„Mit der Frontladerwaage können Materialmengen endlich zuverlässig erfasst werden. Digitale Lösungen können einfach und kostengünstig sein.“ Christian Wiesmann, Leiter des landwirtschaftlichen Betriebs
Ausgangssituation
Der landwirtschaftliche Betrieb Wiesmann wird von Christian Wiesmann im Nebenerwerb geführt. Bewirtschaftet werden rund 12 Hektar Ackerland und 5 Hektar Grünland. Die Erzeugnisse werden sowohl an den Handel als auch
an andere landwirtschaftliche Betriebe vermarktet. Die Erfassung von Materialmengen stellt im Betriebsalltag eine Herausforderung dar. Viele landwirtschaftliche Betriebe verfügen aus wirtschaftlichen Gründen nicht über eine eigene
Fahrzeug- oder Anhängerwaage. Auch auf dem Betrieb Wiesmann werden regelmäßig Materialien, zum Beispiel Getreide und Heuballen, mit dem Frontlader verladen, ohne dass die tatsächlichen Mengen direkt erfasst werden können. In der Praxis wird daher häufig auf Schätzwerte zurückgegriffen.
Gerade bei der Vermarktung von Erzeugnissen sowie bei der Dokumentation von Warenbewegungen sind möglichst genaue Gewichtsangaben von Vorteil. Im gemeinsamen Austausch zwischen Christian Wiesmann und dem Mittelstand-Digital Zentrum Lingen.Münster.Osnabrück wurde deutlich, dass eine einfache und wirtschaftliche Möglichkeit zur direkten Gewichtserfassung einen hohen Mehrwert für den Betrieb bieten würde. Daraus entstand die Idee, eine geeignete Lösung zur Gewichtserfassung zu entwickeln. Es wurde zugleich deutlich, dass eine systematische Erfassung von Gewichtsdaten perspektivisch eine Grundlage für weitere digitale Anwendungen und den Einsatz von KI im Betrieb schaffen kann.
Herausforderung
Aus den betrieblichen Anforderungen ergaben sich verschiedene Herausforderungen für die Entwicklung einer geeigneten Lösung zur Gewichtserfassung.
Insbesondere für einen landwirtschaftlichen Nebenerwerbsbetrieb musste die Lösung Materialmengen zuverlässig erfassen, wirtschaftlich umsetzbar sein und sich ohne größeren zusätzlichen Arbeitsaufwand in bestehende Arbeitsabläufe integrieren lassen. Gleichzeitig sollen die erfassten Daten so vorliegen,
dass sie später für eine strukturierte Dokumentation und weitere digitale Anwendungen genutzt werden können.
Da das System im landwirtschaftlichen Alltag eingesetzt werden sollte, musste es auch unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen zuverlässig
funktionieren. Staub, Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Sonneneinstrahlung und Vibrationen stellen hohe Anforderungen an die eingesetzten Komponenten und deren Schutz.
Darüber hinaus sollte die Lösung ohne umfangreiche Änderungen an vorhandener Technik nachgerüstet werden können. Ebenso waren eine einfache Kalibrierung und eine möglichst intuitive Bedienung wichtige Voraussetzungen für den späteren Praxiseinsatz.
Projektziele
- Entwicklung einer digitalen Frontladerwaage zur präzisen Erfassung von Materialmengen während des Verladevorgangs
- Das System soll Gewichte direkt während des Verladens erfassen
- Schätzwerte sollen durch belastbare Gewichtsangaben ersetzt werden
- Schaffung einer verlässlichen Datengrundlage für Dokumentation und betriebliche Auswertungen
- Waage soll sich einfach an bestehenden Frontladern nachrüsten lassen
Methoden und Unterstützung
Um eine wirtschaftliche und an die Anforderungen des Betriebs angepasste Lösung zu realisieren, wurde die Frontladerwaage als Eigenbau umgesetzt. Die erforderliche Entwicklungszeit konnte dabei auf dem Betrieb selbst eingebracht werden, wodurch sich der finanzielle Aufwand geringhalten ließ. Am Markt stehen hierfür auch Komplettlösungen verschiedener Hersteller zur Verfügung. Die Gewichtserfassung erfolgt über den hydraulischen Druck im Hubzylinder des Frontladers. Hierzu wird nicht das Gewicht selbst gemessen, sondern der im Hydrauliksystem entstehende Druck erfasst und anschließend in ein Gewicht umgerechnet.
Das Herzstück des Systems bildet ein Mikrocontroller, der die Messwerte verarbeitet, die Gewichtsberechnung durchführt und gleichzeitig die Benutzeroberfläche auf dem Display steuert. Sämtliche Einstellungen, Kalibrierungen und Funktionen können direkt am Gerät vorgenommen werden.
Da sich der Hydraulikdruck durch Vibrationen und Fahrzeugbewegungen kurzfristig verändern kann, werden mehrere Messwerte miteinander verglichen und gemittelt. Dadurch lassen sich Schwankungen reduzieren und eine möglichst stabile Gewichtsanzeige erreichen. Die Kalibrierung erfolgt direkt am Display.
Hierbei wird zunächst das Leergewicht des verwendeten Anbaugeräts eingelernt und anschließend ein bekanntes Referenzgewicht aufgenommen. Aus diesen Daten berechnet das System die notwendigen Kalibrierwerte für die spätere Gewichtsermittlung. Alle Einstellungen und Kalibrierdaten werden dauerhaft gespeichert und stehen auch nach dem Ausschalten des Systems weiterhin zur Verfügung.
Ergebnisse und Ausblick
Durch die entwickelte Frontladerwaage können Materialmengen direkt während des Verladens erfasst werden. Dadurch wird die Abhängigkeit von Schätzwerten reduziert und die Erfassung von Warenbewegungen erleichtert. Insbesondere bei der Verladung von Schüttgütern, Ballen und anderen Ladegütern bietet das System einen praktischen Nutzen im Betriebsalltag. Im Rahmen der bisherigen Praxistests konnte eine Genauigkeit von etwa 25 Kilogramm erreicht werden. Für die vorgesehenen Anwendungen im landwirtschaftlichen Betrieb erwies sich diese Genauigkeit als ausreichend, da überwiegend größere Materialmengen wie Schüttgüter oder Ballen verladen werden und damit eine deutliche Verbesserung gegenüber bisherigen Schätzungen erreicht wird. Besonders bei wiederkehrenden Arbeitsabläufen wie der Beladung von Anhängern oder der Kontrolle verladener Mengen stellt dies einen deutlichen Fortschritt dar.
Die entwickelte Eigenbaulösung erfüllt die Anforderungen des Betriebs und hat sich im praktischen Einsatz bewährt. Das Projekt zeigt, dass sich digitale Messtechnik mit überschaubarem Aufwand erfolgreich in bestehende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse integrieren lässt. Gleichzeitig entstehen
strukturierte und belastbare Betriebsdaten, die für weiterführende datenbasierte Anwendungen genutzt werden können. Perspektivisch könnten die erfassten Daten mit weiteren Betriebsdaten verknüpft und genutzt werden, um Materialflüsse und Mengenentwicklungen zu analysieren, Arbeitsabläufe zu unterstützen oder betriebliche Entscheidungen auf Basis historischer Daten vorzubereiten. Auch KI-Anwendungen werden dadurch perspektivisch möglich, da strukturierte und belastbare Daten eine wichtige Grundlage für deren Einsatz bilden. Die entwickelte Frontladerwaage stellt damit einen ersten Schritt auf dem Weg zu einer höheren KI-Readiness des Betriebs dar.
Projektstatus
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