JP6975936B2

JP6975936B2 - Sprayer

Info

Publication number: JP6975936B2
Application number: JP2017163524A
Authority: JP
Inventors: 弘貴松浪; 雅則林; 祥文渡部; 徹馬場; 則之安池; 貴司中川
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-08-28
Also published as: JP2019037196A

Description

本発明は、散布装置に関する。 The present invention relates to a spraying device.

従来、例えば散水装置などの散布装置においては、大気中の湿度を測定して所定の湿度に低下したときに自動散水する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, in a spraying device such as a sprinkler, there is known a device that measures the humidity in the atmosphere and automatically sprinkles water when the humidity drops to a predetermined level (see, for example, Patent Document 1).

特許第４６４０６２５号公報Japanese Patent No. 4640625

ところで、散布エリアにおいてはその部分毎に被散布物の含有量が異なる場合がある。このため、全体に対して同じ量だけ被散布物を散布してしまうと、散布エリア内の含有量にバラツキが生じてしまう。 By the way, in the spraying area, the content of the sprayed material may differ depending on the portion. Therefore, if the same amount of the object to be sprayed is sprayed on the whole, the content in the spraying area will vary.

そこで、本発明の目的は、散布エリア内において、被散布物の含有量が均一となるように、被散布物を散布可能な散布装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a spraying device capable of spraying the sprayed material so that the content of the sprayed material becomes uniform in the spraying area.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る散布装置は、定位置から対象物に対して光を走査させて、各照射位置における成分の含有量を検出する成分センサと、成分を対象物に対して散布する散布部と、成分センサ及び散布部を制御する制御部とを備え、制御部は、成分センサにおける各照射位置での検出結果に基づいて、当該照射位置に対する成分の散布量及び散布範囲の少なくとも一方を決定する。 In order to achieve the above object, the spraying device according to one aspect of the present invention is a component sensor that detects the content of a component at each irradiation position by scanning light from a fixed position with respect to the object, and the component. It includes a spraying unit that sprays on an object, a component sensor, and a control unit that controls the spraying unit. And determine at least one of the spray ranges.

本発明に係る散布装置は、散布エリア内において、被散布物の含有量が均一となるように、被散布物を散布することができる。 The spraying device according to the present invention can spray the sprayed material so that the content of the sprayed material becomes uniform in the spraying area.

図１は、実施の形態に係る散布装置の設置状況を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an installation state of a spraying device according to an embodiment. 図２は、実施の形態に係る散布装置の概略構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a spraying device according to an embodiment. 図３は、実施の形態に係る散布装置の制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram of the spraying device according to the embodiment. 図４は、実施の形態に係る水分量センサ及び散布部の走査範囲を模式的に示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing the scanning range of the water content sensor and the spraying portion according to the embodiment. 図５は、実施の形態に係る水分量センサの構成と畑とを示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the water content sensor and the field according to the embodiment. 図６は、実施の形態に係る水分量センサの制御構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a control configuration of the water content sensor according to the embodiment. 図７は、水分と水蒸気との吸光スペクトルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing absorption spectra of water and water vapor. 図８は、変形例に係る散布装置の設置状況を示す正面図である。FIG. 8 is a front view showing the installation status of the spraying device according to the modified example. 図９は、変形例に係る散布装置に備わる散布部の概略構成を示す上面図である。FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of a spraying portion provided in the spraying device according to the modified example.

以下では、本発明の実施の形態に係る散布装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, the spraying device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, all of the embodiments described below show a preferable specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement of components, connection modes, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention will be described as arbitrary components.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Further, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each figure. Further, in each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numeral, and duplicate description will be omitted or simplified.

（実施の形態）
［散布装置］
まず、実施の形態に係る散布装置１００について説明する。 (Embodiment)
[Spraying device]
First, the spraying device 100 according to the embodiment will be described.

図１は実施の形態に係る散布装置１００の設置状況を示す正面図である。 FIG. 1 is a front view showing an installation status of the spraying device 100 according to the embodiment.

図１に示すように、散布装置１００は、例えば畑などの農地に設置されている。本実施の形態では、散布装置１００がビニールハウス２００内に設置されている場合を例示する。散布装置１００は、ビニールハウス２００の天井をなすフレームに支持されており、ビニールハウス２００内の畑２０１に対して水を散布する。 As shown in FIG. 1, the spraying device 100 is installed in a farmland such as a field. In this embodiment, the case where the spraying device 100 is installed in the vinyl house 200 is illustrated. The spraying device 100 is supported by a frame forming the ceiling of the vinyl house 200, and sprays water on the field 201 in the vinyl house 200.

図２は、実施の形態に係る散布装置１００の概略構成を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係る散布装置１００の制御ブロック図である。図２においては、上方が畑２０１側となる。図２及び図３に示すように、散布装置１００は、水分量センサ１と、散布部２と、走査部３と、制御部４とを備えている。 FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the spraying device 100 according to the embodiment. FIG. 3 is a control block diagram of the spraying device 100 according to the embodiment. In FIG. 2, the upper side is the field 201 side. As shown in FIGS. 2 and 3, the spraying device 100 includes a water content sensor 1, a spraying unit 2, a scanning unit 3, and a control unit 4.

水分量センサ１は、定位置から対象物に対して光を走査させながら照射して、各照射位置における成分の含有量を検出する成分センサの一例である。具体的には、水分量センサ１は、対象物である畑２０１に対して定位置から光を走査させながら照射して、各照射位置における水の含有量を検出する。水分量センサ１は、走査部３によって姿勢が変動されるように、走査部３に設置されている。水分量センサ１は、走査部３によって姿勢が変動されることで、畑２０１の全面を走査しながら光を照射して、当該畑２０１の部分毎の水分量を検出する。水分量センサ１の詳細については、後述する。 The water content sensor 1 is an example of a component sensor that detects the content of a component at each irradiation position by irradiating an object with light from a fixed position while scanning the light. Specifically, the water content sensor 1 irradiates the field 201, which is an object, while scanning light from a fixed position, and detects the water content at each irradiation position. The water content sensor 1 is installed in the scanning unit 3 so that the posture is changed by the scanning unit 3. The water content sensor 1 irradiates light while scanning the entire surface of the field 201 by changing its posture by the scanning unit 3, and detects the water content of each part of the field 201. The details of the water content sensor 1 will be described later.

散布部２は、水を散布する散水装置である。散布部２は、例えばタンクまたは水道に繋がれた配管に接続されており、当該タンクまたは水道から供給された水をノズル２９から噴射して散布する。散布部２は、ノズル２９から散布される水の散布方向と、水分量センサ１の光の照射方向とが略一致するように、走査部３に設置されている。具体的には、散布部２のノズル２９は、水分量センサ１の隣に配置されており、水分量センサ１とともにノズル２９の姿勢が走査部３によって変動される。つまり、散布部２は、水分量センサ１と同じように畑２０１の全面を走査しながら、ノズル２９から水を散布することができる。 The spraying unit 2 is a watering device that sprays water. The spraying unit 2 is connected to, for example, a tank or a pipe connected to a water supply, and water supplied from the tank or the water supply is sprayed from a nozzle 29 to spray the water. The spraying unit 2 is installed in the scanning unit 3 so that the spraying direction of the water sprayed from the nozzle 29 and the irradiation direction of the light of the water content sensor 1 substantially coincide with each other. Specifically, the nozzle 29 of the spraying unit 2 is arranged next to the water content sensor 1, and the posture of the nozzle 29 is changed by the scanning unit 3 together with the water content sensor 1. That is, the spraying unit 2 can spray water from the nozzle 29 while scanning the entire surface of the field 201 in the same manner as the water content sensor 1.

図４は、実施の形態に係る水分量センサ１及び散布部２の走査範囲Ａを模式的に示す平面図である。走査範囲Ａは、散布装置１００によって水が散布される散布エリアである。例えば走査範囲Ａは、ビニールハウス２００内の畑２０１の全面である。図４に示すように、走査部３は、水分量センサ１からの光が走査範囲Ａを走査する間に、当該光の走査を一時的に複数回停止する。図４では、一行あたり等間隔で６箇所停止され、一列あたり等間隔で６箇所停止される場合を例示している。 FIG. 4 is a plan view schematically showing the scanning range A of the water content sensor 1 and the spraying portion 2 according to the embodiment. The scanning range A is a spraying area where water is sprayed by the spraying device 100. For example, the scanning range A is the entire surface of the field 201 in the vinyl house 200. As shown in FIG. 4, the scanning unit 3 temporarily stops scanning the light a plurality of times while the light from the water content sensor 1 scans the scanning range A. FIG. 4 illustrates a case where six points are stopped at equal intervals per row and six points are stopped at equal intervals per column.

この停止時において、水分量の検出と、水の散布が行われる。上述したように、水分量センサ１の照射方向と、散布部２の散布方向とは略一致しているので、水分量センサ１の照射範囲の位置と、水の散布範囲の位置とは、概ね一致する。ここで、水分量センサ１の照射範囲の位置は、水分量センサ１が照射する光の照射位置である。一回あたりの照射範囲と、散布範囲とのそれぞれの大きさは同じであっても異なっていてもよい。本実施の形態では、一回あたりの照射範囲と、散布範囲とのそれぞれの大きさが同じである場合を例示する。このため、図４においては、一回あたりの照射範囲と散布範囲とをまとめて一つの単位範囲Ｒとして図示している。ここで、隣り合う単位範囲Ｒが重なっていると、その重なった部分では複数回水が散布されてしまい、畑２０１全体としての均一な水の散布を妨げてしまう。このため、隣り合う単位範囲Ｒ同士が極力重ならないように単位範囲Ｒの大きさ、位置を決めておくことが望まれる。隣り合う単位範囲Ｒ同士の間に隙間があったとしても、単位範囲Ｒ内に散布された水は、その外方にも浸透していくため、それほど問題にはならない。 At this stop, the water content is detected and water is sprayed. As described above, since the irradiation direction of the water content sensor 1 and the spraying direction of the spraying portion 2 are substantially the same, the position of the irradiation range of the water content sensor 1 and the position of the water spraying range are approximately the same. Match. Here, the position of the irradiation range of the water content sensor 1 is the irradiation position of the light irradiated by the water content sensor 1. The size of each irradiation range and the spraying range may be the same or different. In the present embodiment, a case where the size of each irradiation range and the spraying range are the same is illustrated. Therefore, in FIG. 4, the irradiation range and the spraying range at one time are collectively shown as one unit range R. Here, if the adjacent unit ranges R overlap, water is sprayed a plurality of times in the overlapped portion, which hinders uniform water spraying of the field 201 as a whole. Therefore, it is desirable to determine the size and position of the unit ranges R so that the adjacent unit ranges R do not overlap each other as much as possible. Even if there is a gap between adjacent unit ranges R, the water sprayed within the unit range R also permeates to the outside, so that it does not matter so much.

走査部３は、水分量センサ１の照射方向と、散布部２の散布方向とが略一致した状態で、水分量センサ１と散布部２とのそれぞれの姿勢を変動させて、単位範囲Ｒを走査させる。具体的には、図２に示すように走査部３は、回転台３１と、第一回転部３２と、第二回転部３３とを備えている。回転台３１は、ビニールハウス２００のフレームに固定されており、第一回転部３２及び第二回転部３３を保持している。 The scanning unit 3 changes the postures of the water content sensor 1 and the spraying unit 2 in a state where the irradiation direction of the water content sensor 1 and the spraying direction of the spraying unit 2 substantially coincide with each other to set the unit range R. Scan. Specifically, as shown in FIG. 2, the scanning unit 3 includes a rotary table 31, a first rotation unit 32, and a second rotation unit 33. The rotary table 31 is fixed to the frame of the vinyl house 200, and holds the first rotating portion 32 and the second rotating portion 33.

第一回転部３２は、一部が回転台３１に対して回転するように回転台３１に設けられている。具体的には、第一回転部３２は、第一基台３２１と、第一基台３２１に対して立設した壁部３２２と、第一基台３２１を回転させる第一モータ３２３とを備えている。第一モータ３２３の回転軸は上下方向に沿う方向となっている。第一モータ３２３が駆動することで、第一基台３２１及び壁部３２２が回転台３１に対して回転する。第一基台３２１及び壁部３２２の回転方向は、図２中、矢印Ｙ１で示している。 The first rotary portion 32 is provided on the rotary table 31 so that a part of the first rotary portion 32 rotates with respect to the rotary table 31. Specifically, the first rotating portion 32 includes a first base 321 and a wall portion 322 erected with respect to the first base 321 and a first motor 323 for rotating the first base 321. ing. The rotation axis of the first motor 323 is in the vertical direction. By driving the first motor 323, the first base 321 and the wall portion 322 rotate with respect to the rotary table 31. The rotation directions of the first base 321 and the wall portion 322 are indicated by arrows Y1 in FIG.

第二回転部３３は、一部が第一回転部３２に対して回転するように第一回転部３２に設けられている。具体的には、第二回転部３３は、第二基台３３１と、第二基台３３１を回転させる第二モータ３３２とを備えている。第二基台３３１は、第二モータ３３２を介して、壁部３２２に取り付けられている。第二基台３３１には、水分量センサ１と、散布部２のノズル２９とが固定されている。第二モータ３３２の回転軸は、第一モータ３２３の回転軸に対して直交している。第二モータ３３２が駆動することで、第二基台３３１が第一回転部３２に対して回転する。第二基台３３１の回転方向は、図２中、矢印Ｙ２で示している。 The second rotating portion 33 is provided in the first rotating portion 32 so that a part of the second rotating portion 33 rotates with respect to the first rotating portion 32. Specifically, the second rotating unit 33 includes a second base 331 and a second motor 332 that rotates the second base 331. The second base 331 is attached to the wall portion 322 via the second motor 332. A water content sensor 1 and a nozzle 29 of the spraying portion 2 are fixed to the second base 331. The rotation axis of the second motor 332 is orthogonal to the rotation axis of the first motor 323. By driving the second motor 332, the second base 331 rotates with respect to the first rotating portion 32. The rotation direction of the second base 331 is indicated by an arrow Y2 in FIG.

第一モータ３２３及び第二モータ３３２のそれぞれの回転角を制御することにより、水分量センサ１と、散布部２のノズル２９とのそれぞれの姿勢が変動する。これにより、図４に示すように、単位範囲Ｒが走査範囲Ａ内を走査することとなる。例えば、第一モータ３２３は、回転角が制御されることによって、主走査方向の単位範囲Ｒのピッチを調整する。また、第二モータ３３２は、回転角が制御されることによって、副走査方向の単位範囲Ｒのピッチを調整する。 By controlling the rotation angles of the first motor 323 and the second motor 332, the postures of the water content sensor 1 and the nozzle 29 of the spraying portion 2 change. As a result, as shown in FIG. 4, the unit range R scans within the scanning range A. For example, the first motor 323 adjusts the pitch of the unit range R in the main scanning direction by controlling the rotation angle. Further, the second motor 332 adjusts the pitch of the unit range R in the sub-scanning direction by controlling the rotation angle.

図３に示すように、制御部４は、例えばマイクロコントローラで構成されており、水分量センサ１と、散布部２と、走査部３とを制御する。制御部４は、水分量センサ１と、散布部２と、走査部３とを制御するための処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。 As shown in FIG. 3, the control unit 4 is composed of, for example, a microcontroller, and controls the water content sensor 1, the spraying unit 2, and the scanning unit 3. The control unit 4 is a non-volatile memory in which a processing program for controlling the water content sensor 1, the spraying unit 2, and the scanning unit 3 is stored, and a volatile storage area for executing the program. It has memory, input / output ports, a processor that executes programs, and so on.

具体的には、制御部４は、走査部３の第一モータ３２３と第二モータ３３２とを制御することにより、単位範囲Ｒの位置が走査範囲Ａ内を一時的に複数回停止しながら走査するように、水分量センサ１と散布部２のノズル２９との姿勢を制御する。一時停止時においては、制御部４は、水分量センサ１を制御して、その位置にある単位範囲Ｒ内の水分量を検出する。制御部４は、検出結果に基づいて、当該位置の単位範囲Ｒに対する水の散布量を決定する。散布量とは、単位面積あたりの水の使用量である。例えば、制御部４は、単位範囲Ｒ内において適切な水分量である目標水分量を予め決定しておき、その目標水分量と、検出結果との差分から、当該位置に対する水の散布量を算出する。制御部４は、散布部２を制御して、決定した散布量で水を散布させる。これを走査の停止毎に行うことにより、各単位範囲Ｒ内の水分量は、目標水分量に均一化されることになる。なお、目標水分量は任意に変更することも可能である。 Specifically, the control unit 4 scans while the position of the unit range R temporarily stops in the scanning range A a plurality of times by controlling the first motor 323 and the second motor 332 of the scanning unit 3. The posture of the water content sensor 1 and the nozzle 29 of the spraying portion 2 is controlled so as to be performed. At the time of temporary stop, the control unit 4 controls the water content sensor 1 to detect the water content within the unit range R at the position. The control unit 4 determines the amount of water sprayed with respect to the unit range R of the position based on the detection result. The amount of spray is the amount of water used per unit area. For example, the control unit 4 determines in advance a target water amount that is an appropriate water amount within the unit range R, and calculates the amount of water sprayed to the position from the difference between the target water amount and the detection result. do. The control unit 4 controls the spraying unit 2 to spray water at a determined spraying amount. By performing this every time the scanning is stopped, the water content in each unit range R is made uniform to the target water content. The target water content can be changed arbitrarily.

［水分量センサ］
次に、実施の形態に係る水分量センサ１の概要について説明する。 [Moisture content sensor]
Next, the outline of the water content sensor 1 according to the embodiment will be described.

図５は、実施の形態に係る水分量センサ１の構成と畑２０１とを示す模式図である。図６は、実施の形態に係る水分量センサ１の制御構成を示すブロック図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the water content sensor 1 and the field 201 according to the embodiment. FIG. 6 is a block diagram showing a control configuration of the water content sensor 1 according to the embodiment.

本実施の形態では、図５及び図６に示すように、水分量センサ１は、空間を隔てて存在する畑２０１に含まれる水分量を検出する。「畑２０１に含まれる水分量」は、畑２０１上に溜まった水分と、畑２０１の表面部分に浸透した水分とを含む。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the water content sensor 1 detects the water content contained in the field 201 existing across the space. The "moisture content contained in the field 201" includes the water accumulated on the field 201 and the water permeating the surface portion of the field 201.

水分量センサ１は、筐体１０と、発光部２０と、第一受光モジュール７０と、第二受光モジュール４０と、信号処理回路５０とを備えている。 The water content sensor 1 includes a housing 10, a light emitting unit 20, a first light receiving module 70, a second light receiving module 40, and a signal processing circuit 50.

以下では、水分量センサ１の各構成要素について詳細に説明する。 Hereinafter, each component of the water content sensor 1 will be described in detail.

［筐体］
筐体１０は、発光部２０と、第一受光モジュール７０と、第二受光モジュール４０と、信号処理回路５０とを収容している。筐体１０は、遮光性の材料から形成されている。これにより、外光が筐体１０内に入射するのを抑制することができる。具体的には、筐体１０は、第一受光モジュール７０と第二受光モジュール４０とが受光する光に対して遮光性を有する樹脂材料又は金属材料から形成されている。 [Case]
The housing 10 houses a light emitting unit 20, a first light receiving module 70, a second light receiving module 40, and a signal processing circuit 50. The housing 10 is made of a light-shielding material. As a result, it is possible to suppress the external light from entering the housing 10. Specifically, the housing 10 is made of a resin material or a metal material having a light-shielding property with respect to the light received by the first light receiving module 70 and the second light receiving module 40.

筐体１０の外壁には、複数の開口が設けられており、これらの開口に、発光部２０のレンズ２１と、第一受光モジュール７０のレンズ７１とが取り付けられている。 A plurality of openings are provided on the outer wall of the housing 10, and the lens 21 of the light emitting unit 20 and the lens 71 of the first light receiving module 70 are attached to these openings.

［発光部］
発光部２０は、水による吸収が所定値よりも大きな第一波長帯を含む検知光と、水による吸収が所定値以下である第二波長帯を含む参照光とを畑２０１に向けて発する発光部である。具体的には、発光部２０は、レンズ２１と、光源２２とを備えている。 [Light emitting part]
The light emitting unit 20 emits light emission toward the field 201 from the detection light including the first wavelength band whose absorption by water is larger than the predetermined value and the reference light including the second wavelength band whose absorption by water is equal to or less than the predetermined value. It is a department. Specifically, the light emitting unit 20 includes a lens 21 and a light source 22.

レンズ２１は、光源２２が発した光を、畑２０１に対して集光する集光レンズである。レンズ２１は、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。 The lens 21 is a condensing lens that collects the light emitted by the light source 22 on the field 201. The lens 21 is a convex lens made of resin, but the lens 21 is not limited to this.

光源２２は、検知光をなす第一波長帯と参照光をなす第二波長帯とを含み、ピーク波長が第二波長帯側にある連続した光を発するＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）光源である。具体的には、光源２２は、化合半導体からなるＬＥＤ光源である。 The light source 22 is an LED (Light Emitting Diode) light source that includes a first wavelength band that forms a detection light and a second wavelength band that forms a reference light, and emits continuous light having a peak wavelength on the second wavelength band side. Specifically, the light source 22 is an LED light source made of a compound semiconductor.

図７は、水分と水蒸気との吸光スペクトルを示す図である。図７に示すように、水分は、約１４５０ｎｍ及び約１９４０ｎｍの波長に吸収ピークを有する。水蒸気は、水分の吸収ピークよりやや低い波長、具体的には約１３５０ｎｍ〜１４００ｎｍ及び約１８００ｎｍ〜１９００ｎｍの波長に吸収ピークを有する。 FIG. 7 is a diagram showing absorption spectra of water and water vapor. As shown in FIG. 7, water has absorption peaks at wavelengths of about 1450 nm and about 1940 nm. Water vapor has an absorption peak at a wavelength slightly lower than the absorption peak of water, specifically at wavelengths of about 1350 nm to 1400 nm and about 1800 nm to 1900 nm.

このため、検知光をなす第一波長帯としては、水の吸光度が高い波長帯を選択し、参照光をなす第二波長帯としては、第一波長帯よりも水の吸光度が小さい波長帯を選択する。そして、一例としては、第二波長帯の平均波長は、第一波長体の平均波長よりも長くする。また、光学的なバンドパスフィルタの最大透過率の半値である波長の中心値で定義される中心波長に関して、例えば第一波長帯の中心波長は１４５０ｎｍとし、第二波長帯の中心波長は１７００ｎｍとする。 Therefore, as the first wavelength band that forms the detection light, a wavelength band having a high absorbance of water is selected, and as the second wavelength band that forms the reference light, a wavelength band having a smaller absorbance of water than the first wavelength band is selected. select. Then, as an example, the average wavelength of the second wavelength band is made longer than the average wavelength of the first wavelength body. Further, regarding the center wavelength defined by the center value of the wavelength which is the half value of the maximum transmittance of the optical bandpass filter, for example, the center wavelength of the first wavelength band is 1450 nm and the center wavelength of the second wavelength band is 1700 nm. do.

このように、光源２２が、第一波長帯と第二波長帯とを連続して含む光を照射するので、畑２０１には、水による吸収が大きな第一波長帯を含む検知光と、水による吸収が第一波長帯よりも小さい第二波長帯を含む参照光が照射される。 In this way, since the light source 22 irradiates the light including the first wavelength band and the second wavelength band continuously, the field 201 is provided with the detection light including the first wavelength band which is largely absorbed by water and water. The reference light including the second wavelength band whose absorption by the light source is smaller than that of the first wavelength band is irradiated.

［第一受光モジュール］
図５に示すように第一受光モジュール７０は、レンズ７１と、第一バンドパスフィルタ７２と、第一受光部７３とを備えている。 [First light receiving module]
As shown in FIG. 5, the first light receiving module 70 includes a lens 71, a first bandpass filter 72, and a first light receiving unit 73.

レンズ７１は、畑２０１によって反射された反射光を第一受光部７３に集光するための集光レンズである。レンズ７１は、例えば、焦点が第一受光部７３の受光面に位置するように筐体１０に固定されている。レンズ７１は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。 The lens 71 is a condensing lens for condensing the reflected light reflected by the field 201 on the first light receiving unit 73. The lens 71 is fixed to the housing 10 so that the focal point is located on the light receiving surface of the first light receiving portion 73, for example. The lens 71 is, for example, a convex lens made of resin, but is not limited to this.

第一バンドパスフィルタ７２は、反射光から第一波長帯の光を抽出するバンドパスフィルタである。具体的には、第一バンドパスフィルタ７２は、レンズ７１と、第一受光部７３との間に配置されており、レンズ７１を透過して第一受光部７３に入射する反射光の光路上に設けられている。また、第一バンドパスフィルタ７２は、レンズ７１の光軸に対して傾いて配置されている。これにより、第一バンドパスフィルタ７２は、第一波長帯の光を透過するとともに、それ以外の波長帯の光を反射する。 The first bandpass filter 72 is a bandpass filter that extracts light in the first wavelength band from the reflected light. Specifically, the first bandpass filter 72 is arranged between the lens 71 and the first light receiving unit 73, and is on the optical path of the reflected light transmitted through the lens 71 and incident on the first light receiving unit 73. It is provided in. Further, the first bandpass filter 72 is arranged so as to be inclined with respect to the optical axis of the lens 71. As a result, the first bandpass filter 72 transmits light in the first wavelength band and reflects light in other wavelength bands.

第一受光部７３は、畑２０１によって反射され、第一バンドパスフィルタ７２を透過した第一波長帯の光を受光し、第一電気信号に変換する受光素子である。第一受光部７３は、受光した第一波長帯の光を光電変換することで、当該光の受光量（すなわち、強度）に応じた第一電気信号を生成する。生成された第一電気信号は、信号処理回路５０に出力される。第一受光部７３は、例えば、フォトダイオードであるが、これに限定されない。例えば、第一受光部７３は、フォトトランジスタ、又は、イメージセンサでもよい。 The first light receiving unit 73 is a light receiving element that receives light in the first wavelength band that is reflected by the field 201 and has passed through the first bandpass filter 72 and converts it into a first electric signal. The first light receiving unit 73 photoelectrically converts the received light in the first wavelength band to generate a first electric signal according to the amount of received light (that is, the intensity) of the light. The generated first electric signal is output to the signal processing circuit 50. The first light receiving unit 73 is, for example, a photodiode, but is not limited thereto. For example, the first light receiving unit 73 may be a phototransistor or an image sensor.

［第二受光モジュール］
第二受光モジュール４０は、第二バンドパスフィルタ４２と、第二受光部４３とを備えている。 [Second light receiving module]
The second light receiving module 40 includes a second bandpass filter 42 and a second light receiving unit 43.

第二バンドパスフィルタ４２は、第一バンドパスフィルタ７２で反射された光から第二波長帯の光を抽出するバンドパスフィルタである。具体的には、第二バンドパスフィルタ４２は、第一バンドパスフィルタ７２と、第二受光部４３との間に配置されており、第一バンドパスフィルタ７２を透過して第二受光部４３に入射する光の光路上に設けられている。そして、第二バンドパスフィルタ４２は、第二波長帯の光を透過し、かつ、それ以外の波長帯の光を吸収する。 The second bandpass filter 42 is a bandpass filter that extracts light in the second wavelength band from the light reflected by the first bandpass filter 72. Specifically, the second bandpass filter 42 is arranged between the first bandpass filter 72 and the second light receiving unit 43, passes through the first bandpass filter 72, and passes through the second light receiving unit 43. It is provided on the optical path of the light incident on the. The second bandpass filter 42 transmits light in the second wavelength band and absorbs light in other wavelength bands.

第二受光部４３は、畑２０１によって反射され、第二バンドパスフィルタ４２を透過した第二波長帯の光を受光し、第二電気信号に変換する受光素子である。第二受光部４３は、受光した第二波長帯の光を光電変換することで、当該光の受光量（すなわち、強度）に応じた第二電気信号を生成する。生成された第二電気信号は、信号処理回路５０に出力される。第二受光部４３は、第一受光部７３と同形の受光素子である。つまり、第一受光部７３がフォトダイオードである場合には、第二受光部４３もフォトダイオードである。 The second light receiving unit 43 is a light receiving element that receives light in the second wavelength band that is reflected by the field 201 and has passed through the second bandpass filter 42 and converts it into a second electric signal. The second light receiving unit 43 photoelectrically converts the received light in the second wavelength band to generate a second electric signal according to the light receiving amount (that is, the intensity) of the light. The generated second electric signal is output to the signal processing circuit 50. The second light receiving unit 43 is a light receiving element having the same shape as the first light receiving unit 73. That is, when the first light receiving unit 73 is a photodiode, the second light receiving unit 43 is also a photodiode.

［信号処理回路］
信号処理回路５０は、発光部２０の光源２２を点灯制御するとともに、第一受光部７３及び第二受光部４３から出力された第一電気信号及び第二電気信号を処理することで、水分量を演算する回路である。 [Signal processing circuit]
The signal processing circuit 50 controls the lighting of the light source 22 of the light emitting unit 20 and processes the first electric signal and the second electric signal output from the first light receiving unit 73 and the second light receiving unit 43 to control the amount of water. It is a circuit that calculates.

信号処理回路５０は、筐体１０に収容されていてもよく、又は、筐体１０の外側面に取り付けられていてもよい。あるいは、信号処理回路５０は、無線通信などの通信機能を有し、第一受光部７３からの第一電気信号及び第二受光部４３からの第二電気信号を受信してもよい。 The signal processing circuit 50 may be housed in the housing 10 or may be mounted on the outer surface of the housing 10. Alternatively, the signal processing circuit 50 has a communication function such as wireless communication, and may receive the first electric signal from the first light receiving unit 73 and the second electric signal from the second light receiving unit 43.

具体的には、図６に示すように、信号処理回路５０は、光源制御部５１、第一増幅部５２、第二増幅部５３、第一信号処理部５４、第二信号処理部５５及び演算処理部５６を備えている。 Specifically, as shown in FIG. 6, the signal processing circuit 50 includes a light source control unit 51, a first amplification unit 52, a second amplification unit 53, a first signal processing unit 54, a second signal processing unit 55, and an operation. A processing unit 56 is provided.

光源制御部５１は、駆動回路及びマイクロコントローラで構成される。光源制御部５１は、光源２２の制御プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。光源制御部５１は、光源２２の点灯及び消灯が所定の発光周期で繰り返されるように、光源２２を制御する。具体的には、光源制御部５１は、所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）のパルス信号を光源２２に出力することで、光源２２を所定の発光周期で点灯及び消灯させる。 The light source control unit 51 includes a drive circuit and a microcontroller. The light source control unit 51 includes a non-volatile memory in which the control program of the light source 22 is stored, a volatile memory which is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor for executing the program, and the like. The light source control unit 51 controls the light source 22 so that the light source 22 is turned on and off repeatedly in a predetermined light emission cycle. Specifically, the light source control unit 51 outputs a pulse signal having a predetermined frequency (for example, 1 kHz) to the light source 22, thereby turning the light source 22 on and off at a predetermined light emission cycle.

第一増幅部５２は、第一受光部７３が出力した第一電気信号を増幅して第一信号処理部５４に出力する。具体的には、第一増幅部５２は、第一電気信号を増幅するオペアンプである。 The first amplification unit 52 amplifies the first electric signal output by the first light receiving unit 73 and outputs it to the first signal processing unit 54. Specifically, the first amplification unit 52 is an operational amplifier that amplifies the first electric signal.

第一信号処理部５４は、マイクロコントローラで構成される。第一信号処理部５４は、第一電気信号に対する処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。第一信号処理部５４は、第一電気信号に対して、通過帯域制限を行うとともに当該通過帯域制限による位相遅延を補正してから、光源２２の発光周期との乗算処理を施す。この第一電気信号に対する処理は、いわゆるロックインアンプ処理である。これにより、外乱光に基づくノイズを第一電気信号から抑制することが可能である。 The first signal processing unit 54 is composed of a microcontroller. The first signal processing unit 54 includes a non-volatile memory in which a processing program for the first electric signal is stored, a volatile memory which is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor for executing the program, and the like. Has. The first signal processing unit 54 limits the pass band of the first electric signal, corrects the phase delay due to the pass band limitation, and then performs multiplication processing with the light emission period of the light source 22. The processing for this first electric signal is a so-called lock-in amplifier processing. This makes it possible to suppress noise based on ambient light from the first electric signal.

第二増幅部５３は、第二受光部４３が出力した第二電気信号を増幅して第二信号処理部５５に出力する。具体的には、第二増幅部５３は、第二電気信号を増幅するオペアンプである。 The second amplification unit 53 amplifies the second electric signal output by the second light receiving unit 43 and outputs it to the second signal processing unit 55. Specifically, the second amplification unit 53 is an operational amplifier that amplifies the second electric signal.

第二信号処理部５５は、マイクロコントローラで構成される。第二信号処理部５５は、第二電気信号に対する処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。第二信号処理部５５は、第二電気信号に対して、通過帯域制限を行うとともに当該通過帯域制限による位相遅延を補正してから、光源２２の発光周期との乗算処理を施す。この第二電気信号に対する処理は、いわゆるロックインアンプ処理である。これにより、外乱光に基づくノイズを第二電気信号から抑制することが可能である。 The second signal processing unit 55 is composed of a microcontroller. The second signal processing unit 55 includes a non-volatile memory in which a processing program for the second electric signal is stored, a volatile memory which is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor for executing the program, and the like. Has. The second signal processing unit 55 limits the pass band of the second electric signal, corrects the phase delay due to the pass band limitation, and then performs multiplication processing with the light emission period of the light source 22. The processing for this second electric signal is a so-called lock-in amplifier processing. This makes it possible to suppress noise based on ambient light from the second electric signal.

演算処理部５６は、第一受光部７３から出力された第一電気信号と、第二受光部４３から出力された第二電気信号とに基づいて、畑２０１が含む水分を検出する。具体的には、演算処理部５６は、第一電気信号の電圧レベルと第二電気信号の電圧レベルとの比（信号比）に基づいて、畑２０１が含む水分量を検出する。本実施の形態では、演算処理部５６は、第一信号処理部５４によって処理された第一電気信号と、第二信号処理部５５によって処理された第二電気信号とに基づいて、畑２０１が含む水分量を検出する。演算処理部５６は、検出した水分量を制御部４に出力する。具体的な水分量の検出処理については後で説明する。 The arithmetic processing unit 56 detects the moisture contained in the field 201 based on the first electric signal output from the first light receiving unit 73 and the second electric signal output from the second light receiving unit 43. Specifically, the arithmetic processing unit 56 detects the amount of water contained in the field 201 based on the ratio (signal ratio) between the voltage level of the first electric signal and the voltage level of the second electric signal. In the present embodiment, the arithmetic processing unit 56 has the field 201 based on the first electric signal processed by the first signal processing unit 54 and the second electric signal processed by the second signal processing unit 55. Detect the amount of water contained. The arithmetic processing unit 56 outputs the detected water content to the control unit 4. The specific water content detection process will be described later.

演算処理部５６は、例えば、マイクロコントローラである。演算処理部５６は、信号処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。 The arithmetic processing unit 56 is, for example, a microcontroller. The arithmetic processing unit 56 includes a non-volatile memory in which a signal processing program is stored, a volatile memory which is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor for executing the program, and the like.

［水分量の検出処理］
続いて、演算処理部５６による水分量の検出処理について説明する。 [Water content detection process]
Subsequently, the water content detection process by the arithmetic processing unit 56 will be described.

本実施の形態では、演算処理部５６は、反射光に含まれる検知光の光エネルギーＰｄと、参照光の光エネルギーＰｒとを比較することで、畑２０１に含まれる成分量を検出する。なお、光エネルギーＰｄは、第一受光部７３から出力される第一電気信号の強度に対応し、光エネルギーＰｒは、第二受光部４３から出力される第二電気信号の強度に対応する。 In the present embodiment, the arithmetic processing unit 56 detects the amount of components contained in the field 201 by comparing the light energy Pd of the detection light contained in the reflected light with the light energy Pr of the reference light. The light energy Pd corresponds to the intensity of the first electric signal output from the first light receiving unit 73, and the light energy Pr corresponds to the intensity of the second electric signal output from the second light receiving unit 43.

光エネルギーＰｄは、次の（式１）で表される。 The light energy Pd is represented by the following (Equation 1).

（式１）Ｐｄ＝Ｐｄ０×Ｇｄ×Ｒｄ×Ｔｄ×Ａａｄ×Ｉｖｄ (Equation 1) Pd = Pd0 × Gd × Rd × Td × Aad × Ivd

ここで、Ｐｄ０は、光源２２が発した光のうち、検知光をなす第一波長帯の光の光エネルギーである。Ｇｄは、第一波長帯の光の第一受光部７３に対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｄは、光源２２が発した光のうち、対象物（畑２０１）で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射光に含まれる検知光）になる部分の割合に相当する。 Here, Pd0 is the light energy of the light in the first wavelength band forming the detection light among the light emitted by the light source 22. Gd is the coupling efficiency (condensing rate) of light in the first wavelength band with respect to the first light receiving unit 73. Specifically, Gd corresponds to the proportion of the portion of the light emitted by the light source 22 that becomes a part of the component diffusely reflected by the object (field 201) (that is, the detected light contained in the reflected light). do.

Ｒｄは、畑２０１による検知光の反射率である。Ｔｄは、第一バンドパスフィルタ７２により検知光の透過率である。Ｉｖｄは、第一受光部７３における反射光に含まれる検知光に対する受光感度である。 Rd is the reflectance of the detected light by the field 201. Td is the transmittance of the light detected by the first bandpass filter 72. Ivd is the light receiving sensitivity to the detected light contained in the reflected light in the first light receiving unit 73.

Ａａｄは、対象物に含まれる成分（水分）による検知光の吸収率あり、次の（式２）で表される。 Aad has an absorption rate of detected light by a component (moisture) contained in the object, and is represented by the following (Equation 2).

（式２）Ａａｄ＝１０^{−αａ×Ｃａ×Ｄ} (Equation 2) Aad = 10 ^{−αa × Ca × D}

ここで、αａは、予め定められた吸光係数であり、具体的には、成分（水分）による検知光の吸光係数である。Ｃａは、対象物に含まれる成分（水分）の体積濃度である。Ｄは、検知光の吸収に寄与する成分の厚みの２倍である寄与厚みである。 Here, αa is a predetermined absorption coefficient, and specifically, is the absorption coefficient of the detection light by the component (moisture). Ca is the volume concentration of the component (moisture) contained in the object. D is a contribution thickness that is twice the thickness of the component that contributes to the absorption of the detection light.

より具体的には、水分が均質に分散した対象物では、光が対象物に入射し、反射して対象物から出射する場合において、Ｃａは、対象物の成分に含まれる体積濃度に相当する。また、Ｄは、反射して対象物から出射するまでの光路長に相当する。例えば、Ｃａは、対象物を覆っている液相に含まれる水分の濃度である。また、Ｄは、対象物を覆っている液相の平均的な厚みとして換算される寄与厚みである。 More specifically, in an object in which water is uniformly dispersed, Ca corresponds to the volume concentration contained in the component of the object when light is incident on the object, reflected and emitted from the object. .. Further, D corresponds to the optical path length from reflection to emission from the object. For example, Ca is the concentration of water contained in the liquid phase covering the object. Further, D is a contribution thickness converted as an average thickness of the liquid phase covering the object.

したがって、αａ×Ｃａ×Ｄは、対象物に含まれる成分量（水分量）に相当する。以上のことから、対象物に含まれる水分量に応じて、第一電気信号の強度に相当する光エネルギーＰｄが変化することが分かる。なお、水分と比べて湿気の吸光度は極端に小さいので、無視することができる。 Therefore, αa × Ca × D corresponds to the amount of components (moisture content) contained in the object. From the above, it can be seen that the light energy Pd corresponding to the intensity of the first electric signal changes according to the amount of water contained in the object. Since the absorbance of moisture is extremely small compared to that of moisture, it can be ignored.

同様に、第二受光部４３に入射する参照光の光エネルギーＰｒは、次の（式３）で表される。 Similarly, the light energy Pr of the reference light incident on the second light receiving unit 43 is represented by the following (Equation 3).

（式３）Ｐｒ＝Ｐｒ０×Ｇｒ×Ｒｒ×Ｔｒ×Ｉｖｒ (Equation 3) Pr = Pr0 × Gr × Rr × Tr × Ivr

本実施の形態では、参照光は、対象物に含まれる成分によって実質的には吸収されないとみなすことができるので、（式１）と比較して分かるように、水分による吸収率Ａａｄに相当する項は（式３）には含まれていない。 In the present embodiment, the reference light can be considered to be substantially not absorbed by the components contained in the object, and therefore, as can be seen in comparison with (Equation 1), it corresponds to the absorption rate Aad due to water. The term is not included in (Equation 3).

（式３）において、Ｐｒ０は、光源２２が発した光のうち、参照光をなす第二波長帯の光の光エネルギーである。Ｇｒは、光源２２が発した参照光の第二受光部４３に対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｒは、参照光のうち、対象物で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射光に含まれる参照光）になる部分の割合に相当する。Ｒｒは、対象物による参照光の反射率である。Ｔｒは、第二バンドパスフィルタ４２による参照光の透過率である。Ｉｖｒは、第二受光部４３の反射光に対する受光感度である。 In (Equation 3), Pr0 is the light energy of the light in the second wavelength band forming the reference light among the light emitted by the light source 22. Gr is the coupling efficiency (condensing rate) of the reference light emitted by the light source 22 with respect to the second light receiving unit 43. Specifically, Gr corresponds to the proportion of the portion of the reference light that becomes a part of the component diffusely reflected by the object (that is, the reference light contained in the reflected light). Rr is the reflectance of the reference light by the object. Tr is the transmittance of the reference light by the second bandpass filter 42. Ivr is the light receiving sensitivity to the reflected light of the second light receiving unit 43.

本実施の形態では、光源２２から照射される光、つまり、検知光と参照光とは、同軸かつ同スポットサイズで照射されるため、検知光の結合効率Ｇｄと参照光の結合効率Ｇｒとは略等しくなる。また、検知光と参照光とはピーク波長が比較的近いので、検知光の反射率Ｒｄと参照光の反射率Ｒｒとが略等しくなる。 In the present embodiment, the light emitted from the light source 22, that is, the detection light and the reference light are irradiated coaxially and at the same spot size, so that the coupling efficiency Gd of the detection light and the coupling efficiency Gr of the reference light are Approximately equal. Further, since the peak wavelengths of the detection light and the reference light are relatively close to each other, the reflectance Rd of the detection light and the reflectance Rr of the reference light are substantially equal to each other.

したがって、（式１）と（式３）との比（信号比）を取ることにより、次の（式４）が導き出される。 Therefore, the following (Equation 4) is derived by taking the ratio (signal ratio) between (Equation 1) and (Equation 3).

（式４）Ｐｄ／Ｐｒ＝Ｚ×Ａａｄ (Equation 4) Pd / Pr = Z × Aad

ここで、Ｚは、定数項であり、（式５）で示される。 Here, Z is a constant term and is represented by (Equation 5).

（式５）Ｚ＝（Ｐｄ０／Ｐｒ０）×（Ｔｄ／Ｔｒ）×（Ｉｖｄ／Ｉｖｒ） (Equation 5) Z = (Pd0 / Pr0) × (Td / Tr) × (Ivd / Ivr)

光エネルギーＰｄ０及びＰｒ０はそれぞれ、光源２２の初期出力として予め定められている。また、透過率Ｔｄ及び透過率Ｔｒはそれぞれ、第一バンドパスフィルタ７２及び第二バンドパスフィルタ４２の透過特性により予め定められている。受光感度Ｉｖｄ及び受光感度Ｉｖｒはそれぞれ、第一受光部７３及び第二受光部４３の受光特性により予め定められている。したがって、（式５）で示されるＺは、定数とみなすことができる。 The light energies Pd0 and Pr0 are each predetermined as the initial output of the light source 22. Further, the transmittance Td and the transmittance Tr are predetermined by the transmission characteristics of the first bandpass filter 72 and the second bandpass filter 42, respectively. The light receiving sensitivity Ivd and the light receiving sensitivity Ivr are predetermined by the light receiving characteristics of the first light receiving unit 73 and the second light receiving unit 43, respectively. Therefore, Z represented by (Equation 5) can be regarded as a constant.

演算処理部５６は、第一電気信号に基づいて検知光の光エネルギーＰｄを算出し、第二電気信号に基づいて参照光の光エネルギーＰｒを算出する。具体的には、第一電気信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｄに相当し、第二電気信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｒに相当する。 The arithmetic processing unit 56 calculates the light energy Pd of the detection light based on the first electric signal, and calculates the light energy Pr of the reference light based on the second electric signal. Specifically, the signal level (voltage level) of the first electric signal corresponds to the light energy Pd, and the signal level (voltage level) of the second electric signal corresponds to the light energy Pr.

したがって、演算処理部５６は、（式４）に基づいて、対象物に含まれる水分の吸収率Ａａｄを算出することができる。これにより、演算処理部５６は、（式２）に基づいて水分量を算出することができる。 Therefore, the arithmetic processing unit 56 can calculate the absorption rate Aad of the water contained in the object based on (Equation 4). As a result, the arithmetic processing unit 56 can calculate the water content based on (Equation 2).

なお、空間には湿気（水蒸気）も存在しているが、水蒸気によって検知光及び参照光が吸収される場合も想定される。この水蒸気による吸収分をキャンセルするように第一電気信号及び第二電気信号を補正する補正部を信号処理回路５０に設けてもよい。 Moisture (water vapor) also exists in the space, but it is assumed that the detection light and the reference light may be absorbed by the water vapor. The signal processing circuit 50 may be provided with a correction unit that corrects the first electric signal and the second electric signal so as to cancel the absorption by the water vapor.

［散布装置の動作］
次いで、散布装置１００の動作について説明する。散布装置１００の制御部４は、走査部３を制御することにより、単位範囲Ｒの位置が走査範囲Ａ内を一時的に複数回停止しながら走査するように、水分量センサ１と散布部２のノズル２９との姿勢を制御する。 [Operation of spraying device]
Next, the operation of the spraying device 100 will be described. The control unit 4 of the spraying device 100 controls the scanning unit 3 so that the position of the unit range R scans in the scanning range A while temporarily stopping a plurality of times, so that the water content sensor 1 and the spraying unit 2 scan. Controls the attitude of the nozzle 29 and the nozzle 29.

一時停止時においては、制御部４は、水分量センサ１を制御して、その位置にある単位範囲Ｒ内の水分量を検出する。制御部４は、水分量センサ１の検出結果に基づいて、当該位置の単位範囲Ｒに対する水の散布量を決定する。制御部４は、散布部２を制御して、決定した散布量で散布部２から水を散布させる。これを走査の停止毎に行うことにより、各単位範囲Ｒ内の水分量は、基準水分量に均一化されることになる。 At the time of temporary stop, the control unit 4 controls the water content sensor 1 to detect the water content within the unit range R at the position. The control unit 4 determines the amount of water sprayed with respect to the unit range R of the position based on the detection result of the water content sensor 1. The control unit 4 controls the spraying unit 2 to spray water from the spraying unit 2 at a determined spraying amount. By performing this every time the scanning is stopped, the water content in each unit range R is made uniform to the reference water content.

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る散布装置１００によれば、定位置から対象物（畑２０１）に対して光を走査させて、各照射位置における水の含有量を検出する水分量センサ１と、水を対象物に対して散布する散布部２と、水分量センサ１及び散布部２を制御する制御部４とを備え、制御部４は、水分量センサ１における各照射位置（単位範囲Ｒ）での検出結果に基づいて、当該照射位置に対する水の散布量を決定する。 [Effects, etc.]
As described above, according to the spraying device 100 according to the present embodiment, the water content sensor detects the water content at each irradiation position by scanning the object (field 201) with light from a fixed position. 1 is provided with a spraying unit 2 for spraying water on an object, and a control unit 4 for controlling the water content sensor 1 and the spraying unit 2. The control unit 4 is an irradiation position (unit) in the water content sensor 1. Based on the detection result in the range R), the amount of water sprayed to the irradiation position is determined.

これによれば、制御部４が、水分量センサ１における各単位範囲Ｒでの検出結果に基づいて、当該照射位置に対する水の散布量を決定しているので、各単位範囲Ｒ内の水分量は、目標水分量に均一化されることになる。これにより、散布エリアである走査範囲Ａ内において、被散布物である水の含有量を均一にすることができる。 According to this, since the control unit 4 determines the amount of water sprayed to the irradiation position based on the detection result in each unit range R in the water amount sensor 1, the amount of water in each unit range R is determined. Will be homogenized to the target water content. As a result, the content of water, which is the object to be sprayed, can be made uniform within the scanning range A, which is the spraying area.

また、水分量センサ１は、水による吸収が所定値よりも大きな第一波長帯を含む検知光と、水による吸収が所定値以下である第二波長帯を含む参照光とを、光として対象物に向けて発する発光部２０と、対象物によって反射された検知光を受光し、第一電気信号に変換する第一受光部７３と、対象物によって反射された参照光を受光し、第二電気信号に変換する第二受光部４３と、第一電気信号及び第二電気信号の信号比に基づいて、水の含有量を算出する演算処理部５６とを備える。 Further, the water content sensor 1 targets the detection light including the first wavelength band whose absorption by water is larger than the predetermined value and the reference light including the second wavelength band whose absorption by water is equal to or less than the predetermined value as light. The light emitting unit 20 that emits light toward an object, the first light receiving unit 73 that receives the detection light reflected by the object and converts it into a first electric signal, and the reference light reflected by the object are received and second. It includes a second light receiving unit 43 that converts into an electric signal, and an arithmetic processing unit 56 that calculates the water content based on the signal ratios of the first electric signal and the second electric signal.

これによれば、水による吸収が所定値よりも大きな第一波長帯を含む検知光と、水による吸収が所定値以下である第二波長帯を含む参照光とを含む光を、対象物である畑２０１に照射することで、当該畑２０１の水分量を検出することができる。 According to this, the light including the detection light including the first wavelength band whose absorption by water is larger than the predetermined value and the reference light including the second wavelength band whose absorption by water is equal to or less than the predetermined value is included in the object. By irradiating a certain field 201, the water content of the field 201 can be detected.

また、水分量センサ１の姿勢を変動させることによって、光を走査する走査部３を備える。 Further, a scanning unit 3 for scanning light by changing the posture of the water content sensor 1 is provided.

これによれば、走査部３が水分量センサ１の姿勢を変動させることによって、光を走査しているので、作業者が水分量センサ１の姿勢を視認することによって、光が照射されている大体の位置を把握することができる。 According to this, since the scanning unit 3 scans the light by changing the posture of the water content sensor 1, the operator visually recognizes the posture of the water content sensor 1 to irradiate the light. You can get an approximate position.

なお、発光部２０から発せられた光を反射させることで当該光を走査範囲Ａ内で走査させる走査モジュールを水分量センサ１に設けてもよい。具体的には、走査モジュールは、水平方向（主走査方向）に比較的高速で揺動する第一ミラーと、垂直方向（副走査方向）に比較的低速で揺動する第二ミラーとを有している。そして、第一ミラー及び第二ミラーは、光源２２からの光を自己の振れ角に応じた方向に反射する。光源からの光は、第一ミラーで反射した後に、第二ミラーで反射する。第一ミラー及び第二ミラーがそれぞれ水平方向及び垂直方向に揺動することにより、光源２２からの光が水平方向及び垂直方向に（すなわち、二次元的に）走査されながら空間に照射され、走査範囲Ａ内を走査する。この場合、走査部３がなくとも、水分量センサ１からの光を走査させることができる。 The water content sensor 1 may be provided with a scanning module that scans the light within the scanning range A by reflecting the light emitted from the light emitting unit 20. Specifically, the scanning module has a first mirror that swings at a relatively high speed in the horizontal direction (main scanning direction) and a second mirror that swings at a relatively low speed in the vertical direction (secondary scanning direction). doing. Then, the first mirror and the second mirror reflect the light from the light source 22 in the direction corresponding to their own deflection angle. The light from the light source is reflected by the first mirror and then reflected by the second mirror. By swinging the first mirror and the second mirror in the horizontal and vertical directions, respectively, the light from the light source 22 is irradiated into the space while being scanned in the horizontal and vertical directions (that is, two-dimensionally), and the scanning is performed. Scan within range A. In this case, the light from the water content sensor 1 can be scanned without the scanning unit 3.

また、走査部３は、水分量センサ１の照射方向と、散布部２の散布方向とが略一致した状態で、水分量センサ１と散布部２とのそれぞれの姿勢を変動させる。 Further, the scanning unit 3 changes the postures of the water content sensor 1 and the spraying unit 2 in a state where the irradiation direction of the water content sensor 1 and the spraying direction of the spraying unit 2 substantially coincide with each other.

これによれば、走査時においても、水分量センサ１の照射方向と、散布部２の散布方向とが略一致しているので、水分量センサ１の照射位置と、散布部２の散布位置とを一致させやすくなる。したがって、走査範囲Ａ内における水の含有量をより均一にすることができる。 According to this, even during scanning, the irradiation direction of the water content sensor 1 and the spraying direction of the spraying portion 2 are substantially the same, so that the irradiation position of the water content sensor 1 and the spraying position of the spraying portion 2 are aligned. Will be easier to match. Therefore, the water content in the scanning range A can be made more uniform.

［変形例］
上記実施の形態では、一つのノズル２９を有する散布部２の姿勢が変動されて、散布部２の散布位置と走査される場合を例示した。しかし、姿勢が変動されない複数のノズルから水を散布する散布部であってもよい。 [Modification example]
In the above embodiment, a case where the posture of the spraying portion 2 having one nozzle 29 is changed and scanned with the spraying position of the spraying portion 2 is exemplified. However, it may be a spraying portion that sprays water from a plurality of nozzles whose posture does not change.

図８は、変形例に係る散布装置１００Ａの設置状況を示す正面図である。図９は、変形例に係る散布装置１００Ａに備わる散布部２ａの概略構成を示す上面図である。なお、以降の説明において、上記実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。 FIG. 8 is a front view showing an installation state of the spraying device 100A according to the modified example. FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of a spraying portion 2a provided in the spraying device 100A according to a modified example. In the following description, the same parts as those in the above embodiment may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.

図８及び図９に示すように、散布装置１００Ａに備わる散布部２ａは、複数の柱部２０２と、柱部２０２間に架け渡された一対の第一梁部２０３と、一対の第一梁部２０３間に架け渡された複数の第二梁部２０４とを備えている。第一梁部２０３は、副走査方向に沿って長尺な部材である。第二梁部２０４は、主走査方向に沿って長尺な部材である。また、第二梁部２０４には、主走査方向に所定の間隔をあけて複数のノズル２９ａが設けられている。各ノズル２９ａは、タンクまたは水道に繋がれた、図示しない配管に接続されており、各ノズル２９ａから水が噴射して散布される。各ノズル２９ａの水の散布範囲は、各単位範囲Ｒに対応して設定されている。各ノズル２９ａは、制御部４によって制御されることにより、決定された散布量で水を散布する。具体的には、制御部４は、走査部３を制御することにより、単位範囲Ｒの位置が走査範囲Ａ内を一時的に複数回停止しながら走査するように、水分量センサ１の姿勢を制御する。これにより、水分量センサ１は、各単位範囲Ｒの水分量を検出する。制御部４は、水分量センサ１の検出結果に基づいて、各単位範囲Ｒに対する水の散布量を決定する。つまり、複数の単位範囲Ｒのそれぞれに対応するノズル２９ａの水の散布量を決定する。制御部４は、散布部２ａの各ノズル２９ａを制御して、決定した散布量で各ノズル２９ａから水を散布させる。これにより、各単位範囲Ｒ内の水分量は、目標水分量に均一化されることになる。 As shown in FIGS. 8 and 9, the spraying portion 2a provided in the spraying device 100A includes a plurality of pillar portions 202, a pair of first beam portions 203 bridged between the pillar portions 202, and a pair of first beams. It is provided with a plurality of second beam portions 204 bridged between the portions 203. The first beam portion 203 is a long member along the sub-scanning direction. The second beam portion 204 is a long member along the main scanning direction. Further, the second beam portion 204 is provided with a plurality of nozzles 29a at predetermined intervals in the main scanning direction. Each nozzle 29a is connected to a pipe (not shown) connected to a tank or water supply, and water is sprayed and sprayed from each nozzle 29a. The water spraying range of each nozzle 29a is set corresponding to each unit range R. Each nozzle 29a is controlled by the control unit 4 to spray water at a determined spraying amount. Specifically, the control unit 4 controls the scanning unit 3 to change the posture of the water content sensor 1 so that the position of the unit range R scans while temporarily stopping in the scanning range A a plurality of times. Control. As a result, the water content sensor 1 detects the water content in each unit range R. The control unit 4 determines the amount of water sprayed for each unit range R based on the detection result of the water content sensor 1. That is, the amount of water sprayed from the nozzle 29a corresponding to each of the plurality of unit ranges R is determined. The control unit 4 controls each nozzle 29a of the spraying unit 2a to spray water from each nozzle 29a with a determined spraying amount. As a result, the water content in each unit range R is made uniform to the target water content.

（その他）
以上、本発明に係る水分量センサ１について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。 (others)
Although the water content sensor 1 according to the present invention has been described above based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施の形態では、光源２２がＬＥＤ光源である場合を例示したが、光源は半導体レーザ素子又は有機ＥＬ素子などでもよい。 For example, in the above embodiment, the case where the light source 22 is an LED light source is exemplified, but the light source may be a semiconductor laser element, an organic EL element, or the like.

また、上記実施の形態では、検知光をなす第一波長帯と参照光をなす第二波長帯とを含む連続した光を１つの光源２２が発する場合を例示して説明した。しかしながら、複数の光源を設け、１つの光源が検知光を発し、他の光源が参照光を発するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where one light source 22 emits continuous light including the first wavelength band forming the detection light and the second wavelength band forming the reference light has been illustrated and described. However, a plurality of light sources may be provided so that one light source emits the detection light and the other light source emits the reference light.

また、上記実施の形態では、信号処理回路５０に備わる光源制御部５１、第一信号処理部５４、第二信号処理部５５及び演算処理部５６がそれぞれ専用のマイクロコントローラからなる場合を例示して説明したが、信号処理回路は、全体として１つのマイクロコントローラで実現されてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the light source control unit 51, the first signal processing unit 54, the second signal processing unit 55, and the arithmetic processing unit 56 provided in the signal processing circuit 50 are each composed of a dedicated microcontroller is exemplified. As described above, the signal processing circuit may be realized by one microcontroller as a whole.

また、上記実施の形態では、水分量の検出と水の散布とを同時に行うために、水分量センサ１及び散布部２が走査範囲Ａ内を一時的に複数回停止しながら走査する場合を例示した。水分量の検出と水の散布とを別個に行うのであれば、水分量センサ１だけ先に走査範囲Ａ内を走査して、当該走査範囲Ａ内の水分量を検出し、その後に、水の散布を行うことも可能である。この場合、水分量センサ１は、一時的な複数回の停止を行わずに、連続的な走査を行ってもよい。水分量センサ１は、連続的な走査であっても、各照射位置における水分量を検出することは可能である。水分量センサ１による走査だけが先に行われていれば、走査範囲Ａ内における水分量分布を作成することが可能である。例えば、上記実施の形態では、制御部４が散布量のみを決定する場合を例示した。しかしながら、水分量分布があれば、制御部４は、水分量分布に基づいて散布範囲を制御することも可能である。例えば、水分量が少ない部分が広範囲に集中していれば、散布範囲を広くすることで、散布回数を少なくすることが可能である。そして、散布一回あたりの散布範囲が調整可能なノズルを散布部に採用すれば、散布範囲の制御は可能である。また、散布一回あたりの散布範囲が調整できないノズルであっても、複数の単位範囲Ｒに対して一定の散布量で水を散布すれば、散布範囲を調整することができる。なお、水分量センサ１における各照射位置での検出結果に基づいて、当該照射位置に対する水の散布量及び散布範囲の両者を決定してもよい。 Further, in the above embodiment, in order to detect the water content and spray the water at the same time, the water content sensor 1 and the spraying unit 2 scan while temporarily stopping the scanning range A a plurality of times. bottom. If the detection of the water content and the spraying of water are performed separately, the water content sensor 1 first scans the inside of the scanning range A to detect the water content in the scanning range A, and then water. It is also possible to spray. In this case, the water content sensor 1 may perform continuous scanning without temporarily stopping a plurality of times. The water content sensor 1 can detect the water content at each irradiation position even in continuous scanning. If only scanning by the water content sensor 1 is performed first, it is possible to create a water content distribution within the scanning range A. For example, in the above embodiment, the case where the control unit 4 determines only the spraying amount is exemplified. However, if there is a water content distribution, the control unit 4 can also control the spraying range based on the water content distribution. For example, if the portion having a small amount of water is concentrated in a wide range, it is possible to reduce the number of times of spraying by widening the spraying range. Then, if a nozzle whose spraying range can be adjusted per spraying is adopted for the spraying portion, the spraying range can be controlled. Further, even if the nozzle cannot adjust the spraying range per spraying, the spraying range can be adjusted by spraying water with a constant spraying amount over a plurality of unit ranges R. In addition, based on the detection result at each irradiation position in the water content sensor 1, both the amount of water sprayed and the spray range for the irradiation position may be determined.

また、上記実施の形態では、散布装置として水を散布する散布装置１００を例示した。しかしながら、散布装置は、水以外の被散布物を散布する散布装置であってもよい。この場合、散布装置には、被散布物の成分の含有量を検出する成分センサが搭載される。水以外の被散布物としては、例えば除草剤、植物成長調整剤などの薬剤が挙げられる。この場合、成分センサの発光部は、薬剤による吸収が所定値よりも大きな第一波長帯を含む検知光と、薬剤による吸収が所定値以下である第二波長帯を含む参照光とを含んだ光を対象物に向けて発する。検知光と参照光とは、薬剤の種類毎に異なるため、使用する薬剤の種類に応じて、検知光と参照光とを適切に選定する必要がある。この場合においても、制御部４が、成分センサにおける各単位範囲Ｒでの検出結果に基づいて、当該照射位置に対する薬剤の散布量を決定する。これにより、散布エリアである走査範囲Ａ内において、被散布物である薬剤の含有量を均一にすることができる。 Further, in the above embodiment, a spraying device 100 for spraying water is exemplified as a spraying device. However, the spraying device may be a spraying device that sprays an object to be sprayed other than water. In this case, the spraying device is equipped with a component sensor that detects the content of the component of the object to be sprayed. Examples of sprays other than water include chemicals such as herbicides and plant growth regulators. In this case, the light emitting portion of the component sensor includes the detection light including the first wavelength band whose absorption by the drug is larger than the predetermined value and the reference light including the second wavelength band whose absorption by the drug is equal to or less than the predetermined value. It emits light toward an object. Since the detection light and the reference light differ depending on the type of the drug, it is necessary to appropriately select the detection light and the reference light according to the type of the drug to be used. Also in this case, the control unit 4 determines the amount of the drug to be sprayed to the irradiation position based on the detection result in each unit range R of the component sensor. As a result, the content of the drug to be sprayed can be made uniform within the scanning range A which is the spraying area.

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment within the range obtained by subjecting various modifications to each embodiment to those skilled in the art and the gist of the present invention. Forms are also included in the present invention.

１水分量センサ（成分センサ）
２、２ａ散布部
３走査部
４制御部
２０発光部
４３第二受光部
５６演算処理部
７３第一受光部
１００、１００Ａ散布装置
２０１畑（対象物）
Ｒ単位範囲

1 Moisture content sensor (component sensor)
2, 2a Spraying unit 3 Scanning unit 4 Control unit 20 Light emitting unit 43 Second light receiving unit 56 Arithmetic processing unit 73 First light receiving unit 100, 100A Spraying device 201 Field (object)
R unit range

Claims

定位置から対象物に対して光を走査させて、各照射位置における成分の含有量を検出する成分センサと、
前記成分を前記対象物に対して散布する散布部と、
前記成分センサ及び前記散布部が設置され、当該成分センサによる前記光の照射方向と、前記散布部による前記成分の散布方向とが略一致した状態で、前記成分センサと前記散布部とのそれぞれの姿勢を変動させる走査部と、
前記成分センサ、前記散布部及び前記走査部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記成分センサにおける各照射位置での検出結果に基づいて、当該照射位置に対する前記成分の散布量及び散布範囲の少なくとも一方を決定する
散布装置。 A component sensor that scans light from a fixed position to an object to detect the content of the component at each irradiation position, and a component sensor.
A spraying portion for spraying the component on the object,
The component sensor and the spraying portion are installed, and the component sensor and the spraying portion are respectively in a state where the irradiation direction of the light by the component sensor and the spraying direction of the component by the spraying portion are substantially the same. A scanning unit that changes the posture,
A control unit for controlling the component sensor , the spraying unit, and the scanning unit is provided.
The control unit is a spraying device that determines at least one of the spraying amount and the spraying range of the component with respect to the irradiation position based on the detection result at each irradiation position in the component sensor.

前記成分センサは、
前記成分による吸収が所定値よりも大きな第一波長帯を含む検知光と、前記成分による吸収が前記所定値以下である第二波長帯を含む参照光とを、前記光として前記対象物に向けて発する発光部と、
前記対象物によって反射された前記検知光を受光し、第一電気信号に変換する第一受光部と、
前記対象物によって反射された前記参照光を受光し、第二電気信号に変換する第二受光部と、
前記第一電気信号及び前記第二電気信号の信号比に基づいて、前記成分の含有量を算出する演算処理部とを備える
請求項１に記載の散布装置。 The component sensor is
The detection light including the first wavelength band whose absorption by the component is larger than the predetermined value and the reference light including the second wavelength band whose absorption by the component is equal to or less than the predetermined value are directed toward the object as the light. And the light emitting part that emits
A first light receiving unit that receives the detection light reflected by the object and converts it into a first electric signal.
A second light receiving unit that receives the reference light reflected by the object and converts it into a second electric signal.
The spraying device according to claim 1, further comprising an arithmetic processing unit that calculates the content of the component based on the signal ratio of the first electric signal and the second electric signal.

前記成分は水である
請求項１または２に記載の散布装置。 The spraying device according to claim 1 or 2 , wherein the component is water.

前記成分は薬剤である
請求項１または２に記載の散布装置。 The spraying device according to claim 1 or 2 , wherein the component is a drug.