利用种子运输机构电脉冲式排出带种子的农用产品的系统的制作方法
本专利申请要求2016年7月13日提交的美国申请号为15/208,605，标题为利用种子运输机构电脉冲式排出带种子的农用产品的系统的美国申请的权益。
美国申请号为15/208,605的美国申请全部内容通过引用并入本文。
背景技术：
1.本发明的领域
本申请涉及分配种子和杀虫剂，更具体地，涉及通过输送机构感测种子的通道，以电子方式在与种子非常接近的距离播撒农用产品，并根据种子播种机播种行单元的地面速度来优化种子和农用产品的播撒，以播撒农用产品。
2.相关技术的描述
在需要使用通常是危险物质的化学品的市场，环境保护署和其他管理机构正在对化学品的运输、处理、分配、处置和报告实际使用情况实施更严格的规定。这些规章制度以及公共卫生问题产生了对以适当的化学方式来解决这些问题的产品的需求。
为了减少所处理的化学品的数量，所应用的化学品的浓度一直在增加。这提高了每单位重量的化学品的成本，也需要更精确的分配系统。例如，一般现有的用于农用产品分配系统，使用机械链驱动的分配器。这些机械分配器的正常磨损及损坏可以改变高至15％的产品应用率。对于syngentacropprotection的拟除虫菊酯类杀虫剂force(福斯)
由于目前许多农用产品系统是机械系统，任何记录和报告一般都必须通过手动保存。
以上说明了许多现有物料输送系统中已知的局限性。因此，显然，提供旨在克服上述一个或多个限制的替代方案是有利的。相应地，本公开提供了合适的替代方案，包括下文更全面公开的特征。
在过去十年中，用于分配种子和杀虫剂、除草剂、杀真菌剂、营养素、植物生长调节剂或肥料的种植和化学分配系统通过提供封闭的容器系统，已使得种子和化学液体或颗粒物的处理对农业工人产生较小的危害，如通过引用并入本文的美国专利5,301,848和美国专利4,971,255所描述的方案，以及由美国vanguard公司的一个分支机构，amvac化学公司销售的
封闭的容器系统提供可移动的容器，该容器预先装入有毒物质的化学物质，例如杀虫剂、化肥、除草剂和其他农药或其他农用产品，从而不需要打开化学产品袋并将其倒入存储料斗。由于封闭的容器系统基本上不敞开于空气中，因此农业工人接触化学产品的机会较少，从而减少了皮接触肤和吸入有害化学品的机会。
目前，有工业计划通过使用新技术，使玉米的产量在20年内翻一番。目前，大多数应用于种植的产品是用于处理线虫、土壤昆虫、种子区的杂草、杀菌剂、玉米根瘤菌、次生害虫等。目前正在进行如生物制品、肥力制品、除真菌剂、杀菌剂、微量营养素、生长刺激剂等的其他产品，以及沉默rna或干扰基因技术的新领域的研究。
此外，蜜蜂种群的总数逐年稳定逐步下降正成为全球日益严重的问题。据报道，空气真空播种机在处理种子的过程中排出含有杀虫剂的粉尘，这可能对蜜蜂种群产生影响。这种对非目标物种的影响有可能可以在封闭系统中降低。
研究指出，使用传统喷洒化学颗粒的方法是低效的，其中化学颗粒喷洒在整条播种沟上。相反，在种子附近喷洒少量的杀虫剂和其他杀虫剂的化学颗粒不仅获得消除昆虫或害虫的预期效果，而且减少了获得这种效果的化学剂的数量。这样，在保持化学颗粒所期望的效果的同时，还能获得更经济、环境友好和危险性更低的效果。
需要一种离种子更近的调节喷洒到种子的化学物质量的化学喷洒系统。
还需要一种化学喷洒系统，该化学喷洒系统将化学药品喷洒到更离种子更接近的位置。
另外还需要根据种子播种机行单元的不同地面速度来优化种子和化学品的播撒。
技术实现要素：
在广泛的方面，本公开实现为应用于电脉冲式分配带种子农用产品的系统。种子输送机构附接到种子播种机行单元上，配置成分配种子。种子感测装置可操作地连接到种子输送机构，并且配置为从种子输送机构感测种子的分配。一种农用产品管道，用于将农用产品配送到种子输送机构中，以使得农用产品和种子离开种子输送机构时，分配带种子的农用产品。控制接口电子系统可操作地连接到农用产品计量系统和农用产品管道。该控制接口电子系统配置为在种子输送机构中分配特定数量的农用产品和种子。电脉冲阀可操作地连接到农用产品管道和控制接口电子系统。当种子传感装置感测到种子的分配时，电脉冲阀配置为打开以将农用产品从管道分配出去。种子输送机构配置为提供种子播撒速度，种子和农用产品以该速度脱离种子输送机构。种子播撒速度与种子播种机行单元的地面速度成比例，以最小化种子翻滚(tumbling)，以在种子播种机行单元的不同地面速度下优化种子和农产品的精确放置。
在一个实施例中，种子输送机构和农用产品管道集成一起。以将化学颗粒与种子精确地放置。在一个实施例中，种子输送机构包括浆带(paddlebelt)组件。在其他实施例中，种子输送机构可以是刷带(brushbelt)或盘/种子袋组件。
本发明提供了增强的和更准确的农用产品与种子的放置。对于新的高速播种机，尤其需要改进放置技术。通过将农用产品(例如化学品)置于种子输送机构中，提供了这种改进的放置方式。本发明利用种子输送机构的目的，是将种子的水平速度加速到防止种子回弹所需的速度，以提供准确的放置位置。在以前的种子运输机构中，农用产品是单独放置的，如果农用产品(即，典型的颗粒状的产品)的放置速度不同于播种机单元的速度，则会使农用产品以较高的速度回弹和散射开。类似地，当液体农用产品喷洒到沟中时，由于播种机速度较高，会存在溅射散开效应，本公开将使其最小化。
附图说明
图1是根据本公开一个实施例的电脉冲式排出带种子的化学品的系统的透视图。
图2是根据本公开一个实施例的电脉冲式排出带种子的化学品的系统的侧视示意图。
图3是电脉冲式排出带种子的化学品系统的分配控制系统的示意图，该系统集成了主微控制器单元，主控制器单元具有显示器和供操作员交互的键盘。
图4a示出了用于电脉冲式排出带种子的化学品的系统的计量系统和存储单元的一个实施例。
图4b是使用螺线管和单斜面楔形计量仪内分散器的计量系统的一个实施例的分解透视图。
图4c是沿着图4a中4c-4c线的纵向剖面图。
图4d是沿着图4a的4d-4d线截取的部分。
图4e是沿着图4a的4e-4e线截取的部分。
图4f示出了部分打开的孔板。
图4g示出了使用单板的分散器的另一个实施例。
图5a是在计量仪内(in-meter)双斜面分散器组件中使用的一个弧形主分散器板的视图。
图5b是安装在计量系统中的双斜面计量仪内分散器组件的部分横截面透视图。
图5c显示了图5b的计量系统的部分横截面。
图6是倾斜螺旋计量系统的示意图。
图7a是使用浆带组件的种子输送机构的示意图。
图7b是使用刷带组件的种子输送机构的示意图。
图7c是使用盘/种子袋组件的种子输送机构的示意图。
图7d显示了另一个实施例，其中农用产品管道组件通过种子管组件中的开口提供农用产品。
所有附图中相同元件或部件由相同的附图标记指定，而等效元件具有基本的指定。
具体实施方式
现在参照附图和附图标记的参考特征，图1和图2图示了根据本公开的一个实施例的用于电脉冲式播撒化学物品和种子的系统10。系统10包括种子隔室12和一个或多个用于存放诸如杀虫剂或其他农药的农用产品储存隔室14。用于带种子的电子脉冲农产品的系统10可以设置在种子播种机行单元16的顶部，并且可以从种子播种机单元16移除。这样，系统10可返回去连接到种子和杀虫剂分配器以重新装满。
播种机单元16可以跟随在种子开沟单元(未示出)后面，或者可以包括种子开沟单元(未示出)。在这两种情况下，均在土壤中挖出播种沟18。播种机单元16包括一个开沟轮20，用于打开播种沟18，种子和农产品(例如化学物颗粒)撒播在种子沟上；闭沟轮22，该闭沟轮翻转土壤并覆盖播种沟18。深度控制轮组件24，显示部分的剖面，(有时也称为“深度轮组件”)控制种子沟深度。尽管图1和图2示出了一个系统10，但应理解的是，典型的播种机包括多个系统，例如二十四(24)个这样的系统。
系统10包括固定在播种机行单元16上的种子输送机构26，其配置为分配种子。种子输送机构26起到种子输送装置的作用，例如，可以是浆带组件、刷带组件，或其他种子输送器组件，下文将更详细地讨论这些组件。
种子感测装置30(如，见图2)可操作地连接到种子输送机构26，并且配置成感测分配自种子输送机构26的种子。例如，种子感测装置30可以是距离传感器，连接到种子输送机构以检测种子的出现；它通常可以是光束或红外感测装置；或者，微波装置)。
如图所示，种子感测装置30可以设置在种子输送机构26的外部。可选地，种子感测装置30可置于种子输送机构26内，或在沿纵向或横截面，或系统10的其他任何位置内，在该位置上，其可感测已经从种子输送机构26分配出来的种子，以对化学颗粒安排合适的分配时机。
农用产品管道(例如管)32(参见例如图2)配置成从其开口处向种子输送机构26分配农用产品，以在种子和农用产品一起离开种子输送机构时分配带种子的农用产品。农用产品可以是干的或液体的。
控制接口电子系统36可操作地连接到农用产品计量系统38和农用产品管道32。控制接口电子系统36配置为在种子输送机构26中向种子分配特定数量的农用产品。例如，化学物计量系统可以是
电脉冲阀39可操作地连接到农用产品管道32和控制接口电子系统36，并设置于农用产品管道32的开口处和农用产品计量系统38之间。电动脉冲阀39配置成当种子感测装置30感测到种子的分配时，打开以从农用产品管道32的开口处分配农用产品。
例如，电动脉冲阀39可以是商用的气体流量控制阀或机械阀。
电动脉冲阀需要尽可能地靠近排种口，这样多个农用产品脉冲就不会有使其失去完整性的时间存在并分解成连续的流。
种子输送机构26配置成提供种子释放速度，种子以该速度脱离种子输送机构，该速度与播种机行装置的地面速度成比例，以使种子滚动的程度最小，从而优化种子在播种机行装置16的不同地面速度下的放置位置的精确性。在脱离前将农用产品导向到种子输送机构，使种子释放速度与播种机行装置的地面速度保持一致。
尽管已结合封闭容器说明了种子运输机构26所起的作用，但本文所公开的种子和农用产品的同步输送(其中种子和化学品在种子运输机构中混合)，不论在使用何种输送化学品的容器的情况下均是有益的。即使是在使用非常安全的产品，从敞开顶部的容器系统通过与种子同步输送的方式进行输送的情况下，对农民都有很高的价值。
现在参考图3，图中示出了与分布式控制物料分配系统一体设置的播种机16的简化图。图3所示的分配系统是通过说明而非限制的方式示出的。此外，本公开的物料分配系统可与其他类型的农用工具一起使用，但主要用于种子播种设备。虽然图中显示的是单行种植设备，但是播种机包括多行，可能48行或更多。
在所示的示例中，分布式控制系统包括主微控制器40，主微控制器40与多个子控制器41(参见图4a)通信，多个子控制器41与控制计量动作的计量系统38相关联。(如本文中所使用的，术语子控制器可替代地称为副控制器、从控制器或行控制器。)子控制器41通过向计量系统38施加电力来执行从主控制单元40接收到的指令。农用产品容器14可以包含存储装置，用于保存与容器14中的物料有关的信息以及和计量系统38的计量装置有关的信息(参见图2和4a)。该信息由主控制单元(即，主微控制器或主控制器40)和子控制器41使用，以恰当地分配产品。子控制器41可以与rfid设备进行通信，该rfid设备与农用产品容器14中的存储设备通信。子控制器41还可以连接到位于基单元中的料位传感器，该料位传感器用于将计量装置连接到农用产品容器14。
图中所示的物料分配系统是分布式控制系统，使用位于操作员驾驶室或集成到拖拉机车载主显示和控制系统中的主微控制器计算机40。该计算机40可以是商用设备，例如
在工作的时候，主控制单元(即：主控制器)40通过显示器42和键盘44从操作员接收期望的分配速率。主控制单元40通过速度传感装置46监测播种机16的地面速度。使用期望分配速率、地面速度和计量装置的基本分配特性，行控制单元(即，子控制单元41)的命令数据便准备好了。在一个示例中，对螺线管式计量装置的分配控制通过固定的速率0.5秒来驱动，并且在10％至50％的范围内改变计量装置的时间(或占空比)。行控制单元修改主控制单元40所指定的占空比，以将从存储设备80所获取的实际计量设备校准数据考虑在内。行控制单元保持以主控制单元40指定的速率和占空比操作计量装置，直到从主控制单元40接收到新的命令。主控制单元40可以计算产品容器中剩余的物料的量。
主控制器40依次通过配电箱45，多个高速串行通信链路50连接到多个接线箱55。行控制单元可以包括作为其电子电路的一部分的流量传感器62(图4a)。该流量传感器感测自容器14的物料流量。主控制单元40可以监测流量传感器62，并根据需要产生可视和可听的警报。流量传感器62可以包括位于红外光检测器对面的红外光源。这两个部件可以作为行控制单元41的一部分装嵌在印刷电路板上。(在光源和光传感器之间的板中形成孔。)或者，流量传感器62可以作为独立的单元，可操作地连接到行控制单元41。将所分配的产品导向于光传感器和光源之间。与流量传感器62相关联的逻辑电路通过到达光传感器的光的间断来监测流量的出现。适当的流量会使得光线间歇性地中断。光线不间断表示没有物料从容器14流出。光线的完全中断表示经流量传感器62后没有物料通过管道。
再参考图4a，图中示出了农用产品计量系统的侧视图，指定为38。计量系统38包括计量装置72和存储单元80。基板73固定在基容器74或产品容器14的底部。机电计量装置72连接到基板73。图中所示的计量装置72使用螺线管76。螺线管76容纳在计量装置外壳78内。螺线管76由行控制单元供电，以将螺线管塞从物料分配孔(未示出)移离，从而允许产品通过重力流出容器74。
螺线管76必须与产品隔离地密封。进入螺线管76内的产品可能导致其过早失效。螺线管76由盖子密封，以防止产品进入螺线管76。
在计量系统38的底部有出口孔。在所示的实施例中，可移除的校准孔元件81置于出口孔内。流量传感器62配置为在孔入口处比在出口处感测更大的流量。调节机构配置为调节计量装置的流速。可使用可移除的校准孔板保持架82。
需要以均匀的流向电脉冲阀39输送物料来提供物料，以使得脉冲阀39每脉冲精确地输送相同量的量。因此，在引入到电脉冲阀39并最终进入种子输送机构之前，优选地将物料连续地连串分散。这可以通过使用某种类型的分散器来实现。如图4b中可见，仪表(或计量装置)72可使用单斜面、楔形计量仪内分散器84。计量仪内分散器84包括主体86，主体86具有基本上圆形的横截面，倾斜的上端和下端，并限定其纵向中心轴线。主体86包括纵向设置的中央通口88，中央通口88从上端延伸到下端。中央通口88配置为起到螺线管76隔室的作用，该螺线管用在分配化学颗粒的系统。主出开口90从上端延伸到下端(用于在正常垂直工作条件下大多数物料的脱离)。在其外表面上延伸并彼此隔开的延伸切口部92限定了多个次出开口(如果主出开口堵塞或在斜面上，或上下坡的工作情形)。
图4c是穿过分散器84和螺线管的纵向截面，并且还示出了可移动的校准孔元件81和校准孔板保持架82。螺线管76以全线方式而不是剖面显示。分散器84以截面方式示出，并且穿入到两个切口部94中，该切口部示出在分散器84两端的任一端。图4d是俯视分散器84中一部分。中间的阴影圆是螺线管76的简化部分。图4e是可移除的校准孔板元件81和校准孔板支架82的俯视图。图4f除了孔板部分是打开的外，其他与图4e完全相同。这种可移除的校准孔元件81和校准孔板支架82的使用场合不限于螺线管式的计量装置，并且还可用于本领域已知的其他计量装置。另外，例如，它可以与下面描述的螺旋(auger)计量装置(meteringdevice)一起使用。
该计量仪内的单斜面分散器可以包括单板而不是楔型的。如图4g所示，马蹄形分散板95定位为具有靠近螺线管的上端的第一上部。该马蹄形分散板定位成相对于螺线管的纵向轴线倾斜。马蹄形分散板用作一些散布在螺线管76处的化学颗粒的滑块。在马蹄形分散板的两个端部之间所形成的空间96用作排出化学颗粒的出开口。溢流凹槽97形成在马蹄形分散板的第一上部。一对支撑片98从马蹄形分散板的内表面延伸。一对侧线开口99位于马蹄形分散板的表面上。在使用期间，这些片是弯曲的，以支撑螺线管。
现在参考图5a-5c，示出了计量仪(meter)的实施例，其包括双斜面的计量仪内分散器组件100，即具有改良的双螺旋设计的分散器组件。双斜面计量仪内分散器组件100包括一对分散器元件102，每个分散器元件102包括弧形主分散器板104，该弧形主分散器板104定位成具有靠近螺线管的上端的第一端。弧形主分散板定位成相对于螺线管的纵向轴线倾斜。弧形主分散板用作一些分布在螺线管处的化学颗粒的滑块。孔板106从弧形主分散板的下端开始。孔板具有至少一个排出口108，用于从计量仪内分散器组件109排出化学颗粒。带一点柔韧性的条带107从弧形主分散器板104的上端延伸，以将分散器元件102偏压在仪表体上。
虽然已经相对于螺线管型农用产品计量系统来讨论了本公开，但是根据本公开的原理，可以使用其他类型的计量系统。例如，农用产品计量系统可以包括螺旋计。图6示出了倾斜的螺旋计量系统110，其包括壳体120内的农用产品入口112、倾斜的螺旋仪114、电机116和出口118。优选地，在垂直或水平的螺旋仪上使用倾斜的螺旋。它提供更均匀的输送。如果使用垂直的螺旋仪来计量，需要克服几个问题。一是，当垂直螺旋仪阻止物料的滑动或泄漏，并使其回到螺旋仪的刮板后，当其开始向上返回的时候，在物料的流中产生延迟。此外，为了以正常速度起动，产品需要通过向心力推到螺旋管的侧面，以提供刮板移动材料所需的摩擦力。这需要更多的功率，并且随着螺旋仪的速度增加，流速是非线性的，从而导致流量精确性的调整问题。
通常相对垂直螺旋仪更为优选地使用水平的螺旋仪。然而，倾斜螺旋是最优选的，因为在非固定位置，即在现场应用中，水平螺旋仪的流动变化大量于倾斜螺旋仪。倾斜螺旋仪通常大约倾斜15到30度。当螺旋仪在下坡位置倾斜时，流量的变化量比螺旋仪始终处于较高位置时大。此外，在螺旋仪从关闭位置起动后，在螺旋仪端部使用倾斜的螺旋，可以获得更多的产品，从而更快地流动，并且在关闭期间，防止材料通过刮板端部泄漏。
如果使用液体农用产品，则农用产品计量系统可以使用液体泵。用于标准农业实践的各种合适的液体泵可应用于农业流体，例如离心泵、活塞泵和隔膜泵。
现在参考图7a，图中示出了图2所示的种子输送机构26的下部，包括浆带组件130。通过浆带组件130，种子引入到多块隔板132上。农用产品通过管道131(通常是管)引入到浆带组件130，以向种子分配农用产品，这样，种子和农产品一起脱离浆带组件130。浆带组件130可以由带轮134驱动。浆带组件130的壳体136与隔板132相配合，以与播种机行装置的地面速度成比例的释放速度从浆带组件130释放种子和农用产品，以使种子滚动的最小化，以在种子播种机的行单元不同地面速度下优化其精确的播撒位置。
美国专利公开文件us2015/0195988，题为“种子输送装置、系统和方法”，公开了种子输送设备和方法，其中种子输送机以受控的方式将种子从计量装置输送到种沟，以保持沟内的种子放置精度。美国专利公开文件us2015/0195988通过引用全部并入本文。
图7b示出了种子输送机构的另一实施例，其中刷带组件138与农用产品管道139一起使用，以与种子播种机行单元的地面速度成比例的释放速度播撒种子和农用产品，以使种子滚动的最小化，以在种子播种机的行单元不同地面速度下优化其精确的播撒位置。在所示实施例中，带轮140与刷带组件142一起使用。
图7c示出了种子输送机构的另一个实施例，其中圆盘/种子袋组件144与农用产品管道146一起使用，以与种子播种机行单元的地面速度成比例的释放速度播撒种子和农用产品，以使种子滚动的最小化，以在种子播种机的行单元不同地面速度下优化其精确的播撒位置。
图7d示出了另一个实施例，其中农用产品管组件120通过种子管组件122中的开口提供农用产品。
使用固定在种子播种机排单元上的种子输送机构有益地适于与以高速操作的种子播种机排单元一起操作。这里使用的术语“高速”在大约每小时7到16英里之间。然而，本公开也可以在较低的速度下使用。
前面的详细描述已经通过使用框图、流程图和/或示例阐述了设备和/或过程的各种实施例。只要这样的框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作，本领域内的技术人员将理解，这些框图、流程图或示例中的每个功能和/或操作可以单独和/或集体地通过广泛的硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合。在一个实施例中，这里描述的主题的若干部分可以通过专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、通用处理器(gpp)、微控制器单元(mcu)或其他集成装置来实现。然而，本领域技术人员将认识到，本文公开的实施例的一些方面可以全部或部分地等效地在集成电路中实现，作为在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，作为一个或多个在一个或多个计算机系统上运行的程序)，作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，作为固件，或实际上任何其组合，以及根据本公开，设计电路和/或为软件和/或固件编写代码将在本领域技术人员的技能范围内。
另外，本领域技术人员将理解，本文描述的一些主题的机制可以能够以各种形式作为程序产品分配，并且本文描述的主题的说明性实施例适用于此，而不论用于实际进行分配的特定类型的信号承载介质。信号承载介质的示例包括但不限于：可记录类型介质，例如软盘、硬盘驱动器、光盘(cd)、数字视频盘(dvd)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输类型介质，例如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路(例如，发射器、接收器、传输逻辑、接收逻辑等)。
本领域技术人员将认识到，现有技术已经发展到在系统的各个方面的硬件、软件和/或固件实现之间几乎没有区别的地步；硬件、软件和/或固件的使用通常是(但不总是，在某些情况下，硬件和软件之间的选择可能变得重要)表示成本与效率折衷的设计选择。本领域技术人员将理解，存在可以实现本文描述的过程和/或系统和/或其他技术的各种车辆(例如，硬件，软件和/或固件)，并且优选的车辆将随着过程和/或系统和/或其他技术的部署环境而变化。例如，如果实现者确定速度和精度是最重要的，则实现者可以选择主要硬件和/或固件载体；或者，如果灵活性至上，则实现者可以选择主要软件实现；或者，再一次替代地，实现者可以选择硬件、软件和/或固件的某种组合。因此，存在几种可能实现本文描述的过程和/或设备和/或其他技术的车辆，其中没有一种固有地优于另一种，因为要使用的任何车辆是取决于车辆将部署的环境和特定关注(例如，速度、柔性或者可预测性)的选择，，其中任何一个都可以变化。本领域技术人员将认识到，实现的光学方面通常将采用面向光学的硬件、软件或固件。
如上所述，在不脱离本公开的精神和所附权利要求的范围的情况下，可以设计其他实施例和配置。
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