專利名稱：切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種切割機(jī)，并且更具體地，本發(fā)明涉及一種用于切割具有希 望特征的莖段的切割機(jī)。本發(fā)明特別可用于切割包括甘蔗的諸如甘蔗屬(Saccharum spp)的植物的禾本科 植物(來自Gramineae/Poaceae科)的莖段。本發(fā)明也涉及一種用于切割包括希望特征的這種植物的莖的方法。
背景技術(shù)：
為了下面的說明書和所附權(quán)利要求，使用當(dāng)前定義莖禾本科植物的稈部分的主莖或梗，即植物的主軀干，具體地，發(fā)育芽和枝條的 主植物莖軸。小塊具有一個(gè)或更多個(gè)節(jié)的莖段、部分或切段。節(jié)禾本科植物中形成芽或胞芽的莖中的部位。芽或胞芽禾本科植物的胚芽、孢子或生殖細(xì)胞。萌發(fā)/發(fā)芽從芽出現(xiàn)新植物。禾本科植物(Gramineae/Poaceae科的)通常由莖形成，該莖沿其長(zhǎng)度包括數(shù)個(gè)節(jié) 和節(jié)間部分。節(jié)包括例如用于農(nóng)作物的可用于獲得新植物的植物的芽(或胞芽)。禾本科植物的例子包括竹子(竹亞科(Bambusoideae)，諸如毛竹屬 (Phyllostachys spp)禾口青籬竹屬(Arundinaria spp))、甘蔴(甘蔴屬(Saccharum spp)) 和草(諸如象草、狼尾草(Pennisetum purpureum))。具體地，在甘蔗的情況下，由于通過這種植物的發(fā)酵獲得的酒精看起來是可再生 的且清潔的燃料的前景，因此它被媒體強(qiáng)調(diào)為礦物燃料的替代物。與用于生產(chǎn)酒精的工廠 中的投資一樣，甘蔗的種植面積在全世界增加。甘蔗的種子是由單個(gè)心皮形成的干的單種子果實(shí)或殼果，子房壁(果皮)與種皮 (外種皮)結(jié)合。種子是卵形的、黃棕色的且非常小，大約Imm長(zhǎng)。然而，甘蔗的種子僅在特定的環(huán)境特征(諸如恒定的暖和且潮濕的氣候條件)下 發(fā)芽。并不是種植甘蔗的任何地方都存在這種氣候條件，并且因此不總是保證甘蔗種子的 發(fā)芽。對(duì)于商業(yè)性農(nóng)業(yè)，不播種甘蔗的種子，而是通過種植莖段(或者?；蚨捇蛴酌绲囊徊?分)而生長(zhǎng)地繁殖甘蔗。如上所述，與禾本科植物的莖一樣，甘蔗的莖包括數(shù)個(gè)節(jié)，新植物 從該節(jié)長(zhǎng)出。由于節(jié)被包括在莖中，甘蔗的傳統(tǒng)種植過程涉及要用作用于再種植的植物源的一 定面積的農(nóng)作物的保留。用于再種植的植物被收割并且隨后切割成近似20-50cm的段使得 每個(gè)莖段(小塊)中存在至少兩個(gè)節(jié)。當(dāng)使用全長(zhǎng)度(未切割的)莖時(shí)，需要切割莖來破 壞頂端優(yōu)勢(shì)，該頂端優(yōu)勢(shì)否則引起不良的發(fā)芽。因?yàn)椴皇敲總€(gè)芽都發(fā)芽，所以段被切割成具 有至少2個(gè)芽以保證發(fā)芽。用于切割甘蔗段的當(dāng)前切割機(jī)不能識(shí)別莖中的任何特征，并且 因此切割部位的精確位置被隨機(jī)確定。
在切割之后，小塊疊置地水平布置在犁耕過的土壤的溝中，該溝通常在地平面是 寬的并且縱深(40到50cm寬且30到40cm深)，并且隨后用土壤輕度覆蓋。雖然這種種植技術(shù)仍然被使用直到今天，但整個(gè)過程是相對(duì)低效率的，這是因?yàn)?必須使用各具有2-4個(gè)節(jié)的許多莖段來保證發(fā)芽。結(jié)果是，需要使用用于再種植的大的面 積，并且因此可用于農(nóng)作物以及酒精或糖的生產(chǎn)的該面積必須被保留用于再種植。因此，有 必要增加甘蔗種植技術(shù)的收益。借助當(dāng)前技術(shù)，甘蔗莖通常被隨機(jī)切割成大約在20cm和50cm之間的長(zhǎng)度，保證包 括2-4個(gè)節(jié)的長(zhǎng)度。這是因?yàn)椴皇窃谒泄?jié)都出現(xiàn)芽。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在種植前用某些 肥料和其它化合物處理時(shí)，芽的發(fā)芽可能來自于具有單個(gè)節(jié)的短的莖部分。另外，莖的隨機(jī)切割會(huì)損壞節(jié)和芽，或者節(jié)可能很靠近段的邊緣，阻止芽從那個(gè)節(jié) 發(fā)芽。此外，隨機(jī)切割不會(huì)識(shí)別莖的其它具體特征，諸如可能影響芽的發(fā)芽的損壞的、患 病的或腐爛的莖段。因此，希望通過減小每個(gè)莖段中的節(jié)的數(shù)量并且也通過當(dāng)切割時(shí)避免對(duì)節(jié)的損壞 而增加禾本科植物(特別是甘蔗)的種植和發(fā)芽率。也希望識(shí)別莖的某些特征，從而避免 種植包括損壞的、患病的或腐爛的莖的損壞的芽或段，以便改善植物的發(fā)芽率。雖然可以手動(dòng)完成切割具有減小的數(shù)量的節(jié)且沒有損壞的莖，但生產(chǎn)率將是低的 且/或僅僅切割莖就需要使用大量的人，自然會(huì)增加種植過程成本。因此，也希望提供自動(dòng)化的且受控制的方法和設(shè)備，用于將莖切割成具有希望特 征的段，并且具體地用于切割包括單個(gè)節(jié)的莖段而不損壞芽。也希望提供一種自動(dòng)化的且受控制的方法和設(shè)備，用于識(shí)別莖的某些特征，諸如 具有疾病和害蟲和/或被損壞而使得將不能形成能萌發(fā)的芽。日本專利申請(qǐng)公開No. 1991-251104和2003-038017涉及使用基于視覺的檢測(cè)技 術(shù)的用于植物的切割裝置。然而，由于各種原因，這種光學(xué)傳感器是存在問題的，特別對(duì)于 切割禾本科植物。首先，沿著禾本科植物的莖的葉材料遮蔽了節(jié)的部位，并且因此基于視覺 的傳感器的使用將需要在檢測(cè)之前徹底清理莖以去除所有葉組織。清理莖的過程是費(fèi)時(shí) 的，并且可能損壞節(jié)處的芽形成。第二，由于存在來自切割的粉塵和來自被切割的莖的樹液 (粉塵和樹液可能使視覺傳感器模糊并且導(dǎo)致節(jié)的緩慢的或不精確的檢測(cè))，切割環(huán)境是 臟的。

發(fā)明內(nèi)容
其中，為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，提出一種切割機(jī)，具體地，提出一種用于切割禾本科植物 的莖段的切割機(jī)，該切割機(jī)包括用于識(shí)別莖的至少一個(gè)特征的傳感器；用于根據(jù)所述傳 感器的響應(yīng)而將莖放置在用于切割的確定位置的裝置；和用于切割莖的裝置；其中用于識(shí) 別莖的至少一個(gè)特征的所述傳感器、用于將莖放置在確定位置的所述裝置和用于切割莖的 所述裝置彼此互連且由控制裝置控制，以便根據(jù)所識(shí)別的特征的存在而在特定位置切割 莖；其特征在于，傳感器選自以下傳感器組成的組壓力變換器傳感器、電容傳感器、超聲 傳感器、X射線傳感器、磁傳感器和微波傳感器。單獨(dú)或組合的以下特征也可被包括在本發(fā)明中
所述莖被切割成預(yù)定長(zhǎng)度。所述莖是甘蔗屬的莖，也通常稱為甘蔗。所述莖是竹亞科植物(諸如竹子)的莖。所述莖是象草植物(狼尾草)的莖。用于識(shí)別莖的至少一個(gè)特征的所述傳感器是壓力變換器傳感器、電容傳感器、超 聲傳感器、X射線傳感器、磁傳感器和微波傳感器。所述傳感器包括至少兩個(gè)金屬表面，甘蔗莖在至少兩個(gè)金屬表面之間穿過，至少 兩個(gè)金屬表面之間的距離可以根據(jù)莖的直徑而變化。該表面可以呈任何構(gòu)造，諸如板、條、塊、盤、圓柱體或類似物。可任選地，該金屬表面在莖在金屬表面之間穿過時(shí)可向莖施加壓力，使得莖接觸 兩個(gè)表面。所述壓力可以通過任何合適的機(jī)構(gòu)被施加，合適的機(jī)構(gòu)諸如彈簧、壓縮空氣、液壓 或類似物。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面可以是圓柱體的形式?？扇芜x地，所述圓柱體中的至少一個(gè)具有截圓錐形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，所述磁傳感器是電磁傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器可以是包括兩個(gè)金屬圓柱體的電磁傳感器，甘蔗莖 在這兩個(gè)金屬圓柱體之間穿過，在莖在兩個(gè)金屬圓柱體之間穿過時(shí)所述圓柱體向莖施加壓 力。在替代實(shí)施例中，傳感器可以是電磁傳感器，該電磁傳感器包括圓柱形本體和產(chǎn) 生電磁場(chǎng)的金屬薄板制成的多個(gè)金屬電極，所述板在其端部的一個(gè)中以規(guī)則間隔開的方式 布置在所述圓柱形本體的周邊的周圍，并且在所述板的其它端部具有自由端部以允許莖穿 過。可任選地，在莖穿過傳感器之前，水被施加到莖。用于切割莖的所述裝置是刀、圓形刀、大鐮刀、圓形鋸、等離子切割系統(tǒng)、激光切割 系統(tǒng)、高壓水切割(可任選地包括研磨裝置)、沖壓裝置或剪切裝置中的一個(gè)或更多個(gè)。用于切割莖的所述裝置包括以預(yù)定距離間隔開的兩個(gè)刀。用于將莖放置在用于切割的確定位置的所述裝置是以下各部件中的一個(gè)或更多 個(gè)由適當(dāng)裝置驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)的滑輪、傳送帶、傳送鏈、一個(gè)或更多個(gè)爪、或輥。被識(shí)別的莖中的所述特征是在莖中的節(jié)的位置。被識(shí)別的莖中的所述特征是損壞。被識(shí)別的莖中的所述特征是疾病或害蟲的存在。被識(shí)別的莖中的所述特征是腐爛的段。所述控制裝置是可編程邏輯電路(PLC)或計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)，該控制裝 置根據(jù)用于識(shí)別莖的至少一個(gè)特征的所述裝置的響應(yīng)控制切割機(jī)以切割具有希望特征的莖。所述傳感器包括用于產(chǎn)生到所述控制裝置的數(shù)字輸出的組件。當(dāng)使用電磁傳感器時(shí)，所述組件包括頻率發(fā)生器；調(diào)整變換器；頻率濾波器；信 號(hào)放大器；可編程數(shù)字處理器；和數(shù)字輸出。
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所述切割機(jī)可基本上同時(shí)地切割多個(gè)莖。所述切割機(jī)可基本上同時(shí)地在多個(gè)位置切割單個(gè)莖。用于將莖放置在確定位置的所述裝置由用于將切割裝置放置在關(guān)于莖的切割位 置的裝置代替。當(dāng)在莖中識(shí)別到不希望的特征時(shí)，莖被丟棄而不是被切割。所述長(zhǎng)度被包括在從大約2到大約12cm、合適地從大約3到大約8cm、更合適地從 大約3. 5到大約4. 5cm的范圍內(nèi)，并且具體地為大約4cm。本發(fā)明也公開一種使用如上所述的切割機(jī)來切割莖的方法。


現(xiàn)在將參考附圖結(jié)合具體實(shí)施例來描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切割機(jī)的示意性側(cè)視剖視圖；圖2是圖1的切割機(jī)的示意性透視圖；圖3是示出傳感器組件的示例性實(shí)施例的方塊圖；圖4a、4b和4c示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傳感器的后、側(cè)和前視圖；圖5到7是說明莖中的特征的識(shí)別的曲線圖；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的電磁傳感器；并且圖9是穿過本發(fā)明的電磁傳感器的莖(尤其是甘蔗莖)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1和2中示意性地示出本發(fā)明的切割機(jī)(10)。該圖公開了用于識(shí)別和切割甘蔗 的莖段的本發(fā)明的切割機(jī)的具體的示例性實(shí)施例。本發(fā)明的切割機(jī)涉及通過受控制的并自動(dòng)化的裝置切割包括至少一個(gè)特征的莖 段(小塊)。本發(fā)明的切割機(jī)特別可用于切割諸如甘蔗的禾本科植物(特別是甘蔗屬)的 莖段。莖段的特征是例如包括芽的節(jié)。如上所述，已經(jīng)觀察到，當(dāng)用某些化合物和/或肥料處理包括一個(gè)節(jié)的段時(shí)，可以 種植該段以生長(zhǎng)新的植物。因此，可以希望將莖切割成包括僅僅一個(gè)節(jié)的段以便改善種植 技術(shù)、特別是甘蔗種植的效率。莖段可被切割成包含至少一個(gè)節(jié)。合適地，莖被切割成使得 每個(gè)莖段僅具有一個(gè)節(jié)。替代地，一些特征可能不希望被包括在要種植的莖或莖段中，諸如損壞、疾病、害 蟲或腐爛段的存在。在這種情況下，莖段將不被使用，而是被丟棄。圖1和2中示出的實(shí)施例示出該切割機(jī)，該切割機(jī)包括用于識(shí)別莖的至少一個(gè)特 征的裝置，諸如傳感器(24)；用于將莖放置就位以進(jìn)行切割的裝置(60，61)；用于將莖切割 成段的裝置(51，52)；和控制裝置(30)，該控制裝置根據(jù)識(shí)別裝置(24)的響應(yīng)控制莖(40) 的切割位置以獲得具有確定長(zhǎng)度(L)和希望特征的段(41)。具體地，該特征是莖中的一個(gè) 節(jié)(42)。用于識(shí)別莖的至少一個(gè)特征的傳感器選自以下各種傳感器組成的組壓力變換器 傳感器、電容傳感器、超聲傳感器、χ射線傳感器、微波傳感器和磁傳感器。在一個(gè)實(shí)施例 中，傳感器選自以下傳感器組成的組x射線傳感器、磁傳感器和微波傳感器。在另一實(shí)施例中，傳感器是X射線傳感器或磁傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器是微波傳感器。在另一 實(shí)施例中，傳感器是X射線傳感器。在另一實(shí)施例中，傳感器是磁傳感器。合適地，磁傳感 器是電磁傳感器。根據(jù)公開的實(shí)施例，用于識(shí)別莖中的特定特征的傳感器(24)是電磁傳感
ο在電磁傳感器的情況下，并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，不同的材料或元素引起 對(duì)電磁場(chǎng)中的電磁波的不同響應(yīng)。從某些材料反射的電磁波可以變換為波型，該波型使該 材料的某些特征能被識(shí)別。這是用于例如人體內(nèi)部組織的診斷的電磁諧振器的原理。使用電磁傳感器，在兩個(gè)金屬表面之間測(cè)量磁諧振頻率并且由變換器譯碼該頻 率。具體地對(duì)于甘蔗的情況，節(jié)與莖的其余部分的平均硬度和含水量相比更硬且包括更少 的水。因此，可以使用電磁場(chǎng)來識(shí)別節(jié)，這是由于其較低的水濃度和較高的硬度(纖維含 量)將引起相對(duì)于莖的其余部分不同的電磁波響應(yīng)。也可檢測(cè)到損壞的、患病的或腐爛的 莖部分，由于這些莖部分也展示與莖的其余部分相比不同的纖維和含水量。合適地，傳感器包括至少兩個(gè)金屬表面，甘蔗莖在該至少兩個(gè)金屬表面之間穿過。 這兩個(gè)金屬表面之間的距離可以變化以適應(yīng)莖的直徑的變化。這兩個(gè)金屬表面可以呈任何 構(gòu)造，諸如板、條、塊、盤、圓柱體或類似物?？扇芜x地，該表面在莖在它們之間穿過時(shí)可向莖 施加壓力，使得莖接觸兩個(gè)表面。這方便了節(jié)的檢測(cè)，例如，如果使用壓力傳感器，當(dāng)節(jié)在表 面之間穿過時(shí)，表面的一個(gè)或兩個(gè)的輕微的移動(dòng)將被檢測(cè)到，這是由于莖的直徑在從莖的 其余部分略微突出的節(jié)的位置略寬。壓力可以通過任何合適的機(jī)構(gòu)被施加，合適的機(jī)構(gòu)諸 如彈簧、壓縮空氣、液壓或類似物。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面可以是圓柱體的形式?？扇?選地，所述圓柱體中的至少一個(gè)具有截圓錐形狀，以方便甘蔗莖進(jìn)入傳感器單元并且在該 表面之間對(duì)齊甘蔗莖。在一個(gè)實(shí)施例中，在檢測(cè)之前(例如，在莖穿過傳感器裝置之前)，例如通過噴射 或穿過水池，將水施加到莖。這改善了導(dǎo)電性，并且因此將信號(hào)的強(qiáng)度提高達(dá)50%。這實(shí)現(xiàn) 了莖的特征的更快且更精確的檢測(cè)?？刂蒲b置(30)將對(duì)傳感器發(fā)送的信息進(jìn)行譯碼，以執(zhí)行受控制的且自動(dòng)化的切 割的結(jié)合動(dòng)作。這種控制裝置(30)可以是例如可編程邏輯電路(PLC)或計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 (CNC)系統(tǒng)，它接收將引導(dǎo)切割機(jī)的控制的具有特定數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)，如將在下面更詳 細(xì)地說明的。切割裝置可以是用于切割莖(特別地是甘蔗莖)的任何合適的裝置，例如但不限 于刀、圓形刀、大鐮刀、鍘刀、圓形鋸、沖壓裝置、剪切裝置、或高壓水切割裝置(可任選地包 括諸如沙的研磨裝置)。也可使用其它非機(jī)械裝置，諸如等離子切割和激光切割系統(tǒng)。根據(jù)圖中給出的實(shí)施例，使用圓形刀，并且具體地使用間隔開預(yù)定長(zhǎng)度(L)的兩 個(gè)圓形刀(51，52)。這兩個(gè)圓形刀可以一致地動(dòng)作，以改善切割的生產(chǎn)率，S卩，可以在一個(gè)單 獨(dú)的切割步驟中執(zhí)行將莖段切割成確定長(zhǎng)度。雖然未示出，但刀被適當(dāng)?shù)刂聞?dòng)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，刀的致動(dòng)可以通過任 何合適的致動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)，合適的致動(dòng)裝置諸如氣動(dòng)氣缸、液壓氣缸或伺服馬達(dá)。將莖放置在適當(dāng)位置中以便切割的裝置可以是用于以可控制的方式驅(qū)動(dòng)莖以便 將莖的段(41)切割成具有希望的特征的任何合適裝置。這種裝置可以是例如旋轉(zhuǎn)的滑輪、 傳送帶或鏈，該旋轉(zhuǎn)的滑輪、傳送帶或鏈由諸如伺服馬達(dá)、液壓或蒸汽馬達(dá)的適當(dāng)裝置驅(qū)動(dòng)，從而豎直地或水平地在確定位置中以可控制的方式驅(qū)動(dòng)莖。如這個(gè)實(shí)施例中公開的，采用由伺服馬達(dá)(未示出)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的滑輪(60， 61)。該滑輪以確定的距離間隔開以便抓住莖并且在確定的距離內(nèi)驅(qū)動(dòng)莖，以將它放置在用 于切割的位置中。如上所述，任何傳感器可用于檢測(cè)甘蔗莖的特征，并且將在下文中結(jié)合具體實(shí)施 例描述電磁傳感器。在本發(fā)明的這個(gè)具體實(shí)施例中，電磁傳感器是諸如圖8中示意性地公開的一個(gè)傳 感器。由于甘蔗的變化的物理特征，特別是莖長(zhǎng)度和直徑的變化(甘蔗莖很少是直線的)， 這個(gè)實(shí)施例中公開的傳感器的使用已經(jīng)被證明在檢測(cè)希望的莖特征中是高效的。電磁傳感器(24)由兩個(gè)金屬圓柱體(245，246)形成，甘蔗莖(40)在這兩個(gè)金屬 圓柱體之間穿過。這兩個(gè)金屬圓柱體繞它們的中心軸線旋轉(zhuǎn)，圓柱體被固定到允許它們之 間的距離(D)變化的裝置。因此，圓柱之間的距離(D)的變化將允許不同直徑的甘蔗莖(40) 通過。同時(shí)，在甘蔗莖穿過傳感器時(shí)，固定圓柱體且允許圓柱體之間的距離變化的裝置也向 甘蔗莖施加壓力。施加到莖的壓力方便莖中的節(jié)(42)的部位的檢測(cè)。固定圓柱體且允許圓柱體之間的距離的變化、同時(shí)施加一定壓力到莖的裝置可以 是例如但不限于盤簧(243，244)、彈簧、具有壓縮空氣的氣缸、或具有液壓的氣缸。由于莖的直徑可能存在變化，因此一個(gè)或兩個(gè)圓柱體可以具有截圓錐形狀(246)， 以方便傳感器中的甘蔗莖的進(jìn)入。圓柱體的金屬合金可以是適于產(chǎn)生電場(chǎng)并且因此產(chǎn)生電磁場(chǎng)的任何金屬材料，諸 如鋼、不銹鋼、鋁、銅、鎳、青銅或它們的混合物或合金。具體地，使用青銅。當(dāng)甘蔗節(jié)在圓柱體之間穿過時(shí)，電磁波響應(yīng)中存在小的變化，該變化可以被檢測(cè) 到且用于識(shí)別莖中的節(jié)的位置。為了根據(jù)傳感器讀數(shù)的響應(yīng)產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出(該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出將被PLC或CNC 采用，以控制該切割機(jī))，傳感器(24)連接到具有產(chǎn)生電磁場(chǎng)并且也收集和譯碼傳感器讀 數(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的功能的裝置(20)。圖3中示意性地示出傳感器組件(20)的例子。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，這個(gè) 傳感器組件是實(shí)施例的例子，并且可開發(fā)出許多變型以根據(jù)傳感器讀數(shù)產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。根據(jù)這個(gè)例子的這個(gè)組件包括頻率發(fā)生器(21)、變換器(22)、頻率濾波器(23)、 信號(hào)放大器(25)、可編程數(shù)字處理器(26)和數(shù)字輸出(27)。如將在下面更詳細(xì)地說明的， 高頻發(fā)生器(21)可以是用于產(chǎn)生能夠在傳感器中產(chǎn)生電場(chǎng)并且因此能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)的高頻 正弦電波的任何合適裝置。正弦波可以是優(yōu)選地具有相對(duì)高的電壓和低的電流的交變電 流。根據(jù)對(duì)希望被識(shí)別的甘蔗莖的特征的電磁波的響應(yīng)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以憑經(jīng)驗(yàn)確定 該電流和電壓。由于頻率電發(fā)生器(21)通常產(chǎn)生相對(duì)低的電壓，因此，任選地，也可在頻率發(fā)生 器之后使用調(diào)整變換器(22)以便增大電壓。已經(jīng)觀察到，從大約10到大約2000Vpp (峰間電壓)、具體地從大約50到大約 1500Vpp、并且更具體地大約為150Vpp的電壓適于在傳感器中產(chǎn)生電磁場(chǎng)以識(shí)別莖中的特 征。從大約50到大約500mA(毫安)、具體地從大約100到大約250mA的范圍中、并且更具 體地為大約200mA的電流設(shè)置也已經(jīng)被證明適于識(shí)別莖中的特征。用于發(fā)生器的頻率也可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定，并且根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，合適的頻率被設(shè)置成從大約800kHz到大 約7. 2MHz、具體地從大約IMHz到大約3MHz，并且更具體地大約為2MHz。這種范圍是示例性的，并且電壓、電流和頻率可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)莖的種 類和希望識(shí)別的特征憑經(jīng)驗(yàn)確定。如上所述的調(diào)整變換器(22)可用于增加頻率發(fā)生器產(chǎn)生的電壓。根據(jù)發(fā)生器的 電壓輸出，變換器可以在必要時(shí)增加電流以獲得希望的電壓。例如，變換器可以將電壓增加 1到20倍，并且更具體地增加大約15倍(如果高頻發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)具有大約IOVpp)?？?慮上述范圍，變換器的輸出中的放大信號(hào)將大約為150Vpp。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到的，特別是在上面示例的電壓、電流和頻率的范圍內(nèi)， 如果發(fā)生器產(chǎn)生的電流和電壓適于在傳感器中產(chǎn)生可檢測(cè)電磁場(chǎng)的目的，則可以抑制變換
ο來自發(fā)生器和變換器的信號(hào)被輸入頻率濾波器(23)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解 的，頻率濾波器的功能是識(shí)別產(chǎn)生的且由傳感器檢測(cè)到的電磁波中的變化。圖5示出可以由傳感器(24)檢測(cè)到且在濾波器(23)中被分離的信號(hào)的例子。這 個(gè)圖形示出當(dāng)莖(特別是甘蔗莖)穿過傳感器(24)時(shí)信號(hào)的電壓隨時(shí)間的變化。在、處， 傳感器中沒有莖，并且電壓Vtl較高。當(dāng)莖開始穿過傳感器時(shí)，電壓降低(在t2處為V1)，并且 包含比莖的平均含水量少的水且更硬的節(jié)在波中引起擾動(dòng)，該擾動(dòng)可以在t3處被檢測(cè)到。 在節(jié)通過之后，信號(hào)在、處穩(wěn)定并且在t5處當(dāng)莖離開傳感器(24)時(shí)電壓再次增加。關(guān)于包括僅僅一個(gè)節(jié)的莖描述了這個(gè)示例性波型。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的， 由于莖可包括數(shù)個(gè)節(jié)，波型t2到t3將重復(fù)直到莖的端部，在t5處結(jié)束。在圖5中示例的信號(hào)在濾波器(23)中被分離之后，波型在放大器(25)被放大，轉(zhuǎn) 換為模擬微分信號(hào)(圖6)，并且轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出(圖7)(也見附圖標(biāo) 記27和圖3)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出(27)由可編程處理器(26)產(chǎn)生，該可編程處理器用于譯碼模擬信 號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以產(chǎn)生代表希望識(shí)別的莖的特征(在這個(gè)說明性例子中，諸如 節(jié))的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出(27)連接到PLC或CNC (30)，該P(yáng)LC或CNC協(xié)調(diào)切割機(jī)的切割裝置 和驅(qū)動(dòng)裝置以在希望的部位切割莖。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，PLC和CNC都是用于根據(jù) 來自傳感器組件的數(shù)字信號(hào)輸出執(zhí)行切割機(jī)中的某些協(xié)調(diào)操作的可編程系統(tǒng)。因此，一旦 數(shù)字信號(hào)(在圖7中示出)到達(dá)PLC或CNC，莖中的節(jié)的精確部位被識(shí)別，并且PLC或CNC 將莖的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)到用于切割的正確位置，如下面將描述的。在切割機(jī)的具體實(shí)施例中，電磁傳感器可以是諸如圖4a到4c中示意性地公開的 一個(gè)傳感器。由于甘蔗的變化的物理特征，特別是莖長(zhǎng)度和直徑的變化，使得甘蔗莖很少是 直線的，傳感器的使用已經(jīng)被證明在檢測(cè)希望的莖特征中是高效的。根據(jù)這個(gè)具體實(shí)施例，電磁傳感器具有圓柱形的本體(241)并且由采用金屬薄板 (242)制成的多個(gè)金屬電極形成，多個(gè)金屬電極產(chǎn)生電磁場(chǎng)。電極在一個(gè)端部以規(guī)則地間隔 開的方式固定在圓柱形本體(241)的周邊的周圍，該圓柱形本體優(yōu)選地由絕緣材料(諸如 聚合物)制成以避免與電磁場(chǎng)的干涉，而電極的另一端部具有自由端部，該自由端部將允 許甘蔗莖穿過。
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所用的傳感器也可以是χ射線傳感器或微波傳感器，其中這種傳感器沿莖的長(zhǎng)度 將具有關(guān)于特定特征的不同響應(yīng)。例如，X射線傳感器可檢測(cè)到節(jié)中的有機(jī)組織的不同濃 度或類型。微波傳感器由于節(jié)中的較低的水濃度而可具有不同的響應(yīng)，這是由于微波對(duì)水 分子敏感。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，傳感器組件也將根據(jù)所用傳感器的類型而具有不同 的構(gòu)造。例如，如果使用X射線傳感器或微波傳感器，則可以響應(yīng)于X射線場(chǎng)中或微波場(chǎng)中 的變化而產(chǎn)生用于PLC或CNC的數(shù)字信號(hào)，指示希望檢測(cè)的莖的特征(諸如節(jié))?，F(xiàn)在說明根據(jù)說明性實(shí)施例的甘蔗切割機(jī)的運(yùn)行。在傳感器(24)中引入甘蔗莖(40)，該甘蔗莖由旋轉(zhuǎn)的滑輪(60，61)驅(qū)動(dòng)，該旋轉(zhuǎn) 的滑輪抓住莖并且驅(qū)動(dòng)它通過傳感器。替代地，可以使用其它驅(qū)動(dòng)裝置，諸如傳送器，其中 甘蔗莖放置在傳送帶上并且穿過傳感器。如上所述，一旦在傳感器中引入莖，傳感器就識(shí)別 莖的引入并且電磁信號(hào)的擾動(dòng)指示莖中節(jié)(42)的部位。一旦莖中節(jié)的部位被傳感器識(shí)別， 甘蔗莖被滑輪或傳送器進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)到預(yù)定距離，使得芽放置在刀(51，52)之間的希望的切 割長(zhǎng)度(L)的大約中部中。然后，莖停止在那個(gè)位置，并且致動(dòng)刀以執(zhí)行切割。獲得具有希 望長(zhǎng)度(L)并且在其中部中包含單個(gè)節(jié)(42)的甘蔗莖段(41)，并且任何剩余的節(jié)間部分 (43)被排出或再用于例如動(dòng)物飼養(yǎng)。在切割之后，重置刀(51，52)，另一芽將被傳感器(24)識(shí)別，并且滑輪或傳送器將 放置用于切割的下一個(gè)段。重復(fù)該過程直到莖被用完，并且另一莖重新開始整個(gè)過程。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，將被切割的段(41)的長(zhǎng)度(L)可以根據(jù)具體要求而 變化，該具體要求諸如甘蔗的類型或段的希望長(zhǎng)度，該希望長(zhǎng)度已經(jīng)被示出為足夠長(zhǎng)以允 許芽的發(fā)芽。已經(jīng)觀察到，當(dāng)在段(41)中包括一個(gè)節(jié)(42)時(shí)，從大約2到大約12cm、具體 地從大約3到8cm，更具體地從大約3. 5到4. 5cm、優(yōu)選地為大約4cm的長(zhǎng)度適于保證芽的 發(fā)芽。精確的段長(zhǎng)度不是關(guān)鍵的，并且上述長(zhǎng)度可以解釋為近似的。如這個(gè)說明性實(shí)施例中公開的，傳感器(24)位于滑輪(60，61)前面。然而，傳感 器可以設(shè)置在沿莖的任何部位，甚至在滑輪之后，但必須在刀(51，2)之前，這是由于確定 切割位置的是傳感器(24)之間的相對(duì)距離、何時(shí)檢測(cè)到芽和刀(51，52)之間的中間部分， 即 L/2。在這個(gè)實(shí)施例中，PLC基于來自傳感器組件的數(shù)字信息控制該過程，以同步滑輪或 傳送器和刀。如本發(fā)明中公開的，通過滑輪或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的傳送器實(shí)現(xiàn)甘蔗莖的移動(dòng)和放置。 然而，也可以使用用于控制莖在切割設(shè)備中的引入的任何合適裝置。此外，本發(fā)明的切割機(jī)可使用任何合適的裝置來切割莖。在這個(gè)實(shí)施例中，使用兩 個(gè)圓形的刀，但也可使用其它類型的刀、大鐮刀、圓形鋸、等離子或激光切割系統(tǒng)等。此外， 可以通過任何合適裝置，例如使用伺服馬達(dá)、氣動(dòng)氣缸、液壓氣缸和類似物，執(zhí)行刀的起動(dòng)。 用于執(zhí)行甘蔗的切割的切割機(jī)元件可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。在本發(fā)明的切割機(jī)的替代實(shí)施例中，多個(gè)莖可以被同時(shí)對(duì)齊以便切割，并且切割 可以一次執(zhí)行，因此在一個(gè)單獨(dú)切割操作中獲得多個(gè)段。例如，當(dāng)多個(gè)傳感器平行對(duì)齊，并 且每個(gè)莖在每個(gè)傳感器中被引入并且隨后平行放置以便切割時(shí)，就是這種情況。在這個(gè)實(shí) 施例中，可以使用鍘刀狀切割裝置來一次切割數(shù)個(gè)莖段。替代地，通過檢測(cè)每個(gè)節(jié)的位置， 并且使用多個(gè)切割裝置切割莖段，或者通過根據(jù)莖中的節(jié)的位置起動(dòng)某些刀，可以同時(shí)切割單個(gè)莖中的多于一個(gè)或所有的節(jié)。在另一替代實(shí)施例中，甘蔗莖不放置在用于切割的位置中，而是站立不動(dòng)，并且切 割裝置移動(dòng)且設(shè)置在適當(dāng)位置，從而利用希望的特征切割段。在另一實(shí)施例中，莖中的不希望的特征可能是例如由害蟲引起的損害或疾病，或 莖的腐爛部分的存在。攻擊禾本科植物，并且特別地攻擊甘蔗的害蟲的例子是幼蟲，諸如甘蔗螟蟲(Diatraea saccharalis)和鱗翅目昆蟲(telchin Iicus licus)ο植物虱,諸如玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)和高粱蚜(Melanaphis sacchari)。甲蟲，諸如天牛(Migdolus fryanus) > Sphenophorus levis、Diloboderus spp、 Euetheola spp>Ligynus spp>Stenocrates spp、植魚思金龜屬(Phytalus spp)、魚思角金龜屬 (Phyllophaga spp)和金龜子科(Scarabaeidae family)的數(shù)個(gè)物種。白蟻，諸如來自白蟻科(Termitidae family)的那些，Cornitermes genus(例如， C. cumulates)；禾口來自庫(kù)白紋科(Rhinotermitidae family)的那些(例如，Heterotermes tenuis, H. longiceps)。線蟲，諸如根結(jié)線蟲屬(Meloidogynespp)、螺旋屬(Helycotilenchus spp)和短 體線蟲屬(Pratylenchus spp)。毛蟲，諸如Elasmopalpus lignosellus、草地貪夜娥(Spodoptera frugiperda)禾口 Mocis Iatipes0蝶，諸如 Notozulia entreriana、Deois schach、Aeneolamia selecta、Deois flavopicta、Mahanarva fimbriolata、Mahanarva postieata 禾口 Kanaina vittata。這種害蟲可引起莖結(jié)構(gòu)的改變。莖的結(jié)構(gòu)的這種改變可以由識(shí)別裝置憑經(jīng)驗(yàn)檢測(cè) 到，該識(shí)別裝置諸如電磁傳感器或其它類型的傳感器，如上面示例的。替代地，莖可能是腐 爛的，并且這種特征也可借助本發(fā)明的切割機(jī)憑經(jīng)驗(yàn)檢測(cè)到。在這種情況下，如果傳感器識(shí)別到不希望的特征，則數(shù)字信號(hào)可被發(fā)送到PLC或 CNC，命令莖的段被丟棄，或者在必要的情況下命令整個(gè)莖被丟棄。通過不切割該段并且向 前推進(jìn)該莖直到在莖中不再觀察到不希望的特征并且希望的特征被識(shí)別，可以進(jìn)行該段或 整個(gè)莖的處置。本發(fā)明也公開一種用于切割禾本科植物的莖段的方法，該方法包括使用傳感器 識(shí)別莖的至少一個(gè)特征，該傳感器選自以下各種傳感器組成的組壓力變換器傳感器、電容 傳感器、超聲傳感器、X射線傳感器、磁傳感器和微波傳感器；根據(jù)所述傳感器的響應(yīng)而將 莖放置在用于切割的確定位置；和根據(jù)所識(shí)別的特征的存在而在特定位置切割莖。合適地， 使用如上所述的切割機(jī)執(zhí)行該方法。根據(jù)另外實(shí)施例，當(dāng)在本發(fā)明的方法中使用電磁傳感器時(shí)，在莖穿過傳感器之前 將水施加到莖，以便提高莖的導(dǎo)電性并且因此提高莖中的希望或不希望的特征的識(shí)別。例 如，通過用水噴射莖或者使莖在檢測(cè)和切割之前穿過水池，可以實(shí)現(xiàn)莖的潤(rùn)濕。本發(fā)明也包括莖特征的預(yù)先檢測(cè)，以便在以后的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行切割。例如，傳感器可 用于檢測(cè)如上所述的莖的特定的特征，并且莖在那個(gè)特征的位置被標(biāo)記以方便后續(xù)切割。 莖的標(biāo)記可以使用任何合適裝置，例如有色標(biāo)記、UV標(biāo)簽、或莖中的物理凹口。然后，可以 在以后使用簡(jiǎn)單的傳感器系統(tǒng)(與起初檢測(cè)莖特征所需的復(fù)雜的傳感器相比)來檢測(cè)標(biāo)記以便定位切割部位。 本發(fā)明也包括特別可用于檢測(cè)禾本科植物的莖中的特征的電磁傳感器的具體布 置，禾本科植物的莖很少是直線的并且在直徑和長(zhǎng)度上可變化。已經(jīng)觀察到，當(dāng)傳感器包圍 莖時(shí)，可以獲得較好的結(jié)果。換句話說，由于莖和莖的差異，如果傳感器不僅靠近莖而且包 圍它，則莖中的某些特征的讀取更加精確。 本發(fā)明的一個(gè)具體的電磁傳感器布置由包括框架的電磁傳感器組成，該框架具有 在所述框架的周邊的周圍等距地布置的長(zhǎng)形薄金屬板的至少兩個(gè)電極。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中框架可具有圓形的、六邊形的、八邊形的、方形的或不 規(guī)則的形狀；框架具有不連續(xù)的周邊；框架包括3到12個(gè)電極；框架包括多于12個(gè)的電極； 電極布置成相對(duì)于框架的橫軸線成一角度；所述角度被包括在0°到90°之間，具體地在 10°到60°之間，更具體地在15°到50°之間，并且更加具體地大約為45° ；且/或框架 由電絕緣材料制成。圖4a到4c示出本發(fā)明的傳感器(24)的具體實(shí)施例。傳感器(24)包括具有至 少兩個(gè)長(zhǎng)形電極(242)的框架(241)。根據(jù)這個(gè)具體實(shí)施例，圖中示出的框架具有圓形形 狀。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到的，框架可以呈現(xiàn)不同的形狀，諸如六邊形或八邊形 形狀，或者甚至方形或不規(guī)則形狀。框架可以呈現(xiàn)本領(lǐng)域技術(shù)人員確定的任何形狀，只要至 少兩個(gè)電極在所述框架的周邊的周圍以等距的方式固定?？蚣芤部砂ㄟB續(xù)的或不連續(xù)的周邊。通過不連續(xù)的周邊，可以解釋成框架可具 有分離的段，諸如圓的段。框架甚至可以不在其整個(gè)周邊設(shè)置，只要至少兩個(gè)電極以等距的 方式布置在該周邊的周圍?？蚣軕?yīng)當(dāng)包括至少兩個(gè)電極以產(chǎn)生電場(chǎng)并因此產(chǎn)生磁場(chǎng)。該圖示出包括八個(gè)電極 (242)的實(shí)施例，但多于或少于八個(gè)電極可布置在框架中。電極(242)由金屬材料制成以允許電流通過，并且框架優(yōu)選地由電絕緣材料制成 以避免與電極的電干涉。這種電絕緣材料可以是例如聚合物，該聚合物例如但不限于聚四 氟乙烯、尼龍、聚酯等。如上所述，電極應(yīng)當(dāng)具有長(zhǎng)形的且薄的形狀，使得它們可以彈性地?fù)锨⑶曳奖?莖通過它們。電極的尺寸，諸如它們的長(zhǎng)度和厚度，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定，只要當(dāng)莖 穿過它們時(shí)電極可以撓曲而不破裂。電極在撓曲之后需要返回到它們的初始位置。電極(242)應(yīng)當(dāng)?shù)染嗟夭贾迷诳蚣?241)的周邊的周圍?！暗染嗟夭贾谩币庵鸽姌O 應(yīng)當(dāng)考慮框架的整個(gè)周邊彼此等距。在圖中示出的這個(gè)具體實(shí)施例中，由于有八個(gè)電極分 布在框架的360°周邊中，因此電極各以45°間隔開。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，不同 數(shù)量的電極將導(dǎo)致不同的分布，諸如，考慮圓形框架的情況下，當(dāng)存在三個(gè)電極時(shí)每個(gè)電極 以120°分布，當(dāng)存在四個(gè)電極時(shí)以90°分布，當(dāng)存在五個(gè)電極時(shí)以72°分布，以此類推。 相同的原理可用于不同形狀的框架。例如，在八邊形形狀中，八個(gè)電極可以布置在八面體的 每個(gè)側(cè)面中。在替代實(shí)施例中，電極(242)布置在相對(duì)于框架的橫軸線的角位置中?？梢韵Ｍ?這個(gè)角位置方便莖在電極中的引入。該角度可以在0° (即不形成角度并且電極平行于框 架的橫軸線)到90° (即電極相對(duì)于框架的橫軸線垂直)的范圍內(nèi)變化。優(yōu)選地，該角度 在10°到60°的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在15°到50°之間，并且更加優(yōu)選地大約為45°。
電極可通過合適的裝置連接到電氣插頭(未示出)，以允許電流通過以在這種電 極中產(chǎn)生電磁場(chǎng)。圖9示意性地示出特別地為甘蔗莖的莖(40)穿過其的本發(fā)明的傳感器(24)。必須理解，雖然已經(jīng)針對(duì)特別實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可開發(fā)處 許多技術(shù)和構(gòu)造變型而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)解釋為涵蓋本發(fā)明 的范圍和特征內(nèi)的所有等同物。
權(quán)利要求
一種用于切割禾本科植物的莖段的切割機(jī)(10)，包括用于識(shí)別莖(40)的至少一個(gè)特征的傳感器(24)；用于根據(jù)所述傳感器的響應(yīng)而將所述莖放置在用于切割的確定位置的裝置(60，61)；和用于切割所述莖的裝置；其中用于識(shí)別所述莖的至少一個(gè)特征的所述傳感器、用于將所述莖放置在用于切割的確定位置的所述裝置以及用于切割所述莖的所述裝置彼此互連且由控制裝置(30)控制，以便根據(jù)所識(shí)別的特征的存在而在特定位置切割所述莖，其特征在于，該傳感器選自以下傳感器組成的組壓力變換器傳感器、電容傳感器、超聲傳感器、x射線傳感器、磁傳感器和微波傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中所述莖被切割成預(yù)定長(zhǎng)度(L)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中所述莖(40)是甘蔗(甘蔗屬)莖、竹子(竹亞 科)莖、或象草植物(狼尾草)莖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中用于識(shí)別所述莖的至少一個(gè)特征的所述傳感器 是X射線傳感器(24)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中用于識(shí)別所述莖的至少一個(gè)特征的所述傳感器 是磁傳感器(24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的切割機(jī)(10)，其中所述傳感器是電磁傳感器(24)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的切割機(jī)(10)，其中所述電磁傳感器(24)包括兩個(gè)金屬表面，所述 甘蔗莖在這兩個(gè)金屬表面之間穿過。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的切割機(jī)(10)，其中，在所述莖在所述金屬表面之間穿過之前，水被 施加到所述莖。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的切割機(jī)(10)，其中，當(dāng)所述莖在所述金屬表面之間穿過時(shí)，所 述金屬表面向所述莖施加壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的切割機(jī)(10)，其中所述金屬表面是圓柱體的形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中用于切割所述莖的所述裝置是刀、圓形刀、大 鐮刀、圓形鋸、沖壓系統(tǒng)、剪切系統(tǒng)、高壓水切割系統(tǒng)、等離子切割系統(tǒng)或激光切割系統(tǒng)中的 一個(gè)或更多個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中用于切割所述莖的所述裝置包括以預(yù)定距離 (L)間隔開的兩個(gè)刀(51，52)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中用于將所述莖放置在用于切割的確定位置的 所述裝置(60，61)是由適當(dāng)裝置驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)的滑輪、傳送帶、傳送鏈、爪或輥中的一個(gè)或更 多個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中在所述莖中識(shí)別的所述特征是所述莖中的節(jié) (42)的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中在所述莖中識(shí)別的所述特征是損壞、疾病或害 蟲的存在、或腐爛的段。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中所述控制裝置(30)是可編程邏輯電路(PLC) 或計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中，該切割機(jī)還包括連接到用于識(shí)別所述莖(24) 的至少一個(gè)特征的所述裝置的組件，以產(chǎn)生到所述控制裝置(30)的數(shù)字輸出數(shù)據(jù)(27)，其 中所述組件包括頻率發(fā)生器(21)、調(diào)整變換器(22)、頻率濾波器(23)、信號(hào)放大器(25)、可 編程數(shù)字處理器(26)和數(shù)字輸出裝置(27)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的切割機(jī)(10)，其中所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生從大約10到大約 2000Vpp、具體地從大約50到大約1500Vpp、并且更具體地大約為150Vpp的電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的切割機(jī)(10)，其中所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生從大約50到大約 500mA、具體地從大約100到大約250mA、并且更具體地大約為200mA的電流。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的切割機(jī)(10)，其中所述頻率發(fā)生器產(chǎn)生從大約800kHz到大約 7. 2MHz、具體地從大約IMHz到大約3MHz、并且更具體地大約為2MHz的頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中大體上同時(shí)地切割多個(gè)莖。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中單個(gè)莖的多個(gè)切割大體上同時(shí)進(jìn)行。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中用于將所述莖放置在用于切割的確定位置的 所述裝置由用于將所述切割裝置放置在關(guān)于所述莖的切割位置的裝置代替。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的切割機(jī)(10)，其中，當(dāng)在所述莖中識(shí)別到不希望的特征時(shí)，所述 莖不被切割而是被丟棄。
25.根據(jù)權(quán)利要求2的切割機(jī)(10)，其中所述長(zhǎng)度(L)在從大約2到大約12cm、具體地 從大約3到大約8cm的范圍中，并且具體地大約為4cm。
26.一種用于切割禾本科植物的莖段的方法，包括a)使用傳感器識(shí)別莖的至少一個(gè)特征，該傳感器選自以下各種傳感器組成的組壓力 變換器傳感器、電容傳感器、超聲傳感器、χ射線傳感器、磁傳感器和微波傳感器；b)根據(jù)所述傳感器的響應(yīng)將所述莖放置在用于切割的確定位置；和c)根據(jù)所識(shí)別的特征的存在而在特定位置切割所述莖。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括在識(shí)別所述莖的特征之前潤(rùn)濕所述莖的步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27的方法，其中所述特征是所述莖中的節(jié)(42)。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及用于切割具有希望特征的莖段的切割機(jī)。本發(fā)明特別可用于切割包括甘蔗的諸如甘蔗屬的植物的禾本科植物(來自“Gramineae/Poaceae”科)的莖段。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，切割機(jī)包括用于識(shí)別莖(40)的至少一個(gè)特征的傳感器(24)；根據(jù)所述傳感器的響應(yīng)，將莖放置在用于切割的確定位置的裝置(60，61)；和用于切割莖的裝置；其中用于識(shí)別莖的至少一個(gè)特征的所述傳感器、用于切割莖的所述裝置彼此互連且互連到控制裝置(30)以便根據(jù)所述識(shí)別的特征的存在在特別位置切割莖；其特征在于，傳感器選自以下傳感器組成的組壓力變換器傳感器、電容傳感器、超聲傳感器、x射線傳感器、磁傳感器和微波傳感器。
文檔編號(hào)A01F29/09GK101969756SQ200980108797
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者J·A·洛伊恩貝格爾, J·G·M·d·桑托斯, M·羅格里, 小L·M·埃瓦里斯托 申請(qǐng)人:先正達(dá)參股股份有限公司