СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ ДЛЯ САЖАЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2018 года по МПК A01C9/00 A01C5/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к регистрации внесения семян в борозде, и, более конкретно, оно относится к регистрации характеристик машины для посева семян в реальном времени.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Урожайность многих сельскохозяйственных культур зависит от точного внесения каждого семени или посадочного материала в борозду. Размер урожая зависит от внесения семян относительно друг друга и относительно геометрии борозды. В целях иллюстрации приведенные в настоящем описании примеры относятся к посадке картофеля. Проблемы, с которыми сталкиваются при посадке картофеля, возникают и при высеве других семян или посадки посадочных материалов, имеющих значительную массу, таких как бобовые и кукуруза. Следовательно, примеры, приведенные в настоящем описании, не ограничивают настоящее изобретение посадкой клубней семенного картофеля. Приведенные в настоящем описании примеры использования клубней семенного картофеля представлены в настоящем описании для удобства, чтобы облегчить понимание проблем посадки, связанных с другими семенами и посадочными материалами, способными накапливать импульс.

Клубни семенного картофеля известны на языке аграриев как посадочный материал картофеля. «Посадочный материал» представляет собой любой небольшой клубень или часть клубня, посадочную луковицу, семя кукурузы и т.д. Для удобства в настоящем описании выражение «посадочный материал» используется взаимозаменяемо с терминами «семена» и «клубни» для обозначения любого исходного продукта растений, который сажают в почву с целью выращивания сельскохозяйственных культур.

Картофель идеального рыночного размера имеет размер бейсбольного мяча, например, и он не подвергался солнечному ожогу вдоль стороны борозды. Посадка посадочного материала картофеля для получения формы идеального рыночного размера должна осуществляться по центру борозды, и каждое растение должно иметь достаточное пространство для роста во избежание скученности клубней в борозде.

Для достижения идеального размера урожая на единицу площади поля критическим является и шаг посадки. Если растения находятся слишком близко друг к другу, то урожай невелик. Если растения разнесены слишком далеко, то размер урожая на единицу площади низок, а собранный картофель может быть больше идеального рыночного размера.

Точное внесение каждого посадочного материала относительно центра борозды и относительно друг друга зависит от многих факторов, один из которых упоминается в настоящем описании как «перекатывание посадочного материала». При посадке картофеля, например, каждый посадочный материал высвобождается с довольно высокой скоростью. Он падает в борозду и катится, пока не израсходует свой поступательный импульс. Это называется «перекатыванием посадочного материала» или «перекатыванием семян». Некоторое количество перекатывания посадочного материала было бы приемлемым, если бы весь посадочный материал имел одинаковое количество перекатывания посадочного материала и при этом поддерживал бы равномерный шаг посадки. Однако это не так. В Северной Америке картофелеводы обычно разрезают свой семенной картофель на части, а это означает, что посадочный материал не имеет однородные форму, размер и вес и, следовательно, обладает неодинаковой способностью катиться.

Есть и другие факторы, влияющие на количество перекатываний посадочного материала, происходящего при посадке сельскохозяйственной культуры. Наиболее существенным из этих факторов, влияющих на перекатывание посадочного материала, является скорость, с которой тянут сажальную машину. Посадочные материалы в сажальной машине при высвобождении из сажальной машины несут поступательный импульс. Когда посадочный материал ударяется о землю, он катится в борозде, пока не израсходуется поступательный импульс. Это явление вызывает неравномерный шаг посадочного материала. Такой неравномерный шаг посадки считается отрицательной характеристикой сажальной машины. В идеальном случае скорость сажальной машины должна корректироваться сразу же, как только возникает неравномерный шаг посадки. Это и является целью настоящего изобретения.

Как можно понять, перекатывание посадочного материала происходит с момента времени, когда посадочный материал высвобождается из сажальной машины, и до того, как он засыпается механизмом закрытия борозды, таким как сошник, лопаты, механизмы для внесения удобрений в почву и т.д. Следовательно, точное местоположение окончательного внесения посадочного материала в земле точно предсказать невозможно.

Хорошо известно, что при посадке посадочного материала картофеля при скоростях свыше 2,5 мили/ч перекатывание посадочного материала начинает значительно влиять на шаг посадки. Несмотря на это большинство картофелеводов при посадке не эксплуатируют свои сажальные машины с такой низкой скоростью. Большинство картофелеводов обычно желает использовать солнечный и сухой период в середине мая, для того чтобы засадить свои поля как можно раньше и как можно быстрее, чтобы максимально увеличить число дней роста до сбора урожая. Поэтому большинство картофелеводов в Восточной Канаде засаживает свои поля с высокими скоростями, такими как 4, 5 или даже 6 миль/ч при посадке сорта Russet-Burbanks™, например. В короткий вегетационный период достигается компромисс между максимальными днями выращивания и максимальной урожайностью.

Существенное уменьшение «перекатываний посадочного материала» для посадочного материала картофеля достигнуто благодаря использованию прикатывающего катка, установленного сзади спускного желоба для семян, и отражателей, предназначенных для направления каждой единицы посадочного материала под переднюю половину прикатывающего катка. Прикатывающий каток сразу же придавливает каждую единицу посадочного материала ко дну борозды, чтобы тем самым управлять катящимся движением этой единицы посадочного материала и уменьшить перекатывание посадочного материала. Это устройство проиллюстрировано на фиг. 1 и описано в патенте США 9 258 940, выданном 16 февраля 2016 года R. Craig McCloskey — автору настоящего изобретения. Далее в тексте настоящего описания эта машина упоминается как сажальная машина Макклоски.

Несмотря на все достижения в области техники, к которой относится настоящее изобретение, проверка качества работы сажальных машин по-прежнему осуществляется путем выкапывания участка борозды вручную или тяпкой, чтобы измерить фактический шаг посадки. Это обычно делается под вечер после окончания рабочего дня посадки. Эта процедура отнимает много времени и вносит задержку в любую корректировку, которую необходимо выполнить в отношении скорости сажальной машины или других настроек. При использовании ручного способа и тяпки фермер может надеяться на лучшую работу лишь на следующий день.

Помимо скорости при посадке есть и другие факторы, влияющие на характеристики сажальной машины при посадке. Например, физические характеристики семян, топография поля, на котором работает сажальная машина, механический износ, скапливание грязи на поверхностях сажальной машины и погодные условия.

Что касается погодных условий, известно, что утром, когда почва относительно влажная, скорость сажальной машины необходимо снизить. После полудня, когда почва становится несколько суше и теплее, скорость можно повысить.

Однако более низкая скорость при посадке является весьма дорогостоящей во многих отношениях. Снижение скорости при посадке продлевает сезон посадки и сокращает вегетационный период. Потеря дней роста в ограниченном вегетационном периоде могла бы быть пагубной для достижения точки финансовой безубыточности для фермера.

Следовательно, в этой отрасли сельского хозяйства есть потребность в способе и системе для определения характеристик сажальной машины в реальном времени с таким расчетом, чтобы можно было непрерывно добиваться идеальной скорости и идеальных характеристик. Существует потребность в способе и системе для исключения использования метода проб и ошибок и задержек при корректировке, связанных с обычным способом проверки вручную и тяпкой.

В целях иллюстрации работа других в этой области описана в следующих документах.

Патент США 4 239 010, выданный R.D. Ambum 16 декабря 1980 года.

В этом документе описывается сажальная машина, имеющая микроволновый датчик семян, расположенный на пути следования семян и предназначенный для указания прохождения семян по механизму высвобождения семян.

Патент США 6 626 120, выданный J. Bogner et al. 30 сентября 2003 года.

В этом документе описывается сажальная машина, имеющая блок дозирования семян и датчик углового положения, выдающий информацию для управления посевом и шагом посадки и другие данные о засеянном участке.

Патент США 6 941 225, выданный S. Upadhyaya et al., 6 сентября 2005 года.

В этом документе описывается сажальная машина, в которой используются GPS и оптические датчики в семяпроводе для создания карт посеянных семян.

Патент США 7 726 251, выданный J.R. Peterson et al., 1 июля 2010 года.

Сажальная машина, описанная в этом документе, имеет камеру для определения размещения семян и шага высева в борозде.

Патент США 8 473 168, выданный D.M. Goldman et al. 25 июня 2013 года.

В этом документе описывается система сбора данных для сажальной машины. Сажальная машина может обнаруживать отдельные семена, выпадающие из семяпровода, и записывать координаты этих семян с использованием системы глобального позиционирования (GPS).

Патент США 8 948 976, выданный S.L. Untuh 3 февраля 2015 года.

В этом документе описывается сажальная машина, имеющая узел дозирования семян на высевающем диске и прибор для измерения расстояния с целью получения карты плотности посева семян на засеянном поле.

Документ US 2013/0125800, опубликованный 23 мая 2013 года D. Landphair et al.

В этой публикации также описывается сажальная машина, в которой для регистрации семян в борозде используется камера. Как и в документе 7 726 251, упомянутом выше, камера обнаруживает семена в борозде независимо от того, находятся ли семена еще в движении или нет.

Хотя сажальные машины известного уровня техники обладают неоспоримыми достоинствами, в этих сажальных машинах упускается из виду перекатывание посадочного материала. В соответствии с этими предыдущими изобретениями обнаруживается, что семена, проходят в спускном желобе или сразу же после выхода из спускного желоба. Количество перекатываний каждой единицы посадочного материала и место ее окончательного внесения в борозде остаются неизвестными. Следовательно, устройства известного уровня техники не могут использоваться для обеспечения требуемых характеристик сажальной машины в реальном времени, чтобы корректировки можно было проводить по ходу работы.

Поэтому считается, что в области сажальных машин существует потребность в системе и способе регистрации в реальном времени места окончательного внесения каждой единицы посадочного материала в борозде с таким расчетом, чтобы корректировку скорости сажальной машины и другие корректировки можно было проводить в реальном времени для максимального увеличения посевной площади в течение каждого дня, доступного для посева.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предлагается сажальная машина, имеющая прикатывающий каток для остановки перекатывания посадочного материала и датчик, связанный с этим прикатывающим катком, предназначенный для регистрации места окончательного внесения каждой посаженной единицы посадочного материала или высеянного семени в борозде. Сигналы датчиков могут использоваться оператором для корректировки скорости посева или иной корректировки по ходу работы для получения идеальной скорости посева и идеального шага посева.

В одном аспекте настоящего изобретения предусмотрен узел прикатывающего катка для установки на сажальной машине. Этот прикатывающий каток имеет связанную с ним контрольно-измерительную аппаратуру, которая обнаруживает качение катка по посаженной единице посадочного материала. Кроме того, прикатывающий каток имеет вычислительное устройство, подключенное к контрольно-измерительным приборам и к устройству контроля скорости сажальной машины. Это вычислительное устройство определяет расстояния между посаженными единицами посадочного материала.

Полученные данные — это данные в реальном времени, легко доступные оператору сажальной машины, благодаря которым скорость сажальной машины можно корректировать по ходу работы для поддерживания идеального шага посадки или высева.

В другом аспекте настоящего изобретения предусмотрена сажальная машина, имеющая устройство контроля скорости, механизм высвобождения посадочного материала и узел прикатывающего катка, установленные на ней возле механизма высвобождения посадочного материала. Узел прикатывающего катка содержит прикатывающий каток, катящийся по посаженным единицам посадочного материала, высвобожденным из механизма высвобождения посадочного материала, и останавливающий перекатывание посадочного материала для каждой из этих посаженных единиц посадочного материала. Кроме того, прикатывающий каток содержит связанную с ним контрольно-измерительную аппаратуру, регистрирующую его качение по посаженной единице посадочного материала. Вычислительное устройство соединено с контрольно-измерительной аппаратурой и устройством контроля скорости. Вычислительное устройство определяет расстояние между посаженными единицами посадочного материала.

В еще одном аспекте настоящего изобретения вышеупомянутая контрольно-измерительная аппаратура включает датчик давления, предназначенный для регистрации изменения давления воздуха внутри катка вследствие деформации прикатывающего катка, когда прикатывающий каток катится по посаженной единице посадочного материала.

В еще одном аспекте настоящего изобретения прикатывающий каток имеет эластичную и растягивающуюся поверхность, способную деформироваться при качении по посаженной единице посадочного материала. Под этой поверхностью установлены электрические выключатели, предназначенные для регистрации любого прогиба данной поверхности. Эти выключатели подключены к вычислительному устройству, регистрирующему каждый случай качения катка по посаженной единице посадочного материала.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается способ определения точных шагов посаженных единиц посадочного материала в борозде. Этот способ включает этапы:

качения прикатывающего катка по посаженным единицам посадочного материала, причем прикатывающий каток имеет регистрирующую посаженную единицу посадочного материала контрольно-измерительную аппаратуру, связанную с ним;

регистрации с помощью контрольно-измерительной аппаратуры прохождения прикатывающего катка по каждой посаженной единице посадочного материала;

увязки этапа регистрации с линейной скоростью прикатывающего катка, и

определения расстояний между посаженными единицами посадочного материала.

В этом способе прикатывающий каток выполняет двойную функцию: остановка перекатывания посаженной единицы посадочного материала и определение положения этой посаженной единицы посадочного материала. Положение, определенное этим способом, всегда представляет собой последнее местонахождение посаженной единицы посадочного материала в борозде после того, как посаженная единица посадочного материала израсходовала свой поступательный импульс. Полученные данные считаются более точными, чем данные, полученные другими известными способами предшествующего уровня техники.

Это краткое изложение сущности изобретения приведено для того, чтобы можно было быстро понять характер изобретения. Более полное понимание изобретения можно получить из последующего подробного описания предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на прилагаемый графический материал.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

фиг. 1 представляет частичный вид сбоку пути подачи посадочного материала картофеля под передней половиной прикатывающего катка, который предназначен для уменьшения перекатывания посадочного материала, как фактически построено в сажальной машине Макклоски;

фиг. 2 представляет частичный вид сбоку предпочтительной сажальной машины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 3 представляет частичный вид в разрезе борозды, выполненной предпочтительной сажальной машиной, и вид спереди прикатывающего катка у предпочтительной сажальной машины;

фиг. 4 — это иллюстрация прикатывающего катка, катящегося по посадочному материалу картофеля;

фиг. 5 представляет вид в разрезе прикатывающего катка в предпочтительном варианте осуществления, как видно по линии 5 на фиг. 2;

фиг. 6 представляет частичный вид в разрезе первого альтернативного прикатывающего катка сажальной машины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления;

фиг. 7 представляет вид сбоку небольшой сажальной машины;

фиг. 8 представляет вид спереди предпочтительного прикатывающего катка небольшой сажальной машины;

фиг. 9 представляет частичный вид в перспективе факультативной контрольно-измерительной аппаратуры сажальной машины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10 представляет частичный вид сверху двухрядной борозды, которая может преимущественно засаживаться с использованием сажальной машины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Представленные в настоящем документе графические материалы представлены для удобства, чтобы объяснить функции всех элементов, включенных в предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Элементы и детали, очевидные специалисту в области техники, к которой относится изобретение, могут быть не проиллюстрированными. Для иллюстрации элементов, которые будут легко понятными в свете представленного раскрытия, использованы концептуальные эскизы. Эти графические материалы не являются рабочими чертежами, и они выполнены не в масштабе.

Сажальная машина в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения описывается также с точки зрения ее работы и функции ее компонентов. Физические размеры, типы материалов и производственные допуски не предусмотрены, поскольку эти детали не представляют суть настоящего изобретения и должны считаться очевидными специалисту в данной области, который получил знания, действительно представленные в настоящем документе.

Каждый графический материал выполнен для иллюстрации общей концепции, а не фактического изготовления. Эти графические материалы были выполнены в такой форме, чтобы их можно экстраполировать и легко применить к сажальным машинам и посадочным материалам, отличным от посадочных материалов картофеля.

Как показано на фиг. 1, на которой проиллюстрирована сажальная машина Макклоски, считающаяся самым важным усовершенствованием в части уменьшения перекатываний посадочного материала при посадке посадочного материала, в сажальной машине Макклоски посадочный материал 20 картофеля высвобождается из бункера 22 сажальной машины. Часть семенного клубня отражается отражателем 26 и направляется под переднюю половину 28 прикатывающего катка 30, катящегося по посадочному материалу и предназначенного для остановки качения посадочного материала под действием импульса качения путем прижатия к поверхности дна борозды. Прикатывающий каток 30 предпочтительно установлен на рычагах крепления и подпружинен к почве на дне борозды. Этот прикатывающий каток представляет собой существенный элемент сажальной машины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 2—5, на которых иллюстрируется частичный вид сажальной машины в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, предпочтительная сажальная машина имеет относительно широкий сошник 40. Сошник содержит режущую кромку 42, прочные на истирание платины 44, граничащие с режущей кромкой, и крылья 46 для расширения и доводки дна борозды.

Предпочтительная форма борозды проиллюстрирована позицией 50 на фиг. 3. Предпочтительная форма 50 борозды имеет гладкую и ровную поверхность, которая может принимать часть семенного клубня или посадочный материал 52. Поверхность дна борозды обычно достаточно тверда, чтобы принимать посадочный материал и поддерживать этот посадочный материал выше почвы. Поверхность дна борозды обычно достаточно тверда, чтобы посадочный материал в этой борозде представлял собой предмет, поддающийся регистрации при качении прикатывающего катка 54 по поверхности этой борозды. На фиг. 3 прикатывающий каток 54 для наглядности приподнят над поверхностью борозды. При эксплуатации поверхность 56 прикатывающего катка 54 предпочтительно касается поверхности дна борозды по всей ширине прикатывающего катка 54, как можно понять из фиг. 4.

Как видно из фиг. 2, сажальная машина в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения имеет отражатели 60, предназначенные для отклонения траекторий 62 единиц посадочного материала в сторону зоны под передней половиной прикатывающего катка 54, установленного на сажальной машине между бункером 64 и парой дисков 66 закрытия борозды. Ясно, что бункер 64 для подачи семян имеет двухколонное исполнение, доставляя посадочный материал бок о бок в чередующемся режиме. Для повышения эффективности сажальной машины посадочный материал картофеля высвобождается в режиме слева-справа-слева. По этой причине отражатели 60 и траектории 62 упомянуты выше во множественном числе. На этом чертеже оба отражателя и обе траектории наложены друг на друга.

Из иллюстрации на фиг. 2 понятно, что оба отражателя 60 наклонены под углом вовнутрь для направления посадочного материала картофеля в один ряд. Такое расположение отражателей 60 является стандартной установкой на двухколонной картофелесажальной машине.

Прикатывающий каток 54 в сажальной машине в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения имеет в своем составе накачанную шину 70. Шина 70 представляет собой шину баллонного типа, и ее накачка такова, что ее поверхность является эластичной, мягкой и гладкой. Степень эластичности шины такова, что каток 54 может перекатываться через посадочный материал 52, прогибаться и растягиваться для получения отпечатка 72 единицы посадочного материала на поверхности 56 катка без повреждения единицы посадочного материала. Прикатывающий каток 54 предпочтительно имеет с каждой стороны противопылевые колпаки 74.

Как видно из фиг. 2 и 5, прикатывающий каток 54 имеет установленную на нем регистрирующую давление контрольно-измерительную аппаратуру 80. В предпочтительном варианте осуществления регистрирующая давление контрольно-измерительная аппаратура 80 содержит соединение 82 со штоком 84 клапана камеры 86, установленной внутри шины 70. Понятно, что также может использоваться и бескамерная шина.

Регистрирующая давление контрольно-измерительная аппаратура 80 установлена внутри герметичного отсека 88. Этот отсек 88 предпочтительно установлен на противопылевом колпаке 74 катка 54 или внутри него. Регистрирующая давление контрольно-измерительная аппаратура 80 контролирует давление воздуха внутри шины 70 посредством соединения 82 со штоком 84 клапана. Чувствительность контрольно-измерительной аппаратуры достаточна для регистрации единицы посадочного материала, делающей отпечаток 72 на поверхности 56 прикатывающего катка 54, когда прикатывающий каток 54 накатывается на эту единицу посадочного материала.

Кроме того, регистрирующая давление контрольно-измерительная аппаратура 80 содержит передатчик, предназначенный для передачи радиосигнала в приемник и компьютер.

При эксплуатации радиосигнал передается в компьютер, записывающий каждый случай качения прикатывающего катка по единице посадочного материала. Этот сигнал компьютером увязывается со скоростью сажальной машины для определения шага посадки в реальном времени.

Этот шаг посадки в реальном времени может использоваться оператором для регулирования скорости сажальной машины по ходу работы, чтобы воспользоваться преимуществом хорошего и сухого состояния почвы, например. Эти сигналы шага в реальном времени могут также использоваться оператором для снижения скорости работы сажальной машины, когда шаг между посаженными единицами посадочного материала начинает отклоняться от идеального значения. Шаг посадки в реальном времени может использоваться оператором для эксплуатации сажальной машины с ее максимальными эксплуатационными характеристиками в любое время и при любых условиях поля. Эти данные о шаге посадки устраняют необходимость в вышеупомянутом обычном ручном способе проверки шага посадочного материала.

Сажальная машина в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно имеет установленный на ней передатчик/приемник 90 системы глобального позиционирования (GPS). Сигнал из этого GPS 90 преимущественно добавляется к вышеупомянутой контрольно-измерительной аппаратуре для расчета других важных данных.

В сажальной машине в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения на качающемся рычаге прикатывающего катка 54 установлен датчик 92, предназначенный для установления связи между нижней поверхностью прикатывающего катка 54 и местоположением GPS 90 на машине. Информация, собранная GPS системой 90, объединяется с вышеупомянутым сигналом давления и со скоростью сажальной машины для определения координат X-Y-Z (продольное направление, поперечное направление и глубина) каждого посаженного семени.

Как видно из фиг. 6, на которой в частичном виде проиллюстрирован альтернативный прикатывающий каток 100, этот конкретный прикатывающий каток 100 содержит внутри две надувные камеры. Каток содержит бескамерную шину 110 и камеру 112, установленную внутри бескамерной шины 110. Как камера 112, так и шина 110 накачиваются так, что между камерой 112 и внутренней поверхностью шины 110 сохраняется пространство 114. Понятно, что шина 110 также представляет собой шину баллонного типа, эластичную и растягивающуюся, как описано выше, способную деформироваться при накатывании на посадочный материал без плющения или повреждения посадочного материала.

Внутренняя поверхность шины 110 имеет несколько приклеенных к ней полосок 116 гибкой металлической фольги. Наружная поверхность камеры имеет на себе гибкое металлическое покрытие 118. Металлическое покрытие 118 и полоски 116 фольги электрически соединены со схемой внутри отсека 120 передачи сигналов, установленного на противопылевом колпаке 74 катка 100.

Когда прикатывающий каток 100 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления катится по единице посадочного материала, то поверхность шины прогибается, при этом одна из полосок 116 фольги вступает в контакт с металлическим покрытием 118 камеры 112, и в передающую сигналы контрольно-измерительную аппаратуру посылается электрический сигнал. Этот сигнал записывается компьютером для регистрации внесения каждой единицы посадочного материала вдоль и поперек борозды.

Понятно, что вместе с прикатывающим катком для определения точного положения семени в борозде также может использоваться ряд других устройств. В качестве первого примера, на одном из рычагов, поддерживающих прикатывающий каток 132, установлен датчик 130 положения, как проиллюстрировано на фиг. 7, предназначенный для регистрации смещения вверх в прикатывающем катке 132. Этот датчик 130 положения может представлять собой датчик линейных перемещений или цилиндр под давлением, у которого можно измерять изменение давления.

Прикатывающий каток 132, как проиллюстрировано на фиг. 8, представляет собой относительно узкий каток для использования при посеве небольших твердых семян, таких как семена кукурузы и бобовых. Этот каток предпочтительно изготовлен из тонкого металла и является пустотелым. Регистрируемый гулкий звук катка 132, перекатывающегося по семени, записывается и увязывается с местоположением семени. Альтернативно, может обнаруживаться и увязываться с местоположением семени вибрация катка. В примере, приведенном на фиг. 7, на рычаге, поддерживающем прикатывающий каток 132, установлен датчик 134, предназначенный для увязки углового положения катка с каждым гулким шумом, полученным из катка, и для расчета шага посадки.

В других примерах вместе с прикатывающим катком могут использоваться детекторы приближения; кроме того, могут использоваться сенсорные коврики, такие как используемые в медицине при анализе походки, намотанные на прикатывающий каток или непосредственно под гибким наружным слоем шины 70 для регистрации ударов катка относительно частей семенных клубней. При использовании коврика для анализа походки он может использоваться с датчиком 134 на оси прикатывающего катка для определения точного внесения посадочного материала относительно самой нижней точки на катке.

Вышеперечисленные возможности представляют собой лишь малое число примеров, поскольку вместе с прикатывающим катком может использоваться еще и другое оборудование для регистрации положения единицы посадочного материала после того, как импульс этой единицы посадочного материала был исчерпан.

Как видно из фиг. 9, на которой проиллюстрирована сажальная машина в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления с факультативной дополнительной контрольно-измерительной аппаратурой, эта факультативная контрольно-измерительная аппаратура содержит датчики 150, 150' ударов на отклоняющих поверхностях отражателей 60, 60'. Датчики ударов измеряют силу удара от единицы посадочного материала, отражающейся от одного из отражателей. Факультативная контрольно-измерительная аппаратура также содержит вышеупомянутый датчик 80 давления и GPS 90. Датчики 150, 150' ударов подключены к компьютеру. Компьютер регистрирует удары единиц посадочного материала об отражатели, силу ударов единиц посадочного материала и время ударов единиц посадочного материала на каждом отражателе 60, 60'.

Информация, полученная от вышеупомянутой контрольно-измерительной аппаратуры, может отображаться на мониторе 152 для оператора сажальной машины в формате, который указывает эксплуатационные характеристики сажальной машины. Кроме того, эта информация передается в главный компьютер 154 в конторе фермера, например. Конечно, данные об эксплуатационных характеристиках сажальной машины могут отображаться и на устройстве 152 мобильной связи с использованием соответствующего приложения.

Приведенные ниже данные — это неполный перечень информации, доступной от вышеописанной контрольно-измерительной аппаратуры:

- для измерения шага посадки в реальном времени;

- для измерения постоянства перекатывания посадочного материала;

- для регистрации пропусков семян (пустое высвобождение);

- для регистрации удвоенных высвобождений семян;

- для расчета общего веса посаженных семян;

- для определения местоположений семенных клубней поперек ширины борозды;

- для определения эффективности работы бункера доставки семян и отражателей;

- для измерения эксплуатационных характеристик и стабильности сажальной машины;

- для создания карт местоположений семян;

- для создания карт скоростей посадки;

- для создания карт, показывающих топографию поля.

Одно возможное применение для вышеописанной контрольно-измерительной аппаратуры проиллюстрировано на фиг. 10. На этом графическом материале проиллюстрирован вид сверху двойного ряда или способа посадки в шахматном порядке. При этом применении оба отражателя 60, 60' ориентированы для отражения семян в два разнесенных параллельных ряда. Продольное расстояние «A», а также поперечное расстояние «B» между растениями можно контролировать, чтобы гарантировать, что каждое растение имеет минимальную площадь роста «C» для минимизации скученности клубней.

Современные сажальные машины могут формировать относительно большую борозду с гладкой поверхностью дна. Хотя двухрядная или в шахматном порядке посадка не очень хорошо известна в этой отрасли, считается, что этот способ посадки имеет много преимуществ по сравнению с однорядным способом. Посадка клубней семенного картофеля, например, в шахматном порядке вдоль одного ряда выполняется для обеспечения идеальной зоны роста для каждого растения при одновременном уменьшении продольного промежутка между соседними растениями. В некоторых случаях продольное расстояние между посаженными единицами посадочного материала вдоль борозды может быть уменьшено на 30 % при сохранении такой же зоны роста для каждого растения. Тем самым улучшается использование почвы картофельного поля. Кроме того, повышается урожайность на единицу площади.

Считается, что в будущем посадка в шахматном порядке найдет более широкое применение с развитием прецизионной агротехники и использованием прикатывающих катков на сажальных машинах.

Другим преимуществом данных, полученных от этой факультативной контрольно-измерительной аппаратуры, является сопоставление данных, собранных с помощью сажальной машины, с аэроснимками, отслеживающими фактический рост растений. Аэроснимки картофельного поля в течение вегетативного периода растений можно сравнить с картами веса посадочного материала, расстояний между клубнями семян, точности размещения посадочного материала или картами скоростей посадки для сопоставления роста растений с наилучшими условиями посадки. Информация, полученная при этой увязке карт, может использоваться для формулирования корректирующих действий для будущей посадки. Считается также, что с дальнейшим развитием прецизионной агротехники данные, собранные с контрольно-измерительной аппаратуры, упомянутой в настоящем описании, будут становиться все более и более важными.

Сажальная машина включает устройство контроля скорости, механизм высвобождения посадочного материала и узел прикатывающего катка. Последний содержит прикатывающий каток, который имеет связанную с ним контрольно-измерительную аппаратуру, регистрирующую качение катка по посаженной единице посадочного материала. Кроме того, прикатывающий каток имеет вычислительное устройство, подключенное к контрольно-измерительным приборам и к устройству контроля скорости сажальной машины. Вычислительное устройство определяет расстояния между посаженными единицами посадочного материала. Полученные данные — это данные в реальном времени, легко доступные оператору сажальной машины, благодаря которым скорость сажальной машины можно корректировать по ходу работы для поддерживания идеального шага посадки или высева. Использование изобретения позволит повысить точность внесения каждого посадочного материала относительно центра борозды и относительно друг друга. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Узел прикатывающего катка для установки на сажальной машине, имеющий внутри устройство контроля скорости, содержащий:

контрольно-измерительную аппаратуру, связанную с указанным прикатывающим катком для регистрации его прохождения по посаженной единице посадочного материала, посаженной указанной сажальной машиной;

вычислительное устройство, подключенное к указанной контрольно-измерительной аппаратуре и указанному устройству контроля скорости для определения расстояния между указанными единицами посадочного материала.

2. Узел прикатывающего катка по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит шину, имеющую мягкую эластичную и растягивающуюся поверхность.

3. Узел прикатывающего катка по п.2, отличающийся тем, что указанная контрольно-измерительная аппаратура содержит датчик, регистрирующий изменение давления воздуха внутри указанной шины.

4. Узел прикатывающего катка по п.2, отличающийся тем, что указанная контрольно-измерительная аппаратура содержит датчик, регистрирующий изменение формы поверхности указанной шины.

5. Узел прикатывающего катка по п.1, отличающийся тем, что указанная контрольно-измерительная аппаратура содержит датчик, регистрирующий изменение его положения.

6. Узел прикатывающего катка по п.1, отличающийся тем, что указанная контрольно-измерительная аппаратура содержит комплект датчиков давления, установленных вокруг него.

7. Сажальная машина, имеющая устройство контроля скорости, механизм высвобождения посадочного материала и узел прикатывающего катка, причем указанный узел прикатывающего катка содержит:

прикатывающий каток, установленный на ней возле указанного механизма высвобождения посадочного материала, при этом указанный прикатывающий каток выполнен с возможностью качения по единицам посадочного материала, высвобожденным из указанного механизма высвобождения посадочного материала, и остановки перекатывания каждой из указанных единиц посадочного материала;

контрольно-измерительную аппаратуру, связанную с указанным прикатывающим катком, для регистрации прохождения единицы посадочного материала под указанным прикатывающим катком;

вычислительное устройство, подключенное к указанной контрольно-измерительной аппаратуре и указанному устройству контроля скорости для определения расстояния между указанными единицами посадочного материала.

8. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что указанный прикатывающий каток имеет мягкую, эластичную и растягивающуюся поверхность.

9. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что указанная контрольно-измерительная аппаратура содержит датчик, регистрирующий изменение давления воздуха внутри указанного катка.

10. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что указанная контрольно-измерительная аппаратура содержит датчик, регистрирующий изменение формы поверхности указанного прикатывающего катка.

11. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что контрольно-измерительная аппаратура содержит датчик, регистрирующий изменение положения указанного прикатывающего катка.

12. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что указанная контрольно-измерительная аппаратура содержит комплект датчиков давления, установленных вокруг указанного прикатывающего катка.

13. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему GPS, регистрирующую положение каждой из указанных единиц посадочного материала.

14. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит отражатели, связанные с указанным механизмом высвобождения посадочного материала, отражающие указанные единицы посадочного материала под переднюю половину указанного прикатывающего катка, и датчики ударов, установленные на указанных отражателях, регистрирующие факт и силу ударов об указанные отражатели.

15. Сажальная машина по п.10, отличающаяся тем, что указанный прикатывающий каток имеет первый и второй надутые воздухом отсеки, причем указанный первый надутый воздухом отсек заключает в себе указанный второй надутый воздухом отсек, и при этом указанный первый надутый воздухом отсек имеет первую электропроводную поверхность, а указанный второй надутый воздухом отсек имеет вторую электропроводную поверхность, причем указанная первая электропроводная поверхность обращена к указанной второй электропроводной поверхности и указанная первая электропроводная поверхность находится в непосредственной близости от указанной второй электропроводной поверхности, причем указанная первая электропроводная поверхность и указанная вторая электропроводная поверхность подсоединены к детектору электрических сигналов, и указанная первая электропроводная поверхность является деформируемой и касается указанной второй электропроводной поверхности, когда указанный прикатывающий каток катится по посаженной единице посадочного материала.

16. Сажальная машина по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство мобильной связи, связанное с указанным вычислительным устройством и предназначенное для отображения характеристик сажальной машины в реальном времени.

17. Сажальная машина по п.16, отличающаяся тем, что дополнительно содержит главный компьютер и канал спутниковой связи между указанным вычислительным устройством и указанным главным компьютером.

18. Сажальная машина по п.13, отличающаяся тем, что указанный прикатывающий каток установлен на рычагах и шарнирах и дополнительно содержит датчик, установленный на одном из указанных шарниров, соотносящий координаты указанной GPS с нижней поверхностью указанного прикатывающего катка.

19. Способ определения точных расстояний посаженных единиц посадочного материала в борозде, включающий этапы:

качения прикатывающего катка по указанным посаженным единицам посадочного материала, причем прикатывающий каток имеет связанную с ним контрольно-измерительную аппаратуру, регистрирующую посаженную единицу посадочного материала;

регистрации с помощью указанной контрольно-измерительной аппаратуры прохождения указанного прикатывающего катка по каждой из указанных посаженных единиц посадочного материала;

увязки указанного этапа регистрации со скоростью указанного прикатывающего катка и определения расстояний между указанными посаженными единицами посадочного материала.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что дополнительно включает этап увязки указанного этапа регистрации с координатами GPS и записи указанных координат GPS.