JP3131993B2 - 果菜類収穫機等の視覚装置 - Google Patents
果菜類収穫機等の視覚装置Info
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- JP3131993B2 JP3131993B2 JP02289993A JP28999390A JP3131993B2 JP 3131993 B2 JP3131993 B2 JP 3131993B2 JP 02289993 A JP02289993 A JP 02289993A JP 28999390 A JP28999390 A JP 28999390A JP 3131993 B2 JP3131993 B2 JP 3131993B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fruit
- light
- image sensor
- distance
- sensor camera
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- Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)
- Stroboscope Apparatuses (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ハウス栽培等で使用する無人の果菜類収穫
機等に設けられる視覚装置に関するものである。
機等に設けられる視覚装置に関するものである。
［従来の技術］ ハウス栽培等における収穫の省力化を図るために、所
定の経路に沿って自走しつつ成熟した果菜類を自動的に
収穫する果菜類収穫機の開発が進められている。この種
の果菜類収穫機は、対象物である栽培植物からの反射光
をイメージセンサカメラに撮像しこれをコンピュータで
画像処理する視覚装置を備え、該視覚装置によって見つ
け出された収穫可能な果実をロボットハンドで摘果する
とともに、これを所定の容器に収納するように構成され
ている。
定の経路に沿って自走しつつ成熟した果菜類を自動的に
収穫する果菜類収穫機の開発が進められている。この種
の果菜類収穫機は、対象物である栽培植物からの反射光
をイメージセンサカメラに撮像しこれをコンピュータで
画像処理する視覚装置を備え、該視覚装置によって見つ
け出された収穫可能な果実をロボットハンドで摘果する
とともに、これを所定の容器に収納するように構成され
ている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、背景の土やハウスの支柱等が対象物と
同色の色素を有する場合、対象物と背景との区別が不明
確であるという問題があった。
同色の色素を有する場合、対象物と背景との区別が不明
確であるという問題があった。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明は次のような構成
とした。
とした。
すなわち、本発明にかかる視覚装置は、栽培植物に実
った果実を自動的に収穫する果菜類収穫機等の視覚装置
であって、対象物である果実に向けて投光する投光手段
と、対象物からの反射光を撮像するイメージセンサカメ
ラとを備え、前記投光手段は対象物と同色のストロボ光
を発し、かつ当該光の達する距離が対象物までの距離よ
りも若干遠くなるように設定されていることを特徴とし
ている。
った果実を自動的に収穫する果菜類収穫機等の視覚装置
であって、対象物である果実に向けて投光する投光手段
と、対象物からの反射光を撮像するイメージセンサカメ
ラとを備え、前記投光手段は対象物と同色のストロボ光
を発し、かつ当該光の達する距離が対象物までの距離よ
りも若干遠くなるように設定されていることを特徴とし
ている。
［作 用］ 投光手段が対象物と同色のストロボ光を発し、その反
射光を撮像するので、対象物の特性が増幅される結果、
対象物を明確に識別できる。また、投光手段から投光さ
れるストロボ光は、対象物までの距離よりも若干遠くな
るように設定されるので、背景が撮像されにくく、対象
物の識別の誤動作を防止することができる。
射光を撮像するので、対象物の特性が増幅される結果、
対象物を明確に識別できる。また、投光手段から投光さ
れるストロボ光は、対象物までの距離よりも若干遠くな
るように設定されるので、背景が撮像されにくく、対象
物の識別の誤動作を防止することができる。
［実施例］ 第１図は本発明の１例であるトマト収穫機の全体斜視
図であり、これに示した収穫機１は、電動式の四輪本体
車体３に収穫作業用のマニピュレータ５と、収穫した果
実を容れるキャリア６が設けられている。本体車体３に
は後記制御装置７、バッテリー等が内蔵されており、車
体前面部に制御装置のコントロールパネルが設けられて
いる。また、収穫物排出のために、キャリア６の底板は
昇降可能となっている。
図であり、これに示した収穫機１は、電動式の四輪本体
車体３に収穫作業用のマニピュレータ５と、収穫した果
実を容れるキャリア６が設けられている。本体車体３に
は後記制御装置７、バッテリー等が内蔵されており、車
体前面部に制御装置のコントロールパネルが設けられて
いる。また、収穫物排出のために、キャリア６の底板は
昇降可能となっている。
マニピュレータ５は遠隔操作されるハンド部10を備
え、このハンド部10の支持移動機構として、昇降用のブ
ーム12およびアーム13と、旋回用のテーブル15と、進退
用のブーム16およびアーム17とが設けられている。ハン
ド部10は、第２図に示すように、撮像用のイメージセン
サカメラ20と投光手段である赤色のストロボランプ21を
並設した視覚部22が基部24の先端部に設けられており、
この視覚部22よりも前方に突出させて一対の刃体からな
る枝切断用のカッタ25が前方に突出させて取り付けられ
ているとともに、該カッタの直下部に摘果した果実51が
落下収容されるバケット26が取り付けられている。な
お、バケット26の底部は開閉可能になっている。
え、このハンド部10の支持移動機構として、昇降用のブ
ーム12およびアーム13と、旋回用のテーブル15と、進退
用のブーム16およびアーム17とが設けられている。ハン
ド部10は、第２図に示すように、撮像用のイメージセン
サカメラ20と投光手段である赤色のストロボランプ21を
並設した視覚部22が基部24の先端部に設けられており、
この視覚部22よりも前方に突出させて一対の刃体からな
る枝切断用のカッタ25が前方に突出させて取り付けられ
ているとともに、該カッタの直下部に摘果した果実51が
落下収容されるバケット26が取り付けられている。な
お、バケット26の底部は開閉可能になっている。
第３図に示すように、制御装置７は画像処理ユニット
30、マニピュレータ制御ユニット31、走行制御ユニット
32、およびこれらを統括する総合制御ユニット33から構
成されている。画像処理ユニット30は、イメージセンサ
カメラ20のアイリス絞り35およびフォーカス機構36とス
トロボランプ21に制御信号を送り、イメージセンサカメ
ラ20から画像信号が送られてくる。マニピュレータ制御
ユニット31は、ハンド部駆動モータ37、カッタ駆動モー
タ38、バケット底開閉モータ39およびマニピュレータ駆
動モータ40（１〜７）に制御信号を送り、マニピュレー
タの状態を検出するためのポテンションメータ41（１〜
３）およびエンコーダ42（１〜４）から検出信号が送ら
れてくる。また、走行制御ユニット32は、車輪駆動モー
タ44、ステアリングモータ45およびキャリア底昇降モー
タ46に制御信号が送られ、経路標識を検出する倣いセン
サ47および回行センサ48から検出信号が送られてくる。
30、マニピュレータ制御ユニット31、走行制御ユニット
32、およびこれらを統括する総合制御ユニット33から構
成されている。画像処理ユニット30は、イメージセンサ
カメラ20のアイリス絞り35およびフォーカス機構36とス
トロボランプ21に制御信号を送り、イメージセンサカメ
ラ20から画像信号が送られてくる。マニピュレータ制御
ユニット31は、ハンド部駆動モータ37、カッタ駆動モー
タ38、バケット底開閉モータ39およびマニピュレータ駆
動モータ40（１〜７）に制御信号を送り、マニピュレー
タの状態を検出するためのポテンションメータ41（１〜
３）およびエンコーダ42（１〜４）から検出信号が送ら
れてくる。また、走行制御ユニット32は、車輪駆動モー
タ44、ステアリングモータ45およびキャリア底昇降モー
タ46に制御信号が送られ、経路標識を検出する倣いセン
サ47および回行センサ48から検出信号が送られてくる。
つぎに、実際の収穫機１の動作について説明する。
ある株50の前に収穫機１が停止すると、イメージセン
サカメラ20から送られてくる画像信号を画像処理ユニッ
ト30で処理しつつ、ハンド部10を適当に移動させて収穫
可能な果実51の探索を行なう。この際に、ストロボラン
プ21の投光量を、視覚部22から株50までの距離Ｂ＋α
（αは任意の正数）の範囲の物体を撮像可能な光量とな
るよう制御する。なお、畝間距離Ｃは既知（Ｃ＝1000〜
1300mm程度）であり、本体車体３の中心から視覚部まで
の距離Ａはエンコーダ42（１〜４）からの信号を解析す
ることにより算出されるので、距離Ｂは容易に知ること
ができる。このように、対象物よりも若干遠くにあるも
のまでイメージセンサカメラ20に撮像するようにしてお
くと、背景となる土52や支柱53等は撮像されないので、
対象物である株50が容易に識別できるのである。また、
本実施例のように、ストロボランプ21の光を収穫対象物
であるトマトと同色（赤色）にしておくと、対象物から
の反射光をイメージセンサカメラ20に撮像した際にトマ
トの特性が増幅されるようになるので、果実51と葉や茎
との区別が明瞭となる。
サカメラ20から送られてくる画像信号を画像処理ユニッ
ト30で処理しつつ、ハンド部10を適当に移動させて収穫
可能な果実51の探索を行なう。この際に、ストロボラン
プ21の投光量を、視覚部22から株50までの距離Ｂ＋α
（αは任意の正数）の範囲の物体を撮像可能な光量とな
るよう制御する。なお、畝間距離Ｃは既知（Ｃ＝1000〜
1300mm程度）であり、本体車体３の中心から視覚部まで
の距離Ａはエンコーダ42（１〜４）からの信号を解析す
ることにより算出されるので、距離Ｂは容易に知ること
ができる。このように、対象物よりも若干遠くにあるも
のまでイメージセンサカメラ20に撮像するようにしてお
くと、背景となる土52や支柱53等は撮像されないので、
対象物である株50が容易に識別できるのである。また、
本実施例のように、ストロボランプ21の光を収穫対象物
であるトマトと同色（赤色）にしておくと、対象物から
の反射光をイメージセンサカメラ20に撮像した際にトマ
トの特性が増幅されるようになるので、果実51と葉や茎
との区別が明瞭となる。
このようにして、収穫可能な果実51が見つけ出される
と、ハンド部移動機構を作動させてハンド部10をこれに
近づけ、カッタ25で果実51が付いている茎55を切断す
る。茎55は果実51の重みで垂れ下がっているので、果実
51の上方近傍でカッタ25を開閉させるようにすればよ
い。摘み取られた果実51はバケット26の中に落下する。
つぎに、バケット26がキャリア６の上方にくるようハン
ド部10を移動させ、バケット底を開放して中の果実をキ
ャリア６内に収容する。以下同様にして１株分の収穫可
能な果実を全て収穫し終えると、本体車体３が株間距離
分だけ前進し、次の株の収穫作業を開始する。
と、ハンド部移動機構を作動させてハンド部10をこれに
近づけ、カッタ25で果実51が付いている茎55を切断す
る。茎55は果実51の重みで垂れ下がっているので、果実
51の上方近傍でカッタ25を開閉させるようにすればよ
い。摘み取られた果実51はバケット26の中に落下する。
つぎに、バケット26がキャリア６の上方にくるようハン
ド部10を移動させ、バケット底を開放して中の果実をキ
ャリア６内に収容する。以下同様にして１株分の収穫可
能な果実を全て収穫し終えると、本体車体３が株間距離
分だけ前進し、次の株の収穫作業を開始する。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる果菜
類収穫機等の視覚装置は、背景となる地面の土やハウス
の支柱等はイメージセンサカメラに撮像されないように
投光手段の投光量が制御されるので、イメージセンサカ
メラにとらえられた栽培植物の像が明瞭になるととも
に、対象物と同色の光が投光されるので、イメージセン
サカメラで撮像した像における対象物の特性が増幅され
る結果、収穫すべき果実を正確に識別できるようになっ
た。
類収穫機等の視覚装置は、背景となる地面の土やハウス
の支柱等はイメージセンサカメラに撮像されないように
投光手段の投光量が制御されるので、イメージセンサカ
メラにとらえられた栽培植物の像が明瞭になるととも
に、対象物と同色の光が投光されるので、イメージセン
サカメラで撮像した像における対象物の特性が増幅され
る結果、収穫すべき果実を正確に識別できるようになっ
た。
第１図は本発明の１実施例である果菜類収穫機の全体斜
視図、第２図はハンド部の斜視図、第３図は制御装置の
ブロック図、第４図は収穫作業状態をあらわす図であ
る。 １……果菜類収穫機、３……本体車体、７……制御装
置、10……ハンド部、20……イメージセンサカメラ、21
……ストロボランプ（投光手段）、22……視覚部。
視図、第２図はハンド部の斜視図、第３図は制御装置の
ブロック図、第４図は収穫作業状態をあらわす図であ
る。 １……果菜類収穫機、３……本体車体、７……制御装
置、10……ハンド部、20……イメージセンサカメラ、21
……ストロボランプ（投光手段）、22……視覚部。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A01D 46/30 A01D 46/24 G03B 15/03 G03B 15/05
Claims (1)
- 【請求項１】栽培植物に実った果実を自動的に収穫する
果菜類収穫機等の視覚装置であって、対象物である果実
に向けて投光する投光手段と、対象物からの反射光を撮
像するイメージセンサカメラとを備え、前記投光手段は
対象物と同色のストロボ光を発し、かつ当該光の達する
距離が対象物までの距離よりも若干遠くなるように設定
されていることを特徴とする果菜類収穫機等の視覚装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02289993A JP3131993B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 果菜類収穫機等の視覚装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02289993A JP3131993B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 果菜類収穫機等の視覚装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04166013A JPH04166013A (ja) | 1992-06-11 |
| JP3131993B2 true JP3131993B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=17750394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02289993A Expired - Fee Related JP3131993B2 (ja) | 1990-10-26 | 1990-10-26 | 果菜類収穫機等の視覚装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3131993B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109168630A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-11 | 三峡大学 | 一种基于机器视觉的低矮果实采摘装置 |
| EP3539735A1 (en) * | 2018-03-13 | 2019-09-18 | Soluciones Robóticas Agrícolas S.L. | Robotic arm end effector for fruit harvesting |
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-
1990
- 1990-10-26 JP JP02289993A patent/JP3131993B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH04166013A (ja) | 1992-06-11 |
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