchung von Sojabohnen wurde ein leichter Staubeintrag festgestellt, der die optischen Messeinrichtungen beeinflussen könnte. Dieses Problem wurde durch die Integration eines Ventilators in der Einhausung effektiv gelöst.

Die Steuerung der Sensoreinheit und des Förderbandantriebs wurde mittels Raspberry Pi mit Open-Source-Software realisiert. Die Steuerung des NIRS erforderte jedoch eine spezielle, hardwareangepasste Lösung.

Nach erfolgreichem Testbetrieb mit Weizen und Sojabohnen wurde eine detaillierte Versuchsreihe mit Sojabohnen durchgeführt. Die erhobenen Daten wurden mit Ergebnissen aus nasschemischen Analysen verglichen. Wichtige Erkenntnisse sind:

Dichtemessung: Einfache, kostengünstige Sensoren wie Wiegezellen erwiesen sich als sehr effektiv zur Erkennung von Dichteschwankungen. Diese dienen als nützliche Indikatoren für Änderungen in massebezogenen Inhaltsstoffen.

Temperaturmessung: Entscheidend für die optimale Leistung der NIRS-Technologie.

Korngrößenanalyse: Trotz vielversprechender Ansätze bleibt die Bildauswertung aufgrund der Komplexität schwierig, insbesondere bei der Unterscheidung zwischen vollständig sichtbaren und teilweise verdeckten Saatkörnern. Weitere Entwicklungen bieten jedoch Potenzial zur Verbesserung der Qualitätsbeurteilung.

Die Kombination aus Wiegezelle, Förderbandantrieb und kapazitivem Füllstandssensor bietet eine zuverlässige, wartungsarme Lösung für kontinuierliche Messungen bei diskontinuierlicher Beschickung. Dies ist besonders wertvoll für kleine und mittelgroße landwirtschaftliche Betriebe, da es ermöglicht, Qualitätsabweichungen effizient zu erkennen und auszugleichen.

Praktische Vorteile für KMU

Das entwickelte Funktionsmuster ist ideal für geringe Durchflussmengen und begrenzte Platzverhältnisse geeignet. Durch die Kombination einer förderbandbasierten Dosiereinheit mit Sensoren wie Wiegezelle, Pyrometer und kapazitiver Technologie wird eine kontinuierliche Datenaufzeichnung auch bei diskontinuierlichen Gutströmen ermöglicht.

Durch die Integration von NIRS-Technologie mit bildgebenden Verfahren bietet dieses Funktionsmuster eine robuste Lösung zur Qualitätskontrolle für nachgelagerte Verarbeitungsprozesse. Die einfache, kostengünstige und anpassungsfähige Lösung ist besonders attraktiv für kleinere landwirtschaftliche Betriebe, die ihre Qualitätsüberwachung effizient verbessern möchten.

*Die Veranstaltung fand im Rahmen des European Digital Innovation Hub Programms statt und wurde von der Europäischen Kommission, dem Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft sowie der FFG gefördert.