Введение добавки в семя
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ автоматического введения в семя добавки, предназначенной для использования вместе с семенем, включающий в себя этапы, на которых транспортируют семя в положение вскрытия; выполняют отверстие в семени, когда оно находится в положении вскрытия; и вводят предварительно определенное количество добавки в семя через отверстие. Отверстие получают резанием, а семя непрерывно транспортируют во время выполнения отверстия. Также предложено устройство для реализации способа. Группа изобретений обеспечивает высокую эффективность. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 24 ил.
Изобретение относится к способу и устройству для автоматической подготовки семян с добавкой, которая должна использоваться вместе с семенами, а также к семенному продукту, содержащему семя, получаемое таким способом. В контексте описания понятия «семена», «семя», «зерна» или «зерно» используются в качестве общей ссылки на всякого рода структуры размножающихся растений, которые пригодны для промышленной переработки и распределения, включая сюда, без исключения, производимые и распределяемые в промышленных масштабах семенные продукты, которые удовлетворяют общим минимальным требованиям в отношении количества, различимости, однородности, стабильности и способности к росту. В частности, они включают в себя сухие непроросшие семена, смоченные семена, проросшие семена, клубни и другие части сельскохозяйственных культур, которые могут использоваться для размножения растений, а также побеги растений.
Известно о пользе введения в семена добавок, которые способствуют получению требуемых свойств растений, таких как рост, или обеспечивают защиту или устойчивость к воздействию окружающей среды, включая сюда сельскохозяйственных вредителей.
Известны способы такого введения добавок.
В документе EP2676536A1 описан способ инокуляции потомства растений добавкой, вводимой через цветок исходного растения. В результате бактерии, распыляемые на цветок, попадают в семена, получаемые из исходного растения.
В документе US7084331B2 описан способ покрытия семян суспензией из добавок. Кроме того, в этом документе описан способ, согласно которому возделанные и проросшие сеянцы срезают ножом-скальпелем с бактериальными клетками, которые попадают в растущее растение.
Эти способы имеют конкретные недостатки, при введении добавки в виде покрытия она подвергается воздействию окружающей среды, например, смыванию или истиранию, а также воздействию света, воздуха и биологических веществ. При инокуляции цветущего исходного растения количество и плотность добавки к семени не контролируются. Инокуляция сеянцев имеет недостаток, состоящий в том, что сеянцы имеют низкую выносливость и устойчивость по сравнению с непроросшими семенами и, следовательно, возникают сложности с их хранением и распространением.
В документе US 2007/207485 A1 описана автоматическая система отбора семян для вскрытия кожуры семени и извлечение образца материала семени из открытого семени. Кроме того, описана обработка семени, такая как уплотнение вскрытой части открытого семени. Обработка семян может представлять использование какого-либо вещества, предназначенного для улучшения одного или нескольких свойств семени или для защиты семени от бактерий или других вредных элементов, которые могут повредить семя и нарушить эффективность проращивания семени. В частности, обработка семени, может представлять собой нанесение герметизирующего вещества, содержащего противогрибковое средство и/или полимер. Вскрытие семени выполняют режущим инструментом, который должен приближаться и отводиться от каждого семени по отдельности, тем самым, уменьшая скорость и снижая производительность способа и устройства.
В документе WO2012/012411A2 описана другая система отбора семян без возможности обработки семян.
Задача изобретения заключается в устранении недостатков существующего уровня техники. Способ согласно изобретению обеспечивает надежное введение регулируемого предварительно определенного количества добавки в семя, так чтобы добавка была защищена от воздействия окружающей среды. В то же самое время способ исключает основные ограничения в отношении существующих систем, связанные со скоростью обработки и производительностью. Семя предпочтительно является твердым и сухим, в частности, несмоченным; однако изобретение применимо к семенам всех типов, как определено в начале описания, также включая сюда свежие зерновые культуры перед сушкой или какой-либо обработкой.
Способ согласно изобретению включает в себя этапы, на которых: транспортируют семя в положение вскрытия; выполняют отверстие в семени, когда оно находится в положении вскрытия; и вводят предварительно определенное количество добавки в семя через отверстие; причем отверстие выполняют посредством резания. Положение вскрытия необязательно должно быть отдельной конкретной точкой, но также может быть зоной или областью, где имеются соответствующие условия для выполнения отверстия, например, под пильным диском. Введение добавки необязательно должно быть отдельным этапом процесса и также может выполняться во время изготовления отверстия. Как ни удивительно, способ согласно изобретению не оказывает никакого заметного отрицательного воздействия на проращивание подготовленных семян. Выполнение отверстия посредством резания позволяет транспортировать семена непрерывно, выполняя при этом отверстие; другими словами, отсутствует необходимость останавливать семена в положении вскрытия на некоторое количество времени. Таким образом, семя фактически может перемещаться через положение вскрытия.
Соответственно, устройство согласно изобретению содержит средство вскрытия для выполнения отверстия в семени, средство введения для введения предварительно определенного количества добавки в семя через отверстие и средство транспортирования для транспортирования семени в положение вскрытия, причем средство вскрытия выбрано из группы, включающей в себя: пилы, ножи и резцы. Средство вскрытия необязательно должно быть отделено от средства введения. Средство вскрытия и средство введения могут быть одним и тем же средством, например, при использовании ножа с добавкой для выполнения резания.
Для того чтобы свести к минимуму скорость подготовки неодинаковых семян, как преимущество перед транспортированием семени к средству вскрытия: размещают семя в держателе семени; верифицируют ориентацию семени в держателе семени; и если ориентация семени отличается от рассчитанной ориентации, удаляют семя из держателя семени. Верификация ориентации может выполняться активным образом, например, посредством оптического обнаружения и распознания, или пассивным образом, например, посредством тестирования механических ограничителей, когда семя проходит под заграждением или т.п. Рассчитанная ориентация определяется как ориентация, соответствующая держателю семени, где семя, когда оно приближается к положению вскрытия, вскрывается в положении, которое является относительно невосприимчивым к повреждению семени. Ориентация семени во время верификации определяет ориентацию семени в положении вскрытия, поскольку семя удерживается в неподвижной относительной ориентации между верификацией и положением вскрытия. Следовательно, в случае верификации рассчитанной ориентации значительно уменьшается риск разрушения семени во время вскрытия. При обнаружении нерассчитанной ориентации (т.е., когда рассчитанная ориентация не обнаружена) семя не транспортируется в положение вскрытия во избежание непредвиденного повреждения семени. Вместо непосредственного транспортирования в положение вскрытия семя удаляется из держателя семени и может быть возвращено в резервуар с неподготовленными семенами или направлено в другой держатель семени или на промежуточную обработку для переориентации семени перед его транспортированием в положение вскрытия.
Соответственно, средство транспортирования устройства согласно изобретению предпочтительно содержит держатель семени для приема семени, причем устройство также содержит средство верификации для верификации ориентации семени в держателе семени перед транспортированием семени к средству вскрытия.
Верификация ориентации семени может предпочтительно выполняться с помощью средств с оптическим датчиком. Средства с оптическим датчиком могут содержать оптическую камеру и средство обработки, соединенное с указанной камерой, которые выполнены с возможностью определения положения и ориентации семени в держателе семени на основе изображения, записанного камерой. Соответственно, средство верификации устройства может содержать средства с оптическим датчиком.
Как преимущество, устройство согласно изобретению также может содержать средство выбрасывания, соединенное со средством верификации и предназначенное для удаления семени из держателя семени, если ориентация семени отличается от рассчитанной ориентации. Выбрасываемые семена могут собираться и возвращаться в резервуар для подготовки, тем самым, уменьшая по мере возможности потери неподготовленных семян.
Средства транспортирования преимущественно выполнены с возможностью удаления некоторого количества семян из резервуара и захватывания семян. Система, реализующая такие средства, известна из документа US2011/132721A1. Практическая полезность изобретения зависит от количества семян, которое может быть подготовлено в заданный период времени.
Предпочтительно, средство транспортирования, используемое для транспортирования в положение вскрытия, содержит, по меньшей мере, два, предпочтительно, 5 – 100 держателей семян для транспортирования семян. С помощью средств транспортирования вся подготовка может быть выполнена параллельно, т.е. посредством выполнения всех этапов способа в одно и то же время, но (возможно) на разных линиях для обработки семян.
Как преимущество и для достижения скорости подготовки с целью использования в промышленных применениях средство транспортирования может быть выполнено с возможностью транспортирования, по меньшей мере, одного, предпочтительно, по меньшей мере, 10 семян в секунду в положение вскрытия.
Способ согласно изобретению, в частности, подходит для семян растительного семейства, выбранного из группы, включающей в себя: злаковые, бобовые, капустные, астровые, пасленовые и мальвовые, в частности, для семян, выбранных из группы, содержащей семена кукурузы, семена сои, семена подсолнуха, семена рапса, семена бобов, семена пшеницы, семена ячменя, семена ржи, семена овса, семена тритикале, семена риса, клубни картофеля, семена растений семейства тыквенных и семена хлопчатника (включая сюда хлопчатник любого типа, например, многолетний хлопчатник и обыкновенный хлопчатник), причем понятие «семя» используется, как определено в начале описания.
Предпочтительно в рамках способа согласно изобретению выполненное отверстие пронизывает кожуру семени, и добавка нагнетается в эндосперм или между эндоспермом и зародышем семени. В частности, желательно исключить механическое повреждение зародыша во время вскрытия семени.
Соответственно, средство введения устройства для введения добавки в семена выполнено с возможностью введения добавки в эндосперм или между эндоспермом и зародышем семени.
Способ согласно изобретению, в частности, подходит для добавок, на которые оказывают значительное воздействие существующие недостатки в рассматриваемой области. В частности, добавка, используемая в способе согласно изобретению, может представлять собой одну или несколько добавок, выбранных из группы, включающей в себя: эндофитные микроорганизмы, предпочтительно эндофитные бактерии, в частности, Burkholderia, Rhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Sinorhizobium, Herbaspirillum, Azospirillum, Acetobacter, Arthrobacter, Bacillus, Enterobacter, Pseudomonas, Paenibacillus, Pantoea, Enterobacter и Burkholderia phytofirmans, и эндофитные грибы, в частности, Curvularia, Mycorrhiza, Pififmospora, Trichoderma и Colletotrichum. Понятие «эндофитный» в самом широком смысле относится к местонахождению организма, причем «эндо» означает «внутри», и «фит» означает «растения». Следовательно, термин «эндофитный» относится к организмам, которые живут внутри растений. Грибы и бактерии являются наиболее распространенными организмами, имеющими отношение к понятию «эндофитный». Другие примеры добавок, которые могут использоваться в способе согласно изобретению, идентифицированы в таблицах A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N и O документа WO2015/100432A2. Эти добавки могут вводиться в семя по отдельности или в комбинации в объеме изобретения. В отличие от такого варианта выполнения способа, т.е. варианта, который, в частности, содержит этап введения грибов и/или бактерий, как описано выше, обработка, описанная в US2007/0207485A1, имеет задачу исключить введение бактерий или грибов.
Применительно к изобретению «эндофитный микроорганизм» является микроорганизмом, который проникает в здоровую ткань растения и обеспечивает одно или несколько благоприятных воздействий на растение, например, устойчивость к засухе, воздействию солей металлов, болезням (например, повышение устойчивости к патогенным микроорганизмам и паразитирующим организмам) и защиту от поедания растительноядными, и/или стимуляцию роста и получение питательных веществ, получение регуляторов роста растений, антибиотиков (защита от микроорганизмов, вредных для семян и растений) или сидерофоров, пестицидов, способствование биологической азотофиксации и т.д. Далее приведены некоторые конкретные примеры таких микроорганизмов, имеющих отношение к соответствующему благоприятному воздействию: устойчивость к охлаждению (Burkholderia), солевому стрессу (Achrobacter, Azospirillum), засухе (Burkholderia, Pantoea), воздействию солей металлов, болезням (Bacillus, Pseudomons, Xanthomonas), стимуляция роста (Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Burkholderia, Enterobacter, Klebsiella, Pantoea и Pseudomonas) и получение питательных веществ (Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Micrococcus, Flavobacterium, Burkholderia, Achromobacter, Erwinia и Agrobacterium). Другие примеры микроорганизмов и их благоприятных воздействий идентифицированы или указаны в документе US7906313B2 и включены в описание посредством ссылки. В пределах объема способа согласно изобретению идентифицированные добавки могут использоваться по отдельности или совместно, т.е. в семя может быть введена комбинация двух или более идентифицированных добавок.
Если семена закрывают во время введения добавки или после этого, внутри семян, как преимущество, может быть образована защитная среда для сохранения добавки. Кроме того, закрытые семена меньше подвержены повреждению. Закрывание семян может быть отдельным этапом процесса. В частности, семена можно закрывать посредством их уплотнения соответствующим закрывающим веществом. Такое закрывающее вещество может содержать одно или более веществ из группы, включающей в себя: парафин, крахмал, белковый клей, тальк, цеолит, сахар, нитроцеллюлоза, смола, обычное покрытие семян, желатин, хитин и синтетические клеи. Закрывающее вещество может быть твердым, жидким, кремообразным, желеобразным или пастообразным при комнатной температуре и давлении. Предпочтительное закрывающее вещество является парафином, который можно легко наносить в нагретом состоянии, причем известно, что оно не оказывает никакого заметного отрицательного влияния на семя или готовое растение. Нанесение закрывающего вещества может выполняться с учетом типа и свойств закрывающего вещества. Закрывающее вещество можно наносить распылением, намачиванием, с помощью щетки, заделкой, нанесением капель, пломбированием или затиранием. Закрывание семян необязательно должно быть отдельным этапом процесса и также может выполняться во время введения добавки или совместно с ним. Например, добавка может находиться во взвешенном состоянии в закрывающем веществе.
Соответственно, устройство согласно изобретению также может содержать закрывающее средство для закрывания семян во время введения добавки или после него.
Для получения воспроизводимых результатов с асимметричными семенами как преимущество способ согласно изобретению содержит: ориентацию семени предварительно определенным образом перед транспортированием семени в положение вскрытия. В предпочтительном варианте выполнения этот этап можно выполнять перед этапом верификации, описанным выше, на котором верифицируется достижение рассчитанной ориентации. На основании соответствующей ориентации на каждом семени можно вскрывать одну и ту же часть семени, в результате чего каждый раз добавку вводят внутрь одной и той же области семени.
Соответственно, устройство согласно изобретению предпочтительно также содержит средство ориентации для ориентации семени перед его вскрытием.
Ориентация семян обеспечивается посредством прикладывания вибрации и/или пневматического (воздушного) давления, выполнения механического просеивания, предпочтительно через отверстия разных размеров, и/или механической сортировки. Способ ориентации, преимущественно, вибрацию, можно выбирать таким образом, чтобы способствовать определенной ориентации за счет структуры и распределения массы семян. Вибрацию также можно использовать для достижения стохастических изменений в ориентации, причем семена достигают устойчивого положения, например, благодаря конкретно структурированной опоре или т.п., когда они достигают требуемой ориентации.
В частности, в зависимости от способа, используемого для вскрытия семян, является преимуществом, если держатель семени образован опорой семени, к которой прикреплено семя перед верификацией ориентации. Таким образом, опора семени обеспечивает воспроизводимое размещение семени относительно средства вскрытия. Соответственно, прикрепленное семя исключает нежелательное относительное перемещение между средством вскрытия и семенем и риск повреждения вскрываемого семени.
Соответственно, держатель семени устройства согласно изобретению может быть образован опорой семени и средством для крепления семени к опоре семени перед его вскрытием. Опора семени может быть частью средства транспортирования. Она может перемещаться относительно средства вскрытия и, по существу, обеспечивает регулируемую подачу семени к средству вскрытия и средству введения.
Опора семени может иметь, по меньшей мере, частично коническую опорную поверхность для приема семени. Предпочтительно, опора семени выполнена с возможностью приема одного семени заданного типа семени, подлежащего подготовке. В этом отношении коническая опорная поверхность преимущественно соответствует общей форме семени, в частности, в предпочтительной ориентации семени внутри опоры семени.
Кроме того, опора семени может содержать упругую часть для контакта с семенем. Это повышает устойчивость семени в опоре семени. В частности, упругая часть может поглощать удары, которые в противном случае могли бы перемещать семя или выбрасывать его из опоры семени. Упругая часть также увеличивает трение между семенем и опорой семени.
Фиксация семени может быть обеспечена простым и быстрым образом, если семя присоединяется к опоре семени посредством плотного прилегания. Плотное прилегание можно обеспечить с помощью опоры семени сразу же после размещения в ней семени. Предпочтительно, плотное прилегание обеспечивается созданием отрицательного давления среды между семенем и опорой семени. Отрицательное давление среды предпочтительно является давлением воздуха ниже атмосферного, пониженным давлением или (частичным) вакуумом. В результате семя удерживается на опоре семени благодаря разнице давлений, прикладывающей усилие к семени в направлении опоры семени.
Как вариант или дополнительно семя можно присоединить к опоре семени посредством механической фиксации. Механическая фиксация обеспечивает надежное крепление семени в точно определенном положении. Кроме того, она препятствует размещению нескольких семян в одном и том же положении, тем самым способствуя разделению семян.
Семенной продукт согласно изобретению, определенный в начале описания, отличается тем, что семя имеет отверстие и содержит предварительно определенное количество добавки внутри семени. Отверстие в семени предпочтительно может быть уплотнено и/или заполнено, например, согласно вышеописанным предпочтительным этапам способа, для образования семенного продукта.
Изобретение, в частности, относится к автоматической массовой обработке семян способом согласно изобретению. Такая обработка и подготовка имеет особое преимущество, когда требуются большие количества сходных обработанных семян, например, для применения в сельском хозяйстве. Изобретение, т.е. предлагаемые способ и устройство, обеспечивает эффективную обработку семян в промышленном масштабе. Соответственно, готовые семенные продукты могут быть упакованы в упаковку или пакет, вмещающие по меньшей мере 10, по меньшей мере 30, по меньшей мере 50 или по меньшей мере 100 семенных продуктов, или по меньшей мере 5 кг, по меньшей мере 10 кг или по меньшей мере 20 кг семенных продуктов. Семенные продукты могут поставляться без упаковки, например, внавалку, или могут быть упакованы в мешок, например, бумажный мешок, ведро или другой контейнер.
В описанных далее предпочтительных вариантах осуществлениях изобретения определены способ, устройство и семенной продукт согласно изобретению, а также их предпочтительные комбинации:
1. Способ автоматической подготовки семян с добавкой, предназначенной для использования вместе с семенами, включающий в себя этапы, на которых:
– транспортируют семя в положение вскрытия;
– выполняют отверстие в семени, когда оно находится в положении вскрытия; и
– вводят предварительно определенное количество добавки в семя через отверстие;
отличающийся тем, что отверстие получают резанием.
2. Способ по варианту 1, отличающийся тем, что перед транспортированием семени в положение вскрытия:
– размещают семя в держателе семени;
– верифицируют ориентацию семени в держателе семени; и
– если ориентация семени отличается от рассчитанной ориентации, удаляют семя из держателя семени.
3. Способ по варианту 1 или 2, отличающийся тем, что средство транспортирования, используемое для транспортирования семени в положение вскрытия, содержит по меньшей мере два, предпочтительно 5 – 100 держателей семени для транспортирования семян.
4. Способ по варианту 3, отличающийся тем, что средство транспортирования выполнено с возможностью транспортирования, по меньшей мере, одного, предпочтительно, по меньшей мере, 10 семян в секунду в положение вскрытия.
5. Способ по одному из предыдущих вариантов, отличающийся тем, что семя относится к растительному семейству, выбранному из группы, включающей в себя: злаковые, бобовые, капустные, астровые, пасленовые и мальвовые; в частности, семя выбирают из группы, включающей в себя: семя кукурузы, семя сои, семя подсолнуха, семя рапса, семя бобов, семя пшеницы, семя ячменя, семя ржи, семя овса, семя тритикале, семя риса, клубни картофеля, семя растений семейства тыквенных и семя хлопчатника.
6. Способ по одному из предыдущих вариантов, отличающийся тем, что выполненное отверстие пронизывает кожуру семени, и добавка нагнетается в эндосперм или между эндоспермом и зародышем семени.
7. Способ по одному из предыдущих вариантов, отличающийся тем, что добавка представляет собой одну или несколько добавок, выбранных из группы, включающей в себя: эндофитные микроорганизмы, предпочтительно эндофитные бактерии, в частности, Burkholderia, Rhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Sinorhizobium, Herbaspirillum, Azospirillum, Acetobacter, Arthrobacter, Bacillus, Enterobacter, Pseudomonas, Paenibacillus, Pantoea, Enterobacter и Burkholderia phytofirmans, и эндофитные грибы, в частности, Curvularia, Mycorrhiza, Pififmospora, Trichoderma и Colletotrichum.
8. Способ по одному из предыдущих вариантов выполнения, отличающийся тем, что семена закрывают во время введения добавки или после этого.
9. Способ по варианту 8, отличающийся тем, что семена закрывают посредством нанесения соответствующего закрывающего вещества, и, в частности, закрывающее вещество содержит одно или несколько веществ из группы, включающей в себя: парафин, крахмал, белковый клей, тальк, цеолит, сахара, нитроцеллюлозу, смолу, обычное покрытие семян, желатин, хитин и синтетические клеи.
10. Способ по одному из предыдущих вариантов, отличающийся тем, что ориентацию семени выполняют предварительно определенным образом перед транспортированием семени в положение вскрытия.
11. Способ по одному из вариантов 2 – 10, отличающийся тем, что держатель семени образован опорой семени, к которой присоединяют семя перед верификацией ориентации.
12. Способ по варианту 11, отличающийся тем, что семя присоединяют к опоре семени посредством плотного прилегания.
13. Способ по варианту 12, отличающийся тем, что плотное прилегание обеспечивают посредством создания отрицательного давления среды между семенем и опорой семени.
14. Способ по варианту 11, отличающийся тем, что семя присоединяют к опоре семени посредством механической фиксации.
15. Способ по одному из вариантов 11 – 14, отличающийся тем, что опора семени имеет, по меньшей мере, частично коническую опорную поверхность для приема семени.
16. Способ по одному из вариантов 11 – 15, отличающийся тем, что опора семени содержит упругую часть для контакта с семенем, помещенным на опору семени.
17. Способ по одному из вариантов 11 – 16, отличающийся тем, что ориентация семян обеспечивается посредством прикладывания вибрации и/или пневматического давления или выполнения механического просеивания, предпочтительно через отверстия разных размеров, и/или механической сортировки перед верификацией ориентации семени.
18. Устройство для автоматической подготовки семян с добавкой, которая должна использоваться вместе с семенами, содержащее средство вскрытия для выполнения отверстия в семени, средство введения для введения предварительно определенного количества добавки в семя через отверстие, и средство транспортирования для транспортирования семени к средству вскрытия, отличающееся тем, что средство вскрытия выбрано из группы, включающей в себя: пилы, ножи и резцы.
19. Устройство по варианту 18, отличающееся тем, что средство транспортирования содержит держатель семени для приема семени, причем устройство дополнительно содержит средство верификации для верификации ориентации семени на держателе семени перед транспортированием семени к средству вскрытия.
20. Устройство по варианту 19, отличающееся тем, что средство транспортирования содержит средство выбрасывания, соединенное со средством верификации и выполненное с возможностью удаления семени из держателя семени, если ориентация семени отличается от предполагаемой ориентации.
21. Устройство по варианту 19 или 20, отличающееся тем, что средство транспортирования содержит по меньшей мере два, предпочтительно 5 – 10 держателей семени.
22. Устройство по одному из вариантов 18 – 21, отличающееся тем, что средство транспортирования выполнено с возможностью транспортирования, по меньшей мере, одного, предпочтительно, по меньшей мере, 10 семян в секунду к средству вскрытия.
23. Устройство по одному из предыдущих вариантов, отличающееся тем, что средство введения выполнено с возможностью введения добавки в эндосперм или между эндоспермом и зародышем семени.
24. Устройство по одному из вариантов 18 – 23, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство закрывания для закрывания семян после введения добавки.
25. Устройство по одному из вариантов 18 – 24, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство ориентации для ориентации семени перед его вскрытием.
26. Устройство по одному из вариантов 18 – 25, отличающееся тем, что держатель семени образован опорой семени и средством для присоединения семени к опоре семени перед его вскрытием.
27. Устройство по варианту 26, отличающееся тем, что опора семени имеет, по меньшей мере, частично коническую опорную поверхность для приема семени.
28. Устройство по варианту 26 или 27, отличающееся тем, что опора семени содержит упругую часть для контакта с семенем.
29. Семенной продукт, полученный с помощью способа по одному из вариантов 1 – 17, содержащий, предпочтительно уплотненное и/или заполненное отверстие в семени и предварительно определенное количество добавки внутри семени.
30. Упаковка или пакет для семенных продуктов, содержащий по меньшей мере 10, по меньшей мере 30, по меньшей мере 50 или по меньшей мере 100 семенных продуктов по варианту 29.
Далее на примере предпочтительных вариантов осуществления, до которых изобретение не ограничивается, со ссылками на чертежи приведено подробное описание изобретения.
На фиг. 1 – упрощенное устройство согласно изобретению, общий вид;
на фиг. 2a и 2b – одна опора семени на основе отрицательного давления, вид сверху и вид в разрезе, соответственно;
на фиг. 3a и 3b – семя, помещенное в опору семени, виды, соответствующие видам на фиг. 2a и 2b;
на фиг. 4a и 4b – одна опора семени для механической фиксации семени, вид сверху и вид в разрезе, соответственно;
на фиг. 5a и 5b – семя, помещенное в опору семени, виды, соответствующие видам на фиг. 4a и 4b;
на фиг. 6 – устройство для подготовки семян посредством вскрытия семян резанием и последующего введения добавки, схематический общий вид;
на фиг. 7a и 7b – продвинутая вперед опора семени на основе отрицательного давления на фиг. 6, вид сверху и вид в разрезе, соответственно;
на фиг. 7c – конструкция из последовательности опор семени на фиг. 7a, вид сверху;
на фиг. 8a – две противоположные опоры семени на фиг. 7b с невыровненным семенем, вид в разрезе;
на фиг. 8b – вид, соответствующий виду на фиг. 8a, с выровненным зерном;
на фиг. 9a – опора семени на фиг. 7b со средством вскрытия, содержащим пильный диск;
на фиг. 9b – компоновка на фиг. 9a с семенем, помещенным в опору семени и вскрытым посредством резания;
на фиг. 10 – средства вскрытия и введения на фиг. 6, подробный вид;
на фиг. 11 – другое устройство для подготовки семян с двумя различными типами опоры семени, схематический общий вид;
на фиг. 12a, 12b и 12c поясняется передача семени между двумя типами опоры семени на фиг. 11; фиг. 12a – разрез по линии A-A на фиг. 12b, фиг. 12b – разрез по линии B-B на фиг. 12a, и фиг. 12c – разрез по линии C-C на фиг. 12b, подробные виды;
на фиг. 13 – упрощенное устройство для подготовки семян, причем средство вскрытия основано на вертикальной лазерной резке, схематический вид; и
на фиг. 14 – упрощенное устройство для подготовки семян, причем средство вскрытия основано на горизонтальной лазерной резке, схематический вид.
Задачей изобретения является создание автоматизированного устройства для введения добавки (или нескольких добавок по отдельности или в смеси) в семена. В общем, семена разделяют по соответствующей форме и/или размеру перед обработкой, выполняемой устройством.
Устройство 1, показанное на фиг. 1, содержит средство 2 вскрытия семян, средство 3 введения и средство 4 закрывания и средство 5 транспортирования для транспортирования семян 6 между указанными средствами. Средство 2 вскрытия содержит пилу с вращающимся диском 7, предпочтительно с алмазной режущей кромкой, с шириной реза приблизительно 0,5 мм (в настоящем примере для резания семян кукурузы). Диск 7 предназначен для врезания в ориентированный вверх конец семени 6, когда семя 6 находится в положении 2' вскрытия. Пилу подвешивают на упругом подвесном устройстве 8. Упругость подвесного устройства можно обеспечить пружиной. Подвесное устройство 8 удерживает опорную пластину 9 пилы у верхней стороны семени 6, расположенного под опорной пластиной 9. Расстояние между опорной пластиной 9 и центром диска 7 подобрано таким образом, чтобы обеспечить предварительно определенную глубину резания, предпочтительно глубину резания приблизительно 1,5 мм (в настоящем примере для резания семян кукурузы) в верхнем конце семени 6, обращенном к пиле в положении 2' резания. Глубина резания, по существу, одинаковая для каждого семени, проходящего под средством 2 вскрытия. Глубину резания, в общем, регулируют по предполагаемому (минимальному) расстоянию до зародыша от верхней стороны семени 6, т.е. оно меньше или равно указанному предполагаемому расстоянию. Следовательно, можно исключить повреждение зародыша. В настоящем примере пила выполняет прорезь в верхней части семени приблизительно шириной 0,5 мм и глубиной 1,5 мм. Эти размеры соответствуют типу подготавливаемых семян, т.е. указанные размеры, в общем, будут меньше для семян меньшего размера и могут быть больше для семян большего размера. В семенах очень большого размера (например, семенах клубней) также может быть выполнено несколько отверстий.
Средство 3 введения содержит поворотный диск 10, на котором установлено несколько полых игл 11 для направления жидкой добавки. Диск 10, в общем, установлен над опорной пластиной 12 для направления семени 6 под средством 3 введения. Иглы 11 упруго поддерживаются относительно семени 6 и расположены с возможностью вхождения в выполняемую средством 2 вскрытия прорезь в каждом семени 6, проходящем под средством 3 введения. Следовательно, диаметр игл 11 меньше ширины прорези, которая, в свою очередь определяется толщиной пильного диска 7. Поворотный диск 10 средства нагнетания выполнен с возможностью вращения игл 11, до некоторой степени скоординированного с движением семени 6 под опорной пластиной 12. В частности, частоту вращения диска выбирают так, что практически отсутствует относительное перемещение в направлении 13 транспортирования между иглой 11, вводимой в прорезь в семени 6, и соответствующим семенем 6. Следовательно, игла 11 входит в семя 6 и извлекается из семени 6 в направлении, по существу, перпендикулярном направлению 13 транспортирования.
Средство 4 закрывания содержит сопло 14 для нанесения уплотнения прорези в семени 6, проходящем под соплом 14. Предпочтительно, сопло 14 соединено с устройством подачи парафина и выполнено с возможностью нагревания небольшого количества парафина и нанесения расплавленного парафина в прорезь в семени 6 для закрывания прорези. Как вариант, сопло может быть выполнено с возможностью нанесения на семя 6 покрытия другого типа, например, красителя. Для уплотнения семени 6 вместо сопла 14 можно использовать щетку.
Средство 5 транспортирования показано на фиг. 1 в виде упрощенной ленты 15 транспортера, на которой множество семян 6 расположено таким образом, что семена сориентированы и расположены на равном расстоянии друг от друга. Показанные семена 6 являются семенами кукурузы, причем ориентация семян 6 на ленте 15 транспортера такова, что более широкий верхний конец семян 6 обращен к средству 2 вскрытия. В общем, предпочтительная ориентация семян 6 относительно средства 2 вскрытия такова, что зародыш внутри семени обращен в сторону от средства 2 вскрытия, т.е. место, где будет выполняться вскрытие, расположено на противоположной стороне от зародыша. Средство 5 транспортирования транспортирует семена 6 от резервуара и средства подачи (не показано) справа налево в направлении 13 транспортирования. Первое положение, принимаемое каждым неподготовленным семенем 6, является положением 2' вскрытия, в котором выполняется вскрытие семени 6, как подробно описано выше. Далее из положения 2' вскрытия семя 6 транспортируется в положение 3' введения под средством 3 введения для введения предварительно определенного количества добавки. После введения требуемого количества добавки семя 6 транспортируется средством 5 транспортирования в положение 4' закрывания под средством 4 закрывания, где закрывается прорезь в семени 6. И, наконец, после положения 4' закрывания подготовленное семя 6 выводится из средства 5 транспортирования и собирается в резервуар для продукта (не показан) с левой стороны. Во время вскрытия семени 6 и во время введения добавки семя 6 неподвижно относительно средства 2 вскрытия и средства 3 введения, соответственно.
Семя 6 удерживается на средстве 5 транспортирования в держателе 16 семени. Для фиксации семени 6 на средстве 5 транспортирования держатель семени образован опорой 16' семени. На фиг. 2a и 2b показана одна опора 16' семени на основе отрицательного давления. Опора 16' семени содержит гнездо 17 конической формы. На фиг. 3a и 3b показана та же самая опора 16' семени, как и на фиг. 2a и 2b с семенем 6, помещенным в гнездо 17. Гнездо 17 имеет некоторое количество отверстий 18, соединенных с воздушными каналами 19. Для фиксации семени 6 внутри гнезда 17 к воздушным каналам 19 прикладывается отрицательное давление воздуха, тем самым создавая всасывающее действие между гнездом 17 и семенем 6. Нижнее отверстие больше отверстия в боковых стенках гнезда 17. Это обеспечивает эффективное распределение отрицательного давления внутри гнезда. Предпочтительно, внутренняя поверхность гнезда 17 содержит упругую часть (не показан), т.е. указанная поверхность, по меньшей мере, частично образована из упругого материала, такого как резиновое покрытие. Упругая часть компенсирует незначительные несоответствия формы гнезда 17 и формы семени 6, тем самым обеспечивая герметичный контакт и, следовательно, особенно устойчивую фиксацию семени 6. Опора 16' семени также содержит нагнетательное сопло 20, которое расположено в центре внизу гнезда 17, в частности, внутри нижнего отверстия гнезда 17. Нагнетательное сопло 20 соединено с каналом сжатого воздуха через регулируемый клапан (не показан). Посредством открывания клапана и выпуска струи сжатого воздуха через нагнетательное сопло 20 можно удалить семя 6, помещенное в гнездо 17, т.е. можно извлечь семя из гнезда 17.
На фиг. 4a и 4b показана другая опора 21 семени для механической фиксации семени внутри опоры 21 семени. Как и в предыдущем примере, опора 21 семени содержит гнездо 22 для размещения семени. На фиг. 4a и 4b опора 21 семени показана в открытом положении. На фиг. 5a и 5b опора 21 семени из фиг. 4a и 4b показана в закрытом положении с семенем 6, помещенным в гнездо 22. Гнездо 22 имеет отверстие 23 в нижней части, которое соединено с воздушным каналом 24 для подачи сжатого воздуха и выдувания семени из гнезда 22. Сжатый воздух можно подавать с помощью неподвижного сопла 25, расположенного рядом с опорой 21 семени. Опора 21 семени может быть отделена от сопла 25 и может перемещаться относительно сопла 25.
Опора 21 семени также содержит два зажима 26, которые могут поворачиваться относительно гнезда 22 и прикреплены к корпусу 27 опоры 21 семени. Зажимы 26 предназначены для удерживания семени 6 внутри гнезда 22 в закрытом положении (см. фиг. 5b) посредством прижимания семени 6 к дну гнезда 22. Фактическая форма гнезда 22 соответствует форме семени 6. Кроме того, форма зажимов 26 может соответствовать форме семени 6. На внутреннюю поверхность гнезда 22 и концы зажимов 26 нанесено резиновое покрытие для увеличения трения между семенем 6 и опорой 21 гнезда и тем самым более надежного удерживания семени 6 внутри гнезда 22. На верхней стороне опоры 21 гнезда выполнен паз 28. Паз 28 расположен перпендикулярно вертикальной оси гнезда 22 и предназначен для приема диска 7 пилы для вскрытия семени 6 (см. фиг. 1) во время вскрытия семени. Во время использования паз 28 параллелен направлению 14 транспортирования семени 6.
Зажимы 26 могут поворачиваться вокруг осей 29. Ось 29 расположена в углублении корпуса 27. Перемещение зажимов 26 можно регулировать пневматическими средствами, гидравлическими средствами, с помощью пружин или других средств.
Более детальный пример устройства 30 для осуществления изобретения показан на фиг. 6. Устройство 30 содержит средство 31 подачи, схематически показанное в виде воронки, предназначенной для выгрузки отдельных семян в опору 32 семени, расположенную под воронкой. Отверстие 33 для приема семени гнезда 34 опоры 32 семени (см. фиг. 7b) обращено к выгрузному отверстию воронки, образующей средство 31 подачи. Опора 32 семени соединена со средством 35 транспортирования, которое образовано лентой 36 линейного транспортера, показанной в упрощенной форме (например, без изображения обратной ветви ленты). Выполнена по меньшей мере одна опора 32 семени, соединенная с лентой 36 транспортера, и эта опора 32 семени перемещается между различными рабочими положениями, которые описаны далее применительно к большому количеству опор 32 семян, как показано на фиг. 6. В настоящем примере лента 36 транспортера содержит 10 опор 32 семян, причем другие опоры 32 семян могут быть расположены на обратной ветви (не показана) ленты 36 транспортера. Первое рабочее положение, описанное выше, является положением 37 приема, в котором опора 32 семени взаимодействует со средством 31 подачи. После вставления семени в гнездо 34 опору семени или, по меньшей мере, ее часть подвергают встряхиванию и или вибрации для способствования правильной ориентации семени внутри гнезда 34.
Из положения 37 приема опора 32 семени перемещается в положение 38 верификации. В положении 38 верификации средство 39 верификации устройства 30, например, цифровая камера, содержащая ПЗС-сенсор, установлена, по существу, напротив приемного отверстия 33. Средство 39 верификации расположено и выполнено с возможностью верификации ориентации и предпочтительно положения семени, помещенного в держатель семени, образованный гнездом 35. В частности, средство 39 верификации определяет, выровнено ли семя с гнездом 34, причем в этом случае ориентация семени соответствует предполагаемой ориентации, которая является ориентацией гнезда 34, имеющего форму, соответствующую форме семени, или ориентация семени наклонена относительно гнезда 34, причем в этом случае ориентация отличается от предполагаемой ориентации. Средство 39 верификации определяет ориентацию семени внутри гнезда 34 и сохраняет в памяти результат, т.е. правильную/неправильную ориентацию и сопоставляет полученный результат применительно к опоре 32 семени в положении 38 верификации.
Из положения 38 верификации опора 32 семени перемещается на дорожку 40 передачи. Вдоль дорожки 40 передачи расположено второе средство 41 транспортирования, на котором установлена, по меньшей мере, вторая опора 42 семени, причем второе средство транспортирования расположено, по существу, параллельно первому средству 35 транспортирования, описанному выше. Второе средство 41 транспортирования содержит вторую ленту 43 транспортера, установленную на двух поворотных барабанах 44. Второе средство 41 транспортирования содержит 14 опор 32 семян, образующих держатели семян для транспортирования семян, причем первое средство 35 транспортирования является частью первой технологической линии для подготовки семян. В отличие от первой технологической линии вторая технологическая линия не имеет отдельного средства подачи и выполнена с возможностью приема невыровненных семян, т.е. семян, имеющих неправильную ориентацию, вдоль транспортной дорожки 40 передачи первой технологической линии. С этой целью вторая опора 42 семени и (первая) опора 32 семени перемещаются в положение 45 передачи. В положении 45 передачи приемное отверстие 33 первой опоры 32 семени обращено к приемному отверстию 33 второй опоры 42 семени. В положении 45 передачи между двумя противоположными опорами 32, 42 семян может быть обеспечено некоторое расстояние, которое выбирают таким образом, что выровненное семя поместилось между ними. Если верификация ориентации показала неправильную ориентацию семени 6, семя 6 удаляется из держателя семени, образованного гнездом 34 первой опоры 32 семени, и передается в гнездо 34 второй опоры 42 семени в положении 45 передачи. В этом положении передача семени выполняется посредством выдувания невыровненного семени из гнезда 34 первой опоры 32 семени. В то же самое время к гнезду 34 второй опоры 42 семени прикладывается отрицательное давление, в результате чего незакрепленное семя притягивается в направлении приемного отверстия 33 второй опоры 42 семени и в его гнездо 34. Отрицательное давление во второй опоре 42 семени поддерживается для удерживания и фиксации зерна.
После дорожки 40 передачи вторая опора 42 семени перемещается вперед во второе положение 46 верификации. Во втором положении 46 верификации второе средство 47 верификации второй технологической линии устройства 30, например, цифровая камера, содержащая ПЗС-сенсор, расположено, по существу, напротив приемного отверстия 33 второй опоры 42 семени. Второе средство 47 верификации сходно с первым средством 39 верификации, описанным выше. Если семя снова невыровнено, оно может быть отправлено обратно в средство 31 подачи первой технологической линии.
После успешной верификации правильной ориентации семени внутри второй опоры 42 семени вторая опора 42 семени перемещается в положение 48 вскрытия. В положении 48 вскрытия вторая опора 42 семени движется под опорной пластиной 49 пилы, содержащего поворотный пильный диск 50. Пильный диск 50 входит в пазы 51, 52 рядом с приемным отверстием 33 опоры 42 семени (см. фиг. 7a) и врезается в верхний конец семени, расположенного в гнезде 34 второй опоры 42 семени, когда семя перемещается в касательном направлении под пилой. Таким образом, пила вскрывает семя посредством врезания в его верхний конец. После выполнения резания опора 42 семени, удерживающая вскрытое семя, перемещается из положения 48 вскрытия в положение 53 введения.
В положении 53 введения игла 54, соединенная с соплом 55, проходит ниже опорной пластины 49, так что она может проходить в прорезь в семени, расположенном внутри опоры 42 семени в положении 53 введения. Во время использования намеченная добавка подается в сопло 55 второй технологической линии и вводится с помощью иглы 54 и прорези в семя.
Из положения 53 введения вторая опора 42 семени перемещается в положение 56 извлечения. В положении 56 извлечения система 57 извлечения расположена напротив второй опоры 42 семени, так что впускное отверстие системы 57 извлечения обращено к приемному отверстию 33. В частности, система 57 извлечения выполнена с возможностью прикладывания отрицательного давления к гнезду 34. Для извлечения помещенного в гнездо семени выполнен выбрасывающий механизм опоры 42 семени, который выбрасывает семя из гнезда 34 в направлении впускного отверстия системы 57 извлечения.
После положения 56 извлечения опорожненная опора 42 семени снова перемещается к дорожке 40 передачи для приема нового неподготовленного семени. Применительно к семени и его подготовке вторая технологическая линия начинается с дорожки 40 передачи и заканчивается в положении 56 извлечения и системе 57 извлечения.
Те семена, которые правильно выровнены внутри первой опоры 32 семян на основе верификации, остаются на первой технологической линии, т.е. они не передаются на вторую технологическую линию, и вместо этого проходят дорожку 40 передачи, оставаясь в той же самой первой опоре 32 семени. После дорожки 40 передачи опора 32 семени перемещается в положение 58 вскрытия, сходное с положением 48 вскрытия, описанным выше для второй технологической линии. Первая опора 32 семени проходит под пильным диском 59, который вскрывает помещенное в ней семя и в положении 63 нагнетания под средством 60 введения в форме сопла 61 и иглы 62, которые выполнены с возможностью введения добавки, подаваемой к соплу в прорезь семени. Подача добавки предпочтительно выполняется с помощью дозирующего устройства (не показано) для обеспечения подачи в сопло 61 строго определенного количества добавки. Успешно подготовленное семя удаляют из первой опоры 32 семени в положении 64 извлечения с помощью системы 65 извлечения, как описано выше применительно ко второй технологической линии.
Производительность, с которой можно автоматически подготавливать семена с помощью способа или используя устройства согласно изобретению, составляет больше 1 семени в секунду, предпочтительно, по меньшей мере, 5 семян в секунду, причем производительность подготовки может составлять 10 – 100 семян в секунду на технологическую линию. Более высокие значения производительности главным образом ограничиваются механическим перемещением опор семян. Верификация (оптическая), в принципе, также могла бы способствовать обеспечению более высоких значений производительности. Другим ограничивающим фактором является ориентация семян, например, посредством вибрации. Что касается общей скорости устройства, разумеется, более высокая скорость с учетом производительности может быть достигнута посредством параллельного использования частей технологических линий или всех технологических линий.
Опоры 32, 42 семян устройства 30 на фиг. 6 предпочтительно являются опорами такого типа, который подробно показан на фиг. 7a и 7b. В частности, на фиг. 7b показано, что гнездо 34 опоры 32 семени образовано ситовидной подвижной корзинкой 66, имеющей несколько перфорированных отверстий 67 в боковой и нижней стенках. Корзинка 66 подвешена с двух сторон с помощью пружин 68 на поршневых штоках 69 и может перемещаться в продольном направлении, перпендикулярном приемному отверстию 33 опоры 32 семени. На конце указанных поршневых штоков 69 расположены поршни 70 в пневматических камерах 71, имеющих впуск 72 для сжатого воздуха. В результате прикладывания положительного давления к указанным камерам 71 поршни 70 принудительно перемещаются вверх в направлении приемного отверстия 33 опоры 32 семени, когда объем камеры 71 увеличивается. Вместе с поршнями 70 вверх перемещается корзинка 66 с помощью поршневых штоков 69 и пружин 68. Перемещение корзинки 66 ограничивается выступом 73 корпуса 74 опоры 32 семени. Когда верхний край корзинки 66 сталкивается с выступом 73, перемещение корзинка 66 резко прекращается. В этот момент семя, находящееся в корзинке 66, продолжает двигаться вверх, сохраняя момент количества движения. Поршневые штоки 69 будут снижать скорость, преодолевая усилие пружин 68, и тем самым, сжимая пружины 68.
В результате сброса положительного давления в камерах 71 корзинка 66 возвращается назад в самое нижнее положение под действием силы тяжести. Кроме того, корзинка 66 и помещенное в нее семя перемещаются в самое нижнее положение под действием отрицательного давления, прикладываемого к пустому пространству 75 под корзинкой 66, т.е. на противоположной стороне корзинки 66 по отношению к отверстию 33 опоры 32 семени. На фиг. 7b показаны соединение 76 для подачи положительного давления, а также соединение 77 для подачи отрицательного давления, которые управляют функционированием опоры 32 семени, как описано выше. Соединение 77 для подачи отрицательного давления предпочтительно имеет больший диаметр, чем соединение 76 для подачи положительного давления, для эффективной подачи отрицательного давления.
Форма корзинки 66 соответствует форме подготавливаемого семени. В общем, корзинка 66 предпочтительно имеет коническую форму. Внутренняя сторона корзинки 66, т.е. сторона, контактирующая с семенем, предпочтительно имеет покрытие из упругого резиноподобного материала для получения герметичного соединения между корзинкой 66 и помещенным в нее семенем.
На фиг. 7c показана цепь выстроенных в линию опор 32 семян, причем опоры 32 семян разделены взаимосвязанными рамками 78. Каждая рамка 78 имеет переднюю и заднюю контактные поверхности 79, 80. Контактные поверхности 79, 80 соответствующим образом закруглены для противодействия поперечному (относительно цепи) перемещению опор 32 семян. Боковые ограничители, которые, по существу, параллельны направлению перемещения цепи опор семян, являются прямыми.
На фиг. 8a и 8b подробно показано положение 45 передачи двух опор 32, 42 семян вдоль дорожки 40 передачи из фиг. 6. На фиг. 8a семя 82 помещено в первой опоре 32 семени в неправильной ориентации. В этом примере семя 82 является семенем кукурузы, которое расположено зародышем семени 82 вверх в сторону от опоры 32 семени. Кроме того, в общем, коническая форма семени 82 не выровнена с соответствующей формой корзинки 66, образующей гнездо 34 опоры 32 семени (см. фиг. 7b). Вторая опора 42 семени расположена напротив первой опоры 32 семени, так что приемные отверстия 33 первой и второй опор 32, 42 семян обращены друг к другу. Гнезда 34 двух опор 32, 42 семян совместно ограничивают закрытую полость, в которую помещено семя 82. Следовательно, когда семя 82 выбрасывается из первой опоры 32 семени, оно принудительно перемещается во вторую опору 42 семени. Это перемещение может поддерживаться с помощью отрицательного давления или всасывания, прикладываемого ко второй опоре 42 семени с помощью предназначенного для этой цели соединения 83 для подачи отрицательного давления. В то же самое время соединение 77 для подачи отрицательного давления первой опоры 32 семени отключается во избежание удерживания семени 82 в невыровненном положении.
Как показано на фиг. 8b, семя 82 перемещается в правильную ориентацию во вторую опору 42 семени с помощью вышеописанной процедуры. В частности, перевернутая вверх дном коническая форма гнезда 34 второй опоры 42 семени выравнивается с ориентацией ранее невыровненного семени 82. В дальнейшем семя 82 удерживается в правильно ориентированном перевернутом вверх дном положении посредством непрерывного прикладывания отрицательного давления соединением 83 для прикладывания отрицательного давления второй опоры семени.
На фиг. 9a и 9b подробно показано средство 84 вскрытия, содержащее пильный диск 50. Пильный диск 50 перемещается поперек прорези в опорной пластине 49 средства 84 вскрытия и расположен на фиксированном вертикальном расстоянии от указанной опорной пластины 49. Пильный диск 50 соединен с двигателем 85 для вращения пильного диска 50. Во время использования (см. фиг. 9b) семя 82, помещенное в опору 32 семени, расположенную в положении 48 вскрытия под опорной пластиной 49, вскрывается посредством перемещения семени 82 к пильному диску 50. В показанном примере, имеющем подвижную корзинку 66, образующую гнездо 34 опоры 32 семени (см. фиг. 7b), корзинка 66, удерживающая семя 66, перемещается к опорной пластине 49 с помощью вышеописанного пневматического механизма для выбрасывания семян. Для придания устойчивости семени 82 относительно пилы опорная пластина 49 имеет продольное углубление, соответствующее профилю верхней стороны семени 82. При вскрытии семени 82 семя 82 зафиксировано внутри корзины 66 с помощью отрицательного давления, прикладываемого к пространству 75 под ситовидной корзинкой 66 и механического прижимания семени к опорной пластине 49 с помощью поршней 70 и пружин 68. Кроме того, упругая внутренняя поверхность корзинки 66 обеспечивает большую контактную поверхность и повышенное трение между семенем 82 и корзинкой 66.
На фиг. 10 подробно показано средство 84 вскрытия совместно со средством 60 введения из фиг. 6. Игла 62, соединенная соплом 61 для введения добавки, проникает в опорную пластину 49 на глубину, сходную с глубиной проникновения пильного диска 50.
Другой вариант выполнения устройства 86 по изобретению показан на фиг. 11. Устройство 86 содержит средство 87 подачи, удаляющее неподготовленные семена 88 из резервуара 89 с семенами и транспортирующее отдельные семена 88 на первую технологическую линию 90 устройства 86. Устройство 86 также содержит вторую технологическую линию 91, по существу, в виде зеркального отображения первой технологической линии 90, но без специальных средств загрузки. Вместо этого и как в предыдущем примере (фиг. 6) выполнена дорожка 92 передачи для передачи невыровненных семян из первой опоры 32 семени первой технологической линии 90 в расположенную напротив и синхронизированную вторую опору 42 семени второй технологической линии 91, когда опоры 32, 42 семян находятся в положении 45 передачи (не показано). Первая и вторая опоры 32, 42 семян установлены на синхронизированных барабанах 93, 94, которые во время использования вращаются в противоположных направлениях для обеспечения параллельного движения опор 32, 42 семян вдоль дорожки 92 передачи.
Последующие обработки семян на первой и второй технологических линиях 90, 91 после размещения семени в одной из ответствующих опор 32, 42 семян, по существу, являются зеркальным отображением друг друга и, таким образом, функционально идентичны. По этой причине описание обеих технологических линий 90, 91 приводится без отдельных ссылок на чертежи.
После дорожки 92 передачи между двумя технологическими линиями 90, 91 и положением 45 передачи опора 32 семени перемещается к дорожке 95 зажимания для вставления семени 82 в третью опору 96 семени (см. фиг. 12b и 12c). Третья опора 96 семени, по существу, является подпружиненным зажимным устройством. Она содержит два контактирующих элемента 97 для удерживания семени 82 между ними. Контактирующие элементы 97 расположены напротив друг друга, причем каждый из них подвешен на пружинах 98, причем пружины 98 расположены вдоль общей оси, перпендикулярной направлению транспортирования семени 82 (которое направлено по касательной к барабану 93). Каждый контактирующий элемент 97 образует углубление для частичного размещения семени 82, причем форма углубления соответствует форме обрабатываемых семян. Для охватывания и удерживания семени 82 пружины 98 сжимаются посредством сближения друг с другом противоположных транспортеров 101.
По меньшей мере, одна третья опора 96 семени расположена на отдельном средстве 99 транспортирования для перемещения третьей опоры 96 семени от дорожки 95 зажимания к средству 100 вскрытия. Средство 99 транспортирования содержит два транспортера 101, каждый из которых поддерживает один контактирующий элемент 97 каждой третьей опоры 96 семени. В третьей опоре 96 семени семя 82 зажимается между контактирующими элементами 97 (см. фиг. 12c), и контактирующие элементы 97 прижимаются к семени 82 с помощью сжатых пружин 98, т.е. семя 82 удерживается в равновесии между двумя противоположными пружинами 98. Перемещение семени в поперечном направлении относительно контактирующих элементов ограничивается за счет трения между контактирующими элементами и семенем 92. Кроме того, контактирующие элементы 97 могут быть покрыты нескользким материалом, например, резиной, пластмассой или шероховатыми покрытиями, такими как абразивные материалы, и могут иметь вогнутую форму или углубление для обеспечения соответствия формы между контактирующими элементами 97 и семенем 82 и, тем самым, способствования удерживанию семени. Для дополнительного способствования удерживанию семени 82 от поперечного перемещения, в частности, под действием средства 100 вскрытия, например, под действием давления, прикладываемого опорной пластиной 49 и пильным диском 50 (см. фиг. 10 и соответствующее описание) средства 100 вскрытия, средство 100 вскрытия содержит опорный ползун 102 конической формы, который направляет и поддерживает семя 82 во время его вскрытия. Таким образом, семя волочится по направляющему ползуну 102, когда опорная пластина 49 перемещается для регулирования по длине семени 82 и обеспечения равномерной глубины вскрытия с помощью пильного диска 50, поддерживаемого в неподвижном состоянии с помощью опорной пластины 49. Другие размеры зерна компенсируются опорным ползуном 102, который прижимает семена к опорной пластине 49 и пильному диску 50. После средства 100 вскрытия расположены средства введения, описанные выше, для введения добавки во вновь выполненную прорезь в семени 82. Далее полностью подготовленное семя 82 падает из третьей опоры семени и транспортирующего средства 99 в сборное устройство (не показано).
На фиг. 12a подробно показана компоновка первой опоры 32 семени и третьей опоры семени (только схематично), в частности, их вертикальная компоновка. В частности, первая опора 32 семени, удерживающая семя 82 в гнезде 34 посредством всасывания, как описано со ссылкой на фиг. 7b, выровнена с транспортирующим средством 99 третьей опоры семени, так что верхняя сторона 103 первой опоры семени расположена непосредственно под контактирующими элементами 97. Сходным образом с перемещением, описанным со ссылкой на фиг. 9b, корзинка 66 первой опоры 31 семени перемещается к верхней стороне 103, так что семя 82 выступает из первой опоры 32 семени. Далее часть семени 82 снаружи гнезда 34, т.е. над верхней стороной 103 первой опоры 32 семени, зажимается между контактирующими элементами 97, как описано выше. После того как семя 82 будет удерживаться третьей опорой семени, удерживание семени первой опорой 32 семени прекращается посредством сброса отрицательного давления в гнезде 34. Кроме того, корзинка 66 в этот момент может начать опускаться в результате сброса положительного давления в соединениях 76 для подачи положительного давления и тем самым отведения назад поршневых штоков 69 для способствования отделению семени от первой опоры 32 семени на конце транспортной дорожки 95 зажимания.
На фиг. 13 показано другое средство 104 вскрытия, которое содержит лазерное устройство 105, в частности, лазерное режущее устройство или лазерное устройство для прорезания канавок. Сходным образом с устройством 2 вскрытия из фиг. 1 семя 6 перемещается транспортирующим устройством 5 вдоль нижней стороны опорной пластины. В этом варианте выполнения используется общая опорная пластина 106 для средства 104 вскрытия и средства 107 введения. Лазерное устройство 105. используемое для вскрытия семени 6, подвешено независимо от опорной пластины 106, поскольку фиксированное расстояние между семенем 6 и лазерным устройством 105 для прорезания канавок не является определяющим. Опорная пластина 106 имеет отверстие (не показано) для прохождения лазерного луча 108, испускаемого лазерным устройством 105. Лазерный луч 108 может использоваться для резания или выполнения канавки в верхней стороне семени 6 в положении 48 вскрытия под опорной пластиной 106. Средство 107 введения и следующее за ним средство 4 закрывания действуют сходным образом со средством 3 введения и средством 4 закрывания, описанными со ссылкой на фиг. 1. В настоящем варианте выполнения (фиг. 13) лазерный луч 108, генерируемый лазерным устройством 105, по существу, направлен поперек направления 13 транспортирования средства 5 транспортирования.
В другом варианте выполнения, показанном на фиг. 14, лазерное устройство 109 расположено относительно средства 110 транспортирования таким образом, что лазерный луч 111, генерируемый лазерным устройством 109, по существу, параллелен направлению 13 транспортирования средства 110 транспортирования в положении 112 вскрытия. Для того чтобы приблизить семя 6 к лазерному лучу 111 средство 110 транспортирования содержит изогнутую ленту 113 транспортера, которая имеет вершину в положении 112 вскрытия. Глубина прорези, выполняемой в семени 6 лазерным лучом 112, регулируется траекторией средства 110 транспортирования, в частности, расстоянием между лентой 113 транспортера и лазерным лучом 111. После положения 112 вскрытия вскрытое семя перемещается к средству 3 введения и средству 4 закрывания, которые сходны со средством введения и средством закрывания, описанными со ссылкой на фиг. 1.
1. Способ автоматического введения в семя (6) добавки, предназначенной для использования вместе с семенем (6), включающий в себя этапы, на которых:
– транспортируют семя (6) в положение вскрытия;
– выполняют отверстие в семени (6), когда оно находится в положении вскрытия; и
– вводят предварительно определенное количество добавки в семя (6) через отверстие;
отличающийся тем, что отверстие получают резанием, а семя непрерывно транспортируют во время выполнения отверстия.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед транспортированием семени (6) в положение вскрытия:
– размещают семя (6) в держателе семени;
– верифицируют ориентацию семени (6) в держателе семени; и
– если ориентация семени (6) отличается от рассчитанной ориентации, удаляют семя (6) из держателя семени.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что держатель семени образован опорой (32) семени, к которой присоединяют семя (6) перед верификацией ориентации.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что семя (6) присоединяют к опоре (32) семени посредством плотного прилегания.
5. Способ по одному из пп. 1 – 4, отличающийся тем, что выполненное отверстие пронизывает кожуру семени, и добавка вводится в эндосперм или между эндоспермом и зародышем семени.
6. Способ по одному из пп. 1 – 5, отличающийся тем, что ориентацию семени выполняют предварительно определенным путем перед транспортированием семени в положение вскрытия.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что ориентация семян (6) обеспечивается посредством прикладывания вибрации и/или пневматического давления или выполнения механического просеивания, предпочтительно через отверстия разных размеров, и/или механической сортировки перед верификацией ориентации семени.
8. Устройство для автоматического введения в семя (6) добавки, предназначенной для использования вместе с семенем (6), содержащее средство (2) вскрытия для выполнения отверстия в семени (6), средство (3) для введения предварительно определенного количества добавки в семя (6) через отверстие и средство (5) для транспортирования семени (6) к средству (2) вскрытия, отличающееся тем, что средство (2) вскрытия выбрано из группы, включающей в себя: пилы, ножи и резцы; причем средство транспортирования выполнено с возможностью непрерывного транспортирования семени (6) во время выполнения отверстия.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что средство (5) транспортирования содержит держатель семени для приема семени (6), причем устройство дополнительно содержит средство (39) верификации для верификации ориентации семени (6) на держателе семени перед транспортированием семени к средству вскрытия.
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что средство транспортирования содержит средство выбрасывания, соединенное со средством верификации и выполненное с возможностью удаления семени из держателя семени, если ориентация семени (6) отличается от рассчитанной ориентации.
11. Устройство по одному из пп. 8 – 10, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство ориентации для ориентации семени перед его вскрытием.
