CS528590A3 - Process and apparatus for harvesting shallow ground cultures - Google Patents

Description

/2/<Γ4γα%\/ - i -

Vynález se týká způsobu a zařízení ke sklízení měkkých pří-zemních plodin. Vynález je vhodný zejména, i když ne výlučně, prosklizen plodů choulostivé povahy, jako měkkého ovoce nebo zeleniny,které mohou být při automatizované sklizni snadno pomačkány nebojinak poškozeny. V přednostním provedení je vynález uplatnitelnýzejména při sklizni hub. Většina druhů ovoce a zeleniny se obvykle sklízi ručně. Bracovní-ci provádějící sklizen mohou na základě zkušeností rychle posoudit,zda je daný plod zralý pro sklizen, čímž je v případě sklizně cholo-stivých druhů ovoce nebo zeleniny možno minimalizovat pravděpodobnostjejich poškození. Náklady na ruční sklizeň však mohou tvořit značnýpodíl z konečné prodejní ceny plodů. Přestože sklízení je často po-važováno za podřadnou, nízko placenou práci sezónního charakteru, mů-že být pro pěstitele obtížné získat v požadované době sklizně dosta-tečný počet pracovníků. •

Vzhledem k uvedeným obtížím jsou často prováděny pokusy o auto-matizaci sklizně různých druhů plodin. Dosud se vSak tyto pokusy setká-vají pouze s omezeným úspěchem a to zejména v případe sklizně choulo-stivých plodů, jako například hub. Investiční naklady na sklazeci za-řízení jsou přitom poměrně vysoké, přičemž produktivita je poměrněnízká a to zejména tehdy, jestliže plody vyžaduji jemne zacházeni.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob sklízení měkkých přízemních plodin podle vynálezu, zahrnující snímání pěstební plochy pro tyto plodiny televizní kamerou za účelem vytvoření obrazu teto plochy a následné ovládání sklízeči hlavice na základě analýzy získaného obrazu, 2 přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že obraz pěstební plochyje analyzován pro určení plodů vhodných ke sklízení a pro stano-vení souřadnic každého z těchto plodů vzhledem k předem zvolenévztažné rovině. Do průsečíku souřadnic plodu vybraného ke sklízeníse pak svojí svislou osou uvede sklízeči hlavice, jejíž přísavkase poté spustí z polohy nad pěstební plochou k plodu, s nímž přijdedo styku a uchopí jej sacím účinkem. Přísavka se pak pootočí a sou-časně zvedne, čímž dojde k vytržení uchopeného jJodu, načež se sklí-zeči hlavice s vytrženým plodem přesune do odkládací polohy, kde jeplod uvolněn zrušením podtlaku v přísavce.

Na základě analýzy výstupního obrazu jedné kamery mohou být o-vládány nejméně dvě sklízeči hlavice pracující současně nad různýmičástmi pěstební plochy. Souřadnice plodu, který byl určen jako vhodnýke sklízení, mohou být ukládány do paměti počítače pro pozdější vyvo-lání a použití k ovládání činnosti sklízeči hlavice.

Snímanou pěstební plochou může být líska obsahující prostředípro růst plodin. Snímání obrazu probíhá za pohybu této lísky zornýmpolem kamery směrem k pracovní poloze sklízeči hlavice, který se po-hybuje v příčném směru vzhledem k pohybu lísky. Nastavení svislé osysklízeči hlavice do průsečíku souřadnic sklízeného plocu se tedy do-sáhne kombinací podélného pohybu lísky a příčného pohybu sklízečihlavice.

Další možností je, že se sklízeči hlavice pohybuje vpřed a vzad ve směru rovnoběžném s pohybem lísky. 3 v t I když způsob sklízení podle vynálezu je uplatnitelný pro skli- $

Sj zen různých druhů plodů, je vhodný zejména pro sklizen hub pěsto- - j váných na lískách. Proto bude vynález dále popisován s přednostním § • ξ zaměřením na sklízení hub. č Při sklízení hub je důležité, aby nožka houby byla od podnoubíodtržena bez většího poškození podhoubí nebo vrstvy prostřední, vněmž podhoubí prorůstá. To je dosaženo natočením houby buď současněs jejím vytažením nebo krátce před započetím jejího vytahování, po-dobně jako při ruční sklizni. Přednostně je přitom používána řádkovací kamera, provádějícívětší počet snímacích operací pro sestavení obrazu pěstební plochypo řádcích. Takto je postupně sestavován celkový obraz pěstební plo-chy, který může být při snímání analyzován. Vzhledem k použitému programu analýzy není nutno sejmout celý obraz pěstební plochy na- ý: i? jednou. Pro okamžitou analýzu postačí, když je do paměti počítače

* z z Z P uložen pouze obraz úzkého pásu pěstební plochy. | Řešení se týká rovněž zařízení ke sklízení plodin způsobem * &amp; . "v podle vynálezu, obsahujícího televizní kameru uspořádanou pro sní- mání obrazu pěstební plochy sklízených plodin a sklízeči hlavici ,\ť ovládanou na základě analýzy výátupního obrazu kamery. Podstata vy- , nálezu spočívá v tom, že zařízení obsahuje prostředky pro neseni pěstební plochy sklízených plodů, sklízeči hlavici opatřenou pří- savkou pro uchopení sklízeného plodu, posuvnou smerem k růstové ploše a od ní, dále prostředky pro natáčeni přísavky pri jejím

- 4 - ?y * zvedání od pěstební plochy a prostředky analýzu obrazu pěstební plo . yy, ' '-. . chy sejmutého televizní kamerou a pro ovládání funkce sklízeči hla-c více, v závislosti na výsledích analýzy tohoto obrazu.

Prostředky pro nesení pěstební plochy jsou přednostně tvořenydopravníkem, na němž jsou uloženy lísky obsahující prostředí prorůst plodin a vymezující pěstební plochu. Dopravník může být opa-třen hnacím motorem s proměnnou nastavitelnou rychlostí. Při poměrně jednoduchém uspořádání sklízecího zařízení podlevynálezu může být sklízeči hlavice uložena na vedení, uspořádanémpříčně vůči směru posuvu lísek a opatřeném hnacími prostředky zaúčelem přesouvání sklízeči hlavice po jeho celé délce. Kombinacípohybu lísky nesené na dopravníku a sklízeči hlavice uložené na ve-dení je možno funkční osu sklízeči hlavice nastavit tede, aby procházela libovolným bodem na ploše lísky. V přednostním provedení je vedení sklízeči hlavice součástívozíku, uloženého na kolejnicích rovnoběžných s dopravníkem, čímžje usnadněno polohování sklízeči hlavice a optimalizovaná rychlostsklízení. Vozík může přitom nést nejméně dvě sklízeči hlavice, uspořádané tak, že jsou příčně posuvné vůči lísce bučí samostatné, vedvojicích nebo v jiných seskupeních. Všechny sklízecx hlavice mo-hou přitom být ovládány na základě analýzy obrazu pěstební plochy,sejmutého jednou kamerou.

Ovládací prostředky mohou obsahovat zakladni jednotku, pra- cující podle zadaného programu, a parnět,do níž jsou ukládány sou- 5 radnice každého plodu, který má být sklizen. Tyto souřadnice jsou pak použity pro ovládání polohování sklízečích hlavic nad pěstební plochou, přičemž jednou souřadnicí je ovládána poloha lísky a dru- hou souřadnicí je ovládána poloha sklízeči hlavice na příčném ve- dení .

Každá sklízeči hlavice může obsahovat pneumatický válec při-pevněný k jezdci uloženém na příčném vedení. Na spodním konci píst-nice pneumatického válce je připevněna přísavka pro uchopení plodu.

Celý pneumatický válec sklízeči hlavice je otočně uložen v konzo-lách připevněných k jezdci, přičemž přísavka tvoří s pneumatickýmválcem jeden otočný celek, takže 3 pneumatickým válcem se současněnatáčí i přísavka. Pro vyvozování tohoto natáčení může být zařízeniopatřeno druhým pneumatickým válcem, vhodně spojeným s prvním pne-umatickým válcem. Přísavka musí být schopna uchopit sklízeny plod bez jeho vý-raznějšího zmáčknutí nebo jiného poškození. Za tím účelem muže bytpřísavka vytvořena jako válcový nepropustný měch, obsahující po-rézní vložku, přes kterou je z něho odsáván vzduch. Na volnem spodnímkonci je měch opatřen pružnou styčnou plochou, upravenou pro styk s povrchem pbdu a pro těsné přilehnuti k němu. Styčná celní plocha mužebýt tvořena vyměnitelným pružným těsnicím prstencem připevněným k me-chu.

Vynález bude dále podrobněji popsán na přikladu provedeni za-řízení, uspořádaného tak, aby pracovalo způsobem sklizně podle vyná- >?λ'Λ' <^e - 6 - lezu, s odvoláním na přiložené výkresy. Obr. 1 znázorňuje'schema-tický půdorys zařízení pro automatické sklízení hub podle vynálezu,obr. 2 znázorňuje schematický bokorys zařízení podle obr. 1, obr. 3je nárys sklízeči hlavice v Částečnému řezu, použité ve sklízecímzařízení podle obr. 1 a obr. 2, a obr. 4 znázorňujft zvětšený osovýřez přísavkou, tvořící součást sklízeči hlavice podle obr. 3.

Zařízení znázorněné na obr. 1 a obr. 2 obsahuje hlavní rám 10,nesoucí dopravník 13., tvořený přední dvojicí řetězových kol 11 azadní dvojicí řetězových kol 12, na nichž jsou nataženy nekonečnéřetězy. K zadní dvojici řetězových kol 12 je připojen regulační hnacímotor 14, K hřídeli motoru l4 je připojen kodovač 15, předávající u-daje o posuvu dopravníku 13.. Řetězy dopravníku 13 jsou uspořádány tak, aby mohly nést běžné lísky l6 pro pěstování hub a mohly je po-souvat ve směru šipky A. Na obr. 1 a 2 je znázorněn pouze jeď&amp;na líska l6.

Nad rámem 10 je na konzole 18 upevněná řádkovací kamera 17»Výstup kamery 17 může být spojen s procesorem vestavěným v kameře17 nebo se samostatnou řídící jednotkou 19 tvořenou počítačem tvoře-ným monitorem a klávesnicí. Řídící jednotka 19 j® spojena rovněžs výstupem kódovače 15 a s ovládací jednotkou regulačního hnacíhomotoru l4.

Nad hlavním rámem 10 je uspořádána dvojice kolejnic 20, rovno-běžných s dopravníkem 13. Na kolejnicích 20 je uložen vozík 2j^,opatřený dvěma šroubovými pohony 22, ovládanými řídící jednotkou 1£.

Vozík 21 obsahuje tři příčná vedení 23, na každém z nichx je uloženjezdec 24, posunovatelný příslušným ovladačem 25 po celé délce pří-slušného příčného vedení 23. Každý jezdec 24 nese dvě samostatně o-vladatelné sklízeči hlavice 26. Vozík 21 přemosluje současně dopravník13 lísek l6, dopravník 27 odřezků 54 hub a dopravník 28 beden 55 proodkládání sklizených a seříznutých hub, přičemž všechny tři dopravní-ky jsou rovnoběžné. Každé příčné vedení 23 nese odřezávač 29» umístě-ný v pevné poloze nad dopravníkem 27 odřezků 54 hub. Sklízeči hlavice26, ovladače 25 a odřezávač 29 jsou propojeny s řídící jednotkou 19· Rám 10 nese rovněž pneumatický ovladač (není znázorněn), obsahu- < ' , -i jící nízkotlaký zdroj připojený ke sklízecím hlavicím 26. Jeho funkce je rovněž ovládána řídící jednotkou 19·

Na obr. 3 a obr. 4 je ve zvětšeném detailu znázorněna sklízečihlavice 26, obsahující upínací desku 30» připevněnou šrouby 31 kjezdci 24. K upínací desce 30 jsou připevněny dvě protilehlé rohovékon^zoly 32, mezi nimiž je otočně kolem své osy uloženo těleso 33pneumatického válce 34. Na upínací desce 30 je kloubově uložen dru-hý pneumatický válec 35» jehož pístnice 36 je kloubově spojena s ra-menem 32» vyčnívajícím radiálně z tělesa 32· Pneumatickým válcem 35může tudíž být těleso 33 pneumatického válce 34 natáčeno. ΐ 'í í'; ří

S Pístnice 4θ pneumatického válce 34 je u tělesa 33 vedena ne-otočně a na svém spodním konci nese přísavku 4l. Pístnice 40 je dutá,čímž je umožněno spojení mezi přísavkou 4l a sací trubkou 42, spoje-nou pružnou hadicí 43 s pneumatickým ovladačem. Pneumatický ovladač - 8 - je spojen dalšími ovládacími trubkami a tělesem 33 pneumatickéhoválce 3¾ a s druhým pneumatickým válcem 35♦ Přísavka 4l obsahuje náboj 45, našroubovaný na spodní konecpístnice 40 a opatřený vnitřní prstencovou drážkou 46, do níž jezasunut lem, vytvořený kolem krčku 47 pružného válcového měchu 48. V horní části měchu 48 je pod čelem náboje 45 vložen blok 49, vytvo-řený z pružné a poměrně měkké pěnové hmoty s otevřenými póry a pů-sobící vzduchový filtr. Spodní konec měchu 48 je opatřen vyměnitel-ným prstencem 51 z měkkého pružného materiálu, sloužícím pro těsnýstyk se sklízenou houbou 53·

Popsané zařízení pracuje následujícím způsobem. Regulační motorl4 pohání dopravník 13 lísek l6 ve směru šipky A. Lísky l6 s houbami53» určenými ke sklizni položené na dopravníku 13, jsou posouványpomalu doprava tak, aby procházely zorným polem kamery 17 (obr. 2).

Kombinací výstupů kódovače 15 a kamery 17 je vytvářen obraz lísky,přičemž snímání lísky l6 je prováděno po řádcích. Vytvořený obraz jeanalyzován procesorem vestavěným v kameře 12., nebo řídící jednotkou19» pracující podle zadaného programu a poté uložen do paměti řídicíjednotky 19» Analýza probíhá na základě kontrastu mezi více nebo mé-ně bílým kloboučkem houby 53 a více neboméně černým růstovým prostře-dím. Tím je možno zjistit průměr kloboučku každé houby 53 na líscel6. Při nalezení houby 53 vhodné pro sklizen, průměr jejíhož kloboučkuleží ve stanoveném rozmezí, proběhne další analýza pro zjištění jejíhopřibližného geometrického středu a souřadnic tohoto středu vůči urči-té vztažné rovině, například vůči rohu lísky l6. Zjištěné souřadnice jsou uloženy do paměti. Při dalším posouvání lísky l6 je tato uvedena do polohy podvozíkem 21. Jakmile se houba 53 > vybraná ke sklízení, ocitne pod · dráhou pohybu některého jezdce 24, je uveden v činnost příslušnýovladač 25, který nastaví funkční osu příslušné sklízeči hlavice26 umístěné na tomto jezdci 24 nad střed dané houby 53 · Posuv lískyl6 probíhá přitom podle jedné souřadnice dané houby uložené v pamě-ti 53 a příčný pohyb sklízeči hlavice 26 odpovídá druhé souřadniciuložené v paměti, přičemž rychlost motoru l4 dopravníku 13 je řízenjednotkou 19· Po tomto nastavení je řídící jednotkou 19 uveden v čin-nost pneumatický ovladač, který provede vysunutí pístnice 40 pneuma-tického válce 3^, čímž dojde ke styku pružného těsnícího prstence 51měchu 48 s horním povrchem kloboučku houby 53, která má být sklizena.Současně je nízkotlakým zdrojem vyvozeno sání v trubce 42 a tím i vduté pistnici 40, čímž je v měchu 48 přes blok 49 z pěnového materi-álu odsát vzduch. Tím je při styku pružného prstence 51 měchu48 s hor-ním povrchem kloboučku houby 53 vyvozen alespoň částečný podtlak, sloužící k těsnému přilnutí měchu 48 ke kloboučku houby 53 tak , aby ne-došlo k jejímu znatelnému pomačkání nebo jinému poškození. Při ucho-pení houby 53 měchem 48 se změní tlak v pistnici 40, což je zaregistrováno pneumatickým ovladačem. Pohyb pístnice 40 je pak reverzován asoučasně je uveden v činnost druhý pneumatický válec 35» který natočítěleso 33 pneumatického válce 34 kolem jeho osy. Tím je houba 53» dr-žená pružným prstencem 51 měchu 48, současně natočena a vytrženastového prostředí v lísce l6. z rů 10

Bezprostředně poté se jezdec 24 přesune bočně tak, aby ležel naddopravníkem 27 odřezků a je uveden v činnost odřezávač 29, který od-řízne spodní část stopky držené houby 53. Odřezávač 29 může pracovatznámým způsobem jako nůžky nebo může být opatřen rotačními řeznými ko-touči, přičemž jím odříznutý spodek houby 53 spadne na dopravník 27odřezků 54. Zaříznutá nesená houba 53 je pak přesunuta dále tak, abyležela nad dopravníkem 28 odkládacích beden 55· Tím je houba 53 ulo-žena do bedny 55 tím, že §e uvolní podtlak v pístnici 4θ a případněse současně spustí přísavka 4l dolů. Jezdec 24 se pak vrátí zpět dopolohy nad lískou l6 se sklízenými houbami 53, aby za použití souřadniculožených v paměti řídící jednotky 19 mohla být sklizena další houba 53 Má-li být sklízeno větší množství hub, mouhou současně pracovattři jezdce 24, přičemž na každém jezdci 24 mohou být umístěny dvě postupně pracující sklízeči hlavice 26. Produktivitu sklizně je možno zvý-šit podélným přesouváním vozíku 21 šroubovými pohony 22 za účelemzkrácení prostojů přivádění houby 53 do polohy, v níž může být hkkSSxxna sklízeči hlavicí 26. Programové vybavení, řídící činnost zařízeníke sklízení hub, může optimálně rozložit sklízení mezi všech šestsklízečích hlavic 26 a optimalizovat provoz vozíku 21 tak, aby produkt!vita sklizně byla dále zvýšena.

Sklízecím zařízením podle vynálezu jsou houby sklízeny natočením .a vytržením, čímž je do jisté míry napodobeno ruční sklízení a přičemžje sklízená houba držena jen za horní povrch jejího kloboučku. Tlumícíúčinek měchu 48 a pružného prstence 51 umožňuje ve spojení s podtla-kovou technikou uchopení houby sklízení hub bez jejich zjevného 11 pomačkání nebo jiného poškození. Sklízeči zařízení může přitom pra- covat s poměrně vysokými rychlostmi, přičemž rychlost sklízení je možno zvýšit použitím více sklízeních hlavic na každém ze tří jezdců.

Vzhledem k tát» takto umožněným vysokým rychlostem sklízení se zaří- zení podle vynálezu jeví jako velmi účinné a hospodárné.

Claims (13)

1. mání pěstební plochy pro tyto plodiny televizní kamerou za 'účelemvytvoření jejího obrazu a následné ovládání sklízeči hlavice na základě analýzy získaného obrazu, vyznačující se tím, že obraz pěs-tební plochy je analyzován pro určení plodů vhodných ke sklízení apro stanovení souřadnic každého z těchto plodů vzhledem k předemzvolené vztažné rovině, načež se do průsečíku souřadnic plodu vy-braného ke sklízení uvede svojí svislou osou sklízeči hlavice, je-jíž přísavka se poté spustí z polohy nad pěstební plochou ke sklí-zenému plodu, s nímž přijde do styku a uchopí jej působením sacíhoúčinku, načež se přísavka pootočí a současně zvedne, čímž se ucho-pený plod vytrhne z pěstební plochy, a sklízeči hlavice se pak s vy-trženým plodem přesune do odkládací polohy, v níž je plod uvolněnzrušením podtlaku v přísavce.
2. 2. Způsob sklízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že vý-stupním obrazem jedné televizní kamery jsou ovládány nejmene dvěskiízení hlavice, pracující současně nad různými částmi téže pěstebníplochy.
3. 3. Způsob sklízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že středové souřadnice plodu stanoveného vhodným pro sklizen jsou zjišíovány a ukládány do paměti řídící jednotky pro pozdější vyvola- ní za účelem ovládání sklízeči hlavice. 13
4. 4. Způsob sklízéní podle kteréhokoliv z bodů 1 až 3, vyzna-čující se tím, že snímaná pěstební plocha je vymezena lískou, ob-sahující prostředí pro růst plodin, přičemž snímání obrazu pěstebníplochy probíhá za pohybu lísky zorným polem kamery směrem k pracovnípoloze sklízeči hlavice.
5. 5· Způsob sklízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že sklí-zeči hlavice se pohybuje v příčném směru vzhledem k pohybu lísky,přičemž nastavení svislé osy sklízení hlavice do průsečíku souřadnicsklízeného plodu se dosáhne kombinací podélného pohybu lísky a pohy-bu sklízeči hlavice ve směru kolmém na podélný posuv lísky.
6. 6. Způsob sklízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že sklí-zeči hlavice se pohybuje vpřed a zpět ve směru rovnoběžném s posu-vem lísky.
7. 7. Zařízení ke slízení měkkých přízemních plodin způsobem podlebodů 1 až 6, obsahující televizní kameru uspořádanou pro snímaní o-brazu pěstební plochy sklízených plodin a sklízeči hlavici ovláda-nou na základě analýzy výstupního obrazu kamery, vyznačující se tím,že obsahuje prostředky (l3) pro nesení pestebni plochy (l6} sklize- .ných plodů (53), sklízeči hlavici (26) opatřenou přísavkou (4l) pro • uchopení sklízeného plodu (53), posuvnou směrem k pěstební ploše (l6)a od ní, prostředky (35) pro natacem přísavky (4l) při jejím zve-dání od pěstební plochy (l6) a prostředky (19) pro analýzu obrazupěstební plochy sejmutého televizní kamerou (l7) a pro ovládáni funcesklízeči hlavice (26) v závislosti na výsledcích analýzy obrazu pě-stební plochy (l6). l···

   - ι4 -
8. 8. Zařízení podle bodu 7, vyznačující se tím, že prostředkypro nesení pěstební plochy jsou tvořeny dopravníkem (I13), na němžjsou uloženy lísky (16) obsahující prostředí pro růst plodů (53) avymezující pěstební plochu, přičemž dopravník (13) je opatřen re-gulačním hnacím motorem (l4).
9. 9· Zařízení podle bodu 7 nebo 8, vyznačující se tím, že sklí-zeči hlavice (26) je uložena na vedení (23) uspořádaném napříč vzhle-dem ke směru posuvu lísek (16) a )£ opatřeném hnacími prostředky (25)za účelem posouvání sklízeči hlavice (26) po jeho délce.
10. 10. Zařízení podle bodu 9» vyznačující se tím, že vedení (23)je součástí vozíku (2l), uloženého na kolejnicích (20) rovnoběžnýchs dopravníkem (13).
11. 11. Zařízení podle kteréhokoliv z bodů 7 až 10, vyznačující setím, že obsahuje nejméně dvě sklízeči hlavice (26), přičemž každásklízeči hlavice (26) nebo skupina sklízečích hlavic (26) je sa-mostatně příčně posuvná nad lískami (16).
12. 12. Zařízení podle kteréhokoliv z bodů 7 až 11, vyznačující setím, že každá sklízeči hlavice (26) obsahuje pneumaticky válec (34)»připevněný k jezdci (24) uloženému na vedeni (23), přičemž ve spodnímkonci pístnice (4θ) pneumatického válce (34) je připevněna přísavka(41).
13. 13. Zařízení podle bodu 12, vyznačující se tím, že penumatickýválec (34) je otočně uložen v konzolách (32) připevněných k jezdci *3 - 15 - (24), přičemž přísavka (4l) tvoří s pneumatickým válcem (34) jedenotočný celek. l4. Zařízení podle kteréhokoliv z bodů 7 až 13, vyznačujícíse tím, že přísavka (4l) po uchopení plodů (53) sestává z válcové-ho nepropustného měchu (48) opatřeného na volném konci pružným tě-snícím prstencem (5l)· Zástupce PATENXSERVIS PRAHA praíSÍ^Aimíno //Obilní trh 2^663 01 BRNO A7' rl (•Č. &amp; íA; ·&amp; 23. 11. 1990 7-V VÍ ‘Ir Z 3120