ПОДВИЖНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ СБОРА И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЯБЛОК, ЦИТРУСОВЫХ, КОСТОЧКОВЫХ ПЛОДОВ И Т.П.
MOBILE SYSTEM FOR IMPROVEMENT OF PICKING AND PRIMARY PROCESSING OF APPLES, CITRUS FRUITS, STONE FRUITS AND SO ON

Настоящей патентной заявкой затребован приоритет по заявке на временный патент от Vincent E. Bryan Jr. и др. США №61/028,351 от 13 февраля 2008 г. с названием «Передвижная система для усовершенствования сбора и предварительной обработки яблок, цитрусовых, косточковых плодов и аналогичных плодов» и по заявке на временный патент Vincent E. Bryan мл. и др. США №61/095,788 от 10 февраля 2008 г. с названием «Система сбора урожая для цитрусовых и аналогичных плодов», обе данные заявки объединены в настоящий документ посредством ссылок.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время в плодовой промышленности, в частности, в отрасли сбора яблок, фрукты по традиции собирают вручную. Сборщики аккуратно собирают отобранные фрукты и помещают их в мешки для яблок, размещаемые на плечах сборщиков и проходящие вниз по грудной клетке и животу к области паха. Затем сборщики аккуратно выгружают фрукты из мешка в большие корзины для последующей транспортировки в упаковочный или обрабатывающий цех. Данная методика предназначена для сборщиков, которые собирают требуемые фрукты «на дереве» по визуально различимым критериям, таким как, цвет, размер и качество.
Опытные сборщики срывают фрукты с дерева, не повреждая плодоножку, тем самым, сохраняя целостность последующих плодоносящих почек на дереве. В некоторых случаях во время процесса сбора приходится отрезать чрезмерно жесткие и длинные плодоножки; необходимо аккуратно размещать фрукты в мешках для сбора во избежание повреждения; а также перемещать и подавать фрукты в корзины большего размера, которые являются более подходящими для транспортировки грузовиками. При сборе фруктов, расположенных на высоких ветках, может потребоваться, чтобы сборщики поднимались по лестнице или стояли на эстакадах, чтобы добраться до фруктов. Корзины для фруктов обычно располагаются рядами между линиями деревьев и размещаются таким образом, чтобы они могли быть заполнены яблоками, перемещаемыми из мешков сборщиков в пределах наикратчайшего возможного расстояния, которое можно пройти пешком. Затем корзины собирают на прицеп, который перемещают трактором к общему участку хранения для последующего размещения на грузовой платформе посредством вилочного погрузчика.
В результате данного процесса сбора фруктов примерно 30% времени сборщиков уходит на фактический сбор фруктов, тогда как оставшиеся 70% времени затрачиваются на аккуратное размещение фруктов в корзинах или мешках после срезания плодоножки, при необходимости, перемещение, подъем и спуск по лестнице, перенос фруктов из одного места в другое, ходьбу и аккуратное размещение сборщиком мешков с яблоками в приемную корзину, а также соблюдение особой осторожности во избежание появления повреждений или дефектов на фруктах в результате небрежного обращения. Вес мешка сборщика может достигать 40 фунтов и более, что в результате приводит к усталости сборщика и снижению производительности.
Вследствие того, что сбор плодов - сезонная работа, сборщиками урожая обычно являются рабочие мигранты, часто из других стран. В результате ужесточения иммиграционной политики в период сбора урожая количество сборщиков может быть недостаточным. В результате того, что сбор урожая - медленный процесс, в момент созревания фруктов требуется большое количество сборщиков. Так как производительность человека при сборе урожая вручную является низкой, заработная плата сборщиков также остается низкой. Это приводит к увеличению среди населения числа рабочих с заработной платой ниже среднего.
Таким образом, цель изобретения - обеспечение автоматизированной системы для увеличения производительности отдельного сборщика с сохранением преимуществ процесса ручного сбора плодов, а именно, отбор собираемых фруктов, аккуратность для предотвращения повреждений на всех этапах перемещения и упаковывания.
Другая цель настоящего изобретения - предоставление передвижной автоматизированной системы.
Еще одна цель - обеспечение дополнительной автоматизированной системы, которая будет выявлять и сбрасывать так называемый «нестандарт», который включает поврежденные, пораженные вредителями или неприемлемые по другим причинами фрукты или аналогичные плоды.
Прочие цели и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными после изучения следующего подробного описания и прилагаемых чертежей. На всех чертежах аналогичные позиции относятся к аналогичным элементам.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Раскрыта и заявлена передвижная система для усовершенствования сбора и предварительной обработки яблок, цитрусовых, косточковых плодов и аналогичных плодов. Система включает передвижную ходовую часть, на которой могут быть смонтированы станции для сбора, подсистемы пневматических транспортировочных труб, дополнительные подсистемы сканирования плодов, дополнительные подсистемы устройства отвода нестандарта, дополнительные подсистемы этикетирования и подсистемы для сравнительно аккуратного размещения неотбракованных плодов в приемной корзине. Кроме того, система может включать подсистему размещения отбракованных плодов в приемной корзине.
Более конкретно, предметом настоящей заявки является передвижная система сбора, включающая передвижную ходовую часть с платформой ходовой части;
пневматическую транспортировочную трубу, установленную спереди ходовой части и снабженную, по крайней мере, одной трубой для транспортировки собранных объектов;
устройство замедления плодов, установленное за пневматической транспортировочной трубой, снабженное емкостью с водой для приема транспортируемых объектов;
первый конвейер для транспортировки плодов по заранее установленной траектории перемещения;
устройство для сканирования плодов, транспортируемых по первому конвейеру; и
устройство отвода выбранных плодов, установленное за устройством для сканирования, служащее для отвода нестандартных выбранных плодов с заранее заданной траектории перемещения по первому конвейеру.
Предпочтительные, но не обязательные варианты заявленной системы предполагают наличие бункера для приема нестандартных выбранных плодов, который может быть снабжен механизмом подачи плодов из бункера в приемную корзину; наличие загрузочного конвейера или ряда загрузочных конвейеров, установленного за устройством отвода выбранных плодов, связанным с первым конвейером для приема плодов от первого конвейера и транспортировки принятых плодов к заранее установленному месту загрузки; система может включать устройство перемещения корзины для захвата и изменения положения корзины относительно упомянутой ходовой части, при этом указанное устройство перемещения корзины может включать устройство позиционирования указанной корзины в заранее заданном положении по отношению к бункеру, а указанное устройство перемещения корзины может включать устройство позиционирования указанной корзины в заранее заданном положении по отношению, по крайней мере, к одному загрузочному конвейеру; ходовая часть может включать боковые направляющие, установленные на указанной платформе ходовой части в верхнем положении для транспортировки бункера и приемной корзины между боковыми направляющими ходовой части и ниже платформы ходовой части; ходовая часть может быть выполнена с возможностью, по крайней мере, временной установки одной или более подсистем для поддержки сбора, транспортировки, амортизации, конвейерной транспортировки, сканирования и доставки плодов; система также может включать устройство сканирования, установленное на платформе, для оценки плода согласно одному или более заранее заданным параметрам, при этом, по крайней мере, один из указанных параметров выбран из группы, включающей цвет, дефекты, размер и количество.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 - изометрический чертеж передвижной системы сбора, включая изобретение с изображением видов варианта выполнения спереди и сбоку.
Фигура 2 - вид сбоку передвижной системы сбора, показанной на Фигуре 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Несмотря на то, что изобретение будет описано применительно к предпочтительному варианту осуществления и методу, предполагается, что данное описание не имеет своей целью ограничить изобретение данным вариантом осуществления или методом. Напротив, предусмотрено включение всех вариантов, модификаций и аналогов, которые могут быть включены в рамках сущности и объема настоящего изобретения.
На Фигурах 1 и 2 представлена новая передвижная система уборки урожая 20 для сбора и предварительной обработки яблок, цитрусовых, косточковых плодов и аналогичных плодов. Кроме того, посредством соответствующим образом модифицированной модели данной системы могут быть собраны томаты, клубника, виноград и прочие плоды. В настоящем описании сбор и транспортировка яблок будет представлена в качестве примера. Представленная система включает ходовую часть 22, которая может быть оснащена гусеничным приводом и подсистемой рулевого управления 24 известного исполнения. Для подачи питания к приводу и подсистеме рулевого управления 24 и прочим компонентам передвижной системы 20 могут быть использован первичный двигатель (не показан), например, двигатель внутреннего сгорания, или прочие подсистемы электропитания известного исполнения.
Станции сборщиков 26 предусмотрены спереди ходовой части транспортного средства 22. Данные станции 26 могут быть выдвинуты по вертикали, задвинуты по вертикали, выдвинуты по горизонтали, задвинуты по горизонтали, повернуты или перемещены иным образом известными гидравлическими или другими механизмами для того, чтобы разместить сборщиков в удобном положении возле яблонь или прочих деревьев или растений, с которых сборщикам необходимо собрать яблоки, цитрусовые, косточковые плоды или аналогичные культуры.
Гибкие или полужесткие пневматические транспортировочные трубы 27 типа, представленного в патентной заявке Vincent E. Bryan Jr. и др. США №12/055,209 от 25 марта 2008 г. с названием «Система транспортировки для фруктов и подобных плодов», которая включена в настоящий документ посредством ссылки, могут быть расположены таким образом, чтобы их дальние концы были прикреплены к станциям сборщиков 26, или же трубки могут быть подвешены на шее или вокруг талии сборщиков.
Приемная труба любого известного типа может быть подвешена вокруг груди или талии сборщика. Данное расположение позволяет сборщикам быстро просмотреть плоды, собрать требуемые фрукты и бросить сорванные фрукты в трубы. Таким образом, производительность сборщиков будет резко увеличена, что приведет к росту заработной платы и к увеличению производительности, повышению скорости и качества сборки урожая фруктового сада. Результатом может стать более высокая прибыль от фруктового сада.
Ассиметричные плоды или группы плодов, например, гроздья винограда, томаты, клубника или прочие плоды могут транспортироваться после упаковывания в мягкие мешки в соответствии с описанием, представленным в заявке на временный патент Vincent E. Bryan Jr. США №61/085,271 от 31 июля 2008 г. с названием «Устройства и средства для общей транспортировки ассиметричных плодов, например, гроздьев винограда посредством пневматической трубы», которая включена в настоящий документ посредством ссылок.
Движение фруктов или заполненных фруктами мешков, транспортируемых по трубам 27, может быть осторожно замедлено, при этом они могут быть собраны в одной или нескольких водяных ваннах или других замедляющих приспособлениях 28. Одно подобное устройство описано и заявлено в заявке на временный патент Randy Allard и др. США №61/146,468 от 22 января 2009 г. с названием «Многосекционный резервуар замедлителя» и в заявке на временный патент Dr. Vincent E. Bryan Jr. и др. США №61/145,899 от 20 января 2009 г. с названием «Резервуар замедления и транспортер отвода», обе заявки включены в настоящий документ посредством ссылок. Собранные фрукты затем отводятся транспортерами отвода 29, аналогичными описанному и заявленному в вышеуказанной заявке №61/145,899.
Отдельные фрукты могут перемещаться поперечными конвейерами 30 известного исполнения и проходить через одну или несколько станций сканирования известного исполнения 32, каждая из которых включает высокоскоростную цифровую камеру 35. Так как фрукты проходят через оптические камеры 35, они могут вращаться таким образом, чтобы камера 35 записала изображения каждого вида поверхности фрукта. Соответствующее программное обеспечение может выполнить анализ изображений камеры и выявить любые дефекты, например, червоточины, повреждения, пятна или прочие дефекты. Затем программное обеспечение помечает поврежденные фрукты. На последующей или расположенной дальше по потоку станции отводящего устройства 37 поврежденные фрукты, рассматриваемые как нестандарт, перемещаются известным отводящим механизмом в бункер 39, расположенный над корзиной для нестандарта 40 или в ней. Известные механизмы отводящего устройства могут состоять из активных устройств перемещения, механических переключателей или манипуляторов или прочих механизмов. Кроме того, может быть использовано ручное выявление и отвод нестандарта посредством размещения сортировщиков рядом с поперечными конвейерами 30.
Повреждения, наносимые механизмами на собранные нестандартые фрукты, должны быть минимизированы для того, чтобы нестандарт мог быть использован для соусов, соков и прочих перерабатываемых продуктов. С этой целью собранные нестандартые плоды могут обрабатываться системой бункера и корзины типа, представленного и заявленного в заявке на временный патент Randy Allard США №61/146,775 от 23 января 2009 г. с названием «Система бункера и корзины для обработки яблок и прочих плодов», которая включена в настоящий документ посредством ссылок. В целом поврежденные фрукты собираются в бункере 39, а из бункера 39 они могут быть аккуратно опущены в корзину для нестандарта 40, расположенную внизу.
Хорошие неотбракованные яблоки могут проходить через дополнительную систему этикетирования 55. Данная система этикетирования 55 может обеспечивать уникальную маркировку для партии яблок или даже отдельных яблок, проходящих по конвейеру (не показан). Данное этикетирование позволит садоводам и операторам, выполняющим последующую обработку, и продавцам определить источник яблок, время и место их сбора и прочую ценную и полезную информацию.
Хорошие неотбракованные яблоки подаются от конвейеров 30 к одному или нескольким загрузочным конвейерам 60. Данные загрузочные конвейеры 60 аккуратно перемещают фрукты или плоды к приемной корзине 80. Данные конвейеры описаны и заявлены в заявке на временный патент Randy Allard и др. США №61/151,746 от 11 февраля 2009 г. с названием «Загрузочные конвейеры для яблок и прочих плодов», которая включена в настоящий документ посредством ссылок.
Для стандартных процедур сбора урожая в садах используются приемные корзины, предварительно расположенные между рядами деревьев. Данные корзина относительно большие и тяжелые и обычно размещаются вилочными погрузчиками, тракторами с вильчатыми погрузчиками или аналогичным оборудованием перед началом сбора урожая. В заполненном состоянии корзины могут вмещать 900 или более фунтов собранных фруктов.
В соответствии с Фигурами 1 и 2 боковые направляющие 90 ходовой части 22 транспортного средства расположены на достаточном расстоянии в горизонтальном направлении, а верхняя платформа 100 установлена на надлежащей высоте таким образом, чтобы вместить приемные корзины для яблок стандартных размеров, чтобы транспортное средство 20 могло подъехать к корзине, поднять, захватить расположить и удерживать корзину 40 в предварительно заданном положении относительно ходовой части так, чтобы принимать яблоки из системы нестандарта.
В ином случае система может перемещать захваченную корзину в заднюю часть транспортного средства и размещать корзину 80 под загружающим конвейером в положение для приема потока яблок от загружающего конвейера до тех пор, пока корзина не будет заполнена. Затем транспортное средство 20 будет опускать или сбрасывать заполненную корзину позади перемещающегося вперед транспортного средства 20.
Подразумевается, что корзины 40 и 80 идентичны по внешнему виду и физическим характеристикам. Три, четыре и более последовательных корзин 80 может быть заполнено хорошими или неотбракованными яблоками. Но если корзина 40, которая используется как корзина для сбора нестандарта, заполнена, она опускается в положение между соседними пустыми корзинами 80 на направляющем устройстве корзин 85, а затем наполненная нестандартом корзина 40 сбрасывается позади транспортного средства. В данном случае, все нестандартные яблоки собираются в одной корзине 40. Если корзина с нестандартом 40 сброшена позади транспортного средства, корзина 40 может быть поднята вилочным погрузчиком или другими механизмами и доставлена на предприятие, например, на завод по изготовлению яблочного соуса, который может получить прибыль от нестандартных яблок.
Для эффективного и недорогого выполнения данных мероприятий по транспортировке корзин на транспортном средстве 20 по изобретению, необходимо предусмотреть ряд цепных конвейеров 110 на выдвижных подъемных вилах 112. Данные перемещающие корзины цепи 110 входят в зацепление с нижней частью корзин 40, 80 и перемещают корзины в туннельное пространство транспортного средства, образованное боковыми направляющими 90 и верхней платформой 100. Цепные конвейеры 114, смонтированные на ходовой части, перемещают корзины с вил 112 в первую позицию загрузки, в которой выбранная корзина может быть поднята с цепей 114 вверх до положения сбора нестандарта в соответствии с представленным по корзине 40 на Фигуре 1 и 2.
Для этого на боковых направляющих 90 может быть предусмотрен первый подъемный механизм корзины 115.
Корзины, которые не требуется располагать в положении сбора нестандарта, перемещаются назад цепной передачей 114, находящейся под загрузочным конвейером 60. Пустая корзина 80 может быть поднята вверх вторым подъемным устройством 117 в относительно возвышенное положение таким образом, чтобы яблоки или прочие плоды в загрузочных конвейерах 60 не падали в корзину 80, а аккуратно укладывались в ней в соответствии с описанным выше. Горизонтальное перемещение корзины 80 может быть обеспечено соответствующим оборудованием в подъемном механизме 117 или базовым транспортировочным механизмом 85 таким образом, чтобы в целом укомплектованные, непрерывные, горизонтально уложенные слои яблок или прочих плодов были аккуратно расположены в корзине 80.
Если заполненная корзина 40 или 80 перемещена в заднюю часть транспортного средства, цепные передачи 118 на маятниковых вилках тянущего типа 120 аккуратно опускают заполненную корзину на землю. Заполненные корзины остаются в таком положении до тех пор, пока они не будут собраны вилочными погрузчиками или другими устройствами в соответствии с представленным выше.
Изобретение предполагает, что трубы для транспортировки 25, конвейеры 32 и др., трубы отвода 60 и прочие механизмы могут быть демонтированы с ходовой части 22, при необходимости. Оросительное оборудование, оборудование для обрезки и прочие известные устройства могут быть временно смонтированы на ходовой части 22 таким образом, чтобы транспортное средство 20 могло быть использовано круглый год в любых областях деятельности сельского хозяйства во фруктовых садах.