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2023-08-03

助力农业科技创新!慕尼黑农业机电一体化中心认可Kvaser CAN产品

作者:Triv    点击:748


慕尼黑工业大学(TUM)农业机电一体化学院是全球领先的农业机电一体化教学和研究中心。无论是在本科生和博士生的教学中,还是前沿技术实际应用研发中,该中心都使用了Kvaser产品和软件。

什么是农业机电一体化?
农业机电一体化是一个比较新的概念,它指的是在农业应用中综合运用机械和电子工程学的一类技术。

慕尼黑工业大学农业机电一体化学院位于德国南部慕尼黑以北,是该领域的先行者,其研究项目涉及拖拉机和其他农用车、拖拉机机具自动化、车辆通信技术(如ISOBUS)、自动驾驶农用车和机器人、引导和规划、基于模型的机电一体化系统控制、传动和动力系统,以及机器人机具等等。

Kvaser通讯仪在课堂
慕尼黑工业大学使用了Kvaser Leaf Lights CAN(控制器区域网络)转USB通讯仪、Kvaser Memorator数据记录仪、Kvaser Air Bridge无线CAN设备,以及Kvaser的免费软件和Canlib API(该软件支持Kvaser的所有产品)。

该学院首席教授、工程学博士Timo Oksanen表示:“深入浅出的教学方法能帮助学生快速掌握CAN总线的基础知识。通过Kvaser的CanKing CAN总线监视器和通用诊断工具,学生既可以学习基础知识,也可以尝试一些简单的实践。”

Oksanen看到了在整个学院内标准化工具使用的好处。他表示:“Kvaser的工具对于教室使用而言经济实惠。我们在多个课堂中使用Kvaser产品,这样学生都有自己的工具,可以连接到同一个总线。”

农业机械田间测试
DigiMilch(数字化乳业项目)是德国的试验田项目之一,在该项目中慕尼黑工业大学的目标是改善粪肥喷洒精度。Kvaser Memorator Light HS v2能够获取所有CAN流量,以便在协议层测试ISOBUS任务控制器的性能。

该团队的博士生Samuel Brodie解释道:“我们使用Kvaser Memorator Light HS v2从一或两个CAN总线区段收集时间同步数据来分析田间的农业机械性能。我们可以轻松地将所有信息收集到一个文件中,并以多种不同的格式导出,然后再将文件导入MATLAB,用于后续分析。”Brodie强调,支持MATLAB以及其他软件工具的整合,是慕尼黑工业大学使用Kvaser产品的初衷之一。

该研究团队利用Kvaser Memorator API对数据记录仪进行了编程,以便可以通过互联网读取和上传数据。Brodie称:“我创建了一个GUI,让农民在拖拉机熄火后能执行此操作,因为必须断开Memorator与CAN的连接才能进行上传。”研究团队依赖农民输入数据,而农民可能会忘记上传数据,所以团队对Memorator可以在数据被覆盖之前长时间存储记录数据的功能颇为赞赏。

Digimilch数据流:
Kvaser Memorator > 平板电脑读取 > 通过互联网上传.kme50文件 > 转换为.asc文件 > MATLAB > 处理为传感器数据/GNSS位置等。

无线捕捉CAN数据
慕尼黑工业大学的研究人员开发了他们自己版本的ISOBUS功能,例如诊断、对象池捕捉等。Brodie表示:“这为通过闭环控制和灵活的在线数据记录进行快速原型设计创造了完美的环境。”

为了进一步优化原型设计环境,研究人员还使用Kvaser Air Bridge Light HS来解决拖拉机和机具数据收集相关的一些人机工程学问题。Brodie说道:“ISOBUS接头位于拖拉机驾驶室内,机具的后部没有连接,所以在那里作业时,Kvaser Air Bridge Light HS能够在前后运行的过程中节省时间。它还支持驾驶室外的软件开发。在教学用途方面,我们有一对Air Bridge,其中的一个单元在驾驶室内,与连接外部机械的另一个单元进行通信。”

农业机电一体化未来会如何发展?
Oksanen教授解释说,二十年来,CAN总线一直是农用车机电一体化的主力——它被用于拖拉机运行、在恶劣环境中提供通信,并使符合ISO 11783标准的拖拉机机具即插即用网络(即ISOBUS)得以实现并标准化。

“ 机器上的标准化接口有着长达数十年的使用寿命,短期内很难被取代,因此至少在未来二十年,CAN总线仍将是“主力军”。目前,基于单对以太网(SPE)的通信技术在车辆工程的高性能自动化中发挥着重要作用,农业车辆工程(包括自动驾驶农用车)也出现了同样的趋势。”

农业工程和高性能车辆工程之间有无相似之处?在欧洲,拖拉机的速度可高达60公里/小时,所以拖拉机工程与卡车工程有一些相似之处。在过去几十年里,使用大充气量轮胎和有限的悬架能力在如此高的速度下实现稳定的驾驶条件,对拖拉机传动和悬架工程提出了挑战,并极大地推动了其发展。然而,由于标准拖拉机针对4-12公里/小时速度范围的田间作业进行了优化,因此拖拉机的设计是在高牵引扭矩越野能力和高速路面行驶之间的折衷方案。在其他一些拖拉机并不经常在路面上行驶(或速度低于30公里/小时)的区域,拖拉机设计的优化方式会有所不同。



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