スマートファーミングです：自動化された農業のためのカスタマイズされたセンサー

オートメーションによる新たな可能性

食料を必要とする世界人口が増加する一方で、農業に利用できる土地は減少しています。より少ない土地でより多くの作物を収穫し、同時に資源や環境を保全しなければならないというプレッシャーは、ほとんど二乗のように聞こえます。しかし、オートメーションは、ほんの数年前までは考えられなかったような多くのことを、今日すでに可能にしています。

クラウド技術によって、センサーデータや機械全体が、メーカーを超えてネットワーク化される。AIでも自律走行でも：業界では4.0と呼ばれ、そこで全速力で開発されているものが、いわゆる「精密農業」として農業の世界にも入ってきて久しいです。土壌の状態に合わせて種を蒔き、肥料や農薬を正確に散布し、最後に収穫量を正確に把握することができるインテリジェントシステム。

自動車と同様、農業においても原動機の効率は重要であり、コスト上昇の中で、より大きなパワーとより少ない燃料消費量（つまりCO2排出量）は重要なセールスポイントとなります。

既製品のセンサー？農業ではありません。

プログレッシブオートメーションは、最新のモバイルネットワーク（キーワード5G）により膨大な量のデータを処理・保存するインテリジェントなデジタル制御・調整システムに基づいています。不整地でのトラクターの傾き、種子の配置の深さ、ある地理的位置での作物の重さなど、関係なく、です。これらの計測を行い、信号として制御システムに伝えるためには、高精度で信頼性の高いセンサーが必要です。しかし、他のモバイルアプリケーションに適しており、市場で容易に入手できるものが、必ずしも農業における要件を満たしているとは限りません。信頼性、堅牢性、耐久性、-40℃～+85℃の耐熱性、そしてもちろん測定精度など、農業機械や機器に使用されるセンサーに求められる特性は数多くあります。

また、測定箇所のスペースが足りないというのもよくある問題です。最悪の場合、センサーを搭載すると、高価な設計変更が必要になることもあります。農業用に開発された標準的なセンサーがないため、機械メーカー（OEM）は個別の解決策を講じることが多い。このような場合、信頼性の高い測定結果と管理可能なコストが必須となります。農業機械メーカーがカスタマイズされたセンサーを製造するためには、場合によっては長いプロセスを経て、特定のソリューションを開発するために協力してくれる、信頼できるパートナーが必要です。このパートナーは、業界における健全な経験に加え、必要な技術的専門知識を持ち、課題を評価し理解することができる必要があります。センサーは、少量生産であれ大量生産であれ、最高の品質基準を満たし、特定の販売市場に必要な認証を取得していなければなりません。

ひずみゲージ力・荷重を決定するためのファーストチョイス

産業用センサーと計測用エレクトロニクスの世界的なリーディングサプライヤーとして。私たちは60年以上にわたり、力、荷重、圧力、重量、トルクなどの重要な機械的変化を測定することに専念してきました。また、当社の幅広いセンサーレンジには、さまざまな精度クラスのデジタルおよびアナログのひずみゲージ式ロードセルも含まれています（例えば、長寿命の曲げビームロードセルや大荷重用のリングトーションロードセルなどです）。堅牢で耐腐食性に優れています。タイプによって、静止型、移動型に適しています。後者の例を挙げると、あるお客様は、トラックでのサイロ計量に、公称荷重470トンまでの薄型RTNロードセルを長年にわたって使用して成功されています。ペレットや飼料などの商品を最終顧客先で降ろし、校正可能な方法で重量を測定し、同時にGPSによって計算する。データは校正可能な形でSDカードに保存され、データベースにも保存されます。最後に、エンドユーザーの請求書をその場で発行するのです。

これまで見てきたように、農業では、既存の形状（スペース不足）を考慮し、厳しい環境条件に耐える、特定の用途に合わせたロードセルや力センサーが必要とされることが多い。ストレインゲージの技術により、ロードセルもフォースセンサーも、設計の自由度が高く、用途も多彩です。ダウンフォース荷重センサーは、例えば播種機に搭載され、クラムの状態を知ることができます。油圧または空気圧で適切に調整することで、正しい植え付け深さを確保できます。また、力センサーは、バリングパワーや圧力の負荷制御にも使用されます。ひずみゲージ付きロードセルは、穀物や種子、肥料タンクの重量から、収穫機の収量や肥料・農薬の必要量を計測します。どちらもお客様固有の要求に対応させることが非常に容易です。

HBKは、農業機械メーカーをはじめとする幅広い業界のOEM向けに、何百ものカスタマイズされたストレインゲージの設計を手がけてきました。独自に開発した接着剤で貼り付け、特殊な保護膜で仕上げているため、耐久性に優れています。その利点は、精度に妥協することなく、実績のある費用対効果の高い技術であることです。ストレインゲージと連携するセンサーはメンテナンスフリーで、正確な測定結果を確実に提供します。既存の部品を利用し、設計を邪魔することなくセンサーに転用することができます。

エンジンの力を車輪に伝える̶トルク測定

原動機（トラクターなど）にとって重要な測定項目はトルクです。機械的効率を決定し、車両の車輪に動力を均等に配分するための重要な要素である。経済性や燃費の目標と、制御可能な速度で可能な限りトラクションやトルクを発生させること、悪路での安定性や転倒防止を両立させることが必要です。また、自律走行に関しては、トルクの重要性が増しており、ドライブトレインやホイールの様々なポイントで計測されるようになっています。

スペースが限られている場合は、歪みゲージ技術を利用して、既存のドライブトレイン部品にカスタマイズしたトルクセンサーを設置することができます。測定データの送信は無線で行います。

OEMセンサーのコンピテンスセンター

マサチューセッツ州マールボロ（米国）にある当社の拠点では、専門エンジニアのチームがOEMのお客様と協力して、測定タスクに適したセンサーを定義し、生産成熟に導きます。

IPC/WT-OEM営業部長のHermann Merzは、「通常、カスタマイズされたセンサーは、わずか4つのステップで作成されます」と言います。 "センサー "の要件を定義し、適切な部品を特定した後、コンセプトを策定します。わずか数週間のうちに、PoC（概念実証）が出来上がる。お客様から承認され次第、プロトタイプを製作し、まずは当社で、次にお客様先でテストと検証を行います。そして最後に、米国と中国の拠点でシリーズ生産に引き継がれます。最良の場合、全プロセスは数ヶ月で完了します」とMerzは言います。"開発 "という非常に早い段階でのコンタクトが重要です。お客様の開発プロセスがすでに進んでいるため、理想的なソリューションを導入するには手遅れになることがよくあります」とMerzは続ける。私たちは、お客様の研究開発チームの一員であると考え、お客様の測定課題に対して最善の解決策を見出すために全力を尽くします」。それは開発費の高さを意味するものではありません。それどころか私たちは、技術的なレベルでの交流とコンサルティングを優先しています。万が一、協力が実現した場合の量産単価は、後日、購買と営業の間で交渉することになります。"

お客様との話し合いの出発点は、常にアプリケーションに最適なセンサーです。適切なストレインゲージがない場合は、新規に製作します。その後のエンジニアリングサービスは、部品内のストレインゲージの専門的で量産可能な接合から、センサー全体の開発・製造、配線、ハウジング、適切な電子機器を含むサブアセンブリ全体の開発または組み立てまで、幅広く対応可能です。最後に、すべての製品データをお客様のデータベースに直接転送し、トレーサビリティを確保することができます。お客様にとっては、担当者が一人で、インターフェースや調整の問題もなく、"プラグアンドプレイ "が可能という、完全なソリューションの利点は明らかです。

医療技術、ロボット、発電など、世界中の著名なOEM顧客のために、カスタマイズされたセンサーを開発・製造しています。

ご質問はございませんか？デザインエンジニアの専門チームにお問い合わせください！ 私たちがお手伝いさせていただきます。

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