ES2893460T3 - Método para supervisar la tasa de aplicación de semillas de una sembradora de semillas - Google Patents

Método para supervisar la tasa de aplicación de semillas de una sembradora de semillas Download PDF

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Abstract

Un método para supervisar la tasa de aplicación de semillas de una sembradora de semillas (10) que siembra semillas a partir de un medidor de semillas (530), que comprende: medir una rotación de un disco de semillas del medidor de semillas (530); determinar un valor de rendimiento (Rm) correspondiente al medidor de semillas (530), donde dicho valor de rendimiento (Rm) se determina en base a un tiempo esperado (Tnom) entre semillas depositadas y un tiempo real (Tact) entre semillas depositadas; y calcular un valor de población (PC) en base a dicha rotación medida y dicho valor de rendimiento (Rm), donde dicho valor de población (PC) se determina calculando un valor de población nominal (Pnom, Pave) y aplicando dicho valor de rendimiento (Rm) a dicho valor de población nominal (Pnom, Pave); donde: el tiempo esperado (Tnom) entre semillas depositadas se determina en base a la rotación medida del disco de semillas; el valor de población nominal (Pnom, Pave) se calcula en base al tiempo esperado (Tnom) entre semillas depositadas; y el tiempo real (Tact) entre semillas depositadas se determina en base a una señal generada por un sensor de semillas, correspondiendo la señal a la deposición de semillas.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para supervisar la tasa de aplicación de semillas de una sembradora de semillas
Antecedentes
En los últimos años, los agricultores y agrónomos han reconocido cada vez más la importancia de la población (es decir, el número de semillas plantadas por acre) para maximizar el rendimiento y el beneficio en el cultivo de maíz y otros cultivos. Por lo tanto, se necesitan en la técnica sistemas y métodos mejorados para controlar y supervisar las tasas de aplicación, particularmente la población de siembra de semillas.
US 5.956.255 describe un supervisor de rendimiento para un implemento de siembra de semillas. La tasa real de siembra de semillas es supervisada y mostrada al operador en la cabina del tractor en una pantalla electrónica que permite al operador comparar la tasa real de aplicación de semillas con una tasa inicial para determinar si el implemento necesita ser ajustado o reparado para eliminar o reducir cualquier desviación de las tasas.
Según la invención, se proporciona un método para supervisar la tasa de aplicación de semillas de una sembradora que siembra semillas a partir de un medidor de semillas, como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista superior de una realización de una sembradora de cultivos en hilera.
La figura 2 ilustra esquemáticamente una realización de un sistema para controlar una sembradora y recoger datos de siembra.
La figura 3 ilustra una realización de un mapa de prescripción.
La figura 4 ilustra la sembradora de la figura 1 implementando el mapa de prescripción de la figura 3 en un campo. La figura 5 ilustra una realización de un proceso para controlar una sembradora y recoger datos de siembra.
La figura 6 ilustra una realización de una pantalla de rendimiento del medidor.
Descripción
Sistemas de control y supervisión de aplicación
Con referencia ahora a los dibujos, en los que números de referencia similares designan partes idénticas o correspondientes a lo largo de las diferentes vistas, la figura 1 ilustra una vista superior de un tractor 5 que tira de una sembradora 10 utilizada para sembrar cultivos en hileras. La sembradora 10 incluye un bastidor 12, en el que una barra de herramientas 14 se extiende transversalmente como estructura de montaje para las unidades de hilera 16, cada una de las cuales está configurada para sembrar semillas en una hilera como es conocido en la técnica. Cada unidad de hilera 16 incluye preferentemente un medidor de semillas 530 (figura 2) configurado para sembrar a tasas de población variables (es decir, número de semillas por acre) como se describe en WO 2014/018717 A1. La sembradora 10 incluye preferentemente uno o más dispositivos de accionamiento 578 (figura 2) para variar la tasa de población sembrada por cada unidad de hilera 16 o un grupo de unidades de hilera. Un dispositivo de accionamiento 578 está acoplado de forma operativa a cada unidad de hilera 16 (por ejemplo, al medidor de semillas 530 de la unidad de hilera) y está configurado para variar la tasa de aplicación de cada unidad de hilera asociada al dispositivo de accionamiento en base a una señal recibida del supervisor 50. Los dispositivos de accionamiento 578 comprenden preferentemente dispositivos eléctricos de accionamiento de motor montados en cada medidor de semillas 530 como se describe en WO 2014/018717 A1.
La sembradora 10 incluye preferentemente un codificador de motor 576 (figura 2) asociado con un medidor de semillas de cada unidad de hilera 16. El codificador de motor 576 está configurado preferiblemente para generar una señal representativa de la velocidad a la que el motor mueve un disco de semillas del medidor de semillas. Un imán anular montado en el dispositivo de accionamiento 578 produce preferentemente en el codificador de motor 576 un número conocido de pulsos de codificador (por ejemplo, 8) por cada rotación del motor; debe apreciarse que cada rotación del motor corresponde a un número de rotaciones del disco de semillas según una relación de accionamiento conocida. En realizaciones alternativas, se monta un codificador de efecto Hall adyacente al disco de semillas y un imán asociado al disco de semillas hace que el codificador genere un número conocido de pulsos del codificador para cada rotación del disco de semillas.
La sembradora 10 incluye además, preferiblemente, uno o más sensores de semillas 420 (figura 2) asociados con cada unidad de hilera 16 para detectar el tiempo de la deposición de las semillas, así como la tasa de población sembrada por cada unidad de hilera 16. Cada sensor de semillas 420 está montado preferentemente en una de las unidades de hilera 16 (por ejemplo, en un tubo de semillas de la unidad de hilera) y está configurado para generar una señal modificada (denominada en el presente documento "pulso de semillas") que indica la deposición de una semilla por la unidad de hilera 16. Los sensores de semillas 420 comprenden preferentemente sensores ópticos como los descritos en la patente de Estados Unidos número 4.163.507.
La tasa de población en cada unidad de hilera 16 es controlada y supervisada preferiblemente por un supervisor de sembradora 50, el cual está preferiblemente montado en una cabina del tractor e incluye preferiblemente una memoria, un procesador y una interfaz gráfica de usuario. El supervisor 50 de la sembradora es preferiblemente un supervisor como el que se describe en la patente de Estados Unidos número 8.738.243 del solicitante o en la patente de Estados Unidos número 8.078.367 ("la patente '367") del solicitante. El supervisor 50 de la sembradora está configurado preferentemente para permitir que un usuario introduzca los parámetros de ubicación de la parcela, tal como se describe en WO 2012/174134 del solicitante. Preferiblemente, se monta un receptor de sistema de posicionamiento global ("GPS") 52 en el tractor para transmitir la ubicación global actual del tractor 5 al supervisor. En otras realizaciones, un receptor GPS 52 está montado en la barra de herramientas 14.
En la figura 2 se ilustra un sistema 400 para recoger, comparar y analizar los datos de siembra y rendimiento obtenidos como se ha descrito anteriormente. El receptor GPS 52 de la sembradora está en comunicación eléctrica con el supervisor 50. El supervisor 50 está preferiblemente en comunicación eléctrica con un dispositivo de accionamiento 578 asociado con cada unidad de hilera 16 y un sensor de semillas 420 asociado con cada unidad de hilera 16.
El sistema 400 también incluye preferentemente un sensor de velocidad 430 configurado para detectar la velocidad del tractor 5 y/o de la sembradora 10. En algunas realizaciones, el sensor de velocidad comprende un sensor de velocidad de radar asociado al tractor 5, como se conoce en la técnica. En otras realizaciones, el sensor de velocidad 430 comprende un sensor de velocidad de rueda, como un sensor de efecto Hall dispuesto para medir la rotación de una rueda en contacto con el suelo (por ejemplo, una rueda de ayuda a la elevación) de la sembradora. El sensor de velocidad 430 está preferiblemente en comunicación eléctrica con el supervisor 50.
El sistema 400 también incluye preferentemente un giroscopio 435 configurado para generar una señal relacionada con la rotación y/o la tasa de rotación de la barra de herramientas 14 de la sembradora 10. El giroscopio 435 está preferiblemente en comunicación eléctrica con el supervisor 50. Debe apreciarse que el giroscopio 435 comprende un sensor que permite al sistema 400 calcular una velocidad específica de hilera; en otras realizaciones, el sistema incluye un segundo sensor de velocidad (por ejemplo, un segundo sensor de velocidad de rueda) que igualmente permite al sistema 400 calcular una velocidad específica de hilera.
Un sensor de elevación 422 está acoplado preferiblemente a la sembradora 10 (por ejemplo, a un conjunto de ruedas de elevación configurado para levantar la barra de herramientas 14) o, en otras realizaciones, al tractor 5 (por ejemplo, a un enganche de tres puntos del tractor) y está configurado para generar una señal modificada cuando la sembradora 10 se levanta. El sensor de elevación 422 está preferiblemente en comunicación eléctrica con el supervisor 50. En algunas realizaciones, el sensor de elevación 422 comprende un interruptor de elevación de implemento como los que se puede obtener de la corporación Dickey-John en Auburn, Illinois.
El supervisor 50 comunica preferiblemente datos a un ordenador 450 (preferiblemente un ordenador personal que tiene un procesador, memoria e interfaz gráfica de usuario) a través de uno o más dispositivos de transferencia de datos 410 (por ejemplo, una memoria USB o un módem). El ordenador 450 está configurado preferentemente para cotejar los datos de siembra con los datos de rendimiento de cada ubicación en el campo y para realizar el análisis de los mismos datos. En otras realizaciones, las funciones realizadas aquí por el ordenador 450 son realizadas por el supervisor 50.
En algunas realizaciones, el ordenador 450 está adicionalmente en comunicación de datos (como, por ejemplo, mediante una conexión a Internet) con un servidor 430. En tales realizaciones, el ordenador 450 y otros ordenadores 450-1 operados por otros usuarios pueden transmitir datos de siembra y cosecha al servidor 430. Los mismos datos son recuperados preferiblemente por el ordenador 450 para su uso en la comparación de resultados entre campos.
Con referencia a la figura 3, se ilustra un mapa de prescripción de población 300 que comprende varias regiones 302 dentro de un límite de campo 304. El mapa de prescripción 300 corresponde preferiblemente a un archivo, por ejemplo, un shapefile, almacenado en la memoria del supervisor 50 y/o el ordenador 450. Cada región 302 comprende preferentemente un polígono que comprende un conjunto de ubicaciones georreferenciadas (por ejemplo, vértices GPS) dentro de un campo 600 (figura 4). Cada región 302 está asociada preferiblemente a una tasa de aplicación almacenada en la memoria del supervisor 50 y/o del ordenador 450. A modo de ilustración, las regiones 302-1, 302-2, 302-3, 302-4 están asociadas con las tasas de aplicación 312, 314, 310, 312 respectivamente.
Volviendo a la figura 4, la sembradora 10 se ilustra sembrando el campo 600. Las regiones 602 dentro del campo 600 corresponden a las regiones 302 del mapa de prescripción 300 que tienen sufijos similares. Por lo tanto, cuando la sembradora atraviesa el campo 600, el supervisor 50 utiliza preferentemente una señal generada por el receptor GPS 52 para determinar la ubicación de cada unidad de hilera 16 y ordena al dispositivo de accionamiento 578 asociado con cada unidad de hilera 16 que siembre a la tasa de aplicación asociada con la región 302 del mapa de prescripción que corresponde a la región de campo 602 en la que se encuentra la unidad de hilera 16. A modo de ejemplo, en la posición de la sembradora 10 de la figura 4, el supervisor 50 determina preferentemente que la unidad de hilera 16-1 está en la región de campo 602-3 correspondiente a la región 302-3 del mapa de prescripción, y por lo tanto ordena al dispositivo de accionamiento 578 asociado con la unidad de hilera 16-1 que siembre a la tasa de aplicación 310 (por ejemplo, 74.147 semillas por hectárea, o 30.000 semillas por acre).
Métodos de control y supervisión
Un proceso preferido 500 para controlar y supervisar la población se ilustra en la figura 5. En el paso 505, el supervisor 50 accede preferentemente a un mapa de prescripción (por ejemplo, el mapa de prescripción 300 ilustrado en la figura 3) almacenado en la memoria del supervisor 50. En el paso 510, el supervisor 50 determina preferentemente las coordenadas de la ubicación actual de una de las unidades de hilera 16 obteniendo las coordenadas de la ubicación actual reportadas por el receptor GPS 52 y aplicando cualquier desplazamiento almacenado en la memoria del supervisor 50. En el paso 515, el supervisor 50 determina preferentemente la prescripción de población para las coordenadas de ubicación actuales de la unidad de hilera 16.
En el paso 517 del proceso 500, el supervisor 50 determina preferentemente la velocidad Vr de la unidad de hilera 16. En algunas realizaciones, el supervisor 50 utiliza únicamente la señal del sensor de velocidad 430; debe apreciarse que en tales realizaciones la velocidad de la hilera puede ser inexacta cuando la barra de herramientas 14 está girando, como cuando la sembradora 10 está realizando un giro. En otras realizaciones, el supervisor 50 utiliza la señal del giroscopio 435 o del segundo sensor de velocidad para determinar una velocidad específica de hilera, como se describe en el documento WO 2013/049198 del solicitante. En el paso 518, el supervisor 50 ordena preferentemente una velocidad de rotación al dispositivo de accionamiento 578 en base a la prescripción actual determinada en el paso 515 y la velocidad de hilera determinada en el paso 517. En el paso 519, el supervisor 50 aplica preferentemente un desplazamiento de tiempo aproximadamente igual al retardo entre un cambio en la velocidad del motor ordenada y un cambio en la velocidad del motor, sumado con el tiempo requerido para que las semillas caigan desde el medidor hasta el sensor de semillas 420, de tal manera que los cambios en el tiempo entre los pulsos de las semillas estén sincronizados con los cambios en la velocidad del motor. El cambio de tiempo aplicado en el paso 519 es preferiblemente de entre 150 y 300 ms, y es preferiblemente alrededor de 250 ms.
En el paso 520 del proceso 500, el supervisor 50 determina el tiempo nominal Tnom entre semillas en base a la velocidad de rotación medida del motor (por ejemplo, en base a la señal comunicada por el codificador de motor 576), preferiblemente utilizando la ecuación
Figure imgf000004_0001
donde:
N es el número de aberturas de semillas en el disco de semillas; R es la velocidad de rotación medida del motor (por ejemplo, en rotaciones por segundo); y
k es una relación entre R y la velocidad de rotación del medidor.
El paso 520 del proceso 500 se realiza preferentemente a intervalos repetidos y se realiza preferentemente cada vez que se recibe un nuevo pulso de semillas del sensor de semillas 420. En otras realizaciones, la señal de otro sensor (por ejemplo, un codificador de efecto Hall configurado para medir el paso de uno o más imanes montados en el disco de semillas como se describe anteriormente en este documento, o configurado para medir el paso de uno o más imanes montados en un eje, cubo u otro componente que gira con el disco de semillas) se utiliza para medir la rotación del disco de semillas.
En el paso 525 del proceso 500, el supervisor 50 determina el tiempo real Tact entre semillas midiendo el tiempo entre un pulso de semilla comunicado por el sensor de semilla 420 asociado con la unidad de hilera 16 y un pulso de semilla anterior comunicado por el mismo sensor de semilla 420. El paso 525 se realiza preferentemente a intervalos repetidos y se realiza preferentemente cada vez que se recibe un nuevo pulso de semilla del sensor de semilla 420. En el paso 535 del proceso 500, el supervisor 50 determina una población nominal instantánea Pnom en base al tiempo nominal Tnom entre semillas, preferiblemente utilizando la ecuación
Figure imgf000005_0001
donde:
Vr es la velocidad de hilera calculada en el paso 517; y
Dr es la separación transversal entre las unidades de hilera 16.
En el paso 535, el supervisor 50 también determina preferiblemente un valor promediado de Pnom (al que se hace referencia en este documento como Pave) durante un periodo de promedio. El período de promedio se selecciona preferentemente de modo que corresponda al tiempo requerido para una sola revolución del medidor, que debe apreciarse que variará en función de la velocidad del medidor. En algunas realizaciones, el período de promedio deseado se determina calculando el tiempo requerido para una sola rotación del disco de semillas a la velocidad de rotación del medidor instantáneamente ordenada o medida.
En el paso 537, el supervisor 50 calcula y muestra preferentemente una métrica de estabilidad. La métrica de estabilidad es preferiblemente una medida del rendimiento del medidor de semillas en el accionamiento del disco de semillas. La métrica de estabilidad está relacionada preferiblemente con la consistencia de la operación del medidor de semillas en el accionamiento del disco de semillas. La métrica de estabilidad está relacionada preferiblemente con la suficiencia del par disponible para accionar el disco de semillas de forma consistente. La métrica de estabilidad se basa preferentemente en al menos una velocidad ordenada del medidor, una velocidad ordenada de accionamiento del medidor, un ángulo de rotación ordenado del medidor y un ángulo de rotación medido del medidor. En algunas realizaciones, la métrica de estabilidad S se basa en una desviación de la población instantánea Pnom de la población promediada Pave, preferentemente determinada como se describe en el presente documento. En algunas de estas realizaciones, la métrica de estabilidad S se calcula según la ecuación:
Figure imgf000005_0002
En el paso 540 del proceso 500, el supervisor 50 determina un valor de rendimiento promediado del medidor Rm relacionado con el rendimiento del medidor de semillas, por ejemplo, con la singularización exitosa de las semillas (es decir, la deposición de semillas de una en una) por el medidor. La relación Rm se calcula preferentemente mediante la ecuación:
Figure imgf000005_0003
donde:
Tact y Tnom se determinan para cada una de las últimas N semillas; y
N está preferentemente entre el doble del número de semillas en el disco de semillas y 2200, y es preferentemente alrededor de 500. En otras realizaciones, N es otro múltiplo entero del número de semillas en el disco de semillas, por ejemplo, 15.
En el paso 545 del proceso 500, el supervisor 50 aplica el valor de rendimiento promediado del medidor del tiempo real al nominal entre semillas a la población nominal promediada para determinar una población corregida Pc, preferiblemente utilizando la ecuación:
Pc ~ P m ^ P ave
En el paso 550 del proceso 500, las representaciones numéricas y/o gráficas de cada medición de la población corregida Pc se muestran preferentemente de forma secuencial al usuario. En el paso 555, cada medición de población corregida Pc se mapea preferiblemente en una región de un mapa de población (por ejemplo, un mapa de población descrito en el documento WO 2014/018717 A1) correspondiente al área cubierta por la unidad de hilera 16 durante un intervalo de medición (por ejemplo, 200 ms) asociado con la medición.
Debe apreciarse que el proceso 500, en particular los pasos 520 y 525, compara el rendimiento nominal con el real del medidor en base a los tiempos predichos y reales entre semillas sucesivas.
El supervisor 50 muestra preferiblemente una pantalla de rendimiento 600 del medidor. La pantalla de rendimiento 600 del medidor incluye preferentemente una ventana de población 610 que muestra el valor de población corregido calculado como se describe en el presente documento. La ventana de población 610 puede mostrar el valor de población corregido para unidades de hilera individuales o promediado a través de la sembradora o subconjuntos de las unidades de hilera. La pantalla de rendimiento 600 del medidor incluye preferentemente una ventana de estabilidad 620 que muestra la métrica de estabilidad calculada como se describe en el presente documento. La ventana de estabilidad 620 muestra preferentemente la métrica de estabilidad calculada para cada unidad de hilera como se describe en el presente documento. La ventana de estabilidad 620 también muestra preferiblemente un gráfico de alarma 622 si la métrica de estabilidad (por ejemplo, para una hilera individual) está por debajo de un umbral, por ejemplo, 85%. La pantalla de rendimiento del medidor 600 también muestra preferiblemente otros datos de rendimiento de la sembradora calculados como se describe en la patente '367, incluyendo una ventana de singularización 605 y una ventana de buena separación 615 para mostrar los valores de singularización y buena separación, respectivamente. Debe apreciarse que el supervisor 50 puede mostrar datos de rendimiento de la sembradora distintos de los datos de rendimiento del medidor (por ejemplo, datos de fuerza descendente y datos del suelo) en la pantalla de rendimiento del medidor 600 u otras pantallas mostradas selectivamente.
Aunque la métrica de estabilidad y los cálculos de población nominal se describen en este documento usando señales del codificador, debe apreciarse que los mismos cálculos pueden ser realizados determinando la velocidad del motor, la velocidad del medidor, o el tiempo nominal entre semillas en base a cualquier medida o señal de orden relacionada con la rotación o velocidad rotacional del motor o un engranaje o disco de semillas movido por el motor. Por lo tanto, el dispositivo de accionamiento 578 puede comprender cualquier motor eléctrico, incluyendo un motor eléctrico con escobillas, un motor eléctrico sin escobillas, motores paso a paso, y puede comprender otros dispositivos de accionamiento tales como dispositivos de accionamiento hidráulicos.
La descripción anterior se presenta para permitir a los expertos en la materia hacer y utilizar la invención y se proporciona en el contexto de una solicitud de patente y sus requisitos. Varias modificaciones de la realización preferida del aparato, y los principios y características generales del sistema y los métodos descritos en el presente documento serán fácilmente evidentes para los expertos en la materia. Por lo tanto, la presente invención no debe limitarse a las realizaciones del aparato, sistema y métodos descritos anteriormente e ilustrados en las figuras de los dibujos, sino que debe otorgársele el más amplio alcance coherente con el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un método para supervisar la tasa de aplicación de semillas de una sembradora de semillas (10) que siembra semillas a partir de un medidor de semillas (530), que comprende:
medir una rotación de un disco de semillas del medidor de semillas (530);
determinar un valor de rendimiento (Rm) correspondiente al medidor de semillas (530), donde dicho valor de rendimiento (Rm) se determina en base a un tiempo esperado (Tnom) entre semillas depositadas y un tiempo real (Tact) entre semillas depositadas; y
calcular un valor de población (Pc) en base a dicha rotación medida y dicho valor de rendimiento (Rm), donde dicho valor de población (Pc) se determina calculando un valor de población nominal (Pnom, Pave) y aplicando dicho valor de rendimiento (Rm) a dicho valor de población nominal (Pnom, Pave);
donde:
el tiempo esperado (Tnom) entre semillas depositadas se determina en base a la rotación medida del disco de semillas;
el valor de población nominal (Pnom, Pave) se calcula en base al tiempo esperado (Tnom) entre semillas depositadas; y el tiempo real (Tact) entre semillas depositadas se determina en base a una señal generada por un sensor de semillas, correspondiendo la señal a la deposición de semillas.
2. Un método según la reivindicación 1, en el que dicho valor de rendimiento (Rm) se determina a lo largo de un período en el que el medidor de semillas (530) deposita una pluralidad de semillas.
3. Un método según la reivindicación 2, en el que dicho periodo es mayor que el tiempo requerido para que dicho disco de semillas realice una rotación completa.
4. Un método según la reivindicación 1, en el que dicho valor de rendimiento (Rm) se determina en base a una relación entre un tiempo esperado (Tnom) entre semillas depositadas y un tiempo real (Tact) entre semillas depositadas por el medidor de semillas (530).
5. Un método según la reivindicación 1 que comprende:
mapear espacialmente dicho valor de población (Pc) para crear un mapa de población; y presentar dicho mapa de población.
6. Un método según la reivindicación 1, en el que el paso de calcular el valor de población nominal (Pave) comprende determinar una población nominal instantánea (Pnom) en base al tiempo esperado (Tnom) entre semillas y promediar sobre un periodo de promedio.
7. Un método según la reivindicación 6, en el que el período de promedio corresponde al tiempo necesario para una sola revolución del medidor de semillas (530) a la velocidad de rotación del medidor de semillas medida de forma instantánea.
ES14791452T 2013-04-30 2014-04-30 Método para supervisar la tasa de aplicación de semillas de una sembradora de semillas Active ES2893460T3 (es)

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