JPH0626375Y2 - 防除装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は例えばトラクタなどに装備してタンクの薬剤を
散布機により散布口から散布する防除装置に関する。

「従来の技術」 従来、特開昭62-74204号公報に示す如く、カメラを用い
て作物を撮像検出する技術があると共に、特開昭57-184
463号公報に示す如く、作物の有無検出によって薬剤散
布の開始及び停止を自動的に行う技術があった。

「考案が解決しようとする課題」 前記従来技術は、作物の撮像検出によって自動操向を行
えるものではないと共に、作物の大小を判断して薬剤散
布範囲を自動的に変更し得るものでもないから、作業者
の手動操作の簡略化を容易に行い得ず、また小さい作物
並びに大きい作物の薬剤散布の適正化などを容易に行い
得ない等の問題があった。

「課題を解決するための手段」 然るに、本考案は、防除対象作物を撮像検出して薬剤の
散布を行う撮像手段を設け、防除対象作物の有無を検出
して薬剤の散布中止又は散布量調節などを自動的に行う
防除装置において、前記撮像手段の作物検出に基づき本
機走行進路を自動制御する自動操向手段を設けると共
に、前記撮像手段の作物検出に基づき作物の大小を判断
して薬剤散布口の散布範囲を自動的に変更する散布修正
手段を設けたことを特徴とする。

「作用」 従って、作物の撮像検出によって自動操向が行われるか
ら、作業者の手動操作の簡略化を容易に行い得、取扱い
操作性を従来よりも容易に向上させ得ると共に、作物の
撮像検出によって大小を判断して薬剤散布範囲を自動的
に変更させるから、作物以外への散布または作物の未散
布部発生などを容易に防止し得、無駄なくかつ確実に薬
剤を散布し得るものである。

「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(12)とを備え、エン
ジン(2)と連動する油圧ポンプ(13)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動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(1
8)とリフトアーム(19)を介して防除機フレーム(20)を支
持させ、薬剤である薬液を入れるタンク(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)の薬液量を検出するタンク残量セ
ンサ(24)と、前記ポンプ(23)からの薬液噴霧量を調節す
る噴霧バルブ(25)と、その薬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、３列の畝(27)…に対向させる中央及び左右の散
布口(28)…を噴霧パイプ(29)に設けると共に、左右の散
布口(28)(28)を格別に開閉制御する左右噴射バルブ(30)
(30)を前記パイプ(29)に設け、前記タンク(21)の薬液を
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(3
1)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(3
9)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(29)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
一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(47)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、前記の中央の散布口(28)の略直下に位置するキャ
ベツなどの防除対象作物(57)を前記カメラ(45)によって
撮像すると共に、第３図のように、矢印形の走行ガイド
(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(45)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)と拝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、左右の噴射バ
ルブ(30)(30)を手動操作により各別に開閉作動させる散
布口選定器(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噴霧作業回路(6
6)を備え、前記各センサ(12)(17)(24)(26)、回路(61)(6
2)、スイッチ(59)(65)、設定器(60)(63)、及び選定器(6
4)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)(30)、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(57)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。上記から明らかなように、防除対象作物を撮
像検出して薬剤の散布を行う撮像手段であるカメラ(45)
を設け、防除対象作物の有無を検出して薬剤の散布中止
又は散布量調節などを自動的に行う防除装置において、
上記カメラ(45)の作物検出に基づき本機走行進路を自動
制御する自動操向手段である操舵バルブ(10)を設けると
共に、前記カメラ(45)の作物検出に基づき作物の大小を
判断して薬剤散布口(28)の散布範囲を自動的に変更する
散布修正手段である昇降モータ(33)を設けたものであ
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(28)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)(55)(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(5
5)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(4
2)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。

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(6
1)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、
噴霧作業回路(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(45)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、アクセルモータ(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、薬液散布動作を再開させる。

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ると共に、散布口選定器(64)操作
により左右の散布口(28)(28)を各別に閉動させ、畝(27)
数などに応じて必要な散布口(28)だけ開動維持させる。

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(5
7)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
が演算され、作物(57)が標準より大きく散布口(28)が低
いとき、昇降モータ(33)により散布口(28)を上昇制御す
る一方、作物(57)が標準より小さく散布口(28)が高いと
き、昇降モータ(33)により散布口(28)を下降制御し、散
布口(28)の地上高を変化させて作物(57)の大きさに比例
させて噴霧高さを自動的に調節する。

また、カメラ(45)によって撮像する作物(57)の中心と散
布口(28)の噴霧中心とが一致したとき、噴霧高さに基づ
いて噴霧量及び噴霧時間が演算されるもので、散布口(2
8)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)を開動調節すると共に、走行変
速機(16)を作動させて走行速度を低速に切換制御し、作
物(57)に対し上方の散布口(28)から薬液を精密噴霧する
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、走行速度を高速側に戻す速度復帰制
御を行い、また噴霧バルブ(25)を閉動し、次の噴霧対象
作物(57)位置にトラクタ(1)を移動させ、前記の自動噴
霧制御を繰返し行わせるものである。

なお、作物(57)の存在を確認して薬液噴霧を行うとき、
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)への薬
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。また、作物(57)がないと
き、薬液散布を中止させたが、作物(57)の有無により噴
霧量を変更し、作物(57)がないときは噴霧量を減少又は
微量にすることも行える。

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(45)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)の左右方向に水平度、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)の相対位置を略一定に
保つことも行えると共に、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(4
5)の姿勢制御又は散布口(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(28)の姿勢制御を中止させることも行える。

「考案の効果」 以上実施例から明らかなように本考案は、防除対象作物
を撮像検出して薬剤の散布を行う撮像手段(45)を設け、
防除対象作物の有無を検出して薬剤の散布中止又は散布
量調節などを自動的に行う防除装置において、前記撮像
手段(45)の作物検出に基づき本機走行進路を自動制御す
る自動操向手段(10)を設けると共に、前記撮像手段(45)
の作物検出に基づき作物の大小を判断して薬剤散布口(2
8)の散布範囲を自動的に変更する散布修正手段(33)を設
けたもので、作物の撮像検出によって自動操向が行われ
るから、作業者の手動操作の簡略化を容易に行うことが
でき、取扱い操作性を従来よりも容易に向上させること
ができると共に、作物の撮像検出によって大小を判断し
て薬剤散布範囲を自動的に変更させるから、作物以外へ
の散布または作物の未散布部発生などを容易に防止で
き、無駄なくかつ確実に薬剤を散布できるものである。

【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。 (57)……防除対象作物

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】防除対象作物を撮像検出して薬剤の散布を
   行う撮像手段(45)を設け、防除対象作物の有無を検出し
   て薬剤の散布中止又は散布量調節などを自動的に行う防
   除装置において、前記撮像手段(45)の作物検出に基づき
   本機走行進路を自動制御する自動操向手段(10)を設ける
   と共に、前記撮像手段(45)の作物検出に基づき作物の大
   小を判断して薬剤散布口(28)の散布範囲を自動的に変更
   する散布修正手段(33)を設けたことを特徴とする防除装
   置。