JP3554823B2 - コンバインタンクの流入穀量の計測法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンバインのように、粉塵や振動の影響を受ける環境下における、コンバインタンクの流入穀量の計測法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインにおける収量モニタは、衝突板や光学式センサによる穀粒の流量計測について、古くから検討され一部は実用化されている。しかし、振動や粉塵の影響を受ける環境では、精度が劣る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の稲作の省力化を目標とした、圃場の大区画化や直播など栽培様式の多様化に伴い、区画内の肥沃度、生育あるいは収量のばらつきが問題として指摘されてきている。その解決方法のひとつの糸口として、それらのばらつきに応じて、局所的な可変管理を行う技術が注目されている。収量モニタは、収穫作業時に圃場内の収量のばらつきを把握することが可能で、それにより得られる収量マップは、管理履歴の評価や次年度の栽培戦略の指針を示すのに有効である。しかし、これまでの収量のモニタリングでは、十分な精度が実現されていないため、細かな収量のばらつきを検出することができない。
本発明は、振動や粉塵の影響を受ける環境においても、穀粒の流量を安定した精度で計測する手法を提案するものであり、収量モニタの開発に貢献することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、以下の手段、構成を特徴としている。
Ａ．従来のセンサによる穀粒流量の連続的なモニタリングと同時に、穀粒タンク内の穀粒量を間欠的にモニタリングする。
【０００５】
Ｂ．穀粒の流量センサは振動や粉塵の影響を受ける環境下では精度が劣る。穀粒流量センサの精度を補うため、間欠計測される穀粒量を補正値として用い、較正直線を求める。
Ｃ．間欠計測は、コンバインの穀粒タンク内部に取り付けられたロードセルによる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付したグラフ、概略図を参照して説明する。
本発明の穀粒流量のハイブリッドモニタリングは、従来のセンサによる穀粒流量のモニタリングと同時に、間欠的な穀粒の総質量（重さ）の変化をモニタリングする点に特徴がある。
【０００７】
本来ならば、穀粒流量センサのみで穀粒の流量がモニタリングできる。図１にコンバインに搭載された穀粒流量センサと実際の流量との関係を示す。振動や粉塵の影響を受ける環境下でも、穀粒流量とセンサ出力との間には、正の相関が認められるが、回帰直線はいずれも異なり、較正直線を一つに決定することはできない。そこで、穀粒流量センサの精度を補うため、間欠計測される穀粒量を補正値として用い、較正直線を求める。
【０００８】
較正直線の決定の流れを図２に示す。図２及び数式１、数式２に示すとおり、間欠的に計測される穀粒の総質量（重さ）の変化Ｗと、同変化時間中の穀粒流量センサによって計測される流量の積算値Σｘｉ の比を、較正直線の傾きａとする。これにより、振動や粉塵の影響によって、センサ出力に対する穀粒流量の較正直線の傾きが変化しても、安定して穀粒の流量をモニタリングすることが可能になる。
間欠的な穀粒の総質量（重さ）の変化は、コンバインの穀粒タンク内部に取り付けられたロードセルにより推定する。
【０００９】
【数１】
【００１０】
【数２】
【００１１】
【実施例】
本発明による、収量モニタを実施例として取り上げる。収量モニタはコンバインによる収穫作業中にリアルタイムで収量をモニタリングする装置である。
図３に、コンバイン１の概略とセンサの配置を示す。本実施例では、穀粒流量センサ４として光学式のものを用いる。穀粒流量センサ４は、コンバイン１の穀粒タンク２上部の揚穀コンベヤ排出口３に取り付け、排出口３から穀粒タンク２への穀粒流量を検出する。間欠的に質量の変化を計測するセンサとしてはロードセル６を用いる。ロードセル６は、コンバイの穀粒タンク２、下部コンベヤ上のコンベヤカバー５に固定され、穀粒の充填量によって変化する垂直方向の荷重を計測する。
【００１２】
図４にタンク２内の総穀粒質量（重さ）とロードセル６の出力の関係を示す。作業及び計測の概略を図５に示す。コンバイン１による収穫は、正味の収穫作業（実作業）の他に旋回や排出などによって行われる（以下、旋回や排出によって区切られる実作業単位を行程とする）。ロードセル６からの出力は、タンク２内の充填が変化する状態では、振動の影響があるため、連続的な計測には不適切である。そこで、旋回時や排出前など、タンク２内への穀粒流入が途切れる間に間欠的にタンク２内の穀粒質量（重さ）を計測する。これにより、ロードセル６からは、旋回や排出前に行程毎の合計収量が計測される。その間、穀粒流量センサ４によって計測される行程毎の穀粒流量の積算値を求める。ロードセル６から計測される行程毎の合計収量（Ｗ）と穀粒流量センサ４によって計測さる穀粒流量の積算値（Σｘｉ）の比を、較正直線の傾き（数式１：ａ）とする。較正直線の決定の流れは、図２に示したとおりである。これにより、行程中の振動や粉塵の状態が極端に変動しなければ、高い精度で穀粒の流量をモニタリングすることが可能になる。
【００１３】
図６には、実施例に基づく収量モニタの精度を示す。実際の作業中にコンバイン１の走行１０ｍ毎にサンプリングした穀粒質量と、穀粒流量センサの出力結果から試算したものである。穀粒流量センサは光学式のものを用いた。作業中に全量サンプリングしたため、間欠的な総質量（重さ）の変化はロードセル６による推定結果ではなく、サンプリングした穀粒質量（重さ）の合計値とした。図６は間欠的な収量計測を併用すれば、連続的な穀粒の流量計測も９０％以上の確率で±１５％未満の誤差で計測されることを示している。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるタンク内の穀粒質量とタンクへの流入量の併用モニタリングにより、より精度の高い穀粒流量のモニタリングを実現する。また、本発明から波及して開発される収量計測コンバインは、精密農業を実現させるうえで重要な役割を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】行程毎のコンバインに搭載された穀粒流量センサと実際の穀粒流量との関係を示すグラフである。いずれも、それぞれの間には正の相関が認められるが、回帰直線はいずれも異なり、較正直線を一つに決定することはできない。
【図２】本発明による、穀粒流量センサの較正直線の決定方法を示す行程図及び計算式である。間欠的に計測される穀粒の総質量（重さ）の変化と、穀粒流量センサによって計測される流量の積算値の比を、較正直線の傾きとする。
【図３】本発明による収量計測のためのロードセル６のコンバインの穀粒タンクへの取り付け位置及び穀粒流量センサの取付け位置を示すコンバイン全体の概略側面図（ａ）、穀粒タンクの縦断面図（ｂ）である。穀粒流量センサ４は、コンバイン穀粒タンク２上部の揚穀コンベヤ排出口３に取り付け、排出口から穀粒タンクへの穀粒流量を検出する。ロードセル６は、コンバイの穀粒タンク２、下部コンベヤ上のコンベヤカバー５に固定され、穀粒の充填量によって変化する垂直方向の荷重を計測する。
【図４】本発明による、タンク内の穀粒質量（重さ）とロードセル６からの出力の関係を示すグラフである。穀粒として籾を用いて実験を行った結果である。それぞれの関係は、圃場や品種が変わっても同じ直線で表される。
【図５】作業及び計測の概略を示す説明図である。コンバインによる収穫は、正味の収穫作業（実作業）の他に旋回や排出などによって行われる。実作業中は、穀粒流量センサ４により連続的に、穀粒の流量を計測する。ロードセル６では、旋回時や排出前など、タンク内への穀粒流入が途切れる時に間欠的に、総穀粒質量（重さ）を計測する。
【図６】本発明による、ハイブリッドモニタリングの精度の試算結果を示すグラフである。間欠的な収量計測を併用すれば、連続的な穀粒の流量計測も９０％以上の確率で、±１５％未満の誤差で計測さることを示している。
【符号の説明】
１ 自脱型のコンバイン
２ 穀粒タンク
３ 揚穀コンベヤ排出口
４ 穀粒流量センサ
５ 下部コンベヤのカバー
６ ロードセル
７ 排出コンベヤ
８ 計測される荷重の向き
９ 穀粒の流れ
ａ 較正直線の傾き
ｂ 較正直線切片
Ｗ ロードセルで計測される一定時間の合計収量
ｘｉ 位置ｉで計測される穀粒流量
ｗｉ 位置ｉで計測される収量
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンバインのように、粉塵や振動の影響を受ける環境下における、コンバインタンクの流入穀量の計測法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンバインにおける収量モニタは、衝突板や光学式センサによる穀粒の流量計測について、古くから検討され一部は実用化されている。しかし、振動や粉塵の影響を受ける環境では、精度が劣る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の稲作の省力化を目標とした、圃場の大区画化や直播など栽培様式の多様化に伴い、区画内の肥沃度、生育あるいは収量のばらつきが問題として指摘されてきている。その解決方法のひとつの糸口として、それらのばらつきに応じて、局所的な可変管理を行う技術が注目されている。収量モニタは、収穫作業時に圃場内の収量のばらつきを把握することが可能で、それにより得られる収量マップは、管理履歴の評価や次年度の栽培戦略の指針を示すのに有効である。しかし、これまでの収量のモニタリングでは、十分な精度が実現されていないため、細かな収量のばらつきを検出することができない。
本発明は、振動や粉塵の影響を受ける環境においても、穀粒の流量を安定した精度で計測する手法を提案するものであり、収量モニタの開発に貢献することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、以下の手段、構成を特徴としている。
Ａ．従来のセンサによる穀粒流量の連続的なモニタリングと同時に、穀粒タンク内の穀粒量を間欠的にモニタリングする。
【０００５】
Ｂ．穀粒の流量センサは振動や粉塵の影響を受ける環境下では精度が劣る。穀粒流量センサの精度を補うため、間欠計測される穀粒量を補正値として用い、較正直線を求める。
Ｃ．間欠計測は、コンバインの穀粒タンク内部に取り付けられたロードセルによる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、添付したグラフ、概略図を参照して説明する。
本発明の穀粒流量のハイブリッドモニタリングは、従来のセンサによる穀粒流量のモニタリングと同時に、間欠的な穀粒の総質量（重さ）の変化をモニタリングする点に特徴がある。
【０００７】
本来ならば、穀粒流量センサのみで穀粒の流量がモニタリングできる。図１にコンバインに搭載された穀粒流量センサと実際の流量との関係を示す。振動や粉塵の影響を受ける環境下でも、穀粒流量とセンサ出力との間には、正の相関が認められるが、回帰直線はいずれも異なり、較正直線を一つに決定することはできない。そこで、穀粒流量センサの精度を補うため、間欠計測される穀粒量を補正値として用い、較正直線を求める。
【０００８】
較正直線の決定の流れを図２に示す。図２及び数式１、数式２に示すとおり、間欠的に計測される穀粒の総質量（重さ）の変化Ｗと、同変化時間中の穀粒流量センサによって計測される流量の積算値Σｘｉ の比を、較正直線の傾きａとする。これにより、振動や粉塵の影響によって、センサ出力に対する穀粒流量の較正直線の傾きが変化しても、安定して穀粒の流量をモニタリングすることが可能になる。
間欠的な穀粒の総質量（重さ）の変化は、コンバインの穀粒タンク内部に取り付けられたロードセルにより推定する。
【０００９】
【数１】
【数２】
【実施例】
本発明による、収量モニタを実施例として取り上げる。収量モニタはコンバインによる収穫作業中にリアルタイムで収量をモニタリングする装置である。
図３に、コンバイン１の概略とセンサの配置を示す。本実施例では、穀粒流量センサ４として光学式のものを用いる。穀粒流量センサ４は、コンバイン１の穀粒タンク２上部の揚穀コンベヤ排出口３に取り付け、排出口３から穀粒タンク２への穀粒流量を検出する。間欠的に質量の変化を計測するセンサとしてはロードセル６を用いる。ロードセル６は、コンバイの穀粒タンク２、下部コンベヤ上のコンベヤカバー５に固定され、穀粒の充填量によって変化する垂直方向の荷重を計測する。
【００１２】
図４にタンク２内の総穀粒質量（重さ）とロードセル６の出力の関係を示す。作業及び計測の概略を図５に示す。コンバイン１による収穫は、正味の収穫作業（実作業）の他に旋回や排出などによって行われる（以下、旋回や排出によって区切られる実作業単位を行程とする）。ロードセル６からの出力は、タンク２内の充填が変化する状態では、振動の影響があるため、連続的な計測には不適切である。そこで、旋回時や排出前など、タンク２内への穀粒流入が途切れる間に間欠的にタンク２内の穀粒質量（重さ）を計測する。これにより、ロードセル６からは、旋回や排出前に行程毎の合計収量が計測される。その間、穀粒流量センサ４によって計測される行程毎の穀粒流量の積算値を求める。ロードセル６から計測される行程毎の合計収量（Ｗ）と穀粒流量センサ４によって計測さる穀粒流量の積算値（Σｘｉ）の比を、較正直線の傾き（数式１：ａ）とする。較正直線の決定の流れは、図２に示したとおりである。これにより、行程中の振動や粉塵の状態が極端に変動しなければ、高い精度で穀粒の流量をモニタリングすることが可能になる。
【００１３】
図６には、実施例に基づく収量モニタの精度を示す。実際の作業中にコンバイン１の走行１０ｍ毎にサンプリングした穀粒質量と、穀粒流量センサの出力結果から試算したものである。穀粒流量センサは光学式のものを用いた。作業中に全量サンプリングしたため、間欠的な総質量（重さ）の変化はロードセル６による推定結果ではなく、サンプリングした穀粒質量（重さ）の合計値とした。図６は間欠的な収量計測を併用すれば、連続的な穀粒の流量計測も９０％以上の確率で±１５％未満の誤差で計測されることを示している。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるタンク内の穀粒質量とタンクへの流入量の併用モニタリングにより、より精度の高い穀粒流量のモニタリングを実現する。また、本発明から波及して開発される収量計測コンバインは、精密農業を実現させるうえで重要な役割を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】行程毎のコンバインに搭載された穀粒流量センサと実際の穀粒流量との関係を示すグラフである。いずれも、それぞれの間には正の相関が認められるが、回帰直線はいずれも異なり、較正直線を一つに決定することはできない。
【図２】本発明による、穀粒流量センサの較正直線の決定方法を示す行程図及び計算式である。間欠的に計測される穀粒の総質量（重さ）の変化と、穀粒流量センサによって計測される流量の積算値の比を、較正直線の傾きとする。
【図３】本発明による収量計測のためのロードセル６のコンバインの穀粒タンクへの取り付け位置及び穀粒流量センサの取付け位置を示すコンバイン全体の概略側面図（ａ）、穀粒タンクの縦断面図（ｂ）である。穀粒流量センサ４は、コンバイン穀粒タンク２上部の揚穀コンベヤ排出口３に取り付け、排出口から穀粒タンクへの穀粒流量を検出する。ロードセル６は、コンバイの穀粒タンク２、下部コンベヤ上のコンベヤカバー５に固定され、穀粒の充填量によって変化する垂直方向の荷重を計測する。
【図４】本発明による、タンク内の穀粒質量（重さ）とロードセル６からの出力の関係を示すグラフである。穀粒として籾を用いて実験を行った結果である。それぞれの関係は、圃場や品種が変わっても同じ直線で表される。
【図５】作業及び計測の概略を示す説明図である。コンバインによる収穫は、正味の収穫作業（実作業）の他に旋回や排出などによって行われる。実作業中は、穀粒流量センサ４により連続的に、穀粒の流量を計測する。ロードセル６では、旋回時や排出前など、タンク内への穀粒流入が途切れる時に間欠的に、総穀粒質量（重さ）を計測する。
【図６】本発明による、ハイブリッドモニタリングの精度の試算結果を示すグラフである。間欠的な収量計測を併用すれば、連続的な穀粒の流量計測も９０％以上の確率で、±１５％未満の誤差で計測さることを示している。
【符号の説明】
１ 自脱型のコンバイン
２ 穀粒タンク
３ 揚穀コンベヤ排出口
４ 穀粒流量センサ
５ 下部コンベヤのカバー
６ ロードセル
７ 排出コンベヤ
８ 計測される荷重の向き
９ 穀粒の流れ
ａ 較正直線の傾き
ｂ 較正直線切片
Ｗ ロードセルで計測される一定時間の合計収量
ｘｉ 位置ｉで計測される穀粒流量
ｗｉ 位置ｉで計測される収量
Claims (3)
- コンバインによる収穫作業において、収穫作業中に穀粒タンクに流入する穀粒を連続的に計測する穀粒流量計測手段と、機体の停止中、または機体の旋回・移動中のような穀粒タンクに穀粒が流入しないときにタンク内の穀粒の総質量を間欠的に計測するタンク内穀粒総質量計測手段とを並設して、収量をモニタリングすることを特徴とするコンバインタンクの流入穀量の計測法。
- コンバインによる収穫作業において、収穫作業中に穀粒タンクに流入する穀粒を連続的に計測する穀粒流量計測手段と、機体の停止中、または機体の旋回・移動中のような穀粒タンク内の穀粒量が変化しないときにタンク内の穀粒の総質量を間欠的に計測するタンク内穀粒総質量計測手段とにより並列に計測し、タンク内穀粒総質量計測手段とによる計測の結果を、穀粒流量計測手段の検出出力を穀粒流量に変換する較正直線の決定に反映させることを特徴とするコンバインタンクの流入穀量の計測法。
- コンバインの穀粒タンク内部に、タンクに流入する穀粒を連続して計測する穀粒流量センサと、タンク内の穀粒の充填量によって変化する圧力からタンク内の穀粒の総質量を間欠的に測定するロードセルとを取り付け、このロードセルの測定値により穀粒流量センサの測定値を補正してコンバインによる収量を計測することを特徴とするコンバインタンクの流入穀量の計測装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189704A JP3554823B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | コンバインタンクの流入穀量の計測法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001189704A JP3554823B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | コンバインタンクの流入穀量の計測法及び装置 |
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ID=19028590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001189704A Expired - Lifetime JP3554823B2 (ja) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | コンバインタンクの流入穀量の計測法及び装置 |
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