CN112351674B - 一种包括播种机和相关收割机的作物生长系统 - Google Patents

Abstract

一种用于种植植物的方法，包括一播种机和一收割机，两者均包括将种子分离并在分离种子时测量种子的参数。这可用于播种选定的种子和收获特定的植物。该系统通过相对于生长介质上的特定位置将来自各个播种下的种子和收获的种子的信息进行关联来进行操作，并且该系统可以包括与该位置处的生长介质有关的信息。可以通过播种图案中的植物来确定位置，其中所述图案可由读者在收割机上检测得到。该系统可用于控制种子的选择，以考虑植物的土壤条件。

Description

一种包括播种机和相关收割机的作物生长系统

技术领域

本发明涉及一种作物生长系统，其包括一播种系统和一收割系统，可以分开操作播种系统和收割系统，且操作系统和收割系统可构成共同系统的部分，这些部分相互协作，以控制作物的播种和收割，这在目前是无法实现的。

该系统提供了一种主要在播种过程中将颗粒放置在基质上的方法和设备。基质可以是地面或其他生长介质。播种设备在地面或生长介质上移动，反之亦然，例如在室内农业中，生长介质移动通过固定的播种系统。该系统提供了一种方法和设备，用于从生长基质或地面收获颗粒，并基于一个或多个测量的特性对颗粒进行分类。本发明主要涉及将种子和肥料颗粒放置在田地中并随后收获，但是本发明不限于田地上的种子和肥料，可以使用其他类型的颗粒和基质。

背景技术

农业机械广泛用于田间播种。很重要的一点是选对种子，这里所述的选对指的是，种子品种对，种子发芽和长成能活的植物的可能性高，同时还很重要的一点是要将每颗种子放在能激发种子最高的产量潜力的位置。此外，种植操作可以包括在空间上靠近种子位置处放置其他材料，例如肥料、除草剂、杀虫剂、生物防治剂或空间标记。

现有技术仅实现了部分这些目标。播种机通常用于沿着一排预定的间隔一次放置较大的种子，例如玉米，通常播种的密度为每米3至7粒种子。主要制造商一直在努力提高播种机速度，而又不损失播种精度。在撰写时(2018年)，所有主要品牌的播种机的最高时速约为10mph(15kph)，每秒可放置约14粒种子。最新的播种机通常包含一个分离盘，该分离盘周边设有规则间隔开的一系列孔，这些孔通过真空吸引来自库的种子。这种方法有几个缺点。播种机的速度受到切碎机速度的限制。分离器需要的真空会增加设备成本，同时增加运行设备所需的功率。最后，分离器易于通过三种模式失效。首先，分离器孔可能无法吸引种子，从而导致植物密度较低，产量较低。种子丢失的概率随分离器率的增加而增加。其次，一个孔可能会吸引两个或两个以上紧密播种的种子并相互竞争，从而降低产量。播种机通常包含一把刮刀，以消除双播种的情况。当刮刀高速率操作时，可能会去除两粒种子。第三，孔可能会堵塞而无法使用。通过种子管或传送带将分离后的种子传送到犁沟，其中种子管或传送带被配置成将种子和地面之间的相对速率降到最低。可将农药施用到临近的第二排犁沟。

播种机通常用于以每平方米25至250粒种子的密度沉积通常较小的谷物种子，并且相似的最高速度约为15kph。本领域中已知的播种机将特定体积密度的种子悬浮在湍流中，并通过布满的管子将种子运输到靠近要放置种子的出口处。种子以预定的平均密度落在随机位置上。尽管播种机具有较高的播种率，但播种精度较低。

本领域中已知的收割机将散装作物的颗粒收集到公共箱中。箱内内容物所代表的土地面积的平均产量和质量可由农民进行评估。在当前的实际操作中，在将作物从田间移动至农场仓库至升降机时，收割箱被运输至逐渐变大的存储箱中。质量是根据箱的平均值进行评估的，箱的平均值一般表示逐渐扩大的陆地面积的平均值。可以通过各种方法(包括光学分选机)去除作物中的异物和缺陷，以提高质量。光学分选机在本领域中是已知的，并且可以提供详细的质量信息，但是需要大量的基础设施并且限于固定位置。2017年12月5日发布的US 9832928建议在收割机在田间移动时使用传感器来预估产量，从而对田间的产量变化进行更精细的估计。本发明的目的是在精细的空间尺度上实时提供详细的质量和产量信息，并且当收割机在田间移动时，基于质量参数将作物颗粒分离到不同的箱中。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备，该播种设备包括：

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，包括：

一让种子通过的管道；

一用于使管道围绕轴线旋转的组件，使得由旋转产生的离心力起作用以沿着管道驱动种子并在种子上产生抵靠管道的壁的压力，以使其沿着壁滑动；

以及一输送构件，其用于将分离后的种子输送至生长培养基。

本文使用的术语“种子”旨在包括可以被种植并且将从该材料形成植物生长的任何材料。这当然可以包括插条，块茎和块根作物，例如土豆。

本文使用的术语“收集的元素”旨在包括被收获并与其他农作物材料分离的任何材料。当然，这包括种子或谷物，但也可以包括其他农作物材料或水果，例如浆果，葡萄等。

本文中使用的术语“分离”优选地涉及种子或元素彼此之间隔开一定距离的情况，但这不是必须的，在某些情况下，元素仍可以与另一个元素重叠或与其他一些元素重叠，而分离足以从对种子的观察中获得有意义的数据。

术语“生长培养基”可以是田地或准备好的生长床中的土壤。播种设备可以相对于培养基移动，反之亦然。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备，该播种设备包括：

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，用于将种子在流体中一个接一个地分离；·

一用于检测种子的一个或多个参数的测量装置；

以及一用于提取一些种子的分流装置，从而仅将选定的一部分种子用于播种。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备，该播种设备包括：

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，用于将种子在流体中一个接一个地分离；

一用于检测种子的一种或多种特征的测量装置；

以及一数据存储系统，用于存储与所测量的特征有关的数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备，该播种设备包括：

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，用于将种子一个接一个地分离，以使种子之间的间距变化；

一开土装置

以及一输送构件，用于将分离后的种子输送至开土装置，在该开土装置中，输送装置以不同的输送速度进行动作。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备，该播种设备包括：

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，用于将种子一个接一个地分离，以使种子之间的间距变化；

一开土装置

以及一输送构件。用于将分离的种子输送至开土装置，在该开土装置中，输送构件包括中间基质或载体，在其上施加有分离的种子，将中间基质施加到生长培养基上，并起着保持种子和其他沉积颗粒之间的空间关系的作用。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备，该播种设备包括：

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，用于将种子一个接一个地分离，以使种子之间的间距变化；

以及一输送构件，用于将分离后的种子输送至生长培养基。

其中提供了一控制装置，该控制装置为在生长培养基中每个位置植物生长产生至少两种的方案，使用生长模型选择最适合用户需求的选项，并发出导致种子和相关元素变质的控制信号。放置在上述位置。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备，该播种设备包括：

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，用于在分离的流体中将种子一个接一个地分离；

一控制装置；

以及一输送构件，用于将分离后的种子输送至生长培养基；

其中控制装置至少部分地响应于来自对特定产品的外部需求，例如客户要求，的输入来选择要种植的种子。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于将种子施加到生长培养基上的播种设备。

一用于存储种子的储存容器；

一用于从容器中输送种子的供应管道；

一分离装置，用于在分离的流体中将种子一个接一个地分离；

一控制装置；

以及一输送构件，用于将分离后的种子输送至生长培养基。

其中提供了多个播种设备，该多个播种设备安装在整个播种设备上的间隔位置处，并且其中每个播种设备与多个传感设备中的相应一个相关联，每个传感设备均获取与各个播种设备上的生长培养基的状况有关的信息。

优选地，每个传感设备被布置成在与作物中的单个植物的冠层和/或根区的宽度有关的位置处获得生长培养基上的信息，从而每个植物的播种与有关单个植物获得的信息相关联。

在某些情况下，检测种子的一个或多个参数的测量装置可能仅检测到种子的存在。在其他情况下，也可以获得检测到的种子的存在和一个或多个特征。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种种子测量装置，该种子测量装置用于检测单个种子的至少一个参数。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种控制系统，用于记录种子的与时间相关的测量值。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种控制系统，用于记录种子的与地面位置相关的测量值。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种控制系统，该控制系统用于提供关于要施加种子的地面的信息，并且该控制系统能够根据信息来输送种子。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种分流装置，用于响应于检测到分离后的种子的至少一个参数而将选定的种子从开土装置转上分开。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，分离率高于最小所需速率，从而使得在第一测试种子没有满足继续输送装置的条件并被丢弃的情况下可获得替代种子。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，该用于存储种子的存储容器包括至少第一和第二分离的容器，其分别存储具有第一和第二质量参数的种子以及一控制装置，基于至少一个测量参数的至少部分，可以随时选择要使用的容器。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，该分离装置用于将种子之间的间隔分离切成不同的长度，并且该输送构件以定时的不同的时间间隔操作以改变间距之间的差异是为了减小差异或有意将种子以不均匀的间隔放置在基质上。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与上述或以下特征中的任何一个独立地使用，该输送装置包括带，该带具有用于种子的容器，其中该带以不同的前进速度被驱动以改变间隔。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，该输送装置被布置成使得离开输送装置的种子的速度与开土装置与地面之间的相对速度在大小上大致相等并且在方向上相反。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，该输送装置包括漏斗和槽，槽可与致动器一起操作以在捕获位置和释放位置之间移动。在这种布置中，在某些情况下，可以提供传感器以检测种子的存在和/或速度。另一个重要特征可以提供一种传感器，该传感器检测种子是否以及何时实际到达地面，以确保播种动作的准确性，并在发生堵塞或其他不一致的情况下停止操作。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，播种机包括用于供应肥料颗粒的系统，并且每单位长度的罐中所放置的肥料颗粒的数量或肥料的量能够进行变化以使每个位置的肥料浓度达到所需水平。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种旋转体，该旋转体安装成可绕轴线旋转，该旋转体限定了至少一个从邻近轴线向外的外端的内端延伸的管道，从轴线向外的径向距离比内端大，其中，聚集的颗粒在所述至少一个管道的内端供入，内端成阵列排列在邻近所述管道的位置，因此，供应管道的作用是将颗粒沉积在所述至少一个管道的内端，以使颗粒进入内部低速端，并使管道中的颗粒流分离进入至少一个管道中的单独的管道，所述至少一个管道的形状和布置使得颗粒在从内端到外端通过时被加速，从而当颗粒向外端移动时，使颗粒在所述至少一个管道内被连续排列。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种控制系统，该控制系统用于提供关于要施加种子的地面的信息，并且该控制系统能够根据信息将种子和相关颗粒输送到中间基质上。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种控制系统，该控制系统用于提供关于要施加种子的地面的信息，并且该控制系统能够根据信息输送至少两种肥料并以两种不同的速率释放。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与上述或以下特征中的任何一个独立地使用，将该中间基质施加到地面或生长基上，从而使得中间基质实质上将颗粒按照中间基质上的颗粒的空间布置输送到地面或生长基质上。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与上述或以下特征中的任何一个独立地使用，要施加到中间基质上的颗粒包括种子，化学物质例如肥料，靶向除草剂，农药或杀真菌剂，用于增强或保护从种子生长而来的植物的药剂，或传感设备。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，中间基质的每个区域被配置为临时调节该区域中植物可获得的肥料浓度，并且其中至少部分基于放置在相同区域中的种子选择临时的浓度分布。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，中间基质的每个区域构造成至少部分地基于一个或多个天气环境有条件地释放肥料。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，中间基质包括用于保持颗粒的粘合材料。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，当主体被挤出时，所述分离后的种子呈现给被挤出的主体。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，中间基质的组成至少部分由于中间基质被放置的所在位置的至少一种测量特性而改变。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，中间基质由至少两层形成，其中将种子放置在第一层上，随后放置第二层覆盖种子。

根据本发明的重要的可选特征，该特征可与以上或以下特征中的任何一个独立使用，中间基质包括连续编织以包封种子的管。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，中间基质为种子提供物理保护。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，中间基质可以进一步在中间基质上的不同位置处包含多个编码元件。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，输送构件包括放置装置，该放置装置包括在至少两个正交方向上平移种子的系统。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，输送构件包括放置装置，该放置装置包括在将种子放置在地面或生长基之前沿三个正交方向平移种子的系统，其中一个方向基本垂直于地面或生长基。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，位置信息被编码为置于生长培养基上的种子的模式。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与上述或以下特征中的任何一个独立地使用，关于放置在生长培养基上的一系列种子中的每个种子的物理特性的信息与关于放置种子的位置的信息一起被存储。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，输送构件包括测量系统，该测量系统对至少一种特性进行至少一个测量并且将该测量发送至接收器。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，控制装置包括传感器，该传感器接收该位置的至少一个测量特性。

根据本发明的一个重要的可选特征，该特征可以与上述或以下任意特征独立使用，控制装置的生长模型包括与以下一项或多项有关的信息：

先前收获中的作物特性；

种子箱中播种机可获得的种子的至少一种特性；

每个位置的土壤状况信息；

每个位置的捕食概率；

每个位置的疾病概率；

每个位置的杂草概率；

每个位置的高度；

每个地点的空气质量；

每个位置的天气。

本发明的一个目的是提高播种率，以便可以更快地种植田地。本发明的另一个目的是消除对真空的需要，从而减少所需的功率。本发明的另一个目的是减少由于错过种子和重复播种而导致的错误发生率。本发明的另一个目的是减少由于堵塞引起的故障的发生。本发明的另一个目的是提供一种调节种子播种率的方法，以使种子以期望的间隔播种而不会重叠。本发明的另一个目的是根据实测田间条件调节播种量。本发明的另一个目的是提供一种在相同的生长培养基上种植多种种子类型的方法，并由于不同类型植物之间的协同作用而获得农艺优势。本发明的另一个目的是提供一种选择非常适合于某个位置的农作物基因型的方法。本发明的另一个目的是提供一种用于土地开垦和再造林的手段。本发明的另一个目的是提供有关种子播种质量特征，种子播种位置，播种时间以及播种土壤的信息。

本发明是一种用于将颗粒放置在基质上的系统，该系统包括输送装置，散装颗粒的储存器，分离装置，颗粒检测装置，用于测量至少一个颗粒参数的可选的测量装置，用于测量至少一个基质参数的可选的装置，一个计算装置，一个可选的位置感测装置，一个基于测量的参数将颗粒输送到至少两条不同路径的可选的装置，以及一个以最小的相对速度将所述分离的颗粒输送到基质的输送装置。

散装颗粒的储存器，分离装置，颗粒检测装置，可选的颗粒测量装置，可选的基质测量，可选的输送装置，可选的位置传感装置和输送装置在下文中统称为分离颗粒单元(SPU)。无论通过直接有线连接还是通过无线链路，计算装置都必须与SPU通信。多个SPU可以实现为一个阵列，其中各个SPU之间有一些相同的元素。在这种情况下，应理解，出于以下描述的目的，公共元件的逻辑份额将被解释为物理元件。例如，一个散装颗粒的储存器可能是多个SPU的共同点，但是该说明应解释为好像每个SPU都有一个散装颗粒的储存器。

输送装置实现基质和SPU之间的相对运动。在一些实施例中，通过航位推算来获得SPU与基质之间所需的相对平移，作为相对于先前相对位置的偏移。在一个优选实施例中，位置传感装置提供关于每个颗粒被输送到基质上的相对位置的信息。在最优选的实施例中，对来自位置传感装置的信息进行处理以提供信号，该信号将输送装置引导到每个相对位置以进行颗粒输送，并在颗粒输送的瞬间提供关于SPU的相对位置的信息。在一些实施例中，运输工具是人或动物并且SPU被放在背包或动物身上。在其他实施例中，运输装置是牵引车，并且SPU或者直接安装到牵引车上，或者安装在由牵引车拖曳的拖车上。在另一个实施例中，运输工具是无人机。在另一个实施例中，运输工具是缆车。在另一个实施例中，运输工具是在轨道上运行的推车。在另一个实施例中，传输装置是XY平台。在另一个实施例中，运输工具是完全或部分浸入水中的移动平台，例如在水产养殖中使用。在另一个实施例中，SPU相对于地球是静止的，并且基质在传送带或其他传送装置上被平移。在一些实施例中，运输工具由操作员控制，而在其他实施例中，运输工具是自主的：也就是说，运动主要由计算机和传感器系统控制。生长培养基可以位于传送带上，也可以位于沿播种系统移动的盆，片或垫子或其他容器中。在另一个实施例中，基质被承载在传送带上，并且SPU在与传送带运动的方向不共线的方向上相对于传送带平移。优选地，SPU在垂直于传送带运动方向的方向上平移。

在操作过程中，SPU通过输送装置相对于基质平移到一个位置，使得输送装置在将种子放置在基质内或上时紧邻基质上的一个位置，这个位置是颗粒要被放置的位置。根据SPU的相对速度和颗粒放置在基质上的位置之间的所需间距，可以计算出所需的最小分离率。颗粒以至少等于最小所需速率的速率从散装颗粒的储存器输送到分离装置。分离装置每次一次发射一个颗粒，并且至少一个颗粒检测装置产生一个信号，该信号在每次发射颗粒时传递给计算装置。

信号持续时间是由检测装置测量的颗粒在空间内的时间并且与沿着运动方向的颗粒长度成比例。在计算装置内使用该信号来增加单个计数器并设置开始时间，以通过动态计算来计算从检测装置到输送装置的出口点的颗粒位置。动力学计算至少需要启动时间，速度和颗粒质量以及作用在颗粒上的力。可以通过在可选的校准步骤中从分离装置发射后立即测量颗粒的平均速度来估计速度。还可以提供传感器，该传感器用于确认种子已被释放并正确放置。

在另一个实施例中，可以使用声多普勒效应来测量颗粒的速度。在一个优选实施例中，通过沿着颗粒路径放置两个已知距离的颗粒检测装置并根据来自颗粒检测装置的信号之间的时间差来计算速度，来直接测量每个颗粒的速度。颗粒质量可以是作为校准常数输入的平均质量。优选地，可以例如通过测力传感器直接测量颗粒质量，或者可以通过使用与颗粒长度成正比的信号持续时间，再加上与长度和质量有关的校准数据。作用在颗粒上的力取决于SPU的特定几何形状以及诸如重力和摩擦系数之类的常数，它们作为经验常数输入到计算装置中。应当注意，诸如摩擦和几何形状的经验常数随诸如温度和湿度的环境条件而变化。

在一个更优选的实施例中，两个另外的颗粒检测装置位于输送装置的出口附近，并提供关于颗粒在释放点的时间和速度的信息。可以将该附加信息与通过动态计算预测的速度和时间进行比较，并通过响应于操作环境的变化来调整经验常数，从而提高动态计算的准确性。

计算装置计算何时颗粒将在可选的颗粒测量装置的测量区域内，并生成适当的定时信号以开始和停止数据采集。

在一些实施例中，颗粒测量装置是提供关于颗粒组成的信息的光谱仪。

在一些实施例中，颗粒测量装置是成像系统，其提供关于在一个或多个波长下颗粒的尺寸，形状和反射率的信息。

在一些实施例中，颗粒测量装置是声学的，并且提供关于颗粒内密度变化的信息。

在一些实施例中，使用多个测量装置。在一些实施例中，存储关于颗粒的信息以及关于其在基质上的位置的信息。

在一些实施例中，颗粒是种子，并且所存储的关于种子质量参数的信息可以与在所存储的位置处产生的植物的质量相关。相关信息可用于为每个位置选择最佳种子。

在一些实施例中，颗粒是肥料颗粒，并且关于颗粒组成的信息可以与存储位置处的基质化学物质相关。相关性信息可用于为存储位置选择最佳肥料，或用于提供包括液体和粉末物料的定制肥料配方。

在一个优选实施例中，SPU具有输送装置，该输送装置能够用于根据每个颗粒的至少一个测量的质量参数将颗粒输送到不同的位置。如果质量参数满足操作员确定的阈值，则颗粒继续到达输送装置，否则颗粒被输送到容器中。例如，如果颗粒是种子，则被确定为良好的种子继续到达输送装置并被种植，并且被确定为有缺陷的种子被输送至废品箱并用于不同目的。在该实施例中，期望在高于最小所需速率的比率，因此如果颗粒从输送装置输送开来，不久之后就可以使用替代微粒。在一些实施例中，原本适合放置在基质上的剩余颗粒被输送到储藏箱中，并在稍后的时间重新引入到分离装置中。在一些实施例中，原本适合放置在基质上的剩余颗粒被存储在管中，该管保持分离的顺序以便在稍后的时间释放到输送装置。

可选的基质测量装置将关于至少一个基质参数的信息发送到计算装置。基质测量装置优选是提供有关基质组成的信息的光谱仪或提供有关基质质地的信息的成像仪。基质测量装置可以是声学的或电磁的，以提供有关地下土壤结构的信息。基质测量装置可以通过例如测量土壤的介电响应来测量土壤的水分含量。采样可以是表面感测的，或者可以包括通过探针或取芯装置进行的地下测量。在最小的实施例中，关于每个基质位置的信息与关于放置在该位置的颗粒的信息一起被存储。在颗粒是种子的情况下，可以将在存储位置产生的植物的质量与基质质量信息相关联，并用于根据位置确定最佳的颗粒放置参数。例如，如果颗粒是种子，则如果基质是岩石，则可能不希望放置种子；如果基质是不育的，则每单位长度的种子数量要少一些，如果基质具有高育性，则每单位长度的种子数量要多一些。例如，如果颗粒是肥料颗粒，则可以改变每单位长度放置的颗粒数量，以使每个位置的肥料浓度达到所需水平。在一个优选的实施例中，分离装置至少部分地基于至少一个测得的基质参数将颗粒引导至输送装置或料仓。在一些实施例中，SPU与多个散装颗粒储器相关联，每个散装颗粒储器包含具有不同质量参数的颗粒。所述计算装置至少部分地基于至少一个测量的基质参数来选择与哪个颗粒储存器连接并且在任何时间馈送所述分离装置。

本发明的重要特征是，在基质测量的上下文中，术语“位置”是指通常在几毫米以内的位置坐标上准确的位置坐标，并且围绕该位置坐标的一小区域对应于农作物的根部区域或冠层区域对于大多数一年生作物来说，面积不到一平方米。优选以小于或等于一米的空间分辨率来测量基质性质。但是，如果已知基质相对均匀且变化缓慢，则在较粗的尺寸上进行的测量之间的插值可能就足够了。

在优选实施例中，SPU包括颗粒测量装置，基质测量装置和颗粒输送装置。测量至少一个颗粒参数和至少一个基质参数。如果颗粒参数满足条件，则颗粒继续到达输送装置，否则输送到料仓。在更优选的实施例中，颗粒参数的条件至少部分取决于至少一个基质参数。存储至少一个颗粒参数，至少一个基质参数以及放置或不放置颗粒的基质位置，以用于后续分析。在一些实施例中，分离速率高于最小所需速率，使得在第一测试颗粒不满足继续输送装置的条件的情况下可获得替代颗粒。在颗粒是种子的情况下，该实施例允许种子质量参数与土壤质量参数匹配。那是可以为特定位置选择种子的最佳选择。

颗粒输送装置从分离装置接收颗粒，其中任选的测量和输送作为中间步骤。颗粒输送装置可以是本领域已知的种子管。输送装置可以是本领域已知的刷带。如本领域中已知的，输送装置可以是泡沫覆盖的轮。这些实施例被配置为使得离开SPU的颗粒的速度在大小上大致相等并且在方向上与SPU和基质之间的相对速度相反。也就是说，颗粒与基质之间的相对速度接近于零。在一个优选实施例中，输送装置以改变方式改变每个颗粒的速度分布，该方式使得每个颗粒被放置得更靠近基质上的期望位置。为了说明的目的，详细描述了基于刷带的实施例。

刷带具有一个靠近分离装置的区域，该区域捕获并保留颗粒，以及一个靠近基质的一个区域，该区域释放颗粒。在现有技术中，衬套带在两个位置之间以恒定的速度运动，使得从分离装置以不规则的间隔到达的颗粒以不规则的间隔沉积在基质上。随着颗粒速率的增加，颗粒之间间隔的细微差异变得越来越重要。如前所述，测量接近分离装置的颗粒时间和速度，并预测颗粒运动的动力学，从而可以精确地确定颗粒到达刷带的时间。此外，在该实施例中，在捕获每个颗粒时测量刷带位置。为了使颗粒以相等的间隔沉积在基质上，使刷带以相等的时间间隔增大最后沉积的颗粒与刷带上的下一个最接近的颗粒之间的距离。随着刷带上的颗粒之间的间距变化，刷带的速度也会变化。刷带可以例如由具有编码器的同步电动机或具有编码器的步进电动机驱动。将理解的是，所描述的控制机制还使得颗粒能够响应于例如基质组成的变化而有意地以不均匀的间隔放置在基质上。

在最优选的实施方式中，分离装置如本申请人在2018年2月1日公开的本申请人的PCT申请WO 2018/018155中所描述的那样，其布置可以在本文中使用并且通过引用并入。

因此，分离系统由旋转体组成，该旋转体具有一个或多个管道，该管道从中央区域延伸，在该中央区域中，散装颗粒从散装颗粒储存器被引入外部区域中，在该外部区域中，释放散装颗粒。通过惯性力使颗粒加速，惯性力取决于旋转体的角速度和管道的形状。在该设备中，通过单个管道实现的分离速率明显高于现有技术中通过真空分离所实现的分离速率，从而允许将颗粒以明显更高的速率放置在基质上。基于本实施例的农用播种机可以更快地遍历田地，因为分离步骤没有速率限制。诸如打碎地面所需的功率或表面粗糙度之类的其他因素可能会变成限制速率。这种类型的分离系统仅需要旋转电动机，该旋转电动机可以方便地由电力或液压动力驱动。功率要求是真空分离器所需功率的一部分。

在公开的PCT申请WO 2018/018155中描述的分离系统以一定间隔发射颗粒，该间隔部分地由本体颗粒的中心到中心距离的分布确定。平均周期和周期中的方差取决于颗粒的大小和形状分布以及表面纹理，从而调节与管道壁的摩擦。每个颗粒在管道中定向，以使势能最小化。对于除球形颗粒以外的所有颗粒，颗粒的长轴将优先与管道的轴对齐。该说明书包括在管道内或释放后对颗粒性质的测量，以及基于所测量性质重定向颗粒的方法。如果颗粒从分离器单元传输到由管组成的输送装置，则颗粒之间的时间周期的变化导致基质上颗粒位置的相应变化。如上所述，使用刷带作为输送装置并改变刷带的速度可以减小差异。在一些实施例中，计算弹道到期望基质位置的发射角，并且致动器改变发射角以使颗粒遵循预测路径。在其他实施例中，颗粒由漏斗收集并沉积在槽中，该槽可与致动器一起操作以在捕获位置和释放位置之间移动。选择缝隙的宽度，使得缝隙可以在与释放时间的变化相对应的时间长度内接收颗粒。捕获颗粒后，执行器会朝释放位置加速，并且惯性力将颗粒推向插槽的后缘。

在许多情况下，该方法包括在分离的颗粒保持分离的情况下对其进行操作。该操作可以包括仅查看或计数分离的颗粒。然而，分离对于例如通过涂覆，接种或灭菌来处理分离的颗粒特别有效。在其他情况下，该操作可以包括对颗粒进行分析或评估。

然而，在本申请中，颗粒可以以分离化状态用于播种中，其中可以以高速将分离化成单独的管道以进行高速播种操作。可以使用中央供应器和单个圆盘进行分离，圆盘的每个导管都馈送到单独的播种头的单独的传送装置。可替代地，每个播种头可以包括其自己的分离装置。

尽管该系统对于单个管道产生高速的分离颗粒流可能是有效的，但是在许多情况下，提供了多个围绕中心进料管道以阵列布置的管道。

上面定义的设备可以用于检测颗粒流的至少一个可测量的参数，该参数包括：

在供应管道中以颗粒流的形式携带颗粒；

绕一轴旋转旋转体；

旋转体限定至少一个管道，该管道从邻近轴线的内端向外延伸至外端，该外端从轴线向外的径向距离大于内端向外的径向距离；

所述内端邻近所述轴线布置，使得所述供应导管用于将所述颗粒沉积在所述至少一个管道的内端，以使所述颗粒进入所述内端；

所述至少一个管道被成型和布置成使得颗粒在从内端到外端通过时被加速，以引起分离到管道中的颗粒在向外端移动时在管道中连续排成一排；并且

对于每个所述至少一个管道，测量所述颗粒的所述至少一个参数。

在某些情况下，提供了用于对颗粒进行分选的设备，以使得对于每个管道，将颗粒引导到由参数的测量值所确定的多个路径之一中。然而，一个或多个参数的测量值，其考虑到使用本文的布置而增加的颗粒分离程度而更有效地获得，可以用于其他目的。

因此，以上定义的布置可以提供以下优点：通过身体的旋转获得的增加的速度以及颗粒在身体上的增加的加速度更好地将每个颗粒与下一个颗粒分开以检测参数。另外，由于可以更快地进行参数的检测或测量，因此增加的颗粒速度可以用于增加系统的流通量。

在一种布置中，当颗粒在管道中时进行参数的测量。这样做的优点是，颗粒的位置更清晰和确定，因为它是由主体的旋转和导管的位置控制的。考虑到颗粒的更精确定位，在许多情况下可以更有效地进行参数的测量。

在这种情况下，优选地，参数的测量通过旋转体上承载的测量装置进行。这样，测量装置相对于导管并且因此相对于颗粒位于特定位置。

由于可以更精确地将其聚焦在特定位置上，因此可以简化测量设备的操作。在这种情况下，每个导管可包括一个或多个单独的测量装置，该测量装置专用于测量流过该导管的颗粒。也就是说，沿着管道移动的每个颗粒可以通过多个传感器或测量设备，这些传感器或测量设备可以排成一排，每个传感器或测量设备可以检测颗粒的不同参数，从而可以更好地评估产生的颗粒。但是，在某些情况下，单个传感器可以提供所有需要的信息。

优选地，至少靠近测量装置的管道的一部分由透明材料构成。将导管的一部分设置为透明的，使得可以通过透明部分进行测量，同时导管保持恒定的形状以继续控制颗粒的运动。

在一种布置中，管道的壁或管道本身被分段，分段之间具有一个或多个间隙。一个或多个测量装置位于间隙附近，以测量颗粒的不同参数，同时获得不受管道壁阻碍的视野。在管道本身被分成分离的部分的情况下，每个部分优选地沿着管道的路径布置成基本上平行于在所述部分的位置处的颗粒的平均速度矢量，以最小化沿着管道的颗粒流的扰动。因此，当在间隙中时，可以使用本文所述的任何技术来操作颗粒。

在另一种布置中，可以使用静电力进行颗粒的分离，其中根据选择的参数对颗粒进行不同的充电，然后通过电场，以使不同的充电导致颗粒转向不同的路径。通常，提供一种装置，该装置在每个颗粒上产生相等的电荷，以使不同质量的颗粒通过使这些颗粒通过电场而分离，该电场基于颗粒的不同质量而对这些颗粒产生不同的作用，因为每个颗粒具有不同或唯一的每单位质量电荷。

优选地，管道是弯曲的，使得外端相对于内端成角度地延迟。当颗粒在离心力和科里奥利力的作用下加速时，这种形状通常紧紧跟随颗粒的路径，以使颗粒可以沿着该路径行进，而不会对管道的侧面产生过多的摩擦。

优选地，管道在与轴线相邻的内端处并排布置，使得进料管道以将颗粒直接分离到管道的内端中的方式沉积颗粒，并且当管道移向旋转体上直径增大的区域时，管道朝着外端的间距增加。

优选地，旋转体的轴线是垂直的，使得盘位于水平面内。但是，可以使用其他方向。

优选地，每个管道的，颗粒移动所抵靠的侧壁在沿着轴线的方向上倾斜，从而作用在颗粒上的加速力起作用，以将颗粒移动到公共径向平面中以从旋转体释放。

即，加速力趋于使颗粒沿旋转体的轴向朝向共同的轴向位置移动。这样，即使颗粒在沿轴线间隔开的位置处进入导管，导管的形状也将它们全部带到相同的轴向位置。

在一个优选的布置中，每个导管的成型为使得加速度引起颗粒在导管的壁上运动，其中该壁是V形的，以将颗粒限制在V形的底部。壁可以包括表面，该表面包括用于使管道中的颗粒接合和旋转的线状。另外，壁可以在一个位置处包括一个或多个开口，使得小于颗粒的组分通过开口释放而与颗粒分离。每个导管可包括相关的第二导管，该第二导管平行于该导管，其中分离的较小成分进入该导管。其可以在其中有许多这样的导管的系统中使用，以使颗粒与第一导管的尺寸分开。

在一个示例中，每个分离装置包括：分离头，其具有前边缘，其中前边缘被布置为使得待分离的颗粒在流中朝着该前边缘移动；以及致动器，用于将前边缘在第一位置和第二位置之间移动，其中第一位置在流的一侧上，其被布置为将颗粒引导至料流的第二侧，而第二位置在流的第二侧上，其布置为将颗粒引导至所述流的一侧。

在该示例中，优选地，分离头布置在旋转体的径向平面中，并且第一侧面和第二侧面布置在径向平面的相应侧面上。

在该示例中，优选地，分离头包括在前边缘的第一侧和第二侧上倾斜的引导表面，使得分离头大体上是楔形的。

优选地，致动器通过压电构件移动。但是，可以使用其他驱动力，例如电磁音圈。

优选地，致动器安装在管中，该管在分离头的径向外部延伸并且位于分离头的径向平面内。

本发明不限于所关注的颗粒的类型或尺寸，并且可以与不同的颗粒或要分离的物体一起操作。

在农业中，通过每单位面积种植指定数量的种子来优化作物产量。并非所有种子都能产生有生命的植物。种植额外的种子以补偿未能发芽或无法产生有活力植物的种子。本发明通常可用于播种或种植设备上，以根据与生存能力相关的测量参数对种子进行分类，从而种植最有可能产生有生命能力的植物的种子，而将生存能力较差的种子用于其他目的。本发明可用于根据尺寸分类种子，以与种植设备兼容。本发明可以用于计数种子，从而可以种植指定数量的种子。本发明也可以用于提供已知质量和数量的分离种子的快速流种植装置。

因为本发明提供的每秒单颗种子的数量比现有技术高得多，所以农民每小时可以播种更多英亩。

尽管本文中某些示例中所述的导管通常是在圆盘上形成有直立边的通道，但导管也可以是圆形，椭圆形，三角形或四边形等，或者可以是通常为C形，V形或L形的部分管。导管也可以由最小的二维或三维表面限定，或者由在颗粒上施加力的接触点限定。管道也可以是具有许多不同横截面形状的封闭管，例如圆形，椭圆形，三角形或四边形。

如下所述的布置可以达到增加内核率，减小设备尺寸以及降低能量需求的目的。

在一些情况下，播种系统被配置为在不同位置上施加至少两种不同类型的种子，其中所施加的种子的类型至少部分取决于来自每个所述位置的至少一个测量参数，并且所述至少一个测量参数选自以下组，组中包括底物参数，作物植物参数和邻近所述位置的收割的作物元素参数。在某些情况下，播种系统设置为在地面或基质上施用相关物质，例如肥料。在某些情况下，播种系统被配置为在不同的位置施加至少两种不同的组合物质，其中相关的组合物质至少部分取决于来自每个所述位置的至少一个测量参数，并且所述至少一个测量参数选自以下组，组中包括底物参数，作物植物参数和邻近所述位置的收割的作物元素参数。

在一些实施例中，提供了一种将来自分离系统的分离颗粒沉积在中间基质或载体上的布置。中间基质材料的功能是保持这样沉积的颗粒之间的空间关系。可以在稍后的第二次通过基质沉积系统将中间基质材料沉积在地面或生长基质上，该沉积方式为基本上将中间基质上的颗粒的空间布置转移到地面或生长基质上的颗粒的布置。例如，如果以10mm的间隔将种子转移到中间基质上，则中间基质也是以与种子之间的间隔10mm的方式沉积在土壤上。

在一些实施例中，尺寸A的中间基质的部分上的颗粒的布置至少部分地由至少一个特定于尺寸A的地面或生长基质上的位置的测量参数确定，并且将中间基质的部分转移至那个地点。即，在地面或生长基质上的位置与中间基质上的位置之间存在一对一的映射。颗粒可以是种子，化学品(例如肥料)，针对杂草的除草剂，杀虫剂或杀真菌剂，传感器设备或用于增强或保护从种子中生长的植物的生物制剂。

在一些实施方案中，中间基质完全包围种子。

在一些实施例中，中间基质的至少一个表面涂覆有粘合材料，该粘合材料的功能是将沉积在该位置上的颗粒保持在该位置上的中间基质上。例如，中间基质可以是在一侧上具有粘合剂的带，该带保持种子与粘合剂接触。

在一些实施方案中，中间基质由与将分离的颗粒呈现给挤出机同时挤出的材料组成。例如，具有低体积模量的凝胶被连续地从挤出机挤出，并且分离的颗粒以受控的间隔碰撞并夹带在凝胶中。凝胶以在挤出和掺入颗粒后不久体积弹性模量增加的方式组成。凝胶模量可能例如由于溶剂的蒸发或温度变化而增加。

在一些实施方式中，改变挤出凝胶的组成的方式使得由其产生的中间基质更适合于特定位置，在该特定位置，至少部分由于位置的至少一种测量性质而改变了组成，其中在该位置中间基质将会被放置。例如，当在放置中间基质的位置处测量到低浓度的营养物时，可以增加溶解在凝胶中的营养物的浓度。

在一些实施例中，中间基质由至少两层形成，其中将颗粒放置在第一层上，然后将第二层放置以覆盖颗粒和第一层。此外，可以在沉积颗粒之后将至少两层融合以包封颗粒。

在一些实施例中，中间基质由纤维管组成，该纤维管在从分离系统引入时围绕每个颗粒连续编织。此外，纤维管的直径可以以某种方式变化，即将每个颗粒约束到纤维管的短段。

在一些实施方案中，中间基质携带单个种子。在一些实施方案中，中间底物携带多个种子。

在一些实施例中，中间基质由刚性引导部分和有效载荷部分组成。优选地，引导部分的形状为刺钉，以穿透地面或生长介质。优选地，引导部分是可生物降解的。在一些实施方案中，引导部分包含肥料，除草剂，杀真菌剂，杀虫剂或生物制剂中的至少一种以帮助植物生长。在一些实施例中，有效载荷部分被附接到引导部分的刚性外壳包围，该刚性外壳在放置后留在地面或生长介质中。在一些实施例中，有效负载部分被封闭在与基质放置装置成一体的管中，其中所述管在中间基质放置期间附接到引导部分，并且在中间基质放置之后分离，从而将所述引导部分和有效负载部分留在地面或生长基质中。在优选实施例中，有效载荷部分的一部分包含种子。优选地，有效负载部分的直径至少是种子直径的两倍。在一些实施例中，有效负载部分的一部分还包含与种子接触的土壤。在一些实施例中，有效载荷部分的一部分包含运输调节介质，该运输调节介质调节化学物质例如肥料到种子的运输速率。在一些实施例中，有效负载部分的一部分包含肥料。在一些实施例中，有效载荷部分的一部分包含用于抑制真菌感染的杀真菌剂。在一些实施例中，有效负载部分的一部分包含用于抑制昆虫的农药。在一些实施例中，有效负载部分的一部分包含用于抑制杂草的除草剂。在一些实施例中，有效负载部分的一部分包含促进植物生长的生物剂。

在一些实施方案中，颗粒在旋转分离系统上附着到中间基质上。在其它实施例中，在分离的颗粒离开旋转分离系统之后，将颗粒附着到中间基质上。

在一些实施方案中，中间基质在接近种子位置的区域中包含肥料，并且被构造为以受控方式将肥料释放到从种子生长的植物中。中间基质可以具有例如调节肥料从一个或多个贮存器向植物的扩散速率的成份。

在一些实施方案中，中间基质以抑制肥料从基质层中扩散出来并允许肥料以受控的方式扩散到从置于基质之上或之中的种子生长成植物的方式组成。中间基质可以具有例如层状结构，其中内层允许肥料的扩散而外层阻止肥料的扩散。

在一些实施方案中，以对种子提供物理保护的方式构成中间基质。例如，中间基质可以包含昆虫不能咀嚼的材料。

在一些实施例中，关于放置在生长基质，中间基质或地面上的一系列种子中的每个种子的至少一个可测量的物理特性的信息，连同关于种子放置位置的信息，一起存储在数据库或其他格式中。

在一些实施例中，将测量系统添加到中间基质上的至少一个位置，并且该测量系统对至少一种性质进行至少一个测量，并将该测量发送至接收器。所测量的性质可以是化学物质，例如水；植物生长和健康必不可少的化学物质，例如但不限于含有氮，磷，钾，钙，铁和硒的化合物；或气体，例如二氧化碳，甲烷或氧气。所测量的性质可以是温度。所测量的性质可以是光亮。所测量的特性可以是振动，例如指示昆虫的存在。

所测量的性质可以是诸如真菌的生物试剂，其例如通过打开导致微流体ELISA分析芯片在预设时间或触发时间对基质周围的环境进行采样的门而实施的。

在一些实施例中，中间基质可以在中间基质上的不同位置处进一步包含多个编码元件。编码元件可以包括在物理上或化学上与中间基质不同的多个区域。物理上不同的区域例如可以是穿孔，凹痕，划痕，纹理变化，磁取向变化，电子取向变化，光轴变化等。化学上不同的区域可以例如是形成条形码，点的图案或符号序列的墨水标记。编码元件可以是诸如RFID标签的应答器。编码元件可以位于中间基质的部分的端点处，该中间基质的部分在端点之间包含诸如种子和/或肥料的一系列颗粒。编码元件可以在数据库中指定密钥，并且该密钥用于识别地面或生长基质上要放置中间基质的位置。两个编码元件足以指定中间基质的线性部分的位置，并且三个编码元件足以指定中间基质的平面部分的位置。例如，通过在中间基质的一部分上的编码元件所标识的端点A和B可以对应于地面或生长基质上的点A’和B’。更多的编码元件可以被包括在中间基质的部分中，它们是多余的，并且可以被用于校正由于例如场中的灰尘而导致的读取编码元件的错误。

在一些实施例中，编码元素与每个种子或颗粒相关联。中间基质上的位置可以由编码元件指定为毫米或更高的精度。

在一些实施例中，基质放置装置包括在放置在地面或生长基质上之前在三个正交方向上平移中间基质的系统，其中一个方向基本垂直于地面或生长基质。例如，放置布置可以包括XYZ载物台，该XYZ载物台包括用于每个行进方向的步进电机。在播种设备总体上相对于地面在X方向上平移的情况下，放置装置可包括沿Y方向定向的线性位移台，其中Y方向不同于X方向，和沿Z方向定向的线性位移台，其中Z方向基本垂直于地面。优选地，方向Y正交于方向X。在优选实施例中，中间基质放置装置包括以等于和相反于播种器设备的速度平移的台，使得在放置所述中间基质的至少一部分期间，中间基质放置装置的速度相对于地面为零。在一些实施例中，基质放置装置可以具有毫米或更高的精度。

在一些实施例中，基质放置装置与位置确定系统链接，该位置确定系统用于测量播种机上的参考点相对于地球的位置。

位置确定系统可以例如是GPS接收机。位置确定系统可以例如是无线电接收机，其从放置在场上的参考点处的信标接收信号。位置确定系统可以是发射光脉冲并测量从参考点反射的脉冲的飞行时间或相位的光学设备。本领域技术人员将认识到，这些测量中的不确定性可能远大于基质放置系统或种子在中间基质上的放置的精度。例如，单个GPS测量中的不确定性可能约为1000毫米，而种子在中间基质上的放置精度可能约为1毫米。为了在田地上实现毫米级种子的放置精度，仅GPS位置信息是不够的。需要其他位置测量手段来补充或替换GPS。

根据本发明的另一方面，提供了一种在生长介质中生长农作物的方法，包括：

在生长介质上播种农作物的种子；

收割农作物并将农作物中已收集的元素与其他农作物材料分开；

在播种期间，将所述种子以不同的模式放置在生长介质中，其中所述模式定义了生长介质中各自的不同位置；以及

在播种之后，通过读取不同的图案来识别所述不同的位置。

在一些实施例中，位置信息被编码成种子的顺序，这些种子被放置在地面上，放置在生长基质上，或放置在中间基质上。位置信息可以通过种子的相对位置和种子的类型进行编码。在一些实施例中，位置信息被编码在置于地面上，置于生长基质上或置于中间基质中的种子之间的间隔中。在一些实施例中，位置信息被编码为沿着纵轴的种子之间的一系列不同位移。在一些实施例中，位置信息被编码为横向于纵轴的一系列不同的种子位移。在一些实施例中，以种子类型序列和种子间位移的组合来编码位置信息。在一些实施例中，定位装置以比种子之间的位移和种子放置位置参考精确的绝对坐标更精确的方式提供精确的位置信息。在一些实施例中，定位装置的精度不如种子间的位移，并且种子的放置是指相对于前一个或多个种子位置的相对位移。虽然直接测量放置在地下的种子的位置或类型可能不可行，但是可以在种子发芽后通过从种子生长的植物的位置和类型来读取位置信息。例如，GPS定位可以用于识别从已知种子模式生长的植物的区域。

可以测量每种植物的位置，并将其与已知种子模式的位置进行比较，以找到最接近的匹配。一旦植物位置的模式与种子位置的模式相匹配，每棵植物都可以与产生它的种子相匹配。在种植两种或更多种种子的情况下，可以通过植物类型推断出位置。例如，如果将大麦B和低芥酸菜子C种子放入序列BBBCBCCB中，则可以通过在较低分辨率的位置确定设备指定的区域中搜索序列BBBCBCCB来确定位置。一旦序列匹配，就可以确定产生该序列中的每种植物的种子的身份。此外，仅通过相对于已知参考序列对序列中植物的数量进行计数就可以鉴定出在相邻区域中产生每种植物的种子的身份。上面示例中的代码序列等效于一个八比特数字，可用于标识256个参考位置之一。如上所述，可以通过增加序列的长度，增加植物的类型的数量以及包括相对位置信息的任意组合来增加有效位数。

在一些实施例中，通常沿着第一轴成一排地种植单一类型的种子，并且位置信息被编码为沿着所述第一轴的连续种子之间的位移序列。例如，位移序列可以沿着所述第一轴线形成纵向种子密度波形。例如，位移序列可以横向于所述第一轴线以形成横向波形。波形可以包括纵向和横向位移。

该波形包括至少三个并且优选地超过十五个连续的种子位置。优选较长的种子位置序列，因为即使某些种子无法发芽，也可以读取波形，并且其有助于位置信息。实际上，一旦确定了波形，就可以通过其预期位置的空隙来确定未能发芽的种子的身份。在一些实施例中，通过改变平行于第一轴线并横向移位的连续线的相位或波形来编码二维位置信息。

在一些实施例中，计算装置在田地或生长基质上的每个位置处产生用于植物生长的至少两种情形，选择最适合用户需求的选项，并发出使种子和相关元素置于所述位置的控制信号。

在一些实施例中，计算装置从位置测量装置接收位置信息，并从传感器装置接收位置的至少一个测量特性，并且至少部分地基于在测量位置的至少一个测量特性来产生至少两种植物生长的场景，选择最适合用户要求的选项，并发出使种子和相关元素放置在所述位置的控制信号。

在一些实施例中，计算装置在每个位置处接收关于先前收割中的一种或多种作物特性的信息，并且至少部分地基于田地或生长基质上的每个位置处的所述先前收割信息，产生至少两种植物生长的场景，选择最适合用户要求的选项，并发出使种子和相关元素放置在所述位置的控制信号。

在一些实施例中，计算装置接收关于种子箱中的播种机可用的种子的至少一种性质的信息，并且至少部分地基于所述种子性质来产生至少两种植物生长的方案，选择最适合用户需求的选项，并发出导致种子和相关元素放置在所述位置的控制信号。

在一些实施例中，计算装置从测量在所述位置立即可用的分离的种子的传感器接收关于位置和至少一种种子特性的信息，并至少部分地基于所述种子特性和所述位置来产生至少两种植物生长的方案，选择最适合用户要求的选项，并发出使种子和相关元素放置在所述位置的控制信号。

在一些实施例中，计算装置从先前的测量中接收关于每个位置的土壤状况的信息，并且至少部分地基于田地或生长基质上每个位置的所述土壤状况信息，产生至少两种植物生长的情景，选择最适合用户的要求的选项，并发出控制信号，使种子和相关元素放置在所述位置。

在一些实施例中，计算装置接收关于每个位置的海拔的信息并且至少部分地基于田地或生长基质上的每个位置处的所述海拔信息来生成至少两种植物生长的场景，选择最适合用户需求的选项，并发出控制信号，导致种子和相关元素放置在所述位置。

在一些实施例中，计算装置接收关于每个位置的过去天气的信息，并且至少部分地基于田地或生长基质上每个位置的所述天气信息，产生至少两种植物生长的情景，选择最适合用户需求的选项，并发出控制信号，其导致种子和相关元素放置在所述位置。

在一些实施例中，计算装置接收关于位置，海拔，土壤状况，过去的天气，先前收割的产量和种子特性的信息，至少部分地基于至少一些所述输入来产生用于植物生长的至少两种情况，选择最适合用户需求的选项，并发出控制信号，其使种子和相关元素放置在所述位置。

根据本发明的第一方面，提供了一种收割机，其包括：

一种收割系统，其包括用于在生长介质中收集从作物中收割的元素并将所收集的元素与其他作物材料分离的组件；

用于引起生长介质和收割系统之间相对运动的运输装置；

分离系统，用于将一些收集的元素与其他收集的元素分离；

所述分离系统包括感测系统，所述感测系统被布置为测量所收集的元素的至少一个特性，其中，基于感测到的特性来分离所述元素。

应当理解，收割机可以安装在或附接到拖拉机上以在田间移动，或者农作物可以安装在经过固定收割系统的行驶运输系统中。

根据本发明的一个重要特征，提供了一种感测系统，其包括处理器，该处理器被布置为测量每个单独元件的至少一个特性，其中，基于感测到的特性来分离元件。

根据本发明的第二方面，提供了一种收割机，其包括：

一种收割系统，其包括用于在生长介质中收集从作物中收割的元素并将所收集的元素与其他作物材料分离的组件；

用于引起生长介质和收割系统之间相对运动的运输装置；

分离系统，用于将一些收集的元素与其他收集的元素分离；

其中提供了辅助收割单元，以从选定的植物或区域中收割分离收集的元素。

本文的布置可用于收割农作物种子并将种子与其他农作物材料分离，其中在收割之前，独立于种子收割之外，分析农作物以确定选定的植物或植物区域，使用辅助收割设备以收割所选植物或植物区域以形成所选种子的供应，并使用至少一些所选种子播种。

优选地，使用位置数据进行播种，该位置数据可以包括在收割和分类过程中获得的数据，以确定田地的某些区域的生长潜力。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，辅助收割单元安装在运输装置上，以相对于收割系统运动到所需位置。

在某些情况下，将收集的元素与收割物一起在普通机器上分离。但是，可选地，收集的元素可以运输到与收割机分开的地点，并在单独的地点分开。

根据本发明的又一重要方面，在种植期间，将农作物以与生长介质中不同位置相关的图案放置在固定位置，并且在收割期间通过检测农作物中的模式，并通过分析该图案确定基质上的位置。

图案或编码可以在横向或纵向上是一维的，或者可以在横向和纵向上都是二维的，以确定基质中的特定位置。

在一种布置中，可以通过测量收割后已收割的农作物元素来检测图案，同时在收割机上通过分析种子或农作物元素来检测图案。这可能仅在基质上提供相对粗糙的位置，需要种植各个农作物的条带。然而，替代地或附加地，可以通过使用各种形式的机器安装的或单独的传感器，通过在收割之前测量农作物来检测图案。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种响应于传感系统的机械分拣装置，用于将元素引导到分开的路径中。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，所述路径被引导至运输装置上携带的单独的存储容器。但是，存储可能会出现在系统的另一个组件上。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种装置，其用于将元素分离成的分离的元素流，以用于测量。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，感测系统包括从待测量的农作物颗粒接收颗粒流通量并可以执行测量步骤的任何设备，测量步骤可包括光子，电子，中子，原子，离子，分子或上述的任何组合。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，感测系统进行操作以获得关于每个作物颗粒的至少一个质量参数的信息，该信息被分析以提供对元素的分类。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，感测系统进行操作以获得处理颗粒的时间。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，感测系统进行操作以生成被感测元件的概要统计，以及可选地生成分离和时间。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，感测系统处理器进行操作以在感测期间获得收割系统的位置。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，该方法包括基于农作物的位置将一些元素与其他元素分开。也就是说，该系统可以检测收割系统相对于农作物的位置，并可以基于该位置选择某些种子或元素，并可以独立存储或使用它们。这可以与附加的传感系统结合使用，该传感系统配置为在收割系统之前检测农作物的表型参数。然后可以分别收割那些选定的植物，并且可以将辅助收割单元中的元素与有关植物或区域位置的信息进行存储。可以将检测农作物的传感器安装在收割机的前部机械支架上或其他位置。或者，收割机可以使用从安装在其他平台上的传感器获得的信息。其他平台可能包括其他收割机，测绘车，无人机和卫星。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，感测系统处理器被布置为随着收获系统从一个位置移动到另一个位置而生成关于元素的参数在空间上如何相关的统计。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，该统计用于将土地分配给作物品种并计划用于后续作物的肥料输入。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，感测系统包括被布置为改变分类标准的输入。

根据本发明的重要的可选特征，该特征可以与以上或以下特征中的任何一个独立使用，处理器包括输入，最终用户通过该输入传达其质量要求，并且传感系统处理器被布置为将元件放置在单独的路径中，该路径面向于最终用户的需求。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，由感测系统确定的质量特性用于销售农作物并增加其总价值。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了一种附加的感测系统，其被配置为在收获系统之前检测地面上的农作物的表型参数。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与上述或以下特征中的任何一个独立地使用，处理器或中央控制系统被布置为，根据位置，统计分析产生关于产量和质量参数如何与种子参数相关的信息，使农民能够为田地中的每个位置种植最佳类型的种子。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，在收割系统之前提供了辅助收割单元，以从选定的植物或区域中收割单独的元素。

辅助收割单元可以安装在运输设备上，以跨收割系统移动到所需位置，或者可以是常规割台之前的系统，该系统包括横跨割台的一系列采摘组件，以在选定的植物上进行作业，而照惯例留下其它待收割的植物。可替代地，辅助系统可以是完全分离的独立系统，其独立地承载和操作。确定待收割植物所需的分析可以通过光学地进行，例如通过图像分析或通过本领域技术人员可用的其他方法。分析过程可以使用收割机上的传感器或其他独立传感器。

优选地，对来自辅助收割单元的元素本身进行测量和分类，以便相对于总的某些选定特征选择最佳元素。其中最好的元素可用于播种系统或保留用于其他目的。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，提供了附接到运输装置上的播种系统，用于在收割之后将种子施用于地面或基质。在一些情况下，播种系统被配置为在不同位置上施加至少两种不同类型的种子，其中所施加的种子的类型至少部分取决于来自每个所述位置的至少一个测量参数，并且所述至少一个测量参数选自以下组，组中包括，基质参数，作物植物参数，和邻近所述位置的收割的作物元素参数。在某些情况下，播种系统设置为在地面或基质上或地面上施用相关物质，例如肥料。在某些情况下，播种系统被配置为在不同的位置施加至少两种不同的相关物质组分，其中相关物质组分至少部分取决于来自每个所述位置的至少一个测量参数，并且至少一个测量参数选自以下组，组中包括，基质参数，作物植物参数，和邻近所述位置的收割的作物元素参数。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，播种系统从分选装置接收选择的元素。

根据本发明的重要的可选特征，其可以与以上或以下特征中的任何一个独立地使用，由播种系统播种的种子的类型及其位置被存储。

本发明至少包括运输工具，收割工具，作用在每件物品上的机械分类工具以及多个存储工具。整个系统包括运输工具，收割工具，分类工具，多个存储工具，并且可选功能以下简称为HSS收割分类系统。运输工具是从一个位置到另一位置移动收割工具，分类工具和存储工具的任何车辆。收割装置是指一种或多种设备，其执行以下功能：从农作物的生长位置移走至少一部分农作物，将所述部分加工成分离的可使用的部分和不可使用的部分，并将可用的部分转移到存储装置中。

术语“分类装置”是指一种机械系统，它将一组颗粒分离为单个颗粒，测量每个颗粒的至少一个特性，并至少部分地基于至少一个所测量的特性将每个颗粒定向到目的地。储存装置是指至少部分地限制多个颗粒的运动的任何外壳。通常，存储装置是指箱子，但是出于本发明的目的，一小段管道(通常用于将颗粒从一个位置转移到另一位置)也可以构成存储装置。

尽管分离步骤通常用于将颗粒分离为单独的元素，这些元素充分分离以允许待测量颗粒的各个参数，但在某些情况下，可以使用同一系统，其中仅将颗粒充分分离以获得有意义的一组颗粒测量值。即，可以将颗粒形成为其中颗粒部分重叠的流，并且测量可以是两个或更多个颗粒的平均值，而不是从单个颗粒获得的。

在另一个实施例中，分类装置和存储装置可以足够小以被人携带，或者可以替代地被携带在推车上。推车可以是机动的，由人拉动的或由动物拉动的。在一个优选的实施例中，机械收割装置和机械分类装置与存储装置一起被携带在机械运输装置，特别是联合收割机上。简而言之，优选实施例具有组合的特征加上分类装置的附加特征。

在一个优选的实施方案中，分类装置包括分离步骤，测量步骤和转移步骤。在最优选的实施方案中，如本申请人在2018年2月1日公开的PCT申请WO 2018/018155中所描述的那样执行分离步骤和转移步骤，其布置可以在本文中使用，并且通过引用并入本文。

该文献公开了一种分离器，该分离器包括旋转体，该旋转体具有一个或多个管道，该管道从引入了大块颗粒的中心区域到释放了分离出的颗粒的外部区域延伸。取决于旋转体的角速度和管道的形状，颗粒通过惯性力加速。惯性力还使颗粒定向，以使势能最小化。对于除球形颗粒以外的所有颗粒，颗粒的长轴将优先与管道的轴对齐。该规范包括在管道内或释放后对颗粒性质的测量，以及基于所测量性质重定向颗粒的方法。任何从要测量的农作物颗粒中接收颗粒流通量的设备可以执行测量步骤。颗粒流通量可以是光子，电子，中子，原子，离子，分子或上述的任何组合。在一些实施例中，如在2012年7月24日发布的US8227719(Prystupa等人)中所述，使用光散射来执行测量步骤，其公开内容通过引用并入本文，并且可以被研究以用于进一步的信息。

在其他实施例中，测量步骤可以由光谱仪执行，该光谱仪分析颗粒的化学成分，化学成分选自以下组，组中包括：x射线，UV-Vis，近红外，中红外和拉曼。在其他实施例中，测量步骤用质谱仪执行。

在另一个实施例中，可以使用称重传感器来测量简单质量。

在另一个实施例中，测量装置使用声波来测量健全性并检测空隙。在另一个实施例中，测量装置是多光谱照相机，其分析颗粒的尺寸，形状和表面特征。在另一个实施例中，测量装置是电容性的，以测量颗粒的介电常数和水分含量。在一个更优选的实施例中，使用了至少两个列出的测量装置。在一个甚至更优选的实施例中，使用了所列出的至少三个测量装置。分析关于每个农作物颗粒的至少一个质量参数的信息以提供每个农作物颗粒的分类，并且将农作物颗粒转移到与该分类相对应的储藏箱。例如，如果农作物颗粒是大麦仁，则大麦仁可以分类为适合发芽，适合饲料或易患病。适合发芽的大麦仁被分拣机转移到麦芽仓，适合饲料的大麦仁被转移至饲料仓，易患病的大麦仁被转移至回收箱。

在另一个实施例中，本文的系统包括运输装置，收割装置，分类装置，多个存储装置，计算装置和展示装置。这里描述的计算装置在分类装置的范围内是上述功能的增量，并且可以在同一计算设备上执行。计算装置从分选装置接收有关每种农作物颗粒的测量参数和分配给每种农作物颗粒的分类以及处理颗粒的时间的信息，并生成汇总统计数据。汇总统计信息可以包括但不限于加工的农作物颗粒数量，总质量，描述质量分布的统计信息，每单位时间加工的农作物颗粒数量，每种分类中的农作物颗粒数量，每单位时间处理的每个分类中的农作物颗粒数量，以及每个分类的汇总质量统计信息。质量参数可包括但不限于大小，形状，质量，颗粒大小，疾病(例如真菌的存在)，霉菌毒素的存在，捕食(例如昆虫的存在)，除草剂的存在，农药的存在，水分含量，总蛋白质，蛋白质类型，氨基酸谱，总碳水化合物，直链淀粉/支链淀粉比例，脂质，类黄酮和元素分析(包括同位素)。

在更优选的实施例中，HSS包括所有现有元件以及用于测量收割机装置的位置的装置。

位置信息可以从GPS或专用的位置应答器或对农作物图案的分析或它们的任何组合中得出。当HSS从一个位置移动到另一个位置时，计算装置产生关于作物颗粒参数在空间上如何相关的统计。

可以使用下文中描述的两种或更多种农作物的农作物编码来执行该位置，其中以定义可测量代码以标识唯一位置的图案布置不同农作物。

所述计算装置将所生成的统计信息中的至少一些发送给呈现装置。呈现装置可以是例如显示屏。信息可以图形形式呈现，以便操作员立即做出有关收割和分类的决定。操作员可以选择在收割的途中更改分类标准，以优化农作物的总价值。该信息可用于将土地分配给各种作物，并计划在同一年或随后几年中为后续作物种植肥料。最重要的是，有关质量特性的详细信息可用于销售农作物并增加其总价值。由于分拣和分类是在收割过程中完成的，因此可以立即发送农作物。

呈现装置可以呈现来自并排甚至在地理上不同位置处的多个收割机的信息，并且主操作员可以协调收割机的操作，以跨多个位置收集和聚集所需量的农作物箱。

在一个更优选的实施例中，本文的布置包括所有前述特征，以及用于最终用户将其质量要求传达给收割系统以及用于收割系统以将农作物颗粒放置在专用于每个最终用户的单独的箱中的装置。收割系统还向每个最终用户传达满足其质量要求的专用仓中收集的农作物颗粒的体积。未分配给最终用户的农作物颗粒通常放置在操作员分配的垃圾箱中，但不必与确定的商品等级相对应。

在一个更优选的实施例中，本发明包括所有前述特征，以及一个或多个传感器，其被配置为在收割操作之前检测农作物的表型参数。所述植物传感器优选是高光谱相机，其可在600nm至1700nm或更优选在400nm至2300nm范围内以10nm或更好的光谱分辨率操作。在有限的波长范围内可操作的照相机或甚至单色照相机都在本发明的范围内，但为次优选。

附加传感器可以安装在收割系统上或安装在诸如无人机的独立车辆上。附加传感器将有关表型参数和单个农作物或农作物组在一个小区域内的位置的信息传达给收割系统。本发明的收割系统采取将植物表型信息与在分拣步骤中获得的农作物颗粒信息相关联，以产生关于植物表型如何与农作物颗粒质量特性相关的信息。

应该注意的是，表型和农作物颗粒可能来自不同类型的农作物：也就是说，不同类型农作物的特性可能是相关的。这样，可以将来自已知位置的高光谱数据与来自收割作物的质量数据相关联，以基于高光谱成像更好地模拟收割质量。获得的信息可用于识别植物之间竞争和相互影响的效果，从而改善用于预测作物生长的农艺模型。在一些实施例中，改进的农艺模型可以特定于田地中的特定位置或一组位置，其中位置的大小是农作物的冠层或根区的大小，通常小于一平方米。在其他实施例中，改进的农艺模型可以基于关于来自多个收割机上的传感器的，来自多个田地上的多个位置的作物表型，作物颗粒性质，基质性质和天气的信息。该模型随后可用于基于田间条件的高光谱调查来优化收割时机。当表型参数随时间变化(植物成熟)时，有关表型与收割中种子质量如何相关的详细信息使操作员可以选择最优化收割种子总质量的收割时间。应该注意的是，一种作物类型的质量特性可能与另一种作物类型的质量特性相关，因此有关收割的作物类型的信息可用于预测另一种作物类型的性能。

该信息还使操作员能够为作物区域的每个区域识别与所需质量特征相关的表型，并为随后的作物中每个位置播种性能最佳的品种。该信息使操作员可以优先将理想表型的种子分开存放，并为将来的作物种植这些种子。

在某些情况下，可以在收割之前使用附加传感器来定位或标记单个植物或植物区域，然后再进行单独收割。可以进行标记以标记植物本身和/或标记要从植物中收割的种子或成分。标记植物后，可以进行收割以分别收割标记的植物。这可以使用本文所述的辅助收割机来完成。在种子本身被标记的地方，可以通过收割机上的分拣系统，通过在分离和分拣过程中检测到标记来分离植物元素或来自标记植物的种子。

上述数据还可以与在收割机上或分别在远程传感器上进行的土壤采样相关。采样可以是表面感测的，或者可以包括通过探针或取芯装置进行的下表面测量。该系统可以在播种和收割时分析土壤本身的样品。

在一个更优选的实施例中，本发明包括所有前述特征以及一种存储介质，该存储介质包含有关在待收割的田地中播种的种子的位置和质量特性的信息。

通过多变量统计分析来分析在每个收割地点获得的表型信息以及该地点的种子质量信息，以产生有关产量和质量参数与种子参数如何随位置相关的信息。该信息将使农民能够为田间的每个位置种植最佳类型的种子。

在一个更优选的实施例中，本发明包括所有前述特征以及辅助收割机，该辅助收割机被设计和配置成在通过主收割装置收割收割系统路径中的剩余植物之前收割选定的单个植物。在示例实施例中，主要收割装置是联合收割机，并且辅助收割单元被安装成在垂直于联合收割机的行进方向且在主切割头之前的轨道上运行。根据联合收割机的宽度，可能需要一个以上的辅助收割单元才能在可接受的响应时间内穿越一距离到选定植物。在该实施方案中，通过分析来自作物传感器的信息来分别选择具有所需表型和所需种子质量参数的植物。有关植物位置的信息将中继到辅助收割单元，该单元将移至选定的植物位置并提取农作物颗粒(通常是种子)。农作物颗粒从辅助收割单元传输到专用分拣单元，该专用分拣单元根据至少一个测得的质量参数对农作物颗粒进行分拣，并至少部分基于测得的质量参数将农作物颗粒转发到存储仓。该实施方案对于表型植物育种和选择适合特定位置的种子原种是特别有用的。

本发明使选择适合特定位置的土壤和微气候的新品种的胚芽种子的过程自动化。对于本发明，可以同时选择多个因素，包括但不限于，抗病性，抗倒伏性，抗旱性，抗洪水性，抗冻性，抗昆虫性，除草剂耐受性，产量和以上枚举的质量参数。

在一些实施例中，HSS包括播种机装置。播种机装置的功能是将种子和可能的相关物质(例如肥料)放置在地面中或地面上。在一些实施例中，种植装置进一步从分拣装置接收种子。也就是说，在一次过程中种子被收割，分拣和种植。播种机装置跟随收割机装置，因此播种和收割都可以通过一次完成，从而节省了时间。在优选的实施方式中，至少一个播种机参数至少部分地由农作物颗粒的至少一种测量参数和/或农作物的至少一种测量参数确定。在一个更优选的实施例中，响应于农作物颗粒的至少一种测量参数或农作物的至少一种测量参数的变化来动态地调整至少一个播种机参数。在一个优选实施例中，存储了有关播种机装置播种的种子类型及其位置的信息。农作物植物和颗粒的成分取决于局部因素，包括小气候和土壤条件，因此可以通过统计方法对二者进行间接测量。

根据本发明的一个重要的可选特征，该特征可以与上述或以下特征中的任何一个独立使用，可以使用以下方法分离种子或元素，以用于分离颗粒，方法包括：

在供应管道中提供大量颗粒的供应；

绕轴旋转旋转体；

旋转体限定至少一个管道，该管道从邻近轴线的内端向外延伸至外端，该外端从轴线向外的径向距离比内端向外的径向距离大。

在所述至少一个管道的内端输送大量的颗粒；所述内端布置成为与所述轴线相邻的阵列，使得所述供应导管用于将所述颗粒沉积在所述至少一个管道的内端，以使所述颗粒进入所述内部低速端，并用于在导管中进入所述至少一个导管中的分离的导管中，分离所述颗粒流；

所述至少一个管道的成型和布置成使得颗粒在从内端到外端通过时被加速，从而使分离成所述至少一个管道的颗粒在它们朝着外端移动时在管道中连续排列成排。

在许多情况下，该方法包括在分离的颗粒保持分离的情况下对其进行操作。该操作可以包括仅测量或计数分离的颗粒。然而，分离对于例如通过涂覆，接种，消毒进行的分离的颗粒的处理是特别有效的。在其他情况下，该操作可以包括对颗粒进行分析或评估。

然而，在其他情况下，颗粒可以以分离的状态使用，例如在上述播种方法中，其中可以以高速将分离实施到单独的管道中以进行高速播种操作。

尽管该系统对于单个管道产生高速的分离颗粒流可能是有效的，但是在许多情况下，提供了多个围绕中心喂养管道以阵列布置的管道。

尽管该系统对于某些管道产生的高速的分离颗粒流可能是有效的，但是在很多情况下，提供了多个围绕中心进料管道以布置的管道。

根据本发明的一个重要的可选特征，该特征可以与上述或以下任何特征独立使用，检测颗粒流的至少一个可测量参数的方法包括：

在供应管道中以颗粒流的形式携带颗粒；

绕轴旋转旋转体；

旋转体限定至少一个管道，该管道从邻近轴线的内端向外延伸至外端，该外端从轴线向外的径向距离比内端向外的径向距离大。

所述内端邻近所述轴线布置，使得所述供应导管用于将所述颗粒沉积在所述至少一个管道的内端，以使所述颗粒进入所述内端。

所述至少一个管道成型和布置为使得颗粒在从内端到外端通过时被加速，以使得分离到管道中的颗粒在它们向外端移动时在管道中连续排成一排；并且

对于每个所述至少一个管道，测量所述颗粒的所述至少一个参数。

在某些情况下，提供了用于对颗粒进行分拣的方法，以使得对于每个管道，将颗粒引导到由参数的测量所确定的多个路径之一中。然而，考虑到使用本文的布置而增加的颗粒分离程度，更有效地获得的一个或多个参数的测量可以用于其他目的。

因此，以上定义的布置可以提供以下优点：通过身体的旋转获得的增加的速度以及颗粒在身体上的增加的加速度更好地将每个颗粒与下一个颗粒分开以检测参数。另外，由于可以更快地进行参数的检测或测量，因此增加的颗粒速度可以用于增加系统的流通量。

在一种布置中，当颗粒在管道中时进行参数的测量。这样做的优点是，由于颗粒的位置是由主体的旋转和管道的位置控制的，因此颗粒的位置更加清晰和确定。考虑到颗粒的更精确定位，在许多情况下可以更有效地进行参数的测量。

在这种情况下，优选地，参数的测量通过旋转体上承载的测量装置进行。以这种方式，测量装置相对于管道并且因此相对于颗粒位于特定位置。

由于可以更精确地将其聚焦在特定位置上，因此可以简化测量设备的操作。在这种情况下，每个导管可包括一个或多个单独的测量装置，该测量装置专用于测量流过该导管的颗粒。也就是说，沿着管道移动的每个颗粒可以通过多个传感器或测量设备，这些传感器或测量设备可以成排排列，每个传感器或测量设备可以检测颗粒的不同参数，从而可以更好地评估产生的颗粒。但是，在某些情况下，单个传感器可以提供所有必需的信息。

在一个示例中，每个分离装置包括：分离头，其具有前边缘，其被布置为使得待分离的颗粒在流中朝着前边缘移动；以及致动器，用于将前边缘在第一位置和第二位置之间移动，其中第一位置在流的一侧上，以将颗粒引导至流的第二侧，以及第二位置在流的第二侧，以将颗粒引导至流的所述一侧。

在该示例中，优选地，分离头布置在旋转体的径向平面中，并且第一侧和第二侧布置在径向平面的相应侧面上。

在该示例中，优选地，分离头在前边缘的第一侧和第二侧上包括倾斜的引导表面，使得分离头通常为楔形的。

优选地，致动器通过压电构件移动。但是，可以使用其他驱动力，例如电磁音圈。

浆果，例如萨斯卡通和蓝莓，由于变质而保质期短，收割后需要立即进行加工。分拣出变质和未成熟的浆果。本发明提供了一种更快地分拣浆果的方法，其减少了变质并为消费者提供了更高质量的产品。

在农业中，通过每单位面积种植指定数量的种子来优化作物产量。并非所有种子都能产生有生命的植物。种植额外的种子以补偿未能发芽或无法产生有活力植物的种子。本发明通常可用于播种或种植设备上，以根据与生存能力相关的测量参数分拣种子，以便种植最有可能产生有生命能力的植物的种子，而将生存能力较低的种子用于其他目的。本发明可根据尺寸分拣种子，以与种植设备兼容。本发明可以用于计数种子，从而可以种植指定数量的种子。本发明还可用于在种植设备中提供已知质量和数量的分离的种子的快速流。因为本发明提供的每秒分离的种子的数量比现有技术高得多，所以一个农民每小时可以播种更多英亩。

本发明可以应用于分拣胶体颗粒，该胶体颗粒通常以缩合工艺制造，以产生尺寸和形状的分布。金属胶体中允许的电子跃迁敏感地取决于胶体的大小和形状。本发明可用于基于尺寸和形状或基于吸收光谱将胶体颗粒分拣为均质类别。

尽管本文某些示例中所述的管道通常是在圆盘上形成有直立边的通道，但该管道也可以是圆形，椭圆形，三角形或四边形等，或者可以是通常为C形，V形或L形的部分管。导管也可以由最小的二维或三维表面限定，或者多个表面由在颗粒上施加力的接触点限定。管道也可以是具有许多不同横截面形状的封闭管，例如圆形，椭圆形，三角形或四边形。

如下所述的布置可以提供增加内核率，减小设备尺寸以及降低能量需求的目的。

本文中的系统可以与常规的单个操作员控制的大型联合收割机一起使用，或者可以应用于使用一组或一组较小车辆的系统，其中所有数据都可以从每辆车辆传递到中央系统，以监视该组的操作。以这种方式，可以监视和控制收割动作，以使每个车辆在根据所有车辆的知识确定的基础上分离收割的元素，并且可以基于所有人都收割的作物的知识来修改选择标准。

应当理解，收割机可以相对于地球静止，并且基质在传送带或其他传送装置上平移。

生长介质可以位于传送带上，也可以位于沿播种系统相对于收获系统移动的盆，片或垫子或其他容器中。在另一个实施例中，基质被承载在传送带上，并且收割机在与传送带运动的方向不共线的方向上相对于传送带平移。

优选地，收割机在垂直于传送带运动的方向上平移。

根据本发明的另一方面，提供了一种在生长介质中生长农作物的方法，包括：

收割农作物并将农作物中已收集的元素与其他农作物材料分开；

在收割期间，基于收集到的元素和收集到的元素的收割位置，测量至少一种特性；

随后，使用所述至少一种测量的特性，在生长介质上播种农作物种子。

根据本发明的另一方面，提供了一种在生长介质中生长农作物的方法，包括：

在生长介质上播种农作物的种子；

其中选择的种子被放置在散布在其他种子之间的生长介质区域内的已知位置；

当农作物生长在生长介质上时，用横穿生长介质的收割机收割农作物，以将所有农作物收集在生长介质上；

在收割过程中，在生长介质中从选定种子与其他作物分开种植的地方收割作物，将这些作物的收割种子与其他已收割的种子分开；以及

收集分离的种子。

在一个重要的实施方案中，收割分拣系统接收大小，形状和类型不同的种子，在分离装置中将种子分成单行，测量每个种子的特性，从测量的特性中确定种子的类型，并使用分流器将其从其他类型中至少分离一种类型。可以使用这一重要特征，例如将种子与两种或多种农作物中彼此分离。该重要特征可用于从杂草种子中分离出农作物种子。例如，可以将农作物种子引导至一组农作物箱，并且可以将杂草种子转移至杂草种子箱。

在一些实施例中，收割分类系统农作物元素测量系统被配置为测量来自例如农药，除草剂或杀真菌剂残留物的化学污染。图2和3中所示的分离系统适用于这种类型的测量，因为惯性力可在农作物元素与收集高质量衰减的全内反射光谱所需的分离管壁之间提供高压(并保持良好的接触)。管道壁的一部分可以由诸如Si或Ge的高折射率材料构成，以将辐射穿透的深度限制为微米或更小。表面层上的化学污染物可以通过中红外区域，通常波长在2.5到25微米之间，的特征吸收来识别。

根据本发明的另一方面，提供了一种在生长介质中生长农作物的方法，包括：

在生长介质上播种农作物的种子；

当农作物生长在生长介质上时，收割农作物；

在播种期间，获取有关正在播种的单个种子的信息；

在收割过程中，获取有关正在收割的单个种子的信息；以及

根据生长介质上的特定位置，将来自单个播种的种子和收割种子的信息进行关联。

附图说明

现在将结合附图描述本发明的一个实施例，其中：

图1是根据本发明的播种设备的示意图。

图2是种子分选设备的等距视图，示出了根据本发明的颗粒分离方法。

图3是图2的设备的垂直剖视图。

图4A，图4B和图4C示出了图2和图3的设备的分离装置的垂直剖视图。

图5是图1的分离和转移装置的一个实施例的示意图。

图6是图1的分离和转移装置的第二实施例的示意图。

图7是图1的分离和转移装置的另一实施例的示意图。

图8是图1的分离和转移装置的另一实施例的示意图。

图9是收获系统的流程图。

图10A示出了用于按照具有两种类型的种子的模式对位置信息进行编码的方案。

图10B示出了在现有技术行播种中分配给植物的地面区域。

图10C示出了用于有效放置种子的方案。

图10D示出了用于按照具有两种类型的种子的模式对位置信息进行编码的方案。

图10E示出了一种使用横波按照一种类型的种子模式对位置信息编码的方案。

图11是根据本发明的播种设备的示意图，其产生并使用中间基质以受控模式将受控量和受控位置的种子和其他材料施用于地面或其他生长介质。

图12示出了一种布置，其中将由两层携带种子、肥料和其他材料(例如测量装置)构成的纵向连续基质以条状施加到地面上。

图13示出了一种布置，其中将由携带种子、肥料和其他材料的编织管构成的纵向连续基质以条状施加到地面上。

图14示出了一种布置，其中将由携带种子、肥料和其他材料的挤压材料构成的纵向连续基质以条状施加到地面上。

图15示出了一种布置，其中将由具有粘合剂层的条带组成的纵向连续基质以条状施加到地面上，该基质携带有种子、肥料和其它材料，例如杀菌剂。

图16示出了中间基质的另一种构造，该中间基质为一系列单独的插头构件的形式，将被分别施加到地面上。

图17示出了一种布置，其中沿着三个正交方向在不同位置处将图18的插头施加到地面。

图18A至18E示出了一系列步骤，使用施加柱塞将种子和肥料施加到生长介质中，施加柱塞进入地面中，同时将留在地下的部分施加装置，种子和肥料留下。

图19示出了放置在播种机上的填充站的各个分开的站，将施加装置装满播种机携带的种子和肥料。

图20A和20B示出了图18A至18E的施加柱塞的两个实施例的放大图。

图21是使用本文所述布置的收割机的示意图。

具体实施方式

图1示出了播种设备100，该播种设备包括在轮子102上的框架101，用于在要播种的地面上进行运输。框架带有一个或多个工具栏103，工具栏103上附有用于准备土壤104，打开土壤105和关闭土壤106的工具。例如，土壤开松器可以是犁刀。地面接合部件的具体构造不是本发明的一部分，并且可以使用本领域中已知的不同布置。该设备具有与控制装置109通信的位置检测装置107和土壤传感器108。位置检测装置例如可以是无线电接收机，其通过比较来自已知位置处的多个信标的信号来进行操作。信标可以是GPS卫星。如果信标位于正在播种的田地周围的参考点，则可以实现更好的精度。位置检测装置还可以通过激光干涉术进行操作。土壤传感器测量一种或多种土壤参数，其可以包括深度、质地、湿度、有机材料、氮、磷、钾和微量元素。或者，土壤传感器可测量来自土壤的红外反射率以推断出组成。土壤传感器可以检测来自土壤中同位素的伽马射线，以推断元素丰度。土壤传感器可以测量X射线荧光以推断元素丰度。土壤传感器可以测量激光诱导的击穿光谱以推断元素丰度。土壤传感器可以测量拉曼光谱以推断矿物质的丰度。控制装置109可以组合来自一系列测量结果或来自先前测量的拓扑图的三维位置信息，以预测生长季节每个位置处的风、温度和湿度条件。控制装置还可以将风、温度和湿度的预测与测得的土壤参数相结合，并且至少部分地基于上述因素中的至少一个因素，为该位置选择播种参数。播种参数可以包括所施用的种子的类型，种子之间的空间关系，以及放置在每个种子附近的其他物质(例如肥料)的类型和数量。

该设备具有多个隔室或容器111、112和113，用于容纳多种单独的种子类型和一种或多种施于地面的肥料。因此，在本发明中，播种设备包括用于种子的存储容器111和112，以及可选地包括用于肥料的存储容器113。在某些情况下，仅施用一种种子。在某些情况下，施肥是单独进行的。在这些情况下，设备可以仅包括单个隔室。来自每个隔室的选定材料被输送到分离器120，以通过散装供应调节器121通过供应管道122将散装种子或肥料分离成单个颗粒流。散装供应调节器可以是控制供应管道的孔的阀。散装供应调节器可以包括传感器(未示出)以测量散装参数，例如质量流量或体积流量。散装供应调节器可以包括搅动散装材料以促进散装流动的装置。该系统还可以使用共享的分离系统，在每个供应上都带有一个阀，以控制传输到分离器的每种物料的容重率。

下文中更详细地示出和描述了分离装置，但是通常包括种子沿其通过的管道125和形成用于使管道围绕轴线124旋转的组件的圆盘123，从而由旋转产生的离心力作用于沿管道径向向外驱动种子，并在靠着管道的一侧壁的种子上产生压力，使其沿壁滑动。仅示出了一个管道，但是可能存在多个分离管道125。由于本发明的单个管道的分离颗粒率可以比现有技术的分离器高十倍以上，因此对于播种而言单个管道就够了。本发明的速率限制因素在于地面打开和地面关闭工具所需的功率，而不在于分离速率。

这在沿着管道的单个或分开的位置处形成种子或肥料颗粒(统称为颗粒)流，以便颗粒一个接一个地出现在管道的一端，从而进行播种。颗粒流出现在分离管道125的一端，距旋转轴线的半径为R，并且速度矢量取决于分离管道125的角位移。如图6和7所示的调节装置128对位置相关的颗粒流进行操作以将颗粒流引向一个或多个出口。在调节装置的出口处的颗粒流被引导到输送装置129中。输送装置操作以将颗粒流沉积在土壤或基质上。在最简单的实施方式中，输送装置可以是常规设计的种子管。

调节装置还可操作以减小连续颗粒之间的周期的变化。具体地，平均周期T和周期的变化与颗粒的尺寸和形状以及分离管道的形状、摩擦和旋转速度有关。例如，像小麦籽粒这样的椭圆形种子最初将在分离器中排成一列，其长轴通常与管道轴线对齐，由于籽粒大小和沿着不与籽粒的长轴对应的各列的籽粒间的接触不同，质心间距有所变化。籽粒之间的间距与初始籽粒间距离成比例地增加，这是因为籽粒通过管道125的旋转而被惯性力加速。因此，散装籽粒间距离的10％变化将导致分离管道125的一端处的籽粒间周期出现10％变化。周期的变化直接由于同一因素导致种子放置发生变化。如在下文中参考图6和7进一步详细描述的调节装置可以通过在释放之前暂时缓冲颗粒来将周期的变化从例如10％减少到1％。

如下文所示，盘123包括用于检测种子的一个或多个参数的测量装置126和用于提取一些种子的分流装置127，从而仅在播种期间施加选定的一些种子。控制装置109用于接收来自测量装置和位置检测装置107的数据。控制系统用于记录相对于时间的种子测量和/或记录相对于地面位置的种子测量。

控制系统还可以通过预先准备的与位置检测装置107相关的地图，或者通过地面传感器108提供有关地面的信息，所述地面传感器用于实时获得地面状况的数据。该数据用于确定要在其上施用种子的地面的实际位置，以根据信息选择要施用的种子的类型或数量。

当播种机用于从供应中选择某些种子以减少数量或播种选自容器111、112的种子时，操作转移装置，以在检测到分离的种子的至少一个参数时，将选定的种子转移离开地面打开装置，或将那些种子转移回分离的流中或转移回可为原始容器的存储容器中。

具体而言，该系统可以被操作为使得分离率高于要施加到地面上的种子的最小所需速率，从而可以从一个或多个其他容器的流中获得替代种子，在这种情况下，第一个接受测试的种子不符合继续传送到传送装置的条件，从而被丢弃。

具体而言，第一和第二分开的容器111、112可以容纳具有第一和第二质量参数的各自的种子，并且控制装置109至少部分地基于种子和/或地面的至少一个测量参数来选择使用哪个容器。此外，测量装置126可以测量种子特性，并且控制装置109确定所测量的种子特性是否与阈值内的当前播种机位置所需的种子特性匹配。如果特性匹配，则种子继续到输送装置129，否则种子被转移。例如，此功能可用于检测和丢弃在存储过程中变质的种子。

容器113及其相应的分离装置提供了用于供应肥料颗粒和/或粉末和/或液态肥料的系统，其中每单位长度放置的肥料颗粒的体积或数量可以变化，以使每个位置的肥料浓度达到所需水平。

基于图2和3中所示的可测量的颗粒参数对颗粒进行分选的设备包括一个供应管道10，该供应管道携带要从进料供应10A(图3)中进行分选的颗粒，该进料供应10A通过管道将连续流的形式的颗粒供应至绕轴线12旋转的盘11。在所示的实施例中，旋转体是平盘，轴线12垂直布置，使得该盘提供上水平表面，来自管道10的流中的颗粒13被供给到该上表面。管道布置在盘的中心，使得颗粒沉积在盘旋转但向外速度很小的位置的中心。此时的籽粒速度来自供应管道10中的流。盘上某个点的速度为v＝wr，其中w为角速度，r为半径。

如果籽粒沉积在速度变化过大的区域中，它们会反弹并且流动会变得混乱。籽粒沉积在中央区域，以最大程度地减小速度变化。

在形成旋转体的盘的上表面上设有一个或多个管道14(图3)，每个管道从与该轴线相邻的内端15向外延伸到外端16，与内端相比，外端与轴线隔开的向外径向距离要大。在该实施例中，管道的外端16布置成与盘11的外围17相邻但向内隔开。在该实施例中，每个管道14从紧邻中心的位置延伸到盘的外围17，使得居中地将管道并排布置，并且管道向外发散，使得它们在外端16处围绕外围17间隔开。

因此，内端15布置成与轴线相邻的阵列，使得供应管道10能够将待分选的颗粒沉积在管道的内端15处，以使待分选的颗粒进入内端。在内端在盘的中心紧邻时，那里的颗粒在中心形成一堆，然后这一堆颗粒自动均匀地分选到其内端的管道开口中。假设在中心连续堆积一堆颗粒，盘的旋转将导致颗粒均匀地分选到由开口的尺寸相对于颗粒的尺寸所限定的流中的各个管道中。在沿着管道的路径开始时，颗粒将立即相邻或重叠。但是，当颗粒在离心力作用下加速时，它们沿着管道的通过将使颗粒一个接一个地散开，形成一排颗粒，而不会出现重叠。随着力随着距轴线12的径向距离增加而增加，颗粒将越来越快地加速，因此颗粒之间的距离将沿着管道的长度增加。籽粒在管道的第一部分中与管道轴向对准，并且籽粒长度限定了初始中心到中心的间隔，由于籽粒尺寸的差异而有所变化。在给定的半径下，离心加速度是均匀的，但谷物颗粒的摩擦力相差约20％。摩擦力与科里奥利力成比例F_friction＝uN，其中u是摩擦系数(对于小麦籽粒，约为0.2-0.25)，N是主要由科里奥利力提供给管道壁的法向力。如上所述，通过使管道沿着净力线弯曲，可以使管道的形状成形为使法向力和摩擦最小，如上文所述。相反，可以通过弯曲管道以增加法向力，将管道弯曲至恒定来减小颗粒加速度，或者甚至减小半径，或者通过改变质地和/或材料来增加管道的选定部分的摩擦系数。

可以相对于颗粒尺寸来选择管道的长度，使得可以将每个颗粒与后面的颗粒之间的间隔选择为与颗粒的长度成比例。可以通过增加转速和/或增加管道的径向长度来增加种子之间的间隔。在分离器用于种子的示例中，每个种子与下一个种子之间的间隔可以至少等于种子的长度，并且通常为种子长度的1.5或20倍。对于就各个种子进行测量和转移操作而言，这个间隔是足够的。较大的间隔是可能的，但是这会减少测量的工作周期，同时增加转移过程中的冲击力，因此不是首选。

因此，管道的形状和布置使得颗粒在从内端穿过到外端时被加速，从而使可粒在朝着外端移动时连续排成一行。

外端16在旋转体的外周以成角度的间隔布置，使得每个管道中的一排颗粒通过离心力从盘的轴线向外从盘释放。所有的开口都位于盘的共同的径向平面中。管道可以形成为切入较厚盘上表面的凹槽，也可以通过其他方式形成施加到盘的顶表面上的壁或二维和/或三维形状的引导件。

颗粒分离装置21的阵列20布置在盘的外围17处的环形空间中，使得各个分离装置21被布置在围绕盘的成角度间隔的位置处。

每个分离装置可操作以将每个颗粒引导到由分离装置的操作确定的多个路径之一中。在所示的示例中，分离装置布置成相对于外端16的平面向上或向下引导颗粒。如图2和图4A所示，分离装置21可以占据颗粒未被分离至一个反向或另一个方向的初始中间或开始位置。如图4B所示，分离装置可以向上移动，以将颗粒向下引导到用于在收集室25内收集的路径22中。类似地，当分离装置如图4C所示移动到降低的位置时，颗粒沿着路径24在分离装置的顶部上方向上移动，以收集在腔室23中。两条路径22和24被导向板26隔开，该导向板确保了颗粒移动到一个或另一个腔室23、收集室25中。

为了控制分离装置21，设置了总体上以28表示的检测装置，该检测装置用于在颗粒在盘的边缘处从管道的一端向着分离装置移动时，测量颗粒的选定的一个参数或多个参数。检测装置装置承载在安装环28A上。

测量系统可以是本行业中已知的任何合适的类型，例如光学测量系统，其检测颗粒的某些光学特性以确定需要测量的特定参数。由于要使用的系统类型和要选择的参数不是本发明的一部分，因此也可以使用其他测量系统。

在典型示例中，对颗粒的分析涉及由于疾病而导致的种子降解的存在，并且这通常可以例如使用本发明人的在先美国专利8227719中公开的系统进行光学检测，该专利的公开内容通过引用并入本文或者我可参考该专利，以了解详细内容。

每个分离装置21与相应的检测装置28相关联，该检测装置28可以包括多个检测部件，可操作所述多个检测部件以测量颗粒的参数，并且响应于由相关联的检测装置测量得到的参数，相应的或分离装置为操作以选择路径22或路径24。

应当理解，如果需要，取决于要测量的参数，可以将路径的数量修改为包括两个以上的路径。通过提供位于初始分离下游的后续分离装置21来选择增加路径的数量。以这种方式，一个或两个路径可以分为两个或多个子路径，所有分离装置均由一个控制系统29控制，控制系统接收来自检测装置28的数据。

因此，盘11具有面对供应管道的正面30，并且管道14位于盘的径向平面中并且从轴线向外延伸到盘11的外围17。

如图2所示，管道14是弯曲的，使得外端16相对于内端15呈一定角度。这形成了每个管道的侧面14B，该侧面14B相对于D所示的逆时针旋转方向成一定角度。管道的曲率设置成基本上与科里奥利力和离心力一致，以使颗粒沿着管道行进，而不会在管道的任一侧壁上施加过多的压力。然而，管道的形状布置成使得科里奥利力趋向于将颗粒驱动抵靠管道14的侧面14B。

如图2清楚所示，管道14在与轴线相邻的内端15处并排布置，并朝着外端16增加间距。在内端15处，管道并排相邻，使得管道的最大数量由开口15的最大数量设置。在未示出的布置中，管道的数量可以增加，其中管道包括分支，使得每个管道沿着其长度分成一个或多个分支。

在图2和图3的实施例中，检测装置28和分离装置21都位于盘的外围17内。通过这种方式当颗粒从管道的外端穿过时，它们被引导至分离装置的阵列。

如图4A，4B和4C最佳所示，每个分离装置都包括一个分离头40，该分离头40的前边缘41通常位于盘11的径向平面内，从而使从外端16释放的颗粒向着前边缘41移动。分离头40在前边缘41的相应侧上包括倾斜的引导表面42和43。以这种方式，分离头40通常是楔形的。分离头安装在安装在管45内部的杠杆44上，使得该杠杆和该杠杆的致动机构被保护在位于分离头后面并由分离头保护的管内部。设置致动器46，以使前边缘41在由颗粒13的路径限定的径向平面47上方和下方的第一位置和第二位置之间移动。因此，在图4A中示出了中心位置和中性位置。在图4B中，前边缘41已经向上移动，该前边缘布置成将颗粒引导至径向平面下方的径向平面的一侧。在图4C所示的位置，前边缘向下移动至径向平面的第二侧，并且布置成将颗粒引导至径向平面的第一侧或上侧。楔形头及其前边缘的这种移动几乎不需要前边缘41移动，并且利用颗粒本身的动量仅通过颗粒在引导表面42和43上滑动而简单地引起分离。因此，分离头不需要移动成撞击颗粒或在颗粒上产生横向力，因为分离头仅需要移动到能允许颗粒产生所需的分离力的位置即可。

鉴于杆的设置，致动器46仅需要产生很小的距离运动，因此可以由压电构件移动。或者，可以通过小的电磁线圈来进行运动。这种设计允许使用能够产生必要的高速动作的部件，以足够快地占据图4B和4C的两个位置，以适应颗粒的高速运动。如图所示，致动器46位于分离头的外部并且位于分离头的径向平面内。

因此，本发明的装置提供了一种用于分离颗粒(例如，籽粒)的系统，其中颗粒在进料区中被供应并且被管道和管道的入口分开，从而形成多个颗粒流。

如图8所示，示出了总体以400表示的播种系统，其包括播种工具栏401，播种工具栏401上安装了一系列单独的播种设备402。每个播种机402通过输送管道系统403供给种子，通常如上所述，用来自分离器404的种子供给输送管道系统403，其中料斗向分离器供应种子。

因此，本发明的测量和分离系统用于播种或种植设备400上，以根据与存活率相关的测量参数对种子进行分类，从而种下最有可能产生可存活的植物的种子，将存活率较低的种子用于其他目的。本发明可用于根据由传感器406检测到的大小来分类种子，以与种植设备匹配。传感器406可以用于计数种子，从而可以种植或包装指定数量的种子。该布置还提供了在种植设备中由已知质量和数量的分离器407分离的分离种子的快速流。因为本发明提供的每秒分离的种子的数量比现有技术高得多，所以农民每小时可以播种更多英亩。

同样如图8示意性所示，可以使用静电力在分离器407中分离颗粒，其中根据选定的参数对颗粒进行差分充电，然后通过电场412，从而差分充电使得颗粒转移到不同的路径上。

如图5所示，有一个简单的传输系统，来自盘123上管道125的流中的分离的种子被排放到围绕盘设置的容器140中，从而种子在分离的流中从底部开口流出131通过输送装置129到达地面接合部件。该系统不提供种子参数的任何测量值，而仅用作高速分离器。

如图6所示，将来自输送装置129底部的种子送入传送带132形式的传送构件130中，该传送部件具有隔室133，用于容纳种子并将将种子运送到地面打开器下面的地面处，在这种情况下，地面打开器由犁刀限定。传送带可以是被称为刷子传送带的类型，其中传送带上的硬毛形成用于种子的一系列位置或单独的容器。传送构件130用于将分离的种子传送到地面打开装置或在地面打开装置之后以放置在打开的地面中在这种情况下，由传送带限定的传送装置可以通过由编码器135控制的电机控制器134以不同的传送速度操作。

因此，在这种布置中，由于种子没有从管道125准确地通过输送装置129准确地输送，因此分离装置用于在不同长度的种子之间分离成间距。这导致间距出现一些不受控制的变化。

为了克服该不规则间距，传送构件或传送带以定时的不同定时间隔操作，以改变间距之间的差，以减小该差或有意地以不均匀的间隔将种子放置在基质上。也就是说，传送装置包括带有用于种子的容器的传送带，其中传送带以不同的前进速度被驱动以改变间隔。种子之间的间距由传感系统测量，该传感系统可以由测量装置126提供，也可以由简单的光学检测器提供，种子流过该光学传感器。然后将此间距传送到控制传送带132速度的控制器处。

同样如图6所示，传送带132缠绕在驱动辊136上，从而传送带与播种机的向前运动方向D相反。这样，所述转移装置被布置成使得离开所述转移装置的种子的速度在大小上大致相等并且在方向上与所述地面打开装置137与地面之间的相对速度相反。

如图7所示，传送装置总体上以139示出，包括容器140，料斗进料到进料狭槽141中，其将颗粒进料到袋143中，该袋143的形状成形为通过致动器146的加速将颗粒导向袋143的后壁。在通过窗口145从进料狭槽141到出口142的过程中，颗粒被约束保留在袋中。颗粒或种子从出口142排出，通过种子管150播种。致动器146的加速度可以如图所示旋转或线性(未示出)。致动器的旋转速度(以每秒转数为单位)是以Hz为单位的颗粒或种子速率除以袋数量。结合颗粒率来选择袋147的角度范围，使得来自盘123上的管道125的分离的颗粒分别落入不同的袋中。颗粒以恒定平均周期的顺序从管道125中释放出来，但相对于所需的颗粒放置时间要求，其相位是随机的。随着时间的流逝，摩擦力扩大了颗粒到达进料狭槽141的可能性。传送装置139的作用是减小颗粒概率函数的宽度并移动相位以同步颗粒放置，如149所示。种子管150布置成在两个正交方向上平移。种子管的运动和致动器的速度由控制器(未示出)进行协调，以将种子输送到地面或生长基质上的任何选定位置(在运动范围内)。

图9中给出了收获分选系统(HSS)的每个转换步骤的逻辑的流程图。为了简单起见，用圆圈表示与本地信息存储和外部信息交换的连接。

所示的HSS在每个步骤对天气、基质、作物表型和位置进行传感器测量。天气信息可以立即用于，例如，调整切割机参数，以适应稻草质地随温度和湿度的变化。其次，天气信息可以与作物质量参数相关联，并用于预测未来作物的最佳收获条件。可以将基质传感器信息与在播种操作期间收集的基质信息进行比较，以评估生长季节中基质成分的变化。基质组成的变化可用于改善农艺模型并确定未来作物所需的肥料投入。表型传感器直接在收割机单元前测量植物，并对数据进行分析以提供视野内每种植物的信息。关于植物类型的信息可以与来自位置传感器的位置信息相结合，该位置传感器读取外部信标，例如GPS或本地田间信标，以高精度推断相对于已知种子位置的位置。

位置传感器为植物表型的模式建立搜索区域，并将该区域内的植物表型的模式与播种操作存储的模式进行比较，以识别收割机相对于各个种子的存储位置的位置，例如在以下图10A，10D和10E中所示的存储的位置，并且从这些模式中识别出每种植物的来源。也就是说，系统可以使用图案内的位置来查找使用本发明的系统在先前的播种操作中放置的每个种子的特性。收割机可以针对植物，逐个检索有关产生该植物的种子的特性，放置该种子的基质的特性，该植物的表型特性以及该植物使用的农业投入物的详细信息。该信息可以与生长期的天气信息相结合，以改进用于随后的播种操作的农艺模型。每个植物的表型特性可以与从所述植物收获的元素的特性相关。收获物可以使用相关性来选择用于收获每种植物的装置。如下文中所讨论的(图21)，收获物可以选择辅助收获器以收获单个植物，或者选择普通收获器以收获未单独选择的那些植物。单独收获的植物的作物元素的特性可以与产生该植物的种子，植物表型，农业投入物，天气和基质特性直接相关。在给定的收获时间，可根据统计学将一般收获物中的作物元素的特性可以与一般收获区域内的植物的特性联系起来。本发明的这些特征对于育种非常适合田间每个位置的作物类型非常有用。本发明的收割机收割作物材料和信息。

收获分选系统优选地使用图2，图3和图4所示的分离和分选系统来分离并单独测量每个收获的作物元素。可以基于田地中的位置和/或收获的作物元素的特性，将收获的作物元素转移到单独的箱中。所选择的收获的作物元素可以直接用于本发明的播种操作。或者，可以在以后的日期通过任何类型的播种机将存储的作物元素引导至播种操作。

客户可能已经利用本发明从先前的种植操作中规定了一组分配的位置，并且收割机将来自那些分配位置的作物元素放置在该客户的一个或多个单独的箱中。客户可以为收获的作物元素(或收获的植物)指定一组特性要求，并且收割机将满足客户要求的作物元素引导到分配给客户的箱中。收割机可以通过网络连接向客户提供有关规定的体积或特性的履行方面的实时信息。

图9和21中所示的收获分选系统原则上可以为操作员提供有关收割的每种作物元素的实时信息。在实践中，操作员接收有关属于每个操作员指定的属性类别的农作物颗粒的数量，体积或质量的统计信息。操作者可以例如使用该信息来调整类别参数以满足市场需求。操作者可以协调在地理上分开的位置处的多个收割单位的操作，从每个位置收集符合特性标准的作物元素。

图10A至10E示出了一种用于种植作物的方法，其中，在播种期间，将种子以不同的图案放置在生长介质中，其中这些图案定义了生长介质中的各个不同位置。任何读者以后都可以使用此图案系统来准确识别生长培养基上的位置。因此，GPS可用于识别在该区域的约1米的位置处的一般区域，以及随后用于按照如此定义的区域中的图案来进行播种，该系统通过读取不同的图案来识别不同的位置。

图案可以在横向或纵向上是一维的，或更优选地在横向和纵向上都是二维的，以确定基质中的特定位置。

图10A示出了具有两种类型的植物的可能的位置编码图案。显示了波形的一个周期。上部曲线仅包含第一类型的植物801，下部曲线包含第二类型的植物802。类型802的植物的数量及其在波形中的位置可用于区分一条曲线和另一条横向于波形803的方向。类型802的植物的图案也可以用于指示波形的相位。收割机上的传感器收集数据，计算装置分析该数据以生成植物，并生成植物位置和表型的内部表示形式，如图10A所示。然后，计算装置将测得的模式与存储的播种模式进行比较，并找到最佳匹配。接下来，计算装置将来自所存储的种子位置的种子分配给模式中的每个植物。该计算装置还通过分析缺口的植物序列来识别未能发芽的种子。计算装置还可以分析表型特性，相关的种子特性和测量的位置特性，以提供改善农艺模型的预测准确性的信息。

图10B示出了现有技术行播种机中分配给每个种子的区域的示意图。种子在行方向上离得很近，而在横向于行方向上则离得很远。这意味着每个植物都在行方向上很拥挤，需要进一步延伸才能在横向上获取日照或土壤资源。图10C示出了替代播种方案，这种方案由本发明基于六方密堆积才得以实现。六角包装方案中的植物能够更有效地利用资源。

图10D示出了具有两种类型的植物的改进的六方密堆积编码方法的示意图。沿所示轴将第一种类型读为A，将第二种类型读为B。将唯一序列与存储的序列进行比较以找到最佳匹配。一旦找到匹配，就可以确定序列中每个种子的身份，并如上所述检索每个所述种子的特性以进行分析。此外，可以通过计数沿每个晶格轴的参考植物和未知植物之间的晶格间隔数来确定产生围绕独特序列的植物的种子的身份。

图10E示出了基于修改后的六方密堆积方案可与单一类型的植物一起使用的编码方法。示出了波长为λ且具有两层的三角波从A延伸到B，并且示出了具有两层的第二波从A’到B’偏移了δ。相位差δ/λ可用于区分与波轴垂直的层。每个种子的位置仅通过其在波内的相以及相对于参考点来确定。尽管在图中显示的两个波的波长相等，但是波长不必相等。定义参考点的一种方法是将具有不同波长的植物波排列成沿与波轴垂直的线具有相同的相位。或者，参考点可以是外部标记或信标。

如图11所示，提供了一种布置，其中将来自分离系统的分离颗粒沉积在中间基质或载体上。中间基质材料的功能是保持如此沉积的颗粒之间的空间关系。传感器测量生长基质或地面的一个或多个特性，并且建模器模块使用该特性信息来预测多个试验颗粒排列的作物特性，并基于来自操作员的输入数据选择颗粒排列或指示。建模器为每个试验颗粒排列调用农艺建模器。例如，操作员可以指定待间作的小麦、油菜和豌豆，并要求建模器为每种类型的种子选择肥料输入和种子位置，以便在天气状况平均的情况下最大化组合的经济价值。或者，操作者可以通过选择在各类天气条件下使总作物价值产生最小变化的种子类型和位置来使洪水或干旱的影响最小。控制单元产生信号至基质形成器，并根据建模者的规定将种子、肥料和其他输入物置于中间基质上。稍后第二次可通过地面施加器将中间基质材料沉积在地面或生长基质上，其中实现的方式同将中间基质上的颗粒的空间布置基本转移到地面或生长基质上的颗粒的布置方式一样。例如，如果以10mm的间隔将种子转移到中间基质上，则中间基质以种子之间的间隔也是10mm的方式沉积在土壤上。随后将中间基质通过地面施加器放置在地面上。

图11的基质传感器可以由一种或多种仪器组成，该仪器以空间分辨率在作物的根部区域或冠区域的范围上扫描基质。基质传感器可以测量红外光谱，并对原始光谱进行分析，以提供有关土壤或生长基质中含有化合物的水、氮和磷的浓度的信息。基质传感器可以测量基质的介电响应以提供关于水分含量的信息。基质传感器可以测量拉曼光谱以提供有关基质中矿物质的信息。基质传感器可以测量土壤中同位素的伽马射线，并分析强度和能量以推断土壤中元素的浓度。放射性核素伽马发射体可以自然发生或产生，例如通过中子活化发生或产生。基质传感器可以测量激光诱导击穿光谱(LIBS)，并对光谱进行分析以提供有关基质中元素浓度的信息。基质传感器可以发射无线电波或声波并测量反射。分析反射以提供有关土壤结构的信息。基质传感器可以是照相机，并且分析图像以提供关于石头的数量和大小或作物残渣的数量和类型的信息。农学模型使用来自一个或多个传感器的信息来预测该位置植物可利用的营养。建模者通过不同的种子类型和排列方式以及在该地点使用不同的肥料和其他农业制剂来预测植物生长，并选择最能满足操作员要求的组合。

图12至15示出了其中将种子、肥料和其他材料(例如杀真菌剂)的纵向连续基质作为条带施加到地面的布置。中间基质可以例如由诸如聚乳酸、乙酸纤维素或类似材料的材料构成。当然，本文使用的术语肥料可以涉及可以在该系统中使用的促进作物生长的材料。示出的施用的材料包括种子、肥料和控制肥料向种子扩散的成分。肥料储存器可以位于与种子位置不同的位置，以便在某些情况下在不同的位置使用不同的材料来临时调节种子可利用的肥料。例如，种子和肥料之间的距离(或材料的扩散常数)可以根据预期或实际的水利用率而变化。中间载体可以包括扩散屏障，以将材料保持在种子的区域内并限定从肥料储存器和种子扩散的路径。使用来自每个位置的传感器信息，根据针对每个位置的农艺模型，种子和肥料布置的细节可能因位置而异。

在图12中，中间基质由两层911和912组成，每层都被送入带有链轮的滚轮913上以啮合孔914。孔914用作对准标记，用于将中间基质引导到生长衬底上的指定位置。将种子906、肥料903和其他材料909(例如测量装置)放置在第一层911上的位置处，并根据农艺算法基于要放置中间基质的位置的至少一个测量特性来量化确定。将第二层912放置在第一层上方以将沉积的材料保持在适当位置。

图13示出了一种布置，其中种子906和其他材料由可变直径的管子限制在离散的位置，该直径可变的管子由材料915组成，连续编织该材料以将种子包围起来。该材料例如可以是纤维素或尼龙。选择的中间基质应该是可对种子提供物理保护的中间基质。

图14显示了一种布置，其中中间基质由材料917组成，该材料在从喷嘴916挤出后粘度增加。在基质材料处于低粘度状态并夹带在流中时，添加种子906和其他材料。随着中间基质材料粘度的增加和硬化，种子和其他材料被保持在适当位置以沉积在生长基质上。中间基质材料可以例如是热固性聚合物，其可以是被UV固化以用于快速操作的类型。优选地，聚合物是可生物降解的。在一实施方式中，肥料和其他材料可以在挤出之前立即以溶液形式按照每种种子和位置特定的浓度注入溶液中的中间基质材料中。

图15示出了一种布置，其中分配了带有粘合剂涂层924的带材料923，并且将种子906和肥料903或其他材料放置在该粘合剂材料上并通过该粘合剂材料保持在适当的位置。带材料可以是例如纤维素。通过例如平移带并横向于运动方向并且垂直于带平面移动放置装置，可以将每种种子或其他材料放置在带上的任意位置上。

图16示出了中间基质的替代构造，中间基质为一系列单独的塞构件，这些塞构件分开施加到地面上。图16和图17示出了具有柄部182和头部181的种子塞180。该柄部包含由扩散控制材料185分开的种子183和肥料184。将塞供给到滚轮187形式的施加器186，滚轮187具有纵向狭槽，每个塞携带有可在狭槽中可纵向移动的块188。块上装有塞，并且在接地之前将块在狭槽中平移到所需位置。当滚轮在地面上滚动时，它将每个塞在其支撑块限定的位置推入地面，然后释放头部，将塞留在地面上。滚轮的纵向和滚轮的径向方向的狭槽中块的计算机控制都可以控制塞在2D模式下的放置位置。通过省略可用狭槽中的一些塞，可以控制沿着运动的纵向进行放置。

图20A和20B各自示出了种子塞901，种子塞具有可拆卸头902，可拆卸头902包含肥料903，肥料903紧靠有效载荷管904的外径。有效载荷管904包含紧邻肥料903的运输调节介质905，该肥料利用其自身的受控的营养率，使种子906发芽。所示的有效载荷管包括停止区域910，该停止区域910限制了渗透到基质中的深度。在替代布置中，有效载荷管可以具有可调节的挡块。在另一种替代布置中，有效载荷管可以没有挡块，并且可以安装在XYZ平台上，用于将塞定位在任何位置和任何深度。有效载荷管具有位于种子906和活塞头908之间的松散堆积的土壤907。活塞头908将传输调节介质、种子和土壤保持在有效载荷管904内且可在管子装载期间用于调节土壤压实，以便在种子与土壤之间提供良好的接触，同时又不妨碍发芽。每种种子类型的要求有所不同。运输调节介质905可以包含吸引和保留土壤水分以帮助种子906的发芽和发育的吸湿性物质。有效载荷可以包括能够进行测量并将该测量结果传达给外部读取器的可选诊断装置909A。诊断装置可以例如测量根区中含氮或含磷化合物的浓度，并通过无线电链路中继信息。可移动头部可包含肥料、除草剂、杀真菌剂、农药、生物制剂或土壤的任何组合。有效载荷管内的成分顺序仅用于说明目的。成分可以以任何顺序放置在有效载荷管和可拆卸头部内。在图20A中，可拆卸头902位于管904的外部，使得头部具有与管904的外表面接触的部分。在图20B中，头部位于管的端部并且由管保持在适当位置。

图18A至18E示出了将图20A中所述的塞插入生长基质的顺序。塞位于图18A中所需位置的上方，并在图18B中垂直插入，直到管子挡块与基质表面接触，并且活塞头与基质表面在同一高度，如图18C所示。在图18D中，活塞头保持在基材表面的高度位置，有效载荷管从基质中抽出，基质垂直离开可拆洗头和嵌入在基质中的有效载荷管内容物。最后，如图19中清楚所示，将活塞头移至有效载荷管的顶部(图18E)并重新装载有效载荷管。塞如图17中所述那样插入。或者，可以从安装在播种机上的XYZ平台开始插入。整个播种机在X方向上平移。塞被装载到XYZ平台上，并且平台沿Y方向平移以设置用于放置塞的Y坐标。当播种机到达所需的X坐标以放置塞时，平台沿-X方向平移，以使地面与平台之间几乎没有相对运动，并且沿着Z方向通过平台平移来插入塞。XYZ平台可以交替移动种子管并以相同方式放置种子。

图21中示出了系统的联合收割机组件700，其包括形成运输装置的拖拉机701，该运输装置用于在待收割的作物上运动且安装在地轮702上。联合收割机组件包括常规组件，包括带有切割器杆704的割台703，以及拨禾轮705，拨禾轮705将切好的作物供应到给料室706。在联合收割机内，通过脱粒滚筒707，转子708和筛子709将送入的作物分为谷物和非谷物物料，以便在710处将非谷物无聊排出。联合收割机由驾驶室711中的工人操作，驾驶室711中具有各种控制系统712，用手来控制联合收割机的各种操作。中央处理器713控制系统的操作并从位置系统714接收信号。

因此，联合收割机上的收割系统包括用于收集作物并将谷物与排出的其他农作物分离的组件。

该系统中的分离出的谷物不被直接送到常规联合收割机中的储存器中，而是被送到与处理器713协作并且被布置成测量每个分离种子的至少一个特性的分离、感测和分离系统715中。下文中有更详细地描述了分离、感测和分离系统715的构造和操作，并且上述PCT公开WO 2018/018155中也示出分离、感测和分离系统715的构造和操作，其通过引用并入本文。

分离系统715用于将种子分类到单独的路径719中，在该实施例中，单独的路径使得需要多个单独的箱716、717和718。在该实施例中，箱716和717用作运输收获的材料的储存箱，而箱718用于收集最好的种子，将这些最好的种子用在附加的播种操作中，这种播种操作通过联合收割机进行且如720所示。播种系统包括用于收集种子的罐721，分离器722，分离器的类型可能是本文所公开的那种类型，地面种植系统723和用于种植分离的种子的地面种植系统723。如724所示，可以添加肥料或其他辅助材料。虽然所示的箱的数量相对较少，但是应当理解，该系统可以包括一大堆箱子，每个箱包含具有不同特性的种子，从而播种系统可以根据测量的特性和测量要求，选自这么一堆箱中的任何一个。使用该阵列的播种系统可以连接到收割机并成为收割机的一部分，也可以是单独的后续播种动作，但可以使用由上述系统生成的箱中的种子阵列。种子可以从收割机上的储存箱转移到播种机上的供应箱，也可以将一堆箱作为结构转移。

关于容器的数量，本文的系统可用于将大量种子分类到两个或更多个容器中，但是在某些情况下，系统还将较小数量的种子分类到大组的较小容器的中。在规模的一个示例中，一组容器可以是1000x1000个或更多个。

此外，每个容器包含最少一种种子(用于进一步分析，即遗传)，或者每个容器可以包含许多种子(即，从特定植物或类似植物的碎片收获的所有种子，以用于播种的目的)。

当播种直接来自大阵列中的种子时，将记录种子所来自的容器的身份以及种子的种植位置，并将样品种子(父本)保存在容器中以进行进一步分析(遗传)并与得到的种子的籽进行比较。也就是说，在作物生长后，系统可以转到讨论中的特定植物的位置并检查结果，并将“父”种子与“子”进行比较。该技术对于增强和加速植物育种活动可能非常有价值。

同样，系统最初可能不会收获阵列中的种子。种子可能来自想到达到以下目的的那些种子公司，这些目的包括使用如上所述的我们容器阵列和植物位置定位系统利用单个作物种植处数以千计或者数以百万计的品种。尽管系统在这种情况下不会收获，但系统仍然可以测量正在播种的种子的属性，并且系统会(通过种植模式，GPS，田间RF标签或其他位置定位方法)跟踪位置。

图21中还示出了辅助收割组件730，该辅助收割组件安装在割台703的前面，以便从田地单独收割选定的植物，而不是将其送入一般收获物中。这可以通过以下方式来完成：通过诸如照相机和成像分析系统之类的感测系统731分析割台前面的植物，并在割台上移动辅助收割组件730至相对于割台宽度的所需位置，并且在待收割的植物到达时操作所述系统。这导致选择具有特定特征的植物，这些植物被分开存储并且可以形成用于播种操作720的种子。辅助收割组件730包括上述类型的分选机制，从选择的植物中选择最好的种子来播种或用于其他目的。

图21所示和本文所述的布置也可以用于收割作物的方法中，其中将基质同时用于同时种植和收割的两种或更多种不同类型的混合作物。因此，联合收割机组件700用于收获先前种植的两种或更多种作物，并且利用普通的脱粒系统将两种或更多种作物的所需种子与其他作物材料分离。共同收获后，将其中一种作物的种子与收集的作物的其他作物的收集的种子分开。优选地，使用本文中详细描述的分离系统在收集的共同机器上分离收集的元素。

然而，作为替代方案(未示出)，将收集的种子运输到与收割机分开的地点，并使用本文所述的独立版本的系统再次在分开的地点进行分开。

图21所示和本文所述的布置也可以用于收获作物的方法中，其中将两种或更多种不同的作物种植在基质中，并使用图21的联合收割机组件700进行收获。在这种布置中，可在播种期间，为播种操作720或独立的常规式的播种系统的播种系统可进行操作，以将不同的作物放置在模式中的设定位置处或与基质中的不同位置相关的作物编码。因此，可以以与施加种子的位置有关的唯一图案来布置类型A和类型B种子的图案或代码。在收获期间，然后检测作物中的图案或编码，并通过分析图案确定基质上的位置。

本文的系统不仅用于将A与B分离，而且还用于分离A和B的不同部分，因此例如A+B->A1，A2，B1，B2

收割机可以通过GPS，位置应答器和本文所述的作物位置编码系统中的一个或多个的组合从先前的播种操作中识别出各个种子的精确位置。这使系统能够将放置在每个位置的种子的参数与农作物和收获的农作物的部分的参数相关联。因此，该系统允许许多数以千计的不同种子类型全部分别播种在识别的位置。这可以通过使用带有用于不同种子类型的大量容器的播种机来完成，其中播种机可以从任何一个容器中取出并可以将所选种子放置在所需位置，并记录结果数据以供以后分析使用。这可以在收获时完成，也可以作为单独的分析步骤(例如使用无人机)完成。本文中的布置还封闭了圆圈，因为它可以进行以下步骤：

(a)在播种期间测量种子参数

(b)在播种期间测量位置参数

(c)在播种期间，基于(a)和(b)将种子放置在测量的位置

(d)在收获期间测量位置处的植物表型

(e)在收获期间按位置收获作物并将种子与杂物分开

(f)在收获期间测量种子参数

(g)在收获期间，根据(f)将种子引导到路径

(h)在收获种子期间存储种子

(i)回到(a)

请注意，(a)和(f)处的测量值可能会有所不同，因为由于酶的耗尽和能量储备，存储中的种子失去活力和发芽潜力。通过将(f)到(a)的变化与(d)进行关联，我们可以在统计学上识别出预测相似种子发芽潜力的标记。

播种操作用到的种子数要比目标植物群所需的种子数多，这是为了补偿未能发芽的那些种子。通过识别活力标志，可以降低种子要求和成本。

可以通过使用分离系统715在收获之后测量收获的作物元素来检测图案。替代地或另外地，通过使用感测系统731在收获之前测量作物来检测图案。

如上所述并且在图2、3和4中示出的分离系统715安装在联合收割机中的适当位置处，以便接收分离的谷物。例如，这可以位于典型的升降螺旋钻上，从而使从筛网提起的物料被向上运送，但不是进入常规的单个箱中，而是将物料送到分离系统的进料管中。

Claims (34)

1.一种在生长介质中种作物的方法，其特征在于，包括：

在收割机上收割作物；

使用一公共的脱粒系统将收割作物的收割元素与其他作物材料分开，从所述脱粒系统中收集所述收割元素作为分开的收割元素的公共供应；

在收割期间，基于所述收割元素来测量至少一个性质和获取有关所述收割元素的收割位置的位置信息；

以及然后使用所测量的所述至少一个性质在所述生长介质中播种下来自所述收割元素的作物种子；

提供一装置，用于从所述公共供应中分离所述收割元素，以便将每个收割元素与其它收割元素分离形成所述收割元素的单个流以进行测量；

用一感测系统在分离的元素在所述单个流中时独立地测量每个分离的元素的至少一种性质；

根据所测量的性质，在所述收割期间，至少一些所述分离的元素被分开至与其他分离的元素分开的路径中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括基于所述位置信息从所述分离的元素中选取种子在所述生长介质中进行播种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置信息包括与所述位置处的所述生长介质有关的信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：相对于空间位置来确定要播种的种子的要求，并且根据所确定的要求和所测量的性质来播种所选择的种子。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收割元素在用于收割的共同的机器上被分离和分开。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离的元素被分开后被引导至与所述收割机一起在共同的机器上携带的分开的储存容器中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感测系统包括任何装置，所述装置接收待测量的粒子通量，以及执行测量步骤，其包括光子、电子、中子、原子、离子、分子或上述的任一组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感测系统包括附加的感测系统，其被配置为在所述收割之前检测作物的表型参数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与分离后的所述元素相对于位置和/或表型有关的信息用于分配土地给各种作物并为后续作物计划肥料投入。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在收割之后，立即在共同的机器上进行播种。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述感测系统确定的所述收割元素的所测量的至少一个性质用于售卖作物并增加其总价值。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用作物植物的至少一个表型参数来通过统计推断来预测所收获的作物元素的至少一个质量参数。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：在所述生长介质中的每个位置处生成用于植物生长的至少两种方案，且使用一种生长模型选择最适合用户要求的选项，同时发布使所述种子放置在所述位置的控制信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述生长模型包括与以下一项或多项有关的信息：

先前收获物中的作物特性；

种子箱中播种机可获得的种子的至少一种特性；

每个位置的土壤状况信息；

每个位置的捕食概率；

每个位置的疾病概率；

每个位置的杂草概率；

每个位置的高度；

每个地点的空气质量；

每个位置的天气。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：生成有关所述收割元素的所测量的至少一个性质如何在空间上与相对于作物的位置相关的统计数据。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：在所述收割之前检测作物的表型参数，并且基于所述表型检测来收获彼此独立的各个植物。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括进行统计分析，以提供收割作物元素的产量和质量参数是如何根据位置与产生所述收割作物元素的种子的种子参数特性相关联的，从而使得农民可以在每个位置种下最佳类型的种子。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：对于至少一个位置，在播种期间测量所述生长介质的特性，并且随后在收获期间测量所述生长介质的特性，并比较所述生长介质的特性，以提供有关至少一种生长介质成分的利用或损失的信息。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，相对于至少一种生长介质成分，对从一个位置处的作物中收获的作物元素的至少一个特性进行分析，以提供一个位置处的作物对所述生长介质成分的利用情况的信息。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在播种期间，将所述种子以不同的图案放置在所述生长介质中，其中所述图案定义了所述生长介质中的各个不同位置，并且在播种之后通过读取不同的图案来识别所述不同的位置。

21.一种在生长介质中种作物的方法，其特征在于，包括：

在所述生长介质中播种下所述作物的种子；

收获所述作物并将所述作物中已收集的元素与其他作物材料分开；

在播种期间，将所述种子以不同的图案放置在所述生长介质中，其中所述图案定义了所述生长介质中各自的不同位置；

在播种之后，通过读取不同的图案来识别所述不同的位置。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述图案包括两种或更多种不同的作物。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述图案在横向或纵向上都是一维的。

24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述图案在横向和纵向上都是二维的，以确定特定位置。

25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，通过在收获之后测量收获的作物元素来检测所述图案。

26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，通过在收获之前测量所述作物来检测所述图案。

27.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，至少部分通过所述生长介质上的植物图案来确定生长介质上的植物的位置。

28.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述图案由不同类型的植物形成。

29.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，至少部分通过改变植物之间的距离或植物和参考轴之间的横向位移来形成所述图案。

30.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，植物在图案内的位置用来至少部分地确定产生所述植物的种子的身份。

31.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，种子的身份用于从存储介质中检索出关于所述种子的至少一种特性的信息。

32.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，通过统计分析相对于产生一种植物的种子的至少一种特性来分析所述一种植物的至少一种特性。

33.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，通过统计分析对相对于产生一种植物的种子的至少一种特性和至少一个测量的位置特性的一种植物的至少一种特性进行分析，其中所述至少一个测量的位置特性是靠近所述一种植物的一生长介质，植物或气候的特性。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，当所述作物在所述生长介质上生长时，选择的种子放置在散置在其它种子之间的生长介质的区域内的已知位置处，用收割机收割作物，所述收割机在所述生长介质上来回移动，以收集所述生长介质上的所有作物，以及在收割期间，收割所述位置处由所述选择的种子长出来的作物，所述收获的作物与所述生长基质中的其他作物分开，将那些作物的收获的种子与其它收获的作物种子分离，并将所述分离的种子收集起来。