NL2014637B1 - Systeem en werkwijze voor het zaaien van zaden. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze voor het zaaien van zaden. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een inrichting en werkwijze voor het zaaien van zaden als onderdeel van een plantveredelingsproces. Het systeem volgens de uitvinding omvat een scheidingsinrichting voor het scheiden van een enkel zaadje ten opzichte van een restant van het veelvoud aan zaden, een optisch herkenningssysteem voor het herkennen van het gescheiden zaadje, een robotarminrichting voor het oppakken van het gescheiden zaadje en voor het zaaien van het opgepakte zaadje, en een besturingseenheid voor het besturen van de scheidingsinrichting, het optische herkenningssysteem en de robotarminrichting. Met dit systeem is het mogelijk zaadjes op een nauwkeurigere en minder foutgevoelige wijze te zaaien.

Description

Systeem en werkwijze voor het zaaien van zaden

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem en werkwijze voor het zaaien van zaden. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een systeem en werkwijze voor het zaaien van zaden als onderdeel van een plantveredelingsproces.

Bij het veredelen van planten wordt getracht een plantenras te verkrijgen welke één of meerdere gewenste eigenschappen heeft. Hiertoe kunnen één of meerdere plantenrassen gekruist worden en kan binnen de zo verkregen nakomelingen gezocht worden naar geschikte kandidaten. Deze kandidaten kunnen vervolgens aan verdere kruising- en selectiestappen worden onderworpen.

Door de opkomst van DNA technieken is het mogelijk om al in een vroeg stadium te bepalen of een plant een gewenste eigenschap bezit. Het jonge plantje kan bijvoorbeeld bemonsterd worden, waarbij een klein deel van de plant wordt weggenomen voor DNA analyse. Indien deze analyse aangeeft dat de plant de gewenste eigenschap heeft, gebaseerd op de verkregen genetische informatie, kan deze plant al in een vroeg stadium geselecteerd worden voor verdere stappen. Dit in tegenstelling tot eerdere benaderingen waarbij een plant eerst aanzienlijk gegroeid moest zijn voordat veelal optisch bepaald kon worden of de plant de gewenste eigenschappen had. Bij deze technieken was het dus noodzakelijk om een groot oppervlak te reserveren waarop de planten konden groeien. Door middel van DNA technieken is het mogelijk planten te selecteren in een stadium waarin ze nog relatief klein zijn en dus weinig oppervlak innemen. Alleen de geselecteerde planten dienen hierbij nog verder te groeien. In tegenstelling tot de eerdere benaderingen zijn het dus alleen de interessante planten die verder groeien. Hierdoor wordt een aanzienlijke ruimtebesparing bereikt.

Het gebruik van de DNA technieken maakt het ook mogelijk dat de selectiestappen sneller kunnen worden uitgevoerd. Was het bij eerdere benaderingen nog noodzakelijk te wachten op het moment totdat een min of meer volgroeide plant een gewenste eigenschap wel dan niet vertoonde, is het nu mogelijk dit door middel van DNA analyse vast te stellen op het moment dat de plant nog een zaailing is. Eerdere or latere groeistadia van de plant kunnen evenwel gebruikt worden omdat de genetische informatie niet tot nauwelijks verandert.

In de toekomst zullen veredelingstechnieken dus veelal niet meer beperkt zijn in de hoeveelheid grond die een veredelaar tot zijn beschikking heeft, maar eerder door de hoeveelheid zaden en jonge plantjes die verwerkt en geanalyseerd kunnen worden.

Een belangrijke stap tijdens het veredelingsproces is het uitzaaien van mogelijk interessante zaden. Deze zaden kunnen bijvoorbeeld afkomstig zijn van nakomelingen, eventueel van gekruiste ouderlijnen. Door de huidige DNA technieken wordt het mogelijk met een veel grotere diversiteit aan zaden te werken. Deze zaden moeten tijdens het verdelingsproces nauwkeurig gevolgd kunnen worden.

Echter, de hoeveelheid zaden per type zijn veelal zodanig laag dat niet gebruik kan worden gemaakt van standaard zaaimachines. Deze machines zijn ingericht voor het op grote schaal uitzaaien van zaden. Een voorbeeld van een dergelijke zaaimachine omvat een cilinder welke aan zijn omtrek is voorzien van vacuümgaten. Door deze cilinder te draaien in de nabijheid van een bak met daarin een grote hoeveelheid zaden kan bereikt worden dat de zaden door het vacuüm ter plaatse van de vacuümgaten tegen de cilinder worden aangezogen om vervolgens op een andere locatie losgelaten te worden, waardoor de zaadjes op gegeven zaaiposities zullen vallen. Veelal wordt hierbij gebruik gemaakt van trays welke een veelvoud aan zaaiposities omvatten, bijvoorbeeld doordat een veelvoud aan uitsparingen of holtes is gemaakt in een groeisubstraat. De zaaiposities zijn hierbij op een regelmatige onderlinge afstand geplaatst.

Bovenstaande machine is niet geschikt voor het uitzaaien van een selecte groep zaden, bijvoorbeeld 10 tot 100 zaden. Dit aantal zaden is niet voldoende om effectief te kunnen zaaien omdat de zaden slechts een zeer gering deel van de cilinder zouden kunnen bedekken. Het grootste deel van de vacuümgaten zal immers onbedekt blijven. Verder kan niet, in tegenstelling tot bij een groot aantal zaden > 10000, verzekerd worden dat de zaden ook daadwerkelijk gezaaid worden. Bij grote aantallen zijn er altijd wel zaden die goed liggen ten opzichte van de vacuümgaten. Dit is bij kleine hoeveelheden zeker niet zo.

Volgens de huidige stand van de techniek worden zaden bij een verdelingsproces daarom handmatig gezaaid. Dit proces is tijdrovend. Tevens moet bijgehouden worden welke zaadje op welke plaats is gezaaid. Doordat in de toekomst de hoeveelheden verschillende zaden zal toenemen door het gebruik van DNA analyse, wordt dit proces steeds foutgevoeliger.

Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding een oplossing te verschaffen waarbij zaden op een minder arbeidsintensieve en minder foutgevoelige wijze kunnen worden gezaaid.

Dit doel is bereikt met het systeem voor het zaaien van zaden zoals gedefinieerd in conclusie 1. Volgens de uitvinding omvat dit systeem een scheidingsinrichting voor het scheiden van een enkel zaadje ten opzichte van een restant van het veelvoud aan zaden, een optisch herkenningssysteem voor het herkennen van het gescheiden zaadje, een robotarminrichting voor het oppakken van het gescheiden zaadje en voor het zaaien van het opgepakte zaadje, en een besturingseenheid voor het besturen van de scheidingsinrichting, het optische herkenningssysteem en de robotarminrichting.

Volgens de uitvinding wordt een enkel zaadje gescheiden van een restant van het veelvoud aan zaden. Dit maakt het mogelijk het gescheiden zaadje automatisch op te pakken en uit te zaaien. Of een zaadje gescheiden is, wordt herkend door een optisch herkenningssysteem.

Alle zaden uit het genoemde veelvoud aan zaden hebben bij voorkeur dezelfde taxonomische indeling. Meer in het bijzonder behoren alle zaden uit het genoemde veelvoud tot dezelfde plantfamilie, genus, soort, ondersoort, of ras. Ook kunnen de zaden uit genoemde veelvoud tot de nakomelingen van een bepaalde kruising of groepen kruisingen behoren, of behoren tot planten van een zelfde populatie. De zaden uit het genoemde veelvoud aan zaden kunnen bijvoorbeeld, maar niet uitsluitend, behoren tot een van de volgende genera: Apium, Arabidopsis, Beta, Brassica, Capsicum, Cichorium, Citrillus, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Diplotaxis, Eruca, Glycine, Hordeum, Lactuca, Oryza, Raphanus, Solanum, Spinacia, Triticum, and Zea.

Het systeem kan een geheugen omvatten welke is ingericht voor het opslaan van een zaadprofiel, waarbij het zaadprofiel karakteristieken beschrijft over de afmetingen en/of vorm van het te scheiden zaadje. Het zaadprofiel kan bijvoorbeeld een door een gebruiker gemaakt bestand omvatten dat in het systeem wordt geladen. Hierbij kan de besturingseenheid uitgevoerd zijn als een computer of een embedded systeem dat de geladen gegevens kan analyseren en de andere componenten in het systeem kan aansturen op basis van de gelezen gegevens.

Een zaadprofiel kan een geometrische beschrijving van een zaadje omvatten. Als voorbeeld kan een zaadje een elliptische contour vertonen als het in een bepaalde positie op een vlakke plaat ligt. Het is mogelijk dat een zaadje in meerdere posities kan liggen, waarin het tevens verschillende contouren kan vertonen. In een dergelijk geval kan het zaadprofiel per positie karakteristieke afmetingen en/of vormen omvatten. Voorbeeld van karakteristieke afmetingen zijn lengte, breedte, omtrek.

Door middel van het zaadprofiel kan het optisch herkenningssysteem herkennen of een zaadje in een geschikte positie en op een geschikte plek ligt om te worden opgepakt. Het is tevens mogelijk dat een zaadje wel als een enkel zaadje wordt herkend maar dat de positie waarin het zaadje ligt als ongeschikt wordt beoordeeld om betrouwbaar te worden opgepakt, bijvoorbeeld omdat het zaadje te dicht tegen een ander zaadje aanligt.

Het optische herkenningssysteem kan voorzien zijn van een camera voor het opnemen van een beeld van het veelvoud aan zaden en een beeldanalyse-eenheid voor het analyseren van het opgenomen beeld. De beeldanalyse-eenheid kan zijn ingericht het gescheiden zaadje te identificeren op basis van het zaadprofiel. Verder kan het optische herkenningssysteem een uitvoereenheid omvatten voor het uitvoeren van positie informatie over het geïdentificeerde zaadje naar de robotarminrichting, eventueel onder tussenkomst van de besturingseenheid.

Als voorbeeld kan de beeldanalyse-eenheid zijn ingericht een contour te detecteren in het waargenomen beeld en om de contour toe te wijzen aan een zaadje indien afmetingen en/of vorm van de gedetecteerde contour overeenkomen met het zaadprofiel. Vervolgens kan het systeem zijn ingericht enkel het gedetecteerde zaadje op te pakken indien de afstand tussen de gedetecteerde contour en een naastgelegen contour boven een vooraf bepaalde afstand is. De naastgelegen contour kan hierbij een ander afzonderlijk zaadje betreffen dat wel of niet in een geschikte positie ligt om op te pakken. Echter, de naastgelegen contour kan ook betrekking hebben op een cluster van zaden.

De robotarminrichting heeft voor het betrouwbaar oppakken van een zaadje een bepaalde afstand tot een naastgelegen zaadje nodig. De bepaling of dit het geval is, geschiedt op basis van de waargenomen contouren en kan plaatsvinden binnen de beeldanalyse-eenheid of besturingseenheid.

De besturingseenheid kan zijn ingericht de scheidingsinrichting aan te sturen voor het nogmaals scheiden van de zaadjes indien het optische herkenningssysteem ten minste één contour heeft gedetecteerd, maar waarbij geen zaadje is herkend op basis van het zaadprofiel. Een voorbeeld van een dergelijke situatie is dat na een eerste scheidingsbewerking van de scheidingsinrichting 10 van de 30 zaden zijn gescheiden en dat de overige 20 zaden nog geclusterd liggen. De robotarminrichting zal eerst de 10 gescheiden zaden oppakken en uitzaaien, eventueel in een vooraf bepaald patroon. Hierna zal het optische herkenningssysteem een contour herkennen, namelijk die van het resterende cluster. Dit cluster zal echter niet als zijnde een zaadje worden herkend. De besturingseenheid kan in een dergelijk geval de scheidingsinrichting opnieuw aansturen om het resterende cluster zaden te scheiden.

De scheidingsinrichting omvat bijvoorbeeld een trilplaat. Een dergelijke plaat kan zijn verbonden aan een veelvoud aan afzonderlijk beweegbare motoren waardoor de plaat meerdere bewegingsvrijheden krijgt. Dit maakt het tevens mogelijk de positie van de zaden op de trilplaat te beïnvloeden. Zo kan een restant aan zaden, indien voldoende zaden gezaaid zijn, door een geschikte beweging van de trilplaat in een bepaalde richting van de trilplaat worden geworpen in een afvalcontainer.

De robotarminrichting kan een robotarm omvatten welke aan een einde is voorzien van een zuigmondstuk. Met dit zuigmondstuk kan een zaadje door middel van een geschikte onderdruk tegen het zuigmondstuk aan worden gezogen. Hiertoe omvat het zuigmondstuk een lichaam met een kleine opening door welke het zaadje niet kan worden gezogen. Het is tevens mogelijk de kleine opening aan te sluiten op een perslucht systeem zodat gewisseld kan worden tussen een zuigkracht voor het oppakken van een zaadje en een duwkracht voor het uitzaaien van het zaadje. Het uitzaaien kan tevens worden bereikt door het ontluchten van de kleine opening, zonder hierbij gebruik te maken van perslucht.

In het kanaal van het zuigmondstuk kan tevens een beweegbare pen zijn opgenomen voor het ontstoppen van de kleine opening in het geval dat een zaadje klem zit in de kleine opening.

In een andere of verdere uitvoeringsvorm is het systeem ingericht voor het vergelijken van een waargenomen beeld na en voor het door de robotarminrichting oppakken van het gescheiden zaadje, waarbij de besturingseenheid is ingericht nogmaals de robotarminrichting aan te sturen voor het oppakken van het gescheiden zaadje indien er onvoldoende verschil is tussen de vergeleken beelden. Indien er bepaald is dat een zaadje niet is opgepakt kan een diepte instelling, overeenkomend met de afstand van het zuigmondstuk tot een ondergrond waarop het gescheiden zaadje ligt, worden aangepast voor het genoemde nogmaals oppakken van het gescheiden zaadje.

Met deze techniek is het tevens mogelijk te bepalen of een zaadje klem blijft zitten.

Immers, het is dan niet meer mogelijk een verder zaadje op te pakken. Hierdoor zullen de beelden voor en na het oppakken van een volgend zaadje nagenoeg hetzelfde zijn. Dat wil zeggen dat door middel van de beeldanalyse eenheid bepaald kan worden dat er geen zaadje meer wordt opgepakt. Indien het herhaaldelijk aansturen van de robotarminrichting geen oplossing biedt, kan een foutmelding worden gegenereerd waardoor een gebruiker het zuigmondstuk kan inspecteren. Het is echter ook mogelijk dat eerst de pen wordt geactiveerd voor het reinigen van het zuigmondstuk.

Om te controleren of een zaadje daadwerkelijk is gezaaid bestaan ook andere mogelijkheden. Het is bijvoorbeeld mogelijk om dit met een optisch systeem vast te stellen ter plaatse van de zaaipositie. Hiertoe kan gebruik gemaakt worden van het eerdergenoemde of een verder optisch herkenningssysteem. Tevens kan de druk in het eerdergenoemde kanaal worden gemeten. Immers, het loslaten van het zaadje zal een toename in de druk veroorzaken.

Indien bepaald is dat een zaadje klem blijft zitten kan de robotarminrichting de in het kanaal aanwezige pen bedienen voor het schoonmaken van de kleine opening. Hierna zal het systeem nogmaals proberen een zaadje in de gemiste zaaipositie te plaatsen.

Het systeem kan verder zijn voorzien van een toevoerinrichting voor het toevoeren van de zaadjes in een houder. Voorbeelden van geschikte houders zijn bijvoorbeeld buisjes, schaaltjes e.d. Het is verder mogelijk dat gebruik wordt gemaakt van een houder in welke meerdere compartimenten zijn verschaft voor het houden van zaden met verschillende taxonomische indelingen. Een voorbeeld hiervan is een cassette waarin meerdere buisjes geplaatst kunnen worden, waarbij één buisje telkens correspondeert met één taxonomische indeling.

De besturingseenheid kan zijn ingericht voor het besturen van de robotarminrichting voor het aangrijpen van de houder en voor het uit de houder en naar de scheidingsinrichting brengen van de zaadjes. Als voorbeeld kan de robotarminrichting een buisje met zaadjes pakken en deze draaien boven de trilplaat zodanig dat de zaadjes uit het buisje op de trilplaat vallen. Hiertoe kan de robotarminrichting een eerste inrichting omvatten voor het oppakken van het gescheiden zaadje en een tweede inrichting voor het aangrijpen van de houder. Hierbij kan de eerste inrichting het eerder genoemde zuigmondstuk omvatten en de tweede inrichting een grijper of ander zuigmondstuk.

Het geheugen kan zijn ingericht voor het opslaan van een zaaiprogramma omvattende een correlatie tussen informatie aangaande de taxonomische indeling van de zaden en een zaaipatroon voor het genoemde zaaien. Verschillende planten kunnen een verschillend zaaipatroon vereisen doordat verschillende planten een andere minimale onderlinge afstand nodig hebben om goed te kunnen groeien. Hierbij kan een zaaipatroon aangeven dat zaden op elke beschikbare zaaipositie gezaaid kunnen worden, bijvoorbeeld bij relatief kleine planten, of dat er bepaalde zaaiposities overgeslagen dienen te worden voor het bereiken van een bepaalde onderlinge afstand. Tevens kan in het zaaiprogramma expliciet een zaaipositie worden aangeven per zaadje. Als voorbeeld kan het zaaiprogramma aangeven dat er 30 zaadjes geplaatst dienen te worden in zaaiposities 1-30. Hierbij is het mogelijk dat het systeem reeds informatie omvat welke x-y posities voor het aansturen van de robotarmrichting nodig zijn voor het op de betreffende zaaiposities zaaien van de zaadjes.

Het is mogelijk dat het zaaiprogramma verder het aantal te zaaien zaden omvat per taxonomische indeling en waarbij, indien dit aantal gezaaid is en er nog zaden resteren, de besturingseenheid is ingericht de scheidingsinrichting te besturen voor het afvoeren van de resterende zaden. Indien het zaaiprogramma bijvoorbeeld aangeeft dat er 30 zaden gezaaid moeten worden en er liggen 40 zaden op de scheidingsinrichting, dan zullen er 10 zaden worden af gevoerd nadat er 30 zaden gezaaid zijn.

De besturingseenheid kan verder zijn ingericht om bij te houden op welke zaaipositie een zaadje met een bepaalde taxonomische indeling is gezaaid en/of het zaaiprogramma kan informatie omvatten over op welke zaaipositie een zaadje met een bepaalde taxonomische indeling gezaaid dient te worden. In het eerste geval kan de besturingseenheid zijn ingericht om informatie uit te voeren omvattende een correlatie tussen de taxonomische indeling van een zaadje en de zaaipositie waar dit zaadje is gezaaid. Deze informatie kan vervolgens aan het zaaiprogramma worden toegevoegd, waardoor het gewijzigde zaaiprogramma later kan worden gebruikt.

In een uitvoeringsvorm worden de zaden gezaaid op een groeisubstraat met een veelvoud aan zaaiposities, zoals een tray, waarbij het groeisubstraat bij voorkeur is voorzien van een identificator. Een tray kan hierbij zijn vervaardigd uit een veelvoud aan kunststof compartimenten welke onderling zijn verbonden en welke een in hoofdzaak constante onderlinge afstand hebben. In elk compartiment kan een geschikt groeimedium zijn voorzien. Het is ook mogelijk een dergelijk medium na het zaaien te plaatsen in elk compartiment. Verder kan het groeisubstraat ook geheel uit het groeimedium bestaan, waarbij de zaaiposities door middel van verdiepingen in het groeimedium zijn gevormd.

Het systeem kan verder een substraat beweegeenheid omvatten voor het stapsgewijs bewegen van het groeisubstraat, waarbij het groeisubstraat een rij aan zaaiposities omvat dwars op een bewegingsrichting van het groeisubstraat, en waarbij de besturingseenheid is ingericht de robotarminrichting te besturen voor het zaaien van telkens één zaadje in één zaaipositie van een rij, en om, indien het zaaien in de rij voltooid is, de substraat beweegeenheid te besturen voor het in positie brengen van een volgende rij zaaiposities. Hierbij is het mogelijk dat enkel zaden met dezelfde taxonomische indeling in een rij worden toegestaan.

Het systeem kan verder een veelvoud aan valbuizen omvatten welke zodanig zijn opgesteld dat elke onderste opening van elke valbuis tijdens bedrijf uitgericht kan worden met een respectievelijke zaaipositie behorende bij dezelfde rij. In een voorbeeld omvat het groeisubstraat 30 rijen zaaiposities, waarbij elke rij 10 zaaiposities omvat. In dit geval kan het systeem 10 valbuizen omvatten waarbij de onderste openingen, uit welke zaadjes vallen, zijn uitgelijnd met de 10 zaaiposities in een rij. De robotarminrichting zal nu telkens één zaadje in één valbuis plaatsen waardoor het geplaatste zaadje in een overeenkomstige zaaipositie zal vallen. In dit voorbeeld zal de robotarminrichting 10 zaadjes op deze manier plaatsen. Hierna zal het groeisubstraat één rij opschuiven.

Het systeem kan een identifïcator applicatie eenheid omvatten voor het aanbrengen van de identifïcator op het groeisubstraat. Deze identifïcator maakt een koppeling mogelijk met het zaaiprogramma dat gebruikt is voor het zaaien van zaden in het groeisubstraat. Het systeem is bij voorkeur zodanig ingericht dat met behulp van het zaaiprogramma en de identifïcator van het groeisubstraat eenduidig vast te stellen is wat de taxonomische indeling is van de zaadjes welke in het groeisubstraat gezaaid zijn. Het groeisubstraat kan een geheugendrager omvatten, waarbij de besturingseenheid is ingericht om informatie over op welke zaaipositie een zaadje met een bepaalde taxonomische indeling is gezaaid, op te slaan in de geheugendrager.

Het zaaiprogramma kan de eerder genoemde correlatie omvatten voor zaden met verschillende taxonomische indeling. Dit maakt het mogelijk meerdere types zaden te zaaien met een enkel zaaiprogramma. Als voorbeeld kan de toevoerinrichting zijn ingericht een veelvoud aan houders toe te voeren, waarbij ten minste twee houders zaden met verschillende taxonomische indeling omvatten. Elke houder heeft zelf bij voorkeur enkel zaden met dezelfde taxonomische indeling. Echter, binnen de context van de onderhavige uitvinding wordt niet uitgesloten dat het optische herkenningssysteem in staat is zaden met verschillende taxonomische indeling te herkennen op basis van respectievelijke zaadprofielen. Hierdoor is er, strikt genomen, geen noodzaak meer om te zaaien op volgorde van taxonomische indeling.

Het systeem kan tevens een inrichting omvatten voor het aan de gezaaide zaden toevoeren van één of meerdere stoffen gekozen uit de groep bestaande uit water, ontkieming bevorderende middelen, groei bevorderende middelen, en pesticiden. Een dergelijke inrichting is bij voorkeur stroomafwaarts van het zaaien opgesteld. Hierbij is het mogelijk dat het zaaiprogramma stofinformatie omvat per zaadje of per taxonomische indeling over welke van de genoemde stoffen toegevoerd moet worden. De besturingseenheid kan hierbij zijn ingericht de inrichting voor het toevoeren van deze stoffen te besturen in afhankelijkheid van de stofinformatie.

Volgens een tweede aspect verschaft de uitvinding een werkwijze voor het zaaien van zaden welke de stappen omvat van het met een scheidingsinrichting scheiden van een enkel zaadje ten opzichte van een restant van het veelvoud aan zaden, het optisch herkennen van het gescheiden zaadje met een optisch herkenningssysteem, het met een robotarminrichting oppakken van het gescheiden zaadje en het met de robotarminrichting zaaien van het opgepakte zaadje.

In het hiernavolgende zal de uitvinding in meer detail worden besproken onder verwijzing naar de bij gevoegde figuren, waarbij:

Figuren 1 en 2 een schematisch overzicht van een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding tonen;

Figuur 3 een detailaanzicht toont van het koppeldeel uit de robotarminrichting getoond in figuur 1; en

Figuur 4 een voorbeeld geeft van een zaadprofiel.

Figuren 1 en 2 tonen een schematisch overzicht van een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Deze omvat een toevoerinrichting 1 welke een veelvoud aan cassettes 2 kan transporteren. In elke cassette 2 kunnen een veelvoud aan buisjes 3 met zaadjes geplaatst worden. In het hiernavolgende zal worden aangenomen dat in elk buisje 3 zaadjes met dezelfde taxonomische indeling, bijvoorbeeld komkommer of tomaat, aanwezig zijn.

Toevoerinrichting 1 verplaatst cassettes 2 naar een positie waarin robotarminrichting 4 in staat is om buisjes 3 aan te grijpen. Robotarminrichting 4 is hiertoe voorzien van een tweede grijporgaan 5 wat in meer detail is weergegeven in figuur 3. Dit orgaan wordt gebruikt om een buisje 3 uit een cassette 2 te nemen en de inhoud van buisje 3, dat wil zeggen de zaadjes, te legen op een trilplaat 6. Bij voorkeur bevinden zich tijdens bedrijf enkel zaadjes met dezelfde taxonomische indeling op trilplaat 6.

Grijporgaan 5 omvat een rubber of andersoortige veerkrachtige element met daarin één of meerdere gaten welke zijn aangesloten op leiding 30. Hierbij is leiding 30 aangesloten op een vacuümpomp voor het genereren van aanzuigkracht welke nodig is voor het oppakken van een buisje 3.

Robotarminrichting 4 omvat een veelvoud aan individueel beweegbare armen 7 welke scharnierend zijn verbonden aan een koppeldeel 8. Hierbij kan tweede grijporgaan 5 verbonden zijn aan koppeldeel 8.

Het systeem uit figuur 1 omvat verder een optisch herkenningssysteem 9 dat één of meerdere optische camera’s 19 omvat, zie figuur 2. Deze is of zijn opgesteld een beeld op te nemen van trilplaat 6 en de eventueel daarop aanwezige zaadjes.

Alvorens het zaaiproces aanvangt, heeft de gebruiker in een geheugen (niet getoond) van het systeem een zaaiprogramma geladen. In het hiernavolgende zal uitgegaan worden van een zaaiprogramma dat gerelateerd is aan het zaaien van twee soorten zaden, dat wil zeggen zaden met verschillende taxonomische indelingen. Het zaaiprogramma omvat in dit voorbeeld het aantal zaadjes dat per soort gezaaid dient te worden, het zaaipatroon, en een zaadprofiel.

Een zaaipatroon geeft aan op welke zaaiposities een zaadje gezaaid dient te worden. Dit kan een absolute positieaanduiding omvatten welke verwerkt kan worden door robotarminrichting 4. Echter, in dit voorbeeld omvat het zaaipatroon informatie over de onderlinge afstand die minimaal gehanteerd dient te worden. Deze onderlinge afstand is gerelateerd aan de groeiwijze van het zaadje of de hieruit afkomstige plant. Sommige planten hebben reeds in een vroeg stadium veel ruimte nodig. Het zaaipatroon kan dus informatie omvatten dat zaadjes niet direct naast elkaar gezaaid dienen te worden maar dat er telkens één of meerdere lege zaaiposities tussen moet zitten.

Een zaadprofiel heeft betrekking op de vorm en/of afmetingen van een zaadje. Sommige zaadjes zijn rond en plat terwijl andere meer ei vormig zijn. Het zaadprofiel omvat informatie waarmee het optische herkenningssysteem kan besluiten of een zaadje voldoende geïsoleerd ligt ten opzichte van andere zaadjes en of het waargenomen zaadje correspondeert met het te zaaien zaadje.

Figuur 4 toont een voorbeeld van een zaadprofiel. In dit voorbeeld vermeldt het zaadprofiel dat het te detecteren zaadje een ellipsvormig profiel dient te hebben, waarbij een waargenomen contour 10 van het zaadje dient te liggen tussen een maximale contour 11 en een minimale contour 12 welke zijn vermeld in het zaadprofiel. In dit voorbeeld wordt uitgegaan van de situatie waarin de waargenomen contour van een zaadje min of meer identiek is ongeacht zijn ligging. Echter, een zaadje kan een zodanige vorm hebben dat het zaadje op meerdere manieren stabiel op trilplaat 6 kan liggen. Het zaadprofiel kan per stabiele positie maximale en minimale contouren en/of afmetingen omvatten. In dit geval kan dus niet alleen een zaadje herkend worden als zodanig maar kan tevens ook de positie waarin het zaadje op trilplaat 6 ligt bepaald worden. Deze informatie kan vervolgens gebruikt worden om robotarminrichting 4 optimaal aan te sturen.

Het systeem omvat een besturingseenheid (niet getoond) voor het besturen van de verscheidene onderdelen van het systeem. Deze eenheid kan bijvoorbeeld toevoerinrichting 1 aansturen om één cassette 2 in een positie te brengen voor robotarminrichting 4. Deze laatste kan vervolgens bestuurd worden om, op basis van het zaaiprogramma, een buisje 3 uit cassette 2 te nemen. Veelal omvatten buisjes 3 een identificator, zoals een streepjescode, welke de inhoud van het buisje identificeert. Robotarminrichting 4 kan nu een buisje 3 uit een cassette 2 nemen en de identificator van dit buisje laten lezen door een hiertoe ingerichte scaneenheid. Deze eenheid is bij voorkeur onderdeel van optisch herkenningssysteem 9. Na het scannen van de identificator weet het systeem welke zaadjes in het opgepakte buisje zitten. Deze gegevens worden vergeleken met het zaaiprogramma. Indien het zaaiprogramma aangeeft dat de betreffende zaadjes gezaaid dienen te worden, zal robotarminrichting 4 de inhoud van het buisje op trilplaat legen 6. Overigens wordt niet uitgesloten dat een bepaalde volgorde gehanteerd dient te worden tijdens het zaaien. Zo is het mogelijk dat robotarminrichting 4 het buisje terugplaatst en op zoek gaat naar het buisje met de zaadjes welke als eerste gezaaid dienen te worden.

Nadat de inhoud van buisje 3 is geleegd op trilplaat 6, zal trilplaat 6 gaan trillen om de zaadjes onderling te scheiden. Dit is een noodzakelijke stap omdat doorgaans na het legen van het buisje, zaadjes op elkaar dan wel direct naast elkaar zullen liggen. Dit maakt het enerzijds onmogelijk dan wel zeer moeilijk om de taxonomische indeling van het zaadje te controleren, anderzijds is het onmogelijk dan wel zeer moeilijk om de zaadjes individueel met robotarminrichting 4 van trilplaat 6 op te pakken.

Trilplaat 6 kan zijn uitgevoerd als een plaat welke verbonden is met drie of meer actuatoren welke elk de plaat in een andere richting kunnen bewegen, dan wel roteren. Dergelijke trilplaten zijn bekend uit de stand van de techniek. Door het combineren van bewegingen van de actuatoren kunnen de zaadjes op de trilplaat doelgericht gemanipuleerd worden.

Nadat trilplaat 6 kort heeft getrild, wordt deze beweging gestopt en zal optische herkenningssysteem 9 verifiëren of er een zaadje met de gewenste afmetingen en/of positie op trilplaat 6 ligt en of dit zaadje voldoende is verwijderd van het meest nabije andere zaadje. Hiertoe omvat optische herkenningssysteem 9 een beeldanalyse eenheid welke gebruik maakt van op zichzelf genomen bekende beeldverwerkingstechnieken voor het vergelijken van een waargenomen contour en één of meerdere referentiecontouren.

Indien bepaald is dat er een gewenst zaadje op voldoende afstand van andere zaadjes aanwezig is op trilplaat 6, zal optische herkenningssysteem 9 positie informatie uitvoeren naar de besturingseenheid en/of robotarminrichting 4 zodat deze laatste het zaadje kan oppakken. Hiertoe is robotarminrichting 4 voorzien van een zuigmondstuk 13 welke verbonden is aan koppeldeel 8. Zuigmondstuk 13 wordt gevormd door één of meerdere kleine openingen 14 aan het einde van een luchtkanaal in een lichaam. Dit kanaal is via een leiding 31 aangesloten op een luchtsysteem. Dit luchtsysteem omvat bij voorkeur een vacuümpomp voor het afpompen van het kanaal om zodanig een zaadje op te zuigen. Door te openingen niet te groot te kiezen, kan worden voorkomen dat het zaadje in het kanaal geraakt.

Nadat robotarminrichting 4 het zaadje heeft opgepakt beweegt robotarminrichting 4 koppeldeel 8 naar een valbuis 15 welke overeenkomt met een zaaipositie voor het zaadje. Valbuis 15 is in meer detail getoond in figuur 2. De onderste einden van valbuizen 15 zijn onderling verbonden door een koppelelement 16. Dit is ook aangebracht aan de bovenzijde waar bovenste openingen 18 van valbuizen 15 onderling zijn verbonden door een koppelelement 17. Tijdens bedrijf zal robotarminrichting 4 met zuigmondstuk 13 een zaadje van trilplaat 6 oppakken en in één van de openingen 18 laten vallen.

Uit figuren 1 en 2 is duidelijk dat de uiteinden van valbuizen 15 op één lijn staan opgesteld. Dit maakt het mogelijk om te zaaien in een groeisubstraat dat een veelvoud aan zaaiposities omvat, zoals een tray. Een tray omvat bijvoorbeeld een rij van 20 zaaiposities in een richting dwars op de bewegingsrichting van de tray, welke bewegingsrichting is weergegeven door pijl 17 in figuur 1, en 30 of meer rijen in de bewegingsrichting. Bij voorkeur zijn de zaaiposities in een regelmatig patroon geplaatst, zoals in een schaakbordpatroon.

Omwille van de eenvoud is in figuren 1 en 2 de tray niet weergegeven. Het volstaat hier om aan te geven dat het systeem een tray geleidingssysteem omvat welk de tray in de richting aangegeven door pijl 17 stapsgewijs kan bewegen. Het is hierbij de bedoeling dat tijdens het zaaien er telkens één rij zaaiposities uitgelijnd ligt ten opzichte van de uiteinden van valbuizen 15.

Als robotarminrichting 4 een zaadje naar een valbuis 15 heeft gebracht kan het zaadje losgelaten worden. Dit kan worden bereikt doordat het luchtsysteem het kanaal van zuigmondstuk 13 ontlucht dan wel voorziet van perslucht via leiding 31. Hierdoor zal het zaadje door valbuis 15 vallen in de onder het uiteinde van valbuis 15 opgestelde zaaipositie in het groeisubstraat.

Vervolgens zal optische herkenningssysteem 9 bepalen of er nog een zaadje is dat opgepakt kan worden. Is dit niet het geval, kan trilplaat 6 worden aangestuurd om nogmaals een trilbeweging uit te voeren. Het volgende zaadje wordt in de volgende zaaipositie van dezelfde rij geplaatst, eventueel rekening houdend met het overslaan van zaaiposities indien dit wordt voorgeschreven door het zaaiprogramma.

De bovenstaande werkwijze wordt herhaald totdat alle zaaiposities in een rij zijn afgewerkt. Hierna wordt de tray één positie opgeschoven in de bewegingsrichting zodat er een nieuwe rij onder valbuizen 15 wordt gepositioneerd. Het plaatsen van zaadjes wordt hierna hervat totdat er geen zaadjes meer op trilplaat 6 aanwezig zijn, of totdat er geen zaadjes meer voldoende gescheiden kunnen worden, bijvoorbeeld omdat zaadjes samengeklonterd zijn, of totdat er geen zaadjes meer zijn die overeenkomen met het zaaiprofïel, of totdat het gewenste aantal zaadjes is gezaaid.

Het is mogelijk dat het zaaiprogramma aangeeft dat er 100 zaadjes gezaaid dienen te worden terwijl er maar 50 in een buisje 3 zaten. In een dergelijk geval zullen de resterende zaadjes uit een ander buisje 3 uit cassette 2 genomen moeten worden. Indien een dergelijk buisje niet aanwezig is, kan een foutmelding gegenereerd worden.

Robotarminrichting 4 omvat een foutcorrectie mechanisme voor het oppakken en laten vallen van de zaadjes. Een fout kan gedetecteerd worden doordat optisch herkenningssysteem 9 onvoldoende verschil detecteert tussen een beeld van trilplaat 6 met de daarop aanwezige zaadjes voor en na het oppakken van een zaadje. De fout kan verschillende oorzaken hebben. Een eerste mogelijkheid is dat het zaadje eenvoudigweg niet opgepakt is doordat zuigmondstuk 13 onvoldoende dichtbij kwam. Dit is op te lossen door robotarminrichting 4 naar hetzelfde zaadje te laten bewegen, maar waarbij zuigmondstuk 13 dichter naar trilplaat 6 wordt bewogen.

Een andere foutoorzaak is dat een zaadje in opening 14 vastzit. Hierdoor kan robotarminrichting 4 het zaadje niet zaaien en kan deze een volgend zaadje niet oppakken. In een uitvoeringsvorm is robotarmrichting 4 voorzien van een in het kanaal beweegbare pen. Door deze pen neerwaarts te bewegen en eventueel door opening 14 te steken, kan het vastzittende zaadje worden weggeduwd. Hierbij kan pen zijn uitgevoerd als onderdeel van of kan de pen verbonden zijn aan een zuigerstang van een luchtcilinder welke bekrachtigd wordt met perslucht via leiding 32. Door aan deze leiding perslucht toe te voeren, zal de pen neerwaarts bewegen en bij voorkeur uit opening 14 steken zodat enige vervuiling, zoals een klemzittend zaadje, verwijderd wordt. Het is mogelijk dat de zuigerstang of pen onder veerspanning staat zodanig dat bij het wegvallen van de perslucht, de pen automatisch terugschiet.

Het is ook mogelijk om door middel van drukmetingen in het kanaal te bepalen of een zaadje vastzit. Immers, na het beoogde vallen van het zaadje zou de druk in het kanaal moeten afnemen. Is dit niet het geval is de kans groot dat een zaadje vastzit.

Bovenstaande correctie mechanismen kunnen worden gecombineerd. Bijvoorbeeld, indien beeldvergelijking aangeeft dat er een te klein verschil bestaat tussen beelden voor en na oppakken van een zaadje, kan de pen bewogen worden en kan hetzelfde zaadje nogmaals opgepakt worden met een andere diepte instelling van robotarminrichting 4.

Nadat het gewenste aantal zaadjes met een bepaalde taxonomische indeling is geplaatst, zal het systeem verder gaan met het zaaien van zaadjes met de volgende taxonomische indeling. Hierbij wordt de hierboven beschreven werkwijze gehanteerd, waarbij wordt opgemerkt dat de volgende zaadjes doorgaans uit een andere buisje komen. Eventueel worden deze zaadjes in een andere rij geplaatst dan de vorige zaadjes. Echter, het is niet onmogelijk dat de zaadjes in dezelfde rij worden geplaatst, wederom bij voorkeur rekening houdend met de gewenste onderlinge afstand tussen de zaadjes.

Indien alle buisjes 4 uit een cassette 2 verwerkt zijn, kan toevoerinrichting 1 een volgende cassette 2 in positie geleiden, bijvoorbeeld door te duwen. Naar gelang het zaaiprogramma zal het systeem doorgaan met zaaien. Binnen één zaaiprogramma is het dus mogelijk om zaadjes te gebruiken afkomstig uit meerdere buisjes 3 uit meerdere cassettes 2. Een zaaiprogramma kan tevens informatie omvatten welke zaadjes met verschillende taxonomische indeling gecombineerd kunnen worden op hetzelfde groeisubstraat.

Het systeem kan een inrichting omvatten welke bepaalde voedingstoffen, water, of biologisch actieve stoffen, zoals pesticiden, toevoegt aan de gezaaide zaadjes. Deze inrichting is bij voorkeur stroomafwaarts van het zaaien geplaatst. Binnen de context van de onderhavige uitvinding is het mogelijk dat de besturingseenheid een dergelijke inrichting aanstuurt zodanig dat de toevoeging van stoffen plaatsvindt specifiek voor elk zaadje, voor elke tray, of voor elke verschillende taxonomische indeling.

De werkwijze stopt nadat alle zaadjes, welke in het zaaiprogramma zijn vermeld, gezaaid zijn. Het systeem kan een tray geleidingssysteem (niet getoond) omvatten waarin een veelvoud aan trays kunnen worden opgeslagen en één voor één in uitlijning met valbuizen 15 gebracht kunnen worden. In een uitvoeringsvorm worden de trays aaneensluitend op een geleider geplaatst waardoor er een in hoofdzaak langgerekt groeisubstraat wordt gecreëerd. Een identificator applicatie eenheid brengt bij voorkeur bij elke tray een verschillende identificator aan. Dit stelt het systeem in staat om bij te houden welke tray is voorzien van welke zaden.

De groeisubstraten kunnen een geheugendrager omvatten, zoals een RFID chip met geheugen. Op deze geheugendrager kan informatie worden opgeslagen door het systeem betreffende de zaden welke op het groeisubstraat zijn gezaaid. Tevens kan in dit geheugen informatie worden opgeslagen over de stoffen welke eventueel voor, tijdens of na het zaaien zijn toegevoegd.

Het moge de vakman duidelijk zijn dat verschillende wijzigingen kunnen worden doorgevoerd bij de hierboven beschreven uitvoeringsvorm zonder hierbij af te wijken van de beschermingsomvang welke wordt gedefinieerd door de hiernavolgende conclusies.

Claims (27)

1. Systeem voor het zaaien van een veelvoud aan zaden, omvattende: een scheidingsinrichting voor het scheiden van een enkel zaadje ten opzichte van een restant van het veelvoud aan zaden; een optisch herkenningssysteem voor het herkennen van het gescheiden zaadje; een robotarminrichting voor het oppakken van het gescheiden zaadje en voor het zaaien van het opgepakte zaadje; een besturingseenheid voor het besturen van de scheidingsinrichting, het optische herkenningssysteem en de robotarminrichting.

2. Systeem volgens conclusie 1, waarbij alle zaden uit het genoemde veelvoud aan zaden dezelfde taxonomische indeling hebben, en meer in het bijzonder dat alle zaden uit het genoemde veelvoud behoren tot dezelfde plantfamilie, genus, soort, ondersoort, ras, nakomelingen van een kruising of groepen kruisingen, of dezelfde populatie.

3. Systeem volgens conclusie 1 of 2, verder omvattende een geheugen ingericht voor het opslaan van een zaadprofiel, waarbij het zaadprofiel karakteristieken beschrijft over de afmetingen en/of vorm van het te scheiden zaadje.

4. Systeem volgens conclusie 3, waarbij het optische herkenningssysteem omvat: een camera voor het opnemen van een beeld van het veelvoud aan zaden; een beeldanalyse-eenheid voor het analyseren van het opgenomen beeld, waarbij de beeldanalyse-eenheid is ingericht het gescheiden zaadje te identificeren op basis van het zaadprofiel; een uitvoereenheid voor het uitvoeren van positie informatie over het geïdentificeerde zaadje naar de robotarminrichting.

5. Systeem volgens conclusie 4, waarbij de beeldanalyse-eenheid is ingericht een contour te detecteren in het waargenomen beeld en om de contour toe te wijzen aan een zaadje indien afmetingen en/of vorm van de gedetecteerde contour overeenkomen met het zaadprofiel.

6. Systeem volgens conclusie 5, waarbij het systeem is ingericht enkel het gedetecteerde zaadje op te pakken indien de afstand tussen de gedetecteerde contour en een naastgelegen contour boven een vooraf bepaalde afstand is.

7. Systeem volgens conclusie 5 of 6, waarbij de besturingseenheid is ingericht de scheidingsinrichting aan te sturen voor het nogmaals scheiden van de zaadjes indien het optische herkenningssysteem ten minste één contour heeft gedetecteerd, maar waarbij geen zaadje is herkend op basis van het zaadprofiel.

8. Systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de scheidingsinrichting een trilplaat omvat.

9. Systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de robotarminrichting een robotarm omvat welke aan een einde is voorzien van een zuigmondstuk.

10. Systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het systeem is ingericht voor het vergelijken van een waargenomen beeld na en voor het door de robotarminrichting oppakken van het gescheiden zaadje, waarbij de besturingseenheid is ingericht nogmaals de robotarminrichting aan te sturen voor het oppakken van het gescheiden zaadje indien er onvoldoende verschil is tussen de vergeleken beelden.

11. Systeem volgens conclusie 10, waarin een diepte instelling, overeenkomend met de afstand tot een ondergrond waarop het gescheiden zaadje ligt, wordt aangepast voor het genoemde nogmaals oppakken van het gescheiden zaadje.

12. Systeem volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende een toevoerinrichting voor het toevoeren van de zaadjes in een houder.

13. Systeem volgens conclusie 12, waarbij de besturingseenheid is ingericht voor het besturen van de robotarminrichting voor het aangrijpen van de houder en voor het uit de houder en naar de scheidingsinrichting brengen van de zaadjes.

14. Systeem volgens conclusie 13, waarbij de robotarminrichting een eerste inrichting omvat voor het oppakken van het gescheiden zaadje en een tweede inrichting voor het aangrijpen van de houder.

15. Systeem volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het geheugen is ingericht voor het opslaan van een zaaiprogramma omvattende een correlatie tussen informatie aangaande de taxonomische indeling van de zaden en een zaaipatroon voor het genoemde zaaien.

16. Systeem volgen conclusie 15, waarbij het zaaiprogramma verder het aantal te zaaien zaden omvat per taxonomische indeling en waarbij, indien dit aantal gezaaid is en er nog zaden resteren, de besturingseenheid is ingericht de scheidingsinrichting te besturen voor het afvoeren van de resterende zaden.

17. Systeem volgens conclusie 15 of 16, waarbij de besturingseenheid is ingericht om bij te houden op welke zaaipositie een zaadje met een bepaalde taxonomische indeling is gezaaid en/of waarbij het zaaiprogramma informatie omvat over op welke zaaipositie een zaadje met een bepaalde taxonomische indeling gezaaid dient te worden.

18. Systeem volgens conclusie 17, waarbij de besturingseenheid is ingericht informatie over op welke zaaipositie een zaadje met een bepaalde taxonomische indeling is gezaaid toe te voegen aan het zaaiprogramma.

19. Systeem volgens een van de conclusies 15-18, waarbij de zaden worden gezaaid op een groeisubstraat met een veelvoud aan zaaiposities, zoals een tray, waarbij het groeisubstraat bij voorkeur is voorzien van een identificator.

20. Systeem volgens conclusie 19, verder omvattende een substraat beweegeenheid voor het stapsgewijs bewegen van het groeisubstraat, waarbij het groeisubstraat een rij aan zaaiposities omvat dwars op een bewegingsrichting van het groeisubstraat, waarbij de besturingseenheid is ingericht de robotarminrichting te besturen voor het zaaien van telkens één zaadje in één zaaipositie van een rij, en om, indien het zaaien in de rij voltooid is, de substraat beweegeenheid te besturen voor het in positie brengen van een volgende rij zaaiposities.

21. Systeem volgens conclusie 20, verder omvattende een veelvoud aan valbuizen welke zodanig zijn opgesteld dat elke onderste opening van elke valbuis tijdens bedrijf uitgericht kan worden met een respectievelijke zaaipositie behorende bij dezelfde rij.

22. Systeem volgens een van de conclusies 19-21, verder omvattende een identificator applicatie eenheid voor het aanbrengen van de identificator op het groeisubstraat.

23. Systeem volgens een van de conclusies 19-22, waarin het groeisubstraat een geheugendrager omvat, waarbij de besturingseenheid is ingericht om informatie over op welke zaaipositie een zaadje met een bepaalde taxonomische indeling is gezaaid op te slaan in de geheugendrager.

24. Systeem volgens een van de conclusies 15-23, waarin het zaaiprogramma de genoemde correlatie omvat voor zaden met verschillende taxonomische indeling.

25. Systeem volgens een van de conclusies 15-24, verder omvattende een inrichting voor het aan de gezaaide zaden toevoeren van één of meerdere stoffen gekozen uit de groep bestaande uit water, ontkieming bevorderende middelen, groei bevorderende middelen, en pesticiden.

26. Systeem volgens conclusie 25, waarbij het zaaiprogramma stofinformatie omvat per zaadje of per taxonomische indeling over welke van de genoemde stoffen toegevoerd moet worden, en waarbij de besturingseenheid is ingericht de inrichting voor het toevoeren van deze stoffen te besturen in afhankelijkheid van de stofinformatie.

27. Werkwijze voor het zaaien van zaden, omvattende: het met een scheidingsinrichting scheiden van een enkel zaadje ten opzichte van een restant van het veelvoud aan zaden; het optisch herkennen van het gescheiden zaadje met een optisch herkenningssysteem; het met een robotarminrichting oppakken van het gescheiden zaadje en het met de robotarminrichting zaaien van het opgepakte zaadje.