Dass die Firma Strebel Maschinen AG aus Waltenschwil AG gute Maschinen baut, ist längst bekannt. Sie entwickelt und produziert Häckselgebläse, Dosiergeräte, Streifenfräsmaschinen und vieles mehr.

Die neuste Entwicklung ist ein Unkrauthackgerät für Reihenkulturen. Lohnunternehmen und Maschinenbau Strebel übernahmen den mechanischen und hydraulischen Teil der neuen Entwicklung. Den elektronischen Teil sowie die Programmierung für die automatische Reihenführung der Hackkörper entwickelte das Institut für Automation der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW.

Verstellbare Arbeitsbreite eines jeden Hackkörpers

Das Gerät namens «Multihack» hat einen klappbaren Rahmen und verfügt über sieben Hackkörper. Damit können sechs Saatreihen gleichzeitig gehackt werden. Jeder Hackkörper ist mit sechs Gänsefuss-Scharen ausgerüstet. An einem ausgeklügelten Gestänge lässt sich die Arbeitsbreite der Schare pro Hackkörper verstellen. Bei Mais wird in der Regel bis zu fünf Zentimeter an die Kulturpflanze herangearbeitet. «Den Abstand kann man in den Einstellungen frei bestimmen», erklärt Thomas Kuhn von der FHNW.

Die Positionierung der Hackelemente erfolgt aufgrund von Kamerabildern. An der Maschine sind zwei Kameras angebracht, die alle Pflanzenreihen erfassen und die Positionen erkennen. Über hydraulisch gelenkte Steuerscheiben wird das Gerät anhand der erfassten Positionen aller Saatreihen zentriert. Dabei sind die Unterlenker beweglich. So bewegen sich das Hackgerät und der Traktor innerhalb der Grenzen der Unterlenker unabhängig voneinander. Damit muss der Traktor die seitlichen Kräfte des Hackgerätes nicht ausgleichen, was ihm in Hanglagen einen Vorteil verschafft. «Uns war es wichtig, dass der Traktor das Gerät bei seitlichen Korrekturbewegungen nicht stabilisieren muss. Deshalb haben wir keinen Schieberahmen, sondern das Fahrwerk mit den Lenkscheiben entwickelt. Dadurch muss der Traktor nur ziehen, da sich das Hackgerät selber stabilisiert», so Strebel. Bei einer starren Kombination von Traktor und Schieberahmen könnte der Traktor am Hang abdriften und dadurch direkt die Position der Hackkörper relativ zur Pflanzenreihe verändern.

Eine weitere Anforderung an das Hackgerät war die Flexibilität an die Reihenbreitenanpassung, ohne dass dazu Spurdaten von der Sämaschine notwendig wären. Der Fahrer braucht nur den Traktor in der Reihenmitte zu lenken. Dies wird durch digitale Bildverarbeitung erreicht, die die Position von Rahmen und Hackkörpern flexibel an die jeweilige Situation regelt. In der aktuellen Version hat die FHNW eine KI-Lösung entwickelt. Das entwickelte neuronale Netz wurde derart trainiert, dass sowohl die Tageszeit (Schattenwurf), der Wachstumszustand (Pflanzengrösse) als auch Lücken in den Saatreihen die Saatreihendetektion nicht wesentlich stören. Dazu wurden über zwei Jahre aus diversen Pflanzenkulturen bei verschiedenen Wachstumszuständen zu mehreren Tageszeiten die Bilddaten erfasst und die Saatreihen von Hand markiert. Der daraus entstandene grosse Datensatz bildet die Grundlage für die robuste Saatreihendetektion mittels KI. [IMG 3]

Das Hackgerät passt sich der Situation an

Weil sich jeder Hackkörper automatisch auf die vorhandene Situation einstellt, spielt es auch keine Rolle, ob die Saat mit einer vier-, sechs- oder andersreihigen Maschine erfolgte. Ob die Anschlussspur bei der Saat exakt getroffen wurde oder nicht, ist ebenfalls in gewissen Grenzen egal. Auch hier wird jeder Hackkörper die Arbeitsbreite so einstellen, dass der gewünschte Abstand zur Kulturpflanze eingehalten wird. Dank der sechs Gänsefuss-Schare pro Hackkörper ist immer ein genügender Überschnitt gewährleistet.

Die Hackelemente heben automatisch aus, wenn die Schare bei einem Feldkeil («Abcherlige») oder Querzeilen in eine Saatreihe hineinfahren würden.

Für die Funktion benötigt das Hackgerät einen Dauerölstrom und elektrische Energie vom Traktor. Alle Bewegungen werden hydraulisch ausgeführt. Die meisten Bewegungen werden mit einem Zylinder ausgelöst. Allerdings nicht die Verschiebung der Hackkörper gegenüber dem Hauptrahmen. Hier bewegen sich die Elemente leichtläufig auf zwei Rundrohren. Die Verschiebung wird mit einem Hydraulikmotor ausgelöst, welcher sich mit einem Ritzel an einer Kette dreht und so das Hackelement stufenlos seitlich bewegen kann.

Parallelführung neu entwickelt

Die Parallelführung der sechs Schare pro Hackkörper hat es ebenfalls in sich. Auch hier kommt ein Kettensystem zum Einsatz. Diese Entwicklung wurde notwendig, da mit einem einfachen Parallelführgestänge ein Patent verletzt worden wäre. Im Nachhinein hat es sich gezeigt, dass die neu entwickelte Lösung sogar leichter ausgefallen ist. Die Strebel Maschinen AG hat diese Lösung als Patent angemeldet, sie wurde anerkannt.

Das «Multihack»-Gerät ist vor allem für den grossflächigen Einsatz für Acker-Reihenkulturen vorgesehen. Bis jetzt ist das Gerät für Mais, Zuckerrüben und Randen programmiert. Hier können noch weitere Kulturen programmiert werden. Anstelle der Gänsefuss-Schare lassen sich auch andere Arbeitswerkzeuge montieren. Die Vorserienmaschine befindet sich in der finalen Testphase. Der Vorteil des Systems liegt in der automatischen Anpassung der Arbeitsbreite für Reihenkulturen, was dank der eigens entwickelten Programmlogik möglich wurde. Diese liesse sich auch auf leichtere Ausführungen mit Starrrahmen bis 3,5 Meter Arbeitsbreite anwenden.

Es lässt sich festhalten, dass im Bereich der Hackgeräte die Entwicklungsdynamik weiterhin hoch bleibt und die Visionen von der Firma Strebel Maschinen AG auch künftig einen wesentlichen Beitrag dazu leisten werden.