JPS62104513A - 果菜類収穫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収穫対象果菜類を撮像する撮像手段、前記撮
像手段の撮像に同期して、前記収穫対象果菜類を照光す
る照光手段、前記撮像手段による撮像画像情報に基づい
て、収穫対象果菜類の位置する方向を認識する果菜類認
識手段、及び、その認識情報に基づいて、収穫用ハンド
を、認識した収穫対象果菜類の位置する方向に誘導する
制御手段を備えた果菜類収穫装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の果菜類収穫装置は、収穫対象果菜類を撮像
し、その撮像画像情報を画像処理することにより、撮像
範囲内にある収穫対象果菜類のみに対応する領域を、例
えば、収穫対象果菜類の色に対応する特定色の領域を抽
出して、その方向を認識し、収穫用ハンドを、収穫対象
果菜類の位置する方向に向けて誘導することにより、自
動的に収穫対象果菜類を認識して収穫するようにしたも
のである。

ところが、この種の装置は屋外で使用されることから、
いわゆる逆光状態で対象を撮像しなければならない場合
もあるが、その明るさに関する撮像条件を一定にするこ
とは不可能である。

又、自然光の色温度は、天候によって複雑に変化するた
め、色による対象認識をより複雑化するという不利があ
る。

そこで、本出願人は、先に、順光・逆光に拘らず、最適
露出となるようにする手段として、撮像手段による撮像
開始に同期して対象を所定の光量で照光するストロボ装
置等の照光手段を設けることを提案した（特願昭５９−
９５４０２号参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来手段においては、実際に収穫可
能なアプローチ距離に無関係に、同一光量で照光するよ
うにしていたので、以下に示すような不都合があり、改
善の余地があった。

すなわち、果菜類を収穫するに、先ず、収穫装置に近い
ものを認識・収穫した後でなければ、その後方にある果
菜類を認識・収穫することはできないものであることか
ら、−回の１最像により認識した果菜類を収穫した後、
再度同一撮像範囲に収穫対象果菜類が有るか否かを再認
識する必要があり、同一撮像範囲内に収穫対象果菜類を
認識しな（なるまで、上記処理を繰り返すこととなる。

従って、その撮像に際して、毎回強い光量で照光するこ
とは、その照光に要する電力が無駄となり、照光手段の
耐久性も低下する虞れがある。又、あまり強い光量で照
光すると、収穫可能なアプローチ距離外にあるものまで
認識して、収穫が困難な、あるいは、収穫する必要が無
い遠方側にあるものに対してもアプローチする等の不要
な動作を行い、却って収穫効率が低下する虞れがある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による果菜類収穫装置の特徴構成は、前記照光手
段を構成するに、前記収穫対象果菜類までのアプローチ
距離が小さいほど小となるように照光量を変更する照光
量制御手段を設けてある点にあり、その作用並びに効果
は以下の通りである。

〔作　用〕

すなわち、収穫作業は、手前側に位置するものから順に
行い、その収Ｍ後、再度同一撮像範囲内に位置する果菜
類を再認識する必要があることから、−回の撮像により
認識可能な距離としては、この手前側に位置する果菜類
を先ず認識できればよいものである。従って、収穫対象
果菜類までのアプローチ距離に応じて照光量を可変剤？
１１１することにより、−回の撮像に際して不要な遠方
までのものを認識しないように、そのアプローチ距離に
応じた適正光量で照光できる。

（発明の効果〕 従って、アプローチ距離に応じて照光量を可変制御する
ことにより、同一撮像範囲の果菜類を、先ず、収穫し易
い手前側のものから効率良く認識して収穫できる。又、
その照光は、対象認識に必要な光量に応じたものとなり
、対象まで到達する光量は、距離の２乗に反比例するこ
とからも、その照光に要する消費電力を大幅に低減でき
る。つまり、一つの撮像範囲内の果菜類を全て収穫する
までに要する照光及び収穫作動に伴うエネルギー消費を
大幅に低減できると共に、装置の無駄な作動を防止でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示すように、左右一対の推進車輪（１）、（１
）、前後一対の遊転輪（２）　、　（２）、及び、昇降
自在なアウトリガ−（３）の複数個を備える台車（Ｖ）
に、縦軸芯（Ｘ）周りで駆動回転自在な旋回台（４）を
取り付け、その旋回台（４）にアーム支持台（５）を取
り付けると共に、収穫用ハンド（Ｈ）及びその支持アー
ム（６）を、前記アーム支持台（５）の上部に設けた左
右一対のアーム支持部材（７）に、載置用支持枠（８）
を介して取り付けて、主ニミカンやリンゴ等の果実を収
穫するための果実収穫装置を構成しである。尚、図中、
（４ａ）は、前記旋回台（４）の駆動用モータの操作部
である。

前記収穫用ハンド（Ｉ＋）の支持アーム（６）及びその
支持構成について詳述すれば、第２図及び第３図に示す
ように、前記支持枠（８）を、前記アーム支持部材（７
）に、制動装置付電動モータ（９）にて横軸芯（Ｐ）周
りで上下揺動操作自在に枢支しである。そして、前記支
持枠（８）に、角筒状の第１アーム（６ａ）を取り付け
、その第１アーム（６ａ）の内側に挿脱可能に内嵌され
る第２アーム（６ｂ）を設けてある。又、前記第２アー
ム（６ｂ）の外面に付設の突起（１０ｂ）をアーム長手
方向に保合案内するガイド部材（１０ａ）を、前記第１
アーム（６ａ）の内面に設けると共に、前記第２アーム
（６ｂ）の内面にランク（１０ｃ）を設け、そのラック
（１０ｃ）に係合されるビニオン（１０ｄ）を、前記第
１アーム（６ａ）の内部に設けてあるエンコーダ付電動
モータ（ｍ）に取り付け、もって、前記モータ（ｍ）の
回転により前記第２アーム（６ｂ）を、第１アーム（６
ａ）に対して出退操作して伸縮させる直線スライド式ア
ーム（６）を構成しである。

そして、収穫対象果実（Ｆ）の位置する方向を撮像する
撮像手段としてのビデオカメラ（１１）と、照光手段と
してのストロボ装置（１２）を、その撮像視野の向き及
び照光方向が前記アーム（６）の伸縮方向となるように
、前記第１アーム（６ａ）の上端部に取り付けて、前記
ビデオカメラ（１１）及びストロボ装置（１２）の向き
変更を、前記アーム（６）の向き変更と一体的に行える
ようにしである。

又、前記収穫用ハンド（Ｈ）が、収穫対象果実（Ｐ）に
対して設定距離以内に接近したことを検出する赤外線投
光式の近接センサ（１３）を、前記第２アーム（６ｂ）
の上端部に設けてある。

そして、前記ビデオカメラ（１１）による撮像情報、前
記近接センサ（１３）による果実検出情報、前記アーム
駆動用モータ（９）　、　（ｍ）や旋回台（４）の回転
情報、及び、予め記憶された制御情報に基づいて、作動
指令を出力する制御装置（Ｃ）を設けてある。

第１図に示すように、前記ストロボ装置（１２）を構成
するに、前記制御装置（Ｃ）からの指令により、前記ビ
デオカメラ（１１）による一画面分の撮像開始に同期し
て自動的にＯＮ操作される起動スイッチ（連）、この起
動スイッチ（Ｓ−）にて発光チューブ（１４）の発光を
起動するトリガ回路（１５）、第１サイリスク（口、）
、詳しくは、後述する手段により前記発光チューブ（１
４）の放電を停止させる第２サイリスク（Ｑ２）からな
る発光制御回路（Ａ１）と、前記発光チューブ（１４）
による発光に伴って、対象から反射される光を受光する
受光素子（１６）、その受光量を積分して対象に照光さ
れる光量（Ｄ）を検出する積分器（１７）、アプローチ
距離（Ｌ）に応じて前記制御装置（Ｃ）から指令される
指令光量（Ｄｏ）をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器（１８
）、及び、前記積分器（１６）から出力される検出光量
（０）と、前記Ｄ／Ａ変換器（１７）から出力される指
令光量（Ｄｏ）とを比較して、前記検出光量（Ｄ）が指
令光量（Ｄｏ）に達すると、前記第２サイリスク（口２
）をＯＮ作動させて、前記発光チューブ（１４）による
発光を強制停止させるコンパレータ（１９）からなる発
光量可変制御回路（Ａ２）とを設けてある。もって、前
記発光制御回路（八、）及び発光量可変制御回路（Ａ２
）にて、照光量制御手段（八）を構成しである。尚、図
中、（ＣＩ）は、前記発光チューブ（１４）を発光させ
る前に予め充電され、この発光チューブ（１４）の発光
に要する電力を供給する主コンデンサである。

そして、下記表に示すように、収穫対象果実（Ｆ）に対
するアプローチ距離（Ｌ）に応じて、前記指令光量（Ｄ
ｏ）を設定することるこより、その撮像により認識され
る収穫対象果実（Ｆ）の範囲のみ照光するようにして、
夫々のアプローチ距離（＋ｊにおいて、同じ光量で照光
するようにしである。

（アプローチ距離と発光量の関係） 尚、上記表において、各アプローチ距１Ｊ（Ｌ）の範囲
における光ｆｆｌ　（Ｄ）は、最大アプローチ距離（１
，３ｍ）における最大発光量に対する比として示しであ
る。又、各距離（Ｌ）は、最大アプローチ距離（Ｌ・１
　、３ｍ）以下の範囲を、等距離間隔で４分割した場合
を示しである。又、光ｉ　（Ｄ）が距離（Ｌ）の２乗に
反比例するようにして、各距離における照光量が等しく
なるようにしである。

次に、第４図に示すフローチャートに基づいて、上記構
成になる果実収穫装置の動作を説明する。

つまり、前記台車（Ｖ）を停止させた状態で、前記アー
ム（６）の可動範囲内にある果実（Ｆ）を収穫可能な位
置を一工程とする位置に、台車（Ｖ）を移動させ、アー
ム（６）の向きを設定する。そして、前記ストロボ装！
（１２）の照光量を、先ず、最短距離（０，３２５ｍ）
に対応する光量（Ｄ）に設定して、前記ビデオカメラ（
１１）により収穫対象果実（ｐ）を撮像し、収穫対象果
実（Ｆ）に対応する領域を抽出する画像処理を行って、
ラベリング処理等により収穫対象果実（Ｆ）を認識し、
その認識個数（ｎ）と位置する方向を演算する。

そして、前記アーム（６）の向きを変更し、認識方向に
向けて前記第２アーム（６ｂ）を突出させ、収穫用ハン
ド（）Ｉ）を、前記近接センサ（１３）が作動するまで
認識した収穫対象果実（Ｆ）の位置する方向に向けて誘
導して、一つの収穫対象果実（Ｆ）に対する収穫作動を
行う。

上記収穫作動を、認識した収穫対象果実（Ｆ）の個数（
ｎ）に対応する回数繰り返した後、上記表に示すように
、前記ストロボ装！（１２）の発光量（Ｄ）をＤ・１／
１６−１／４−１／１．８−１となるように、順次増加
させながら照光すると共に撮像して、前記同様に画像処
理を行い、その認識結果に基づいて収穫作動を行い、最
終回の最大アプローチ距離（１，３ｍ）に対応する全光
量による照光及びその撮像後、詳しくは後述する手段に
よって取り残しの有無をチェックし、次の撮像エリア方
向にアーム（６）の向けを変更して収穫対象果実の認識
処理及びその方向へのハンド誘導を繰り返し、更に、前
記台車（Ｖ）を次の工程に移動させて、一つの果樹に対
する収穫作業を終了する。

前記取り残し有無のチェックを行うに、前記ビデオカメ
ラ（１１）による描像画像を画像処理する際に、認識し
た収穫対象果実（Ｆ）の個数（ｎ）の情報と共に、その
面積（Ｓ）を求めておく。そして、各収穫対象果実（Ｆ
）に対するアプローチ毎に、前記近接センサ（１３）が
作動するまでの第２アーム（６ｂ）の突出量つまり収穫
対象果実（Ｆ）に対するアプローチに要した距離から実
際のアプローチ（Ｌ）を求め、その距離（Ｌ）に対応し
て予めテーブル化して制御装置（Ｃ）内に記憶させであ
る基準面積（ＳＬ）と、前記認識した収穫対象果実（Ｆ
）の面積（Ｓ）との差（Ｋ）を演算する。そして、認識
個数（ロ）分のアプローチ終了後に、前記認識した面積
（Ｓ）と基準面積（ＳＬ）との差（Ｋ）が、全て無かっ
た場合には、この撮像視野内における収穫対象果実の取
り残しは無いものと判断して、一つの収穫範囲に対する
収穫作動を終了する。

一方、前記認識面積（Ｓ）と基準距離（ＳＬ）との差（
Ｋ）が、一つでも正であると、−回の撮像視野範囲にお
いて認識した収穫対象果実（Ｆ）の中に、実際には複数
個の果実であるが、−個の果実であると誤認したものが
あると判断して、前記認識面積（Ｓ）と基準面積（ＳＬ
）との差（Ｋ）が、全て無くなるまで、再度同一撮像視
野に対する撮像処理及び収穫作動のアプローチを行わせ
るのである。

従って、同一視野に対するアプローチ後に、認識面積（
Ｓ）と基準面積（ＳＬ）との差（Ｋ）が、全て無かった
場合には、その範囲における収穫対象果実（Ｆ）の収穫
を終了してもよいと判別することができるので、収穫装
置の無駄な作動を防止できる。

〔別実施例〕

上記実施例においては、アプローチ距離（いに応じて照
光量（Ｄ）を変更するに、アプローチ距離（Ｌ）を、複
数段階に分割し、その分割距離範囲に対応して、複数段
階に可変するように構成した場合を例示したが、例えば
、収穫対象果実（Ｆ）に対する距離を測距して、その測
定距離に応じて可変するようにしてもよい。

又、上記実施例においては、収穫用ノ＼ンド（Ｈ）のア
プローチ距離か・ら面積（Ｓ）を逆算するようにした場
合を例示したが、測距装置等により実際の距離を測定す
るようにしてもよい。

又、本発明を実施するに、収穫用ノ＼ンド（ＩＩ）の具
体構成、撮像手段の具体構成、及び、ハンド誘導用アー
ム等の収穫装置の具体構成は、夫々各種変更できる。又
、本発明は、果実酸Ｍ装置のみならず、トマト等の野菜
類を収穫する装置にも適用できるものであり、上記各種
収穫装置を総称して果菜類収穫装置と称するものである
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を適用した果菜類収穫装置の実施例を
示し、第１図は、照光量可変制御手段の構成を示すブロ
ック図、第２図は果実収穫装置の全体構成を示す図面、
第３図はアームの装着部構成を示す正面図、第４図は果
実収穫装置の動作を示すフローチャートである。 （ＩＩ）・・・・・・撮像手段、（１２）・・・・・・
照光手段、（Ｆ）・・・・・・収穫対象果菜類、（Ｈ）
・・・・・・収穫用ハンド、（Ｌ）・・・・・・アプロ
ーチ距離、（Ｄ）・・・・・・照光量、（八）・・・・
・・照光量制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 収穫対象果菜類（Ｆ）を撮像する撮像手段（１１）、前
   記撮像手段（１１）の撮像に同期して、前記収穫対象果
   菜類（Ｆ）を照光する照光手段（１２）、前記撮像手段
   （１１）による撮像画像情報に基づいて、収穫対象果菜
   類（Ｆ）の位置する方向を認識する果菜類認識手段、及
   び、その認識情報に基づいて、収穫用ハンド（Ｈ）を、
   認識した収穫対象果菜類（Ｆ）の位置する方向に誘導す
   る制御手段を備えた果菜類収穫装置であって、前記照光
   手段（１２）を構成するに、前記収穫対象果菜類（Ｆ）
   までのアプローチ距離（Ｌ）が小さいほど小となるよう
   に照光量（Ｄ）を変更する照光量制御手段（Ａ）を設け
   てある果菜類収穫装置。