JP2013158277A

JP2013158277A - 栽培システム、および、植物観察方法

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Publication number: JP2013158277A
Application number: JP2012021111A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Nagatome; 隆二永留; Hiroshi Haji; 宏土師
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】栽培システムにおいて植物を適切に観察する。
【解決手段】植物を栽培するための栽培床を収容する複数の容器２００を生育領域３０１と観察領域３０２との間で移動させる栽培システム１００であって、生育領域３０１に配置される容器２００に栽培される植物に生育用の光である生育光を照射する生育光照射手段１０９と、観察領域３０２に配置される容器２００に栽培される植物を撮像する撮像手段１４２と、撮像手段１４２が撮像をする際に、撮像対象の植物に照射される生育光を遮断する遮光手段１０６とを備える。
【選択図】図２

Description

本願発明は、移動可能な容器に栽培される植物を必要に応じて移動させて育成する栽培システムに関し、特に、栽培される植物を観察することができる栽培システムに関する。

従来、植物を農業として栽培する場合、土地に植えられた植物の育成作業や収穫をするために、植物と植物との間には人が通る通路を確保する必要がある。従って、土地に植物を定着させた状態で生育させる従来の農業の方式では土地の利用効率が悪く、また、植物を植える場所によって植物の生育状態に差が出るなどの問題もある。

そこで、特許文献１に記載の考案は、水や土などの栽培床を収容した容器を用いて植物を栽培し、当該複数の容器をコンベアに載置して循環移動させることで、植え付け作業や収穫作業などを１箇所に集約し、人が通る通路の確保を不要として土地の利用効率を高めている。

また、前記考案における肥料の付与や灌水などの育成処理は、容器を循環させるコンベアの上方の複数箇所に分散して配置された処理装置を用いて行うものとしている。

このようないわゆる野菜工場の場合、太陽光ではなく人工的に作られた光を用いて植物を育成する場合がある。例えば、赤色の光を発光するＬＥＤと、青色の光を発光するＬＥＤとを用いて植物を生育させることで、植物の光合成、および、植物のビタミンの生成を促進させることを目的とした野菜工場などもある。

実開平３−６４３号公報

前記野菜工場において植物の生育度合いや病気の有無など判断する場合、生育領域から観察領域に植物を移動させ、ＣＣＤなどの撮像素子を備えた撮像手段で植物を撮像する場合がある。ところが、生育領域で照射されている赤や青の光が観察領域に漏れる形で照射され、観察される植物に当たっていると、植物の正しい色を観察することができず、成長度合いや病気の有無を判断することができない場合がある。

本願発明は、前記知見に基づきなされたものであり、撮像手段を用いて植物を観察する場合でも植物の色を正確に観察することができる栽培システム、および、植物観察方法の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる栽培システムは、植物を栽培するための栽培床を収容する複数の容器を生育領域と観察領域との間で移動させる栽培システムであって、前記生育領域に配置される前記容器に栽培される植物に生育用の光である生育光を照射する生育光照射手段と、前記観察領域に配置される前記容器に栽培される植物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像をする際に、撮像対象の植物に照射される生育光を遮断する遮光手段とを備えることを特徴としている。

また、前記遮光手段は、生育光を遮断する遮光体と、前記遮光体を移動させる移動手段と、前記撮像手段が撮像をする際に生育光を遮断する位置に前記遮光体を配置し、前記容器が移動する際に前記容器の搬送経路外に前記遮光体を配置するように前記移動手段を制御する制御手段とを備えるものでもよい。

また、前記遮光手段は、生育領域と遮光領域との間に固定的に配置され、生育光を遮断する遮光体を備え、さらに当該栽培システムは、前記撮像手段が撮像をする際に生育光を遮断する位置に前記容器を配置する搬送手段とを備えてもよい。

さらに、前記生育領域に配置され、前記容器が複数個載置されるとともに前記容器を水平方向に移送可能な生育コンベアと、前記観察領域に配置され、前記生育コンベアの端部と接続され、前記容器が載置される作業コンベアとを備えてもよい。

これによれば、撮像手段で植物を撮像する際、生育領域に照射される生育光が観察領域に配置される植物に照射されることを防止でき、植物の正確な色を撮像することが可能となる。従って、植物の生育度合いや病気を適切に判断することが可能となる。

また、上記目的を達成するために、本願発明に係る植物観察方法は、植物を栽培するための栽培床を収容する複数の容器を生育領域と観察領域との間で移動させ、前記生育領域に配置される植物に生育用の光である生育光を照射する生育光照射手段を備える栽培システムにおける植物観察方法であって、前記観察領域に配置される植物を撮像する撮像手段が撮像をする際に、遮光体を移動させる移動手段を制御手段が制御することにより撮像対象の植物に照射される生育光を遮断することを特徴とする。

なお、前記植物観察方法が含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本願発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本願発明の実施に該当する。

本願発明によれば、植物の色を正確に撮像し、植物の生長度合いや病気の有無などを適切に判断することが可能となる。

図１は、栽培システム全体を一部を切り欠いて上方から示す平面図である。図２は、容器搬送時の栽培システムの一部を側方から示す側面図である。図３は、撮像時の栽培システムの一部を側方から示す側面図である。図４は、制御手段における機能部を機構部の一部と共に示すブロック図である。図５は、制御手段と機構部との接続状態を模式的に示す図である。図６は、容器の一部が観察領域に配置された状態を示す平面図である。図７は、他の実施の形態に係る栽培システムの一部を側方から示す側面図である。図８は、他の実施の形態に係る栽培システム全体を一部を切り欠いて上方から示す平面図である。図９は、他の実施の形態に係る栽培システムの一部を側方から示す側面図である。図１０は、他の実施の形態に係る栽培システム全体を一部を切り欠いて上方から示す平面図である。

次に、本願発明に係る栽培システム、および、植物観察方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る栽培システム、および、植物観察方法の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。

図１は、栽培システム全体を一部を切り欠いて上方から示す平面図である。

図２は、容器搬送時における栽培システムの一部を側方から示す側面図である。

図３は、撮像時における栽培システムの一部を側方から示す側面図である。

これらの図に示すように、栽培システム１００は、植物を栽培するための栽培床を収容する複数の容器２００を生育領域３０１と観察領域３０２との間で移動させる栽培システムであって、生育光照射手段１０９と、撮像手段１４２と、遮光手段１０６とを備えている。本実施の形態の場合、栽培システム１００はさらに、生育コンベア１０２と、作業コンベア１０３と、撮像光照射手段１４４と、建屋１０１とを備えている。

建屋１０１は、外部環境から生育領域３０１を隔離し、生育領域３０１の環境を安定させるための構造物である。本実施の形態の場合、建屋１０１の内部には、主として植物を生育させる領域である生育領域３０１と植物を観察する領域である観察領域３０２とが設けられている。また、本実施の形態の場合、観察領域３０２は、植物に水や肥料などを与える処理領域としても機能しており、生育処理を行う処理手段(図示せず）も観察領域３０２に設けられている。

生育コンベア１０２は、生育領域３０１に配置されるコンベアであり、容器２００が載置されるとともに載置された容器２００を水平方向に移送することができるコンベアである。例えば、生育コンベア１０２としては、駆動源を備えるローラーコンベアや駆動源を備えるベルトコンベアを例示することができる。

また、生育コンベア１０２は、生育領域３０１に複数台配置されており、容器２００の移送方向（同図中Ｘ軸方向）、つまり、生育コンベア１０２が容器２００を搬送することができる方向と交差する方向（Ｙ軸方向に）に並べて配置されている。

作業コンベア１０３は、生育コンベア１０２の端部と接続され、観察領域３０２に配置される容器２００が載置されるコンベアであり、載置された容器２００を搬送することができるコンベアである。例えば、作業コンベア１０３としては、駆動源を備えるローラーコンベアやベルトコンベアを例示することができ、この点は生育コンベア１０２との相違はない。

本実施形態の場合、作業コンベア１０３は、観察領域３０２に１台配置されており、生育コンベア１０２の移送方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｙ軸方向）に移送方向を有し、複数の生育コンベア１０２の端部と接続されている。なお、作業コンベア１０３上において処理手段１０４により灌水作業などが行われるため、作業コンベア１０３は、生育コンベア１０２よりも耐水性が高いものとなっている。

生育光照射手段１０９は、生育領域３０１に配置される容器２００内に栽培される植物に生育用の光である生育光を照射する装置である。本実施の形態の場合、生育光照射手段１０９は、生育光の光源として複数のＬＥＤ（図示せず）を備えている。なお、図２において図示は省略しているが、生育光照射手段１０９は、生育領域３０１全体にわたって配置されている。

ここで、生育光とは自然光（太陽光など）とは異なり、植物の種類や植物の成長過程に応じて発光スペクトルが選択される人工光の総称である。例えば、生育光は、自然光とのスペクトルから、特定の色成分が欠落、または、低下したスペクトルを備える。本実施の形態の場合、生育光照射手段１０９は、赤色を照射することのできるＬＥＤと青色を照射することのできる青色ＬＥＤとを備えており、一つの容器２００に栽培される容器に対し赤色と青色とが所定の割合で均等に照射され、生育領域３０１に配置される各容器２００にそれぞれ照射される光量が均等となるようにＬＥＤが配置されている。

撮像手段１４２は、観察領域３０２に配置される容器２００に栽培される植物を撮像するカメラである。本実施の形態の場合、撮像手段１４２は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのエリアイメージセンサを備えたカメラである。

撮像光照射手段１４４は、観察領域３０２に配置される容器２００内に栽培される植物に撮像用の光である撮像光を照射する装置である。

本実施の形態の場合、撮像光照射手段１４４は、自然光（太陽光）に近いスペクトルの光を人工的に照射することのできる光源を備えており、生育光とは異なるスペクトルの光を照射するものとなっている。

なお、撮像光照射手段１４４は、自然光（太陽光）を観察領域３０２に導入するための建屋１０１に設けられた開口や明かり窓であってもかまわない。

遮光手段１０６は、撮像手段１４２が撮像をする際に、撮像対象の植物に照射される生育光を遮断する装置である。本実施の形態の場合、遮光手段１０６は、遮光体１６１と、移動手段１６２と、制御手段１０５とを備えている。

遮光体１６１は、生育光照射手段１０９から照射された生育光を遮断する部材である。本実施の形態の場合、遮光体１６１は、底部が開放された矩形箱状の部材であり、生育光の透過率がほぼ０の部材（例えばアルミニウム製の板）などで構成されている。

また、遮光体１６１の天井部には挿通孔１６９が設けられている。この挿通孔１６９は、固定的に設けられている撮像手段１４２、および、撮像光照射手段１４４の周りに遮光体１６１を配置し、また、遮光体１６１を上下方向に移動させるための孔である。これにより、撮像の際には、挿通孔１６９と遮光体１６１とを嵌合させて生育光が遮光体１６１の内方に進入することを阻止し、容器２００を移動させる際は、遮光体１６１を上昇させることが可能となる。これにより、容器２００と撮像手段１４２と位置関係（高さ関係）を常に一定にすることができ、植物の生長度合いの観察などを安定して行うことが可能となる。

なお、本実施の形態の場合、撮像手段１４２の側方には、灌水用ノズルなどを含む処理手段１０４が取り付けられている。遮光体１６１は、処理手段１０４から水などを散布する際にも下降して処理手段１０４を囲い、水などが容器２００外へ飛散することを抑止するカバーとしても機能している。従い、遮光体１６１は、遮光性と耐水性を兼ね備えた部材で構成されている。

移動手段１６２は、遮光体１６１を移動させる装置である。本実施の形態の場合、移動手段１６２は、基礎に取り付けられ、上下方向に延びて配置される支柱１６４と、支柱に沿って上下方向に移動するキャリッジ１６３とを備えている。キャリッジ１６３は、エアーや電動モーターなどによって支柱に沿って移動するものなどを例示できる。遮光体１６１はキャリッジ１６３に取り付けられており、キャリッジ１６３の移動に伴って上下方向に移動することができるものとなっている。

図４は、制御手段における機能部を機構部の一部と共に示すブロック図である。

図５は、制御手段と機構部との接続状態を模式的に示す図である。

制御手段１０５は、撮像手段１４２が撮像をする際に生育光を遮断する位置に遮光体１６１を配置し、容器２００が移動する際に容器２００の搬送経路外に遮光体１６１を配置するように移動手段１６２を制御するコンピュータであり、撮像制御部１５１と、撮像光照射制御部１５２と、移動手段制御部１５３と、コンベア制御部１５４とを備えている。

撮像制御部１５１は、例えば、通信部１７１を経由して受信した撮像指示情報や、入力部１７３から入力される撮像指示情報に基づき、撮像手段１４２に植物を撮像させ、撮像手段１４２から像を取得する処理部である。また、撮像制御部１５１は、取得した像を、表示部１７２に表示させると共に、記憶部１７４に像と撮像日時、撮像された植物の識別情報などを記憶させる。

撮像光照射制御部１５２は、撮像光照射手段１４４の撮像光の照射と停止とを制御する処理部である。撮像光照射制御部１５２は、例えば、取得した撮像指示情報に基づき、撮像手段１４２が撮像を開始する前に、撮像光照射手段１４４を制御して撮像光を照射し、撮像手段１４２が撮像を終了した旨の情報を取得すると、撮像光照射手段１４４を制御して撮像光の照射を停止させる処理部である。

移動手段制御部１５３は、撮像手段１４２が撮像をする際は、移動手段１６２を制御して、生育光が植物に照射されないように遮光体１６１が容器２００に栽培される植物を覆う状態になるまでキャリッジ１６３を降下させる制御を行う。一方、移動手段制御部１５３は、容器２００の搬送経路外に遮光体１６１の全体が配置する位置にキャリッジ１６３が上昇すると、生育コンベア１０２や作業コンベア１０３の駆動を許可する駆動許可信号をコンベア制御部１５４に送信する。

コンベア制御部１５４は、駆動許可信号を保持している間に、生育コンベア１０２や作業コンベア１０３を制御して容器２００を所定の位置に搬送する。

以上により、撮像手段１４２が植物を撮像する際に、観察領域３０２に生育光が植物に照射されることを抑制し、表示部１７２に表示される植物の色が正確に表示される。従って、表示部１７２を観察する観察者は、正確に植物の生育度合いや病気の有無を判断することが可能となる。

さらに、本実施の形態の場合、栽培システム１００は、処理手段（図示せず）と、搬出入コンベア１０７（図１参照）とを備えている。

処理手段は、作業コンベア１０３の上に配置される容器２００に対し育成処理に必要な物質を供給する機能を備える装置である。本実施形態の場合、処理手段は、肥料や水を付与する灌水システムと、個々の容器２００を識別するために容器２００に備えられる識別情報を読み取る情報取得装置と、容器２００の重量を測定する重量計とを備えている。育成処理に必要な物質としては、前記水や前記肥料の他、農薬、成長促進剤等を例示することができる。

搬出入コンベア１０７は、建屋１０１の内方に容器２００を搬入し、建屋１０１の外方に容器２００を搬出するコンベアであって、建屋１０１の内方から外方に渡って配置され、作業コンベア１０３の移送方向と同じ方向に移送方向を有し、作業コンベア１０３の端部と接続されるコンベアである。

この搬出入コンベア１０７により、人手による入出荷作業を建屋１０１の外で行うことができ、建屋１０１への人間の出入りの回数を抑制して建屋１０１の環境を一定に保つことが可能となる。

次に、上記栽培システム１００における観察方法を説明する。

栽培システム１００全体を制御する制御手段１０５により、生育コンベア１０２、および、作業コンベア１０３を稼働させて容器２００を図６に示す状態になるまで観察領域３０２に順次移動させる。この間、キャリッジ１６３は最上部に配置されている。

作業コンベア１０３上の所定の位置に容器２００が配置されると、移動手段制御部１５３は、移動手段１６２を制御し、遮光体１６１が容器２００の情報を覆い、生育光が植物に照射されない位置にキャリッジ１６３を降下させ、最下部にキャリッジ１６３を配置する。

次に、撮像光照射制御部１５２に制御されることにより、遮光体１６１のそれぞれの内方に取り付けられている撮像光照射手段１４４が点灯する。

次に、遮光体１６１のそれぞれの内方に取り付けられている撮像手段１４２を制御して容器２００内の植物を撮像させ、それぞれの像を取得する。取得された像は、表示部１７２に表示される。この際、生育光の混入がない状態で撮像された植物の像が画面に表示されるため、観察者は植物の生育状態や病気の有無を正確に把握することが可能となる。

観察が終了すると、処理手段を制御し灌水処理などを行ってもよい。ここで、植物の状態を正確に把握できるため、生育が遅いと判断された植物に対しては、肥料の量や質を変更して個別に付与することができ、また、病気であると判断された植物に対しては病気に適した薬剤などを個別に付与することができる。

観察、および、育成処理などが終了すると、遮光手段１０６を上昇させて容器２００を生育コンベア１０２に戻し、異なる生育コンベア１０２に載置される容器２００に対して同様の処理を行う。

以上により、生育領域３０１に配置される全ての容器２００内に栽培される植物に対し観察や処理を行うことができる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、図７に示すように、遮光手段１０６は、生育領域３０１と観察領域３０２の境界を開閉し、閉状体（実線で示す）の際は、観察領域３０２に照射される生育光を遮断し、開状態（２点鎖線で示す）の際は、容器２００の搬送を許容するものでもかまわない。

また、生育コンベア１０２や作業コンベア１０３のレイアウトは、図１に示すような往復型であってもよく、また、図８に示すような循環型であってもかまわない。

具体的に循環型の栽培システム１００が備える作業コンベア１０３は、複数の生育コンベア１０２の両端と接続されている。作業コンベア１０３は、Ｕ字型に配置されており、複数の生育コンベア１０２はそれぞれ、Ｕ字型の作業コンベア１０３に架橋状に接続されている。これにより、生育コンベア１０２と作業コンベア１０３によって、容器２００を循環させることのできる経路が形成される。従って、栽培システム１００は、生育コンベア１０２の本数分だけ容器２００を循環させる循環経路を備えるものとなっている。

以上のような循環型の栽培システム１００を採用すれば、撮像手段１４２を少なくとも観察領域３０２に１台備えておけば、全ての容器２００内の植物に対して観察を行うことができる。

また、容器２００や栽培床については特に限定されるものでは無い。容器２００は、樹脂製や木製、金属製など任意の材質を採用しうる。容器２００に収容する栽培床は、水耕用の液体や、土耕用の土、または、土の代替物質など任意の物質を採用しうる。また、深さの浅いパレットのようなものも容器２００に含めるものとする。

また、観察領域３０２と生育処理を行う処理領域とを分離して配置してもかまわない。

また、「遮光」とは、生育光を完全に遮断する場合のみを意味するわけではなく、撮像手段１４２で撮像される画像に基づき適切に植物を観察できる範囲で生育光が漏れる場合も含まれる。例えば、遮光体１６１の一部（例えば生育領域３０１と反対側の部分）には、遮光体１６１の内方を視認するための透明の窓が設けられていても良い。

また、撮像手段１４２の側方に処理手段１０４を設けたが、撮像手段１４２と処理手段１０４とを別の位置に配置してもかまわない。

また、撮像手段１４２を固定的に配置したが、遮光体１６１に撮像手段１４２が取り付けられ、遮光体１６１の移動と共に撮像手段１４２が移動するものでもかまわない。

また、図９、および、図１０に示すように、栽培システム１００の遮光手段１０６は、生育領域３０１と観察領域３０３との間に固定的に設けられる壁状の遮光体１６１を備えてもかまわない。この場合、栽培システム１００において、搬送手段として機能する作業コンベア１０３は、撮像手段１４２が撮像をする際に生育光を遮断する位置に配置するように容器２００を搬送する。本実施の形態の場合、作業コンベア１０３は、遮光体１６１を回避して生育領域３０１と観察領域３０３との間で容器２００を迂回して搬送する経路を備え、遮光体１６１に対し生育領域３０１の裏側に容器２００を配置できるものとなっている。

本願発明は、茸などを含む植物の栽培に利用可能である。

１００栽培システム
１０１建屋
１０２生育コンベア
１０３作業コンベア
１０４処理手段
１０５制御手段
１０６遮光手段
１０７搬出入コンベア
１０９生育光照射手段
１４２撮像手段
１４４撮像光照射手段
１５１撮像制御部
１５２撮像光照射制御部
１５３移動手段制御部
１５４コンベア制御部
１６１遮光体
１６２移動手段
１６３キャリッジ
１６４支柱
１７１通信部
１７２表示部
１７３入力部
１７４記憶部
２００容器
３０１生育領域
３０２観察領域

Claims

植物を栽培するための栽培床を収容する複数の容器を生育領域と観察領域との間で移動させる栽培システムであって、
前記生育領域に配置される前記容器に栽培される植物に生育用の光である生育光を照射する生育光照射手段と、
前記観察領域に配置される前記容器に栽培される植物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像をする際に、撮像対象の植物に照射される生育光を遮断する遮光手段と
を備える栽培システム。
前記遮光手段は、
生育光を遮断する遮光体と、
前記遮光体を移動させる移動手段と、
前記撮像手段が撮像をする際に生育光を遮断する位置に前記遮光体を配置し、前記容器が移動する際に前記容器の搬送経路外に前記遮光体を配置するように前記移動手段を制御する制御手段と
を備える請求項１に記載の栽培システム。
前記遮光手段は、生育領域と遮光領域との間に固定的に配置され、生育光を遮断する遮光体を備え、
さらに当該栽培システムは、
前記撮像手段が撮像をする際に生育光を遮断する位置に前記容器を配置する搬送手段と
を備える請求項１に記載の栽培システム。
さらに、
前記生育領域に配置され、前記容器が複数個載置されるとともに前記容器を水平方向に移送可能な生育コンベアと、
前記観察領域に配置され、前記生育コンベアの端部と接続され、前記容器が載置される作業コンベアと
を備える請求項１に記載の栽培システム。
植物を栽培するための栽培床を収容する複数の容器を生育領域と観察領域との間で移動させ、前記生育領域に配置される植物に生育用の光である生育光を照射する生育光照射手段を備える栽培システムにおける植物観察方法であって、
前記観察領域に配置される植物を撮像する撮像手段が撮像をする際に、遮光体を移動させる移動手段を制御手段が制御することにより撮像対象の植物に照射される生育光を遮断する植物観察方法。