CN101573623A - 用于处理、定位和/或自动定向物体的装置、方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于对物体进行自动定位和/定向的方法和装置。所述方法包括将一种物质或成分涂敷于物体，或者利用已经位于物体上或者与物体联合的物质或者成分。所述物质或者成分具有一种能够被用来自动吸引所述物质或者成分的特征。所述特征被用于自动地定位、移动和/或定向所述物体，而无须人工处理。随后所述物体能够被进一步处理或者加工。在一个实施方案中，所述物质或者成分为磁活性物质或者成分。吸引力可由磁体驱动。

Description

用于处理、定位和/或自动定向物体的装置、方法和系统

【技术领域】

本发明涉及物体的自动处理，并且具体地涉及自动定位和/或定向物体。

【背景技术】

存在各种情形，其中需要对相对较小的分离的物体或者部分进行处理、定位，并且有时需要将其以特定方向放置。

这些年来，已经发展出许多用于分类分离的物体、片段或者部件的装置和方法。例如，基于形状的一些分类。基于尺寸的一些分类。一些更加复杂的系统甚至使用例如人工的或者机械视觉的物品，并且基于来自图像分析的色彩或者物理特征进行分类。

物体间的分类或识别涉及某些技术和实践上的问题。对相对小的物体进行自动处理和定位可能包含类似或另外的问题。

对自动组装程序中自动定向物体的难度已经进行了广泛的讨论。参见，例如J.W.K.LEUNG和K.K.LAI的“对具有一列式平行站的自动组装系统的性能分析”，记载于IMA管理数学学报1997年8(1)版第1至22页。例如，可能非常有益的是自动定向部分，以便为具有其他部分或者部件的所述部分的自动组装做准备。朝着那些目的已经提出或者发展出各种计算机辅助制造系统。参见，例如美国专利7,043,070。

自动组装中普遍的是：必须将部分或者部分子组装以特定定位关系组装于部分子组装的另一部分。一个自动定向的实施例是具有机械臂的自动视觉系统。其被校准以便使用计算机视觉识别臂和物体的方向，并且指示机械臂来捡起物体并将物体定向于用于组装程序的正确方向。如所能理解的，这种系统能够是非常复杂的、昂贵的并且难以校准。同样参见，例如美国专利6,409,007和7,197,374。这些系统还需要通过机器人对各种子部分进行单独处理，所述系统是耗时的并减少了产量。其还能够导致错误。

自动包装还能够受益于将被包装的物体的自动定向。参见，例如美国专利7,207,485。如果将被包装的物体位于一致的已知的定向中，则能够进行多次更有效的包装操作。

再者，许多自动检查或者质量控制系统能够受益于自动和一致预定定向，为在物体上进行进一步的操作做准备。如果将被检查的物体位于一致的预定定向中，则机器视觉或者其它自动检查装备的校准能够是较不复杂。

用于物体自动定位和定向的现有技术尚有改善余地。具体地，关于这种系统或者解决方法的有效性、费用和复杂性尚有改善余地。

【发明内容】

本发明的一个实施方案包括一种改善或者解决了现有技术中的问题或者缺陷的装置、方法和系统。

本发明的其它实施方案包括一种装置、方法和系统，其：

a.不但具有处理和定位相对较小物体的能力，而且在某些情况下能对物体以预定方式进行定向；

b.能够处理相对大量的物体；

c.能够有效地和经济地处理相对大量的物体；

d.能够具有关于所需功能和应用的基本灵活性；

e.能够被用于各种应用，包括但不限于定位分离的相对较小的制品，用于在那些制品上进行处理；或者定位较小的分离制品，从而它们能够随后被添加于其它东西或者与其它东西结合(例如，在制造或者组装处理中组装于另一片段)。

根据本发明的一个实施方案的方法将一种物质或者成分涂敷于物体，或者利用已经位于物体上的或者已与物体联合的物质或者成分。物质或者成分具有能够被用来自动吸引物质或者成分的特征。所述特征用于自动地定位、移动和/或定向物体，而无须人工处理。随后能够进一步地处理或者加工物体。在一个实施方案中，物质或者成分是磁渗透或者磁活性(例如，对磁场敏感)的物质或者成分。

根据本发明的实施方案的装置包括如上所述的物质或者成分，所述物质或者成分被涂敷于一个或多个物体，或者是物体固有的或已经与物体联合。吸引工具或者设备具有利用该特征的启动机构，所述吸引工具适于对各个物体进行定位和/或定向的操作。在一个实施方案中，所述物质或者成分是磁活性物质或者成分，并且所述吸引工具或者设备是磁体。

【附图说明】

图1A是根据本发明的一个方面的示例性实施方案的透视图，其相对于激光束磁性地定向一系列连续的单独物体(这里为种子)，以便随后在该物体上进行操作，这里为从而非破坏性地切断并收集来自各种子的样品。

图1B说明的是一种将铁基涂层涂敷于玉米穗上的种子的示例性方法，从而一旦种子从穗脱壳，则各种子的冠部将被吸引到磁体。

图1C是图1A中的实施方案的可选的示例性的实施方案。

图2A是根据本发明的另一方面的示例性实施方案的示例，其磁性地定位和定向多个物体(这里为种子)，以便允许在物体上同时进行操作，这里为同时砍断并收集各种子的一部分。

图2B是根据图2A的实施方案的类似原理的可选实施方案。

图2C是使用图2B的实施方案的方法的示例。

【具体实施方式】

为了更好地理解本发明，将详细地描述本发明如何被实现的实施例。应当理解这些实施例仅是本发明能够采取的几个形式，而非对本发明的限制。

该描述将包括频繁地参考引用附图。在整个附图中，标号将用于表示某一部分和位置。除非另外声明，否则将被使用同样的标号表示同样的部分好位置。

A.实施方案1(图1A和图1B)

通过参考图1A和B，示出了根据本发明一个示例性实施方案的方法、装置和系统。目的是以预定的方式定位和定向多个玉米核，从而能够获得来自各核上的一致位置的各核的样品。

在该情况下，将被定位和定向的物体是玉米核，物质在自动定向前被涂敷于各核。在该实施例中，所述物质为磁活性涂层。

利用覆盖各种子冠部的铁基涂层和磁体34，以相对于激光束自动化定位和定向各单个种子。一个这种铁基涂层的例子是市场上能买到的，即

磁性喷涂涂料(产品#3151，美国俄亥俄州克里夫兰的Krylon产品集团的Sherwin-Williams公司提供的13盎司喷雾剂罐)。其能够被喷涂在玉米1的穗的外部。

通过实证研究，能够建立对应于磁体强度的涂料量，以便创造种子的一致定位和定向。穗上的涂料变干后，通过传统机构对穗进行脱壳。一个实施例是通过自动脱壳机(例如，来自加拿大安大略湖圭尔夫的Agriculex公司的型号为SCS-2的脱壳机)。

当核位于穗轴上时，铁基涂层被涂敷于穗轴的外表面。铁基涂层覆盖各核的所谓冠部。由于核被捆绑以与穗轴邻接，涂层将不倾向于沿着核两侧更向下渗出或者流出(参见图1B)。

通过传统机构，玉米穗被脱壳，其非破坏性地将核从其载体(穗轴)分开，形成分离的物体，导致一组随机的单独核，各核在其冠部具有铁基涂层(图1B)。

图1B的该套核被移动到具有表面的平台，所述表面具有位于平台下(参见图1A)的多个位于均匀间隔位置的单独磁体。通过振动作用或者其他机构和方法，核被分配穿过平台。磁体将吸引至少一个核并将其保持在位置中。在该具体实施例中，因为铁基涂层仅位于冠部，因而冠部将被吸引至磁体，并且因而核的相对端，即顶端帽部将被突出。如图1A所示，该方法允许该组随机的核被自动地定位在平台上的预定位置，以及将被自动地定向以面向一致的顶端帽部朝上或者冠部朝下的预定方向。

一旦位于适当位置，能够发生进一步的处理。例如，在一个应用中，期望使得所有顶端帽部朝上，并且位于平台的末端位置，从而顶端帽部将处于适当位置，通过刀片、磨沙机或者其他结构使得种子冠部被去除。但是，由于各核基本上位于一致的方向中，因而能够可选地配置自动系统，以便从核的几乎任何部分(不仅从冠部，而且从核的其它部分)获取组织样品。可选地，在各种子或者被选的种子上能够进行一些其它的操作。几个非限制性的实施例包括将一些其它的物质应用于种子的被选部分(例如，抗真菌剂、杀虫剂、肥料、密封剂)，包裹或者包装各种子或种子的部分，或者标记各(或被选的)种子。另外的实施例是可能的。

更具体地，脱壳的被喷涂的种子被放入种子分离器。缓冲轮14以预定的与传送带30和传送带40相关的速度旋转。马达17通过转轴16连接于缓冲轮14。缓冲轮14具有单独的等间隔井18。各井在其底部具有大小足够种子降落通过的开口20。随着单独种子被从种子单存器传送出，井18的尺寸适合一次捕获一个种子3。马达、轮、传送带30和传送带40将以与缓冲轮14互补的方式运转，如下所述。

固定的非旋转板(未示出，但是能够类似于图1C的板21)将位于缓冲轮14的下面，并具有与斜槽22对应的单个开口。因而，缓冲轮14(其将在固定的非旋转板的顶部旋转)的各井或者接受器18中的种子将被保持在适当位置，直到种子的井或者接受器18的各自的开口20来到对应的斜槽22。对应于斜槽22的井18中的种子将降落通过位于井或者接收器18的底部的孔20，降落通过位于固定的非旋转板中孔。斜槽22将引导种子进入位于传送带40的连结物42中的V形凹处。传送带30的各连结物32包括位于其背侧的磁体34。传送带30和传送带40件将顺时针且同时转动，如此以致单个的链节32将保持邻接于对应的单个链节42。如所能理解的，将建立时间安排，以使得各种子3正好在对应的磁体34之前降落通过斜槽22，所述磁体34位于连结物32上，从而种子3以精确时间安排到达磁体34。

以这种方式，具有铁基涂层的落入位于链节42中的V形凹处的各种子3将被定向，从而种子3的被喷涂的冠部将被吸引，并与链节32邻接，这是由于链节32另一侧上存在磁体34。相反，这将使各玉米核3的顶端帽部远离链节32。

如图1A所示，各被定向的种子3将继续通过激光50。激光50将被定位和配置，从而激光束52将切断来自种子3的片段或者剪片(这里其将从种子的冠部切下薄片)。随着其移动到图1A中的右侧，链节42中的V形凹处将使得现在被分开的切割种子60保持在适当位置。随着传送带30和40的分开，剪片54(其包括铁基涂层)将保持吸引和粘接于链节32。

刮刀56能够从其对应的链节32刮下各个剪片54或者迫使各个剪片54离开对应的链节32，并且剪片54将落入样品收集漏斗58。作为刮刀的替代，刷子能够被用于从传送带30擦去片断54。可选地，电磁体能够被使用并能够被关闭以便使得剪片54落入漏斗58。在另一实施方案中，磁体34能够在直接位于样品收集漏斗58的适当位置立即与链节32分开，其将暂时释放磁场并使得剪片54降落(参见标号34S，其试图用图解法示出磁体34，所述磁体34位于倾斜离开和倾斜向下以释放样品54的点。)可选地，真空能够被用于从传送带30去除剪片54。能够利用空气的聚焦膨胀，以便将来自轮的剪片收集到漏斗或者其它这种容器中。

如用虚线大致上所示的，样品收集漏斗58具有管，所述管引导第一片断54进入位于样品井或者板59中的设计的井中。各剪片54将被引导到井板59中的分开的井中。样品板59能够被移动，从而随着下一剪片54的降落，下一井位于管下面等等，直到所有的剪片位于各自的井中，或者直到托盘装满。

对应地，各切割种子60将运动到传送带40上的右侧，直到通过重力种子从其链节42中落下，并进入种子收集漏斗62。通过适当的部件或者程序，各切割种子60将被引导入井板63的井中。

如所能够理解的，对应的剪片54和切割种子60将被放置在井板59和63中的类似井中，从而来自剪片54的实验室结果能够在以后与相关种子匹配。

如所能够理解的，各传送带30和40能够通过适当的轴承进行同步化。图1A的确示出了各磁体34能够通过柱子68被保持邻接于对应的链节32，所述柱子68从传送带66的链节67延伸，所述传送带66定位于下方并且其尺寸与传送带30的尺寸基本一致。各柱子68能够通过弹簧附接于其链节67。物体或者机械部分的一些类型能够使得各柱子68在位置34S偏转或者倾斜离开传送带30，以将对应的磁体移开，便如上所述，从而导致剪片54降落。一旦柱子68通过位置34S，柱子68将弹性回复到适当位置，柱子的磁体34将在此被保持抵靠或者紧紧地邻接于其链节32。通过合适的轴承或其它的方法，传送带66还能够与传送带30和40同步。

由于铁基涂料中铁的强磁活性，磁体34将吸引各种子3的冠部。磁体34的实施例是钕稀土元素磁体。这些倾向于产生相对较强的用于它们大小的磁场。经验性测试能够为特定的铁基涂层以及传送带30的特定尺寸和厚度的链节32提供具有正确磁场强度的磁体34。

图1A-C示出了磁体34的一个实施例的大小(具体参见图1B中的隔离示例，示出了磁体34和玉米的单个种子3)。优选地，磁体34的大小尽可能小但是提供足够的磁场强度，以便吸引位于种子3冠部的铁磁涂料并将其保持在在如图1A-C所示的适当的位置和方向中，包括随着其移动入图1A和1C中的位置。用于这种磁体的描述可以包括，但不限于，各种形状的钕稀土元素磁体，其长度或者直径范围介于1/16”到2”的范围，其厚度介于1/16”到1”的范围，其保持力介于0.5磅到175磅的范围，并且其表面场介于11.5-14.5千高斯范围(例如，来自位于1108Summit Ave.，Suite 8，Plano的CMS磁性材料的稀土磁体，TX 75074)。

如上所述，在图1A的实施方案中，磁体34被固定地安装于柱子68或者其它结构，这些其它的结构保持抵靠或者紧密接近传送带30的相应链节32，并且在除了位置34S的位置之外，能同时相对于传送带30的对应链节32同步移动磁体34。部件的选择如此以致磁体将具有磁性涂层的种子或者具有磁性涂层的剪片保持于朝向链节的对侧直到位置34S，在位置34S将位于位置34S的磁体34移动足够远致使磁性吸引减到足够弱从而剪片54将通过重力从其链节32落下。可选地，磁体34可以通过粘合剂、干涉配合或者其它方法连接于传送带30的各个链节32的内侧，并且磁体34足够强大以致吸引铁基涂层穿过链节32，并且使用刮刀56来去除剪片54，或者一些其它的方法。

如图1A所示，激光束52将仅仅基本切断各种子3的冠部。因为种子3被一致定向，并且因为激光束52能够创造非常清洁和薄的切割(大约0.003”到0.007”的非常精密的切口)，系统10允许足够量的剪片54的切断，其能够被用于传统实验室分析程序，以测试基因成分、种子成分等，同时保持被切割种子60未受损伤并具有相对高的发芽倾向性。因而，系统10已被证明是一种非破坏性的方式，其从玉米种子获取样品组织而基本对种子发芽率无害。

能够使用的激光器50的实施例是密封的二氧化碳(CO₂)激光器。一个例子是200瓦特的水冷的Fire Star 201系列的CO₂激光器，来自美国华盛顿西雅图市的Synrad公司的型号FSF201SB。光束传输系统对来自密封激光器的原始激光束进行传输，并将光束聚焦于种子将被切割的位置。能够从Hass激光技术公司购买到这种光束传输系统；1.25英寸系列的光束传输系统具有焦距为5英寸的透镜。在该实施方案中，切割速率为每分钟2到3转，并且通常用激光束的一个通道致使样本分离。系统可设置成允许二个通道。光束产生一些倾向于烧灼核的热量。

如本领域的普通技术人员所能够理解的，在用于植物进化试验的该示例性的实施方案中，通常优选的是，取自种子3的样品量对种子发芽潜能具有尽可能小的有害影响。这对于从种子分开样品的方法类型同样是优选的。同样，优选的是去除足够的样品量，用于来自任何期望的分析程序的有意义的结果。

能够调整样品位置。在该实施例中，将铁基涂层运用到冠部和相对于激光光束的传送带几何形状导致了冠部的去除，其包含了胚芽。能够对激光光束进行调整以便代替去除顶端帽部，其可能是用于特定分析的重要结构。但是，去除顶端帽部将有可能防止种子发芽。同样，铁基涂层可选地能够被应用于种子的其它位置，从而各种子将以其它方式被定向，并且因而如果需要，样品能够来自种子的其它区域。但是，在该实施例中，目标是是采样胚芽。优选的是，样品量是这样的，即如果使用用于基因分析的样品，胚芽与果皮的比例尽可能小。

剪片或者切割样品54的大小能够根据设计进行变化。在该实施例中，取自玉米种子的剪片54的平均大小介于10-15毫克之间。为了某些目的，优选的是大约20毫克的平均大小。但是，如上所述，依靠激光切割能够将种子分成几乎任何比例的两部分。一个本领域的普通技术人员将认识到，取自特定种子的样品的大小将基于被采样的种子的类型、被采样的种子的大小以及和将在获得的样品上实施的预期分析进行变化。但是，应当理解依靠种子的品种，更大样品尺寸可能影响发芽。

如所能够理解的，能够通过各种方法对缓冲轮14的时间安排和传送带30和40(如果使用，以及传送带66)的运动进行协调，所述方法包括选择和调整对应的马达，或者在更精密复杂系统中，使用数字可编程序逻辑控制设备或者类似机构和方法。

一旦剪片54和被切割种子60已经在索引托盘59和63中被正确地索引，托盘59和63可被带到用于进一步处理的位置。在一个实施例中，索引托盘中的各剪片54将被进行单独分析，以获得生化的、基因的或者显性的所关心的信息。在一个实施例中，能够使用该处理作为植物进化试验的以部分，在此关心的基因或者显型的特性被识别，以决定对应的被切割种子60是否具有商业价值或者期望基因或者显性特性。要是这样，需要切割种子以便在植物进化试验中继续使用。对应于被选剪片54的被切割种子60能够通过索引托盘63中的其对应的索引位置容易地和快速地进行识别，并且能够被运输到能够种植种子的试验生长位置。如上所述，系统10被设计，以便具有基本上高的种子将在生长位置发芽的可能性。

条码能够被使用并被创造用于各索引托盘59和63，从而关于各内含物的信息能够被记录和存储，并能够通过扫描条码容易地进行检索。

B.实施方案2(图1C)

如所能够理解的，磁性定位、定向和激光切割的基本概念能够以各种不同的方式实现，所述方式具有各种不同的部件和方法。图1C示出了图1A的实施方案的可选实施方案。示出了类似的具有单独的接收器18的缓冲轮14，所述缓冲轮14通过具有柄16的马达17进行旋转。此外，静止盘21在斜槽22上具有单个开口，除了直接位于静止盘21上与斜槽22对准的井之外，所述静止盘21将种子保持在旋转缓冲轮14的各井18中。按照这种方式，单个种子3以一次一个且空间间隔的方式落下。

图1C的可选的实施方案将磁体34安装于通孔中，所述通孔位于轮72(例如，通过干涉配合)的轮缘中，从而各磁体34的表面被直接暴露于种子。经验性测试能够确定用于给定实施方案的精确的期望磁体。

在图1C中，垂直定位的轮72具有所示的空间间隔的磁体34。随着轮72通过斜槽22转动，单个种子被存放在与各磁体对应的位置中。种子3具有喷涂有铁基涂层的冠部。因而，各种子3将同时被自动定位和定向，从而种子的冠部将邻接于对应的磁体34。因此，顶端帽部向外延伸。

沿着轮72(对应于磁体34的位置)的接收器位置74将以逆时针方式转动通过激光器50的激光束52。切割种子60将通过重力序列地降落入种子收集漏斗62。种子剪片54将跟着轮72转，并且将通过刮刀56被连续地从轮72的外侧除去，并落入样品收集漏斗58中。

以与图1A的系统类似的方式，其分离种子，并将种子放置在相对于激光光束一致的位置和方向上，并且允许相对精确的能力来切断个种子的部分，收集剪片54用于在程序(例如生化的、基因的或显性的分析者)中使用，以及收集用于可能种植的切割种子。

C.关于实施方案1和2的选择和替代

如所能够理解的，磁性定向和/或激光切割能够采用各种形式和实施方案。对本领域的普通技术人员显而易见的变化将包含在本说明书中。部件时间安排能够通过经验性测试进行协调。通过调整激光光束能够调整各种子的样品量。

被磁体吸引的物质能够以不同方式应用于种子。可能的实施例是使用混合物粉末涂敷种子部分，所述混合物包含将被吸引至磁体的高磁活性材料。另一这种实施例是使用细雾粘性物来涂敷种子，或者如果植物结构上发现的种子是适合的，则这种结构(例如玉米穗轴)能够被浸入粘性物“路径”，以允许对种子的外部表面涂敷粘性物。在其上具有湿粘性物的种子随后能够与颗粒接触，所述颗粒例如含铁的、磁性的或者赤铁矿颗粒，其将被吸引至磁体。此外，静电物质可用于在种子表面充电，以使得物质更好地粘接于种子。一个本领域的普通技术人员将认识到各种这种方法能够被用于获得具有部分涂敷种子或者完全涂敷有静电物质的种子的期望结果。

可能不需要去除样品54或者被切割种子60的铁基涂层。但是，能够这么做。其能够被物理地去除(例如，通过磨损)或者化学地去除。许多涂层去除方法是已知的。方法的选择将基于样品54或者被切割种子60的预期用途。

可选地，在某些情况下，作为涂敷于物体的物质的替换，独立部件能够被安装于物体，独立部件具有能够被吸引的特征。例如，小的磁活性片断或者片状物能够被粘附或者以其它方式连接到物体上的预定位置，所述预定位置与相对于磁体的期望方向相关。片断或者片状物(将部件添加于物体)能够被永久性地安装于物体。或者，其能够被暂时地或者可拆卸地安装于物体。一个例子可以是小片磁活性金属，其在一侧具有可移除的粘合剂(像所使用的Post-It^TM记录)。这将允许部件(涂满粘合剂的金属片状物)被添加于位于被选位置的各物体，以便将位于该位置的物体吸引到磁体，从而定向。随后如果需要，能够在稍后的时间去除片状物。

能够被吸引的物质或成分的布置通常是直接向前的。就磁吸引而言，物质或成分通常被拉动以与对应的磁体邻接。因此，物体的相对侧将远离磁体。

此外，电磁体可能被用作永久性磁体的替代。磁场能够被打开以保持、定位和定向用于通过激光光束切割的种子，但是随后被关闭以通过重力降落被磁性吸引的部分。

能够使用与图1A和图1B类似的物体收集，或者其他方法也是可能的。

这些具体实施例的上下文是关于处理和定向玉米核。但是，应当理解，该实施例仅倾向于示出本发明的一个应用。本发明能够被利用用于处理其它物体。大小范围以及物体本性能够变化。类似的应用由该实施例将变得显而易见，并且对本领域普通技术人员显而易见的变化将包含在其中。

D.实施方案3(图2A-图2C)

磁体定向还能被使用于图2A的系统100中。磁体组件102包括基板和从基板向下延伸的四十八个柱子104。磁体106定位于或者靠近个柱子104的末端。

磁体组件102的柱子104被插入切割组件110中的补充通孔112中。切割组件盒或者壳体可滑动地使得切割刀片114保持在狭槽116中。切割刀片具有四十八个对应于适当位置并与四十八个通孔112间隔开的开口115，但是各开口115的周边被成形，被锐化或者用其它方式被配置以包括相对锋利的边缘。

磁体组件102和切割组件110的组合被同时降低进入种子盒108(参见图2C)，所述盒108装满了许多分离的种子3，各种子具有喷涂有铁基涂层的冠部，如上所述(或者另外，施加于各种子的冠部的物质或成分被吸引于磁体106)。各磁体106将理想地捡起和自动定位和定向种子3，从而种子冠部与磁体106邻接，并且其顶端帽部向外和向末端延伸。

衬底123包括位于其顶侧泡沫衬垫122，以固定用于切割的种子。当切割组件110定位于衬底123的顶部并被用于固定用于切割的种子时，可能存在较小的环或者其它类似的对应于通孔112的保持物。

玉米穗1预涂敷有铁基涂层。在涂层变干后，玉米穗1被脱壳并被放入容器中(参见图2C)。

磁体组件102和切割组件110的组合同时被降低进入种子3(各种子的冠部被铁基涂层覆盖)的容器，以分离出种子3，通过铁基涂层到各个柱子104的磁体106的吸引实现一个种子对一个柱子104。

由于种子3的冠部上的铁基涂层，各种子3被自动地定向为顶冠朝向磁体。各种子3的顶端帽部向末端延伸。

磁体组件102和切割组件110被放置于衬底123的顶部，从而通孔112与位于衬底123的泡沫衬垫122上的环125对应。刀片114位于适当位置，从而其开口115对应于通孔112。磁体组件102和切割组件110定位被定向的种子3，从而顶端帽部邻接于并稍微地被压缩抵靠泡沫衬垫122，但是刀片114的开口115的刀刃平面正好在种子3的冠部的下方排成直线。

夹具(例如见图2B和2C)将衬底123、切割组件110、以及磁体组件102的组合固定。种子3将由此被磁体106定向，并且组合的结构将种子3保持在那个位置。

随后，刀片114将在沟槽116中的适当方向上滑动，以将开口115的刃口移动进入和移动通过各种子3，从而切割各种子3的冠部。图2C示出了通过刀片114切割操作的一个实施例。如图所示，组合可被翻转侧放。手扳压机能够被可操作地连接于刀片114的把手118，并被操作以将刀片114推动或者拉动以切割种子3。

在使用刀片114切割后，磁体组件102和切割组件110被反转，夹具被释放，并且衬底123被去除(例如，参见图2A)。切割种子60被设置于刀片114的井中，并且与种子剪片或者样品34分开，这是由于刀片114在切割程序中侧向移动。磁体组件102和切割组件110随后能够被再次反转越过48-井的托盘，以便收集被切割种子60并将其编入索引。

磁体组件102从切割组件110的撤回释放了施加在种子剪片或者样品34上的磁性吸引力。在该实施方案中，其上具有磁活性涂层的种子不再直接结合于磁体组件102的磁体。在切割组件110中的各井的底部，存在1/16”的塑料薄层，磁体搁在其上。所述层足够薄以便磁性作用仍然能渗透塑料并吸引覆盖在种子上的铁基涂层。当磁体组件102举起时，所述种子剪片被释放，因为塑料防止它们跟着磁体组件。此外，刀片114运动返回其初始位置并暴露于种子剪片或者样品34。样品34被存放入四十八井索引托盘的对应井中。

与上面所讨论的类似，种子或者样品34能够通过现有技术已知的处理来导出关于种子3的生化的、基因的或者显型的信息。生化的、基因的或者显型的信息能够被植物学家使用，以选择哪个种子将在植物进化试验中被进一步使用。对应于被选种子剪片34(由于使得种子位于切割种子索引托盘中的位置与样品索引托盘中的被选的片断或者样品的位置匹配)的切割种子60随后能够被运输或者运送到适当的生长场所，并且被种植和生长，以便在试验中进一步使用。

E.实施方案4(图2B)

图2B示出了与图2A中的类似的实施方案，其具有如下的显著的不同。

磁体组件具有二十四个柱子，而不是四十八个柱子。在使用刀片114切割时不是用泡沫衬垫来帮助固定种子3，而是使用弹簧载荷的柱子128。柱子128安装于板130，所述板130可穿过槽132插入衬底124，并能够从衬底124中移开。二十四个弹簧载荷柱子128通过弹簧向外偏置，但是其能够用足够的力来压缩以抵靠它们末端的杯状的或者漏斗状末端。

以与上述实施方案所描述的类似的方式对切割种子60进行收集。

应当注意，图2B示出了可选的24-井漏斗140，所述漏斗140在其顶部具有二十四个井142，各井在其底部终止于子弹型试管144。当图2B的组合在被切割种子60的切割和收集之后被松开并被分离时，漏斗140能够被定位于传统的九十六井样品板的四分之一之上。如前面的实施方案所述，种子剪片34被从磁体组件释放，并被引导进入漏斗140，并且被收集进入四分之一的九十六井样品板的分离的井中。

F.关于实施方案3和4的选择和替换

对于本领域普通技术人员显而易见的变化将包含在该说明书中。根据需要和期望能够选择部件的大小和配置。

应当注意，图2C示出了可选的样品收集方法。一组子弹型试管能够被保持在对应于漏斗140的二十四个位置的位置。种子剪片34首先被收集在子弹型试管中，而不是将他们直接收集于标准的九十六井样品板中。二十四个子弹型试管能够被反转并能够被移动进入九十六井样品板的一个四分之一圆周(参见图2C的图片“e.”和“f.”)。切割处理能够被重复三次以上以填满九十六个井样品板的其它三个四分之一圆周。一旦填满，生化的、基因的或者显型的测试能够用于处理九十六个样品。与九十六井样品板的每一个对应的切割种子60能够被收集并能够使用另一个九十六井板或者使用二十四井板进行索引，如图2C的图片“d”所示。

因此，能够理解，前述实施例允许分类的分离物体进入预定空间位置。在该实施例中，其还以相对于各位置通常均匀的定向来自动定向各物体。

如所能够理解的，该方法能够被施加于除种子之外的物体或者能够被应用于不具有例如穗轴的载体的种子。一个实施例是大豆。涂料能够被涂敷于各物体的特定部分，以促进一致自动定向。

相对于玉米种子加工示出了这些实施例。有益的是能够以特定定向来自动定位单独的核。这样一来将允许这些物品能够切断核的冠部或者从已知位置自动获取较小组织样品。在现有技术的许多试验中，手工地一个核接一个核地进行试验。劳动资源的数量是巨大的，尤其当应用于巨大数量的种子并且是在有限的时间期间。由于缺少能够有效的自动化步骤，因而吞吐量受到限制。

G.实施方案5

图1的实施例能够类似地应用于除种子之外的物体。在该实施方案中，能够使用图1A的基本方法和装置以一致的预定的方式来定位和定向多个非种子物体。磁活性涂层将被涂敷于各物体上的一致位置。物体将一个一个地被吸引到单独磁体34，所述物体相继通过分离器(例如，试管15和缓冲轮14或者类似机构)。以相对于各磁体34一致的方式将物体定向在传送带30上。

这将允许在各个物体上施行进一步的操作。一个实施例将使用激光器50进行切割或者刻蚀，如图1A所示。但是，能够在被定向的物体上进行许多可选操作的任何一个。

在该实施例中，作为种子的替代，物体3能够是金属螺钉，所述螺钉具有螺帽和螺杆。螺钉的金属具有磁活性从而螺钉的任何一部分将被足够强的磁体吸引。因此，在这个例子中，可被吸引的物质或成分是物体固有的或者是物体的原始部分，而不是被添加到物体上的(例如涂层)。

一种机构可提供螺钉给缓冲轮14，一次一个，并且是例如头朝下的，从而各螺钉将被头朝下吸引到磁体34，同时螺杆末端延伸离开螺帽和磁体。各种用于工业部分的进给结构可从市场上买到，以这么做(随着它们输入，许多使用振动和表面来移动和预先定向所述部分)。

因而，这种系统将提供一种高效、相对高产量的方式，从而以相对于其磁体的通常一致的定向来定向各螺钉。例如，将通过传送带30来序列地传送螺钉到适当位置，在此能够执行另一操作。

另一操作的实施例将是组装步骤。各螺钉能够被带进以靠近处于特定的末端朝上方向的部分或者子组合件。自动机构能够齿合螺钉的螺帽并将其拧入所述部分或者子组合件，以完成组装处理的一个步骤。随后下一个螺钉能够被移动进入位置，从而位于同样自组装或者另一自组装上的另一位置。这能够按需要或者期望进行重复。

对于螺钉的可选操作能够是：垫圈、螺母或者涂层可应用于螺杆。

可选的操作是：在每个螺钉上能够执行一些类型的检查或者质量控制操作。一个例子将是基于机器视觉的系统来分析螺杆。一个例子将是分析螺纹如果螺纹被正确成形。另一个将是分析螺杆长度。其它的检查操作也是可能的。

该方法还能够为螺钉工作，所述螺钉不是先天是磁活性的或者不具有足够的磁活性以被磁体定向。与早期的实施方案一样，磁活性物质或者成分(例如，磁渗透或者磁活性涂层)能够被仅仅应用于螺钉的顶部。随后它们将被吸引到并被自动地头朝下定位于磁体上。

H.实施方案6

图1的实施例能够类似地作用于除种子之外的物体。在该实施方案中，图1A的基本方法和装置能够被用于以一致的预定方式来定位和定向多个非种子物体。磁活性涂层将应用于物体上的一致位置。随着它们序列地经过分离器(试管或者缓冲轮14)，物体将一次一个地被吸引到单独磁体34。物体将以相对于各磁体34一致的方式被定向在传送带30上。这将允许在各物体上执行进一步的操作。

在该实施例中，作为种子或者螺钉的替代，物体3能够是非金属片断(例如计算机键盘键)，其需要位于一侧上的字母或数字的应用。与实施方案1类似，塑料键的相对侧将被喷涂有磁活性涂层，从而各键将在其金属涂敷衬底侧被磁体吸引而使其顶部暴露。作为激光切割器的替代，机构能够将期望的字母或者数字或者符号施加于所述键的顶部。所述机构可能是打印机，其向键的顶部移动并靠近它且在键上标记数字或字母。或者所述机构可能是某种类型的喷雾或者喷墨设备，所述设备移动进入以靠近所述键的顶部。塑料键衬底上的金属涂层将具有巨大的磁活性，从而衬底将被充分地吸引到充分强度的磁体。因此，在该实施方案中，可被吸引的物质或者成分被添加于塑料键，并不具有用于最终形式键的功能。

I.实施方案7

在该实施例中，物体3能够是非金属片断(例如，具有基座和头部的较小木制小雕像)，其需要用于包装的某一定向。与实施方案1类似，木制小雕像的基侧能够喷涂有磁活性涂层，从而各木制小雕像将在其金属涂层基侧被吸引到磁体。作为激光切割的替代，自动机构能够将包装材料应用到或者环绕小雕像。小雕像基座上的金属涂层将具有巨大的磁活性从而基座将被充分地吸引到充分强度的磁体。因而，在该实施例中，可被吸引的物质或者成分被添加于物体(木制小雕像)并且对于最终形式的小雕像没有功能。

可选地，金属涂层可以具有功能。其可以允许小雕像可移动地安装于磁体。

J.选择、替换和变体

应当理解，本发明能够采用各种配置和应用。上述实施例仅是示例性的。

例如，铁基涂层是一个可用于自动吸引或者定位物体的物质或附加物(铁磁体)的例子。也能够利用其它物品。一个例子为粘合剂，其能够至少被应用于物体的一部分，并且其能够被浸入铁颗粒。

本发明能够使用的物体类型也可变化。上面描述了物体的各种应用。其它的物体和应用也是可能的。例如，其可用于定位和定向其它的金属或者非金属零件，从而各零件位于适当位置，以便在制造或者组装处理中进行涂敷。另一应用是定位和定向电器或电子部件，为在电路板上进行焊接或者安装做准备。当然，其它的制造或者组装处理也是可能的。本发明适合许多情形，在此所需要的是以期望的方式和/或期望定向进行定位。

Claims (25)

1.一种自动定向物体的方法，其包括：

a.添加一种物质或者成分到所述物体上，所述物质或者成分具有能够被用来自动吸引所述物质或者成分的特征；以及

b.利用所述特征自动定位所述物体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述物质或者成分包括磁活性物质或者成分。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述磁活性物质或者成分包括铁基涂层或者颗粒。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁活性物质或者成分被涂敷于物体以相对于参考位置自动定向所述物体。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述参考位置与涉及所述物体的进一步操作互相关联。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括将步骤a和b应用于至少第二个物体。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法进一步包括连续自动地吸引各物体。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法进一步包括同时自动地吸引所述物体。

9.根据权利要求1所述的方法，其中在制造或者组装过程中使用所述定位。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述物体包括部分、种子或者包装中的一个。

11.一种用于物体自动定向的装置，其包括：

a.吸引装置，其适于产生吸引力；以及

b.转换装置，其适于将物体移动进入以靠近所述吸引装置，或者反之亦然；

其中任何所述物体包括或者适于包括一种物质或者成分，所述物质或者成分具有通过吸引力被自动吸引的特征，所述物体能够自动地相对于所述吸引装置进行定向。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述吸引装置包括磁体，并且所述吸引力包括能够吸引磁活性物质或者成分的磁场。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述磁体为永久性磁体或者电磁体中的一种。

14.根据权利要求12所述的装置，其中所述磁活性物质或者成分包括磁活性涂层或者颗粒。

15.根据权利要求14所述的装置，其与所述物体结合，并且其中所述磁活性颗粒通过粘合剂固定在所述物体上。

16.根据权利要求11所述的装置，其进一步与所述物体结合，并且其中所述物体包括部分、种子或者包装中的一个。

17.根据权利要求11所述的装置，其中所述移动所述物体的转换装置包括传送系统。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述传送系统包括传送带，所述传送带具有多个吸引装置，每个所述吸引装置适于吸引一个物体。

19.根据权利要求17所述的装置，其中所述传送系统包括轮，所述轮具有多个吸引装置，每个所述吸引装置适于吸引一个物体。

20.根据权利要求11所述的装置，其进一步与所述物体结合，并且其中所述装置进一步包括将所述物体从所述吸引装置上分离的装置。

21.一种用于对一个或多个物体进行处理和自动定向的装置，其包括：

a.传送机构，其包括一个或多个吸引装置，所述吸引装置各自适于产生吸引力；以及

b.供给机构，其适于单独地将各物体提供给所述传送机构；

从而任何物体包含或者适于包含一种物质或者成分，所述物质或者成分具有通过所述吸引力被自动吸引的特征，所述任何一个物体能够自动地并且相对一致地相对于一个吸引装置进行定位和定向。

22.一种用于一个或者多个物体处理和自动定向的装置，其包括：

a.传送机构，其包括一个或多个吸引装置，所述吸引装置各自适于产生吸引力；

b.供给机构，其适于单独地将各物体提供给所述传送机构；以及

c.操作站，其适于在物体上执行功能；

从而任何物体包含一种物质或者成分，所述物质或成分具有通过所述吸引力被自动吸引的特征，当所述物体通过传送机构移动到操作站时，所述物体被自动地和相对一致地定位和定向。

23.根据权利要求22所述的装置，其中所述操作站包括工具、切割装置、组装系统、包装系统、机器人或者检查系统。

24.一种用于对多个物体进行自动定向的装置，其包括：

a.定向机构，其包括多个吸引装置，各个所述吸引装置适于产生一个吸引力；

b.启动器，其适于在各个吸引装置处或者靠近各个吸引装置启动操作；

从而任何物体包含或者适于包含一种物质或者成分，所述物质或者成分具有通过所述吸引力被自动吸引的特征，当所述物体被吸引到所述定向机构并且为所述操作做准备时，所述物体被自动地、同时地和相对一致地定位和定向。

25.根据权利要求22所述的装置，其中所述物质或者成分包括磁活性物质或者成分，并且所述吸引装置包括适于产生磁性吸引力的磁体。

Images