BR112020026162A2 - plantio e avaliação automatizada de sementes - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se ao fornecimento, neste documento, sistemas e métodos para a automação do plantio de sementes e análise compreendendo o plantio automatizado das sementes, germinação e análise. Os métodos geralmente compreendem o transporte de recipientes contendo sementes para uma estação de plantio automatizada de sementes, em que cada recipiente inclui uma etiqueta legível por máquina, plantando pelo menos algumas das sementes do recipiente nas respectivas bandejas de plantio, em que cada bandeja de plantio inclui uma etiqueta legível por máquina, permitindo que as sementes germinem e analisando as sementes germinadas. Os sistemas geralmente compreendem um sistema de plantio de sementes e um sistema de verificação e correção de plantio. Também são fornecidos neste documento modelos de retroiluminação que compreendem uma fonte de luz e uma interface de energia configurada para se conectar a uma fonte de alimentação para alimentar a fonte de luz.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PLANTIO E AVALIAÇÃO AUTOMATIZADA DE SEMENTES".
[0001] A presente descrição geralmente refere-se a um sistema e método para plantio automatizado de sementes e avaliação, tal como em uma configuração de tipo de laboratório para testar sementes.
[0002] Convencionalmente, as sementes são testadas em um am- biente de laboratório para determinar, por exemplo, a viabilidade e o vigor das sementes. Esse teste de sementes é normalmente realizado manualmente, tornando-o trabalhoso e sujeito a erros humanos.
[0003] Em um aspecto, um sistema e método para plantio automa- tizado de sementes e avaliação para testar sementes são descritos. Pelo menos a maior parte do sistema e método é automatizada, tor- nando o teste de sementes menos trabalhoso e menos propenso a er- ro humano.
[0004] Em outro aspecto, a presente invenção é direcionada a um modelo de plantio de sementes para uma bandeja de plantio compre- endendo uma porção superior do modelo definindo poços individuais configurados para conter sementes, uma fonte de luz abaixo dos po- ços, uma porção inferior do modelo definindo aberturas e uma interfa- ce de energia configurada para conectar uma fonte de alimentação para alimentar a fonte de luz. O modelo tem uma configuração de co- locação, em que os poços da porção superior do modelo não estão alinhados com as aberturas da parte inferior do modelo e os poços são configurados para serem retroiluminados pela fonte de luz. O molde também tem uma configuração de plantio, em que os poços da parte superior do molde estão alinhados com as aberturas da parte inferior do molde para permitir que as sementes nos poços caiam através das aberturas da parte inferior do molde e na bandeja de plantio.
[0005] A FIG. 1 é uma imagem de uma modalidade do sistema de teste de sementes da presente descrição.
[0006] A FIG. 2 é uma imagem de um sistema divisor de semen- tes.
[0007] A FIG. 3 é uma imagem de um sistema receptor.
[0008] A FIG. 4 é uma imagem de um sistema de classificação de sementes.
[0009] A FIG. 5 é uma imagem de um transportador de classifica- ção e robô de enfileiramento da presente descrição.
[0010] A FIG. 6 é uma imagem de um transportador de bandeja e robô de bandeja com teste de emergência de radícula e carrinhos de bandeja de germe aquecidos.
[0011] A FIG. 7 é uma imagem de um túnel de resfriamento com folha de papel.
[0012] A FIG. 8 é uma segunda perspectiva de um túnel de resfri- amento com um transportador de bandeja.
[0013] A FIG. 9 é uma imagem de uma estação de plantio de se- mentes.
[0014] A FIG. 10A é uma segunda perspectiva de uma estação de plantio de sementes.
[0015] A FIG. 10B é uma imagem do modelo e da estação de abaixamento.
[0016] A FIG. 11A é uma imagem de uma estação de verificação e correção de plantio.
[0017] A FIG. 11B é uma segunda perspectiva de uma estação de verificação e correção de plantio.
[0018] A FIG. 12 é uma imagem de uma estação de colocação e compactação de tampa.
[0019] A FIG. 13 é uma imagem de uma estação de carregamento de carrinho.
[0020] A FIG. 14 é uma imagem de um robô de carregamento de bandeja.
[0021] A FIG. 15 é a imagem de um carrinho na entrada de uma sala de germinação.
[0022] A FIG. 16 é uma imagem de uma estação de análise e ava- liação.
[0023] A FIG. 17 é uma vista explodida de um modelo retroilumi- nado.
[0024] A FIG. 18 é uma vista em perspectiva de um topo do mode- lo do modelo retroiluminado.
[0025] A FIG. 19 é uma vista superior da parte superior do modelo.
[0026] A FIG. 20 é uma vista em perspectiva de um guia de luz do modelo retroiluminado.
[0027] A FIG. 21 é uma vista em perspectiva de um alinhamento e montagem elétrica do modelo retroiluminado.
[0028] A FIG. 22 é uma vista em perspectiva de um fundo de mo- delo do modelo retroiluminado por trás.
[0029] A FIG. 23 é uma vista superior da base do modelo que re- presenta as placas de circuito impresso.
[0030] A FIG. 24A é uma vista em perspectiva de uma placa de circuito impresso com uma fileira de LEDs.
[0031] A FIG. 24B é um diagrama de uma placa de circuito im- presso com uma fileira de LEDs.
[0032] A FIG. 25 é uma vista superior do modelo que descreve o alinhamento de LEDs e canais de plantio (guia de luz oculto).
[0033] A FIG. 26 é uma vista superior de uma parte do fundo do modelo que descreve LEDs de perímetro.
[0034] A FIG. 27A é uma vista em perspectiva de uma placa de circuito impresso com duas filas de LEDs.
[0035] A FIG. 27B é um diagrama de uma placa de circuito im- presso de duas filas de LEDs.
[0036] A FIG. 28A é uma vista em perspectiva de um barramento de potência.
[0037] A FIG. 28B é um diagrama de um barramento de potência.
[0038] A FIG. 29A é uma imagem de um modelo fechado para imageamento.
[0039] A FIG. 29B é uma imagem de um modelo aberto para es- capamento.
[0040] A FIG. 30 é uma vista em perspectiva de uma parte da par- te superior do modelo que representa o rolo de carne.
[0041] A FIG. 31 é um esquema da placa de circuito impresso do conector de alimentação modelo.
[0042] A FIG. 32 é uma vista em perspectiva do conector de ali- mentação do modelo.
[0043] A FIG. 33 é uma vista em perspectiva de uma porção do transportador que descreve o acionamento do sistema de potência.
[0044] A FIG. 34 é uma imagem do modelo na posição inicial.
[0045] A FIG. 35 é uma imagem do modelo na posição intermediá- ria.
[0046] A FIG. 36 é uma imagem do modelo na posição alimentada.
[0047] A FIG. 37 é uma imagem de uma câmera montada acima do modelo.
[0048] Os caracteres de referência correspondentes indicam par- tes correspondentes ao longo das figuras.
[0049] Com referência à FIG. 1, um sistema automatizado de teste de sementes 10 construído de acordo com os ensinamentos da pre- sente descrição é representado. O sistema de teste de sementes 10 pode estar localizado em um ambiente controlado de tipo laboratório dentro de um edifício. Em geral e conforme descrito em mais detalhes abaixo, o sistema de teste de sementes inclui uma pluralidade de ro- bôs (ou outro dispositivo ou sistema automatizado) capazes de realizar diferentes tarefas, conforme descrito abaixo, um sistema de divisão de sementes, um sistema de transporte incluindo sensores, dispensador de papel sistema, ágar misturador e dispensador de lote, túneis de res- friamento para controle de temperatura, indexadores automáticos para colocação de carrinho, colocação de sementes e contador de precisão, estação de imageamento e avaliação e aparelhos de mistura de subs- trato e de colocação. Um ou mais dos componentes são operados por um ou mais controladores (por exemplo, controlador lógico programá- vel incluindo um processador e memória). Se mais de um controlador for implementado, os controladores podem estar em comunicação um com o outro. Em uma ou mais modalidades, um ou mais dos robôs descritos abaixo podem ser substituídos por outro tipo de dispositivo ou sistema automatizado adequado para executar a função descrita do robô específico.
[0050] Com referência à FIG. 2, antes de serem recebidas no sis- tema de teste de sementes ilustrado 10, as amostras de sementes de produção são recebidas em um sistema divisor de sementes 40, onde os IDs de lote (por exemplo, códigos de barras) associados às amos- tras de sementes são lidos. As sementes da amostra são colocadas em um funil 44 do sistema e o sistema divisor de sementes separa as sementes em até quatro garrafas 46 (por exemplo, recipientes). Esse processo pode ser feito manualmente por um operador que coloca a semente no sistema divisor de sementes ou por meios automatizados. As sementes em cada garrafa 46 serão submetidas a um teste sepa- rado no sistema de teste de sementes 10. Cada uma das garrafas de amostra 46 é afixada com uma etiqueta RFID (identificação por radio-
frequência) ou outra etiqueta ou marcação legível por máquina. O sis- tema divisor 40 grava os dados do lote de inspeção na etiqueta como informação legível por máquina. O mesmo também envia outros dados sobre a amostra para um banco de dados de controle do sistema de teste de sementes 10. A etiqueta legível por máquina é configurada para associar a garrafa (por exemplo, recipiente) às informações ar- mazenadas em um banco de dados relacionadas às sementes conti- das na garrafa (por exemplo, recipiente). Conforme descrito neste do- cumento, a etiqueta legível por máquina da garrafa 46 é digitalizada em locais discretos durante os processos descritos neste documento. As garrafas de amostra de sementes 46 são carregadas em recipien- tes 48 e entregues ao sistema de teste de sementes 10. Os recipien- tes 48 são afixados com uma etiqueta RFID (ou outra etiqueta ou eti- queta legível por máquina) que inclui, por exemplo, informações legí- veis por máquina sobre o conteúdo (por exemplo, amostras de semen- tes nas garrafas 46) dos recipientes 48 e as localizações das garrafas individuais 46 dentro dos recipientes 48. Em uma ou mais modalida- des, o sistema divisor de sementes 40 pode ser incorporado ao siste- ma de teste de sementes 10.
[0051] Com referência à FIG. 3, os recipientes preenchidos 48, incluindo as sementes de amostra engarrafada, são entregues a um sistema de recebimento 50. As etiquetas RFID dos recipientes 48 e das garrafas 46 nos recipientes 48 são varridos por sensores do sis- tema de recepção 50 à medida que se movem ao longo de um trans- portador de recepção 52 do sistema de recepção. As sementes nas garrafas individuais 46 são identificadas pelo tipo de teste (por exem- plo, RET (Teste de Emergência de Radícula em uma plataforma de ágar) e WG (teste de germe quente em mídia especializada)), inventa- riadas e recebidas eletronicamente no controlador do sistema de teste de sementes 10. O especialista compreenderá que esse processo po-
de abranger outros sistemas de teste de sementes, particularmente testes de qualidade de sementes que envolvem imageamento, por exemplo, caracteres morfológicos da semente, incluindo: fissuras in- ternas e externas, tamanho do embrião e aparência geral do lote de sementes. Os recipientes 48 são transportados para fora do sistema de recebimento 50 por meio do transportador 52 e dispostos por tipo de teste, por exemplo, manualmente ou automaticamente. Na modali- dade ilustrada, durante a operação do sistema de teste de sementes 10, os recipientes 48 incluindo as garrafas 46 são movidos manual- mente para uma linha de plantio do sistema de teste de sementes 10. Em outras modalidades, os recipientes 48 podem ser entregues por um processo automatizado.
[0052] Com referência às FIGS. 4 e 5, em um sistema de classifi- cação de sementes 56, os recipientes 48 são colocados em um trans- portador de classificação 58 e a tampa é aberta, manualmente ou através do uso de um robô ou outra máquina. O transportador de clas- sificação 58 entrega os recipientes por meio de uma estação de varre- dura 60. Na estação de varredura 60, o recipiente 48 e as etiquetas RFID de conteúdo são lidos por sensor(es). As localizações de cada garrafa 46 dentro dos recipientes 48 são enviadas para o controlador (por exemplo, controlador lógico programável (PLC)). Usando os da- dos do recipiente lidos das etiquetas RFID, as garrafas 46 são classifi- cadas em pares plantáveis (amostras com o mesmo requisito de teste e as mesmas configurações de semeadora) dentro de um banco de dados (DB). Usando os dados de pares plantáveis no banco de da- dos, em uma estação de enfileiramento 62 ao longo do transportador de classificação 58, o controlador se comunica com um robô de entfilei- ramento 64 para pegar as garrafas 46 pelos pares, colocá-las em um transportador de enfileiramento de garrafas 66 e remover as tampas das garrafas 46. Se houver garrafas 46 nos recipientes 48 que não tiverem pares disponíveis na estação de enfileiramento 62, as garrafas não emparelhadas poderão ser movidas pelo robô de enfileiramento 64 para um buffer ou estação de retenção (não ilustrada) (se também não houver uma garrafa na estação de espera que pode ser empare- lhada com a garrafa não emparelhada). As localizações das garrafas não emparelhadas dentro da estação de espera são armazenadas no banco de dados. O banco de dados emparelha garrafas não empare- lhadas disponíveis na estação de retenção com as garrafas 46 nos re- cipientes 48 na estação de enfileiramento 62. Se aplicável, o controla- dor se comunicará com o robô para emparelhar e enfileirar a garrafa não emparelhada 46 e a garrafa 46 no recipiente 48. O robô de enfi- leiramento 64 continuará a descarregar as garrafas 46 do recipiente 48 até que o recipiente esteja vazio ou o transportador de enfileiramento de garrafas 66 esteja cheio. Uma vez que o recipiente 48 está vazio, o recipiente 48 avançará para a próxima zona 67 no transportador 58 e será recarregado com tampas e garrafas vazias. O próximo recipiente 48 será indexado na estação de enfileiramento 62 e o processo se re- pete. Na modalidade ilustrada, o robô de enfileiramento 64 pode esco- lher entre 3 recipientes 48 dentro da estação de enfileiramento 62 e a estação de retenção para criar os pares plantáveis.
[0053] Com referência às FIGS. 6 e 7, ao mesmo tempo que os pares de garrafas são carregados no transportador de enfileiramento de garrafas 66, uma lista de tipo de bandeja é criada no banco de da- dos. Essa lista é usada pelo controlador (por exemplo, PLC) para co- mandar um (s) robô (s) de bandeja 68 (por exemplo, um aparelho au- tomático de seleção de bandeja) para a bandeja de plantio correta tipo carrinho 70, 72 em uma estação de carregamento de bandeja 74 e en- tregar o tipo e quantidade corretos de bandejas de plantio para um transportador de bandeja. Na modalidade ilustrada, existem dois tipos de bandejas: bandejas RET 72 e bandejas de germe quente (WG) 70.
O robô de bandeja 68 escolherá o tipo e a quantidade corretos de bandeja para iniciar o processo de plantio. As bandejas RET 72 re- querem gel de ágar em uma bandeja de plástico transparente. As bandejas de ágar ilustradas são separadas em duas seções para um total de 100 sementes de amostra de cada lado, embora possa conter menos ou mais do que essa quantidade de sementes. As bandejas WG 70 podem ser uma bandeja opacas (por exemplo, estilo cafeteria) com um substrato de papel (por exemplo, papel de cópia sem carbono, CCP) na bandeja. Em um exemplo, 200 sementes podem ser coloca- das no substrato de papel na bandeja WG por vez, embora a bandeja 70 possa conter menos ou mais do que essa quantidade de sementes.
[0054] Quando instruído pelo controlador, o robô de bandeja 68 pega e coloca a bandeja RET 72 no transportador de bandeja 76. No transportador 76, uma etiqueta RFID anexada à bandeja RET 72 é lida por um sensor e inserida no controlador para confirmar que é uma bandeja RET 72. A bandeja RET ID é inserida em uma Tabela de Bandeja no banco de dados. Após a confirmação, um dispensador de ágar líquido, controlado pelo controlador, dispensa ágar líquido de um sistema de lote de ágar na bandeja RET conforme ela se move ao lon- go do transportador. A temperatura do ágar líquido é monitorada pelo controlador, de modo que for adequado para fluir na bandeja. O con- trolador também pode monitorar a quantidade de ágar presente no lo- te.
[0055] Quando instruído pelo controlador, o robô de bandeja 68 pega e coloca a bandeja WG 70 no transportador de bandeja. No transportador, uma etiqueta RFID anexada à bandeja WG 70 é lida por um sensor e inserida no controlador para confirmar que é uma bandeja WG 70. A bandeja WG ID é inserida na Tabela de bandejas no banco de dados. Após a confirmação, uma folha de papel automatizada 78, controlada pelo controlador, corta uma folha de papel (por exemplo,
CCP) de um grande rolo e a coloca na bandeja WG 70 conforme ela passa ao longo do transportador 76. A etiqueta legível por máquina da bandeja 70, 72 é configurada para associar a bandeja 70, 72 com as informações armazenadas no banco de dados relativas à semente plantada na bandeja 70, 72. Conforme descrito neste documento, a etiqueta legível por máquina da bandeja 70, 72 é digitalizada em locais discretos durante os processos descritos neste documento.
[0056] Com referência às FIGS. 7 e 8, as bandejas continuam a avançar ao longo do transportador para um túnel de resfriamento 80. O túnel de resfriamento 80 é um sistema fechado de temperatura con- trolada que resfria as bandejas RET 72 conforme elas passam pelo ambiente controlado. (As bandejas de WG 70 também passam pelo túnel de resfriamento 80, mas o túnel de resfriamento 80 não é opera- do durante esse tempo. Alternativamente, o túnel de resfriamento 80 pode permanecer ligado. Esse sistema baixa a temperatura do ágar líquido até sua temperatura de gelificação. A temperatura do gel de ágar é preferencialmente inferior a 28 ºC ao sair do túnel de resfria- mento 80 no transportador 76. O ágar líquido na bandeja RET 72 po- de ser resfriado à temperatura de trabalho em um tempo reduzido e em menos espaço do que o resfriamento à temperatura ambiente. À temperatura do túnel de resfriamento 80 é monitorada pelo controla- dor. Depois de sair do túnel de resfriamento 80, as etiquetas RFID das bandejas 70, 72 que saem do túnel de resfriamento 80 são lidas por um sensor para determinar se for o tipo de bandeja correto. Por exemplo, no caso de um erro ser detectado, o sistema pode corrigir o erro ou notificar um operador para corrigir o erro. O controlador com- para o tipo de teste com os requisitos de tipo de bandeja do banco de dados. Os lotes de inspeção atribuídos às sementes agora são atribu- ídos à ID da bandeja na Tabela de bandejas no banco de dados. De- pois de passar pelo túnel de resfriamento 80, o papel nas bandejas
WG 70 é umedecido por bicos de pulverização suspensos (as bande- jas RET 72 não são molhadas). A temperatura da água que está sen- do pulverizada nas bandejas WG 70 pode ser monitorada e ajustada.
[0057] Com referência às FIGS. 9 e 10, as sementes de amostra são plantadas na bandeja desejada em uma estação de plantio de sementes 82. As bandejas 70, 72 são entregues à estação de plantio de sementes 82 por meio do transportador de bandeja 76. A estação de plantio de sementes 82 inclui um robô de transferência 84 e um sis- tema de colocação de sementes 86 ou plantador de sementes. Em uma ou mais modalidades, a estação de plantio de sementes pode ter uma configuração diferente e/ou incluir outros componentes adequa- dos para plantar as sementes nas bandejas 70, 72 ou outros meios adequados. O robô de transferência 84 pega as garrafas 46 do trans- portador de enfileiramento 66 e entrega as garrafas 46 ao sistema de colocação de sementes 86 (por exemplo, um par de tremonhas). O robô 84 leva as garrafas vazias 46 para uma sacola vazia 48 para reu- tiização. O sistema de colocação de sementes ilustrado 86 é um se- meador de cilindro automatizado modificado. Em geral, a semeadora de cilindro automatizada modificada inclui (a) tremonhas de sementes, (b) sistemas automatizados de remoção de sementes para remoção do excesso de sementes, (c) válvulas de controle automatizadas no lugar de reguladores de ar manuais, (d) uma cobertura de coleta e transporte automático do excesso de sementes para um tambor de retenção de resíduos no lugar da bandeja de coleta de sementes em excesso, (e) uma porta de coleta de amostra de sementes para coletar a amostra de sementes usada na correção da contagem de sementes, (f) uma correia transportadora encurtada com maior controle (por exemplo, melhor tração) da bandeja, (g) inclinação de bandeja de abastecimento de sementes servo acionada automatizada, (h) um sensor de amplitude de vibração do recipiente de sementes (por exemplo, sensor de feedback) e/ou (i) um controlador para sementes amplitude de vibração do prato. A semeadora de cilindro modificada e automatizada pode ser usada em processos totalmente automáticos ou semiautomáticos. O cilindro de sementes modificado confere várias vantagens, incluindo maior rendimento, continuidade de dados e redu- ção da corrupção humana de dados. Em uma ou mais modalidades, o sistema de colocação de sementes pode ser de uma configuração di- ferente e/ou um tipo diferente de semeadora automatizada ou disposi- tivo adequado para uso na colocação ou plantio de sementes nas bandejas 70, 72 ou outros meios adequados.
[0058] Uma bandeja de teste 70, 72 é transportada para a posição sob o semeador de cilindro 86 e o cilindro do semeador começa a gi- rar. Pequenos orifícios no cilindro permitem que o vácuo puxe as se- mentes para a face do cilindro. Conforme o cilindro gira e o conjunto de orifícios alcança o fundo do cilindro, o vácuo é desligado e as se- mentes caem na bandeja 70, 72 através de um modelo 90 que regula a colocação na bandeja 70, 72. O cilindro pode ter 3 ou mais fileiras de buracos e 20 sementes por fileira. Quando não estiver manuseando as garrafas de sementes 46, o robô de transferência 84 remove o modelo de semeadura 90 da bandeja 70, 72 após o plantio e o retorna para a estação de colocação de modelo 92. Em várias modalidades, a esta- ção de colocação de modelo 92 é um sistema de abaixamento (por exemplo, um elevador de abaixamento ou outro dispositivo automati- zado) que move os modelos 90 para baixo para a bandeja 70, 72, ide- almente de uma maneira suave e controlada, a fim de evitar danos aos modelos 90, embora também forneça colocação uniforme do modelo 90 na bandeja de teste 70, 72. Em algumas modalidades, o modelo 90 compreende um fundo uniforme a fim de ajudar na contagem de se- mentes.
[0059] Em uma ou mais modalidades, um modelo de retroilumina-
ção 94 pode ser usado para melhorar o rendimento dos processos descritos neste documento, melhorando a precisão da contagem de sementes e, subsequentemente, removendo qualquer supervisão ma- nual necessária. Como mostrado nas FIGS. 10A e 10B, o modelo 94 é colocado em uma bandeja de plantio cheia de meio 70, 72 na estação de colocação de modelo 92 instalada na linha de automação. A bande- ja 70, 72 contendo o modelo 90 é movida pelo transportador 76 para a estação de plantio de sementes 82. O modelo 94 e a bandeja 70, 72 passam através da estação de plantio de sementes 82, onde a seme- adora 86 (por exemplo, semeadora de cilindro modificado) coloca um número especificado de sementes na matriz de bolsos ou canais (por exemplo, poços) no modelo de plantio 94. As sementes geralmente não precisam passar através do modelo 94 para assentar no meio de plantio, mas em vez disso, assentar em um difusor de luz dentro do modelo de plantio retroiluminado 94.
[0060] O modelo 94 e a bandeja 70, 72 saem da estação de plan- tio de sementes 82 e param em um local especificado no transportador
76. A bandeja 70, 72 é, então, movida por um sistema de energia mon- tado em um transportador para estabelecer o alinhamento e a conecti- vidade elétrica com conectores de energia na lateral do modelo. O sis- tema de energia verifica se a conexão elétrica foi bem-sucedida e for- nece energia para a fonte de luz a bordo 122 (por exemplo, diodos emissores de luz (LEDs)) para iluminar o difusor de luz 98. Uma câme- ra inteligente suspensa, como o sistema de imageamento 160 descrito abaixo, captura e processa uma imagem e, subsequentemente, forne- ce contagens de sementes para o sistema de controle da linha auto- matizada.
[0061] Um robô pode, então, mover-se para a posição acima do modelo de plantio 94 e usar uma garra ou aparelho semelhante para engatar as bordas do modelo 94. Desta forma, o robô mantém uma retenção no modelo 94 e um dispositivo move a parte superior do mo- delo (por exemplo, um cilindro de ar montado na garra), que então |i- bera as sementes contadas no meio de plantio contido na bandeja 94. Em alguns casos, o robô pode liberar, re-energizar e liberar novamen- te o cilindro de ar (ou dispositivo semelhante) para garantir que todas as sementes tenham caído. O robô pode, então, remover o modelo de plantio 94 da bandeja 70, 72 e colocá-lo de volta no mecanismo de queda do modelo para reutilização.
[0062] Em geral, e com referência à FIG. 17, o modelo retroilumi- nado 94 compreende um modelo 96, um guia de luz 98, placas de cir- cuito impresso 120, uma interface de energia 102 e um modelo inferior
104. Com referência às FIGS. 18 e 19, a parte superior do modelo 96 contém canais (por exemplo, poços) 108 que recebem sementes da semeadora cilíndrica 86 e, subsequentemente, as alinha no espaça- mento correto na parte superior do guia de luz 98. O topo do modelo 96 contém um número especificado de canais de plantio 108. Em vá- rias modalidades, os canais de plantio 108 podem ser separados em mais de uma zona para amostras díspares. O topo do modelo 96 tam- bém pode servir como um escape móvel do modelo de plantio 94. O topo do molde 96 é geralmente construído de um material transparen- te, por exemplo, um policarbonato transparente polido por vapor, para permitir iluminação suficiente do molde 94 para fins de imageamento.
[0063] O topo modelo 96 pode servir como escape móvel moven- do direções (por exemplo, lado a lado ou para frente e para trás) e empurrando a semente para o orifício exposto pelo topo móvel. A se- mente então cai através do buraco exposto e na mídia dentro da ban- deja de plantio 70, 72 (ver FIGS. 29A e 29B, representando uma se- mente caindo através do buraco exposto). O escape pode ser guiado por um rolo de came 100 instalado em uma fenda usinada na parte superior do modelo 96 (ver FIG. 30).
[0064] Com referência à FIG. 20, o guia de luz 98 está localizado diretamente abaixo da parte superior do modelo 96. O guia de luz 98 cobre os LEDs montados em gabarito e difunde sua luz para fornecer uma área de imageamento uniformemente iluminada. O guia de luz 98 é construído de material semitranslúcido, por exemplo, um polímero semitranslúcido, por exemplo, um polietileno branco semitranslúcido de peso molecular ultra alto. O guia de luz 98 contém um número es- pecificado de canais 110 (por exemplo, poços) que são deslocados dos canais 108 do topo do molde 96 antes do topo do molde 96 ser acionado. Os canais 108, 110 no topo do molde 96 e o guia de luz 98 geralmente se alinham quando o topo do molde 96 for acionado, per- mitindo que as sementes passem. O guia de luz 98 também pode con- ter um bolso que aloja uma mola de compressão para retornar o topo do modelo 96 para a posição fechada depois de ser liberado pelo robô (não mostrado).
[0065] Com referência à FIG. 21, o alinhamento e a montagem de energia 102 podem ser instalados na lateral do modelo de plantio 94. O suporte 102 pode ser feito de um plástico, por exemplo, um plástico PEEK (poliéter éter cetona), para evitar a ligação com os pinos de acoplamento da placa de alinhamento e para evitar a condutância in- desejada de eletricidade. A montagem pode conter pelo menos um bolso 114, por exemplo, dois bolsos, em que cada um aloja um conec- tor alvo que recebe energia do sistema de energia montado no trans- portador. A montagem também pode conter pelo menos um orifício de alinhamento, por exemplo, dois orifícios de alinhamento, que recebem um pino de alinhamento conforme o sistema de energia e atuação en- gata.
[0066] Em geral, o fundo do modelo 104 (FIG. 22) é rigidamente fixado (por exemplo, aparafusado) ao guia de luz 96. O fundo do mo- delo 104 tem canais 116 (por exemplo, aberturas) que se alinham com os canais 110 do guia de luz 96. O fundo do modelo 104 também pode conter um bolso que aloja as placas de circuito impresso e a fonte de luz (por exemplo, LEDs) que iluminam a área de plantio 82. O lado in- ferior do fundo do modelo 104 pode ser moldado para caber dentro dos lados cônicos das bandejas de plantio 70, 72. Em algumas moda- lidades, o fundo do modelo 104 é construído de um material semitrans- lúcido, por exemplo, um polímero semitranslúcido, por exemplo, um polietileno branco semitranslúcido de peso molecular ultra alto.
[0067] Com referência à FIG. 23, o modelo 94 contém pelo menos uma placa de circuito impresso (PCB) 120. Por exemplo, o modelo po- de conter pelo menos um, pelo menos dois, pelo menos três, pelo me- nos quatro, pelo menos cinco, pelo menos seis, pelo menos sete, pelo menos oito, pelo menos nove, pelo menos dez, pelo menos 11, pelo menos 12, pelo menos 13, pelo menos 14 ou pelo menos 15 PCBs. Em geral, o espaçamento da fonte de luz 122 (por exemplo, LED) po- de corresponder ao espaçamento do canal do guia de luz do modelo 98 e do fundo do modelo 104. As FIGS. 24A e 24B representam uma única linha de PCBs contendo LED 120. Em algumas modalidades, um LED 122 é posicionado sob cada um dos canais de plantio para forne- cer uma luz de fundo direta (ver FIG. 25). Os LEDs adicionais podem ser colocados no final de cada linha de canais para fornecer uma ilu- minação de perímetro uniforme 124 (ver FIG. 26). O modelo 94 pode conter uma PCB 120 adicional que contém uma linha adicional de LEDs 122 para fornecer iluminação de perímetro (ver FIGS. 27A e 27B). O modelo também pode conter uma PCB 120 adicional conheci- da como Power Bus 126 para transferir energia do sistema de energia montado no transportador para as PCBs contendo LED 120 (ver FIGS. 28A e 28B).
[0068] O sistema de energia também move a bandeja para estabe- lecer o alinhamento correto e a conectividade elétrica com os conecto-
res de energia 132 na lateral do modelo 94 (ver FIGS. 31 e 32). Com referência às FIGS. 33 a 36, o sistema de energia compreende, em geral, pelo menos um slide de ar ajustável 142 (por exemplo, dois sli- des de ar), uma placa de alinhamento 144 contendo pelo menos um conector de energia 132 (por exemplo, dois conectores de energia) e pelo menos um alinhamento pino 146 (por exemplo, dois pinos de ali- nhamento) e limitadores de deslocamento 148. Os pinos de alinha- mento 146 e os conectores de energia 132 fazem interface com orifí- cios de alinhamento e conectores de energia no modelo de plantio 94.
[0069] O sistema de alimentação do modelo retroiluminado tem três posições principais: inicial (FIG. 34), intermediário (FIG. 35) e ali- mentado (FIG. 36). Um cilindro de elevação vertical 150 pode ser es- tendido e o cilindro horizontal 152 pode ser retraído para posicionar a placa de alinhamento 144 contra os batentes de deslocamento superi- or e traseiro na posição inicial. Dessa forma, o barramento de energia 134 é realinhado para o modelo de entrada 94. O cilindro de elevação vertical 150 é retraído para uma posição conhecida, dependendo do estilo da bandeja, para atingir a posição intermediária. Um rolamento esférico 156 fixado à placa de alinhamento 144 permite que a placa de alinhamento 144 gire e alinhe à superfície superior do modelo 94 quando o cilindro de elevação vertical 150 for retraído. A placa de ali- nhamento 144 permanece contra o batente de deslocamento traseiro 148 para garantir que a rotação ocorra apenas no eixo desejado. O cilindro horizontal 152 se estende e move a placa de alinhamento 144 para longe dos batentes de deslocamento traseiros 148 e os pinos de alinhamento 146 engatam nos orifícios correspondentes no modelo 94. As rodas de guia 154 na parte superior da placa de alinhamento 144 rolam ao longo da superfície superior do modelo 94. O mancal esférico 156 permite movimento mínimo nas duas direções restantes habilita- das após a placa de alinhamento 144 ser movida para frente, a fim de garantir engate positivo da placa de alinhamento 144 e do modelo 94.
[0070] Com referência à FIG. 37, o sistema de análise (por exem- plo, imageamento) 160 captura e processa uma imagem digital do mo- delo plantado e retroiluminado 94 antes que o robô libere as sementes na mídia de plantio. O sistema de imageamento 160 (por exemplo, câmera) pode ser montado diretamente acima do modelo retroilumina- do 94, conforme posicionado pelo sistema de energia. O software apropriado pode, então, executar uma ferramenta de detecção de bo- lhas e um algoritmo de contagem para avaliar o número total de se- mentes plantadas.
[0071] Com referência às FIGS. 11A e 11B, as bandejas 70, 72 com as sementes plantadas nas mesmas são transportadas pelo transportador de bandeja 76 para uma estação de verificação e corre- ção de plantio 164. O ID da bandeja é lido por um sensor e comunica- do ao controlador. A Tabela da Bandeja no banco de dados é inserida no controlador para determinar a contagem de sementes adequada para a bandeja 70, 72. A bandeja 70, 72 é fotografada com um siste- ma de imageamento 160, incluindo uma câmera e iluminação adequa- da. Por exemplo, ao realizar imageamento de uma bandeja RET 72, a bandeja 72 pode ser retroiluminada. Ao realizar imageamento de uma bandeja WG 70, a iluminação de cima pode ser usada. As imagens são inseridas em um controlador (por exemplo, um computador autô- nomo) e analisadas usando um software de imageamento para deter- minar, por exemplo, coordenadas de espaços vazios (por exemplo, espaços na bandeja sem sementes) e o número de sementes na ban- deja. O software também pode determinar se há detritos ou outro ma- terial estranho que não seja uma semente, a pureza física da semente plantada, a variedade da semente plantada, quaisquer sementes dani- ficadas e outras características. Essas informações de semente são comunicadas ao controlador do sistema. Usando essas informações,
o controlador se comunica com um robô de ajuste de sementes 166 para ajustar a quantidade de sementes na bandeja 70, 72 e/ou remo- ver detritos/material estranho, sementes danificadas, impuras ou incor- retas da bandeja 70, 72. Se a bandeja 70, 72 tiver muitas sementes conforme determinado pelo controlador com base nas informações da Tabela da Bandeja no banco de dados ou detritos detectados, então, o controlador se comunica com o robô de ajuste de sementes 166 para remover uma ou mais sementes da bandeja 70, 72 e/ou remova os detritos/materiais estranhos detectados, sementes danificadas, impu- ras ou incorretas da bandeja.
[0072] Se o controlador determinar que uma ou mais sementes estão faltando na bandeja 70, 72, então, o controlador se comunica com o robô de ajuste de sementes 166 para adicionar uma ou mais sementes à bandeja 70, 72 de uma área de correção de sementes
164. Em algumas modalidades, é preferível adicionar muitas semen- tes e remover as sementes conforme necessário. Em modalidades al- ternativas, é preferível adicionar poucas sementes e adicionar semen- tes conforme necessário. O fornecimento de sementes de correção na área de correção de sementes é um subconjunto das sementes depo- sitadas na semeadora de cilindro 86. Essas sementes são transporta- das pneumaticamente para a área de correção 164, onde são indivi- dualizadas e posicionadas em um aparelho para o robô de correção de sementes 166 acessar conforme necessário. O aparelho pode geral- mente compreender um aparelho de ponto de coleta, um vácuo (por exemplo, um bocal de vácuo), etc. As sementes são automaticamente substituídas conforme o robô de correção de sementes 166 remove do aparelho. Depois que todas as bandejas 70, 72 são processadas des- se grupo, as sementes extras são removidas pneumaticamente do sis- tema e o próximo lote de sementes de correção é carregado.
[0073] Em uma ou mais modalidades, imageamentos adicionais ou alternativos podem ser usados. Por exemplo, sensores tais como, mas não se limitando a, hiperespectrais, volumétricos, raios-X podem ser usados. O imageamento como esse também pode ser usado para classificar as sementes, removendo as sementes desviantes e elimi- nando a necessidade de um teste de qualidade, pois o lote de semen- tes já foi rastreado e classificado por perfil de imageamento genética. A coleta de dados de imageamento hiperespectral/infravermelho pró- ximo (NIR) em sementes no ponto de plantio para testes de germina- ção/RET e/ou no ponto de avaliação para os mesmos testes poderia ser usada para estimar um lote de sementes varietal e pureza de ca- racterística, completando assim dois requisitos de teste de qualidade da mesma amostra.
[0074] Com referência à FIG. 12, após validar o plantio de semen- tes, as bandejas são transportadas para uma tampa e estação de compactação 168 ao longo do transportador de bandeja 76. As ban- dejas RET 72 requerem uma tampa de plástico antes de serem colo- cadas nas câmaras de germinação. Um robô 170 coloca as tampas nas bandejas RET 72. As bandejas WG 70 requerem a compactação das sementes. O mesmo robô 170 (ou um robô diferente) pisa as se- mentes nas toalhas úmidas por meio de um prato de plástico. O con- trolador controla a operação do robô 170 e determina qual bandeja 70, 72 precisa de qual processo, recebendo a ID da bandeja digitalizada por um sensor.
[0075] Com referência às FIGS. 13 e 14, após as tampas serem colocadas para as bandejas RET 72 ou a compactação ser concluída para as bandejas WG 70, as bandejas 70, 72 são transportadas atra- vés do transportador de bandeja 76 para uma estação de carregamen- to de carrinho 172. A estação de carregamento de carrinho 172 inclui um robô de carregamento de bandeja 176 e uma área de carregamen- to de carrinho. O robô de carregamento de bandeja 176 remove as bandejas 70, 72 do transportador de bandeja 76 e carrega as bandejas 70, 72 em carrinhos de germinação iluminados 180 na área de carre- gamento de carrinhos. Os carrinhos 180 são carregados manualmen- te em uma zona de recepção da área de carregamento de carrinhos, embora os carrinhos possam ser carregados por um robô 176 ou outra máquina. Uma etiqueta de identificação no carrinho (por exemplo, có- digo de barras ou RFID) é digitalizada e adicionada ao banco de da- dos. Um indexador de carrinhos move os carrinhos automaticamente da zona de recebimento, através de uma zona de carregamento e para uma zona de saída. Na zona de carregamento, o robô encontra a li- nha central dos carrinhos e ajusta os pontos de inserção com base em sensores de medição a laser. Conforme as bandejas 70, 72 de se- mentes de teste chegam à área, são colhidas pelo robô 176 e posicio- nadas no carrinho apropriado. Uma vez que os carrinhos 180 são car- regados na quantidade apropriada, são movidos para a zona de saída onde um operador leva o carrinho 180 para uma sala de germinação 184 atribuída. Novos carrinhos 180 são carregados na zona de recep- ção cada vez que um par de carrinhos 180 é removido. Isso permite que a linha de automação funcione sem interrupção.
[0076] Com referência à FIG. 15, antes dos carrinhos 180 entra- rem nas salas de germinação 184, são colocados dentro de uma se- ção 186 da porta de entrada e varridos para leitura de etiqueta de identificação adequada para garantir que o teste correto está sendo realizado no sistema. Esse processo pode ocorrer de forma automáti- ca e/ou manual. Uma luz verde 188 indicará que a etiqueta de identifi- cação corresponde ao sistema e o carrinho 180 terá permissão para entrar na sala. Uma leitura de etiqueta de identificação negativa resul- tará em uma luz de advertência 188 indicando uma discrepância no processo.
[0077] Com referência à FIG. 16, após a quantidade alocada de dias em que as amostras brotaram, os carrinhos RET 180 são removi- dos da sala de germinação 184 e colocados na estação de Análise e Avaliação 190 do sistema. Na modalidade ilustrada, a análise realiza- da na estação de Análise e Avaliação 190 é baseada no imageamento de sementes. Em uma ou mais modalidades, um ou mais outros tipos de análises das sementes, além de ou no lugar da imagem, podem ser usados para analisar e avaliar as sementes. Em uma modalidade, o seguinte ocorre na estação de Análise e Avaliação 190 (as bandejas WG são avaliadas automaticamente e/ou manualmente em uma área separada): (i) Os carrinhos são colocados em um indexador de carri- nhos de Análise e Avaliação que comporta um total de seis carrinhos a qualquer momento.
(ii) O robô de imageamento (ou humano) 192 fará a varre- dura do código de ID nos carrinhos 180 para garantir que os dados de teste corretos estejam sendo registrados e, em seguida, removerá as bandejas 70, 72 dos carrinhos 180 e os colocará na estação de ima- geamento 194. A remoção das bandejas 70, 72 ocorre automatica- mente por um robô ou manualmente.
(li) As sementes são geradas e os dados são coletados e registrados. O imageamento e o rastreamento das informações ocor- rem por meio de etiquetas legíveis por máquina (por exemplo, etique- tas RFID). Em algumas modalidades, os sistemas de imageamento são colocados sobre uma correia transportadora na estação de ima- geamento e as bandejas são colocadas na correia transportadora. Conforme a correia transportadora se move, as várias bandejas são processadas através da estação de imageamento de maneira estática ou contínua. Alternativamente, o imageamento pode ocorrer simples- mente movendo as bandejas para dentro e para fora da estação de imageamento sem uma correia transportadora. A análise conduzida neste processo pode compreender pelo menos um de teste de emer- gência de radícula, teste de germe quente, teste de emergência, teste de aparência, teste de morfologia ou uma combinação dos mesmos. (iv) Uma vez que as sementes são geradas e os dados são registrados, um robô de colocação de lavagem de bandeja 196 (ou humano) será sinalizado para remover a bandeja 70, 72 do imageador 194 e colocá-la em um local da máquina de lavar louça 196, onde é, então, transportada para baixo a linha, o ágar e as sementes são reti- rados da bandeja e depois encaminhados para a esteira de lavagem. (v) Uma vez que a bandeja foi lavada na máquina de lavar louça, o robô de colocação de bandeja limpa 198 (ou humano) irá re- mover a bandeja da máquina de lavar louça e colocá-la na bandeja do carrinho limpa para ser reutilizada.
[0078] Modificações e variações das modalidades descritas são possíveis sem se afastarem do âmbito da invenção definido nas rei- vindicações anexas.
[0079] Ao introduzir elementos da presente invenção ou a(s) mo- dalidade(s) dos mesmos, os artigos "um", "uma", "o/a" e "referido" pre- tendem significar que existem um ou mais dos elementos. Os termos “compreendendo”, “incluindo” e “tendo” se destinam a serem inclusivos e significam que pode haver elementos adicionais além dos elementos listados.
[0080] Como várias mudanças poderiam ser feitas nas constru- ções acima, produtos, e métodos acima, sem se desviar do escopo da invenção, pretende-se que todo o assunto contido na descrição acima e mostrado nas figuras anexas deva ser interpretado como ilustrativo e não em um sentido limitante.
Claims (20)
1. Método para plantio e análise automatizados de semen- tes, caracterizado pelo fato de que compreende: transportar recipientes contendo sementes para uma es- tação automatizada de plantio de sementes, em que cada recipiente inclui uma etiqueta legível por máquina configurada para associar o recipiente com informações armazenadas em um banco de dados re- lacionado às sementes contidas no recipiente; plantar pelo menos algumas das sementes nos recipientes nas respectivas bandejas de plantio usando a estação de plantio de sementes, em que cada bandeja de plantio inclui uma etiqueta legível por máquina configurada para associar a bandeja de plantio com as informações armazenadas no banco de dados relacionadas às semen- tes plantadas na bandeja de plantio; permitir que as sementes nas bandejas de plantio germi- nem; e analisar as sementes germinadas nas bandejas de plantio.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende rastrear os recipientes durante o referido transporte, mediante varredura das etiquetas legíveis por má- quina em locais discretos durante o referido transporte.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido plantio compreende remover as sementes dos recipientes e colocar as sementes em uma semeadora automáti- ca.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende emparelhar, usando um processa- dor com acesso ao banco de dados, sementes de um dos recipientes com sementes de outro dos recipientes para formar um par de semen- tes plantáveis a serem plantadas na mesma bandeja de plantio.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende determinar, usando o processador, o tipo de bandeja de plantio necessária para o teste mediante varredu- ra das etiquetas legíveis por máquina localizadas nos recipientes; e fornecer automaticamente o tipo correto de bandeja de plantio de uma área de suporte de bandeja.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende confirmar, usando o processador, que o tipo correto de bandeja de plantio para um recipiente seleciona- do de sementes é fornecido mediante varredura da etiqueta legível por máquina localizada na bandeja de plantio.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende analisar as bandejas após o referi- do plantio e antes da germinação para determinar um ou mais dentre: o número de sementes plantadas em bandejas de plantio individuais, a variedade de sementes plantadas em bandejas de plantio individuais, a presença de material estranho na bandeja de plantio individual, a pureza física das sementes plantadas na bandeja de plantio individual, a presença de sementes danificadas plantadas na bandeja de plantio individual e uma combinação dos mesmos.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: mover as bandejas de plantio pa- ra uma área de germinação e varrer as etiquetas legíveis por máquina das bandejas de plantio após o referido plantio e antes da referida germinação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida análise compreende a realização de pelo menos um de teste de emergência de radícula, teste de germe quente, teste de emergência, teste de aparência, teste de morfologia ou uma combinação dos mesmos.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que ainda compreende colocar modelos nas bandejas de plantio antes do referido plantio usando um dispositivo automatiza- do.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracteri- zado pelo fato de que o modelo compreende um modelo retroilumina- do.
12. Sistema para plantio e teste automatizado de sementes, caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de plantio de sementes configurado para plan- tar sementes automaticamente em uma bandeja de plantio seleciona- da a partir de bandejas de plantio de diferentes tipos; um sistema de verificação e correção de plantio configu- rado para pelo menos um dos seguintes: verificar se o número correto de sementes foi plantado, verificar se a variedade correta de sementes foi plantada, verificar a pureza física das sementes plantadas, verificar a presença de sementes danificadas, verificar a presença de material estranho na bandeja de plantio individual, corrigir o número de semen- tes se o número incorreto de sementes for plantado e remover material estranho, sementes incorretas, sementes impuras ou sementes danifi- cadas.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende uma área de análise, em que a área de análise compreende um aparelho de teste capaz de realizar teste de emergência de radícula, teste de germe quente ou uma com- binação dos mesmos.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de plantio de sementes compreende um aparelho de seleção automática de bandeja que fornece automati- camente o tipo de bandeja correto.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de plantio de sementes compreende uma semeadora automatizada.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de plantio de sementes compreende um sistema de abaixamento configurado para abaixar um modelo de plantio na bandeja de plantio.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que o modelo de plantio compreende um modelo de plantio retroiluminado.
18. Modelo de plantio de sementes para uma bandeja de plantio caracterizado pelo fato de que compreende: uma porção superior do modelo definindo poços individuais configurados para conter sementes; uma fonte de luz abaixo dos poços; uma parte inferior do modelo que define as aberturas; e uma interface de energia configurada para se conectar a uma fonte de energia para alimentar a fonte de luz, em que, em uma configuração de colocação, os poços da porção superior do modelo não estão alinhados com as aberturas da porção inferior do modelo e os poços são configurados para serem re- troiluminados pela fonte de luz, em que em uma configuração de plantio, os poços da por- ção superior do modelo estão alinhados com as aberturas da porção inferior do modelo para permitir que as sementes nos poços caiam através das aberturas da porção inferior do modelo e para a bandeja de plantio.
19. Modelo de sementes, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a porção superior do modelo e a parte inferior do modelo são acopladas de forma móvel uma à outra para configurar o modelo de plantio de sementes entre a configuração de colocação e a configuração de plantio.
20. Modelo de sementes, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a fonte de luz compreende uma pluralidade de diodos emissores de luz, em que cada poço tem um diodo emissor de luz alinhado com o poço quando o modelo de plantio de sementes estiver na configuração de colocação.
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