种植设备的制作方法

种植设备


背景技术：

1.本解决方案涉及秧苗的机械种植。本解决方案可能涉及例如种植树木秧苗。本解决方案特别涉及在种植秧苗之前耕作土壤的情况。


技术实现要素：

2.本目的是用于耕作土壤和机械种植秧苗的新型装置和方法。本解决方案的特征在于独立权利要求中所述的内容。
3.本解决方案提出了一种用于种植秧苗的设备，该设备可以安装在运输平台上。该设备包括至少一个耕作构件和至少一个种植构件，至少一个耕作构件用于准备种植区域，至少一个种植构件安装在距耕作构件一定距离处并且布置成在所述种植地点中放入秧苗。该设备布置成移动，从而以与耕作构件与种植构件之间的距离对应的间隔停止，并且响应于设备的停止，种植构件布置成将秧苗放入在由耕作构件准备的种植地点中。
附图说明
4.现在，将参照附图更详细地说明本解决方案，在附图中：
5.图1是转运机和具有种植设备的运输平台的示意侧视图；
6.图2是在底部处具有水罐的种植设备的示意侧视图；
7.图3是在前部处具有水罐的种植设备的示意侧视图；
8.图4是安装单元的示意侧视图。
9.图5是作业机器和布置在运输平台上的种植设备的操作以及作业结果的示意俯视图。
10.图6示出了用于耕作和种植秧苗的示意方法。
具体实施方式
11.本解决方案涉及用在机械种植秧苗中的设备。该设备进行的作业阶段包括至少准备用于种植秧苗的土地区域以及种植秧苗。在该设备中，准备土地区域和种植秧苗是独立的动作，从而允许准备土地区域和种植秧苗同时进行。通过该过程，与在机械森林加工中的典型布置相比，实现了时间的有效性，在机械森林加工中的典型布置中，在一个装置的操作期间其他装置正在等待它们的轮次。
12.与人工种植相比，机械种植具有作业结果的一致质量的优点，特别是秧苗之间的均匀种植间隔。人工种植劳动强度高，因此机械种植具有在劳动力方面节约成本的优点。
13.本解决方案提出了用于种植秧苗的设备，该设备可以安装在运输平台上。该设备包括至少一个耕作构件和至少一个种植构件，所述至少一个耕作构件用于准备种植区域，所述至少一个种植构件安装在距耕作构件一定距离处并且布置成在所述种植地点中放入秧苗。该设备布置成移动，从而以与耕作构件与种植构件之间的距离对应的间隔停止，并且响应于该设备的停止，种植构件布置成将秧苗放入在由耕作构件准备的种植地点中。在示
例中，通过将设备安装在运输平台上来布置该移动，运输平台通过适合的作业机器进行移动。
14.图1示出了可能的实施方式的示例，其中，适用于种植树木秧苗的设备2已经取代转运机1的载货空间而被安装，转运机1通常用于机械采伐森林。可以将该设备安装在任何其他适当的运输平台上，并且使用其他适合的机器或车辆、比如拖拉机来运输该设备。安装在运输平台上的设备的优点是该设备可以安装以在需要的时候使用并且在其他时间被储存。运输平台可以是例如拖车、设置有车轮的板、或者托架。运输平台可以通过下述方式移动：通过使用适于此目的的装置、比如拖拉机、汽车、森林作业机器或为此目的制造的装置来将该运输平台拉动。在示例中，运输平台是森林作业机器的载货空间。在木材运输中需要的器件、比如侧仓可能已经从载货空间移除。在该设备能够专门地在设备用于种植使用时安装在运输平台上时，不需要单独的机器或车辆，但是例如转运机可能以转运机自身的功能在采伐链中使用。在示例中，运输平台可以包括固定平台，使该运输平台移动的适合的车辆、作业机器或者特制车辆包括该固定平台。在示例中，运输平台不与移动该运输平台的作业机器或车辆分开，而是作业机器或车辆的适用部分，适用于种植秧苗的设备能够在任务进行期间安装至作业机器或车辆。例如，运输平台可以包括轻型货车的平台或者适用于承载负载的越野车辆的一部分、或者另一适合车辆的适合部分。
15.图1通过示例的方式示出了适用于机械种植树木的设备2。该图示出了使该设备移动的转运机1和运输平台3。此外，该图的设备2包括用于承载灌溉水的罐4、用于运输肥料的第二罐5、包括用于秧苗箱7所需空间的秧苗处理单元、任务是将秧苗带到种植构件11的秧苗夹具8以及用于对使用的灌溉水和肥料进行移动和调节的构件。罐包括由底部、壁和天花板形成的用于放置液体的空间和下述路径：该路径用于将液体放置在罐中和用于将液体从罐中移除。
16.通常，使用设备比如描述的设备以机械方式来种植森林在具有平坦地面的耕地上完成，树木丛生长良好，并且从种植到最终砍伐的周转时间快。根据本解决方案的设备特别适合在树木以可控制的方式生长的平坦地形和森林耕地上使用。示例是桉树耕地。然而，可以应用该设备以用于在其他种类的生长环境和条件中使用以及用于其他木材种类。新区域的森林和造林在地球的二氧化碳平衡中起到越来越重要的角色，因此对于高效种植方法的需求将在将来增加甚至更多。
17.图2示出了设备和运输该设备的作业机器的实施方式的示例。在图2的示例中，该设备布置在运输平台上，并且罐在纵向方向上覆盖运输平台。如图2的实施方式中所示，罐4在纵向方向上覆盖运输平台3，并且秧苗处理单元6位于水罐4的大致上方。该布置的优点是水罐4充当用于安装单元的承载结构。由于重心的位置定位得尽可能低以及位于尽可能广阔的区域上，水罐附加地能使该设备稳定。在示例实施方式中，安装单元的耕作构件10和种植构件11的运动是线性的并且能够沿纵向方向、宽度方向以及深度方向进行调节。在实施方式中，秧苗处理单元6是独立的并且与种植单元一起移动。
18.在示例实施方式中，该设备布置在运输平台上，其中，罐位于运输平台的大致前部部分处。在图3中所示的实施方式中，水罐4和肥料罐5位于设备的大致前部部分处、与秧苗处理单元6分开。
19.示例示出了使运输平台移动的作业机器，该作业机器包括用于使运输平台移动的
器件、用于确定停止点的器件、和用于停止的器件，并且布置在由作业机器移动的运输平台上的种植设备响应于作业机器停止而被启用。用作示例的实施方式实现了用于种植秧苗的方法，在该方法中，由该设备耕作出种植地点，并且将植物放入在该种植地点中，并且在该方法中，这些作业阶段是独立的并且大致上同时实现。
20.在示例中，安装单元包括耕作构件和种植构件。在用作示例的实施方式中，至少一个耕作构件和种植构件作为安装单元安装在距彼此固定的距离处。该距离可以在适当的情况下设定—特别是在开始作业之前。当固定距离被设定时，该距离将保持大致上相同直到进行新的设定为止。包括至少耕作构件和种植构件的安装单元与例如在运输平台上的种植设备一起向前移动，从而以如下间隔同步停止：所述间隔对应于耕作构件与种植构件之间的距离。
21.在示例中，安装单元在设备中布置在设备的侧部上、在运输平台的外边缘的外侧，如从上面看到的。
22.在示例中，该设备在该设备的两个纵向侧部上包括一个安装单元。
23.在示例中，该设备在该设备的两个纵向侧部上包括多于一个的安装单元。该设备的纵向侧部是在沿侧向方向检查该设备时可见的侧部，并且该设备的纵向侧部在沿该设备的行进方向检查该设备时位于该设备的左侧部和右侧部上。
24.图4示出了安装单元9的实施方式的示例。在示例实施方式中，安装单元包括：用于准备指定区域的至少一个耕作构件10，该指定区域包括指定的目标区域；和至少一个种植构件11，所述至少一个种植构件11布置成将秧苗放置在所述指定的目标区域中。
25.耕作构件和种植构件布置成响应于设备停止而被启用。在两个构件启用时，两个构件进行为它们限定的任务：耕作构件在用于种植秧苗的停止点处准备种植地点，以及种植构件在停止点处种植秧苗。第一停止点与第二停止点之间的距离取决于安装单元的耕作构件与种植构件之间的固定距离。在第一停止点处，耕作构件在地面中准备可以种植秧苗的种植地点。接下来，该设备与运输平台一起移动，该运输平台通过与耕作构件和种植构件之间的距离对应的迁移使该设备向前移动至第二停止点。在这种情况下，种植构件在耕作构件先前停止的点处停止，并且种植构件将秧苗放置在耕作构件于先前停止处准备的所述种植地点中。同时在该第二停止处，在设备中沿行进方向安装为第一的耕作构件在后续的停止点处准备地面以准备后续的种植地点。
26.在示例中，该设备安装在运输平台上，运输平台由适当的作业机器、例如转运机、拖拉机或另一适合的车辆移动。当作业机器停止时，耕作构件和种植构件被启用。响应于停止而被启用的设备可以包括人工启用或自动启用。可以例如通过将耕作构件和种植构件连接至控制单元并且通过确定期望的启用时间来布置响应于停止的自动启用。响应于停止的人工启用可以布置为例如由驾驶员采取的措施。
27.在示例中，响应于停止而被启用的设备可以包括在设备停止时的人工启用或自动启用。
28.在示例中，响应于停止而被启用的设备可以包括在设备已经停止之后的人工启用或自动启用。
29.图5是作业机器和布置在运输平台上的种植设备的操作的实施方式的俯视图。安装单元布置在运输平台的侧部上。在示例中，种植发生在设备的外边缘的外侧。此外，图5示
出了由该设备完成的作业结果，换言之已经种植过植物的种植地点。图5示出了行进方向14，作业机器1使布置在运输平台3上的设备2沿该行进方向14移动。耕作构件10在地面中耕作出示出为图5中的六边形的种植地点12。种植地点是由耕作构件准备的地点，其中，用于秧苗开始生长的条件布置得尽可能有利。种植构件11将秧苗13种植在所述种植地点中。
30.图6是下述方法的示意性表示：在该方法中，首先准备种植地点505，以及然后在种植地点510中种植秧苗。
31.这些作业阶段、即准备地面和种植秧苗是独立的行动并且它们可以同时实现，不同于使用位于臂端部的作业头部的作为机械森林加工中常见的方法，在该常见方法中，在第一作业阶段处耕作工具准备地面同时种植工具正等待，以及在后续的作业阶段处种植工具将秧苗放置在目标区域中同时耕作工具正等待。同时执行作业阶段具有更快执行作业的优点。
32.可以依次地连续安装多个安装单元，这取决于可用设备的尺寸和秧苗之间期望的种植距离。安装单元包括的耕作构件与种植构件之间的距离与种植的秧苗之间的距离、即种植密度相同。如果目标是小种植密度，则构件可以沿设备的行进方向安装成彼此靠近，并且相应地，如果目标是更大的种植密度，则构件可以安装成更远离于彼此。目标的种植密度取决于待种植的木材种类以及生活环境。
33.安装单元可以以例如下述的方式布置在设备中：使得第一安装单元布置在运输平台的第一侧部上并且第二安装单元布置在运输平台的第二侧部上。可以具有安装在设备的第一侧部上、例如连续两个的安装单元，由此两个先前的耕作构件在目标区域处停止。响应于停止，两个耕作构件在地面中准备两个种植区域。在设备与使该设备移动的平台一起向前移动时，两个种植构件相继地移动至所述的两个目标区域，两个种植构件在耕作构件准备后续的两个种植区域时将秧苗放置到目标区域。根据相同的逻辑，安装单元可以是例如一系列的三个、四个、五个等的安装单元。取决于种植设备的结构，可以并行地安装这些系列所需数目，比如2个至20个。在这种情况下，不仅可以通过对安装单元包括的耕作构件与种植构件之间的距离进行调节来调节种植密度，而且可以通过对并行安装的安装单元之间的距离进行调节来调节种植密度。
34.在实施方式中，至少一个耕作构件大致上布置在该设备的前部处，并且至少一个种植构件布置在该设备的大致后部处。该设备的行进方向限定前部指在行进方向上为第一的部分，并且后部指在行进方向上的后续部分。在图2和图3的示例实施方式中，安装单元已经以连续的两个安装在种植设备的两个侧部上。
35.安装单元包括的耕作构件可以包括适用于破坏和形成地面表面的不同种类的器件，比如叶片、钻头、钻具、犁或其他成形工具。该耕作构件布置成耕作种植地点包括的土地区域。耕作的目的是准备用于种植秧苗的土地区域、创造尽可能好的生长开始条件。在这种情况下，其他植物可能从将被耕作的区域移除，或者地面可能被耕作得更松弛。耕作深度根据土壤和土壤类型、其他生长条件以及待种植的秧苗而变化。典型的耕作深度可以是例如0cm至100cm，并且典型的耕作深度也可以是例如30cm、60cm或90cm。如果需要，与耕作结合，可以在土壤中添加营养物质，比如肥料或改善土壤成分的物质、比如调节酸含量的物质。添加这些物质的优点是改善秧苗的生长条件，由此秧苗更有可能开始良好生长。
36.耕作构件在有限的区域上准备地面以用于种植秧苗。准备的区域在形式上可以是
方形、矩形、圆形、孔或椭圆形。耕作构件可以附加地布置成使相对于地面升高的土地区域定形状成适用于种植秧苗的区域、比如土丘。出于使升高的目标区域定形状的目的，耕作构件包括的构件、比如叶片可以布置成从被耕作的目标区域的外围朝向该目标区域的内圆收集土壤。准备的土地区域的总平方面积可以在例如0.1m2至0.8m2之间变化并且可以是例如0.2m2、0.5m2、或0.7m2。
37.相比于连续耕作比如准备犁沟或者耕作讨论中的整个土地区域，通过在需要的区域上以点状方式耕作土地来准备土地的过程减少了由耕作造成的负面环境影响、比如营养物在水系统中的溶入，减少了由破坏地面表面造成的负面环境影响。此外，从种植的角度来看，在需要的区域上的点状耕作使由破坏地面表面造成的杂草和不期望的木材种类的发芽减少。以这种方式，在避免了劳动强度高的清理和除草过程时也实现了成本节省，这在杂草和不期望的木材种类的量在经种植秧苗的附近增加太多的情况下对于改善经种植秧苗的生长条件可能是必要的。
38.除了耕作构件外，安装单元还包括种植构件。例如，种植构件包括将秧苗放置在目标区域中的导引件。例如，该导引件可以是种植管。在已经使用导引件的梢部部分被耕作的地面中形成空间，在该空间中可以放置秧苗的包括有根部的部分。移动至导引件的嘴部的秧苗沿着导引件的内表面滑动至经耕作的土地区域中用于秧苗而形成的空间。
39.种植构件包括的导引件可以包括管，该管可以是方形、圆形或平行四边形，并且管的尺寸可以适于与在任何一个时刻待被种植的秧苗的尺寸相匹配。导引件也可以是斜槽，秧苗借助于斜槽而放置在目标区域中，或者导引件可以是将秧苗带至目标区域的机械夹持构件。例如，在导引件中通过使用压缩空气可以提高秧苗在目标区域中的放置，由此秧苗可以在地面中放置得更密集并且更深。使用导引件、比如管的优点是秧苗在期望地方中的精确放置。
40.在示例实施方式中，其中，种植构件包括例如管，该同一管也可以用于将灌溉水导引至秧苗。由此实现的优点是提高了设备的可靠性，因为灌溉水流过种植管道至秧苗时从内部冲洗管道，并且使管道清除秧苗土块已经留下的土壤和其他残留物。优点是减少了由管道堵塞造成的故障和服务中断。使用种植构件包括的用于将水引导至秧苗的管道的另一优点是，在不需要为此目的添加单独的器件时，设备结构变得更简单和更轻。
41.种植构件还包括下述器件：该器件将种植在目标区域中的秧苗周围的地面表面进行压实。用于压实的器件可以包括围绕种植管道、竖向地操作和移动的圆形装置。一旦种植管道已经将秧苗放置在目标区域中于地面中准备的孔中，压实器件将在耕作中在种植孔周围积聚的土壤按压成对秧苗的根部土块进行支承的形式。将地面表面压实的优点是秧苗的位置更牢固，由此秧苗倒下或开始倾斜生长的风险降低，并且树木耕种的生产力保持在目标水平。
42.除了安装单元外，该设备还可以包括至少一个秧苗处理单元，该秧苗处理单元包括接收至少一个秧苗箱的空间以及至少一个秧苗夹具，该秧苗夹具布置成将秧苗从秧苗箱带至种植构件。
43.例如，在实施方式中，秧苗夹具包括夹钳状装置，该钳状装置借助于由金属线制成的弹簧结构而张紧。在示例中，秧苗夹具还包括夹持部分，该夹持部分的尺寸与秧苗包括的根部土块的尺寸相匹配。例如，夹持部分可以由塑料或金属制造。在示例的实施方式中，秧
苗夹具从秧苗箱中取出秧苗，将秧苗运载至种植构件包括的管道的嘴部并且使用磁体开关释放压缩，由此秧苗落入到种植管道中，种植构件将秧苗从种植管道放置至准备的目标区域。沿着种植管道导引秧苗还可以利用压缩空气，由此秧苗可以更坚固地放置在种植孔中。
44.用在森林种植中的秧苗通常从植物苗圃装在秧苗箱中被输送。秧苗箱的尺寸可以变化例如4
×
7个至25
×
100个，并且可以是例如9
×
14个、12
×
36个或20
×
80个。秧苗大约5cm至50cm高，尺寸根据木材种类和秧苗的目的的目标位置而变化。在箱中输送的秧苗在根部周围具有少量土壤、比如筒形土块，该筒形土块在尺寸上与具有3cm至9cm的直径的小盆对应。也可以在根部土块周围使用由生物可降解材料制成的包裹物，使得更容易处理秧苗。
45.以上描述的秧苗处理的布置与常规使用的布置之间的区别是在秧苗箱保持就位的同时秧苗夹具的运动。可以同时使用多个秧苗夹具，由此，同时由多个秧苗夹具供给种植设备包括的每个种植构件，多个秧苗夹具从多个秧苗箱中取出秧苗。在种植装置中，常规的解决方案是每个种植构件使用一个供给装置一次从一个秧苗箱被供给。一旦秧苗箱为空，秧苗箱被移出并用一个充满的秧苗箱替换。移动空的秧苗箱来用充满的秧苗箱替换空的秧苗箱需要空间，因此根据本解决方案的布置——在该布置中，秧苗箱在秧苗夹具移动的同时保持就位——允许一次性装载大致更大量的秧苗。在示例实施方式中，可以通过将更大量的秧苗包装在设备中来利用相对于移动秧苗箱而节省的空间。大量秧苗的优点是提高的作业效率，这是由于移除空的秧苗箱和包装新的秧苗箱所需的次数或中断减少。
46.该设备与运输平台一起移动，运输平台由适合的作业机器移动。作业机器可以是森林作业机器、转运机、拖拉机或另一装置或适于使用的装置。该设备操作性地连接至控制单元，控制单元布置成确定用于该设备的停止点。例如，操作性连接包括通过具体连接或以无线的方式连接的连接。
47.控制单元布置成通过使用精确定位或通过计算设备行进的距离而限定停止点来确定用于设备的停止点。设备定位在确定的停止点中的优点是随后的秧苗种植在为秧苗准备的种植地点中。
48.示例控制单元可以布置成通过使用精确定位来确定正确的停止点。例如，示例实施方式——在该示例实施方式中精确定位用于确定正确的停止点——可以使用基于卫星的定位。基于卫星系统的示例是rtk(实时动态)，从而实现了在毫米范围内的测量精度。
49.正确的停止点也可以基于设备行进的距离来确定。在示例中，这可以从作业机器的驱动式传动通过已知的方法、比如通过对车轮行进的距离、或者轴或驱动泵的旋转进行计算来实现。基于这种机械解决方案这样确定停止点的优点是这种机械解决方案不受设备外部因素、比如与卫星的连接的影响。这导致了设备提高的可靠性，并且使用区域不必限制于与卫星具有良好连接的区域。
50.在示例实施方式中，控制单元布置成基于通过成像收集的信息确定土壤作为种植地点的合适性来确定设备的停止点。成像可以包括例如非接触成像和测量。非接触成像的方法包括例如激光测量或使用雷达，或者包括通过摄相机、距离摄相机或立体摄相机的成像。随着技术的发展，将具有新的替代方案来确定合适的种植地方。
51.在使用图像信息作为评价的基础时，可以使用基于静止图像或移动图像的信息。在处理图像信息并进行评价时，可以使用荧光镜检查、或者分离材料或颜色。例如，为了确定正确的停止点，可以使用基于摄相机技术的设备。在该情况下，控制单元布置成基于目测
确定除了期望的种植距离以外的正确停止点和作业区域。这种布置的优点是特别避免了不利的种植地方，比如在岩石或树桩上的种植。通过确保秧苗种植在有利的种植地方，对于木材生长实现了良好的生产力。
52.在设备已经定位在停止点处时，秧苗大致上在耕作区域的中部中的定位仍然可以通过调节耕作构件和种植构件来改善。调节的能力的优点是整个设备不需要在停止后移动。在示例实施方式中，安装单元包括的耕作构件和种植构件能够相对于设备的行进方向向前或向后调节。调节的能力提高了秧苗击中地面中经耕作地点的精度。例如，使耕作构件和种植构件相对于行进方向向前或向后移动提高了秧苗在弯曲或不均匀的底层中击中种植地点。如果需要，耕作构件和种植构件两者也可以相对于行进方向或设备侧向地移动，以使秧苗在经耕作的种植地点中的击中精度更精确。例如，如果除了基于由于例如位于原始地点中的石头而引起的驻停信息已经确定的以外由耕作构件耕作的种植地点略微变化，则跟随在后面的种植构件相应地改变该种植构件的位置使得秧苗在经耕作的种植地点中的放置成功。
53.在实施方式中，如果在设备的停止点处于耕作构件和种植构件可用的调节距离内没有可识别的有利种植地点，则限定该设备使秧苗未种植。优点在于当秧苗仅用在有利于生长的地方中时所需要秧苗的数量。在实施方式中，控制单元在控制单元的储存器中输入不可能种植的停止点。
54.在实施方式中，耕作构件和种植构件可以相对于设备的行进方向倾斜。这在具有高度差的地形中是有用的特征。相对于设备的行进方向的倾斜允许竖向地种植秧苗，即使种植地点在斜坡中也是如此。此外，使耕作构件和种植构件倾斜实现了如期望保持的种植距离，即使在存在高度差的情况下也是如此。在可以种植期望密度的幼苗时使这些构件倾斜有利于木材生产，并且幼苗开始尽可能早地良好生长。
55.在实施方式中，耕作构件和种植构件可以相对于设备的行进方向彼此独立地侧向倾斜。在实施方式中，耕作构件和种植构件可以相对于机器的竖向轴线彼此独立地倾斜。在耕作构件和种植构件可以彼此独立地倾斜或转动时，耕作构件可以相对于设备的行进方向侧向地倾斜或转动同时种植构件停留在初始位置处，并且反之亦然。转动也可以指旋转。
56.当种植秧苗时，重要的是要确保生长开始条件尽可能好。在使用根据本解决方案的设备时，可以结合种植秧苗给秧苗浇水，并且提供生长开始时需要的必要营养物质。在人工作业中，为秧苗运送水和肥料、以及为秧苗浇水和施肥是繁重且昂贵的任务，这是由于该任务的劳动强度。此外，单个秧苗获得的水和肥料的量可以不同。例如，为了增加均匀性，灌溉和施肥操作可以从空中定目标在整个种植区域上，但这意味浪费水和肥料两者了，因为仅在特定的间隔处具有植物。
57.在使用根据本解决方案的设备机械地执行的种植工作中，灌溉水和肥料的量可以根据条件来确定，并且通常人工作业的量或精度将不会有变化。因此，在所需量的水和肥料直接定目标至秧苗的根部时，使用更少的水和肥料。更少量的优点是节约运输和处理以及环境保护。
58.从林业的角度来看，使用根据本技术的设备的优点是种植秧苗以期望的密度系统地实现，并且种植的秧苗获得它们所需的水和营养物，并且因此为种植的秧苗的开始生长保证了尽可能好的先决条件。良好生长开始过程的优点是在开始避免了昂贵的再种植，并
且然后是良好的木材生长产量。
59.本领域技术人员将发现，明显的是随着技术的进步，本发明的基本思想可以以许多不同的方式实现。因此，本发明及其实施方式不限于以上描述的示例，而是可以在权利要求的范围内变化。