JPH0739363Y2 - 間引き装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は密植した作物の苗から不要な苗並びに成育状態
の悪い苗を間引き対象作物として抽出し、機械的に又は
除草剤を用いてその間引き対象作物を除去する間引き装
置に関する。

「従来の技術」 従来、特開昭62−74204号公報に示す如く、カメラによ
って作物を検出し、作物間の除草を行う技術があった。

「考案が解決しようとする課題」 前記従来技術は、前記カメラを走行機体に固定させてい
たから、走行機体のピッチングまたはローリング動作に
よって作物に対するカメラの撮像姿勢が変化し、作物の
大きさがカメラによって誤検出され易く、間引き対象作
物であるか否かを適正に判断し得ず、作物の大きさに関
係なく間引き作業が行われ、健苗であっても間引き対象
となり、また軟弱苗が残される等の不具合があった。

さらに、特開昭62−275603号公報に示す如く、車体の傾
斜を検出してカメラの姿勢を自動的に修正する技術もあ
ったが、この技術の応用によって間引き対象作物を適正
に判断することができても、除草剤を散布する散布口が
間引き対象作物に対して位置ずれし易い不具合があり、
間引き対象作物にだけ所定量の除草剤を散布する作業が
適正に行われ得ず、正常な作物位置に除草剤を飛散させ
たり、除草剤を無駄に散布させ易い等の不具合がある。

「課題を解決するための手段」 然るに、本考案は、作物をカメラによって撮像すると共
に、前記カメラの作物画像に基づいて作物の大きさ又は
色彩などを検出し、間引き対象作物の判別並びに間引き
制御を自動的に行う間引き装置において、前記カメラの
姿勢変化を検出するカメラセンサと、前記カメラの姿勢
を修正するカメラ姿勢制御部材を設け、カメラセンサの
検出結果に基づきカメラ姿勢制御部材を作動させてカメ
ラの姿勢を自動修正するカメラコントローラを設けると
共に、除草液を間引き対象作物に散布する散布口の姿勢
変化を検出する散布センサと、前記散布口の姿勢を修正
する散布姿勢制御部材を設け、散布センサの検出結果に
基づき散布姿勢制御部材を作動させて散布口の姿勢を自
動修正する散布コントローラを設けたことを特徴とす
る。

「作用」 従って、カメラを設置した走行機体がピッチングまたは
ローリングしてもカメラの撮像姿勢が自動的に修正され
るから、作物に対するカメラの撮像姿勢が常に適正に維
持され、カメラらよって作物の大きさが誤検出されるの
を容易に防止し得、間引き対象作物であるか否かの判断
が正確に行われ、作物の大きさに関係なく間引き作業が
行われる不具合をなくし得ると共に、間引き対象作物に
対する散布口の散布姿勢が常に適正に維持されるから、
散布口からの所定量の除草剤が間引き対象作物にだけ散
布され、間引き対象作物に対して除草剤が不足する不具
合をなくし得、また間引き対象作物位置以外の所に除草
剤を散布する不具合をなくし得、間引き対象作物だけを
確実に除去する適正な間引き作業を容易に得られるもの
である。

「実施例」 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳述する。第１
図は要部の制御回路図、第２図は全体の側面図、第３図
は平面説明図である。図中（１）は農用トラクタであ
り、（２）はエンジン、（３）はクラッチケース、
（４）はミッションケース、（５）は前輪、（６）は後
輪、（７）は運転席、（８）は操向ハンドルである。

そして、操向ハンドル（８）又は電磁ソレノイド（９）
によって切換える操舵バルブ（10）と、前輪（５）を操
向作動する油圧操向シリンダ（11）と、前輪（５）の操
舵角度を検出するポテンショメータ形操舵角センサ（1
2）とを備え、エンジン（２）と連動する油圧ポンプ（1
3）に前記バルブ（10）を介してシリンダ（11）を油圧
接続させ、手動操向制御並びに自動操向制御を行うよう
に構成している。

また、前記エンジン（２）に回転数を変更するアクセル
モータ（14）を取付けると共に、走行変速レバー（15）
と同様に走行速度を切換える走行変速機（16）をミッシ
ョンケース（４）に設け、後輪（６）の回転数に基づい
て移動速度を検出する対地速度センサ（17）を備え、エ
ンジン（２）の回転数並びに走行速度を手順又は自動制
御するように構成している。

さらに、ミッションケース（４）後側に三点リンク機構
（18）とリフトアーム（19）を介して散布機フレーム
（20）を支持させ、除草剤である除草液を入れるタンク
（21）を前記フレーム（20）に固設させると共に、PTO
軸（22）により駆動する噴霧するポンプ（23）を前記フ
レーム（20）に取付けている。

また、前記タンク（21）の除草液量を検出するタンク残
量センサ（24）と、前記ポンプ（23）からの除草液噴霧
量を調節する噴霧バルブ（25）と、その除草液噴霧量を
検出する噴霧量センサ（26）とを、タンク（21）及びポ
ンプ（23）に配設している。

さらに、畝（27）に対向させる散布口（28）を噴霧パイ
プ（29）に設け、前記タンク（21）の除草液をポンプ
（23）により散布口（28）…に圧送供給するように構成
している。

また、第４図にも示す如く、トラクタ（１）の前ヒッチ
（31）に支柱（32）を立設固定し、昇降モータ（33）制
御により上下動させる垂直フレーム（34）を支柱（32）
に取付け、支点軸（35）を中心に電動型左右水平シリン
ダ（36）制御により上下方向に揺動させる左右水平フレ
ーム（37）を前記垂直フレーム（34）に取付けると共
に、左右方向に延設させる水平フレーム（37）先端側に
支持アーム（38）を一体連設させ、支持アーム（38）を
前後方向に延設させ、支点軸（39）を中心に電動型前後
振れシリンダ（40）制御により前後方向に揺動させる前
後振れアーム（41）を前記支持アーム（38）先端に取付
ける。

そして、前記噴霧パイプ（29）を前後振れアーム（41）
先端に固設させ、該パイプ（29）を昇降させて散布口
（28）の噴霧高さを変更自在とし、また前記パイプ（2
9）を左右方向に水平制御自在とし、また散布口（28）
の散布角度を前後方向に変更自在としたもので、左右水
平フレーム（37）に設けて散布口（28）及び噴霧パイプ
（29）の左右傾斜を検出する噴霧姿勢センサである左右
傾斜センサ（42）、並びにボンネット（43）上面に設け
てトラクタ（１）の左右傾斜を検出する本機ローリング
センサ（44）などの検出結果に基づき、散布口（28）の
姿勢制御を行うように構成している。

さらに、撮像手段である二次元のCCD（固体撮像素子）
カラーカメラ（45）をボンネット（43）前側に配設する
もので、第５図にも示す如く、トラクタ（１）の前ヒッ
チ（31）に支柱（46）を立設固定させ、昇降モータ（4
7）制御により上下動させる垂直フレーム（48）を前記
支柱（46）に取付け、支点軸（49）を中心に電動型前後
水平シリンダ（50）制御により上下方向に揺動させる前
後水平フレーム（51）を前記垂直フレーム（48）に取付
けると共に、支点軸（52）を中心に電動型左右振れシリ
ンダ（53）制御により水平方向に揺動させる基台（54）
を前記水平フレーム（51）に取付ける。

そして、前記基台（54）上に前記カメラ（45）を固設す
ると共に、前記カメラ（45）を昇降自在とし、また前記
カメラ（45）を進行方向に対し前後水平制御自在とし、
また前記カメラ（45）を進行方向に対し左右振れ角度変
更自在としたもので、水平フレーム（51）に設けてカメ
ラ（45）の前後傾斜を検出するカメラ姿勢センサである
前後傾斜角センサ（55）、並びにボンネット（43）上面
に設けてトラクタ（１）の前後傾斜を検出する本機ピッ
チングセンサ（56）などの検出結果に基づき、カメラ
（45）の姿勢制御を行うように構成している。

また、前記散布口（28）の略直下に位置するキャベツな
どの作物（57）を前記カメラ（45）によて撮像すると共
に、第３図のように、矢印型の走行ガイド（58）を標識
板（59）に設け、トラクタ（１）を方向転換（回行）さ
せる畝（27）終端の枕地に前記標識板（59）を配設さ
せ、走行ガイド（58）の矢印によって方向転換方向及び
操向角度を表示し、前記走行ガイド（58）をカメラ（4
5）によって撮像して方向転換位置及び方向を検出する
ように構成している。

さらに、第１図に示す如く、自動操向と手動操向を選択
する自動・手動切換えスイッチ（59）と、カメラ（45）
によって撮像する作物（57）像の中心と画面中心との差
に基づく操向基準線を初期設定する操向基準線設定器
（60）と、作物（57）又は走行ガイド（58）と背景のカ
ラー画像を色によって２値化処理して作物（57）又は走
行ガイド（58）を色の認識によって判別する２値化回路
（61）と、前記回路（61）の２値化結果と初期入力させ
た作物（57）の標準パターンとを対比させるパターン認
識回路（62）と、作物（57）の大きさ等により前記噴霧
バルブ（25）の開度及び回動時間を初期設定する噴霧量
・時間設定器（63）と、作物（57）の標準パターン（大
きさ及び色彩）を初期設定する間引き対象設定器（64）
と、前記噴霧バルブ（25）を手動操作により開閉作動さ
せる手動噴霧スイッチ（65）とを備える。

また、マイクロコンピュータで構成する間引き作業回路
（66）を備え、前記各センサ（12）（17）（24）（2
6）、回路（61）（62）、スイッチ（59）（65）、設定
器（60）（63）（64）を、前記作業回路（66）に入力接
続させると共に、前記各バルブ（10）（25）、アクセル
モータ（14）、走行変速機（16）、及び警報器（67）
を、前記作業回路（66）に出力接続させる。

そして、前記カメラ（45）による作物（57）及び走行ガ
イド（58）の撮像結果に基づき、操舵バルブ（10）を自
動的に切換えて自動操向制御を行う一方、アクセルモー
タ（14）及び走行変速機（16）を作動制御して作物（5
7）の有無又は直進並びに方向転換時で走行速度の切換
を行うように構成している。

さらに、第６図に示す如く、前記カメラ（45）の前後傾
斜角及び左右振れ角を初期設定する前後傾斜角設定器
（68）及び左右振れ角設定器（69）と、前記散布口（2
8）及び噴霧パイプ（29）の左右傾斜角及び前後振れ角
を初期設定する左右傾斜角設定器（70）及び前後振れ角
設定器（71）とを備え、前記各センサ（42）（44）（5
5）（56）並びに各設定器（68）〜（71）を前記作業回
路（66）に入力接続させると共に、前記カメラ（45）の
位置及び支持角度調節を行うカメラ姿勢回路（72）と、
前記散布口（28）及び噴霧パイプ（29）の位置及び支持
角度調節を行う散布口姿勢回路（73）とを、前記作業回
路（66）に接続させている。

そして、昇降モータ（47）、前後水平シリンダ（50）及
び左右振れシリンダ（53）をカメラ姿勢回路（72）に出
力接続させ、前記ピッチングセンサ（56）及び前後傾斜
角センサ（55）の検出結果に基づき、前記各回路（66）
（72）によりカメラ（45）の前後傾斜角及び左右振れ角
及び地上高を演算し、前記モータ（47）及び各シリンダ
（50）（53）を制御し、前記各設定器（68）（69）の基
準値に基づいてカメラ（45）の姿勢及び位置調節を行う
ように構成している。

また、昇降モータ（33）、左右水平シリンダ（36）及び
前後振れシリンダ（40）を散布口姿勢回路（73）に出力
接続させ、前記ローリングセンサ（44）及び左右傾斜角
センサ（42）の検出結果、並びにカメラ（45）による作
物（57）の撮像結果に基づき、前記各回路（66）（73）
により散布口（28）及び噴霧パイプ（29）の左右傾斜角
及び前後振れ角及び地上高を演算し、前記モータ（33）
及び各シリンダ（36）（40）を制御し、前記各設定器
（70）（71）の基準値などに基づいて散布口（28）及び
噴霧パイプ（29）の姿勢及び位置調節を行うように構成
している。

上記から明らかなように、作物（57）をカメラ（45）に
よって撮像すると共に、前記カメラ（45）の作物画像に
基づいて作物（57）の大きさ又は色彩などを検出し、間
引き対象作物（57）の判別並びに間引き制御を自動的に
行う間引き装置において、前記カメラ（45）の姿勢変化
を検出するカメラセンサである前後傾斜角センサ（55）
及びピッチングセンサ（56）と、前記カメラ（45）の姿
勢を修正するカメラ姿勢制御部材である昇降モータ（4
7）及び前後水平シリンダ（50）及び左右振れシリンダ
（53）を設け、カメラセンサ（55）（56）の検出結果に
基づきモータ（47）及びシリンダ（50）（53）を作動さ
せてカメラ（45）の姿勢を自動修正するカメラコントロ
ーラであるカメラ姿勢回路（72）を設けると共に、除草
液を間引き対象作物（57）に散布する散布口（28）の姿
勢変化を検出する散布センサである左右傾斜角センサ
（42）及びローリングセンサ（44）と、前記散布口（2
8）の姿勢を修正する散布姿勢制御部材である昇降モー
タ（33）及び左右水平シリンダ（36）及び前後振れシリ
ンダ（40）を設け、左右傾斜角センサ（42）及びローリ
ングセンサ（44）の検出結果に基づき散布姿勢昇降モー
タ（33）及び左右水平シリンダ（36）及び前後振れシリ
ンダ（40）を作動させて散布口（28）の姿勢を自動修正
する散布コントローラである散布口姿勢回路（73）を設
けるもので、間引き対象作物（57）に対する散布口（2
8）の散布姿勢が常に適正に維持され、散布口（28）か
らの所定量の除草剤が間引き対象作物（57）にだけ散布
されるように構成している。

本実施例は上記の如く構成しており、前記切換スイッチ
（59）を手動に切換えた場合、操向ハンドル（８）操作
で操舵バルブ（10）を作動させる手動操向制御を行う。

さらに、前記切換スイッチ（59）を自動に切換えた場
合、第７図のフローチャートに示す如く、前記２値化回
路（61）を介してカメラ（45）で撮像した画像を２値化
して入力すると共に、操舵角センサ（12）入力並びに操
向基準線設定器（60）入力に基づき、ハウ変換制御によ
り作物（57）列を近似値演算し、ファジィ制御により操
向操作量を算出し、操向角度を演算する。

そして、第３図のように直進状態において、トラクタ
（１）前方の作物（57）をカメラ（45）によって撮像し
乍ら、間引き作業回路（66）の左旋回又は右旋回出力に
より操舵バルブ（10）を制御し、操向シリンダ（11）を
作動して左又は右旋回制御を行い、この進路修正により
作物（57）列に沿ってトラクタ（１）を移動させる。

また、作物（57）列の終端にトラクタ（１）が到達し、
方向転換（回行）を開始する位置にトラクタ（１）が移
動することにより、枕地の走行ガイド（58）をカメラ
（25）が撮像して方向転換位置並びに旋回方向と旋回角
度を検出すると共に、アクルモータ（14）又は走行変速
機（16）制御によりトラクタ（１）の走行速度を遅くす
る制御を行う一方、旋回方向及び角度の検出結果に基づ
き、左転換又は右転換出力により操舵バルブ（10）を制
御し、左側又は右側に方向転換制御し、次工程の作物
（57）…列にトラクタ（１）を移動させ、間引き動作を
再開させる。

さらに、第８図のフローチャートに示す如く、前記手動
噴霧スイッチ（65）操作により噴霧バルブ（25）が開閉
して手動噴霧制御が行われ、散布口（28）から除草液が
噴霧されるもので、密植している作物（57）を抽出して
除草液を噴霧し、手動による間引き作業を行う。

また、前記手動噴霧スイッチ（65）がオフの状態で自動
噴霧制御が行われるもので、カメラ（45）で撮像した作
物（57）画像を２値化回路（61）により２値化処理し、
パターン認識回路（62）により２値化後の作物（57）画
像と標準パターンとを対比し、作物（57）の存在並びに
大きさ及び色彩を検出して入力する。

そして、作物（57）が検出されたとき、作物（57）の大
きさ及び色彩が演算され、作物（57）が標準より小さい
か否か、また作物（57）の色彩が成育不良色（黄色）で
あるか否かを判断し、間引き対象作物（57）を判別す
る。

また、カメラ（45）によって撮像している作物（57）が
間引き対象作物（57）である場合、カメラ（45）によっ
て撮像する間引き対象作物（57）の中心と散布口（28）
の噴霧中心とが一致することにより、除草剤散布制御が
行われるもので、走行変速機（16）を作動させて走行速
度を低速に切換制御すると共に、散布口（28）の地上高
又は作物（57）の大きさに比例した噴霧量を得るように
噴霧バルブ（25）を開動調節し、作物（57）に対し上方
の散布口（28）から除草液を精密噴霧する一方、散布口
（28）の地上高に比例して変更される噴霧時間が経過し
たとき、噴霧バルブ（25）を閉動させ、また走行速度を
高速側に戻す速度復帰制御を行い、次の間引き対象作物
（57）位置にトラクタ（１）を移動させ、前記の自動間
引き制御を繰返し行わせるものである。

なお、間引き対象作物（57）の存在を確認して除草液噴
霧を行うとき、トラクタ（１）を一定時間だけ停止させ
ることも行えると共に、散布口（28）の地上高に比例さ
せて作物（57）への除草液噴霧時間を変更するとき、設
定器（63）の時間を基準にして噴霧時間を演算させる。

さらに、路面の傾斜などによりトラクタ（１）が傾動し
たとき、カメラ（45）の姿勢制御が行われるもので、第
９図のフローチャートに示す如く、前後傾斜角センサ
（55）の前後傾斜角入力と、前後傾斜角設定器（68）の
基準傾斜角入力と、本機ピッチングセンサ（56）の本機
傾斜角入力とに基づいて、カメラ（45）の進行方向の水
平度、進行方向に対する左右振れ角、並びに地上高が演
算される。そして、前後水平シリンダ（50）の上向き制
御及び下向き制御によりカメラ（45）の前傾及び後傾が
修正されると共に、左右振れシリンダ（53）の右揺動制
御及び左揺動制御によりカメラ（45）の左向及び右向が
修正され、また昇降モータ（47）の下降制御及び上昇制
御によりカメラ（42）の高低（地上高）が修正されるも
ので、直進時のトラクタ（１）の進行方向に対してカメ
ラ（45）が常に略一定姿勢で支持されるものである。

さらに、路面の傾斜などによりトラクタ（１）が傾動し
たとき、散布口（28）の姿勢制御が行われるもので、第
10図のフローチャートに示す如く、左右傾斜角センサ
（42）の左右傾斜角入力と、左右傾斜角設定器（70）の
基準傾斜角入力と、本機ローリングセンサ（44）の本機
傾斜角入力とに基づいて、散布口（28）の左右方向の水
平度、進行方向に対する前後振れ角、並びに地上高が演
算される。そして、左右水平シリンダ（36）の左上げ制
御及び左下げ制御により散布口（28）の左傾及び右傾が
修正されると共に、前後振れシリンダ（40）の後向き制
御及び前向き制御により散布口（28）の前向及び後向き
が修正され、また昇降モータ（33）の下降制御及び上昇
制御により散布口（28）の高低（地上高）が修正される
もので、直進時のトラクタ（１）の進行方向に対して散
布口（28）が常に略一定姿勢で支持されるものである。

前記したカメラ（45）の姿勢制御と散布口（28）の姿勢
制御により、カメラ（45）と散布口（28）の相対位置を
常に略一定に保つと共に、前記ローリングセンサ（44）
とピッチングセンサ（56）の両方の出力に基づいてカメ
ラ（45）の姿勢制御又は他散布口（28）の姿勢制御を行
える一方、第８図に示す噴霧制御が行われているとき、
第10図の散布口の（28）の姿勢制御を中止さることも行
える。

「考案の効果」 以上実施例から明らかなように本考案は、作物（57）を
カメラ（45）によって撮像すると共に、前記カメラ（4
5）の作物画像に基づいて作物（57）の大きさ又は色彩
などを検出し、間引き対象作物（57）の判別並びに間引
き制御を自動的に行う間引き装置において、前記カメラ
（45）の姿勢変化を検出するカメラセンサ（55）（56）
と、前記カメラ（45）の姿勢を修正するカメラ姿勢制御
部材（47）（50）（53）を設け、カメラセンサ（55）
（56）の検出結果に基づきカメラ姿勢制御部材（47）
（50）（53）を作動させてカメラ（45）の姿勢を自動修
正するカメラコントローラ（72）を設けると共に、除草
液を間引き対象作物（57）に散布する散布口（28）の姿
勢変化を検出する散布センサ（42）（44）と、前記散布
口（28）の姿勢を修正する散布姿勢制御部材（33）（3
6）（40）を設け、散布センサ（42）（44）の検出結果
に基づき散布姿勢制御部材（33）（36）（40）を作動さ
せて散布口（28）の姿勢を自動修正する散布コントロー
ラ（73）を設けたもので、カメラ（45）を設置した走行
機体がピッチングまたはローリングしてもカメラ（45）
の撮像姿勢が自動的に修正されるから、作物（57）に対
するカメラ（45）の撮像姿勢が常に適正に維持され、カ
メラ（45）によって作物（57）の大きさが誤検出される
のを容易に防止でき、間引き対象作物（57）であるか否
かの判断が正確に行われ、作物（57）の大きさに関係な
く間引き作業が行われる不具合をなくすことができると
共に、間引き対象作物（57）に対する散布口（28）の散
布姿勢が常に適正に維持されるから、散布口（28）から
の所定量の除草剤が間引き対象作物（57）にだけ散布さ
れ、間引き対象作物（57）に対して除草剤が不足する不
具合をなくすことができ、また間引き対象作物（57）位
置以外の所に除草剤を散布する不具合をなくすことがで
き、間引き対象作物（57）だけを確実に除去する適正な
間引き作業を容易に得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す要部の制御回路図、第
２図はトラクタの側面図、第３図は平面説明図、第４図
は散布口の支持構造を示す説明図、第５図はカメラの支
持構造を示す説明図、第６図は散布口とカメラの姿勢制
御回路図、第７図乃至第10図はフローチャートである。 （28）……散布口 （33）……昇降モーター（散布姿勢制御部材） （36）……左右水平シリンダ（散布姿勢制御部材） （40）……前後振れシリンダ（散布姿勢制御部材） （42）……左右傾斜角センサ（散布センサ） （44）……ローリングセンサ（散布センサ） （45）……カメラ （47）……昇降モータ（カメラ姿勢制御部材） （50）……前後水平シリンダ（カメラ姿勢制御部材） （53）……左右振れシリンダ（カメラ姿勢制御部材） （55）……前後傾斜角センサ（カメラセンサ） （56）……ピッチングセンサ（カメラセンサ） （57）……作物 （72）……カメラ姿勢回路（カメラコントローラ） （73）……散布口姿勢回路（散布コントローラ）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】作物（57）をカメラ（45）によって撮像す
   ると共に、前記カメラ（45）の作物画像に基づいて作物
   （57）の大きさ又は色彩などを検出し、間引き対象作物
   （57）の判別並びに間引き制御を自動的に行う間引き装
   置において、前記カメラ（45）の姿勢変化を検出するカ
   メラセンサ（55）（56）と、前記カメラ（45）の姿勢を
   修正するカメラ姿勢制御部材（47）（50）（53）を設
   け、カメラセンサ（55）（56）の検出結果に基づきカメ
   ラ姿勢制御部材（47）（50）（53）を作動させてカメラ
   （45）の姿勢を自動修正するカメラコントローラ（72）
   を設けると共に、除草液を間引き対象作物（57）に散布
   する散布口（28）の姿勢変化を検出する散布センサ（4
   2）（44）と、前記散布口（28）の姿勢を修正する散布
   姿勢制御部材（33）（36）（40）を設け、散布センサ
   （42）（44）の検出結果に基づき散布姿勢制御部材（3
   3）（36）（40）を作動させて散布口（28）の姿勢を自
   動修正する散布コントローラ（73）を設けたことを特徴
   とする間引き装置。