用于播种种子的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于播种种子的装置和方法。本发明专利技术更具体地涉及一种用于作为植物育种过程的一部分的播种种子的装置和方法。根据本发明专利技术的系统包括用于相对于多粒种子中的其余部分分离出单粒种子的分离装置，用于识别被分离出的种子的光学识别系统，用于拾取被分离出的种子和用于播种被拾取的种子的机械臂装置，以及用于控制分离装置、光学识别系统和机械臂装置的控制单元。利用该系统，能够以更精确和更不易出错的方式播种种子。

Systems and methods used to sow seeds

The present invention relates to a device and method for seeding seeds. More specifically, the invention relates to a device and method for seeding seeds used as part of a plant breeding process. According to the system of the invention consists of a plurality of seeds for the rest of the isolated single seed separation device, used for optical recognition system was isolated from the seeds, for picking up the separated seed for sowing and seed picking by mechanical arm device, and a control unit for controlling the separation device, optical the recognition system and mechanical arm device. Using the system, seeds can be sown in a more accurate and less error prone manner.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于播种种子的系统和方法
本专利技术涉及一种用于播种种子的系统和方法。本专利技术更具体地涉及一种用于作为植物育种过程的一部分的播种种子的系统和方法。
技术介绍
在植物育种中，努力获得具有一种或多种期望性质的植物品种。为了这个目的，可以杂交一个或多个植物品种，并且可以在由此获得的后代中寻找合适的候选物。然后可以对这些候选物执行进一步的杂交和选择步骤。由于DNA技术的出现，已经可以在早期阶段确定植物是否具有期望的性质。例如，可以对幼小植物进行取样，其中去除小部分植物以用于DNA分析。如果分析表明，基于获得的遗传信息，该植物具有期望的性质，则已经可以在早期阶段选择这种植物以用于后续步骤。这与先前的途径形成对比，在早先的途径中，在可以确定(通常是光学地确定)植物是否具有期望的性质之前，植物首先必须已经显著生长。因此，利用先前的这些技术时，需要预留植物可以在其上生长的很大的表面积。通过DNA技术，可以在植物还是较小的阶段选择它们，因此占据很小的表面积。只有被选择的植物需要在此继续生长。与先前的途径相比，令人关注的植物因此是唯一继续增长的植物。由此节省了相当多的空间。DNA技术的使用也使得能够更快地执行选择步骤。在先前的途径中仍然需要等待或多或少充分生长的植物可能显示或可能不显示期望的性质的时刻，然而现在可以在植物还是幼苗时通过DNA分析来确定这一点。由于遗传信息不会改变，或几乎不改变，所以可以使用植物先前或后续的生长阶段。因此，未来育种技术在大多数情况下将不再受限于可供育种者使用的土壤量，而是更有可能受限于能够被处理和分析的种子和幼苗的数量。育种过程中的一个重要步骤是播种可能引人关注的种子。这些种子例如可以来自后代，可能来自杂交亲本。目前的DNA技术使得可以处理更加多样化的种子。在育种过程中必须精确地监测种子。然而，每种类型的种子数量通常很小，因此不能使用标准播种机。这些机器配置成大规模地播种种子。这种播种机的示例包括圆筒，圆筒在其外周上设置有真空孔。使圆筒在装有大量种子的箱子附近旋转，使得种子通过真空吸附在圆筒的真空孔的位置处，然后在不同的地点释放，从而种子将落在给定的播种位置。例如因为在生长基底中形成多个凹部或空腔，所以通常在此使用包括多个播种位置的托盘。播种位置在此以规则的相互间距放置。上述机器不适合播种一批精选的种子，例如播种10至100粒种子。这个数量的种子不足以有效地能够播种，因为这些种子只能覆盖圆筒的很小一部分。大多数真空孔终究将保持未被覆盖。与存在大量种子(大于10000)的情况相反，不能确保种子真正地被播种。当数量很多时，总会有种子相对于真空孔很好地定位。这当然不是少量的情况。根据现有技术，因此种子在育种过程中被手动播种。这个过程是很耗时的。另外，还必须追踪哪粒种子播种在哪个位置。由于使用DNA分析，未来将会增加不同种子的数量，所以这个过程将变得越来越易于出错。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种解决方案，其中种子能够以较不劳动密集和较不易于出错的方式播种。该目的通过权利要求1限定的用于播种种子的系统来实现。根据本专利技术，该系统包括用于相对于多粒种子中的其余部分分离出单粒种子的分离装置，用于识别被分离出的种子的光学识别系统，用于拾取被分离出的种子且用于播种所拾取的种子的机械臂装置，以及用于控制分离装置、光学识别系统和机械臂装置的控制单元。根据本专利技术，单粒种子与多粒种子的其余部分分离。这使得可以自动拾取并播种被分离出的种子。种子是否被分离由光学识别系统来识别。所述多粒种子的所有种子优选具有相同的分类。更具体地，所述多粒种子的所有种子属于相同的植物科、属、种、亚种或变种。所述多粒种子也可以属于确定的杂交或杂交群体的后代，或者属于同一种群的植物。然而，所述多粒种子的种子可以例如不专属于以下属之一：芹属、鼠耳芥属、菾属、芸苔属、辣椒属、菊苣属、西瓜属、黄瓜属、南瓜属、胡萝卜属、二行芥属、芝麻菜属、大豆属、大麦属、莴苣属、稻属、萝卜属、茄属、菠菜属、小麦属和玉蜀黍属。该系统可以包括配置成存储种子简介的存储器，其中种子简介描述了关于种子尺寸和/或形状的特征，以用于分离。种子简介可以例如包括由用户加载到系统中的档案。控制单元可以在此实现为计算机或嵌入式系统，其可以分析加载的数据并且可以基于读取的数据来控制系统中的其他部件。种子简介可以包括种子的几何描述。当在确定的位置平放在平板上时，种子可以例如具有椭圆形轮廓。种子可以位于多个位置，其中种子也可以具有不同的轮廓。在这种情况下，种子简介可以包括每个位置的特征尺寸和/或形状。特征尺寸的示例包括长度、宽度、周长。通过种子简介，光学识别系统可以识别种子是否处于合适的位置并且在适当的地点被拾取。要不是例如由于种子太紧密地抵靠另一种子，种子所在的位置被认为不适于以可靠的方式拾取，种子也可能被识别为单粒种子。光学识别系统可以设置有用于记录多粒种子的图像的相机以及用于分析被记录的图像的图像分析单元。图像分析单元可以配置成基于种子简介来鉴别被分离出的种子。光学识别系统还可以包括输出单元，用于可选地经由控制单元将关于所鉴别的种子的位置信息输出至机械臂装置。图像分析单元例如可以配置成检测被记录的图像中的轮廓，并且如果检测到的轮廓的尺寸和/或形状对应于种子简介，则将该轮廓分配给种子。然后该系统可以配置成，如果检测到的轮廓和相邻轮廓之间的距离大于预定距离，则仅拾取检测到的种子。相邻轮廓在此可以是另一个单独的种子，其可以处于或可以不处于适于拾取的位置。然而，相邻轮廓也可以涉及一群种子。为了以可靠的方式拾取种子，机械臂装置需要离相邻种子一段确定的距离。基于检测到的轮廓确定是否是这种情况，并且可以在图像分析单元或控制单元内进行确定。控制单元可以配置成，如果光学识别系统已经检测到至少一个轮廓，但其中没有种子基于种子简介被识别出时，则控制单元控制分离装置再次分离种子。这种情况的一个示例是：在分离装置的第一分离过程之后已经从30粒种子中分离出10个，而另外20粒种子仍然是成群的。机械臂装置将首先拾取并任选地以预定的模式播种10个被分离出的种子。然后光学识别系统将识别轮廓，即剩余集群的轮廓。然而，该集群将不被认为是种子。在这种情况下，控制单元可以再次控制分离装置，以分离种子的剩余集群。分离装置包括例如振动板。这种板可以连接至多个可单独移动的马达，由此该板获得多个运动自由度。这也可以影响种子在振动板上的位置。如果已经播种了足够的种子，则剩余的种子因此可以通过振动板的适当运动沿振动板的确定方向被甩掉并进入废物容器中。机械臂装置可以包括机械臂，该机械臂在一端设有吸嘴。利用该吸嘴，可以通过合适的低压将种子吸附在吸嘴上。吸嘴包括用于该目的具有小开口的本体，种子无法通过该小开口被吸入。也可以将小开口连接至压缩空气系统，使其可以在用于拾取种子的吸力和用于播种种子的推力之间切换。也可以通过给小开口通风来实现播种，而不在此使用压缩空气。为了在种子被卡在小开口中的情况下疏通小开口，也可以在吸嘴的管道中接收可动销。在另一个或进一步的实施例中，系统被配置成比较分别在机械臂装置拾取被分离出的种子之后和之前被记录的图像，其中控制单元被配置成如果所比较的图像之间差异不足，则再次控制机械臂装置以拾取被分离出的种子。如果确本文档来自技高网...

【技术保护点】
播种多粒种子的系统，包括：分离装置，用于相对于所述多粒种子的其余部分分离出单粒种子；光学识别系统，用于识别被分离出的种子；机械臂装置，用于拾取被分离出的种子并播种被拾取的种子；以及控制单元，用于控制所述分离装置、所述光学识别系统和所述机械臂装置；其中所述种子被播种在具有多个播种位置的生长基底上，所述生长基底例如托盘；所述系统还包括：基底移动单元，用于以步进方式移动所述生长基底，其中所述生长基底包括横向于所述生长基底的运动方向的一排播种位置，其中所述控制单元被配置成控制所述机械臂装置每次在一排播种位置中的一个播种位置播种一粒种子，并且当在这排中的播种已经完成时，控制所述基底移动单元以将随后排播种位置带到位；和多个下落管，所述多个下落管被设置成使得每个下落管的每个下开口能够在操作期间与和同一排相关联的各自的播种位置对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.14 NL 20146371.播种多粒种子的系统，包括：分离装置，用于相对于所述多粒种子的其余部分分离出单粒种子；光学识别系统，用于识别被分离出的种子；机械臂装置，用于拾取被分离出的种子并播种被拾取的种子；以及控制单元，用于控制所述分离装置、所述光学识别系统和所述机械臂装置；其中所述种子被播种在具有多个播种位置的生长基底上，所述生长基底例如托盘；所述系统还包括：基底移动单元，用于以步进方式移动所述生长基底，其中所述生长基底包括横向于所述生长基底的运动方向的一排播种位置，其中所述控制单元被配置成控制所述机械臂装置每次在一排播种位置中的一个播种位置播种一粒种子，并且当在这排中的播种已经完成时，控制所述基底移动单元以将随后排播种位置带到位；和多个下落管，所述多个下落管被设置成使得每个下落管的每个下开口能够在操作期间与和同一排相关联的各自的播种位置对准。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多粒种子的所有种子具有相同的分类，更具体地，所述多粒种子的所有种子属于相同的植物科、属、种、亚种或变种，或者属于杂交或杂交群体的后代，或者属于同一种群。3.根据权利要求1或2所述的系统，还包括被配置成存储种子简介的存储器，其中所述种子简介描述了关于种子的尺寸和/或形状的特征以用于分离。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述光学识别系统包括：相机，用于记录所述多粒种子的图像；图像分析单元，用于分析被记录的图像，其中所述图像分析单元被配置成基于所述种子简介来鉴别被分离出的种子；输出单元，用于将关于被鉴别的种子的位置信息输出至所述机械臂装置。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述图像分析单元被配置成检测被记录的图像中的轮廓，并且如果检测到的轮廓的尺寸和/或形状对应于所述种子简介，则将所述轮廓分配给种子。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述系统被配置成如果检测到的轮廓和相邻轮廓之间的距离大于预定距离，则仅拾取检测到的种子。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中所述控制单元被配置成如果所述光学识别系统已经检测到至少一个轮廓，但其中没有种子基于所述种子简介被识别出时，则控制所述分离装置再次分离种子。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述分离装置包括振动板。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述机械臂装置包括机械臂，所述机械臂在一端处设有吸嘴。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统被配置成比较在所述机械臂装置拾取被分离出的种子之后和之前被记录的图像，其中所述控制单元被配置成如果被比较的图像之间的差异不足，则再次控制所述机械臂装置拾取被分离出的种子。11.根据权利要求10所述的系统，其中针对被分离出的种子的所述重复拾取来调整深度设定，所述深度设定对应于到被分离出的种子所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里亚努斯·约翰内斯·科内利斯·博维，
申请(专利权)人：瑞克斯旺种苗集团公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL