IT202100004061U1

IT202100004061U1 - Hoeing element for automatic hoeing machine

Info

Publication number: IT202100004061U1
Application number: IT202021000004061U
Authority: IT
Inventors: Marina Menoncin
Original assignee: Marina Menoncin
Priority date: 2021-08-05
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2023-02-05

Description

Elemento di zappatura per macchina zappatrice automatica Hoeing element for automatic hoeing machine

La presente invenzione riguarda un elemento di zappatura per una macchina zappatrice automatica includente le caratteristiche menzionate nel preambolo della rivendicazione principale. The present invention relates to a hoeing element for an automatic hoeing machine including the characteristics mentioned in the preamble to the main claim.

Lo sviluppo dell'agricoltura biologica sta assumendo proporzioni molto importanti, poich? la richiesta di prodotti alimentari privi di residui chimici si fa sempre pi? pressante. Uno dei problemi pi? importanti per gli operatori del settore ? il controllo delle infestanti senza l?impiego di sostanze diserbanti. Questa operazione viene eseguita con l?ausilio di sarchiatrici che sradicano le infestanti nell'interfila e viene sovente completata negli spazi tra pianta e pianta con zappatura manuale. The development of organic farming is assuming very important proportions, since? the demand for food products free of chemical residues is becoming more and more? urgent. One of the biggest problems important for operators in the sector? weed control without the use of herbicides. This operation is performed with the aid of weeders which uproot the weeds in the inter-row and is often completed in the spaces between plant and plant with manual hoeing.

Sono state altres? sviluppate macchine zappatrici automatiche che, rilevando il posizionamento delle piantine sul terreno, comandano l?apertura e chiusura di una coppia di lame per far si che l?apparato radicale delle infestanti venga tagliato mentre quello delle piantine utili sia risparmiato.. Were they otherwise? developed automatic hoeing machines which, detecting the positioning of the seedlings on the ground, control the opening and closing of a pair of blades to ensure that the root system of the weeds is cut while that of the useful seedlings is spared.

I principali sistemi adottati sinora per tale rilevazione comprendono rilevatori a telecamera e rilevatori a barriera. The main systems adopted so far for this detection include camera detectors and barrier detectors.

Nei sistemi a telecamera viene fotografata sequenzialmente la posizione delle piante e trasmessa digitalmente ad un PLC che elabora il segnale ed attiva in modo corrispondente un pistone attuatore che comanda l'apertura e la chiusura delle lame. Criticit? di questo sistema sta nella ridotta capacit? di discriminare il coltivato dall'infestante. Inoltre il sistema ? fortemente influenzato dalla luminosit? (soleggiato o coperto, giorno o notte) e dalla pulizia dell?ottica. In camera systems, the position of the plants is sequentially photographed and digitally transmitted to a PLC which processes the signal and activates an actuator piston in a corresponding way which controls the opening and closing of the blades. criticality of this system lies in the reduced capacity? to discriminate the cultivated from the weed. Also the system? strongly influenced by the luminosity? (sunny or cloudy, day or night) and the cleaning of the optics.

Nei sistema a barriera ? generalmente previsto un emettitore ed un ricevitore a fotocellula costituente una barriera orizzontale che quando incontra un ostacolo, nel caso specifico la pianta coltivata, viene interrotta generando un segnale attraverso il quale si comanda, come nel caso precedente un pistone attuatore che presiede all'apertura e chiusura delle lame. Appena per effetto dell'avanzamento la barriera si ripristina le lame sono azionate in chiusura. In barrier systems? generally provided with a photocell emitter and receiver constituting a horizontal barrier which, when it encounters an obstacle, in the specific case the cultivated plant, is interrupted by generating a signal through which it is controlled, as in the previous case an actuator piston which presides over the opening and blade closure. As soon as the barrier is restored as a result of the advancement, the blades are activated in closing.

Un limite di questo sistema sta nel fatto che la barriera orizzontale deve necessariamente essere montata ad un livello sopraelevato rispetto al piano del terreno ma inferiore all'altezza del coltivato. Succede spesso che le piantine coltivate siano pi? basse del piano del terreno specie quando questo presenta zolle o rigonfiamenti dovute alle tracce lasciate dall'operazione di trapianto o semina. Queste asperit? intercettano la barriera ottica provocando l'apertura delle lame e lasciando in questo caso terreno da zappare. Oppure nel caso in cui la barriera sia posizionata pi? alta succede che le piantine meno sviluppate non interrompano la barriera e vengano tagliate dalle lame chiuse. A limitation of this system lies in the fact that the horizontal barrier must necessarily be mounted at a raised level with respect to the ground level but lower than the height of the cultivated area. It often happens that the seedlings grown are more? low on the ground level especially when it has clods or swellings due to the traces left by the transplanting or sowing operation. These bumps? they intercept the optical barrier causing the blades to open and in this case leaving soil to be hoed. Or if the barrier is positioned more? high it happens that the less developed seedlings do not break the barrier and are cut by the closed blades.

La presente invenzione si propone di mettere a disposizione un elemento di zappatura per macchina zappatrice automatica ed una macchina includente detto elemento strutturalmente e funzionalmente concepiti per ovviare almeno in parte agli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata. Nell?ambito di tale problema ? uno scopo del trovato quello di proporre un elemento di zappatura la cui azione non sia minimamente influenzata dalla luminosit? ambientale, che possa operare anche quando lo sviluppo delle infestanti sia tale da disturbare qualsiasi sistema di rilevamento attualmente in uso e che consenta altres? di utilizzare la macchina zappatrice per operazioni di diradamento. The present invention proposes to make available a hoeing element for an automatic hoeing machine and a machine including said element structurally and functionally designed to obviate at least in part the drawbacks complained of with reference to the cited prior art. In the context of this problem ? one purpose of the invention is to propose a hoeing element whose action is not influenced in the least by the luminosity? environmental, which can operate even when the development of weeds is such as to disturb any detection system currently in use and which also allows? to use the hoeing machine for thinning operations.

Questo problema nonch? questi ed altri scopi che meglio appariranno nel seguito sono conseguiti con una macchina realizzata in accordo con le unite rivendicazione. This problem as well as these and other objects which will become apparent hereinafter are achieved with a machine constructed in accordance with the appended claim.

In un esempio di realizzazione un elemento di zappatura per macchina zappatrice automatica comprende un telaio nel quale ? identificata una direzione di avanzamento, almeno una lama girevolmente supportata sul telaio e mezzi di azionamento di detta almeno una lama per ruotarla rispetto il telaio tra una posizione chiusa in cui la lama ? orientata in una direzione sostanzialmente trasversale a detta direzione di avanzamento ed una posizione aperta in cui essa ? disposta coerentemente con tale direzione. L?elemento include altres? mezzi di rilevazione disposti su detto telaio per rilevare la presenza di piante lungo la direzione di avanzamento e comandare di conseguenza in apertura e chiusura detta almeno una lama: preferibilmente i mezzi di rilevazione comprendono un laser a tempo di volo. In one embodiment, a hoeing element for an automatic hoeing machine comprises a frame in which ? identified a direction of advance, at least one blade rotatably supported on the frame and means for actuating said at least one blade to rotate it with respect to the frame between a closed position in which the blade ? oriented in a direction substantially transverse to said direction of advance and an open position in which it is arranged consistently with this direction. Does the item also include? detection means arranged on said frame to detect the presence of plants along the forward direction and consequently command the opening and closing of said at least one blade: preferably the detection means comprise a time-of-flight laser.

Esempi utili di tale laser, preferiti nella realizzazione dell?invenzione, sono costituiti dai modelli LR-TB 5000 e LR-TB2000C della ditta KEYENCE (www.keyence.it). Si tratta di misuratori a raggio laser che misurano la distanza tra l?emettitore e la superficie che riflette il raggio emesso rilevando il tempo che impiega il raggio riflesso per raggiungere la superficie riflettente e ritornare all?emettitore. Useful examples of this laser, preferred in the realization of the invention, are constituted by the LR-TB 5000 and LR-TB2000C models of the company KEYENCE (www.keyence.it). These are laser beam meters that measure the distance between the emitter and the surface that reflects the emitted beam by detecting the time it takes for the reflected beam to reach the reflecting surface and return to the emitter.

Con questa tipologia di mezzi di rilevazione della presenza della piantina utile la macchina zappatrice non ? minimamente influenzata dalla luminosit? ambientale ed il segnale generato ? poco o per nulla influenzato dalla presenza di polvere sul sensore, cosa particolarmente utile trattandosi di macchine agricole che devono operare in ambiente rurale. With this type of means for detecting the presence of the seedling, the hoeing machine is not useful? minimally affected by brightness? environment and the signal generated ? little or not at all influenced by the presence of dust on the sensor, which is particularly useful in the case of agricultural machines that must operate in a rural environment.

Inoltre il laser a tempo di volo consente di posizionare l?emettitore su di un solo lato dell?elemento di zappatura, non necessitando di alcun risponditore sul lato opposto, pu? essere montato in posizione sopraelevata rispetto alla posizione normale della piantina utile potendo funzionare anche inclinato verso il basso. Questa facolt? consente di annullare le interferenze che sono prodotte da zolle di terreno e da infestanti particolarmente sviluppate favorendo una completa pulizia del terreno a partire anche da infestazioni disastrose. Il laser ? del tipo a raggio emesso di forma regolabile ed ? dotato di un dispositivo di messa a fuoco che consente di sfocare l?emissione cos? da poter essere programmato per evidenziare gli ostacoli di un certo volume, escludendo o ignorando quelli di volume inferiore. Questa caratteristica si rivela fondamentale nel caso che le operazioni di zappatura avvengano quando le infestanti siano sviluppate a tal punto da disturbare qualunque altro sistema di rilevamento oggi in uso. Furthermore, the time-of-flight laser allows the emitter to be positioned on only one side of the hoeing element, not requiring any transponder on the opposite side, it can be mounted in an elevated position with respect to the normal position of the useful plan, being able to function also inclined downwards. This faculty? it allows to cancel the interferences that are produced by clods of soil and by particularly developed weeds favoring a complete cleaning of the soil starting also from disastrous infestations. The laser ? of the type with an emitted beam of an adjustable shape and ? equipped with a focus device that allows you to blur the? emission cos? that it can be programmed to highlight obstacles of a certain volume, excluding or ignoring those of lower volume. This feature is essential in the event that the hoeing operations take place when the weeds are developed to such a point as to disturb any other detection system in use today.

Il laser a tempo di volo pu? altres? ben prestarsi ad operazioni di sfoltituta in automatico del seminato. Quest'ultima funzione ? molto importante sia sotto il profilo economico che sotto il profilo colturale. The time-of-flight laser can otherwise? lends itself well to operations of automatic thinning of the sown. This last feature? very important both from an economic point of view and from a cultural point of view.

Fino ad oggi la pratica della semina in alternativa al trapianto ? stata fortemente svantaggiata dai costi di sfoltitura del seminato poich? non esiste nessun attrezzo che consenta la meccanizzazione di tale pratica. Up to now the practice of sowing as an alternative to transplanting? been strongly disadvantaged by the costs of thinning the sown since? there is no tool that allows the mechanization of this practice.

Dal punto di vista economico la semina ? molto conveniente rispetto al trapianto dato che le piantine devono necessariamente essere acquistate dal vivaio e il loro costo incide fortemente nel bilancio della coltura. Il laser impiegato in questa invenzione pu? essere programmato per intervenire con cadenza prestabilita in modo di ottenere la zappatura del surplus del seminato, selezionando la piantina da preservare alla distanza voluta. From an economic point of view, the sowing? very convenient compared to transplanting since the seedlings must necessarily be purchased from the nursery and their cost strongly affects the balance of the crop. The laser employed in this invention can be programmed to intervene at a pre-established frequency in order to hoe the surplus of the sown, selecting the seedling to be preserved at the desired distance.

Il laser viene utilizzato in modalit? ?finestra? che consente di vedere la pianta da preservare solo dopo aver percorso un tempo calcolato in millisecondi che corrisponde allo spazio che si desidera da pianta a pianta (distanza interfilare). In occasione del riconoscimento della pianta da preservare le lame vengono ruotate in posizione aperta mentre in tutto il restante tragitto le lame sono mantenute in posizione chiusa. The laser is used in mode ?window? which allows you to see the plant to be preserved only after having covered a time calculated in milliseconds which corresponds to the space you want from plant to plant (distance between rows). When the plant to be preserved is recognized, the blades are rotated to the open position while throughout the rest of the journey the blades are kept in the closed position.

Preferibilmente il laser ? vincolato al telaio dell?elemento tramite una slitta regolabile in altezza e, in via maggiormente preferita, in senso longitudinale, posta a lato del supporto lame, in posizione anticipata rispetto ad esse in riferimento alla direzione di avanzamento. Preferably the laser? constrained to the frame of the element by means of a slide that can be adjusted in height and, more preferably, in the longitudinal direction, located at the side of the blade support, in an advanced position with respect to them with reference to the direction of advancement.

Le caratteristiche ed i vantaggi del trovato meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo esempio di realizzazione preferito ma non esclusivo illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui: The characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description which follows of a preferred but not exclusive embodiment thereof illustrated, by way of example and not in limitation, with reference to the attached drawings in which:

- la fig. 1 ? una vista prospettica di una macchina zappatrice automatica secondo l?invenzione; - fig. 1 ? a perspective view of an automatic hoeing machine according to the invention;

- la figura 2 ? una vista in pianta di un particolare in scala ingrandita della macchina di figura 1; - figure 2 ? a plan view of a detail on an enlarged scale of the machine of figure 1;

- la fig. 3 ? una vista di un particolare della macchina delle figure precedenti. Nelle figure, con 1 ? complessivamente indicato un elemento di zappatura per una macchina zappatrice automatica complessivamente indicata con 2. La macchina 2 comprende una barra porta elementi 3 sulla quale sono vincolati preferibilmente in posizione regolabile pi? elementi di zappatura 1 distanziati a passo secondo l?interfila di semina della coltura. Di questa sono rappresentate piante utili 4 mentre non sono rappresentate piante infestanti che possono occupare sia lo spazio interfilare (tra due file contigue di piante utili 4) sia l?interdistanza o passo tra due piante contigue di una stessa fila. La macchina 2 in condizione operativa ? trainata o portata da una trattrice agricola non rappresentata per avanzare in una direzione operativa di avanzamento rappresentata dalle frecce A. - fig. 3 ? a view of a detail of the machine of the previous figures. In the figures, with 1 ? indicated as a whole a hoeing element for an automatic hoeing machine indicated as a whole with 2. The machine 2 comprises an element-holder bar 3 on which the elements are preferably constrained in an adjustable position more hoeing elements 1 spaced at intervals according to the sowing distance between the crops. Of this, 4 useful plants are represented, while no weeds are represented which can occupy both the inter-row space (between two contiguous rows of 4 useful plants) and the inter-distance or step between two contiguous plants of the same row. Is machine 2 in operational condition? towed or carried by an agricultural tractor not shown to advance in an operating direction of advance represented by arrows A.

Ciascun elemento di zappatura comprende un telaio 5 a sua volta includente un carrello 6 munito di ruote 7 che serve a regolare la profondit? di intervento delle elemento di zappatura 1. Il telaio 5 comprende inoltre un supporto 8 preferibilmente conformato a forcella con due rebbi 8a,b estesi all?indietro rispetto alla direzione A. Each hoeing element comprises a frame 5 which in turn includes a trolley 6 equipped with wheels 7 which serve to adjust the depth? intervention of the hoeing element 1. The frame 5 also comprises a support 8 preferably in the shape of a fork with two prongs 8a,b extending backwards with respect to the direction A.

Su ciascun rebbio del supporto 8 ? montato una zappa interfilare 9 sorretta da un montante 10 ed avente un coltello 11 esteso verso l?esterno del corrispondente rebbio (ovvero nella zona interfilare del terreno in lavorazione) ed una zappa mobile 12 che ha invece il compito di zappare il terreno tra piante utili 4 contigue di una stessa fila di piante. On each prong of the holder 8 ? mounted an inter-row hoe 9 supported by an upright 10 and having a knife 11 extended towards the outside of the corresponding prong (that is in the inter-row area of the soil being worked) and a mobile hoe 12 which instead has the task of hoeing the soil between useful plants 4 contiguous of the same row of plants.

La zappa mobile 12 comprende un coltello 14 montato alla estremit? distale di un rispettivo albero 15 rispetto al rebbio corrispondente. L?albero 15 ? supportato girevolmente mediante cuscinetti 16 su di una piastra 17 estesa dal corrispondente rebbio 8a,b. La zappa mobile 12 ? azionata a ruotare tra due posizioni sostanzialmente ortogonali tra loro tramite un rispettivo martinetto 18. E? previsto altres? che un singolo martinetto azioni entrambe le zappe mobili tramite un collegamento cinematico tra i due rispettivi alberi 15. Le posizioni assunte dalla zappa mobile 12 sono rispettivamente una prima posizione chiusa in cui i coltelli 14 sono orientati l?uno verso l?altro, trasversalmente alla direzione di avanzamento A, cos? da tranciare qualsiasi pianta si trovi sul loro percorso lungo la direzione di avanzamento A ed una seconda posizione aperta in cui tali coltelli 14 sono sostanzialmente allineati coerentemente con la direzione di avanzamento e non interferiscono pertanto con eventuali piante poste lungo la fila. The movable hoe 12 comprises a knife 14 mounted at the end? distal of a respective shaft 15 with respect to the corresponding prong. The shaft 15 ? rotatably supported by bearings 16 on a plate 17 extended by the corresponding prong 8a,b. The mobile hoe 12 ? driven to rotate between two positions substantially orthogonal to each other by means of a respective jack 18. E? otherwise expected? that a single jack drives both mobile hoes via a kinematic connection between the two respective shafts 15. The positions assumed by the mobile hoe 12 are respectively a first closed position in which the knives 14 are oriented towards each other, transversely to feed direction A, cos? to be sheared any plant found along their path along the forward direction A and a second open position in which said knives 14 are substantially aligned consistently with the forward direction and therefore do not interfere with any plants placed along the row.

Il passaggio tra la prima e la seconda posizione e viceversa ? comandato dal rispettivo martinetto 18 attraverso un segnale elaborato da una centralina che utilizza, quali mezzi di rilevazione della presenza e posizione delle piante utili 13, un dispositivo laser 21 del tipo a tempo di volo. The passage between the first and second position and vice versa? controlled by the respective jack 18 through a signal processed by a control unit which uses, as means for detecting the presence and position of the useful plants 13, a laser device 21 of the time-of-flight type.

Tra le scelte preferite per il laser 21 sono stati individuati i modelli LR-TB 5000 e LR-TB2000C della ditta KEYENCE (www.keyence.it). Si tratta di misuratori a raggio laser che misurano la distanza tra l?emettitore e la superficie che riflette il raggio emesso rilevando il tempo che impiega il raggio riflesso per raggiungere la superficie riflettente e ritornare all?emettitore. Among the preferred choices for the laser 21, the LR-TB 5000 and LR-TB2000C models by the KEYENCE company (www.keyence.it) were identified. These are laser beam meters that measure the distance between the emitter and the surface that reflects the emitted beam by detecting the time it takes for the reflected beam to reach the reflecting surface and return to the emitter.

Tali laser, in modalit? ?finestra? (si veda la scheda tecnica corrispondente su www.keyence.it/mykeyence/downloadFromDLList?downloadAssetId=DS_243B 20C&downloadZipFlag=0) consentono una lettura cadenzata ad intervalli temporali prescelti dell?oggetto da riconoscere (pianta utile 13) e pertanto si prestano a permettere un utilizzo della macchina zappatrice 2 per sfoltire piante messe a dimora per semina anzich? trapianto. Il laser viene in questo caso programmato in modalit? finestra per effettuare una lettura ad ogni intervallo di tempo prefissato, correlato alla velocit? di avanzamento della macchina in modo tale che le lame 14 siano normalmente chiuse (tranciando di conseguenza qualsiasi pianta si pari sul loro cammino) e vengano aperte solamente quando, al termine dell?intervallo di tempo prefissato, venga rilevata una pianta utile 13. Quindi le lame 14 sono ricondotte in posizione chiusa. In questo modo si garantisce che il passo tra le piante utili su di una stessa fila sia mantenuto all?intervallo voluto indipendentemente dalla maggior fittezza delle piante alla semina. These lasers, in mode? ?window? (see the corresponding technical data sheet on www.keyence.it/mykeyence/downloadFromDLList?downloadAssetId=DS_243B 20C&downloadZipFlag=0) allow a cadenced reading at pre-selected time intervals of the object to be recognized (useful plan 13) and therefore lend themselves to allowing a use of the hoeing machine 2 to thin out plants planted for sowing instead of? transplant. In this case, the laser is programmed in mode? window to make a reading at each time interval, related to the speed? of advancement of the machine in such a way that the blades 14 are normally closed (thus shearing any plant that gets in their way) and are opened only when, at the end of the pre-set time interval, a useful plant 13 is detected. Therefore the blades 14 are returned to the closed position. This ensures that the pitch between the useful plants in the same row is maintained at the desired interval regardless of the greater density of the plants at sowing.

L?invenzione risolve cos? il problema proposto e consegue numerosi vantaggi. In primo luogo la lettura delle piante utili non ? in alcun modo influenzata dalle condizioni ambientali. La macchina pu? funzionare correttamente sia di giorno che di notte, in ambienti polverosi od in condizioni di intemperie. The invention solves so? the proposed problem and achieves several advantages. In the first place the reading of useful plants is not ? in no way affected by environmental conditions. The machine can work properly both day and night, in dusty or bad weather conditions.

Essa si presta alla eliminazione meccanica completamente automatica delle infestanti senza richiedere completamenti manuali od azioni chimiche. It lends itself to the fully automatic mechanical elimination of weeds without requiring manual completions or chemical actions.

Essa permette il posizionamento sopraelevato del misuratore laser non necessitando di un sistema a barriera. It allows the laser measurer to be positioned overhead without requiring a barrier system.

Inoltre il posizionamento regolabile del laser a tempo di volo consente di ottimizzarne l?adattamento alle colture pi? disparate. Furthermore, the adjustable positioning of the time-of-flight laser allows you to optimize its adaptation to the most demanding crops. disparate.

Claims

1. Hoeing element for automatic hoeing machine, said element including a frame in which ? identified a direction of advance, at least one movable hoe rotatably supported on the frame and means for actuating said at least one movable hoe to rotate it with respect to the frame between a closed position in which a knife of the same ? oriented in a direction substantially transverse to said direction of advance and an open position in which said knife is disposed consistently with this direction as well as? detection means arranged on said frame to detect the presence of plants along the forward direction and consequently control the opening and closing of said at least one mobile hoe, characterized in that said detection means comprise a time-of-flight laser.

2. The hoeing element for an automatic hoeing machine according to claim 1 wherein said time-of-flight laser is of the type commercially identified as LR-TB 5000 or LR-TB2000C from the company KEYENCE or equivalent.

3. A hoeing element for an automatic hoeing machine according to claim 1 or 2 wherein said time-of-flight laser is mounted on the frame in an elevated position with respect to the blades of the mobile hoes.

4. Hoeing element for automatic hoeing machine according to claim 1, 2 or 3 comprising at least one fixed hoe mounted on the frame with oriented knife for hoeing between rows.

Automatic hoeing machine including a plurality? of elements of hoeing according to one or more? of the preceding claims mounted one by one on a tool bar.