Złoty Medal dla maszyny UR w Krakowie na Międzynarodowych Targach Poznańskich

Wśród 15 maszyn uhonorowanych w tym roku Złotym Medalem na Międzynarodowych Targach Poznańskich POLAGRA-PREMIERY 2018 znalazł się "Automat z systemem wizyjnym do skaryfikacji oraz oceny zdrowotności nasion dębu przeznaczonych do siewu w szkółkach kontenerowych”, skonstruowany przez konsorcjum naukowo-przemysłowe w skład którego wchodzą: Wydział Leśny i Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, PIMR w Poznaniu, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie oraz firma PROMAR Sp. z o. o. w Poznaniu.

Prowadzenie intensywnej produkcji sadzonek w systemie kontenerowym wymaga stosowania wyselekcjonowanego materiału siewnego, o jak najwyższej zdolności kiełkowania, który dodatkowo charakteryzuje się wyrównaniem terminu wschodów. Zastosowanie skaryfikacji mechanicznej przyspiesza wzrost osi zarodka, zwiększając tym samym proces kiełkowania nasion jak i wzrost siewek. Zabieg skaryfikacji polega na uszkodzeniu lub osłabieniu okrywy nasiennej, celem umożliwienia dostępu wody i powietrza, niezbędnych do zainicjowania fazy kiełkowania nasion. W przypadku żołędzi dębów stosuje się powszechnie skaryfikację mechaniczną, przez obcięcie od strony znamienia ich końców wraz z liścieniami o 1/5 do 1/3 długości. W ten sposób przygotowywane jest do siewu tylko w Polsce kilkadziesiąt milionów nasion rocznie, w okresie ok. 3 miesięcy (od stycznia do marca). Ta żmudna, monotonna, praca wymaga zatrudnienia kilkunastu osób w każdej szkółce produkującej sadzonki. Ergonomiczna uciążliwość pracy polega na powtarzalnym kilkanaście tysięcy razy dziennie ruchu rąk i dłoni w cyklu: (1) pobranie nasiona (lub kilku nasion) do dłoni ze zbiornika, (2) odcięcie fragmentu nasiona sekatorem, (3) wzrokowa ocena przydatności nasiona do kiełkowania na podstawie barwy liścieni i stopnia wypełnienia nimi okrywy nasiennej, (4) przeniesienie nasiona do zasobnika do siewu lub jego odrzucenie. Nawet posługiwanie się nowoczesnym sekatorem powoduje zmęczenie układu nerwowo-mięśniowego dłoni i rąk pracą powtarzalną.

Rezultatem prawidłowo przeprowadzonej skaryfikacji jest przyspieszenie i wyrównanie wschodów. Jest szczególnie istotne w przypadku dębu, ponieważ gatunek ten charakteryzuje się bardzo nierównomiernymi wschodami. Pierwsze siewki zaczynają pojawiać się po 2–3 tygodniach od siewu, a ostatnie nawet po 16–17 tygodniach. Powoduje to zróżnicowany wzrost siewek oraz wzmaga konkurencję między nimi. Siewki pojawiające się później znajdują się pod osłoną większych już siewek z dobrze rozwiniętymi liśćmi, które skutecznie ograniczają dostęp światła i wody. Na podstawie analizy topografii zmian mumifikacyjnych żołędzi, określanych wzrokowo po skaryfikacji istnieje możliwość zwiększenia polowej zdolności kiełkowania – poprzez przedsiewne odrzucenie nasion nekrotycznych – o ok. 30%.

Z uwagi na powyższe fakty powstała koncepcja zautomatyzowania prac związanych ze skaryfikacją i oceną zdrowotności żołędzi. Działanie rozważanego automatu można opisać następująco: nasiono podawane wibracyjnie przez podajnik trafia na przenośnik, gdzie jest skanowane przez pierwszy system wizyjny w celu uzyskania informacji o jego długości i orientacji. Nasiona zorientowane poprawnie (to znaczy takie, w których korzeń zarodkowy znajduje się przed środkiem nasiona w kierunku ruchu na podajniku taśmowym) przechodzą przez kanał rotatora wprost do pozycjonera. Nasiona ustawione niepoprawnie są obracane w rotatorze o 180 stopnni, tak żeby po obrocie korzeń zarodkowy znajdował się z przodu, zgodnie z kierunkiem transportowania żołędzia. Nasiona, które są już prawidłowo ustawione, wpadają do pozycjonera, gdzie ustawiane są w pozycji pionowej, korzeniem zarodkowym do góry. Następnie specjalnie zaprojektowana krzywka pozycjonera podnosi lub opuszcza żołądź w takie sposób, żeby miejsce, w którym powinien on być przecięty, znajdowało się zawsze na tym samym poziomie. Następnie nasiono poddawane jest procesowi skaryfikacji przez wirujące noże oraz kierowane do automatycznej oceny zdrowotności przez kolejny system wizyjny. Na tym etapie rejestrowany i analizowany jest barwny obraz przekrojów liścieni. Rozpoznawanie obrazu polega na określeniu stopnia zmian chorobowych w oparciu o kolor i intensywność pikseli obrazu przekroju. Te zaś, za pomocą metod widzenia maszynowego, pozwalają oszacować zdrowotność każdego z przetwarzanych nasion. Na tej podstawie można sortować je na zepsute, nadpsute oraz zdrowe, tj. przeznaczone do siewu kontenerowego.

Automat charakteryzuje się wysoką jakością i efektywnością pracy oraz spełnia wymogi agrotechniczne, wynikające z przepisów UE i norm EN/ISO. Zaprojektowane urządzenie nie ma odpowiedników wśród maszyn stosowanych w gospodarce leśnej, jest absolutną nowością techniczną na rynku światowym. Pozwoli zastąpić pracę 15 osób, pracą 3 osób dozorujących pracą automatu w systemie trzyzmianowym. Koncepcja takiego urządzenia powstała na wyraźne zapotrzebowanie szkółkarstwa leśnego i jego produkcja jest oczekiwana przez praktykę leśną.

U ubiegłym roku maszyna otrzymała Złoty Medal na 11th International Warsaw Invention Show IWIS 2017, a przed kilkoma dniami znalazła się wśród 15 maszyn uhonorowanych Złotym Medalem na Międzynarodowych Targach Poznańskich POLAGRA-PREMIERY 2018. To pierwszy w historii Targów Poznańskich medal dla maszyny z branży leśnej.

Aktualnie trwa elektroniczne głosowanie w konkursie na Złoty Medal Konsumenta na najlepszy produkt targowy spośród tych już uhonorowanych Złotym Medalem MTP. Głosowanie będzie trwało jeszcze miesiąc po zakończeniu targów. Link do głosowania: http://zlotymedal.mtp.pl/pl/trwajace_glosowania/.

ip

fot. materiały prasowe