Assessment of the effectiveness of an autonomous device for pre-sowing scarification and sorting of acorns

• Autorzy: Tylek Paweł , Klocek Jakub , Piłat Adam , Kaliniewicz Zdzisław , Novikov Arthur I. , Mateusiak Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.09.40

Warianty tytułu

PL

Ocena efektywności działania autonomicznego urządzenia do przedsiewnej skaryfikacji i sortowania żołędzi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the model of a rotary autonomous scarifier, which cuts acorns with precision and sorts them based on an innovative optical resolution feature. The device is equipped with two optical systems, the first of which checks the spatial orientation resulting from the random feeding of acorns through the feeder, while the second one is responsible for controlling the health of the acorns. Seedlings grown from acorns were assessed for viability based on the measurement of electrical conductivity. As plant cells have a capacitive element, mainly constituted by cytoplasmic membranes, the value of the measured electrical conductivity is the sum of conductance and susceptance, and the obtained result is called admittance. The fundamental advantage of this method is the ability to determine the viability of seedlings using a single measurement.

PL

Przedstawiono model karuzelowego, autonomicznego skaryfikatora, który dokonuje precyzyjnego obcięcia żołędzi oraz sortuje je na podstawie innowacyjnej, optycznej cechy rozdzielczej. Urządzenie zostało wyposażone w dwa systemy optyczne, z których pierwszy sprawdza orientację przestrzenną, wynikającą z losowego podawania żołędzi przez podajnik, natomiast drugi odpowiada za kontrolowanie zdrowotności. Wyhodowane z żołędzi sadzonki poddano ocenie ocenie żywotności na podstawie pomiaru przewodnictwa elektrycznego. Ze względu na występowanie w komórkach roślinnych elementu pojemnościowego, jakimi są głównie błony cytoplazmatyczne, wartość mierzonego przewodnictwa elektrycznego jest sumą konduktancji i susceptancji a otrzymany wynik określamy mianem admitancji. Fundamentalną zaletą tej metody jest możliwość określenia żywotności sadzonek przy wykorzystaniu tylko jednego pomiaru.

Słowa kluczowe

EN

acorn; scarification; image analysis; automation; admittance

PL

żołędzie; skaryfikacja; analiza obrazu; automatyzacja; admitancja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 9
• Strony: 206--209
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tylek Paweł

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry, Department of Forest Utilization Engineering and Forest Techniques, al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków

autor

Klocek Jakub

• Optister Krakow

autor

Piłat Adam

• AGH University of Science and Technology in Kraków

autor

Kaliniewicz Zdzisław

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn

autor

Novikov Arthur I.

• Voronezh State University of Forestry and Technologies Named after GF Morozov

autor

Mateusiak Łukasz

• University of Agriculture in Krakow, Faculty of Forestry, Department of Forest Utilization Engineering and Forest Techniques, al. 29 Listopada 46, 31-425 Kraków

Bibliografia

• [1] Grzesik M., Janas R., Górnik K., Romanowska-Duda Z. Biologiczne i fizyczne metody stosowane w produkcji i uszlachetnianiu nasion. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, (2012), 57(3), 147–152.
• [2] Giertych M.J., Suszka J. Consequences of Cutting Off Distal Ends of Cotyledons of Quercus robur Acorns Before Sowing. Annals of Forest Science, (2011), 68(2), 433–442.
• [3] Bąk-Badowska J., Żeber-Dzikowska I., Chmielewski J. Evaluation of the degree of healthiness of the pedunculate oak (Quercus robur L.) acorns in the Włoszczowa–Jędrzejów Nature Park and its neighbouring area. Environmental Protection and Natural Resources, (2017), 28(1), 14–19.
• [4] Tadeusiewicz R., Tylek P., Adamczyk F., Kiełbasa P., Jabłoński M., Bubliński Z., Grabska-Chrząstowska J., Kaliniewicz Z., Walczyk J., Szczepaniak J., Juliszewski T., Szaroleta M. Assessment of selected parameters of the automatic scarification device as an example of a device for sustainable forest management. Sustainability, (2017), 9(12) article 2370.
• [5] Shi W., Villar-Salvador P., Li G., Jiang X. Acorn Size Is More Important than Nursery Fertilization for Outplanting Performance of Quercus variabilis Container Seedlings. Annals of Forest Science, (2019), 76, 22.
• [6] Kaliniewicz Z., Tylek P. Influence of Scarification on the Germination Capacity of Acorns Harvested from Uneven-Aged Stands of Pedunculate Oak (Quercus robur L.). Forests, (2018), 9, 100.
• [7] Tylek P. Wielkość i kształt jako cechy rozdzielcze nasion dębu szypułkowego (Quercus robur L.). Acta Agrophysica (2012), 19 (3), 673–687.
• [8] Kaliniewicz Z., Tylek P., Anders A., Markowski P., Rawa T., Ołdakowski M., Wąsowski Ł. An Analysis of the Physical Properties of Seeds of Selected Deciduous Tree Species. Baltic Forestry, (2016), 22(1), 169–174.
• [9] Kaliniewicz Z., Tylek P. Aspects of the Process of Sorting European Black Pine Seeds. Forests (2019), 10, 966; doi:10.3390/f10110966.
• [10] Kaliniewicz Z., Tylek P., Markowski P., Anders A., Rawa T., Głażewska E. Analysis of correlations between selected physical properties and color of Scots pine (Pinus sylvestris L.) seeds. Technical Sciences, (2014), 17(3), 259–274.
• [11] Novikov A., Sokolov S., Drapalyuk M., Zelikov V., Ivetić V. Performance of Scots Pine Seedlings from Seeds Graded by Colour. Forests, (2019), 10, 1064.
• [12] Novikova T.P., Mastrangelo C.B., Tylek P., Evdokimova S.A., Novikov A.I. How can the engineering parameters of the NIR grader affect the efficiency of seed grading? Agriculture (2022), 12, 2125. https://doi.org/10.3390/agriculture12122125.
• [13] Takahashi, A.; Shimada, T.; Kawano, S. Nondestructive determination of tannin content in intact individual acorns by near-infrared spectroscopy. Ecol. Res. (2011), 26, 679–685.
• [14] Skrzyszewska K., Banach J., Bownik G. Wpływ sposobu przedsiewnego przygotowania żołędzi i terminu siewu na kiełkowanie nasion i wzrost sadzonek dębu szypułkowego. Sylwan (2019), 163(9), 716–725.
• [15] Pająk K., Małek S., Kormanek M., Banach J. Effect of peat substrate compaction on growth parameters and root system morphology of Scots pine Pinus sylvestris L. seedlings. Sylwan (2022), 166(8), 2537–550.
• [16] Pająk K., Kormanek M., Małek S., Banach J. Effect of Peat- Perlite Substrate Compaction in Hiko V265 Trays on the Growth of Fagus sylvatica L. Seedlings. Sustainability (2022), 14(8), 4585.
• [17] Cao Y., Repo T., Silvennoinen R., Lehto T., Pelkonen P. Analysis of the willow root system by electrical impedance spectroscopy. Journal of Experimental Botany (2011), Volume 62, Issue 1, 351–358.
• [18] Kormanek M., Głąb T., Klimek-Kopyra A. Modification of the tree root electrical capacitance method under laboratory conditions. Tree Physiology (2016), Volume 36, Issue 1, 121– 127.
• [19] Mateusiak Ł., Tylek P., Kormanek M., Kaliniewicz Z. Zastosowanie pomiaru admitancji do określenia stanu fizjologicznego sadzonek buka pospolitego (Fagus sylvatica L.) i dębu szypułkowego (Quercus robur L.). [in:] Nowoczesne technologie i inżynieria w zrównoważonym użytkowaniu lasu (2020), Klamerus-Iwan A. (ed.), 383–395. ISBN 978-83-66602- 04-5
• [20] Tylek P., Tadeusiewicz R., Jabłoński M., Piłat A., Kaliniewicz Z., Adamczyk F., Klocek J. Systemy wizyjne automatu do przedsiewnego przygotowania żołędzi. Przegląd Elektrotechniczny (2021), 1 (97), 188−191.
• [21] Bubliński Z., Grabska-Chrząstowska J., Jabłoński M., Kwiecień J., Mikrut Z., Pawlik P., Przybyło J., Tadeusiewicz R., Tylek P., Walczyk J. Ocena zdrowotności automatycznie skaryfikowanych żołędzi za pomocą komputerowej analizy obrazów. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, (2017), Warszawa.
• [22] Pawlik P., Jabłoński M., Bubliński Z, Tadeusiewicz R., Walczyk J., Tylek P., Juliszewski T., Adamczyk F. Use of Harris detector for determination of orientation of acorns in the process of automated scarification. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering (2017), 62 (1), 163–165.
• [23] Przybyło J., Jabłoński M. Using Deep Convolutional Neural Network for Oak Acorn Viability Recognition Based on Color Images of Their Sections. Computers and Electronics in Agriculture, (2019), 156, 490–499.
• [24] Adamczyk F., Frąckowiak P., Jabłoński M., Juliszewski T., Kiełbasa P., Piłat A., Szaroleta M., Szczepaniak J., Tadeusiewicz R., Tylek P., Walczyk J. Automat do skaryfikacji żołędzi wraz z identyfikacją zmian chorobowych. Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, (2018), Poznań.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).