New Possibilities with Automation

농업에 사용할 수 있는 토지의 양은 감소하고 있는 반면, 식량을 공급해야 하는 세계 인구는 증가하고 있습니다. 더 적은 땅에서 더 많은 작물을 수확하는 동시에 자원과 환경을 보존해야 한다는 압력을 거세지고 있습니다. 그러나 자동화는 불과 몇 년 전만 해도 상상할 수 없었던 많은 일들을 오늘날 가능하게 만들고 있습니다.

클라우드 기술을 사용하면 센서 데이터와 전체 기계가 심지어 제조업체 간에도 네트워크를 형성할 수 있습니다. AI 또는 자율 주행 여부: 업계에서 4.0으로 알려져 있고 그곳에서 최고 속도로 개발되고 있는 "정밀 농업"은  이미 오래 전에부터 실현되고 있습니다. 지능형 시스템을 사용하면 토양 조건과 비료, 살충제 양에 따라  씨앗을 뿌릴 수 있으며  수확량을 정확하게 모니터링할 수 있습니다.(중요 포인트)

자동차 산업과 마찬가지로 원동기의 효율성도 농업에서 중요한 역할을 합니다. 더 적은 연료 소비로 더 많은 전력을 소비하는 것(따라서 더 낮은 CO2 배출량)은 비용 상승과 관련이 있으므로 아주 중요하게 살펴봐야 합니다.

점진적 자동화는 최신 모바일 네트워크(키워드 5G) 덕분에 엄청난 양의 데이터를 처리하고 저장하는 지능형 디지털 제어, 규제 시스템을 기반으로 합니다. 다만, 고르지 않은 지형에 대한 트랙터의 경사, 종자 배치의 깊이 또는 주어진 지리적 위치에서의 작물 무게와는 관계가 없습니다. 이러한 측정을 수행하고 제어 시스템에 신호로 전송하려면 고정밀의 신뢰할 수 있는 센서가 필요합니다. 그러나 다른 모바일 애플리케이션에 적합하고 시장에서 쉽게 구할 수 있는 제품이 농업에 항상 적합하지는 않습니다. 신뢰성, 견고성, 내구성, -40°C ~ +85°C의 온도 저항, 그리고 측정 정확도는 농업 기계 및 장비에 사용하기에 적합한 센서가 갖추어야 하는 몇 가지 속성입니다.
또 다른 일반적인 문제는 측정 지점의 공간 부족입니다. 최악의 경우 센서를 장착하는데 비용이 많이 드는 설계 변경이 필요할 수 있습니다. 농업용으로 특별히 개발된 표준 센서가 부족하기 때문에 기계 제조업체(OEM)는 종종 개별 솔루션을 선택합니다. 이러한 경우 신뢰할 수 있는 측정 결과와 관리 가능한 비용이 필수적입니다. 맞춤형 센서를 생산하기 위해 농업 기계 제조업체는 긴 프로세스에서도 특정 솔루션을 개발하기 위해 협력할 신뢰할 수 있는 파트너가 필요합니다. 이 파트너는 문제를 평가하고 이해할 수 있도록 풍부한 경험과 필요한 기술 전문 지식을 갖추고 있어야 합니다. 센서는 소량 생산이든 대량 생산이든 최고 품질 표준을 충족해야 하며 필요한 인증이 있어야 합니다.

위에서 보았듯이 농업에는 기존의 기하학적 구조(공간 부족)를 고려하고 열악한 환경 조건을 견디는 특정 응용 분야에 맞게 조정된 로드셀 또는 힘 센서가 필요한 경우가 많습니다. 스트레인 게이지 기술 덕분에 로드셀과 힘 센서는 설계가 유연하고 다양하게 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 다운포스 로드 센서는 빵 부스러기의 상태를 확인하기 위해 파종기에 설치됩니다. 적절한 수압 또는 공압 조정은 올바른 심기 깊이를 보장합니다. 힘 센서는 포장 전력 및 압력의 부하 제어에도 사용됩니다. 스트레인 게이지가 있는 로드셀은 곡물, 종자 및 비료 탱크의 무게를 기준으로 비료 및 작물 보호제의 필요한 양뿐만 아니라 수확기의 수확량을 측정합니다. 고객의 특정 요구 사항을 모두 만족시켜드립니다.

HBK는 농업 기계 제조업체를 비롯한 다양한 산업 분야의 OEM을 위한 수백 가지 맞춤형 스트레인 게이지 디자인을 생산했습니다. 맞춤형 접착제로 도포하고 특수 보호 코팅으로 마감하여 특히 내구성이 뛰어납니다. 가장 큰 장점은 '높은 정밀성과 비용 효율적인 기술'입니다. 스트레인 게이지와 함께 작동하는 센서는 유지보수가 필요 없으며 정확한 측정 결과를 안정적으로 제공합니다. 기존 구성 요소를 사용하여 설계를 방해하지 않고 센서로 변환할 수 있습니다.

원동기(예: 트랙터)의 중요한 측정 변수는 토크입니다. 이는 기계적 효율성과 차량 바퀴에 균일한 동력 분배를 결정하는 중요한 요소입니다. 경제성 및 연비 목표는 제어 가능한 속도로 최대한 많은 견인력과 토크를 생성하고 거친 지형에서 차량을 안정적으로 유지하고 차량이 전복되는 것을 방지하는 것과 조화되어야 합니다. 또한 자율주행과 관련하여 토크는 점점 더 중요해지고 있으며 이제는 구동계와 바퀴의 다양한 지점에서 측정됩니다.

공간이 부족한 경우 스트레인 게이지 기술을 사용하여 기존 구동계 구성 요소에 맞춤형 토크 센서를 설치할 수 있습니다. 측정 데이터 전송은 무선입니다.

미국 매사추세츠주 말보로에 있는 HBM  전문 엔지니어 팀은 OEM 고객과 협력하여 측정 작업에 적합한 센서를 컨설팅해 생산성을 높이고 있습니다. 

IPC/WT-OEM 영업 책임자인 Hermann Merz는 "일반적으로 맞춤형 센서는 단 4단계로 생성됩니다. “센서에 대한 요구 사항이 정의되고 적절한 구성 요소가 식별된 후 개념을 개발합니다. 단 몇 주 만에 PoC(개념 증명)가 생성됩니다. 고객이 승인하는 즉시 시제품이 제작되며, 먼저 당사 구내에서 테스트 및 검증을 거친 다음 고객의 사업장에서 테스트 및 검증됩니다. 마지막으로, 마지막 단계는 미국과 중국에 있는 HBM 공장에서 생산됩니다. 최상의 경우 전체 프로세스에 몇 개월만 소요됩니다.”라고 Merz는 말합니다. “개발 초기 단계에서 HBM에 연락하는 것이 중요합니다. 고객의 개발 프로세스가 이미 너무 많이 진행되었기 때문에 이상적인 솔루션을 구현하기에는 너무 늦은 경우가 많습니다.”라고 Merz는 말합니다. “저희는 고객의 R&D 팀의 일원이라고 생각하고 고객의 특정 측정 작업에 가장 적합한 솔루션을 찾기 위해 최선을 다합니다. 그렇다고 해서 개발 비용이 많이 드는 것은 아닙니다.  HBM의 우선 순위는 기술 수준의 교환과 컨설팅입니다. 협력이 이뤄지면 양산 단가는 추후 구매와 판매가 협의할 예정”이라고 말했다.

고객과의 모든 논의의 출발점은 항상 고객의 애플리케이션에 가장 적합한 센서입니다. 적절한 스트레인 게이지를 사용할 수 없으면 간단히 새 스트레인 게이지를 제조합니다. 가능한 후속 엔지니어링 서비스는 전체 센서의 개발 및 생산을 통해 구성 요소의 스트레인 게이지를 연속 생산의 본딩부터 배선, 하우징 및 적절한 부품을 포함한 전체 하위 어셈블리의 개발 또는 전자 제품 조립에 이르기까지 다양합니다. 마지막으로, 추적성을 위해 모든 제품 데이터를 고객의 데이터베이스로 직접 전송할 수 있습니다. 고객에게 완벽한 솔루션의 이점은 명백합니다. 담당자, 인터페이스나 조정 문제가 아니라 "플러그 앤 플레이"입니다.

HBK는  전세계적으로 유명한 OEM 고객용 맞춤 센서를 개발해 의료 기술, 로봇, 발전 및 기타 여러 산업 분야에서 활용하고 있습니다.