JP2007061042A - Automatic control system of farm working machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic control system of a farm working machine to control and change the position or posture of an implement connected to a traveling body by a driving means and stably performing complicate control in high accuracy without using a large number of sensors. <P>SOLUTION: A working implement S or a traveling machine body T and the working implement S are photographed by an image-pickup means, the information on the position or posture of the working implements is acquired by the analysis of the photographed image and the driving means is controlled based on the acquired information to control and change the position or posture of the working implement. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、耕耘装置、バックホウ装置、あるいは、整地装置、などの作業装置を走行機体に連結し、この作業装置の位置あるいは姿勢を駆動機構によって変更制御するよう構成した作業機の自動制御システムに関する。   The present invention relates to an automatic control system for a working machine configured such that a working device such as a tilling device, a backhoe device, or a leveling device is connected to a traveling machine body, and the position or posture of the working device is changed and controlled by a drive mechanism. .

例えば、ロータリ型の耕耘装置を走行機体に連結した農用トラクタにおいては、耕耘装置による耕深を設定された目標耕深に安定させる自動耕深制御や、耕耘装置の左右方向での傾斜姿勢を設定角度に維持する自動ローリング制御、などの各種自動制御が行われるようになっている。自動耕深制御においては、耕耘装置に備えられた後カバーの揺動角度で実耕深を電気的に検知し、この検知結果に基づいて耕耘装置昇降用の駆動機構であるリフトシリンダを作動制御している。また、自動ローリング制御においては、走行機体の左右傾斜角度を傾斜センサや傾斜角速度センサなどの検出手段で検知し、この検知結果に基づいてリフトロッドシリンダを作動制御して耕耘装置の走行機体に対する傾斜角度を変更制御するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−78507号公報
For example, in an agricultural tractor with a rotary type tiller connected to the traveling machine, automatic tillage control that stabilizes the tillage depth by the tiller to the set target tillage depth and the tilting posture of the tiller in the horizontal direction are set. Various automatic controls such as an automatic rolling control for maintaining the angle are performed. In automatic plowing control, the actual plowing depth is electrically detected based on the swing angle of the rear cover provided in the plowing device, and the lift cylinder, which is the drive mechanism for raising and lowering the plowing device, is controlled based on this detection result. is doing. In the automatic rolling control, the right and left tilt angle of the traveling machine body is detected by a detecting means such as an inclination sensor or an inclination angular velocity sensor, and the lift rod cylinder is controlled based on the detection result to tilt the tillage device with respect to the traveling machine body. The angle is changed and controlled (for example, see Patent Document 1).
JP 2001-78507 A

近年、農作業機や土工機に導入される自動制御手段は次第に高度化されており、そのために位置制御や姿勢制御に係わる関節部や可動部の変化を検出するために各種のセンサが多く必要となり、制御システム全体がコスト高になる傾向がある。また、各種のセンサを用いて得られる情報は局所的なものにならざるを得ず、そのために検出精度を高めることが困難になる。   In recent years, automatic control means introduced to agricultural machines and earthmoving machines have become increasingly sophisticated. For this reason, a large number of various sensors are required to detect changes in joints and movable parts related to position control and posture control. The entire control system tends to be expensive. In addition, information obtained by using various sensors must be local, and it is difficult to increase detection accuracy.

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、数多くのセンサ類を要することなく、複雑な制御を高い精度で安定良く行うことができるようにすることを目的としている。   The present invention has been made paying attention to such points, and an object of the present invention is to enable complex control to be stably performed with high accuracy without requiring a large number of sensors.

第1の発明は、走行機体に連結した作業装置の位置あるいは姿勢を駆動機構によって変更制御するよう構成した作業機の自動制御システムであって、
前記作業装置、あるいは、走行機体と作業装置を撮像手段によって撮影し、撮影した画像の解析によって作業装置の位置情報あるいは姿勢情報を取得し、取得された情報に基づいて前記駆動機構を作動制御するよう構成してあることを特徴とする。
1st invention is the automatic control system of the working machine comprised so that the position or attitude | position of the working apparatus connected with the traveling body could be changed and controlled by a drive mechanism,
The working device, or the traveling machine body and the working device are photographed by an imaging unit, position information or posture information of the working device is obtained by analyzing the photographed image, and the drive mechanism is controlled based on the obtained information. It is comprised so that it may be comprised.

上記構成によると、撮影した画像の解析によって取得された情報に基づいて、作業装置の地面に対する高さ、作業装置の地面に対する傾斜姿勢、などを制御することが可能となる。この場合、画像の解析によって位置や姿勢が変化する速度や加速度を割り出すこともでき、きめ細かい制御のための情報として利用することができる。また、地面に対する走行機体の姿勢や沈下具合を検知することで、これらが作業装置の位置や姿勢の変化に及ぼす影響を前もって予測するようなことも容易となる。   According to the above configuration, it is possible to control the height of the working device with respect to the ground, the tilting posture of the working device with respect to the ground, and the like based on information acquired by analyzing the captured image. In this case, the speed and acceleration at which the position and orientation change can be determined by analyzing the image, and can be used as information for fine control. Moreover, it becomes easy to predict in advance the influence of these on the change in the position and posture of the work device by detecting the posture of the traveling machine body and the degree of settlement.

第2の発明は、上記第1の発明において、
前記作業装置が耕耘装置であり、画像解析によって耕耘装置の実耕深を計測して、この計測情報に基づいて実耕深を設定耕深に安定維持する自動耕深制御を実行するよう構成してあるものである。
According to a second invention, in the first invention,
The working device is a tilling device, and the actual tilling depth of the tilling device is measured by image analysis, and automatic tilling control is performed to stably maintain the actual tilling depth at the set tilling depth based on the measurement information. It is something.

上記構成によると、例えば、耕耘装置に基準となる指標やゲージを備えておき、これの画像から実耕深を計測あるいは演算することが可能となる。   According to the above configuration, for example, an index or gauge serving as a reference is provided in the tilling device, and the actual tilling depth can be measured or calculated from the image thereof.

第3の発明は、上記第1の発明において、
前記作業装置がバックホウ装置であり、撮影した画像の解析によってバックホウ装置の掘削深さを計測して、この計測情報に基づいて予め設定された自動掘削制御を実行するよう構成してあるものである。
According to a third invention, in the first invention,
The working device is a backhoe device, and the excavation depth of the backhoe device is measured by analyzing a captured image, and automatic excavation control set in advance based on the measurement information is executed. .

上記構成によると、走行機体とバックホウ装置を撮影すると、バックホウ装置におけるブームの起伏角度、ブームに対するアームの屈折角度、および、アームに対するバケットの屈折角度、および、走行機体に対するバックホウ装置の旋回方向、などを画像解析によって得ることができ、この情報からバケットの先端掘削点の位置、その移動方向、移動速度、など演算し、これに基づいてバックホウ装置を作動制御して所望深さの掘削作業や、水平掘削、法面の傾斜掘削、などを自動的に行うことが可能となる。   According to the above configuration, when the traveling machine body and the backhoe device are photographed, the boom undulation angle in the backhoe device, the arm refraction angle with respect to the boom, the bucket refraction angle with respect to the arm, and the turning direction of the backhoe device with respect to the traveling machine body, etc. From this information, the position of the tip excavation point of the bucket, its moving direction, moving speed, etc. are calculated, and based on this, the backhoe device is controlled and excavated at a desired depth, Horizontal excavation, sloped slope excavation, etc. can be automatically performed.

第4の発明は、上記第1の発明において、
前記作業装置が整地装置であり、撮影した画像の解析によって整地度合いを計測して、この計測情報に基づいて予め設定された自動整地制御を実行するよう構成してあるものである。
According to a fourth invention, in the first invention,
The work device is a leveling device, and is configured to measure a leveling level by analyzing a photographed image and to execute automatic leveling control set in advance based on the measurement information.

上記構成によると、走行機体と排土板やフロントローダなどの整地装置を撮影すると、整地装置の地面に対する高さや角度姿勢、走行機体の位置、などを画像解析によって得ることができ、この情報に基づいて走行機体の走行制御、整地装置の高さや角度姿勢を制御して、水平あるいは所望勾配での整地を自動的に行うことが可能となる。   According to the above configuration, when the traveling machine body and a leveling device such as a soil removal board or a front loader are photographed, the height and angle posture of the leveling apparatus with respect to the ground, the position of the traveling machine body, etc. can be obtained by image analysis. Based on this, it is possible to automatically perform leveling at a horizontal or desired gradient by controlling the travel control of the traveling machine body and the height and angle of the leveling device.

第5の発明は、上記第1〜4のいずれか一つの発明において、
前記撮像手段を機外に配置してあるものである。
A fifth invention is the invention according to any one of the first to fourth inventions,
The imaging means is arranged outside the machine.

上記構成によると、走行機体と作業装置とを撮像することができ、走行機体に対する作業装置の位置や姿勢、地面に対する作業装置の位置や姿勢、地面に対する走行機体に位置や姿勢、などの数多くの情報を画像解析によって得ることができ、取得する情報の項目に比べてセンサ類の数を少なくすることができる。   According to the above configuration, the traveling machine body and the working device can be imaged, and the position and posture of the working device with respect to the traveling machine body, the position and posture of the working device with respect to the ground, the position and posture of the traveling machine body with respect to the ground, etc. Information can be obtained by image analysis, and the number of sensors can be reduced compared to the information items to be obtained.

以下、本発明の実施例のいくつかを図面に基づいて説明する。   Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔第1例〕   [First example]

図1〜図5に、本発明を農用トラクタAに適用した場合が示されており、この例では、走行機体Tである4輪駆動式のトラクタ本機1の後部に、作業装置Sの一例であるロータリ型の耕耘装置2が昇降自在に連結されている。   The case where this invention is applied to the agricultural tractor A is shown by FIGS. 1-5, and in this example, it is an example of the working device S in the rear part of the four-wheel drive tractor main body 1 which is the traveling body T. The rotary type tillage device 2 is connected to be movable up and down.

耕耘装置2はサイドドライブ型のものが利用されており、耕耘幅に対応した左右間隔をもって配備されたロータリケース3とサイドフレーム4の下部に亘って耕耘ロータ5が駆動回転可能に軸支横架され、この耕耘ロータ5を上方から覆うロータリカバー6の後端に、土壌の飛散を防止するとともに耕起跡を鎮圧整地する後カバー7が上下揺動可能、かつ、バネ8によって下方付勢されて配備され、さらに、耕耘ロータ5の左右には土壌の飛散を防止するサイドカバー9が配備されている。   The tillage device 2 is of a side drive type, and is supported horizontally so that the tiller rotor 5 can be driven to rotate between the rotary case 3 and the lower portion of the side frame 4 arranged with a left-right interval corresponding to the tillage width. The rear cover 7 that prevents the scattering of soil and suppresses the tillage is swayed vertically and is urged downward by a spring 8 at the rear end of the rotary cover 6 that covers the tilling rotor 5 from above. Further, side covers 9 for preventing soil scattering are provided on the left and right sides of the tilling rotor 5.

トラクタ本機1の後部には、トップリンプ10aと左右一対のロアーリンク10bからなる3点リンク式の昇降リンク機構10が備えられ、この昇降リンク機構10の後端に耕耘装置2が連結支持されている。昇降リンク機構10を構成する左右のロアーリンク10bは、トラクタ本機1の後端上部に装備された左右一対のリフトアーム11にそれぞれリフトロッド12,13を介してそれぞれ連結され、内装されたリフトシリンダ14で左右のリフトアーム11を一体に駆動揺動することで耕耘装置2を昇降作動することができるようになっている。   The rear portion of the tractor main body 1 is provided with a three-point link type lifting link mechanism 10 including a top limp 10a and a pair of left and right lower links 10b, and a tilling device 2 is connected and supported to the rear end of the lifting link mechanism 10. ing. The left and right lower links 10b constituting the elevating link mechanism 10 are connected to a pair of left and right lift arms 11 mounted on the upper rear end of the tractor main body 1 via lift rods 12 and 13, respectively, and are lifted internally. The tiller 2 can be moved up and down by driving and swinging the left and right lift arms 11 together with the cylinder 14.

右側のロアーリンク10bと右側のリフトアーム11とを連結するリフトロッド13は油圧シリンダで構成されて伸縮自在となっており、このリフトロッド13を伸縮作動させて左右のロアーリンク10bの相対高さを変えることで耕耘装置2の左右傾斜姿勢(ローリング姿勢)を変更することができるようになっている。   The lift rod 13 connecting the right lower link 10b and the right lift arm 11 is formed of a hydraulic cylinder and can be expanded and contracted. The lift rod 13 is expanded and contracted to move the relative height of the left and right lower links 10b. Is changed so that the right and left inclined posture (rolling posture) of the tilling device 2 can be changed.

図2の制御ブロック図に示されるように、昇降用のリフトシリンダ14、および、ローリング用のリフトロッド(油圧シリンダ)13はそれぞれ電磁制御バルブ15,16に接続されており、トラクタ本機1に搭載した制御装置17からの指令によって電磁制御バルブ15,16を作動制御することで耕耘装置2の自動耕深制御および自動ローリング制御を行うようになっている。   As shown in the control block diagram of FIG. 2, the lift cylinder 14 for raising and lowering and the lift rod (hydraulic cylinder) 13 for rolling are connected to electromagnetic control valves 15 and 16, respectively. The automatic tilling control and the automatic rolling control of the tilling device 2 are performed by controlling the operation of the electromagnetic control valves 15 and 16 according to a command from the mounted control device 17.

図3に示すように、上記農用トラクタAが乗り入れられる圃場の外周適所、具体的には、往復耕耘走行する農用トラクタAを横側面から望む位置、および、往復耕耘走行する農用トラクタAを前後から望む位置に、CCDカメラを利用した撮像装置21,22が図示されない三脚等を用いて所定高さに設置されている。   As shown in FIG. 3, an appropriate position on the outer periphery of the field where the agricultural tractor A is placed, specifically, a position where the agricultural tractor A traveling in the reciprocating tillage is desired from the side, and the agricultural tractor A traveling in the reciprocating tilling from the front and rear Imaging devices 21 and 22 using a CCD camera are installed at a desired height at a desired position using a tripod (not shown).

側面の撮像装置21は、トラクタ本機1と耕耘装置2およびその圃場面を側面から撮影するものであり、農用トラクタAの往復走行にかかわらず撮影画面の所定範囲に所定の大きさで農用トラクタAが撮像されるように、水平首振り追従制御、および、自動ズーム制御が行われるようになっている。   The image pickup device 21 on the side surface is used to image the tractor main unit 1, the tilling device 2, and the farm scene from the side surface, and the agricultural tractor has a predetermined size within a predetermined range on the imaging screen regardless of the reciprocating travel of the agricultural tractor A. Horizontal swing follow-up control and automatic zoom control are performed so that A is imaged.

前後の撮像装置22は、耕耘装置2を背面から撮影するもであり、農用トラクタAの往復走行にかかわらず撮影画面の所定範囲に所定の大きさで耕耘装置2が撮像されるように、水平首振り追従制御、および、自動ズーム制御が行われるようになっている。   The front and rear imaging devices 22 photograph the tilling device 2 from the back side, and horizontal so that the tilling device 2 is imaged in a predetermined size within a predetermined range of the photographing screen regardless of the reciprocating travel of the agricultural tractor A. Swing follow-up control and automatic zoom control are performed.

撮像装置21,22には、撮影した画像の解析を行う解析装置23と、画像解析によって取得された情報を無線で送信する送信装置24とを備えた解析ユニット25が接続されている。他方、トラクタ本機1には送信装置24からの無線情報を受信する受信装置26が備えられて前記制御装置17に接続されており、撮影された画像の解析によって得られた情報に基づいて耕耘装置2の自動耕深制御と自動ローリング制御が以下のように行われる。   Connected to the imaging devices 21 and 22 is an analysis unit 25 that includes an analysis device 23 that analyzes the captured image and a transmission device 24 that wirelessly transmits information acquired by the image analysis. On the other hand, the tractor main unit 1 is provided with a receiving device 26 for receiving wireless information from the transmitting device 24 and is connected to the control device 17, and is cultivated based on information obtained by analysis of a photographed image. Automatic plowing control and automatic rolling control of the device 2 are performed as follows.

(自動耕深制御)   (Automatic depth control)

図4に示すように、耕耘装置2におけるロータリケース3およびサイドフレーム4の外側面には、耕耘ロータ5の回転軸心位置を示す基準指標mが設けられており、撮影した画像を解析して地表面GLと基準指標mとの距離hを演算計測することで、所定の回転半径Rで作動する耕耘ロータ5の地中への没入深さ、つまり、実耕深dが得られる。   As shown in FIG. 4, a reference index m indicating the rotational axis position of the tilling rotor 5 is provided on the outer surface of the rotary case 3 and the side frame 4 in the tilling device 2, and the photographed image is analyzed. By calculating and measuring the distance h between the ground surface GL and the reference index m, the depth of immersion of the tilling rotor 5 operating at a predetermined rotation radius R into the ground, that is, the actual tilling depth d is obtained.

この場合、耕耘装置2における外側面の適所に適当長さの直線ゲージを付して撮影すると、この直線ゲージを基準にして実耕深dを計測することが可能となる。   In this case, if an image is taken with an appropriate length of linear gauge attached to an appropriate position on the outer surface of the tilling device 2, the actual tillage depth d can be measured with reference to the linear gauge.

このようにして取得された情報は送信装置24によってトラクタ本機1の受信装置26に無線伝送され、トラクタ本機1の制御装置17においては、得られた実耕深dが予め入力された設定耕深d0と比較され、実耕深dが設定耕深(不感帯を含む)d0から外れると、その外れが減少する方向にリフトアーム11を作動させるよう電磁制御バルブ15が制御される。   The information acquired in this way is wirelessly transmitted to the receiving device 26 of the tractor main unit 1 by the transmitting device 24, and the control device 17 of the tractor main unit 1 is set with the obtained actual tilling depth d inputted in advance. When compared with the plowing depth d0 and the actual plowing depth d deviates from the set plowing depth (including the dead zone) d0, the electromagnetic control valve 15 is controlled to operate the lift arm 11 in a direction in which the deviating decreases.

上記制御作動と同時にトラクタ本機1の車輪沈下量や機体の前後ピッチング姿勢が、撮影した画像の解析によって演算計測され、取得されたこれらの情報が上記自動耕深制御を実行する上での制御量や制御速度を補償する情報として制御装置17に伝送され、応答性の向上やハンチング防止などに活用される。   At the same time as the above control operation, the amount of wheel settlement of the tractor main unit 1 and the forward and backward pitching posture of the tractor are calculated and measured by analyzing the photographed image, and the obtained information is used to execute the automatic tilling control. Information for compensating the amount and the control speed is transmitted to the control device 17 and used for improving responsiveness and preventing hunting.

(自動ローリング制御)   (Automatic rolling control)

耕耘装置2を後方から撮影した画像(図5参照)を解析して、耕耘装置2の左右方向での絶対傾斜角度や地表面GLに対する相対傾斜角度、などが演算計測される。   An image (see FIG. 5) taken from the rear of the tillage device 2 is analyzed, and an absolute inclination angle in the left-right direction of the tillage device 2, a relative inclination angle with respect to the ground surface GL, and the like are calculated and measured.

このようにして取得された情報は送信装置24によってトラクタ本機1の受信装置26に無線伝送され、トラクタ本機1の制御装置17においては、計測された耕耘装置2の絶対傾斜角度が予め設定された設定傾斜角度(普通は水平)と比較され、計測された絶対傾斜角度が設定傾斜角度(不感帯を含む)から外れると、その外れが減少する方向にローリング制御用のリフトロッド13を伸縮させるよう電磁制御バルブ16が作動制御される。   The information acquired in this way is wirelessly transmitted to the receiving device 26 of the tractor main unit 1 by the transmitting device 24, and in the control device 17 of the tractor main unit 1, the measured absolute inclination angle of the tilling device 2 is set in advance. When the measured absolute tilt angle deviates from the set tilt angle (including the dead zone), the rolling control lift rod 13 is expanded and contracted in a direction in which the deviation decreases. The electromagnetic control valve 16 is controlled to operate.

上記制御作動と同時にトラクタ本機1の前方からの撮影画像が解析されて、トラクタ本機1の左右方向での絶対傾斜角度、および、トラクタ本機1の地表面GLに対する左右方向での傾斜角度、等が演算計測され、取得されたこれらの情報が自動ローリング制御を実行する上での制御量や制御速度を補償する情報として制御装置17に伝送され、応答性の向上やハンチング防止などに活用される。   Simultaneously with the above control operation, a photographed image from the front of the tractor main unit 1 is analyzed, and the absolute tilt angle in the left-right direction of the tractor main unit 1 and the tilt angle in the left-right direction with respect to the ground surface GL of the tractor main unit 1 are analyzed. , Etc. are calculated and measured, and the acquired information is transmitted to the control device 17 as information for compensating the control amount and the control speed in executing the automatic rolling control, and is used for improving responsiveness and preventing hunting. Is done.

この場合、耕耘装置2のロータリカバー6と後カバー7の塗装色を異ならせて、後方から撮影した耕耘装置2の画像からロータリカバー5と後カバー6の境界線を認識しやすくしておき、この境界線の左右傾斜角度を耕耘装置2の左右傾斜角度として演算計測することができる。   In this case, the coating colors of the rotary cover 6 and the rear cover 7 of the tilling device 2 are made different so that the boundary line between the rotary cover 5 and the rear cover 6 can be easily recognized from the image of the tilling device 2 taken from behind. The left / right inclination angle of the boundary line can be calculated and measured as the left / right inclination angle of the tilling device 2.

〔第2例〕   [Second example]

図6,図7に、本発明を掘削機Bに適用した場合が示されており、この例の走行機体Tは、クローラ走行式の走行車体31に旋回台32を全旋回可能に搭載して構成されており、その旋回台32の前部に、作業装置Sの一例であるバックホウ装置33が連結されるとともに、走行基台31の前部に他の作業装置Sとしてドーザブレード(整地装置)34が昇降自在に連結されている。   FIGS. 6 and 7 show the case where the present invention is applied to an excavator B. A traveling machine body T of this example has a swivel base 32 mounted on a crawler traveling vehicle body 31 so as to be able to make a full turn. The backhoe device 33, which is an example of the work device S, is connected to the front portion of the swivel base 32, and a dozer blade (grading device) is provided as another work device S to the front portion of the traveling base 31. 34 is connected so that raising and lowering is possible.

バックホウ装置33は、ブーム35、アーム36、および、バケット37を順次連結して、それぞれをブームシリンダC1、アームシリンダC2、および、バケットシリンダC3で起伏屈伸作動させるよう構成されている。図7に示すように、、これらの掘削作業用のシリンダC1,C2,C3、および、ドーザブレード34を昇降するドーザシリンダC4、旋回台駆動用の旋回モータMT、および、左右の走行モータML,MRの作動を司る電磁制御バルブV1〜V7が制御装置38に接続されている。   The backhoe device 33 is configured to sequentially connect the boom 35, the arm 36, and the bucket 37, and cause the boom cylinder C 1, the arm cylinder C 2, and the bucket cylinder C 3 to bend and extend. As shown in FIG. 7, the cylinders C1, C2, C3 for excavation work, the dozer cylinder C4 for raising and lowering the dozer blade 34, the turning motor MT for driving the swivel, and the left and right traveling motors ML, Electromagnetic control valves V1 to V7 for controlling the operation of the MR are connected to the control device 38.

上記のように構成された掘削機Bが稼働される作業地の適所、具体的には掘削機Bを横側面から望む位置にCCDカメラを利用した撮像装置41が設置される。バックホウ装置33における各関節部、つまり、ブーム35の基端支点p1、ブーム35とアーム36の枢支連結点p2、および、アーム36とバケット37の枢支連結点p3にそれぞれマークが設けられるとともに、シリンダ群の連結点p4〜p9にもマークが設けられて、画像解析における指標点に利用される。   An imaging device 41 using a CCD camera is installed at an appropriate place in the work site where the excavator B configured as described above is operated, specifically, at a position where the excavator B is desired from the side surface. Marks are provided at the joints in the backhoe device 33, that is, at the proximal end fulcrum p1 of the boom 35, the pivot connection point p2 between the boom 35 and the arm 36, and the pivot connection point p3 between the arm 36 and the bucket 37, respectively. The marks are also provided at the connecting points p4 to p9 of the cylinder group, and are used as index points in image analysis.

撮像装置41には、撮影した画像の解析を行う解析装置42、画像解析によって取得された情報を無線で送信する送信装置43を備えた解析ユニット44が備えられている。他方、掘削機Bの走行機体31にはこの無線情報を受信する受信装置45が備えられて前記制御装置38に接続されており、撮影された画像の解析によってバケット37における掘削点xの位置が演算計測され、得られた情報に基づいて所望深さの掘削作業や、水平掘削、法面の傾斜掘削、などが行われる。   The imaging device 41 includes an analysis device 42 that analyzes a captured image and an analysis unit 44 that includes a transmission device 43 that wirelessly transmits information acquired by image analysis. On the other hand, the traveling machine body 31 of the excavator B is provided with a receiving device 45 that receives this wireless information and is connected to the control device 38. The position of the excavation point x in the bucket 37 is determined by analyzing the captured image. Based on the information obtained by calculation, excavation work at a desired depth, horizontal excavation, slope excavation, and the like are performed.

整地作業においては、走行機体31の絶対傾斜角度、ドーザブレード34の掘削点yの高さ位置、作業地の起伏具合、整地跡の傾斜角度、などの情報が画像解析によって取得されて制御装置38に送信され、この情報に基づいてドーザブレード34の高さが走行機体1の前後進に対応して制御され、水平整地や所望勾配の整地などが行われる。   In the leveling work, information such as the absolute inclination angle of the traveling machine 31, the height position of the excavation point y of the dozer blade 34, the undulation condition of the work area, and the inclination angle of the leveling trace are acquired by image analysis and the control device 38. Based on this information, the height of the dozer blade 34 is controlled in accordance with the forward and backward movement of the traveling machine body 1 to perform horizontal leveling, leveling of a desired gradient, and the like.

この場合、走行機体31の前後進制御およびドーザブレード34の高さ制御を全て画像解析情報に基づいて全自動で行う他に、走行機体31の前後進の切換えを搭乗作業者が行い、前後進に伴うドーザブレード34の高さ制御を画像解析情報に基づいて行うこともできる。   In this case, in addition to performing the forward / reverse control of the traveling machine body 31 and the height control of the dozer blade 34 fully automatically based on the image analysis information, the boarding operator performs the forward / reverse switching of the traveling machine body 31 to move forward / backward. Accordingly, the height control of the dozer blade 34 can be performed based on the image analysis information.

〔他の実施例〕   [Other Examples]

(1)上記第1例において、走行機体Tと作業装置Sとを左右両側方から撮影して、地表面GLに対する作業装置Sの左右の高さを計測演算し、その左右の高さの差異から作業装置Sの地表面GLに対する左右傾斜角度を割り出すことも可能である。   (1) In the first example, the traveling machine body T and the work device S are photographed from both the left and right sides, and the left and right heights of the work device S with respect to the ground surface GL are measured and calculated, and the difference between the left and right heights is calculated. It is also possible to determine the left / right inclination angle of the working device S with respect to the ground surface GL.

(2)本発明は、4輪走行式の走行機体Tの後部に作業装置Sとしての苗植付け装置を昇降自在およびローリング自在に連結した田植機における苗植付け装置の自動昇降制御(自動植付け深さ制御)やローリング制御、あるいは、クローラ走行式の走行機体Tの前部に作業装置Sとしての刈取り部を昇降自在に連結したコンバインにおける刈取り部の自動昇降制御(刈高さ自動制御)や、走行機体Tの左右傾斜制御、など各種農用作業機に適用することも可能である。   (2) The present invention provides an automatic lifting control (automatic planting depth) of a seedling planting device in a rice transplanter in which a seedling planting device as a working device S is connected to the rear part of a four-wheel traveling vehicle T so as to be movable up and down and rolled freely. Control), rolling control, or automatic raising / lowering control (cutting height automatic control) of the cutting part in the combine in which the cutting part as the working device S is connected to the front part of the traveling body T of the crawler traveling type so as to be movable up and down. The present invention can also be applied to various agricultural working machines such as left-right tilt control of the machine body T.

(3)本発明は、作業装置Sだけを機外から撮影して画像解析を行う形態で実施することもできる。   (3) The present invention can also be implemented in a form in which only the work device S is photographed from outside the apparatus and image analysis is performed.

(4)走行機体Tに備えた撮像装置で作業装置Sを撮影し、その画像解析によって、走行機体Tに対する作業装置Sの位置情報や姿勢情報を取得する形態で実施することも可能である。   (4) It is also possible to take a form in which the work device S is photographed by an imaging device provided in the traveling machine body T, and position information and posture information of the working device S with respect to the traveling machine body T are obtained by image analysis.

第1例における農用トラクタの側面図Side view of agricultural tractor in the first example 第1例における制御用のブロック図Block diagram for control in the first example 第1例における作業形態を示す概略平面図Schematic plan view showing the working mode in the first example 第1例における側方からの撮影画面図Screen shot from the side in the first example 第1例における後方からの撮影画面図Shooting screen view from the back in the first example 第2例における掘削機の側面図Side view of the excavator in the second example 第2例における制御用のブロック図Block diagram for control in the second example

符号の説明Explanation of symbols

2 耕耘装置
33 バックホウ装置
34 整地装置(ドーザブレード)
S 作業装置
T 走行機体
2 Tillage device 33 Backhoe device 34 Leveling device (dozer blade)
S working device T traveling machine body

Claims (5)

走行機体に連結した作業装置の位置あるいは姿勢を駆動手段によって変更制御するよう構成した作業機の自動制御システムであって、
前記作業装置、あるいは、走行機体と作業装置を撮像手段によって撮影し、撮影した画像の解析によって作業装置の位置情報あるいは姿勢情報を取得し、取得された情報に基づいて前記駆動手段を作動制御するよう構成してあることを特徴とする作業機の自動制御システム。
An automatic control system for a work machine configured to change and control a position or posture of a work device connected to a traveling machine body by a driving means,
The working device, or the traveling machine body and the working device are photographed by an imaging means, position information or posture information of the working device is obtained by analyzing the photographed image, and the driving means is controlled based on the obtained information. An automatic control system for a work machine, characterized by being configured as described above.
前記作業装置が耕耘装置であり、画像解析によって耕耘装置の実耕深を計測して、この計測情報に基づいて実耕深を設定耕深に安定維持する自動耕深制御を実行するよう構成してある請求項1記載の作業機の自動制御システム。   The working device is a tilling device, and the actual tilling depth of the tilling device is measured by image analysis, and automatic tilling control is performed to stably maintain the actual tilling depth at the set tilling depth based on the measurement information. An automatic control system for a work machine according to claim 1. 前記作業装置がバックホウ装置であり、撮影した画像の解析によってバックホウ装置の掘削深さを計測して、この計測情報に基づいて予め設定された自動掘削制御を実行するよう構成してある請求項1記載の作業機の自動制御システム。   2. The work device is a backhoe device, and the excavation depth of the backhoe device is measured by analyzing a photographed image, and automatic excavation control set in advance based on the measurement information is executed. The automatic control system for the working machine described. 前記作業装置が整地装置であり、撮影した画像の解析によって整地度合いを計測して、この計測情報に基づいて予め設定された自動整地制御を実行するよう構成してある請求項1記載の作業機の自動制御システム。   2. The work machine according to claim 1, wherein the work device is a leveling device, and the leveling level is measured by analyzing a photographed image, and automatic leveling control set in advance based on the measurement information is executed. Automatic control system. 前記撮像手段を機外に配置してある請求項1〜4のいずれか一項に記載の作業機の自動制御システム。   The automatic control system for a work machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the imaging unit is arranged outside the machine.
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