农业采样系统及相关方法与流程

背景技术：

1、本发明总体而言涉及农业采样和分析，并且更具体地涉及用于执行土壤和其它类型的农业相关的采样和化学特性分析的全自动系统。

2、周期性土壤测试是农业的重要方面。测试结果提供了有关土壤的化学组分的宝贵信息，诸如植物可用的营养物和其它重要特性(例如，氮、镁、磷、钾、ph等的水平)，使得可以向土壤添加各种改良剂以最大化作物产量和质量。

3、在一些现有的土壤采样过程中，将收集的样本干燥、研磨、添加水，然后过滤，以获得适合分析的土壤浆料。将萃取剂添加到浆料中，以提取植物可用的营养物。然后将浆料过滤以产生澄清溶液或上清液，将其与化学试剂混合以进行进一步分析。

4、期望改进对土壤、植被和肥料的测试。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于收集、处理和分析土壤样本的各种化学特性(诸如植物可用的营养物)的自动化计算机控制的采样系统(下文中称为“土壤采样系统”)和相关方法。采样系统允许以同时并发或半并发的方式相对连续和快速地相继处理和分析多个样本，以分析不同的分析物(例如，植物可用的营养物)和/或化学特性(例如，ph)。有利的是，该系统可以在“如收集的”条件下处理土壤样本，而无需前面所述的干燥和研磨步骤。

2、本系统一般包括样本制备子系统和化学分析子系统，样本制备子系统接收由探头收集子系统收集的土壤样本，并产生用于进一步处理和化学分析的浆料(即，土壤、植被和/或肥料和水的混合物)，化学分析子系统从样本制备子系统接收并处理制备的浆料样本，从而对样本的分析物和/或化学特性进行量化。所描述的化学分析子系统可以被用于分析土壤、植被和/或肥料样本。

3、在一个实施例中，样本制备系统一般包括混合器-过滤器装置，其将处于“如采样的”条件(例如，未干燥且未研磨)的收集的原始土壤样本与水混合以形成样本浆料。然后，混合器-过滤器装置在从装置提取浆料期间过滤浆料，以便在化学分析子系统中进行处理。化学分析子系统处理浆料，并执行萃取剂和变色试剂添加/混合的一般功能，将浆料样本离心以产生澄清的上清液，最后进行感测或分析以检测分析物和/或化学特性(诸如经由比色分析)。

4、虽然本文可以针对处理土壤样本来描述采样系统(例如，样本收集、制备和处理)，这表示所公开的实施例的一类用途，但是应该理解的是，包括该装置的相同系统和相关过程还可以被用于处理其它类型的农业相关样本，包括但不限于植被/植物、草料、肥料、饲料、牛奶或其它类型的样本。因此，本文公开的本发明的实施例应当被广泛地认为是农业采样系统。因而，本发明显然不限于仅用于针对感兴趣的化学特性来处理和分析土壤样本。

技术特征：

1.一种犁刀组件，用于从农田收集土壤样本，该组件包括：

2.根据权利要求1所述的组件，其中可移动样本收集器包括由环形凸轮环致动的活塞机构。

3.根据权利要求2所述的组件，其中活塞机构包括细长的土壤样本收集圆柱体，该细长的土壤样本收集圆柱体具有在其端部之间延伸的开口的内部贯通通道，以及细长的活塞杆，该活塞杆被构造为啮合环形凸轮环的凸轮轨道，该活塞杆在被环形凸轮环致动时在圆柱体内以线性径向往复的方式来回运动，以收集土壤样本。

4.根据权利要求3所述的组件，其中环形凸轮环包括可回弹地弹性变形的凸轮轨道。

5.根据权利要求2所述的组件，其中环形凸轮环包括可回弹地弹性变形的凸轮轨道。

6.根据权利要求1所述的组件，其中环形凸轮环包括第一主表面和相对的第二主表面，并且其中凸轮轨道凹入第二主表面。

7.根据权利要求6所述的组件，其中环形凸轮环的第二主表面朝向环形收集刀片。

8.根据权利要求6所述的组件，其中凸轮轨道围绕环形收集刀片的中心旋转轴线周向延伸。

9.根据权利要求1所述的组件，其中样本收集器具有细长的圆柱形主体，并且不径向向外突出超过环形收集刀片的环形周边边缘。

10.根据权利要求9所述的组件，其中样本收集器部署在通过环形收集刀片的相对侧表面而形成的细长槽中。

11.根据权利要求1所述的组件，其中凸轮轨道包括环状波状构造。

12.根据权利要求11所述的组件，其中波状构造包括与环形凸轮环的中心开口径向均匀地间隔开第一距离的基部曲线部分，以及距中心部分径向间隔开第二距离的凸角部分，第二距离大于第一距离。

13.根据权利要求1所述的组件，其中活塞杆包括安装到一端的t形从动件，该t形从动件被构造为在环形收集刀片被旋转时能够滑动地啮合并循环通过环形凸轮环的凸轮轨道。

14.根据权利要求13所述的组件，其中环形凸轮环包括可回弹地弹性变形的凸轮轨道。

15.根据权利要求1所述的组件，其中环形凸轮环包括可回弹地弹性变形的凸轮轨道。

16.一种犁刀组件，用于从农田收集土壤样本，该组件包括：

17.根据权利要求16所述的组件，其中样本收集轴包括至少一个横向打开的样本收集端口，所述样本收集端口交替地打开和闭合，以在样本收集轴绕其径向旋转轴线旋转时捕获和保持土壤样本。

18.根据权利要求17所述的组件，其中样本收集轴包括多个横向打开的样本收集端口，样本收集端口包括沿样本收集轴的长度间隔开的细长槽。

19.根据权利要求18所述的组件，其中样本收集端口是从轴的两个相对的纵向侧面打开的通口。

20.根据权利要求18所述的组件，其中样本收集轴能够绕其径向轴线旋转，或在以下位置之间旋转：打开位置，其中收集端口朝向环形收集刀片的外侧以捕获土壤；以及闭合位置，其中收集端口不朝向外侧以防止土壤进入收集端口。

21.根据权利要求20所述的组件，其中样本收集轴可旋转地部署在延伸穿过环形收集刀片的相对的第一主表面和第二主表面的径向槽中。

22.根据权利要求21所述的组件，还包括位于径向槽处的一对径向伸长的引导护罩，每个引导护罩在径向槽的每一侧分别固定在环形收集刀片上。

23.根据权利要求16所述的组件，其中样本收集轴的操作端包括链轮，该链轮可操作地与环形分度环的所述至少一个分度片段啮合。

24.根据权利要求23所述的组件，其中所述至少一个分度片段包括波状构造，该波状构造包括间隔开的抬升部分，抬升部分与链轮啮合，从而在环形收集刀片旋转通过土壤时使样本收集轴相对于环形收集刀片旋转。

25.根据权利要求24所述的组件，其中链轮包括多个径向凸耳，凸耳与所述至少一个分度片段啮合以使样本收集轴绕其径向旋转轴线旋转。

26.根据权利要求25所述的组件，其中凸耳定向为垂直于样本收集轴的细长主体。

27.根据权利要求26所述的组件，其中样本收集轴和链轮可旋转地设置在延伸穿过环形收集刀片的相对的第一主表面和第二主表面的t形槽中。

28.根据权利要求27所述的组件，其中，当样本收集器在t形槽中旋转时，每个凸耳的长度都突出于环形收集刀片的相对的主表面。

29.根据权利要求24所述的组件，其中所述至少一个分度片段进一步包括与抬升部分中的第一抬升部分相邻的倾斜的斜坡，以及在抬升部分中的第一抬升部分与抬升部分中的第二抬升部分之间形成的具有平坦底部的凹部。

30.根据权利要求24所述的组件，其中环形分度环包括圆周间隔开的多个分度片段，当环形收集刀片相对于固定的分度环旋转时，每个分度片段依次交替地与链轮啮合。

31.根据权利要求16所述的组件，其中环形分度环与环形收集刀片同轴地对准。

32.根据权利要求31所述的组件，其中环形收集刀片能够围绕与样本收集轴的径向旋转轴线不同的旋转轴线相对于分度环旋转。

33.根据权利要求32所述的组件，其中样本收集轴能够与环形收集刀片一起围绕环形收集刀片的旋转轴线旋转，使得样本收集轴始终保持在相对于环形收集刀片的径向取向。

34.根据权利要求24所述的组件，其中所述至少一个分度环包括面向环形收集刀片的第一主表面、与第一主表面平行的相对的第二主表面以及在表面之间延伸的外围侧面，所述至少一个分度片段形成在第一主表面上。

35.一种犁刀组件，用于从农田收集土壤样本，该组件包括：

36.一种犁刀组件，用于从农田收集土壤样本，该组件包括：

37.根据权利要求36所述的组件，其中样本收集滑块包括样本收集端口，当样本收集轴向内和向外往复运动时，样本收集端口交替地打开和闭合以捕获和保留土壤样本。

38.根据权利要求37所述的组件，其中样本收集滑块能够在样本收集端口打开以收集土壤样本的向内位置以及样本收集端口闭合以保留土壤样本的向外位置之间径向移动。

39.根据权利要求37所述的组件，其中样本收集滑块具有径向伸长的主体，该主体能够滑动地部署在环形收集刀片形成的径向槽中。

40.根据权利要求39所述的组件，其中样本收集端口通过在样本收集滑块的外端和径向槽的外端之间形成的可打开且可闭合的间隙在径向槽内形成。

41.根据权利要求39所述的组件，其中样本收集滑块的操作端包括凸轮从动件，该凸轮从动件被构造为在环形收集刀片旋转时与凸轮轨道可滑动地啮合并在凸轮轨道内周向循环。

42.根据权利要求41所述的组件，其中凸轮轨道是周向连续的，并且包括非对称配置。

43.根据权利要求42所述的组件，其中凸轮轨道包括与环形凸轮环的中心开口径向间隔开第一径向距离的基部曲线部分，以及限定与基部曲线部分径向向外间隔并且距中心开口第二径向距离的顶点的凸角部分，第二径向距离大于第一距离。

44.根据权利要求41所述的组件，其中样本收集滑块具有大致t形的主体，其中凸轮从动件向外延伸超出环形收集刀片的外部主表面，以与环形凸轮环的凸轮轨道啮合。

45.根据权利要求39所述的组件，其中径向槽延伸穿过环形收集刀片的平行相对的外部主表面。

46.根据权利要求41所述的组件，其中环形收集刀片包括层叠的盘形主体，该盘形主体具有复合结构，该复合结构包括与第二半部接合的第一半部。

47.根据权利要求46所述的组件，其中第一半部和第二半部中的每一个包括朝内的内部主表面和朝外的相对的外部主表面。

48.根据权利要求47所述的组件，其中样本收集滑块在径向槽中夹在第一半部和第二半部之间。

49.根据权利要求48所述的组件，其中径向槽的半部分凹入第一半部和第二半部的每个内部主表面，使得径向槽不穿透第一半部和第二半部的外部主表面。

50.根据权利要求49所述的组件，其中第一半部和第二半部中的每一个都包括长方形的外侧窗口和内侧窗口，外侧窗口形成样本收集端口，内侧窗口中的凸轮从动件被暴露以与环形凸轮环的凸轮轨道啮合，内侧窗口和外侧窗口与径向槽连通。

51.根据权利要求39所述的组件，其中环形收集刀片包括层叠的盘形主体，该盘形主体具有复合结构，该复合结构包括与第二半部接合的第一半部，第一半部和第二半部各自包括互补构造的凹部，当凹部被组合在一起时形成径向槽。

52.根据权利要求51所述的组件，其中样本收集滑块至少部分地嵌入环形收集刀片内。

53.根据权利要求51所述的组件，其中径向槽的截面形状为多边形或非多边形。

54.根据权利要求51所述的组件，其中样本收集滑块与第一半部和第二半部相互组合，被构造为使得样本收集滑块通过配合的键合表面可滑动地保持在径向槽中，而无需使用外部安装硬件将样本收集滑块保持在环形收集刀片中。

55.根据权利要求36所述的组件，其中环形凸轮环与环形收集刀片同轴地对准。

技术总结本公开涉及农业采样系统及相关方法。一种自动计算机控制的采样系统和相关方法，用于收集、处理和分析农业样本的各种化学特性，诸如植物可用营养物。采样系统允许以同时并发或半并发的方式针对不同的分析物或化学特性处理和分析多个样本。有利地，该系统可以在“如收集的”条件下处理土壤样本，而无需干燥或研磨。该系统一般包括样本制备子系统和化学分析子系统，样本制备子系统接收由探头收集子系统收集的土壤样本并产生浆料(即，土壤、植被和/或肥料和水的混合物)，而化学分析子系统处理制备的浆料样本，以量化样本的多种分析物和/或化学特性。样本制备子系统和化学分析子系统可以被用于分析土壤、植被和/或肥料样本。技术研发人员：T·斯旺森,D·科赫,K·利维,M·奥内尔,R·哈曼受保护的技术使用者：精密种植有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29