CN109688794A - 用于农田内种子定向的系统、机具和方法 - Google Patents

Abstract

本文描述了在农田农业植株的播种操作期间用于种子定向的系统、机具和方法。在一个实施例中，一种种子定向系统包括设置在接近播种盘处的视觉系统。所述视觉系统确定所述播种盘上种子的种子定向数据。播种带从所述播种盘接收种子，并且该播种带在播种期间将来自所述播种盘的所述种子调节至在犁沟内处于期望的种子定向。

Description

用于农田内种子定向的系统、机具和方法

相关申请

本申请要求于2017年7月14日提交的题目为“用于农田内种子定向的系统、机具和方法”的美国临时申请No.62/362,461的权益。

技术领域

本申请的实施例涉及用于实现农田的种子犁沟或种沟内的种子定向的系统、机具和方法。

背景技术

播种机用于在田间播撒作物(例如，玉米、大豆)的种子。种子需要以一致的间距高速播撒以减少播种时间。然而，以不一致的方式在犁沟或种沟内输送种子，可能对作物的生长条件产生负面影响。

附图说明

本申请通过示例而非限制的方式在附图的图中示出，其中：

图1显示了根据一个实施例的用于执行包括具有行单元的机具的操作在内的农田农业操作(例如，播种操作)的系统的示例。

图2示出了根据一个实施例的用于农田犁沟中的播种操作的机具200的架构。

图3示出了根据一个实施例的行单元300是在播种期间具有种子定向功能的播种行单元的实施例。

图4A示出了根据一个实施例的用于在播种农业植株(例如，玉米植株、大豆植株等)期间在犁沟内实现精确种子定向的系统400的侧视图。

图4B示出了根据一个实施例的具有改变种子定向的种子定向功能的播种带。

图4C是根据一个实施例的用于被动种子定向的单排机和播种盘的向下角度的透视图。

图4D示出了根据一个实施例的在农业植株(例如，玉米植株、大豆植株等)播种期间用于在种沟内实现被动种子定向的单排机和播种盘的向上角度的透视图。

图4E示出了根据另一个实施例的在农业植株(例如，玉米植株、大豆植株等)播种期间用于在种沟内实现精确种子定向的系统400的侧视图。

图5示出了在种沟或犁沟中播种期间种子的优选定向的俯视图500。

图6示出了在农田操作播种期间提供优选种子定向的方法600的一个实施例的流程图。

图7显示了根据一个实施例的包括机器1202(例如，拖拉机、联合收割机等)和机具1240(例如，播种机、耕田机、犁、喷雾器、撒播机、灌溉机具等)的系统1200的示例。

发明内容

本文描述了在农田农业植株的播种操作期间用于种子定向的系统、机具和方法。在一个实施例中，一种种子定向系统包括设置在接近播种盘的视觉系统。该视觉系统为播种盘上的种子确定种子定向数据。播种带从所述播种盘接收种子，并且该播种带在播种期间将来自所述播种盘的所述种子调节至在犁沟内处于期望的种子定向。

具体实施方式

本文描述了在农田农业植株的播种操作期间用于种子定向的系统、机具和方法。

在一个实施例中，一种种子定向系统包括设置在接近播种盘的视觉系统。该视觉系统捕获图像数据，以便为播种盘上的种子确定种子定向数据。播种带从播种盘接收种子，并且该播种带在播种期间将来自播种盘的种子调节至在犁沟内处于期望的种子定向。适合于在犁沟或种沟中的种子的期望和一致的种子定向使植株从土壤中更快地均匀出苗，使植株实现大致均匀的生长和高度，使植株大致均匀地消耗水和养分，并且使每株植株大致均匀地吸收阳光。

植株均匀出苗改善了生长条件，因为来自相邻植株和叶子的遮荫更少，而植株的每片叶子获得的阳光更多。期望范围的叶子定向可以使叶子从上方更加可见，并且因此可以改善叶面处理肥料或杀虫剂的施用条件。期望范围的叶子定向还可以更大程度地遮蔽杂草以减少杂草生长。

在以下描述中，陈述了许多细节。然而，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践，这对本领域技术人员而言是显而易见的。为了避免模糊掉本发明的公开内容，在一些实施例中，公知的结构和装置以方块图的形式示出，而没有详细示出。

图1显示了根据一个实施例的用于执行包括具有行单元的机具的操作在内的农田农业操作(例如，播种操作)的系统的示例。例如在一个实施例中，系统100可以实现为具有服务器、数据处理装置、计算机等的基于云的系统。系统100的各个方面、特征和功能可以在服务器、播种机、播种机监测器、联合收割机、笔记本电脑、平板电脑、计算机终端、客户端装置、用户装置(例如，装置190)、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝电话、照相机、智能电话、移动电话、计算装置或者任何这些或其他数据处理装置的组合中实现。

在其他实施例中，系统包括网络计算机或另一台装置(例如，显示装置)内或一台机器(例如，播种机、联合收割机)内的嵌入式处理装置，或者组件比图1所示的更少或可能更多的其他类型的数据处理系统。系统100(例如，基于云的系统)和农业操作可以在使用机具或机器播种期间控制和监测播种犁沟或种沟内的种子定向。系统100包括机器140、142、144、146和联接到相应机器的机具141、143、145。机具(或机器)可以包括用于相关田地(例如，田地102、105、107、109)内的作物播种操作的行单元。系统100包括农业分析系统102，该农业分析系统102包括具有当前和历史天气数据的天气存储器150，具有针对不同地区的天气预测的天气预测模块152，以及用于执行用于控制和监测不同操作的指令的至少一个处理系统132(例如，播种、施肥)。存储介质136能够存储指令、软件、软件程序等，以便由处理系统执行并且用于执行农业分析系统102的操作。在一个示例中，存储介质136可以包含播种方案(例如，将田地中的地理参考位置与播种参数(例如，土壤类型、下压力、速度、种子定向等)相关联的播种方案)。机具141(或任何机具)可以包括机具200，其泵、流量传感器和/或流量控制器可以具体是与网络180通信以发送控制信号或接收应用数据的元件。

图像数据库160存储了在不同生长阶段采集的作物图像。数据分析模块130能够对农业数据(例如，图像、天气、田地、产量等)执行分析，以生成与农业操作相关的作物预测162。

田地信息数据库134存储正在由系统100监测的田地的农业数据(例如，作物生长阶段、土壤类型、土壤特性、水分保持能力等)。农业实践信息数据库135存储了用于正在由系统100监测的田地的农园实践信息(例如，所应用的播种信息，所应用的喷洒信息，所应用的施肥信息，播种密度，应用的营养素(例如氮)，产量水平，专有指数(例如，种子密度与土壤参数的比率)等)。机具可以包含种子定向数据并将该数据提供给系统100。成本/价格数据库138存储了输入成本信息(例如，种子成本、养分成本(例如，氮))和商品价格信息(例如，来自作物的收入)。

图1中所示的系统100可以包括网络接口118，其用于经由网络180(例如，互联网、广域网、WiMax、卫星、蜂窝、IP网络等)与其他系统或装置(诸如无人机装置，用户装置和机器(例如，播种机、联合收割机))通信。网络接口包括一种或多种类型的收发器，用于经由网络180进行通信。

处理系统132可以包括一个或多个微处理器、处理器、片上系统(集成电路)或者一个或多个微控制器。处理系统包括用于执行一个或多个程序的软件指令的处理逻辑。系统100包括用于存储由处理系统执行的数据和程序存储介质136。存储介质136可以存储例如软件部件，诸如，用于控制和监测液体施用的软件应用程序或者任何其他软件应用程序。存储介质136可以是任何已知形式的机器可读非临时性存储介质，诸如半导体存储器(例如，闪存、SRAM、DRAM等)，或者非易失性存储器，诸如硬盘或固态驱动器。

尽管在一个示例性实施例中将存储介质(例如，机器可访问的非临时性介质)显示为单个介质，但“机器可访问的非临时性介质”一词应当视为包括存储了一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如,集中式或分布式数据库,和/或相关联的高速缓存和服务器)。“机器可访问的非临时性介质”一词还应当视为包括能够存储、编码或携带指令集以便由机器执行并且使该机器执行本发明的任何一个或多个方法的任何介质。“机器可访问的非临时性介质”一词应相应地视为包括但不限于：固态存储器、光学和磁性介质以及载波信号。

图2示出了根据一个实施例的用于农田犁沟中的播种操作的机具200的架构。机具200(例如，播种机、耕田机、梨等)包括至少一个散料斗202，每个散料斗都包含一种种子品种(例如，种子品种或大豆品种)。优选地，每个散料斗与单独的携种器(未示出)流体连通。优选地，每个携种器安装到相关联的散料斗202的下部出口。优选地，每个携种器与气动压力源流体连通并且配置成通过多个播种管线204将携气种子输送到行单元210-217。优选地，控制器260(例如，驱动器控制器)配置成针对行单元的排种器生成对应于的预期播种盘转速的驱动器命令信号。优选地，驱动器控制器260与机器的播种机监测器数据通信。该机具还包括用于控制和监测机具操作的传感器240(例如，速度传感器，用于检测种子通过的种子传感器，下压力传感器，致动器阀，用于机器的速度传感器，用于播种机的种子力传感器，用于机具的真空、升降、下降传感器等)。传感器可以逐个行单元地或在播种管线分支到行单元的上游在机具200上使用，如图2所示。

行单元机械联接到机架220-227，机架220-227机械地联接到杆10。每个行单元可以包括传感器和具有用于在农田的犁沟或种沟中播种期间获得适当的种子定向和/或定位种子的种子定向机构(例如，播种盘、传送带、播种带、致动器、气压)的部件。每个行单元可以包括相应的播种带240-247，用于从播种盘接收种子，然后将种子定位在犁沟内一定深度。每个行单元的至少一条播种带可以包括种子定向功能，以在需要时改变种子定向。每个播种盘(或播种带)可以包括至少一个种子视觉系统(例如，至少一个图像捕获装置)，以确定种子在播种盘或播种带处的定向数据。行单元可以包括本文结合图2-4描述的任何实施例。

图3示出了根据一个实施例的行单元300是在播种期间具有种子定向功能的播种行单元的实施例。优选地，行单元300通过平行连杆机构316枢转地连接到工具杆14(例如，图2的杆10)。优选地，致动器318设置成在行单元300上施加提升力和/或下压力。优选地，开沟系统384包括两个开沟盘344，该开沟盘244滚动安装到向下延伸的柄部354并且设置成在土壤40中开设V形种沟38或犁沟。一对调整轮348由一对相应的调整轮臂360枢转地支撑。调整轮348相对于开沟盘344的高度设定了种沟38的深度。深度调节摇杆368限制了调整轮臂360的向上行进，并且因此限制了调整轮348的向上行进。下压力传感器(未示出)优选地配置成生成与由调整轮348施加在土壤40上的力的大小相关的信号；在一些实施例中，下压力传感器包括仪表销，摇杆368围绕该仪表销枢转地联接到行单元300。

继续参照图3，第一排种器302-1优选地安装到行单元300并且设置成将种子42沉积到种沟38中。例如，通过设置成将种子导向种沟的播种带360(例如，种子传送带)。优选地，可选的第二排种器302-2安装到行单元300，并且设置成将种子42沉积到相同的种沟38中，例如通过相同的播种带360。每个排种器302-1、302-2优选地包括种子侧壳体330-1、330-2，其具有用于存储由排种器沉积的种子42的辅助料斗332-1、332-2。优选地，排种器302-1、302-2中的每一个都包括真空侧壳体340-1、340-2，该真空侧壳体包括用于将真空侧壳体内抽真空的真空端口342-1、342-2。优选地，每个排种器302-1、302-2包括视觉系统334-1、334-2(例如，机器视觉、激光雷达(光检测和测距))，用于确定种子在播种盘336-1、336-2上的定向数据，播种盘336-1、336-2包括播种孔(未示出)。优选地，播种盘分隔真空侧壳体和种子侧壳体的内部容积。在操作中，由于真空侧壳体内为真空，将从辅助料斗332-1、332-2通入种子侧壳体330-1、330-2的种子42捕获在播种孔上，然后提供到播种带360的种子容器362上。优选地，每个排种器分别由单独的电驱动器315-1、315-2提供动力。优选地，每个驱动器配置成驱动相关联的排种器内的播种盘。在其他实施例中，驱动器315可以包括液压驱动器或配置成驱动播种盘的其他电机。

优选地，种子传感器350(例如，光学或电磁种子传感器，其配置成生成指示种子是否通过的信号)安装到播种带360，并且设置成在种子42路径上发送光波或电磁波。闭沟系统386包括一个或多个闭沟轮，闭沟轮枢转地联接到行单元300并且配置成闭合沟38。

在一个示例中，播种带360联接到行单元300的部件(例如，柄部354)。优选地，播种带360设计成在种沟闭合之前将以期望的定向将种子定位在种沟38的底部中。播种带360还可以包括种子定向功能，以在需要或必要时改变种子定向。播种带360可以包括致动器，以便在保持种子期望的定向的同时将种子压入种沟38中。致动器可以包括气流和一个或多个机械致动器中的至少一个，用于将种子压入种沟中。

图4A示出了根据一个实施例的用于在播种农业植株(例如，玉米植株、大豆植株等)期间在犁沟内实现精确种子定向的系统400的侧视图。在一个示例中，系统400包括具有行进方向D的行单元(例如，行单元210-217、行单元300)。系统400包括播种带480，用于为种子(例如，种子441)提供到地面440内的种沟或犁沟的期望定向。

排种器(例如，302-1、302-2)优选地包括视觉系统472(例如，机器视觉、激光雷达(光检测和测距))，用于确定种子在包括播种孔461的播种盘460上时的定向数据。在操作中，由于真空侧壳体中真空，从辅助料斗(例如，332-1、332-2)传送到种子侧壳体(例如，330-1、330-2)中的种子被捕获在播种孔461上。在一个示例中，种子在播种盘上具有随机定向，并且播种带的容器462以一致的方式使种子在第一和第二播种轴中定向以获得期望的定向。在另一个示例中，播种盘的至少一个单排器410和412(或定向器)针对第一播种轴(例如，种子相对于播种盘460以特定定向对齐的纵向轴，其中种子尖向下定位在播种盘的孔中，同时种子定位在播种盘上)提供一致的种子定向。播种盘旋转(例如，顺时针旋转470、逆时针旋转)，然后将种子提供到播种带460的种子容器462上，种子容器462旋转(例如，逆时针旋转468、顺时针旋转)。播种带480保持由播种盘提供的定向，然后针对第二播种轴提供一致的种子定向，以在种子定位在容器462内时正确定位种子的胚芽。可选的视觉系统471被设置在接近播种带处，以便对种子的正确定向提供反馈。

在一个示例中，播种带480联接到行单元300的部件(例如，柄部354)。优选地，播种带480设计成在种沟闭合之前以期望的定向将种子定位到种沟底部。播种带480还可以包括种子定向功能，以在需要或必要时改变种子的定向，如图4B所示。容器462的详细视图示出了可以使种子442相对于轴444旋转的机动化部件464。在一个示例中，具有与行单元的地面速度相似的速度的快速移动的种子带利用容器或与容器集成的致动器将种子推入地面中。在另一个示例中，具有明显慢于行单元的地面速度的速度缓慢移动的播种带480可以包括致动器463，以在保持种子的预期定向的同时将种子压入种沟中。致动器可以包括气流和一个或多个机械致动器中的至少一个，用于将种子压入种沟中。

在一个示例中，利用播种盘460和播种带480中的至少一个将定向改变为如图5所示的优选定向520、530或540中的至少一个(例如，定向520，定向530和540的组合)，以使种子在犁沟或种沟中具有一致的种子定向。这使植株从土壤中更快地均匀出苗，使植株实现大致均匀的生长和高度，使植株大致均匀地消耗水和养分，使每株植株大致均匀地吸收阳光，并且改善了已播种的农业植株的叶子的生长和定向。播种带480可以相对于播种盘460具有任何角度位置关系(例如，如图4A所示垂直对齐、水平对齐、相对于播种盘以任何角度对齐)，并且播种带480可以在任何方向上提供任何类型的定向变化(例如，第一播种轴、第二播种轴)，以便以期望的定向将种子提供到土壤。

在一个示例中，播种盘的速度(例如，0.5-2mph)与播种带480的速度同步。在另一个示例中，播种盘的速度(例如，0.5-2mph)与播种带480的速度不同步。播种盘具有一个较慢的速度(例如，0.5-2mph)，而播种带480具有一个较高的切向速度(例如，8-12mph)，这个切向速度与行单元的地面速度相似。如果在播种盘处针对第一播种轴(例如，种子的相对于播种盘460以特定方向对齐的纵向轴)校正定向，那么根据一个实施例，如图4E所示，当以更高速度运作的播种带480接近播种盘460定位或接近地面时，可以通过使用针对容器的可分离机构来保持这种定向。可分离机构496(例如，496a、496b)从速度带490上暂时地移除容器(例如，480-482)，以便使容器能够与较慢的播种盘和较快的地面速度二者都同步。然后，在将种子卸载到土壤中之前，(例如，当接近播种盘定位或接近地面时)可以使容器分离并进行速度变化。在一个示例中，分离机构496包括制动垫484和495以及偏置机构492-493(例如，弹簧)。滑轮491可以造成带490的旋转(例如，逆时针旋转468)。当496a和496b接触凸块498a和498b时，分离机构496从带490上分离具有种子489的容器480，这使得偏置机构492-493将制动垫484和495偏置在分离位置，使得带490在容器480暂时与带490分离时，可以通过可分离机构继续旋转。当496a和496b与凸块分离时，分离机构496将容器480附接到带490，这使得偏置机构492-493将制动垫494-495偏置在附接位置。

在一个示例中，可以使播种带的高速部分的持续时间最小化。在将容器从播种带的高速部分分离之后，可以在播种带的慢速部分期间针对第二播种轴校正定向。这允许视觉系统有更多时间捕获种子定向数据，并且在第二播种轴的定向期间提供反馈。如果没有在播种盘处针对第一播种轴进行种子定向，那么以更高速度操作的播种带480针对第一和第二播种轴提供正确定向，然后将种子压入土壤中。在该示例中，当接近地面并将种子压入地面时，不会从带上移除容器。

在可选择替换的实施例中，使用图4A的单排器410和412的主动定向可以替换为被动定向。播种盘上被动种子定向的示例已在国际公开号为WO 2016/077651的公开文本中描述和示出，其全部内容在此通过引用并入本文。

图4C和图4D分别示出了根据一个实施例的在农业植株(例如，玉米植株、大豆植株等)播种期间用于在种沟内实现被动种子定向的单排机和播种盘的向下视角的透视图和向上视角的透视图。排种器1300包括单排器1380，单排器1380替换根据一个示例中的单排器410和412。优选地，单排器1380设置成从每个播种孔1372移除除了一个种子之外的所有种子。优选地，单排器1380由轴向弹簧支撑，使得允许单排器随着播种盘1370的轴向移动而轴向浮动，如美国专利No.7,699,009号(“009号专利”)中所公开的，其全部内容在此通过引用并入本文。优选地，单排器1380由径向弹簧支撑，使得允许单排器随着播种盘1370的径向移动而径向浮动，如'009号专利中所公开的。优选地，单排器1380设置成与播种盘370的面轴向齐平。优选地，单排器1380包括多个外叶1382a、1382b、1382c，其设置成部分地越过播种孔，使得播种孔1372上的一颗或多颗种子在播种孔穿过每个叶时被接触并径向向内移动。

优选地，单排器1380包括多个内叶1384a、1384b、1386，其设置成部分地越过播种孔，使得播种孔1372上的一个或多个种子在播种孔穿过每个叶时被接触并径向向外移动。在一个示例中，每个叶优选地具有与播种孔1372相邻的弧形倾斜表面，使得穿过叶的种子逐渐从第一径向位置移动到第二径向位置。优选地，叶1382、1384的弧形倾斜表面将种子从盘1370的表面略微提起。单排器的定向叶和引导件的实际几何形状基于该种子定向阶段中的目标定向(例如，第一播种轴)。

在操作中，外部种子定向引导件1383和内部种子定向引导件1386(内叶)优选地围绕与播种盘上的种子的圆形路径相切的轴(“切向轴”)改变种子的定向。优选地，种子定向引导件1383、1386配置成使种子围绕切向轴重新定向，而不会将种子从播种盘1370的表面提起。在优选实施例中，引导件1383、1386不与播种孔1372重叠；在其他实施例中，引导件1383略微重叠播种孔1372。在优选实施例中，种子定向引导件1383使种子围绕切向轴在第一方向(例如，沿着与种子的切向速度矢量相反的视图的逆时针方向)上旋转，并且种子定向引导件1386使种子围绕切向轴在第二方向(例如，沿着与种子的切向速度矢量相反的视图的顺时针方向)上旋转。

在所示的实施例中，引导件1383、1386安装到单排器1380上。外部引导件383固定到外部叶382c(例如，形成为其一部分)。内部引导件386通过臂1385固定到内部叶384b；优选地，内部引导件386与外部引导件1383通过角度偏移沿顺时针方向成角度间隔，该角度偏移与内部叶1384b和外部叶1382c之间的角度偏移大致相同。应当理解，因为引导件1383、1386固定到单排器1380，所以引导件能够与单排器一起浮动，以相对于播种盘1370的种子路径保持一致的径向和轴向位置。在其他实施例中，引导件1383、1386可以与单排器1380分离地安装。

转到图4D，引导件1383优选地包括倾斜表面1320，该倾斜表面1320相对于播种盘1370的表面成播种盘角度。优选地，播种盘角度沿顺时针方向连续增加，使得当种子沿顺时针方向穿过引导件1383时种子通过与倾斜表面1320接触而重新定向。优选地，倾斜表面1310设置在叶1382c和倾斜表面1320之间。优选地，倾斜表面1310连续地引导种子从与叶1382c接触到与倾斜表面1320接触。优选地，引导件1383进一步包括轴向表面1330，轴向表面1330优选地设置在倾斜表面1320的顺时针方向上。优选地，轴向表面1330沿种子路径顺时针延伸，使得沿顺时针方向穿过轴向表面1330的种子接触轴向表面1330并保持在轴向表面1330的径向内侧。在一些实施例中，轴向表面1330设置在播种孔的径向外端处或径向向外；在其他实施例中，轴向表面1330设置在播种孔的径向外端的径向内侧和播种孔的中心的径向外侧。可选的视觉系统1372位于播种盘附近，以对种子的正确定向提供反馈。另可选地，可以基于来自至少一个视觉系统(例如，1371、1372)的反馈，自动调整定向器特征(例如，1383、1386)在定向调整程度方面的主动性。

播种盘的单排器1380针对第一播种轴(例如，种子相对于播种盘1370以特定定向对齐的纵向轴，种子尖向下定位在播种盘的孔中，同时种子定位在播种盘上)提供一致的种子定向。播种盘旋转，然后将种子提供到播种带1360的种子容器1362上，种子容器1362旋转。播种带1360保持由播种盘提供的定向，然后针对第二播种轴提供一致的种子定向，以便在种子定位在容器1362内时正确定位种子的胚芽。可选的视觉系统1371位于播种带附近，以对种子的正确定向提供反馈。

图5示出了在种沟或犁沟中播种期间种子的期望或优选定向的俯视图500。玉米植株行在田地中具有行定向510。种子521和522具有第一定向520，其中种子尖沿向下方向(z轴)定位到地面中，并且胚芽定位在相对于行定向510的方向(x轴)为横向的方向(y轴)上。种子531和532具有第二定向530，其中种子尖定位在相对于行定向510的方向(x轴)为横向的方向(y轴)上，并且胚芽面向下进入地面。种子541和542具有第三定向540，其中种子尖定位在相对于行定向510的方向(x轴)为横向的方向(y轴)上，并且胚芽面向上远离地面。这些种子定向520、530和540设计成在种沟或犁沟中产生一致的种子定向，并且玉米植株的叶子具有纵向轴，该纵向轴是相对于行定向510的方向(x轴)基本上横向的方向(y轴)；或者至少具有叶子定向的纵向轴，该纵向轴不与行定向510的方向平行。通过这种方式，叶子将会具有更多的日照并且来自行中其他叶子或相邻植株的遮荫会更少。在一个示例中，期望的叶子定向或叶子定向范围不是与行定向510的方向(x轴)平行或基本平行的任何定向。在另一个示例中，期望的叶子定向或叶子定向范围是在大体上垂直于行定向510的方向(x轴)的某一旋转角度内(例如，与垂直于x轴+/-45度)的任何定向。

图6示出了在农田操作播种期间提供优选种子定向的方法600的一个实施例的流程图。方法600由处理逻辑执行，该处理逻辑可以包括硬件(电路、专用逻辑等)、软件(诸如在通用计算机系统或专用机器或装置上运行的软件)，或二者的组合。在一个实施例中，方法600由至少一个数据处理系统(例如，系统102、机器、机具、行单元、用户装置等)的处理逻辑执行。系统或装置利用处理逻辑执行软件应用程序或程序的指令。软件应用程序或程序可以由系统启动，或者可以根据是否需要改变种子定向来通知机器(例如，拖拉机、播种机、联合收割机)的操作者或用户。

在框602处，系统监测农业数据，包括：播种信息、耕种实践信息和种子定向数据(例如，预定向数据、定向后数据)。在框604处，视觉系统(例如，视觉系统472)确定播种盘上的种子定向的定向数据，以用于播种操作。播种盘可以提供种子的定向。在框606处，系统(或装置)使播种带调整种子定向以提供期望的或优选的定向(例如，520、530、540)。该调整可以至少部分地基于播种盘上种子的定向数据。在框608处，系统动态地确定种子定向数据是否表明违反了阈值条件(例如，播种盘处的定向范围的阈值条件)。如果是，那么在框610处，系统动态地调整部件的适当参数或设置(例如，播种盘处的种子定向，播种带处的种子定向)、机器或导致违反阈值条件的机具。然后，方法600可以返回到框604以继续收集用于播种操作的定向数据。如果在框608处没有违反条件，那么该方法继续监测种子定向数据以在框608处确定是否违反了阈值条件。

图7显示了根据一个实施例的包括机器1202(例如，拖拉机、联合收割机等)和机具1240(例如，播种机、耕田机、犁、喷雾器、撒播机、灌溉机具等)的系统1200的示例。机器1202包括处理系统1220，存储器1205，机器网络1210(例如，控制器局域网(CAN)串行总线协议网络，ISOBUS网络等)以及网络接口1215，该网络接口1215用于与包括机具1240的其他系统或装置通信。机器网络1210包括传感器1212(例如，速度传感器)、控制器1211(例如，GPS接收器、雷达单元)，以便控制和监测机器或机具的操作。网络接口1215可以包括GPS收发器，WLAN收发器(例如，WiFi)、红外收发器、蓝牙收发器、以太网或者与包括机具1240的其他装置和系统通信的其他接口中的至少一个。网络接口1215能够与机器网络1210集成在一起，或者与机器网络1210分离，如图12所示。输入/输出(I/O)端口1229(例如，诊断/车载诊断(OBD)端口)能够与另一个数据处理系统或装置(例如，显示装置、传感器等)进行通信。

在一个示例中，机器执行拖拉机的操作，该拖拉机联接到用于田地播种操作的机具。该机具的每个行单元的种子定向数据可以和播种时的位置数据相关联，以便更好地理解田地每一行和每一个区域的中种子定向。与播种相关联的数据能够在显示装置1225和1230中的至少一个上显示。

处理系统1220可以包括一个或多个微处理器、处理器、片上系统(集成电路)或者一个或多个微控制器。处理系统包括：处理逻辑1226，用于执行一个或多个程序的软件指令；以及通信单元1228(例如，发射器、收发器)，用于经由机器网络1210或网络接口1215发送和接收来自机器的通信，或者经由机具网络1250或网络接口1260发送和接收来自机具的通信。通信单元1228能够与处理系统集成在一起或者与处理系统分离。在一个实施例中，通信单元1228经由I/O端口1229的诊断/OBD端口，与机器网络1210和机具网络1250进行数据通信。

处理逻辑1226包括一个或多个处理器，能够处理从通信单元1228接收到的包括农业数据(例如，GPS数据、液体施用数据、流速等)的通信。系统1200包括存储器1205，用于存储由处理系统执行(软件1206)的数据和程序。存储器1205可以存储，比如软件组件。软件组件是诸如，用于分析执行本发明所公布的操作的播种和种子定向的播种软件，或者任何其他软件应用程序或模块、图像(例如，采集的作物图像)、警报、地图等。存储器1205可以是任何已知形式的机器可读非临时性存储介质，诸如半导体存储器(例如，闪存、SRAM、DRAM等)，或者非易失性存储器，诸如硬盘或固体状态驱动器。系统还可以包括音频输入/输出子系统(未示出)，该输入/输出子系统可以包括麦克风和扬声器，用于例如接收和发送语音命令或者用于用户认证或授权(例如，生物识别技术)。

处理系统1220分别经由通信链路1230-1236与存储器1205、机器网络1210、网络接口1215、驾驶室控制模块1270、显示装置1230、显示装置1225和I/O端口1229双向通信。

显示装置1225和1230能够为用户或操作员提供可视用户界面。显示装置可以包括显示控制器。在一个实施例中，显示装置1225是具有触摸屏的便携式平板装置或计算装置，其显示数据(例如，播种数据、种子定向数据、采集的图像、局部视图图层、所应用的种子定向数据的高分辨率田间图、所种下的或所收割的数据或其他农业变量或参数、产量图、警报等)，以及由农业数据分析软件应用程序生成的数据，以及接收来自用户或操作员的输入，用于田地区域的分解视图，监视和控制田间操作。该操作可以包括：机器或机具的配置、数据的报告、包括传感器和控制器在内的机器或机具的控制，以及所生成数据的存储。显示装置1230可以是显示器(例如，由原始设备制造商(OEM)提供的显示器)，其显示局部视图图层的图像和数据、包括种子定向数据在内的所应用的播种数据、所种下或所收割的数据、产量数据、对机器(例如，播种机、拖拉机、联合收割机、喷雾器等)的控制、对机器的操纵以及对机器或通过传感器和控制器连接到该机器上的机具(例如播种机、联合收割机、喷雾器等)的监测。其中传感器和控制器位于机器或机具上。

驾驶室控制模块1270可以包括附加控制模块，用于启用或禁用机器或机具的某些部件或装置。例如，如果用户或操作员无法使用一个或多个显示装置来控制机器或机具，那么驾驶室控制模块可以包括用于关机或关闭机器或机具的部件或装置的开关。

机具1240(例如，播种机、耕田机、犁、喷雾器、撒播机、灌溉机具等)包括机具网络1250，处理系统1262，网络接口1260，以及用于与包括机器1202的其他系统或装置进行通信的可选的输入/输出端口1266。机具网络1250(例如，控制器局域网络(CAN)、串行总线协议网络、ISOBUS网络等)联接到至少一个散料斗1290，每个散料斗都包含一种种子品种(例如，种子品种或大豆品种)。优选地，每个散料斗与单独的携种器(未示出)流体连通。优选地，每个携种器安装到相关联的散料斗的下部出口。优选地，每个携种器与气动压力源P1256流体连通，并且配置成通过多个播种管线将携气种子输送到行单元1280、1281、...N。该机具包括传感器1252(例如，速度传感器、用于检测种子通过的种子传感器、下压力传感器、致动器阀、用于联合收割机的湿度传感器或流量传感器、用于机器的速度传感器、用于播种机的种子力传感器，用于喷雾器的液体施用传感器，或用于机具的真空、升降、下降传感器，流量传感器等)，控制器1254(例如，GPS接收器，驱动器控制器)和用于控制和监测机具的操作的处理系统1262。例如，控制器可以包括与多个种子传感器通信的处理器。处理器配置成处理数据(例如，种子定向数据、种子传感器数据)，并且将处理后的数据发送到处理系统1262或1220。控制器和传感器能够用于监测播种机上的电机和驱动器(包括用于改变植株密度的可变速率驱动系统)。控制器和传感器还能够提供刈幅控制，以便关闭播种机的单个行或部分。传感器和控制器能够感测单独控制播种机的每一行的电动机的变化。这些传感器和控制器能够感测播种机每一行的播种带中的种子输送速度。

网络接口1260可以是GPS收发器，WLAN收发器(例如，WiFi)，红外收发器，蓝牙收发器，以太网或者其他与包括机器1202的其他装置和系统进行通信的接口。如图12所示，网络接口1260可以和机具网络1250集成在一起，或者与机具网络1250分离。

处理系统1262分别经由通信链路1241-1243，与机具网络1250、网络接口1260和I/O端口1266双向通信。

机具经由有线与机器通信而且还可能进行无线双向通信1204。机具网络1250能够直接或者经由网络接口1215和1260与机器网络1210通信。机具还能够通过物理联接到机器进行农业操作(例如，播种、收获、喷洒等)。

存储器1205可以是机器可访问的非临时性介质，在其上存储有体现了本文所描述的任何一个或多个方法或功能的一个或多个指令集(例如，软件1206)。在系统1200执行软件1206期间，软件1206还能够完全或至少部分地驻留在存储器1205内和/或处理系统1220内，存储器和处理系统还构成了机器可访问的存储介质。软件1206能够经由网络接口1215在网络上进一步进行传输或接收。

在一个实施例中，机器可访问的非临时性介质(例如，存储器1205)包含可执行的计算机程序指令，该可执行的计算机程序指令在由数据处理系统执行时，致使系统执行本发明的操作或方法。尽管在一个示例性实施例中将机器可访问的非临时性介质(例如，存储器1205)显示为单个介质，但“机器可访问的非临时性介质”一词应当视为包括存储了一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如,集中式或分布式数据库,和/或相关联的高速缓存和服务器)。“机器可访问的非临时性介质”一词还应当视为包括能够存储、编码或携带指令集以便由机器执行并且使该机器执行本发明的任何一个或多个方法的任何介质。“机器可访问的非临时性介质”一词应相应地视为包括但不限于：固态存储器、光学和磁性介质，以及载波信号。

应当理解，以上描述为说明性的而非限制性的。在阅读和理解以上描述之后，许多其他实施例对本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求所授权的等同项的完整范围来确定。

Claims (19)

1.一种种子定向系统，其包括：

视觉系统，接近播种盘，所述视觉系统确定所述播种盘上种子的种子定向数据；和

播种带，从所述播种盘接收种子，所述播种带在播种期间将来自所述播种盘的所述种子的定向调节至在犁沟内处于期望的种子定向。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述播种带包括多个容器，以便容纳种子并单独地调节所述种子的定向。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述播种带的每一个所述多个容器在播种期间单独地为每颗种子提供到所述犁沟的期望的定向。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

致动器，接近所述播种带，所述致动器在播种期间迫使所述播种带底部附近的种子进入所述犁沟。

5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

视觉系统，接近所述播种带，所述视觉系统确定所述播种带上种子的种子定向数据。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述种子在所述播种盘上具有随机定向，并且所述播种带的所述多个容器以一致的形式将所述种子定向在第一和第二播种轴中以获得所述期望的种子定向。

7.一种行单元，其包括：

播种盘，具有至少一个单排机或定向器，以便为第一播种轴的种子提供一致的种子定向；和

播种带，从所述播种盘接收种子，所述播种带在从所述播种盘接收所述种子时保持所述种子的一致的种子定向，并为第二播种轴提供一致的种子定向以将所述种子的胚芽准确地定位在所述播种带的容器内，以便在播种期间在犁沟内实现期望的种子定向。

8.根据权利要求7所述的行单元，其特征在于，所述播种带包括多个容器以容纳种子并单独地调节所述种子的定向。

9.根据权利要求8所述的行单元，其特征在于，所述播种带的每一个所述多个容器在播种期间单独地为每颗种子提供到所述犁沟的期望的定向。

10.根据权利要求7所述的行单元，进一步包括：

视觉系统，接近所述播种盘，所述视觉系统确定所述播种盘上种子的种子定向数据；

致动器，接近所述播种带，所述致动器在播种期间迫使所述播种带底部附近的种子进入所述犁沟。

11.根据权利要求10所述的行单元，其特征在于，所述播种带具有明显慢于所述行单元的地面速度的旋转速度，并且所述致动器迫使所述种子进入所述犁沟，同时维持所述种子的所述期望的定向。

12.根据权利要求7所述的行单元，进一步包括：

视觉行单元，接近所述播种带，所述视觉行单元确定所述播种带上种子的种子定向数据。

13.根据权利要求7所述的行单元，其特征在于，所述播种带具有与所述行单元的地面速度相似的旋转速度，并且所述播种带利用所述容器或与所述容器集成在一起的致动器将种子推入所述犁沟中。

14.一种用于播种操作的机具，其包括：

机架；和

多个行单元，联接到所述机架，每个行单元包括：视觉系统，接近播种盘，所述视觉系统确定所述播种盘上种子的种子定向数据；和播种带，从所述播种盘接收种子，所述播种带在播种期间将来自所述播种盘的所述种子的定向调节至在犁沟内处于期望的期种子定向。

15.根据权利要求14所述的器具，其特征在于，所述播种带包括多个容器以容纳种子并单独地调节所述种子的定向。

16.根据权利要求15所述的器具，其特征在于，所述播种带的每一个所述多个容器在播种期间单独地为每颗种子提供到所述犁沟的期望的定向。

17.根据权利要求14所述的机具，进一步包括：

致动器，接近所述播种带，所述致动器在播种期间迫使所述播种带底部附近的种子进入所述犁沟。

18.根据权利要求14所述的机具，进一步包括：

视觉机具，接近所述播种带，所述视觉机具确定播种带上种子的种子定向数据。

19.根据权利要求14所述的机具，其特征在于，所述种子在所述播种盘上具有随机定向，并且所述播种带的所述多个容器以一致的方式使所述种子在第一和第二播种轴中定向以获得所述期望的种子定向。