通過端口開溝器輸送變比例混合的多種農(nóng)產(chǎn)品的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及與具有在處方農(nóng)作中有用的變速率計(jì)量系統(tǒng)的條播機(jī)等相關(guān)的農(nóng)業(yè)機(jī)械的領(lǐng)域，并且特別涉及一種通過多端口開溝器輸送變比例混合的多種農(nóng)產(chǎn)品的系統(tǒng)。一種施加器例如條播機(jī)結(jié)合了包括種子和肥料的農(nóng)產(chǎn)品的集中輸送以及在側(cè)向排列的計(jì)量組件和相應(yīng)的開溝器中的在每個(gè)開溝器處的多種農(nóng)產(chǎn)品的局部、高分辨率、單獨(dú)控制、可變速率計(jì)量和可變比例混合，其中每個(gè)開溝器從多個(gè)計(jì)量裝置和相應(yīng)的用于每個(gè)計(jì)量裝置的局部料斗中進(jìn)料。
【背景技術(shù)】
[0002]于2000年9月19日授予McQuinn的名稱為“用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的多變量速率分配系統(tǒng)”的號(hào)為6122581的美國(guó)專利中描述了處方農(nóng)作。如McQuinn所述的，需要變速率施加器系統(tǒng)來控制農(nóng)產(chǎn)品(也被McQuinn稱為作物輸入)的輸送，農(nóng)產(chǎn)品從橫穿散布懸臂、種植機(jī)、播種機(jī)和各種其它施加裝置的分配點(diǎn)進(jìn)行分配，施加裝置基本橫向于它們的行進(jìn)方向，從而當(dāng)機(jī)器橫穿所需的產(chǎn)品輸送區(qū)域時(shí)，準(zhǔn)確且精確地從附接到施加機(jī)器的多個(gè)分配點(diǎn)單獨(dú)分配農(nóng)產(chǎn)品。McQuinn提到，即使在幾英尺的距離內(nèi)，也會(huì)發(fā)現(xiàn)土壤狀況、地形特征和/或其它特征，例如營(yíng)養(yǎng)水平、土壤緊實(shí)度、排水系統(tǒng)或者其它合格的作物生產(chǎn)特征，發(fā)生了重要改變。McQuinn同時(shí)描述了控制從附接到變速率產(chǎn)品施加機(jī)器的多個(gè)分配點(diǎn)分配的多種農(nóng)產(chǎn)品的處方和數(shù)量，從而提供多變量速率分配系統(tǒng)，其中使用數(shù)字地圖來協(xié)調(diào)該系統(tǒng)。定制地圖從而將農(nóng)產(chǎn)品施加到被施加機(jī)器穿過的所需目標(biāo)區(qū)域，無論在穿過機(jī)器的單獨(dú)的分配點(diǎn)位置處的作物輸入的處方和數(shù)量要求差異怎樣。描述了電腦控制系統(tǒng)，其保持待處理田地內(nèi)的各種土壤類型、地形特征和/或其它特征，例如營(yíng)養(yǎng)水平、土壤緊實(shí)度、排水系統(tǒng)或其它合格的作物生產(chǎn)特征的位置的數(shù)字地圖，并且其響應(yīng)于機(jī)器定位裝置，例如GPS接收器，用于確定機(jī)器在田地中的位置，查詢機(jī)器當(dāng)前所在位置土壤的土壤類型、地形特征和/或合格的作物生產(chǎn)特征，同時(shí)響應(yīng)于此調(diào)整每個(gè)單獨(dú)的分配點(diǎn)的作物輸入處方和數(shù)量。
[0003]McQuinn描述了地圖坐標(biāo)系統(tǒng)，要么通過多個(gè)分配點(diǎn)被集中在一起的區(qū)間控制，要么通過單獨(dú)分配點(diǎn)控制，允許在水平面中從一側(cè)到另一側(cè)進(jìn)行變量輸入控制。McQuinn指出，當(dāng)被用于種植或播種應(yīng)用時(shí)，也有必要在機(jī)器上給出不同的點(diǎn)，來分配不同種類的種子和/或改變從那里待分配的種子的速率，從而在橫向于機(jī)器行進(jìn)的方向上控制從機(jī)器分配的種子的速率和/或種類。McQuinn繼續(xù)指出，當(dāng)作物輸入從施加機(jī)器上的不同分配點(diǎn)被同時(shí)分配時(shí)，控制這些可變輸送速率差是必要的，每個(gè)分配點(diǎn)響應(yīng)于計(jì)算控制系統(tǒng)輸送作物輸入的獨(dú)特且特定的處方和數(shù)量，該計(jì)算控制系統(tǒng)保持待處理的田地中各種土壤類型、地形特征和/或任何合格的作物生產(chǎn)特征的位置的數(shù)字土壤地圖。
[0004]McQuinn指出，施加待分配的任何產(chǎn)品都應(yīng)與對(duì)于每個(gè)各自的分配點(diǎn)或者分配點(diǎn)組都是獨(dú)一無二的土壤參考點(diǎn)的作物輸入處方以及數(shù)量要求匹配。McQuinn還指出，調(diào)整從每個(gè)各自的分配點(diǎn)分配的作物輸入的速率和處方，從而每個(gè)作物輸入被分配給有預(yù)定狀態(tài)的特定的目標(biāo)區(qū)域，所有都基于對(duì)于某個(gè)目標(biāo)區(qū)域的之前測(cè)量的狀態(tài)和數(shù)值。McQuinn描述了作物輸入由施加機(jī)器操作者來確定，并且可以包括產(chǎn)品，例如除草劑、殺蟲劑、肥料和各種化學(xué)物質(zhì)，并且可以包括或者唯一地限制為種子來適應(yīng)種植機(jī)控制。McQuinn描述了使用數(shù)據(jù)處理器來提取已經(jīng)被編程寫入軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的處方和數(shù)量數(shù)據(jù)。McQuinn描述了數(shù)據(jù)庫(kù)信息也包括那些對(duì)于施加機(jī)器是特定的信息，并且包括每個(gè)分配點(diǎn)或分配點(diǎn)組的類型和位置，給出了噴頭、播種輪、噴射管和相關(guān)致動(dòng)器的例子。McQuinn指出他的多變量速率分配系統(tǒng)適于與干懸臂系統(tǒng)或者干懸臂系統(tǒng)和濕懸臂系統(tǒng)的組合，以及種植機(jī)、條播機(jī)、旋轉(zhuǎn)器、落管、噴射器等一起使用。
[0005]申請(qǐng)人還注意到于1999年8月3日授予Fick的號(hào)為5931882的美國(guó)專利“一種組合網(wǎng)格配方和深度控制系統(tǒng)”。Fick描述了多產(chǎn)品施加系統(tǒng)、種子種植系統(tǒng)以及對(duì)液體或者顆粒狀產(chǎn)品以預(yù)定數(shù)量分配以及以預(yù)定深度和頻率種植種子進(jìn)行控制，其中三種或更多種分開的產(chǎn)品可以被同時(shí)分配，并且其中，可以改變種子種植深度。網(wǎng)格配方系統(tǒng)限定了將被施加到田地特定區(qū)域的每種類型產(chǎn)品的數(shù)量，和/或其限定了該田地特定區(qū)域的種子種植深度和頻率。GPS和配方數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)處理。農(nóng)民基于個(gè)人知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來形成配方和/或深度/頻率網(wǎng)格。Fick描述了被分配的產(chǎn)品可以是肥料、除草劑、殺蟲劑、熏蒸劑、載體、種子或其它類似材料，其被以液體或者顆粒形式施加。他指出，詞語“配方”旨在包含化學(xué)配方、分配速率以及種子種植深度和頻率，控制系統(tǒng)使用GPS來提供產(chǎn)品施加器的位置。
[0006]Fick描述了五個(gè)分開的產(chǎn)品容器可以包含五種不同類型的產(chǎn)品，它們可以通過單個(gè)歧管同時(shí)被施加，單個(gè)歧管供給用于完全混合這些流動(dòng)物質(zhì)的線式混合裝置，從該裝置處這些流動(dòng)物質(zhì)通過控制閥被輸出到懸臂和分配噴嘴。Fick指出，深度控制單元可以被機(jī)械地、電力地或者液壓地驅(qū)動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，種子和肥料分配的數(shù)量和比例通過計(jì)量系統(tǒng)來控制，計(jì)量系統(tǒng)包括一側(cè)向陣列的箱體，每個(gè)都包含四到六個(gè)范圍內(nèi)或者更多的單獨(dú)受控的計(jì)量裝置，優(yōu)選包含由電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的計(jì)量輪和杯分配器。電機(jī)由箱體微控制處理器控制，其接受來自主控制器處理器對(duì)于分配速率的指令。每個(gè)箱體控制器具有特定的標(biāo)識(shí)，其允許箱體控制器通過通信網(wǎng)絡(luò)被鏈接在一起。相互連接的箱體被主系統(tǒng)控制器所管理，其解釋用戶輸入的命令，包括田地處方文件，用于計(jì)量速率和用于任何在正常操作中可能發(fā)生的錯(cuò)誤。
[0008]在優(yōu)選實(shí)施例中，待計(jì)量的顆粒狀農(nóng)產(chǎn)品通過空氣系統(tǒng)從條播機(jī)上的中心物料儲(chǔ)存器中運(yùn)往計(jì)量輪，其安裝在一系列箱體的每個(gè)箱體中的它們相應(yīng)的外殼中。每個(gè)計(jì)量輪都具有其自身的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其自身的局部料斗。每個(gè)局部料斗可以從中心物料儲(chǔ)存器中被供給不同的顆粒狀產(chǎn)品。箱體以一陣列側(cè)向穿過條播機(jī)安裝，且顆粒狀產(chǎn)品從計(jì)量輪通過一系列管子和歧管進(jìn)行送料。優(yōu)選每個(gè)箱體具有單個(gè)歧管和單個(gè)開溝器。每個(gè)歧管為其對(duì)應(yīng)的開溝器送料。開溝器包括用于將農(nóng)產(chǎn)品輸送到土壤中的管路。
[0009]一旦產(chǎn)品從條播機(jī)上的中心物料儲(chǔ)存器到達(dá)每個(gè)計(jì)量輪上的局部料斗，主控制器估計(jì)所需的產(chǎn)品送料比例并調(diào)整每個(gè)箱體的四到六個(gè)或更多輪電機(jī)中的每一個(gè)至合適的速度，從而根據(jù)田地處方文件以一定的播撒密度分配多至相應(yīng)數(shù)量的不同產(chǎn)品，并且主控制器對(duì)于條播機(jī)在田地上造成的轉(zhuǎn)彎以及條播機(jī)在田地上的播撒圖案的重疊也做調(diào)整。這在每個(gè)開溝器的每個(gè)出口處為每種產(chǎn)品提供單獨(dú)送料速度控制，其使得可以對(duì)種子/肥料比例進(jìn)行完整控制，其作為由歧管結(jié)構(gòu)和開溝器管路結(jié)構(gòu)決定的組合進(jìn)行分配，以使效率最大化并減少浪費(fèi)。結(jié)果是通過使過度播種最小化，提高了作物產(chǎn)量，給農(nóng)民更低的成本。
[0010]農(nóng)產(chǎn)品在開溝器處進(jìn)行計(jì)量，具有最小的產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的延遲，其意味著很少重疊和更精確的應(yīng)用。即，市場(chǎng)上的當(dāng)前技術(shù)在輸送時(shí)間上具有1到4秒的延遲，取決于條播機(jī)上的位置、產(chǎn)品必須通過其到達(dá)開溝器的軟管的長(zhǎng)度。因此，即使具有用于關(guān)閉的局部控制，為了保證覆蓋范圍需要重疊。在本發(fā)明中，延遲在整個(gè)條播機(jī)中是恒定的，能被精確建立到計(jì)量中，用于開/關(guān)點(diǎn)以及速率的精確控制。通過使用可轉(zhuǎn)換的道路到田地的護(hù)理拖車，對(duì)條播機(jī)上的中心物料儲(chǔ)存箱進(jìn)行即時(shí)再補(bǔ)給，效率得以提高。
[0011]每個(gè)計(jì)量輪電機(jī)可以是通過脈沖控制的步進(jìn)電機(jī)，該脈沖根據(jù)主控制器的命令送往相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器并且由箱體控制器解讀。每個(gè)控制器負(fù)責(zé)管理在其箱體中的步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)速度，以基于用戶數(shù)據(jù)輸入、位置、處方和速度來輸送種子和肥料。
[0012]在一個(gè)方面中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括:與條播機(jī)連接的物料箱，其中該物料箱具有至少四個(gè)物料隔間；具有至少一個(gè)臂和通常相反側(cè)向布置的兩個(gè)臂的條播機(jī)；和一陣列沿著條播機(jī)的臂以側(cè)向間隔開的陣列安裝的計(jì)量箱體，其中該陣列沿著該臂具有開溝器密度，即，箱體之間的間隔，以復(fù)制(受到機(jī)器限制)田地處方中的側(cè)向間隔數(shù)據(jù)點(diǎn)的側(cè)向分辨率。在該陣列計(jì)量箱體中的每個(gè)計(jì)量箱體至少包括四個(gè)計(jì)量組件，從而在物料箱的至少四個(gè)物料隔間和至少四個(gè)計(jì)量組件之間提供一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。每個(gè)箱體可以包括可選擇性調(diào)整的地面高度調(diào)整致動(dòng)器。供料裝置例如空氣條播機(jī)或其它物料輸送機(jī)在物料隔間和每個(gè)箱體中的至少四個(gè)計(jì)量組件中的相應(yīng)的計(jì)量組件之間以一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系從每個(gè)物料隔間供應(yīng)不同的農(nóng)產(chǎn)品。
[0013]每個(gè)計(jì)量組件包括局部料斗，傳送相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品到可選擇性單獨(dú)致動(dòng)的計(jì)量分配器，在此也被稱為計(jì)量裝置。計(jì)量分配器通過選擇性調(diào)整流動(dòng)再定向例如上管路以選擇性可變速率來計(jì)量農(nóng)產(chǎn)品到歧管并通過歧管進(jìn)入相應(yīng)的開溝器。在此使用的詞語“歧管”指的是帶腔室的流動(dòng)控制裝置，其控制并定向進(jìn)入的農(nóng)產(chǎn)品的流使其穿過分隔的腔室或者隔間，其中，每個(gè)隔間具有至少一個(gè)相應(yīng)的流出出口。開溝器具有多個(gè)管路(在此也指下方的管路)從開溝器中穿過并在開溝器下端具有相應(yīng)的開溝器出口，由此農(nóng)產(chǎn)品被從歧管輸送向下穿過多個(gè)下管路，穿過開溝器出口送出。該農(nóng)產(chǎn)品因此以所需的產(chǎn)品組合，以所需輸送速率以及所需的土壤深度被開溝器輸送到田地的土壤中。
[0014]使用來自用戶的數(shù)據(jù)輸入以及來自田地處方的輸入，以及來自定位裝置(例如GPS定位器)的位置輸入，和來自速度傳感器或者速度確定裝置的速度輸入，在條播機(jī)上的至少一個(gè)處理器將條播機(jī)在田地中的位置與田地處方關(guān)聯(lián)，并且將單獨(dú)的計(jì)量指令傳送到每個(gè)箱體中的每個(gè)計(jì)量分配器，從而分配給每個(gè)相應(yīng)的開溝器以獨(dú)特調(diào)整過的農(nóng)產(chǎn)品的組合，從而提供輸送速率來實(shí)現(xiàn)根據(jù)田地上特定位置的田地處方所需的輸送速率以及因此每種組合的產(chǎn)品散播密度。
[0015]在非限制性的優(yōu)選實(shí)施例中，產(chǎn)品是顆粒狀產(chǎn)品。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中的每個(gè)計(jì)量分配器優(yōu)選地包括計(jì)量輥?zhàn)?，其旋轉(zhuǎn)安裝在計(jì)量杯內(nèi)從而形成的分配隙用于將分離產(chǎn)品分配到歧管。這種對(duì)分離的產(chǎn)品進(jìn)行精確計(jì)量的形式不是用于限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其它形式的精確計(jì)量裝置，無論是現(xiàn)在已知的或者將來會(huì)發(fā)展的，其也能代替使用計(jì)量輥?zhàn)雍捅脑O(shè)置而發(fā)揮作用。歧管具有多個(gè)歧管隔間，其數(shù)量對(duì)應(yīng)于在相應(yīng)的開溝器中的下管路的數(shù)量。
[0016]有利的，在計(jì)量裝置和歧管隔間之間操作的每個(gè)流動(dòng)再定向器可選擇性定向到任何一個(gè)歧管隔間中，從而提供獨(dú)特地組合來自計(jì)量組件的產(chǎn)品進(jìn)入到開溝器中的任何一下管路中。例如，流動(dòng)再定向器可以是柔性軟管。軟管的下端相鄰于歧管隔間并被選擇性地定位在所需歧管隔間上方。其它形式的所需的流動(dòng)再定向器，無論是否是柔性的，或者是否是軟管，都能發(fā)揮作用。例如，流動(dòng)再定向器可以是剛性斜槽，一個(gè)對(duì)每一個(gè)計(jì)量裝置，其中每個(gè)斜槽具有用于每個(gè)歧管隔間的可致動(dòng)門，或者閘門，或者滑道，或者擋板。
[0017]可致動(dòng)門、閘門、滑道、擋板等的數(shù)量與開溝器中被送料的管路/出口的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。斜槽(其也可以是滑運(yùn)漕、通道、管子、導(dǎo)管等)的數(shù)量等于計(jì)量裝置的數(shù)量。在本發(fā)明中，計(jì)量裝置的數(shù)量超過了在相應(yīng)的開溝器中的可用的導(dǎo)管/出口的數(shù)量，從而提供了根據(jù)田地處方調(diào)整和優(yōu)化在任何特定田地位置處正從開溝器輸送的東西的機(jī)會(huì)。
[0018]在此提到可致動(dòng)流動(dòng)再定向器旨在包括任何種類的流動(dòng)再定向機(jī)構(gòu)，無論是否是管道等，從而包括例如這種情況，即計(jì)量裝置自身，例如分離夾的位置或者計(jì)量輪外殼的方位，是有角度地或以其它方式被調(diào)整或者被重新定位，從而來自特別是計(jì)量輪外殼上的夾的流出物被選擇性地改變從而將該流出物定向到特定的歧管隔間，送進(jìn)開溝器中相應(yīng)的管路。
[0019]在此