BR112019000492B1 - Sistema para orientação de semente, unidade de fila para orientação de semente e implemento - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a sistemas, implementos, e métodos para orientação de semente durante operações de plantio de plantas agrícolas de campos agrícolas. Em uma modalidade, um sistema para orientação de semente inclui um disco de sementes capaz de rotação em operação e que tem pelo menos um singulador para ajustar uma orientação de semente para uma orientação de semente desejada para colocação dentro de um sulco durante o plantio. Um sistema de visão em proximidade do disco de sementes determina os dados de orientação de semente para a semente no disco de sementes.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. Número 62/362.463, depositado em 14 de Julho de 2017 intitulado: SISTEMAS, IMPLEMENTOS E MÉTODOS PARA A ORIENTAÇÃO DE SEMENTE COM SINGULADORES AJUSTÁVEIS DURANTE O PLANTIO.
[002] As modalidades da presente descrição referem-se a siste mas, implementos, e métodos para orientação de semente com singu- ladores ajustáveis durante plantio em sulcos ou valas de semente ou de campos agrícolas.
[003] Plantadores são utilizados para plantar sementes de colhei tas (por exemplo, milho, grão de soja) em um campo. As sementes precisam ser plantadas com um espaçamento consistente e com alta velocidade para diminuir o tempo de plantio. No entanto, as sementes são fornecidas dentro de um sulco ou vala em um modo não uniforme e isto pode afetar negativamente as condições de crescimento das colheitas.
[004] A presente descrição está ilustrada por meio de exemplo, e não por meio de limitação, nas figuras dos desenhos acompanhantes e nas quais:
[005] Figura 1 mostra um exemplo de um sistema para executar operações agrícolas (por exemplo, operações de plantio) de campos agrícolas que inclui operações de um implemento que tem unidades de fila de acordo com uma modalidade.
[006] Figura 2 ilustra uma arquitetura de um implemento 200 para operações de plantio em valas de campos agrícolas de acordo com uma modalidade.
[007] Figura 3 ilustra uma modalidade na qual a unidade de fila 300 é uma unidade de fila de plantador que tem uma funcionalidade de orientação de semente durante o plantio de acordo com uma modalidade.
[008] Figura 4A ilustra uma vista lateral de um sistema 400 para orientação de semente precisa dentro de uma vala durante o plantio de plantas agrícolas (por exemplo, plantas de milho, plantas de grão de soja, etc.) de acordo com uma modalidade.
[009] Figura 4B é uma vista em perspectiva descendente de um singulador e disco de sementes para orientação de semente passiva de acordo com uma modalidade.
[0010] Figura 4C é uma vista em perspectiva ascendente de um sin- gulador e um disco de sementes para orientação de semente passiva dentro de uma vala durante o plantio de plantas agrícolas (por exemplo, plantas de milho, plantas de grão de soja, etc.) de acordo com uma modalidade.
[0011] Figura 5 ilustra uma vista de topo 500 de orientações prefe ridas de sementes durante o plantio em uma vala ou sulco.
[0012] Figura 6 ilustra um fluxograma de uma modalidade para um método 600 de prover uma orientação de semente preferida durante o plantio para operações de campo.
[0013] Figura 7 mostra um exemplo de um sistema 1200 que inclui uma máquina 1202 (por exemplo, trator, colheitadeira combinada, etc.) e um implemento 1240 (por exemplo, plantador, cultivador, arado, pulverizador, espalhador, implemento de irrigação, etc.) de acordo com uma modalidade.
[0014] Aqui descritos estão sistemas, implementos, e métodos para orientação de semente durante operações de plantio de plantas agrícolas de campos agrícolas. Em uma modalidade, um sistema para orientação de semente inclui um disco de sementes capaz de rotação em operação e que tem pelo menos um singulador para ajustar uma orientação de semente para uma orientação de semente desejada para colocação dentro de um sulco durante o plantio. Um sistema de visão em proximidade do disco de sementes determina os dados de orientação de semente sobre o disco de sementes.
[0015] Aqui descritos estão sistemas, implementos, e métodos para orientação de semente durante as operações de plantio de plantas agrícolas de campos agrícolas.
[0016] Em uma modalidade, um sistema para orientação de se mente inclui um disco de sementes capaz de rotação em operação e que tem pelo menos um singulador ou orientador de sementes para ajustar uma orientação de semente para uma orientação de semente desejada para colocação dentro de um sulco durante o plantio. Um sistema de visão em proximidade do disco de sementes determina os dados de orientação de semente sobre o disco de sementes e provê um retorno para controlar o mecanismo orientador. Uma orientação de semente desejada e uniforme para sementes dentro de um sulco ou vala causa uma emergência de plantas uniforme mais rápida do solo, crescimento e altura aproximadamente uniforme das plantas, um consumo aproximadamente uniforme de água e nutrientes das plantas, e coleta- mento aproximadamente uniforme de luz solar para cada planta.
[0017] A emergência de plantas uniforme aperfeiçoa as condições de crescimento devido a menos sombreamento de plantas e folhas adjacentes e mais luz solar por folha da planta. Uma faixa desejada de orientações de folha pode também permitir que as folhas sejam mais visíveis de cima e assim aperfeiçoa as condições para aplicação de tratamento foliar de fertilizantes ou pesticidas. A faixa desejada de orientações de folhas pode também sombrear as ervas daninhas em maior medida para reduzir o crescimento de ervas daninhas.
[0018] Na descrição seguinte, numerosos detalhes estão apresenta dos. Será aparente, no entanto, para alguém versado na técnica, que as modalidades da presente divulgação podem ser praticadas sem estes detalhes específicos. Em alguns casos, estruturas e dispositivos bem conhecidos estão mostrados em forma de diagrama de blocos, ao invés de em detalhes, de modo a evitar obscurecer a presente descrição.
[0019] A Figura 1 mostra um exemplo de um sistema para executar operações agrícolas (por exemplo, operações de plantio) de campos agrícolas que inclui operações de um implemento que tem unidades de fila de acordo com uma modalidade. Por exemplo, e em uma modalidade, o sistema 100 pode ser implementado como um sistema baseado em nuvem com servidores, dispositivos de processamento de dados, computadores, etc. Aspectos, características, e funcionalidade do sistema 100 podem ser implementados em servidores, plantadores, monitores de plantador, combinados, laptops, tablets, terminais de computador, dispositivos de cliente, dispositivos de usuário (por exemplo, dispositivo 190), computadores portáteis, assistentes digitais pessoais, telefones celulares, câmeras, smartphones, telefones móveis, dispositivos de computação, ou uma combinação de qualquer destes ou outros dispositivos de processamento de dados.
[0020] Em outras modalidades, o sistema inclui um computador de rede ou um dispositivo de processamento embutido dentro de outro dispositivo (por exemplo, dispositivo de display) ou dentro de uma máquina (por exemplo, plantador, combinado), ou outros tipos de sistemas de processamento de dados que têm menos componentes ou talvez mais componentes do que aqueles mostrados na Figura 1. O sistema 100 (por exemplo, sistema baseado em nuvem) e operações agrícolas podem controlar e monitorar orientação de semente dentro de um sulco ou vala durante o plantio utilizando um implemento ou máquina. O sistema 100 inclui máquinas 140, 142, 144, 146 e implementos 141, 143, 145 acoplados a uma respectiva máquina. Os implementos (ou máquinas) podem incluir unidades de fila para operações de plantio de colheitas dentro de campos associados (por exemplo, campos 102, 105, 107, 109). O sistema 100 inclui um sistema de análise agrícola 102 que inclui um armazenamento de clima 150 com dados de clima correntes e históricos, um módulo de previsões de clima 152 com previsões de clima para diferentes regiões, e pelo menos um sistema de processamento 132 para executar instruções para controlar e monitorar diferentes operações (por exemplo, plantio, fertilização). O meio de armazenamento 136 pode armazenar instruções, software, programas de software, etc. para execução pelo sistema de processamento e para executar operações do sistema de análise agrícola 102. Em um exemplo, o meio de armazenamento 136 pode conter uma prescrição de plantio (por exemplo, prescrição de plantio que se refere a posições georeferenciadas no campo para parâmetros de plantio (por exemplo, tipo de solo, força descendente, velocidade, orientação de semente, etc.). O implemento 141 (ou qualquer dos implementos) pode incluir um implemento 200 cujos sensores e/ou controladores podem ser especificamente os elementos que estão em comunicação com a rede 180 para enviar sinais de controle ou receber dados como aplicados.
[0021] Um banco de dados de imagem 160 armazena imagens cap turadas de colheitas em diferentes estágios de crescimento. Um módulo de analítica de dados 130 pode executar analítica sobre dados agrícolas (por exemplo, imagens, clima, campo, safra, etc.) para gerar predições de colheita 162 relativas às operações agrícolas.
[0022] Um banco de dados de informações de campo 134 armazena dados agrícolas (por exemplo, estágio de crescimento de colheita, tipos de solo, características de solo, capacidade de retenção de umidade, etc.) para os campos que estão sendo monitorados pelo sistema 100. Um banco de dados de informações de práticas agrícolas 135 armazena in-formações de prática de fazenda (por exemplo, informações de plantio como aplicado, informações de pulverização como aplicada, informações de fertilização como aplicada, população de plantio, nutrientes aplicados (por exemplo, nitrogênio), níveis de safra, índices de propriedade (por exemplo, razão de população de sementes para um parâmetro de solo), etc.) para os campos que estão sendo monitorados pelo sistema 100. Um implemento pode obter dados de orientação de semente e prover estes dados para o sistema 100. Um banco de dados de custo / preço 138 armazena informações de custo inseridas (por exemplo, custo de sementes, custo de nutrientes (por exemplo, nitrogênio)) e informações de preços de mercadoria (por exemplo, receita de colheita).
[0023] O sistema 100 mostrado na Figura 1 pode incluir uma inter face de rede 118 para comunicar com outros sistemas ou dispositivos tais como dispositivos de drone, dispositivos de usuário e máquinas (por exemplo, plantadores, combinados) através de uma rede 180 (por exemplo, Internet, rede de área ampla, WiMax, satélite, celular, rede IP, etc.). A interface de rede inclui um ou mais tipos de transceptores para comunicar através da rede 180.
[0024] O sistema de processamento 132 pode incluir um ou mais microprocessadores, processadores, um sistema em um chip (circuito integrado), ou um ou mais microcontroladores. O sistema de processamento inclui uma lógica de processamento para executar instruções de software de um ou mais programas. O sistema 100 inclui um meio armazenamento 136 para armazenar dados e programas para execução pelo sistema de processamento. O meio de armazenamento 136 pode armazenar, por exemplo, componentes de software tal como uma aplicação de software para controlar e monitorar as operações de plantio ou qualquer outra aplicação de software. O meio de armazenamento 136 pode ser qualquer forma conhecida de um meio de armazenamento não transitório legível por uma máquina, tal como memória de semicondutor (por exemplo, flash; SRAM; DRAM; etc.) ou memória não volátil, tal como discos rígidos ou unidade de estado sólido.
[0025] Apesar do meio de armazenamento (por exemplo, meio não transitório acessível por máquina) ser mostrado em uma modalidade exemplar como sendo um único meio, o termo "meio não transitório acessível por máquina" deve ser tomado incluindo um único meio ou múltiplos meios (por exemplo, um banco de dados centralizado ou distribuído, e/ou caches associados e servidores) que armazenam os um ou mais conjuntos de instrução. O termo "meio não transitório acessível por máquina" também deverá ser tomado incluindo qualquer meio que seja capaz de armazenar, codificar ou carregar um conjunto de instruções para execução pela máquina e que faz com que a máquina execute qualquer uma ou mais das metodologias da presente descrição. O termo "suporte não transitório acessível por máquina" deverá consequentemente ser tomado incluindo, mas não limitado a, memórias de estado sólido, meios óticos e magnéticos, e sinais de onda portadora.
[0026] A Figura 2 ilustra uma arquitetura de um implemento 200 para operações de plantio em valas de campos agrícolas de acordo com uma modalidade. O implemento 200 (por exemplo, plantador, cultivador, arado, etc.) inclui pelo menos um funil de granel 202 com cada funil de granel contendo uma variedade de semente (por exemplo, uma variedade de semente ou uma variedade de grão de soja). Cada funil de granel está de preferência em comunicação de fluido com um arrastador de sementes individual (não mostrado). Cada arrastador de sementes está de preferência montado em uma saída inferior do funil de granel 202 associado. Cada arrastador de sementes está de preferência em comunicação de fluido com uma fonte de pressão pneumática e configurado para transportar as sementes arrastadas por ar através de uma pluralidade de linhas de sementes 204 para as unidades de fila 220-217. Um controlador 260 (por exemplo, controlador de acionamento) está de preferência configurado para gerar um sinal de comando de acionamento que corresponde a uma taxa desejada de rotação de disco de sementes para medidores de sementes das unidades de fila. O controlador de acionamento 260 está de preferência em comunicação de dados com um monitor de plantador de uma máquina. O implemento também inclui sensores 240 (por exemplo, sensores de velocidade, sensores de sementes para detectar a passagem de sementes, sensores de força descendentes, válvulas atuadoras, sensores de velocidade para a máquina, sensores de força de sementes para um plantador, vácuo, elevador, sensores inferiores para um implemento, etc.) para controlar e monitorar operações do implemento. Os sensores podem ser utilizados sobre o implemento 200 ou em unidades de fila de fila por fila ou a montante de onde as linhas de sementes ramificam para as unidades de fila, conforme ilustrado na Figura 2.
[0027] As unidades de fila estão mecanicamente acopladas nas es truturas 220-227 as que estão mecanicamente acopladas a uma barra 10. Cada unidade de fila pode incluir sensores e componentes que têm um mecanismo de orientação de semente (disco de sementes, correia transportadora, correia de sementes, atuadores, pressão de ar) para a obter uma orientação de semente apropriada e/ou posicionamento de sementes durante o plantio em uma vala ou sulco em um campo agrícola. Cada unidade de fila pode incluir um respectivo disco de sementes 240-247 para receber a semente de funil auxiliar, orientar a semente em uma orientação desejada, e então posicionar a semente dentro da vala a uma certa profundidade. Em outro exemplo, uma correia de sementes recebe a semente do disco de sementes e provê a semente para o solo. Cada disco de sementes pode incluir pelo menos um sistema de visão de sementes (por exemplo, visão de máquina, lidar (detecção e alcance de luz)) para determinar dados de orientação da semente ou um sensor capacitivo para refinar um mecanismo de orientação com base na detecção de um tamanho de semente no disco de sementes ou na correia de sementes. As unidades de fila podem incluir qualquer uma das modalidades aqui descritas em conjunto com as Figuras 2, 3 e 4A, 4C.
[0028] A Figura 3 ilustra uma modalidade na qual a unidade de fila 300 é uma unidade de fila de plantador que tem uma funcionalidade de orientação de semente durante o plantio de acordo com uma modalidade. A unidade de fila 300 está de preferência conectada articulada na barra de ferramentas 14 (por exemplo, barra 10 da Figura 2) por uma articulação paralela 316. Um atuador 318 está de preferência disposto para aplicar uma força de levantamento e/ou abaixamento sobre a unidade de fila 300. Um sistema de abertura 384 de preferência inclui dois discos de abertura 344 montados rolantes em uma haste que estende para baixo 354 e disposto para abrir uma vala 38 em forma de v ou sulco no solo 40. Um par de rodas de calibração 348 está suportado articulado por um par de braços de roda de calibração 360 correspondente. A altura das rodas de calibração 348 em relação aos discos de abertura 344 determina a profundidade da vala 38. Um balancim de ajuste de profundidade 368 limita o deslocamento ascendente dos braços de roda de calibração 360 e assim o deslocamento ascendente das rodas de cali- bração 348. Um sensor de força descendente (não mostrado) está de preferência configurado para gerar um sinal relativo à quantidade de força imposta pelas rodas de calibração 348 sobre o solo 40; em algumas modalidades, o sensor de força descendente compreende um pino instrumentado ao redor do qual o balancim 368 está acoplado articulado na unidade de fila 300.
[0029] Continuando a referir à Figura 3, um medidor de sementes 302, está de preferência montado na unidade de fila 300 e disposto para depositar as sementes 42 dentro da vala 38, por exemplo, através de um atuador, martelo, ou acelerador do medidor de sementes. Um medidor de sementes adicional opcional (não mostrado) pode também estar incluído sobre a unidade de fila. O medidor de sementes 302 de preferência inclui um alojamento do lado de semente 330 que tem um funil auxiliar 332 para armazenar sementes 42 para serem depositadas pelo medidor. O medidor de sementes 302 de preferência inclui um alojamento de lado de vácuo 340, que inclui uma abertura de vácuo 342 que puxa um vácuo dentro do alojamento de lado do vácuo. O medidor de sementes 302 de preferência inclui um sistema de visão 334 (por exemplo, visão de máquina, lidar (detecção e alcance de luz)) para determinar dados de orientação de semente enquanto sobre um disco de sementes 336 que inclui aberturas de semente (não mostradas) ou um sensor ca- pacitivo para refinar um mecanismo de orientação com base na detecção de um tamanho de semente. O disco de sementes de preferência separa volumes internos do alojamento de lado do vácuo e do alojamento de lado de sementes. Em operação, as sementes 42 comunicadas do funil auxiliar 332 para dentro do alojamento de lado de sementes 330 são capturadas sobre as aberturas de semente devido ao vácuo no alojamento de lado do vácuo e então providas para dentro da vala 38. O medidor está de preferência motorizado por um acionamento elétrico individual 315. O acionamento está de preferência configurado para acionar uma disco de sementes dentro do medidor de sementes associado. Em outras modalidades, o acionamento 315 pode compreender um acionamento hidráulico ou outro motor configurado para acionar o disco de sementes. Um sistema de fechamento 386, que inclui uma ou mais rodas de fechamento está acoplado articulado na unidade de fila 300 e configurado para fechar a vala 38.
[0030] O disco de sementes está de preferência projetado para po sicionar as sementes com uma orientação desejada no fundo da vala 38 antes da vala ser fechada. O disco de sementes inclui uma funcionalidade de orientação de semente (por exemplo, singuladores ajustáveis, orientadores) para mudar uma orientação da semente. O disco de sementes pode incluir um atuador para pressionar a semente para dentro da vala 38 enquanto preservando a orientação desejada da semente. O atuador pode incluir pelo menos um de um fluxo de ar e um ou mais atuadores mecânicos para pressionar a semente dentro da vala.
[0031] A Figura 4A ilustra uma vista lateral de um sistema 400 para orientação de semente precisa dentro de uma vala durante o plantio de plantas agrícolas (por exemplo, plantas de milho, plantas de grão de soja, etc.) de acordo com uma modalidade. Em um exemplo, o sistema 400 está incluído com uma unidade de fila (por exemplo, unidades de fila 210-217, unidade de fila 300) que tem uma direção de deslocamento D. O sistema 400 inclui um disco de sementes 420 para prover sementes (por exemplo, a semente 441) com uma orientação desejada para uma vala ou sulco dentro de uma superfície do solo 440.
[0032] Um medidor de sementes de preferência inclui um sistema de visão 472 (por exemplo, visão de máquina, lidar (detecção e alcance de luz) para determinar dados de orientação de semente enquanto sobre um disco de sementes 420 que inclui aberturas de semente 421. Em operação, as sementes comunicadas de um funil auxiliar para dentro do alojamento de lado das sementes são capturadas sobre as aberturas de semente devido ao vácuo no alojamento de lado de vácuo. As sementes de preferência uma orientação de semente uniforme (por exemplo, um eixo geométrico longitudinal da semente sendo alinhado em uma orientação específica com relação ao disco de sementes 420) com base em um ajuste com pelo menos um dos singuladores 410 e 412. A semente pode ser randomicamente colocada sobre as aberturas de semente e então um ajuste de orientação com os singuladores ou orientadores ocorre com base em dados de pré-orientação que são obtidos com o sistema de visão 472. O disco de sementes gira (por exemplo, no sentido horário 470, rotação no sentido anti-horário) e então provê as sementes dentro de uma vala do solo 440 com o atuador 414 o qual preserva uma orientação das sementes. O atuador pode incluir pelo menos um de um fluxo de ar e um ou mais atuadores mecânicos para pressionar as sementes dentro da vala.
[0033] Em outro exemplo, o sistema de visão 742 ou um sensor ca- pacitivo determina se a semente randomicamente colocada sobre as aberturas de semente pode ser caracterizada como um grande tipo de semente ou um pequeno tipo de semente. Com base nesta determinação, pelo menos um singulador ajusta uma orientação da semente. Lobos de um singulador podem se mover para dentro na direção do disco de sementes ou para fora afastando do disco de sementes para este ajuste.
[0034] Em uma modalidade, a orientação é mudada com pelo me nos um dos singuladores para uma das orientações preferidas 520, 530, ou 540 como ilustrado na Figura 5 para aperfeiçoar o crescimento e orientação de folhas da planta agrícola que foi plantada. Em uma modalidade alternativa, uma orientação ativa utilizando os singuladores 410 e 412 da Figura 4A pode ser substituída por uma orientação passiva. Exemplos de orientação passiva para sementes sobre um disco de sementes estão descritos e ilustrados na Publicação Internacional Número WO 2016/077651, a totalidade da qual está aqui incorporada por referência.
[0035] A Figura 4B ilustra uma perspectiva descendente e a Figura 4C ilustra uma vista perspectiva ascendente de um singulador e um disco de sementes para orientação de semente passiva durante o plantio de plantas agrícolas (por exemplo, plantas de milho, plantas de grão de soja, etc.) de acordo com uma modalidade. Um medidor de sementes 1300 inclui um singulador 1380 que substitui os singuladores 410 e 412 de acordo com um exemplo. Um singulador 1380 está de preferência disposto para remover todas menos uma semente de cada abertura de semente 1372. O singulador 1380 está de preferência suportado por uma mola axial que permite o singulador flutuar axialmente com o movimento axial do disco de sementes 1370, como descrito na Patente U.S. Número 7.699.009 ("a patente '009"), a totalidade da qual está por meio disto aqui incorporada por referência. O singulador 1380 está de preferência suportado por uma mola radial que permite o singulador flutuar radialmente com o movimento radial do disco de sementes 1370, como descrito na patente '009. O singulador 1380 está de preferência disposto axialmente no plano com a face do disco de sementes 370. O singulador 1380 de preferência inclui uma pluralidade de lobos externos 1382a, 1382b, 1382c dispostos para parcialmente passar sobre as aberturas de semente de modo que uma ou mais sementes sobre uma abertura de semente 1372 são contactadas e movidas radialmente para dentro conforme a abertura de semente passa por cada lobo.
[0036] O singulador 1380 de preferência inclui uma pluralidade de lobos internos 1384a, 1384b, 1386 dispostos para parcialmente passar sobre as aberturas de semente de modo que um ou mais sementes sobre uma abertura de semente 1372 são contactadas e movidas radialmente para fora conforme a abertura de semente passa por cada lobo. Em um exemplo, cada lobo de preferência tem uma superfície chanfrada arqueada adjacente às aberturas de semente 1372 de modo que as sementes que passam pelo lobo são gradualmente movidas de uma primeira posição radial para uma segunda posição radial. A superfície chanfrada arqueada dos lobos 1382, 1384 de preferência levanta as sementes ligeiramente da superfície do disco 1370. As geometrias reais dos lobos de orientação e guias do singulador estão baseadas em uma orientação direcionada (por exemplo, primeiro eixo geométrico de semente) neste estágio de orientação de semente.
[0037] Em operação, uma guia de orientação de semente externa 1383 e uma guia de orientação de semente interna 1386 (lobo interno) de preferência mudam a orientação de uma semente ao redor de um eixo tangencial ao percurso circular da semente sobre o disco de sementes (um "eixo geométrico tangencial"). As guias de orientação de semente 1383, 1386 estão de preferência configuradas para reorientar a semente ao redor de um eixo geométrico tangencial sem levantar a semente da superfície do disco de sementes 1370. Em uma modalidade preferida, as guias 1383, 1386 não sobrepõem as aberturas de semente 1372; em outras modalidades, a guia 1383 ligeiramente sobrepõe as aberturas de semente 1372. Em uma modalidade preferida, a guia de orientação de semente 1383 gira a semente ao redor de um eixo geométrico tangencial em uma primeira direção (por exemplo, no sentido anti-horário ao longo de uma vista oposta ao vetor de velocidade tangencial da semente) e a guia de orientação de semente 1386 gira a semente ao redor de um eixo geométrico tangencial em uma segunda direção (por exemplo, no sentido horário ao longo de uma vista oposta ao vetor de velocidade tangencial da semente).
[0038] Na modalidade ilustrada, as guias 1383, 1386 estão monta das no singulador 1380. A guia externa 1383 está fixada no (por exemplo, formada como uma parte com) o lobo externo 382c. A guia interna 1386 está fixa no lobo interno 384b por um braço 1385; a guia interna 1386 está de preferência angularmente espaçada no sentido horário da guia externa 1383 por um deslocamento angular aproximadamente o mesmo que um deslocamento angular entre o lobo interno 1384b e o lobo externo 1382c. Deve ser apreciado que como as guias 1383, 1386 estão fixas no singulador 1380, as guias são permitidas flutuar com o singulador para reter uma posição radial e axial consistente em relação ao percurso de semente do disco de sementes 1370. Em outras modalidades, as guias 1383, 1386 podem ser montadas separadamente do singulador 1380.
[0039] Observando a Figura 4C, a guia 1383 de preferência inclui uma superfície chanfrada 1320 que tem um ângulo de disco de sementes relativo à superfície do disco de sementes 1370. O ângulo de disco de sementes de preferência aumenta continuamente em uma direção no sentido horário de modo que as sementes são reorientadas por contato com a superfície chanfrada 1320 conforme as sementes passam a guia 1383 na direção do sentido horário. Uma superfície chanfrada 1310 está de preferência disposta entre o lobo 1382c e a superfície chanfrada 1320. A superfície chanfrada 1310 de preferência continuamente guia a semente de contato com o lobo 1382c para contato com a superfície chanfrada 1320. A guia 1383 de preferência ainda inclui uma superfície axial 1330 de preferência disposta no sentido horário da superfície chanfrada 1320. A superfície axial 1330 de preferência estende no sentido horário ao longo do percurso de semente de modo que as sementes que passam na superfície axial 1330 em uma direção no sentido horário contactam a superfície axial 1330 e permanecem radialmente para dentro da superfície axial 1330. Em algumas modalidades a superfície axial 1330 está disposta na ou radialmente para fora de uma extremidade radialmente externa das aberturas de semente; em outras modalidades, a superfície axial 1330 está disposta radialmente para dentro da extremidade radialmente para fora das aberturas de semente e radialmente para fora do centro das aberturas de semente. Um sistema de visão opcional 1374 está localizado na proximidade do disco de sementes para prover um retorno para uma orientação correta das sementes. Também opcionalmente, a agressividade das características de orientador (por exemplo, 1383, 1386) em termos de uma extensão de ajuste da orientação pode ser automaticamente ajustada com base no retorno de pelo menos um sistema de visão (por exemplo, 1374).
[0040] O disco de sementes gira e então provê a semente dentro de uma vala do solo 440 com o atuador 4134 o qual preserva uma orientação da semente. O atuador pode incluir pelo menos, um de um fluxo de ar e um ou mais atuadores mecânicos para pressionar a semente dentro da vala da superfície do solo 440.
[0041] Em uma modalidade, a orientação é mudada com o singula- dor 1380 para uma das orientações preferidas 520, 530, ou 540, como ilustrado na Figura 5 para ter uma orientação de semente uniforme para a semente dentro de um sulco ou vala. Isso causa uma emergência uniforme mais rápida do solo, crescimento e altura aproximadamente uniforme das plantas, consumo de água e nutrientes aproximadamente uniforme para as plantas, coletamento uniforme de luz solar para cada planta, e aperfeiçoa o crescimento e orientação de folhas das plantas agrícolas que foram plantadas.
[0042] A Figura 5 ilustra uma vista de topo 500 de orientações de sejadas ou preferidas de sementes durante o plantio em uma vala ou sulco. Filas de plantas de milho têm uma orientação de fila 510 em um campo. As sementes 521 e 522 têm uma primeira orientação 520 na qual as pontas da semente estão posicionadas em uma direção descendente (eixo geométrico z) dentro do solo e embriões estão posicionados em uma direção (eixo geométrico y) que é transversal com relação a uma direção (eixo geométrico x) da orientação de fila 510. As sementes 531 e 532 têm uma segunda orientação 530 na qual as pontas das sementes estão posicionadas em uma direção (eixo geométrico y) que é transversal com relação a uma direção (eixo geométrico x) da orientação de fila 510 e os embriões faceiam para baixo para dentro do solo. As sementes 541 e 542 têm uma terceira orientação 540 na qual as pontas das sementes estão posicionadas em uma direção (eixo geométrico y) que é transversal com relação a uma direção (eixo geométrico x) da orientação de fila 510 e os embriões faceiam para cima afastando do solo. Estas orientações de sementes 520, 530, e 540 estão designadas para produzir folhas das plantas de milho que têm um eixo geométrico longitudinal em uma direção (eixo geométrico y) que é subs-tancialmente transversal com relação a uma direção (eixo geométrico x) de orientação de fila 510 ou pelo menos tendo um eixo geométrico longitudinal de orientações de folha que não são paralelas com relação a uma direção da orientação de fila 510. Neste modo, as folhas terão mais exposição ao sol e menos sombreamento de outras folhas ou plantas adjacentes em uma fila. Em um exemplo, uma orientação de folha desejada ou faixa de orientações de folha é qualquer orientação que não seja paralela ou substancialmente paralela com uma direção (eixo geométrico x) da orientação de fila 510. Em outro exemplo, uma orientação de folha desejada ou faixa de orientações folha é qualquer orientação que seja substancialmente perpendicular com uma direção (eixo geométrico x) da orientação de fila 510 com uma certa rotação angular (por exemplo, +/- 45 graus de ser perpendicular ao eixo geométrico x).
[0043] A Figura 6 mostra um fluxograma de uma modalidade para um método 600 de prover uma orientação se semente preferida durante o plantio para operações de campo. O método 600 é executado pela lógica de processamento que pode compreender um hardware (circuitos, lógica dedicada, etc.), software (tal como é executado em um sistema de computador de uso geral ou uma máquina ou um dispositivo dedicado), ou uma combinação de ambos. Em uma modalidade, o método 600 é executado por lógico de processamento de pelo um sistema de processamento de dados (por exemplo, sistema 102, máquina, implemento, unidade de fila, dispositivo de usuário, etc.). O sistema ou dispositivo executa instruções de uma aplicação ou programa de software com lógica de processamento. A aplicação ou programa de software pode ser iniciado por um sistema ou pode notificar um operador ou usuário de uma máquina (por exemplo, trator, plantador, combinado) dependendo se a orientação de semente precisa ser mudada.
[0044] No bloco 602, um sistema monitora dados agrícolas que in cluem informações de plantio, informações de práticas agrícolas, e dados de orientação de semente (por exemplo, dados de pré-orientação, dados de pós-orientação). Um sistema de visão (por exemplo, sistema de visão 472, sistema de visão 482, sistema de visão 1374) determina dados de orientação para orientação de semente sobre um disco de sementes para uma operação de plantio no bloco 604. No bloco 606, o sistema (ou dispositivo) faz com que o disco de sementes ajuste uma orientação com pelo menos um singulador ou orientador para prover uma orientação desejada ou preferida (por exemplo, 520, 530, 540). Este ajuste pode ser baseado pelo menos parcialmente nos dados de orientação para a semente sobre o disco de sementes. No bloco 608, o sistema dinamicamente determina se os dados de orientação de semente indicam que uma condição limite (por exemplo, condição limite para faixa de orientações no disco de sementes) foi violada. Se assim então o sistema dinamicamente ajusta um parâmetro ou ajuste apropriado de um componente (por exemplo, orientação de semente no disco de sementes), máquina ou implemento que causou a violação da condição de limite no bloco 610. O método 600 pode então retornar para o bloco 604 para continuar a coletar dados de orientação para uma operação de plantio. Se nenhuma violação ocorrer no bloco 608, o método continua a monitorar os dados de orientação de semente para determinar se a condição limite foi violada no bloco 608.
[0045] A Figura 7 mostra um exemplo de um sistema 1200 que in clui uma máquina 1202 (por exemplo, trator, colheitadeira combinada, etc.) e um implemento 1240 (por exemplo, plantador, cultivador, arado, pulverizador, espalhador, implemento de irrigação, etc.) de acordo com uma modalidade. A máquina 1202 inclui um sistema de processamento 1220, memória 1205, rede de máquina 1210 (por exemplo, rede de protocolo de barramento serial de rede de área de controlador (CAN), uma rede ISOBUS, etc.), e uma interface de rede 1215 para comunicar com outros sistemas ou dispositivo incluindo o implemento 1240. A rede de máquina 1210 inclui sensores 1212 (por exemplo, sensores de velocidade), controladores 1211 (por exemplo, receptor de GPS, unidade de radar) para controlar e monitorar as operações da máquina ou implemento. A interface de rede 1215 pode incluir pelo menos um de um transceptor GPS, um transceptor de WLAN (por exemplo, WiFi), um transceptor infravermelho, um transceptor de Bluetooth, Ethernet, ou outras interfaces de comunicações com outros dispositivos e sistemas incluindo o implemento 1240. A interface de rede 1215 pode ser integrada com a rede de máquina 1210 ou separada da rede de máquina 1210 como ilustrado na Figura 12. As portas de I/O 1229 (por exemplo, uma porta de diagnóstico / diagnóstico a bordo (OBD)) permitem uma comunicação com outro sistema ou dispositivo de processamento de dados (por exemplo, dispositivos de display, sensores, etc.).
[0046] Em um exemplo, a máquina executa operações de um trator que está acoplado a um implemento para operações de plantio de um campo. Os dados de orientação de semente para cada unidade de fila do implemento podem ser associados com dados locacionais no momento de plantio para ter uma melhor compreensão da orientação de semente para cada fila e região de um campo. Dados associados com o plantio podem ser exibidos sobre pelo menos um dos dispositivos de display 1225 e 1230.
[0047] O sistema de processamento 1220 pode incluir um ou mais microprocessadores, processadores, um sistema em um chip (circuito integrado), ou um ou mais microcontroladores. O sistema de processamento inclui uma lógica de processamento 1226 para executar instruções de software de um ou mais programas e uma unidade de comunicação 1228 (por exemplo, transmissor, transceptor) para transmiti e receber comunicações da máquina através da rede de máquina 1210 ou interface de rede 1215 ou implemento através de rede de implemento 1250 ou interface de rede 1260. A unidade de comunicação 1228 pode ser integrada com o sistema de processamento ou separada do sistema de processamento. Em uma modalidade, a unidade de comunicação 1228 está em comunicação de dados com a rede da máquina 1210 e a rede de implemento 1250 através de uma porta de diagnóstico / OBD das portas de I/O 1229.
[0048] A lógica de processamento 1226 que inclui um ou mais pro cessadores pode processar as comunicações recebidas da unidade de comunicação 1228 incluindo dados agrícolas (por exemplo, dados de GPS, dados de plantio, dados de orientação de semente, etc.). O sistema 1200 inclui uma memória 1205 para armazenar dados e programas para execução (software 1206) pelo sistema de processamento. A memória 1205 pode armazenar, por exemplo, componentes de software, tais como software de plantio para análise de plantio e orientação de semente para executar operações da presente descrição, ou qualquer outra aplicação ou módulo de software, imagens (por exemplo, imagens capturadas de colheitas), alertas, mapas, etc. A memória 1205 pode ser qualquer forma conhecida de um meio de armazenamento não transitório legível por máquina, tal como uma memória semicondutor (por exemplo, flash; SRAM; DRAM; etc.) ou memória não volátil, tal como discos rígidos ou unidade de estado sólido. O sistema pode também incluir um subsistema de entrada / saída de áudio (não mostrado) o qual pode incluir um microfone e um alto-falante para, por exemplo, receber e enviar comandos de voz ou para autenticação ou autorização de usuário (por exemplo, biometria).
[0049] O sistema de processamento 1220 comunica bidirecional mente com a memória 1205, a rede de máquina 1210, a interface de rede 1215, o módulo de controle de cabine 1270, o dispositivo de display 1230, o dispositivo de display 1225 e as portas de I/O 1229 através de conexões de comunicação 1231-1236, respectivamente.
[0050] Os dispositivos de display 1225 e 1230 podem prover inter faces de usuário visuais para um usuário ou operador. Os dispositivos de display podem incluir controladores de display. Em uma modalidade, o dispositivo de display 1225 é um dispositivo tablet portátil ou dispositivo de computação com uma tela de toque que exibe dados (por exemplo, dados de plantio, dados de orientação de semente, imagens capturadas, camada de mapa de vista localizada, mapas de campo de alta definição de dados de orientação de semente como aplicados, dados como plantado ou como colhido ou outras variáveis ou parâmetros agrícolas, mapas de safra, alertas, etc.) e dados gerados por uma aplicação de software de análise de dados agrícolas e recebe entrada do usuário ou operador para uma vista explodida de uma região de um campo, monitorando e controlando operações de campo. As operações podem incluir a configuração da máquina ou implemento, reporte de dados, controle da máquina ou implemento incluindo sensores e controladores, e armazenamento dos dados gerados. O dispositivo de display 1230 pode ser um display (por exemplo, um display provido por um fabricante de equipamento original (OEM)) que exibe imagens e dados para uma camada de mapa de vista localizada, dados de plantio como aplicados incluindo dados de orientação de semente, dados como plantado ou como colhido, dados de safra, controlar uma máquina (por exemplo, plantador, trator, combinado, pulverizador, etc.), dirigir a máquina, e monitorar a máquina ou um implemento (por exemplo, plantador, combinado, pulverizador, etc.) que está conectado na máquina com sensores e controladores localizados sobre a máquina ou implemento.
[0051] Um módulo de controle de cabine 1270 pode incluir um mó dulo de controle adicional para habilitar ou desabilitar certos componentes ou dispositivos da máquina ou implemento. Por exemplo, se o usuário ou operador não for capaz de controlar a máquina ou implemento utilizando um ou mais dos dispositivos de display, então o módulo de controle da cabine pode incluir comutadores para desligar ou apagar componentes ou dispositivos da máquina ou implemento.
[0052] O implemento 1240 (por exemplo, plantador, cultivador, arado, pulverizador, espalhador, implemento de irrigação, etc.) inclui uma rede de implemento 1250, um sistema de processamento 1262, uma interface de rede 1260, e portas de entrada / saída opcionais 1266 para comunicar com outros sistemas ou dispositivos incluindo a máquina 1202. A rede de implemento 1250 (por exemplo, uma rede de protocolo de barramento serial de rede de área de controlador (CAN), uma rede ISOBUS, etc.) está acoplada a pelo menos um funil de granel 1290 com cada funil de granel contendo uma variedade de sementes (por exemplo, uma variedade de sementes ou uma variedade de grão de soja). Cada funil de granel está de preferência em comunicação de fluido com um arrastador de sementes individual (não mostrado). Cada arrastador de sementes está de preferência montado em uma saída inferior do funil de granel associado. Cada arrastador de sementes está de preferência em comunicação de fluido com uma fonte de pressão pneumática P1256 e configurado para transportar sementes arrastadas por ar através de uma pluralidade de linhas de sementes para as unidades de fila 1280, 1281,... N. O implemento inclui sensores 1252 (por exemplo, sensores de velocidade, sensores de sementes para detectar a passagem de sementes, sensores para determinar dados de orientação de semente, sensores de força descendente, válvulas atuadoras, sensores de umidade ou sensores de fluxo para um combinado, sensores de velocidade para a máquina, sensores de força de semente para um plantador, sensores de aplicação de líquido para um pulverizador, sensores de vácuo, levantamento, abaixamento para um implemento, sensores de fluxo, etc.), controladores 1254 (por exemplo, receptor de GPS, controlador de acionamento), e o sistema de processamento 1262 para controla e monitorar as operações do implemento. Por exemplo, os controladores podem incluir processadores em comunicação com uma pluralidade de sensores de sementes. Os processadores estão configurados para processar dados (por exemplo, dados de orientação de semente, dados de sensor de semente) e transmitir dados processados para o sistema de processamento 1262 ou 1220. Os controladores e sensores podem ser utilizados para monitorar motores e acionamentos sobre um plantador incluindo um sistema de acionamento de taxa variável para mudar populações de plantas. Os controladores e sensores podem também prover controle de carreira para desligar filas individuais ou seções do plantador. Os sensores e controladores podem detectar mudanças em um motor elétrico que controla cada fila de um plantador individualmente. Estes sensores e controladores podem detectar velocidades de fornecimento de sementes em um disco de sementes e uma correia de sementes para cada fila de plantador.
[0053] A interface de rede 1260 pode ser um transceptor de GPS, um transceptor de WLAN (por exemplo, WiFi), um transceptor infravermelho, um transceptor de Bluetooth, Ethernet, ou outras interfaces de comunicações com outros dispositivos e sistemas que incluem a máquina 1202. A interface de rede 1260 pode estar integrada com a rede de implemento 1250 ou separada da rede de implemento 1250, como ilustrado na Figura 12.
[0054] O sistema de processamento 1262 comunica bidirecional mente com a rede implícita 1250, a interface de rede 1260, e portas de I/O 1266 através de conexões de comunicação 1241-1243, respectivamente.
[0055] O implemento comunica com a máquina através de comuni cações bidirecionais com fio e possivelmente sem fio 1204. A rede de implemento 1250 pode comunicar diretamente com a rede de máquina 1210 ou através das interfaces de redes 1215 e 1260. O implemento pode também ser fisicamente acoplado na máquina para operações agrícolas (por exemplo, plantio, colheita, pulverização, etc.).
[0056] A memória 1205 pode ser um meio não transitório acessível por máquina sobre o qual estão armazenados um ou mais conjuntos de instruções (por exemplo, software 1206) que incorporam qualquer uma ou mais das metodologias ou funções aqui descritas. O software 1206 pode também residir, completamente ou pelo menos parcialmente, dentro da memória 1205 e/ou dentro do sistema de processamento 1220 durante a sua execução pelo sistema 1200, a memória e o sistema de processamento também constituindo meios de armazenamento acessíveis por máquina. O software 1206 pode ainda ser transmitido ou recebido sobre uma rede através da interface de rede 1215.
[0057] Em uma modalidade, um meio não transitório acessível por máquina (por exemplo, memória 1205) contém instruções de programa de computador executáveis as quais quando executadas por um sistema de processamento de dados fazem com que o sistema execute operações ou métodos da presente descrição. Apesar do meio não transitório acessível por máquina (por exemplo, memória 1205) ser mostrado em uma modalidade exemplar como sendo um único meio, o termo "meio não transitório acessível por máquina" deve ser levado para inclui um único meio ou múltiplos meios (por exemplo, um banco de dados centralizado ou distribuído, e/ou caches e servidores associados) que armazenam os um ou mais conjuntos de instruções. O termo "meio não transitório acessível por máquina" deverá também ser tomado incluindo qualquer meio que seja capaz de armazenar, codificar ou carregar um conjunto de instruções para execução pela máquina e que fazem com que a máquina execute qualquer uma ou mais das metodologias da presente descrição. O termo "meio não transitório acessível por máquina" deverá consequentemente tomado incluindo, mas não limitado a, memórias de estado sólido, meios óticos e magnéticos, e sinais de onda portadora.
[0058] Deve ser compreendido que a descrição acima pretende ser ilustrativa, e não restritiva. Muitas outras modalidades serão aparentes para aqueles versados na técnica quando lendo e compreendendo a descrição acima. O escopo da descrição deve, portanto, ser determinado com referência às reivindicações anexas, juntamente com o escopo total de equivalentes aos quais tais reivindicações têm direito.
Claims (15)
1. Sistema (400) para orientação de semente caracterizado pelo fato de que compreende: um disco de sementes (420) capaz de rotação; e um sistema de visão (472) em proximidade do disco de sementes (420), o sistema de visão (472) configurado para determinar dados de orientação de semente para uma semente (441) sobre o disco de sementes (420); e o disco de sementes (420) que tem pelo menos um singula- dor (410, 412, 1380) configurado para ajustar uma orientação da semente (441) para uma orientação de semente desejada para colocação dentro de um sulco durante o plantio, em que o pelo menos um singula- dor (410, 412, 1380) é configurado para ajustar a orientação da semente (441) a ser alinhada em uma orientação particular com relação ao disco de semente (420), e em que pelo menos um singulador (410, 412, 1380) é configurado para ajustar a orientação da semente (441) à orientação de semente desejada com base nos dados de orientação de semente do sistema de visão (472).
2. Sistema (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um atuador (414) acoplado no disco de sementes (420), o atuador (414) configurado para individualmente posicionar cada semente (441) dentro do sulco durante o plantio.
3. Sistema (400), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o atuador (414) é configurado para preservar a orientação de semente desejada da semente (441).
4. Sistema (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um singulador (1380) compreende uma pluralidade de lobos (1382a-c, 1384a-c) configurado para passivamente orientar a semente (441) com a orientação de semente desejada.
5. Sistema (400), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um singulador (1380) é configurado para ajustar uma orientação da semente (441) para uma orientação de semente desejada com base em dados de orientação de semente que incluem geometria e tamanho de semente.
6. Unidade de fila (210-217, 300) para orientação de semente caracterizada pelo fato de que compreende: o sistema (400) como definido na reivindicação 1; e um sensor capacitivo em proximidade do disco de sementes (420), o sensor capacitivo configurado para refinar um mecanismo de orientação do pelo menos um singulador (410, 412, 1380) com base em detectar dados de orientação de semente que inclui um tamanho de semente.
7. Unidade de fila (210-217, 300), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que ainda compreende: um atuador (414) acoplado no disco de sementes (420), o atuador para individualmente posicionar cada semente (441) dentro do sulco durante o plantio.
8. Unidade de fila (210-217, 300), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o atuador (414) é configurado para preservar a orientação de semente desejada da semente (441).
9. Unidade de fila (210-217, 300), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um singulador (1380) compreende uma pluralidade de lobos (1382a-c, 1384a-c) configurada para passivamente orientar a semente (441) com a orientação de semente desejada.
10. Unidade de fila (210-217, 300), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um singula- dor (1380) é configurado para ajustar uma orientação da semente (441) para uma orientação de semente desejada com base nos dados de orientação de semente que incluem uma geometria e tamanho de semente.
11. Implemento (200) caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura (220-227); e uma pluralidade de unidades de fila (210-217, 300) acoplada na estrutura (220-227), cada unidade de fila (210-217, 300) compreende o sistema (400) como definido na reivindicação 1.
12. Implemento (200), de acordo com a reivindicação 11, ca-racterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um atuador (414) acoplado no disco de sementes (420), o atuador (414) configurado para individualmente posicionar cada semente (441) dentro do sulco durante o plantio.
13. Implemento (200), de acordo com a reivindicação 12, ca-racterizado pelo fato de que o atuador (414) é configurado para preservar a orientação de semente desejada da semente (441).
14. Implemento (200), de acordo com a reivindicação 11, ca-racterizado pelo fato de que o pelo menos um singulador (1380) compreende uma pluralidade de lobos (1382a-c, 1384a-c) configurado para passivamente orientar a semente (441) com a orientação de semente desejada.
15. Implemento (200), de acordo com a reivindicação 11, ca-racterizado pelo fato de que o pelo menos um singulador (410, 412, 1380) é configurado para ajustar uma orientação da semente (441) para uma orientação de semente desejada com base nos dados de orientação de semente que incluem uma geometria e tamanho de semente.
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