АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОСЕВ И ОЦЕНКА СЕМЯН Российский патент 2023 года по МПК A01C7/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к системе и способу автоматического посева и оценки семян, например, тестирования семян, аналогичного проводимому в лабораторных условиях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Обычно семена тестируют в лабораторных условиях, например, для определения их жизнеспособности и всхожести. Такое тестирование семян обычно выполняется вручную, что делает его трудоемким и подверженным человеческим ошибкам.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В одном аспекте описаны система и способ автоматического посева и оценки семян для их тестирования. По меньшей мере большая часть системы и способа автоматизирована, что делает тестирование семян менее трудоемким и менее подверженным человеческим ошибкам.

[0004] В другом аспекте настоящее изобретение относится к шаблону для посева семян для посевного лотка, содержащему верхнюю часть шаблона, определяющую отдельные лунки, выполненные с возможностью удержания семян, источник света под лунками, нижнюю часть шаблона, определяющую отверстия, и интерфейс питания, выполненный с возможностью подключения источника питания для подачи электропитания на источник света. Шаблон имеет конфигурацию размещения, в которой лунки верхней части шаблона не совмещены с отверстиями в нижней части шаблона, и лунки выполнены с возможностью подсветки сзади источником света. Шаблон также имеет посевную конфигурацию, в которой лунки верхней части шаблона совмещены с отверстиями в нижней части шаблона, чтобы семена из лунок могли падать через отверстия в нижней части шаблона в посевной лоток.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0005] На ФИГ. 1 проиллюстрирован вариант реализации системы тестирования семян согласно настоящему изобретению.

[0006] На ФИГ. 2 проиллюстрирована система разделения семян.

[0007] На ФИГ. 3 проиллюстрирована приемная система.

[0008] На ФИГ. 4 проиллюстрирована система сортировки семян.

[0009] На ФИГ. 5 проиллюстрированы сортировочный конвейер и робот формирования очереди согласно настоящему изобретению.

[0010] На ФИГ. 6 проиллюстрированы лотковый конвейер и робот обработки лотков с тестированием прорастания корешков и тележками для лотков с подогревом для проросших семян.

[0011] На ФИГ. 7 проиллюстрирован охлаждающий туннель с бумагорезательной машиной.

[0012] На ФИГ. 8 проиллюстрирован второй вид в перспективе охлаждающего туннеля с лотковым конвейером.

[0013] На ФИГ. 9 проиллюстрирована станция посева семян.

[0014] На ФИГ. 10А проиллюстрирован второй вид в перспективе станции посева семян.

[0015] На ФИГ. 10В проиллюстрирован шаблон и станция с механизмом опускания.

[0016] На ФИГ. 11А проиллюстрирована станция проверки и коррекции посева.

[0017] На ФИГ. 11В проиллюстрирован второй вид в перспективе станции проверки и корректировки посева.

[0018] На ФИГ. 12 проиллюстрирована станция установки крышки и заделки.

[0019] На ФИГ. 13 проиллюстрирована станция загрузки тележек.

[0020] На ФИГ. 14 проиллюстрирован робот для загрузки лотков.

[0021] На ФИГ. 15 проиллюстрирована тележка у входа в камеру для проращивания.

[0022] На ФИГ. 16 проиллюстрирована станция анализа и оценки.

[0023] На ФИГ. 17 проиллюстрирован шаблон с задней подсветкой в разобранном виде.

[0024] На ФИГ. 18 проиллюстрирован вид в перспективе верхней части шаблона с задней подсветкой.

[0025] На ФИГ. 19 проиллюстрирован вид сверху верхней части шаблона.

[0026] На ФИГ. 20 проиллюстрирован вид в перспективе световода шаблона с задней подсветкой.

[0027] На ФИГ. 21 проиллюстрирован вид в перспективе крепления для совмещения и питания шаблона с задней подсветкой.

[0028] На ФИГ. 22 проиллюстрирован вид в перспективе нижней части шаблона с задней подсветкой.

[0029] На ФИГ. 23 проиллюстрирован вид сверху нижней части шаблона, изображающий печатные платы.

[0030] На ФИГ. 24А проиллюстрирован вид в перспективе печатной платы с одним рядом светодиодов.

[0031] На ФИГ. 24В проиллюстрирована схема печатной платы с одним рядом светодиодов.

[0032] На ФИГ. 25 проиллюстрирован вид сверху шаблона, изображающий совмещение светодиодов и посевных каналов (световод скрыт).

[0033] На ФИГ. 26 проиллюстрирован вид сверху участка нижней части шаблона, изображающий светодиоды по периметру.

[0034] На ФИГ. 27А проиллюстрирован вид в перспективе печатной платы с двумя рядами светодиодов.

[0035] На ФИГ. 27В проиллюстрирована схема печатной платы с двумя рядами светодиодов.

[0036] На ФИГ. 28А проиллюстрирован вид в перспективе шины питания.

[0037] На ФИГ. 28В проиллюстрирована схема шины питания.

[0038] На ФИГ. 29А проиллюстрирован закрытый шаблон для визуализации.

[0039] На ФИГ. 29В проиллюстрирован открытый шаблон для выпуска.

[0040] На ФИГ. 30 проиллюстрирован вид в перспективе участка верхней части шаблона, изображающий кулачковый ролик.

[0041] На ФИГ. 31 проиллюстрирована схема печатной платы разъема питания шаблона.

[0042] На ФИГ. 32 проиллюстрирован вид в перспективе разъема питания шаблона.

[0043] На ФИГ. 33 проиллюстрирован вид в перспективе части конвейера, изображающий включение системы питания.

[0044] На ФИГ. 34 проиллюстрирован шаблон в начальном положении.

[0045] На ФИГ. 35 проиллюстрирован шаблон в промежуточном положении.

[0046] На ФИГ. 36 проиллюстрирован шаблон в положении с подачей питания.

[0047] На ФИГ. 37 проиллюстрирована камера, установленная над шаблоном.

[0048] Аналогичные элементы на разных чертежах обозначаются соответствующими номерами позиций.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0049] Рассмотрим ФИГ. 1, где изображена автоматизированная система 10 тестирования семян, построенная в соответствии с принципами настоящего изобретения. Система 10 тестирования семян может быть расположена в контролируемых лабораторных условиях в помещении. В целом и как более подробно описано ниже, система тестирования семян содержит множество роботов (или другое автоматизированное устройство или систему), способных выполнять различные задачи, как описано ниже, систему разделения семян, конвейерную систему, содержащую датчики, систему выдачи бумаги, смеситель агара и дозатор порций, охлаждающие туннели для регулирования температуры, автоматические индексаторы для размещения тележек, счетчик размещения семян и определения точности, станцию визуализации и оценки, а также устройства для смешивания и укладки субстрата. Один или большее количество компонентов управляются одним или большим количеством контроллеров (например, программируемым логическим контроллером, содержащим процессор и запоминающее устройство). В случае реализации более одного контроллера контроллеры могут взаимодействовать друг с другом. В одном или большем количестве вариантов реализации изобретения один или большее количество описанных ниже роботов могут быть заменены другим типом автоматизированного устройства или системы, подходящей для выполнения описанной функции конкретного робота.

[0050] Как показано на ФИГ. 2, перед помещением в проиллюстрированную систему 10 тестирования семян образцы используемых семян поступают в систему 40 разделения семян, где сканируются идентификаторы партий (например, штрих-коды), связанные с образцами семян. Образцы семян помещаются в бункер 44 системы, и система разделения семян разделяет семена на емкости 46 (например, контейнеры) в количестве до четырех. Этот процесс может выполняться вручную оператором, загружающим семена в систему разделения семян, или с использованием автоматических средств. Семена в каждой емкости 46 будут проходить отдельную проверку в системе 10 тестирования семян. Каждая из емкостей 46 для образцов снабжена меткой радиочастотной идентификации (radio-frequency identification - RFID) или другой машиночитаемой меткой или этикеткой. Система 40 разделения записывает данные проверяемой партии на метку как машиночитаемую информацию. Она также отправляет другие данные об образце в контрольную базу данных системы 10 тестирования семян. Машиночитаемая метка выполнена с возможностью связывания емкости (например, контейнера) с информацией, хранящейся в базе данных, касающейся семян, содержащихся в емкости (например, контейнере). Как описано в данном документе, машиночитаемая метка емкости 46 сканируется в дискретных местах в ходе описанных в данном документе процессов. Емкости 46 для образцов семян загружают в ящики 48 и подают в систему 10 тестирования семян. К ящикам 48 прикрепляется метка RFID (или другой машиночитаемый тег или этикетка), содержащая, например, машиночитаемую информацию о содержимом (например, образцах семян в емкостях 46) ящиков 48 и расположении отдельных емкостей 46 внутри ящиков 48. В одном или большем количестве вариантов реализации изобретения система 40 разделения семян может быть включена в систему 10 тестирования семян.

[0051] Как показано на ФИГ. 3, заполненные емкости 48, включая образцы семян в емкостях, подаются в приемную систему 50. Метки RFID ящиков 48 и емкостей 46 в ящиках 48 сканируются датчиками приемной системы 50, когда они перемещаются по приемному конвейеру 52 приемной системы. Семена в отдельных емкостях 46 идентифицируются по типу теста (например, тест прорастания корешков на агаровой платформе (Radicle Emergence Testing on an agar platform - RET) и тест прорастания семян в теплых условиях в специальной среде (warm germ testing on specialized media - WG)), инвентаризируются и поступают в электронном виде в контроллер системы 10 тестирования семян. Специалисту в данной области будет понятно, что этот процесс может охватывать другие системы тестирования семян, в частности, тестирования качества семян, включающего визуализацию, например, морфологических признаков семян, включая: внутренние и внешние трещины, размер зародыша и общий вид партии семян. Ящики 48 перемещаются из приемной системы 50 по конвейеру 52 и располагаются по типу испытаний, например, проводимого вручную или автоматически. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения во время работы системы 10 тестирования семян ящики 48, содержащие емкости 46, перемещаются вручную к линии посева системы 10 тестирования семян. В других вариантах реализации изобретения ящики 48 могут подаваться в ходе автоматизированного процесса.

[0052] Как проиллюстрировано на ФИГ. 4 и 5, в системе 56 сортировки семян ящики 48 помещаются на сортировочный конвейер 58, и крышка открывается, например, вручную или при использовании робота или другой машины. Сортировочный конвейер 58 подает ящики через станцию 60 сканирования. На станции 60 сканирования ящик 48 и содержимое меток RFID считываются датчиком(ами). Местоположение каждой емкости 46 внутри ящиков 48 отправляется контроллеру (например, программируемому логическому контроллеру (programmable logic controller - PLC)). Используя данные о ящике, считанные с меток RFID, емкости 46 сортируются на посевные пары (образцы с одинаковыми требованиями к испытаниям и одинаковыми настройками сеялки) в базе данных (database - DB). Используя данные о посевных парах в базе данных, на станции 62 формирования очереди на сортировочном конвейере 58 контроллер связывается с роботом 64 формирования очереди, чтобы забрать емкости 46 парами, поместить их на конвейер 66 формирования очереди емкостей и снять крышки с емкостей 46. Если в ящиках 48 есть емкости 46, для которых нет доступных пар на станции 62 формирования очереди, то не имеющие пары емкости могут быть перемещены роботом 64 формирования очереди в буферную станцию или станцию хранения (не изображена) (если на станции хранения также нет емкости, которая может служить парой для емкости, у которой отсутствует пара). Местоположение емкостей без пары на станции хранения хранится в базе данных. База данных формирует пары из емкостей без пары, доступных на станции хранения, с емкостями 46 в ящиках 48 на станции 62 формирования очереди. Если применимо, контроллер связывается с роботом, чтобы создать пару и поставить в очередь емкость 46 без пары и емкость 46 в ящике 48. Робот 64 формирования очереди будет продолжать выгружать емкости 46 из ящика 48 до тех пор, пока ящик не опустеет или конвейер 66 формирования очереди емкостей не заполнится. Как только ящик 48 опустеет, ящик 48 продвигается вперед к следующей зоне 67 на конвейере 58 и снова загружается крышками и пустыми емкостями. Следующий ящик 48 будет проиндексирован в станцию 62 формирования очереди, и процесс повторится. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения робот 64 формирования очереди может выбирать из 3 ящиков 48 на станции 62 формирования очереди и станции хранения для создания посевных пар.

[0053] Как проиллюстрировано на ФИГ. 6 и 7, в то время, когда пары емкостей загружаются на конвейер 66 формирования очереди емкостей, в базе данных создается список типов лотков. Этот список используется контроллером (например, PLC) для управления роботом(ами) 68 обработки лотков (например, устройством автоматического выбора лотка), чтобы использовать правильную тележку 70, 72 типа посевного лотка на станции 74 загрузки лотков и подать правильный тип и количество посевных лотков на лотковый конвейер. В проиллюстрированном варианте есть два типа лотков: лотки RET 72 и лотки для проросших семян с подогревом (warm germ - WG) 70. Робот 68 обработки лотков выберет правильные тип и количество лотков, чтобы начать процесс посева. Для лотков 72 RET требуется гель агара на прозрачном пластмассовом лотке. Изображенные лотки с агаром разделены на две секции, в общей сложности по 100 образцов семян с каждой стороны, хотя они могут содержать меньше или больше семян. Лотки 70 WG могут быть непрозрачными лотками (например, как в кафетерии) с бумажной подложкой (например, безуглеродной копировальной бумагой, (carbonless copy paper - ССР)) на лотке. В одном примере за один раз на бумажную основу в лотке WG могут быть помещены 200 семян, хотя лоток 70 может вмещать меньше или больше семян.

[0054] По команде контроллера робот 68 обработки лотков поднимает и помещает лоток 72 RET на лотковый конвейер 76. На конвейере 76 метка RFID, прикрепленная к лотку 72 RET, считывается датчиком и вводится в контроллер для подтверждения того, что этот лоток является лотком 72 RET. Идентификатор лотка RET вводится в таблицу лотков в базе данных. После подтверждения дозатор жидкого агара, управляемый контроллером, выдает жидкий агар из системы дозирования агара на лоток RET по мере его движения по конвейеру. Температура жидкого агара регулируется контроллером, поэтому он может стекать на лоток. Контроллер может также управлять количеством агара, присутствующего в партии.

[0055] По команде контроллера робот 68 обработки лотков поднимает и помещает лоток 70 WG на лотковый конвейер. На конвейере метка RFID, прикрепленная к лотку 70 WG, считывается датчиком и вводится в контроллер для подтверждения того, что этот лоток является лотком 70 WG. Идентификатор лотка WG вводится в таблицу лотков в базе данных. После подтверждения автоматическая бумагорезательная машина 78 под управлением контроллера отрезает лист бумаги (например, ССР) от большого рулона и помещает его на лоток 70 WG, когда он проходит по конвейеру 76. Машиночитаемая метка лотка 70, 72 выполнена с возможностью связывания лотка 70, 72 с информацией, хранящейся в базе данных, относящейся к семенам, высеянным в лотке 70, 72. Как описано в данном документе, машиночитаемая метка лотка 70, 72 сканируется в дискретных местах в ходе описанных в данном документе процессов.

[0056] Как проиллюстрировано на ФИГ. 7 и 8, лотки продолжают продвигаться по конвейеру в охлаждающий туннель 80. Охлаждающий туннель 80 представляет собой закрытую систему с регулируемой температурой, которая охлаждает лотки 72 RET, когда они перемещаются в контролируемой среде. Лотки 70 WG также проходят через охлаждающий туннель 80, но охлаждающий туннель 80 в это время не работает. В альтернативном варианте реализации охлаждающий туннель 80 может оставаться включенным. Данная система понижает температуру жидкого агара до температуры гелеобразования. Температура геля агара предпочтительно ниже 28°С на выходе из охлаждающего туннеля 80 на конвейере 76. Жидкий агар на лотке 72 RET может быть охлажден до рабочей температуры за меньшее время и в меньшем пространстве, чем в случае охлаждения при комнатной температуре. Температура в охлаждающем туннеле 80 контролируется контроллером. После выхода из охлаждающего туннеля 80 метки RFID лотков 70, 72, выходящих из охлаждающего туннеля 80, считываются датчиком, чтобы определить правильность типа лотка. Например, в случае обнаружения ошибки система может исправить ошибку или уведомить оператора о необходимости исправления ошибки. Контроллер сравнивает тип теста с требованиями к типу лотка из базы данных. Проверяемые партии, назначенные семенам, теперь назначаются идентификатору лотка в таблице лотков в базе данных. После прохождения через охлаждающий туннель 80 бумага в лотках 70 WG смачивается верхними распылительными соплами (лотки 72 RET не смачиваются). Температуру воды, распыляемой на поддоны 70 WG, можно контролировать и регулировать.

[0057] Как проиллюстрировано на ФИГ. 9 и 10, образцы семян высевают в требуемом лотке на станции 82 посева семян. Лотки 70, 72 подаются к станции 82 посева семян посредством лоткового конвейера 76. Станция 82 посева семян содержит робот 84 для перемещения и систему 86 для размещения семян или сеялку. В одном или большем количестве вариантов реализации изобретения станция посева семян может иметь другую конфигурацию и/или содержать другие компоненты, подходящие для посева семян в лотках 70, 72 или других подходящих средах. Робот 84 для перемещения забирает емкости 46 с конвейера 66 формирования очереди и подает емкости 46 в систему 86 размещения семян (например, пару бункеров). Робот 84 переносит ставшие пустыми емкости 46 в пустой ящик 48 для повторного использования. Проиллюстрированная система 86 размещения семян представляет собой модифицированную автоматическую барабанную сеялку. В целом, модифицированная автоматическая барабанная сеялка содержит (а) семенные бункеры, (b) автоматизированные системы удаления семян для удаления излишков семян, (с) автоматические регулирующие клапаны вместо ручных регуляторов подачи воздуха, (d) улавливающий колпак и автоматические средства транспортировки излишков семян в барабан для хранения отходов вместо поддона для сбора излишков семян, (е) порт для сбора образцов семян, используемый для корректировки количества семян, (f) укороченную конвейерную ленту с улучшенным контролем (например, лучшим сцеплением) лотка, (g) автоматический элемент наклона подаваемого лотка с сервоприводом, (h) датчик амплитуды вибрации семенного поддона (например, датчик обратной связи) и/или (i) контроллер амплитуды вибрации семенного поддона. Модифицированная автоматическая барабанная сеялка может использоваться в полностью автоматических или полуавтоматических процессах. Модифицированный подающий барабан сеялки предлагает несколько преимуществ, в том числе повышенную пропускную способность, непрерывность данных и уменьшение искажений данных, вызванных человеческими ошибками. В одном или большем количестве вариантов реализации изобретения система размещения семян может иметь другую конфигурацию и/или другой тип автоматической сеялки или устройства, подходящего для использования при размещении или посеве семян в лотках 70, 72 или других подходящих средах.

[0058] Тестовый лоток 70, 72 перемещается в положение под барабанной сеялкой 86, и барабан сеялки начинает вращаться. Небольшие отверстия в барабане позволяют использовать вакуум для извлечения семян на поверхность барабана. При вращении барабана, когда набор отверстий достигает дна барабана, вакуум отключается, и семена падают на лоток 70, 72 через шаблон 90, который регулирует размещение на лотке 70, 72. Барабан может иметь 3 или более рядов отверстий и высевать по 20 семян в ряд. Когда робот 84 для перемещения не работает с емкостями 46 для семян, он удаляет посевной шаблон 90 из лотка 70, 72 после посева и возвращает его на станцию 92 размещения шаблонов. В различных вариантах реализации изобретения станция 92 размещения шаблонов представляет собой систему опускания (например, опускающий подъемник или другое автоматическое устройство), которая перемещает шаблоны 90 вниз к лотку 70, 72, в идеале аккуратным и контролируемым образом, чтобы предотвратить повреждение шаблона 90, при этом обеспечивая равномерное размещение шаблона 90 на тестовом лотке 70, 72. В некоторых вариантах реализации шаблон 90 содержит однородный фон для облегчения подсчета семян.

[0059] В одном или большем количестве вариантов реализации изобретения шаблон 94 с задней подсветкой может использоваться для повышения производительности описанных в данном документе процессов за счет повышения точности подсчета семян и последующего устранения любого необходимого ручного контроля. Как проиллюстрировано на ФИГ. 10А и 10В шаблон 94 помещают на заполненный средой посевной лоток 70, 72 на станции 92 размещения шаблонов, установленной на автоматизированной линии. Лоток 70, 72, содержащий шаблон 90, перемещается конвейером 76 к станции 82 посева семян. Шаблон 94 и лоток 70, 72 проходят через станцию 82 посева семян, где сеялка 86 (например, модифицированная барабанная сеялка) помещает заданное количество семян в ряд карманов или каналов (например, лунок) в шаблоне 94 для посева. В целом, семена не обязательно должны проходить через шаблон 94, чтобы оказаться в посевной среде, а вместо этого они находятся на светорассеивателе в шаблоне 94 для посева с задней подсветкой.

[0060] Шаблон 94 и лоток 70, 72 выходят из станции 82 посева семян и останавливаются в определенном месте на конвейере 76. Затем лоток 70, 72 перемещается с помощью смонтированной на конвейере системы питания, чтобы обеспечить совмещение и возможность электрического соединения с разъемами питания на стороне шаблона. Система питания проверяет наличие электрического соединения и подает питание на расположенный на плате источник 122 света (например, светоизлучающие диоды (light emitting diode - LED)) для освещения светорассеивателя 98. Навесная смарт-камера, такая как система 160 визуализации, описанная ниже, получает и обрабатывает изображение, а затем передает результаты подсчета семян в систему управления автоматизированной линии.

[0061] Затем робот может занять положение над шаблоном 94 для посева и использовать захватное или подобное устройство для зацепления краев шаблона 94. Таким образом, робот удерживает шаблон 94, а устройство перемещает верхнюю часть шаблона (например, пневматический барабан, удерживаемый захватным устройством), которая затем высвобождает подсчитанные семена в посевную среду, содержащуюся в лотке 94. В некоторых случаях робот может высвободить, повторно активировать и снова высвободить пневматический барабан (или аналогичное устройство), чтобы гарантировать выпадение всех семян. Затем робот может извлечь шаблон 94 для посева из лотка 70, 72 и поместить его обратно в механизм опускания шаблона для повторного использования.

[0062] В целом, как показано на ФИГ. 17, шаблон 94 с задней подсветкой содержит верхнюю часть 96 шаблона, световод 98, печатные платы 120, интерфейс 102 питания и нижнюю часть 104 шаблона. Как проиллюстрировано на ФИГ. 18 и 19, верхняя часть 96 шаблона содержит каналы (например, лунки) 108, в которые поступают семена от барабанной сеялки 86, а затем совмещает их на правильном расстоянии над световодом 98. Верхняя часть 96 шаблона содержит заданное количество посевных каналов 108. В различных вариантах реализации изобретения посевные каналы 108 могут быть разделены на несколько областей для разнородных образцов. Верхняя часть 96 шаблона может также служить в качестве подвижного выпускного механизма для посевного шаблона 94. Верхняя часть 96 шаблона обычно изготавливается из прозрачного материала, например, из прозрачного поликарбоната, отполированного паром, чтобы обеспечить достаточное освещение шаблона 94 с целью визуализации.

[0063] Верхняя часть 96 шаблона может служить подвижным выпускным механизмом, перемещаясь в направлениях (например, из стороны в сторону или назад и вперед) и проталкивая семена в отверстие, открытое подвижной верхней частью. Затем семена падают через открытое отверстие в среду внутри посевного лотка 70, 72 (см. ФИГ. 29А и 29В, изображающие семена, падающие через открытое отверстие). Выпуском может управлять кулачковый ролик 100, установленным в обработанном пазу в верхней части 96 шаблона (см. ФИГ. 30).

[0064] Как показано на ФИГ. 20, световод 98 расположен непосредственно под верхней частью 96 шаблона. Световод 98 покрывает установленные в шаблоне светодиоды и рассеивает их свет, обеспечивая равномерно освещенную область визуализации. Световод 98 изготовлен из полупрозрачного материала, например, полупрозрачного полимера, например, полупрозрачного белого полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Световод 98 содержит заданное количество каналов 110 (например, лунок), которые смещены от каналов 108 в верхней части 96 шаблона до приведения в действие верхней части 96 шаблона. Каналы 108, 110 в верхней части 96 шаблона и световод 98 обычно совмещаются при приведении в действие верхней части 96 шаблона, позволяя семенам проходить. Световод 98 может также содержать карман, в котором находится сжимающая пружина для возврата верхней части 96 шаблона в закрытое положение после высвобождения роботом (не показано).

[0065] Как показано на ФИГ. 21, крепление 102 для совмещения и питания может быть установлено сбоку от шаблона 94 для посева. Крепление 102 может быть изготовлено из пластмассы, например, из пластмассы полиэфирэфиркетон (polyether ether ketone - PEEK), для предотвращения заедания соответствующих штифтов на пластине совмещения и нежелательной электропроводности. Крепление может содержать по меньшей мере один карман 114, например, два кармана, в каждом из которых находится целевой разъем, который получает питание от установленной на конвейере системы электропитания. Крепление также может содержать по меньшей мере одно отверстие для совмещения, например, два отверстия для совмещения, в которые вставляется установочный штырь при включении системы питания и приведения в действие.

[0066] В целом, нижняя часть 104 шаблона (ФИГ. 22) жестко прикреплена (например, болтами) к световоду 96. Нижняя часть 104 шаблона имеет каналы 116 (например, отверстия), совмещающиеся с каналами 110 световода 96. Нижняя часть 104 шаблона также может содержать карман, в котором размещаются печатные платы и источник света (например, LED), которые освещают область 82 посева. Нижняя сторона нижней части 104 шаблона может иметь форму, соответствующую конусным сторонам посевных лотков 70, 72. В некоторых вариантах реализации нижняя часть 104 шаблона выполнена из полупрозрачного материала, например, полупрозрачного полимера, например, полупрозрачного белого полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы.

[0067] Как показано на ФИГ. 23, шаблон 94 содержит по меньшей мере одну печатную плату (printed circuit board - РСВ) 120. Например, шаблон может содержать по меньшей мере один, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять, по меньшей мере шесть, по меньшей мере семь, по меньшей мере восемь, по меньшей мере девять, по меньшей мере десять, по меньшей мере 11, по меньшей мере 12, по меньшей мере 13, по меньшей мере 14 или по меньшей мере 15 печатных плат. В целом, расстояние между источником 122 света (например, LED) может соответствовать разнесению световода 98 шаблона и нижней части 104 шаблона. На ФИГ. 24А и 24В изображен один ряд печатных плат 120, содержащих LED. В некоторых вариантах реализации изобретения один LED 122 расположен под каждым из посевных каналов для обеспечения прямой задней подсветки (см. ФИГ. 25). Дополнительные светодиоды могут быть размещены в конце каждого ряда каналов для обеспечения равномерного освещения периметра 124 (см. ФИГ. 26). Шаблон 94 может содержать дополнительную печатную плату 120, которая содержит дополнительный ряд LED 122 для обеспечения освещения по периметру (см. ФИГ. 27А и 27В). Шаблон также может содержать дополнительную печатную плату 120, известную как шина 126 питания, для передачи электропитания от установленной на конвейере системы питания к печатным платам 120, содержащим LED (см. ФИГ. 28А и 28В).

[0068] Система питания также перемещает лоток для обеспечения правильного совмещения и возможности электрического соединения с разъемами 132 питания на стороне шаблона 94 (см. ФИГ. 31 и 32). Как проиллюстрировано на ФИГ. 33-36, система питания содержит, в целом, по меньшей мере одну регулируемую воздушную заслонку 142 (например, две воздушные заслонки), пластину 144 совмещения, содержащую по меньшей мере один разъем 132 питания (например, два разъема питания) и по меньшей мере один установочный штырь 146 (например, два установочных штыря) и ограничители хода 148. Установочные штыри 146 и разъемы 132 питания сопрягаются с отверстиями для совмещения и разъемами питания на шаблоне 94 для посева.

[0069] Система питания шаблона с задней подсветкой имеет три основных положения: начальное (ФИГ. 34), промежуточное (ФИГ. 35) и с подачей питания (ФИГ. 36). Вертикальный подъемный цилиндр 150 может быть выдвинут, а горизонтальный цилиндр 152 может быть отведен, чтобы установить пластину 144 совмещения напротив верхнего и заднего ограничителей хода в исходном положении. Таким образом, шина 134 электропитания вновь совмещается с поступающим шаблоном 94. Вертикальный подъемный цилиндр 150 втягивается в известное положение, в зависимости от типа лотка, для достижения промежуточного положения. Сферический подшипник 156, прикрепленный к пластине 144 совмещения, позволяет пластине 144 совмещения поворачиваться и совмещаться с верхней поверхностью шаблона 94 при отведении вертикального подъемного цилиндра 150. Пластина 144 совмещения остается напротив заднего ограничителя хода 148, чтобы обеспечить вращение только относительно требуемой оси. Горизонтальный цилиндр 152 выдвигается и перемещает пластину 144 совмещения от задних ограничителей хода 148, а установочные штифты 146 входят в соответствующие отверстия в шаблоне 94. Направляющие колеса 154 в верхней части пластины 144 совмещения катятся по верхней поверхности шаблона 94. Сферический подшипник 156 допускает минимальное перемещение в оставшихся двух направлениях после того, как пластина 144 совмещения перемещается вперед, чтобы гарантировать надежное взаимодействие пластины 144 совмещения и шаблона 94.

[0070] Как показано на ФИГ. 37, система 160 анализа (например, визуализации) захватывает и обрабатывает цифровое изображение засеянного освещенного шаблона 94 перед тем, как робот высыплет семена в посевную среду. Система 160 визуализации (например, камера) может быть установлена непосредственно над шаблоном 94 с задней подсветкой, в соответствии с расположением системы питания. Соответствующее программное обеспечение может затем запустить инструмент обнаружения шариков и алгоритм подсчета для оценки общего количества высеянных семян.

[0071] Как проиллюстрировано на ФИГ. 11А и 11В, лотки 70, 72 с высеянными в них семенами транспортируются лотковым конвейером 76 к станции 164 проверки и коррекции посева. Идентификатор лотка считывается датчиком и передается контроллеру. Таблица лотков в базе данных вводится в контроллер для определения правильного количества семян для лотка 70, 72. Формируется изображение лотка 70, 72 с помощью системы 160 визуализации, содержащей камеру и надлежащее освещение. Например, при формировании изображения лотка 72 RET лоток 72 может быть подсвечен сзади. При формировании изображения лотка 70 WG может использоваться освещение сверху. Изображения вводятся в контроллер (например, автономный компьютер) и анализируются с использованием программного обеспечения для обработки изображений, чтобы определить, например, координаты пропусков (например, пространств на лотке, в которых нет семян) и количества семян в лотке. Программное обеспечение также может определять наличие мусора или другого постороннего материала, не являющегося семенем, физическую чистоту высеянных семян, сорт высеянных семян, семеня с какими-либо повреждениями и другие характеристики. Эта информация о семенах передается системному контроллеру. Используя эту информацию, контроллер связывается с роботом 166 для регулировки посевного материала, чтобы отрегулировать количество семян в лотке 70, 72 и/или удалить мусор/инородный материал, поврежденные, загрязненные или несоответствующие семена из лотка 70, 72. Если в лотке 70, 72 содержится слишком много семян, как это определено контроллером на основе информации из таблицы лотков в базе данных или обнаруженного мусора, то контроллер связывается с роботом 166 для регулировки посевного материала, чтобы удалить одно или большее количество семян из лотка 70, 72 и/или удалить из лотка обнаруженный мусор/посторонний материал, поврежденные, загрязненные или неподходящие семена.

[0072] Если контроллер определяет, что один или большее количество семян отсутствуют в лотке 70, 72, то контроллер связывается с роботом 166 регулировки посевного материала, чтобы добавить одно или большее количество семян в лоток 70, 72 из области 164 коррекции семян. В некоторых вариантах реализации изобретения предпочтительно добавлять излишнее количество семян и удалять семена по мере необходимости. В альтернативных вариантах реализации изобретения предпочтительно добавлять мало семян и добавлять семена по мере необходимости. Подача семян для коррекции в область коррекции семян представляет собой часть из множества семян, укладываемых в барабанную сеялку 86. Эти семена пневматически транспортируются в область 164 коррекции, где они разделяются и размещаются в устройстве для обеспечения возможности доступа робота 166 регулировки посевного материала по мере необходимости. Устройство обычно может содержать устройство отбора, вакуум (например, вакуумное сопло) и т.д. Семена автоматически заменяются, когда робот 166 регулировки посевного материала извлекает их из устройства. После обработки всех лотков 70, 72 из этой группы лишние семена пневматически удаляются из системы и загружается следующая партия семян для корректировки.

[0073] В одном или большем количестве вариантов реализации изобретения может использоваться дополнительная или альтернативная визуализация. Например, могут использоваться такие датчики, как гиперспектральный, объемный, рентгеновский, но не ограничиваясь перечисленным. Подобная визуализация также может использоваться для сортировки семян, удаления нестандартных семян и устранения необходимости в проверке качества, поскольку партия семян уже была проверена и отсортирована по профилю генетической визуализации. Сбор данных визуализации в гиперспектральном/ближнем инфракрасном диапазоне (near-infrared - NIR) семян в месте посева для тестов на прорастание/RET и/или в месте оценки для проведения тех же тестов может быть использован для оценки сортовой и видовой чистоты партии семян, таким образом выполняя два требования по проверке качества одного и того же образца.

[0074] Как показано на ФИГ. 12, после проверки посева семян лотки транспортируются к станции 168 установки крышки и заделки вдоль лоткового конвейера 76. На лотки 72 RET необходимо устанавливать пластмассовые крышки, прежде чем отправлять их в камеры для проращивания. Робот 170 устанавливает крышки на лотки 72 RET. В лотках 70 WG необходима заделка семян. Тот же робот 170 (или другой робот) заделывает семена во влажные полотенца с помощью пластмассовой пластины. Контроллер управляет работой робота 170 и определяет, какие процессы требуется выполнить для лотка 70, 72, путем получения идентификатора лотка, сосканированного датчиком.

[0075] Как проиллюстрировано на ФИГ. 13 и 14, после установки крышек на лотки 72 RET или завершения заделки в лотках 70 WG лотки 70, 72 транспортируются посредством лоткового конвейера 76 к станции 172 загрузки тележек. Станция 172 загрузки тележек содержит робот 176 загрузки лотков и область загрузки тележек. Робот 176 загрузки лотков снимает лотки 70, 72 с лоткового конвейера 76 и загружает лотки 70, 72 в освещенные тележки 180 для проращивания в зоне загрузки тележек. Тележки 180 загружаются в зону приема области загрузки тележек вручную, хотя тележки могут загружаться с помощью робота 176 или другой машины. Идентификационная метка на тележке (например, штрих-код или RFID) сканируется и добавляется в базу данных. Индексатор тележек автоматически перемещает тележки из зоны приема, через область загрузки в зону выхода. В области загрузки робот находит центральную линию тележек и регулирует точки вставки на основе данных лазерных измерительных датчиков. Когда лотки 70, 72 с тестируемыми семенами прибывают в данную область, робот 176 собирает их и помещает на соответствующую тележку. После загрузки тележек 180 необходимым количеством они перемещаются в зону выхода, где оператор транспортирует тележку 180 в назначенное помещение 184 для проращивания. Новые тележки 180 загружаются в зону приема каждый раз, когда пара тележек 180 удаляется. Это позволяет автоматизированной линии работать без перебоев.

[0076] Как показано на ФИГ. 15, перед тем, как тележки 180 попадут в помещения 184 для проращивания семян, они помещаются в секцию 186 входной двери и сканируются для проверки правильности считывания идентификационной метки, чтобы гарантировать, что в системе выполняется правильный тест. Этот процесс может происходить автоматически и/или вручную. Зеленый свет 188 будет указывать на то, что идентификационная метка соответствует данным в системе, и тележка 180 может быть перемещена в помещение. Отрицательный результат считывания идентификационной метки приведет к включению предупреждающего индикатора 188, указывающего на несоответствие в процессе.

[0077] Как показано на ФИГ. 16, по прошествии указанного количества дней, когда образцы прорастут, тележки 180 RET удаляются из помещения 184 для проращивания и помещаются на станцию 190 анализа и оценки системы. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения анализ, выполняемый на станции 190 анализа и оценки, основан на визуализации семян. В одном или большем количестве вариантов реализации изобретения один или большее количество других типов анализов семян в дополнение к визуализации или вместо нее могут использоваться для анализа и оценки семян. В одном варианте реализации изобретения на станции 190 анализа и оценки происходит следующее (лотки WG оцениваются автоматически и/или вручную в отдельной области).

(i) Тележки помещаются на индексатор тележек анализа и оценки, который в любой момент времени может содержать в общей сложности шесть тележек.

(ii) Робот визуализации (или человек) 192 сканирует идентификационный код на тележках 180, чтобы убедиться в регистрации правильных данных испытаний, а затем снимает лотки 70, 72 с тележек 180 и помещает их в станцию 194 визуализации. Удаление лотков 70, 72 происходит либо автоматически с помощью робота, либо вручную.

(iii) Семена визуализируются, данные собираются и записываются. Визуализация и отслеживание информации происходит с использованием машиночитаемых тегов (например, меток RFID). В некоторых вариантах реализации изобретения системы визуализации размещаются над конвейерной лентой на станции визуализации, а лотки размещаются на конвейерной ленте. По мере движения конвейерной ленты различные лотки обрабатываются станцией визуализации либо статическим, либо непрерывным образом. В альтернативном варианте реализации визуализация может происходить путем простого перемещения лотков на станцию визуализации и из нее без использования конвейерной ленты. Анализ, проводимый в ходе этого процессе, может включать по меньшей мере одно из следующего: тестирование прорастания корешков, тестирование зародышей в теплых условиях, тестирование прорастания, тестирование внешнего вида, тестирование морфологии или их комбинацию.

(iv) После визуализации семян и регистрации данных робот 196 для установки и мойки лотков (или человек) получит сигнал удалить лоток 70, 72 из формирователя изображения 194 и поместить его в моечную машину 196, так что он будет перемещен далее по линии, агар и семена будут удалены с лотка, который затем будет направлен по конвейеру для мытья.

(v) После того, как лоток вымыт в моечной машине, робот 198 для установки чистого лотка (или человек) извлекает лоток из моечной машины и помещает его в тележку для чистых лотков для повторного использования.

[0078] Возможны модификации и изменения раскрытых вариантов реализации изобретения без выхода за пределы объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

[0079] При представлении элементов настоящего изобретения или его варианта(ов) реализации термины, представленные в единственном числе, а также термины «данный», «указанный» предназначены для обозначения того, что существует один или большее количество элементов. Термины «содержащий», «включающий в себя» и «имеющий» являются включительными и означают, что могут присутствовать дополнительные элементы, отличные от перечисленных элементов.

[0080] Поскольку в указанные выше конструкции, продукты и способы могут вноситься различные изменения, не выходя за пределы объема и сущности описанного изобретения, следует понимать, что все объекты, указанные в приведенном выше описании и на прилагаемых графических материалах, должны иметь иллюстративный, а не ограничивающий смысл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен способ автоматизированного посева и анализа семян, включающий транспортировку контейнеров с семенами к автоматизированной станции посева семян, при этом каждый контейнер содержит машиночитаемый тег, выполненный с возможностью связывания контейнера с информацией, хранящейся в базе данных, относящейся к семенам, содержащимся в контейнере. Выбор типа посевного лотка для приема семян на станции посева семян на основе типа тестирования семян. Посев семян из контейнеров в выбранный посевной лоток с применением станции посева семян, при этом выбранный посевной лоток содержит машиночитаемый тег, выполненный с возможностью связывания посевного лотка с информацией, хранящейся в базе данных, относящейся к семенам, высеянным в посевном лотке. Транспортировку семян на выбранном посевном лотке в область проращивание, проращивание. Транспортировку семян на посевном лотке на станцию анализа и оценки. Изобретение направлено на разработку эффективного способ автоматизированного посева и анализа семян. 11 з.п. ф-лы, 43 ил.

1. Способ автоматизированного посева и анализа семян, включающий:

транспортировку контейнеров, содержащих семена, к автоматизированной станции посева семян, при этом каждый контейнер содержит машиночитаемый тег, выполненный с возможностью связывания контейнера с информацией, хранящейся в базе данных, относящейся к семенам, содержащимся в контейнере;

выбор типа посевного лотка для приема семян на автоматизированной станции посева семян из нескольких различных типов посевных лотков на основе типа тестирования семян, которые будут высеиваться в выбранный посевной лоток;

посев по меньшей мере некоторых семян из контейнеров в выбранный посевной лоток с применением станции посева семян, при этом выбранный посевной лоток содержит машиночитаемый тег, выполненный с возможностью связывания посевного лотка с информацией, хранящейся в базе данных, относящейся к семенам, высеянным в посевном лотке;

транспортировку семян на выбранном посевном лотке в область проращивания;

предоставление возможности семенам в посевном лотке прорасти в области проращивания;

затем, после того, как посевной лоток находится в зоне проращивания в течение по меньшей мере периода времени, определенного для проращивания семян, транспортировку семян на посевном лотке на станцию анализа и оценки; и

анализ проросших семян в посевном лотке на станции анализа и оценки в соответствии с типом тестирования семян.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий отслеживание контейнеров во время указанной транспортировки с помощью конвейера путем сканирования машиночитаемых тегов в дискретных местах в ходе указанной транспортировки.

3. Способ по п. 1, в котором указанный посев включает извлечение семян из контейнеров и размещение семян в автоматической сеялке станции посева семян, и посев семян с использованием автоматической сеялки.

4. Способ по п. 3, дополнительно включающий формирование пар с применением процессора, имеющего доступ к базе данных, семян из одного из контейнеров с семенами из другого контейнера с образованием пар семян для посева в одном и том же посевном лотке.

5. Способ по п. 4, в котором выбор типа посевного лотка для приема семян включает:

определение с применением процессора типа посевного лотка, необходимого для анализа, путем сканирования машиночитаемых тегов, расположенных на контейнерах; и

автоматическое предоставление посевного лотка правильного типа из области хранения лотков.

6. Способ по п. 5, дополнительно включающий подтверждение с применением процессора того, что предоставлен правильный тип посевного лотка для выбранного контейнера с семенами, путем сканирования машиночитаемого тега, расположенного на посевном лотке.

7. Способ по п. 1, дополнительно включающий анализ лотка после указанного посева и до прорастания для определения одного или большего количества из следующего: количество семян, высеянных в посевном лотке, сорт семян, высеянных в посевном лотке, наличие посторонних материалов в посевном лотке, физическая чистота семян, высеянных в посевном лотке, наличие поврежденных семян, высеянных в посевном лотке, и их комбинация.

8. Способ по п. 1, дополнительно включающий сканирование машиночитаемого тега посевного лотка после указанного посева и до указанного прорастания.

9. Способ по п. 1, в котором указанный анализ включает проведение по меньшей мере одного из следующего: тестирование прорастания корешков, тестирование зародышей в теплых условиях, тестирование прорастания, тестирование внешнего вида, тестирование морфологии или их комбинацию.

10. Способ по п. 1, дополнительно включающий размещение шаблона на посевном лотке перед указанным посевом с применением автоматического устройства.

11. Способ по п. 10, в котором шаблон содержит шаблон с задней подсветкой.

12. Способ по п. 10, в котором посев по меньшей мере некоторых семян из контейнеров в выбранный посевной лоток включает:

размещение шаблона в конфигурации размещения, в которой лунки верхней части шаблона не совмещены с отверстиями в нижней части шаблона;

размещение по меньшей мере некоторых семян из контейнеров в лунки верхней части шаблона; и

перемещение шаблона из конфигурации размещения в посевную конфигурацию, в которой лунки верхней части шаблона совмещены с отверстиями в нижней части шаблона, тем самым обеспечивая возможность выпадения семян из лунок в верхней части шаблона через отверстия в нижней части шаблона на посевной лоток, над которым расположен шаблон.