Höhenmessung für landwirtschaftliche Anbaugeräte

  • Hallo zusammen,


    ich bin neu hier und das ist mein erster Thread, hoffe das ist ok gleich mit nem Projekt anzufangen... :daumendreh2:


    Folgendes Szenario: Als Landwirt muss ich Dünger streuen und seit jeher ärgert mich eine Sache maßlos: Die Schleuderteller des Düngerstreuers müssen für die richtige Streubreite (und das ist sehr wichtig) genau 70cm über dem Boden sein. Die Vorgehensweise ist bei meinem simplen Düngerstreuer wie folgt: Man stellt die Höhe vom Schlepper-Fahrersitz aus ein, wie man es für richtig hält, steigt ab, misst mit dem Zollstock nach, stellt fest, dass man sich verschätzt hat, steigt wieder auf, korrigiert die Höhe, steigt ab, stellt mit dem Zollstock wieder fest, dass man sich beim nachregeln verschätzt hat, und so weiter... Dann sind da nun 2,5to Dünger im Streuer und man streut los. Nach der Hälfte der Fläche sind dann aber 1to Dünger raus und die Reifen werden entlastet, beim erneuten Messen stellt man fest, dass der Streuer tatsächlich wieder 20cm nach oben gegangen ist. Da stellt sich relativ schnell frust ein. :@


    Nun mein Projekt: Ich habe mir ein Raspberry Pi B+ und das allseits beliebte c-berry28 display zugelegt. Dazu noch eine HC-SRO4 Ultraschallmesseinheit und einen 12v stepdown für die Stromversorgung im Trecker.


    Ein bisschen C-Gebastel um das Display anzusteuern, ein bisschen Python für das Konstrukt drumherum und das Ganze sollte funktionieren.
    Der Sensor soll am Ende am Streuer fest montiert werden, ein Kabel mit Steckverbindung in die Schlepperkabine und der Rechner mit Display per Zigarettenanzünderstecker fest in die 12V Buchse.


    Noch muss ich den Ultraschallsensor mit Spannungsteiler (der spuckt 5V aus, GPIO verträgt bekanntermaßen nur 3.3V) noch verdrahten, einige Testreihen fahren, ob so Ackerboden überhaupt genügend Schall reflektiert und noch zwei Gehäuse bauen (wobei ich keinen Plan habe, wie ich das anstelle :s ).


    Hier ein Video von der quasi fertigen Software (nur ohne Ultraschallmessung, stattdessen laufen die Werte einfach hoch, um den Rest programmieren zu können):

    External Content youtu.be
    Content embedded from external sources will not be displayed without your consent.
    Through the activation of external content, you agree that personal data may be transferred to third party platforms. We have provided more information on this in our privacy policy.


    Bei Fragen zum Code oder so, immer raus damit ;)


    Ansonsten halte ich euch auf dem Laufenden, sollte sich was Neues ergeben... :heart: Ich hab auch schon viele weitere Projekte im Hinterkopf, bin vollends begeistert vom RPi :bravo2:

  • Coole Idee! :thumbs1:



    Der Sensor soll am Ende am Streuer fest montiert werden, ein Kabel mit Steckverbindung in die Schlepperkabine und der Rechner mit Display per Zigarettenanzünderstecker fest in die 12V Buchse.


    Und immer dran denken: erst runterfahren, dann erst Strom klauen. ;)



    [...] einige Testreihen fahren, ob so Ackerboden überhaupt genügend Schall reflektiert und [...]


    In welchem Zustand ist der Acker denn beim Düngen?
    Frisch gepflügt mit tiefen Furchen? Oder schon geeggt und glatt?
    (fragt das Stadtkind, das zwar weiß, daß die Kartoffeln nicht im Supermarkt wachsen, dessen sonstige agrikolare Kenntnisse sich aber auf "Saatgut + Erde + Wasser + Licht + Speck + Zwiebeln = lecker Bratkartoffeln" beschränken) :blush:


    Wenn der Boden so glatt ist, daß da evtl. ein Rad drauf laufen könnte, könntest Du, falls das mit der direkten Reflektion nicht klappt, sowas wie ein Peiselerrad an einem drehbaren Ausleger anbauen und damit den Abstand messen. (Abstand zu einem Reflektor am Ausleger oder Winkelmessung mit Potentiometer und A/D-Wandler)


    Oder, wenn der Boden so fest ist, daß die Räder nicht einsinken, in einer kleinen Versuchsreihe feststellen, wie sich Beladung, Federweg und Reifenentlastung zueinander verhalten und dann den Federweg messen und in die Höhe über dem Böden umrechnen.


    Hach, das ist ein Projekt, bei dem man so richtig schön vor sich hinkonstruieren kann. :D


    Edit: PS.: Noch 'ne blöde Idee: Zwei Laserpointer im Winkel von außen schräg nach unten leuchten lassen, mit einer Webcam filmen und per Bilderfassung den Abstand der Punkte errechnen. Dann noch ein wenig Trigonometrie, voila!

    Edited once, last by Oerks ().

  • Also, tiefe furchen sind es nicht, einfach glatter Erdboden oder schon Pflanzenbewuchs. Aber alles in allem nicht die besten Voraussetzungen, Schall in einem geraden Winkel zu reflektieren :D einfach mal ausprobieren... Ah und bevor ich irgendwie zwei laserpointer irgendwo installiere, nehme ich lieber gleich einen laserdistanzmesser :D


    Das mit dem rad (ein Blech was mitgeschleift wird würde ja reichen) und dem Poti zum winkelmessen ist auch ne Möglichkeit, hm... Aber erstmal auf den Sensor hoffen


    Erst runterfahren ist natürlich blöd, aber stimmt, es ist ja immerhin Linux... Böh, da muss ich ja noch Nen Taster anbauen... :neutral:


  • Das mit dem rad (ein Blech was mitgeschleift wird würde ja reichen) und dem Poti zum winkelmessen ist auch ne Möglichkeit, hm... Aber erstmal auf den Sensor hoffen


    Endlich ein sinnvoller Einsatzzweck für die alten Skier. :lol:



    Erst runterfahren ist natürlich blöd, aber stimmt, es ist ja immerhin Linux... Böh, da muss ich ja noch Nen Taster anbauen... :neutral:


    Read only einrichten soll wohl auch gehen, hab' ich aber noch nicht gemacht.

    Edited once, last by Oerks ().

  • Noch nen Tip:
    Ich hab ma so was in der Art fürs Auto gebastelt. Sobald man in Bewegung gibt es Streuungen im Messwert die nicht ohne sind. Denk dran die Messwerte die vom Sensor kommen zu mitteln und Ausreisser zu eliminieren.

    Geht nicht, gibts nicht. Reine Preisfrage....


  • Read only einrichten soll wohl auch gehen, hab' ich aber noch nicht gemacht.


    Das wäre sehr gut wenn das ginge, momentan schreibt mein Python code aber Bitmaps um diese dann auf den Bildschirm zu geben (allerdings auf einem RAM Laufwerk). Weiß nicht, ob sich das widerspricht...
    [hr]


    Noch nen Tip:
    Ich hab ma so was in der Art fürs Auto gebastelt. Sobald man in Bewegung gibt es Streuungen im Messwert die nicht ohne sind. Denk dran die Messwerte die vom Sensor kommen zu mitteln und Ausreisser zu eliminieren.


    Davon bin ich ausgegangen, das muss stark gemittelt werden. Das wird sich aber zeigen, wenn ich erst einmal das ding über Acker teste. Kanns kaum abwarten... Morgen kommen meine Widerstände und kabel und dann wird gefrickelt :bravo2:

  • Den UltraschallMesser kannst du bei der kurzen Entfernung recht oft abfragen.


    Ob der RasPi das allerdings reproduzierbar schafft, weiß ich nicht: Ich habe das mit einem Arduino aufgebaut, da wird dann ein Pin als Interrupt-Trigger geschaltet, weil:
    Der Ultraschallmesser will getriggert werden und gibt dann, wenn das Schallpaket wieder da ist, einen Impuls auf der "Antwortleitung".
    Diese Zeitmessung muss im ms Bereich recht genau sein, sonnst taugt die Messung nix (Die Berechnung der Distanz aus Schallgeschwindigkeit, Laufzeit und der Berücksichtigung des doppelten Weges dürfte klar sein?).


    Bei angenommenen 335m/sec Schallgeschwindigkeit und einer mittleren Entfernung von 80cm (Lauflänge also 1,6m) ist der Impuls nach ca. 4,7ms wieder da. Ob man das Auslesen in Python softwaretechnisch reproduzierbar hinbekommt, weiss ich nicht, zumal ja noch die Anzeige läuft und andere Prozesse in Linux generell...


    (Das nur mal so bitte im Hinterkopf behalten, falls die Messwerte "spinnen" oder total irre sind.)


    Alternativ könntest du natürlich den Messkopf gleich mit einem Arduino-Mini ausrüsten, der kontinuierlich die Messungen macht und gleich eine Vorverarbeitung (Mittelwertbildung/Glättung). Der Messkopf ist dann per 4-adriger Leitung (Vdd, Grd, Tx, Rx) seriell an den Raspi angeschlossen. Auf dem RasPi läuft dann "nur" die zeitunkritische Kommunikation mit dem Messkopf per seriellem Protokoll.


    Sowas dürfte dem rauen Feldeinsatz (im wahrsten Sinne des Wortes) auch mehr entgegen kommen als der Direktanschluss des Sensors an den RasPi, denke ich ..


    Mfg, das Zen

  • Also es gibt ja schon funktionierende Beispiele mit dem HC-SRO4 und Python, aber wie gesagt, bin auch sehr gespannt... Morgen wird erstmal gespritzt und dann sind abends hoffentlich die Widerstände und der andere kram, den ich noch so bestellt hab, da... Eine Gehäuselösung hab ich wahrscheinlich auch schon, aber kommt Zeit kommt Rat.

  • Hallo Skippy1411.


    Interessantes Projekt.
    Als ich das gelesen habe , hat sofort in mir was geklingelt: verzögerte PID Regelung.


    Allerdings.

    Quote

    Ein bisschen C-Gebastel um das Display anzusteuern, ein bisschen Python für das Konstrukt drumherum und das Ganze sollte funktionieren.


    wirst ein paar Probleme kriegen.
    Das Feld ist geeggt bzw. schon bewachsen.
    Ich würde ne Art Schlittschuh mit ner glatten Metalloberfläche lose als Reflektor mitziehen.
    Lose, was die auf/ab Bewegung betriff, und den Sensor auf die Oberfläche richten.
    Die "Kufe" des Schuhs muss schmal genug sein, um durch den Pflanzenbewuchs zu kommen, aber breit genug um nicht einzusinken.


    Lt. Anhang wird das ein "rauschen" um den Idealpunkt werden, aber kein Problem.


    Ich wohne selbst in nem Dorf und seh die Gewaltmonster täglich.
    Was mir schon immer aufgefallen ist:
    x-PS ,x-Zentnerschwer, Wahnsinns-Reifen aber relativ kurzer Radabstand, was zum "nicken" neigt.
    Wenn man die Hälfte der Längsache des Trekkers als Nickachse sieht, passiert folgendes.
    Die Schnauze des Trekkers ist viel näher an der Nickachse als die weit hinten an der Ackerschiene angebauten Streuers.
    Wenn der jetzt mit der Vorderachse in ne ~30cm tiefe Rinne fährt, greift das dämliche Hebelgesetz und heb dem Streuer um (k.A. wie weit die Vorderachse in die 30cm reingeht) ~40 cm ?. Das gleiche nochmal bei der Hinterachse.


    Keine Ahnung, wie schnell man beim düngen fährt, so 10km/h ?
    Da sind also 2 Burst's die nicht in die Regelung eingreifen dürfen, aber längst die Regelgrenze erreicht haben.
    Das gleiche gilt für Bodenwellen u.ä.


    Wenn du hier mal "schnell" eingreifst wird das System verdammt schnell in Eigenresonanz geraten und du kannst abschalten.
    Gehen wird es aber nur mit ner vernüftigen Regelung.


    Dann nochwas, aber mehr ein mechanische Problem.
    Diese Ackerschiene an der der Streuer montiert ist, wird doch hydraulisch mit nem Hebel gesteuert um auf/abzusenken ?
    Ähmm.. wie willst den Hebel steuern ?
    Möglich wäre ein kleiner Spindelmotor mit Umlenkhebel... aber dann kannst mit der Hand nix mehr machen.
    Also, ich denke, das hast noch bischen was vor dir, aber trotzdem, anpacken ist die halbe Lösung.


    gruß root

  • Hi.


    //Nachtrag.
    Hab über dein Problem nochmal nachgedacht... Da gibt es doch ne ganz simple Lösung.
    Was ist, wenn am Streuer ein ganz simples höhenverstellbares Stützrad angebracht wird ? :denker:
    Setzt nur voraus, dass dass die Hydraulik nach dem ablassen abgeschaltet werden muss, dann ist der Streuer immer am Ideallevel, egal was der Trekker macht.


    gruß root

  • Hallo, also klar, die Höhe schwankt natürlich enorm, auch innerhalb einer Sekunde... Du hast recht, ich fahre genau 10km/h. Ich will aber die Höhe nur ablesen, nicht regeln lassen. Das mit dem Stützrad geht nicht, da er zum befüllen ganz abgesenkt werden muss... Mein Vater hatte früher eine kleine Kette, die, wenn sie den Boden berührt, die richtige Höhe anzeigt. Diese ist aber 1. ständig abgerissen und 2. wäre es ja langweilig, ich will ja basteln :D


    Das Blech mitschleifen hinter dem rad ginge natürlich als Reflektor... Würde es aber gerne vermeiden. Mir würde es ja reichen wenn ich im stand die Höhe ablesen kann, was der für murks während der Fahrt anzeigt, ist mir relativ egal. Hauptsache nicht absteigen mit Zollstock.


    Natürlich gibt es auch Systeme, die alles regeln und die Höhe nachregeln, aber das ist alles sehr teuer und eher was für Großbetriebe. Das läuft dann über den sog. Isobus. Die Firma Amazone hat übrigens ein patent auf Ultraschall Höhenmessung für düngerstreuer und nachregelung per isobus.


    Korrektur: Amazone misst den Füllstand, nicht die Höhe... Vllt werde ich ja doch noch reich :lol:


    Gerade viel zu tun, vllt komme ich die kommenden Tage mal dazu, zu löten... Gehäuse für Sensor und Rechner hab ich schon.

  • Cooles Projekt! Immer wieder interessant, wofür man den pi alles einsetzen kann [WINKING FACE][SMILING FACE WITH SMILING EYES] viel Erfolg!

  • Also, durch einen Trauerfall leider etwas verzögert, geht es bei mir jetzt doch weiter mit dem Projekt. Ich habe jetzt Sensor verkabelt und Software fertig geschrieben. Im Video seht ihr das Ergebnis, also das funzt schon mal :bravo2:


    Ich werde das ganze jetzt in zwei Gehäuse bauen, eins für den Düngerstreuer, eins für die schlepperkabine, und dann bin ich mal sehr gespannt, wie gut das funktioniert :cool:


    Bin aber relativ zuversichtlich, meine hand und mein Sofa haben als unebene Flächen schon sehr gut funktioniert.


    External Content youtu.be
    Content embedded from external sources will not be displayed without your consent.
    Through the activation of external content, you agree that personal data may be transferred to third party platforms. We have provided more information on this in our privacy policy.