JP2574237B2 - コンバイン等の走向制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コンバイン等の走行制御装置に関し、コ
ンバインの他、トラクタ、田植機等の農業用作業機に利
用するものである。

〔従来の技術、及び発明が解決しようとする問題点〕

従来、例えばコンバインを未刈地の穀稈と既刈地の跡
地との境界部に沿わせて自動走向制御をするために、穀
稈等とは非接触形態をとるように、境界部をカメラ等の
イメージセンサーによって検出し、この境界部を基準に
して走向制御するものは公知であった。

しかし、このイメージセンサーが検出するイメージ状
態画像は、センサーが走行機体の前後方向に傾くことに
より、その左右検出領域幅が異なるため、検出する境界
部分の左右方向の検出横幅、即ち、イメージ画像の明、
暗部分の境界幅が異なり、正確な走向制御が期待できな
い欠点があった。

言葉を変えて説明すると、機体が水平面に対して前方
上がりに傾斜すると、センサーが機体前方遠くを視準す
ることになって、左右方向の検出横幅が広くなり、それ
だけ検出されるイメージ明暗部の幅も拡大するから走向
制御の精度が粗くなり、逆に、機体が前方下がりになる
と、センサーが機体前方近くを視準することになって、
左右方向の検出横幅が狭くなり、それだけ検出されるイ
メージ明暗部の幅も縮小するから、走向制御の精度が高
くなるというバラツキを生じることになり、後者の場合
には、制御出力が間断なく行われて、機体の横振れがお
こる欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、前記の従来装置の問題点を解決するため
に、次の技術手段を講じた。

即ち、未作業地と既作業地との境界部（イ）を視準し
ながら作業機体１の走行方向を制御するコンバイン等の
農作業機において、この作業機体１に機体の前後方向の
傾きを検出する傾斜センサー９を設けると共に、走行方
向前側の圃場面側の前記未作業地と既作業地との境界部
（イ）を視準する境界センサー２を設け、この境界セン
サ２による左右方向の検出領域幅内の検出画像を拡大及
び縮小する拡縮補正装置３を構成し、前記傾斜センサー
９による機体傾き検出値により、前記検出画像を機体水
平状態時の検出領域幅における検出画像の左右幅に相当
するよう前記拡縮補正装置３による補正を実行する制御
部８を設けてなるコンバイン等の走行制御装置とした。

〔発明の作用及び効果〕

機体１が水平状態に対して前側上がりあるいは前側下
がりに傾斜するときには、傾斜センサー９がその傾斜度
を検出して、その検出値信号を制御部８へ送り、境界セ
ンサー２で検出される左右横幅領域のイメージ検出状態
を機体１が水平状態時に検出する領域幅になるよう拡縮
補正装置３で縮小あるいは拡張補正し、この補正後の検
出結果により方向制御が行われる。

したがって、境界センサー２が機体１側に固定状態で
一定前方位置を視準するものでありながら、高精度な走
向制御を行うことができる。

〔実施例〕

以下図面に示すこの発明の実施例について説明する。

１は作業機体で、図例はコンバインである。このコン
バインは、走行装置４の上部に脱穀部５を搭載し、その
右側前部に操縦部６を設けている。７は刈取部で、機体
１の前側に装着されている。そして、図示省略の原動機
から走行装置４及び各作業部が駆動される構成になって
いる。

コンバインを走行装置４で走行すると、刈取部７で植
立穀稈が刈り取られ、脱穀部５で脱穀処理され、脱穀後
の排藁は機体巾内に機体後部から圃場面に排出される。
（第４図ハに示す）。一例の刈取収穫が終了すると、機
体を方向変換して隣の植立穀稈（第４図ロに示す）の刈
取収穫作業をする。すると、前記排藁の排出された部分
（ハ）と、植立穀稈の部分（ロ）との間には、どちらで
もない地面の露出した境界部（第４図イに示す）が存在
する状態となる。

境界センサー２は、リニヤーイメージセンサーカメラ
で構成され、前記作業機体１の脱穀部５の前側右端上部
に取り付けられていて、機体１が水平状態時において、
その視準方向が前斜下方に向い、センサー２と当該セン
サー２が照準する方向の圃場表土面との距離（ニ）を設
定距離を基準にしている。

また、リニアイメージセンサーカメラは、CCD（電荷
結合素子）カメラとし、コンバインの進行方向の前記距
離（ニ）の位置における左右方向の一線（ホ）を視準す
べくCCD（例えば512ビット）の列方向を設け、視準位置
からの太陽光線の反射光をレンズ等の光学系を通過させ
てCCDに受光させ、各素子の電圧の差異によって部分的
明暗を検出し、カメラの制御部８によって二植化処理す
る。

すると、植立穀稈の部分（ロ）の範囲では、植立穀稈
の穀稈列と穀稈列との間には穀稈のない地面による小幅
の暗部（ヘ）が現われ、また、排藁部分（ハ）の範囲で
は、所々に排藁の放出されていない小さな地表面から小
幅の暗部（ヘ）が現われ、また、境界部（イ）部分は前
記（ハ）の側に植立穀稈が存在しないことから、比較的
広巾の暗部（ヘ）が現われることになる。しかして、前
記複数の暗部（ヘ），（ヘ），…のうちから、所定幅
（ト）の範囲にある比較的広巾の暗部（ヘ）を、境界部
（イ）と判断する構成としている。

補正装置３は、検出した左右方向の検出領域における
検出画像の拡縮補正をする装置で、作業機体１の前後方
向の傾斜角を傾斜センサー９で測定し、その測定値を前
記制御部８に入力すると共に、前記センサー２による検
出信号を制御部８内でプログラム処理する構成になって
いる。このプログラムは、機体１の傾斜角によって前記
の設定距離（ニ）に対し、傾斜センサ９が検知する前後
への傾斜角度と距離（ニ）との関係を予め制御CPU
（８）に記憶させ、これと比較して前記暗部（ヘ）の幅
を補正すべく構成している。換言すると、前記の基準と
なる設定距離（ニ）に見合う左右検出領域になるよう補
正するものである。

また、走向制御する制御部８の出力は、境界センサー
２のCCD（例えば512ビット）素子の、左から右へNo1〜N
o512ビットの中間、すなわち、No256ビット近傍に、前
記境界部（イ）と判断できた所定幅（ト）の暗部（ヘ）
が位置した場合を、正常の直進可能の作業機体１の進行
方向にあるとし、前記暗部（ヘ）が左右何れかに偏位し
た場合に、出力すべくプログラム構成している。

なお、（チ）は境界センサー２の左右方向の可視範
囲、（リ）は、CCD素子の全ビット幅、（ヌ）は電圧を
示し、第５図で示す符号、（ル）は、傾斜センサー９の
傾斜検出値、（オ）は境界センサー２の検出暗部（ヘ）
の幅補正値である。

境界センサー２のカメラの左右方向可視範囲（チ）
は、近距離を視準する程狭く遠距離程広い範囲を見るも
のであるが、遠近何れの場合でも同じCCDの全ビット幅
（リ）に縮尺してセンシングするものであるから、遠方
を視準する程、境界部（イ）の暗部（ヘ）の巾はCCD上
で縮めて狭く検出する。また、近距離を見る場合には、
逆に標準の視準距離（ニ）の場合より各暗部は広く検出
されて、境界部（イ）の暗部（ヘ）と他の暗部（ヘ）と
が判別しにくくなる場合がある。また、暗部（ヘ）は、
立毛穀稈群（ロ）においても、穀稈穂部の状態によって
は条間等に存在して検出され、刈取跡地（ハ）において
もコンバインの脱穀排塵物や排藁等が散布される中の圃
場土面の露出部等が、暗部（ヘ）として検出されるもの
である。

このような条件下で、コンバインの走向制御をする作
用を第６図によって説明する。

境界センサー２のカメラから入力電圧信号を所定の基
準電圧レベルで２値化変換すると共に、積分回路で平均
レベル算出を行ない、これをA/D変換し、これらによっ
て暗レベル幅の算出をする。また、傾斜センサー９の入
力信号をA/D変換し、この信号によって先に算出した暗
レベル幅の補正を行なう。この補正は、予め実測した機
体１の傾斜角度と視準距離との関係、および、視準距離
と暗レベル幅（ヘ）との関係データを、制御部８に記憶
させておき、適合した補正値によって補正するものであ
る。

次に、補正済み暗レベル幅（ヘ）と境界部（イ）とし
ての暗レベル所定幅（ト）と比較して境界検出を行な
い、検出した境界のCCD上での位置と、直進可能の場合
の境界暗部の所定位置との比較、すなわち、境界方向偏
位比較を行ない、左右何れかへの偏位を検出した場合
に、方向制御出力をするものである。方向制御出力で操
縦装置の操縦杵を、ソレノイド等によって操作し、走行
方向を修正制御するものである。このようにして、コン
バインを境界部（イ）に沿わせて精度高く方向制御する
ことができる。

尚、境界センサー２は、視準部の色によって境界部
（イ）を判別するカラーCCDカメラでもよい。

また、他の実施例として、第４図の（ｂ）に示す境界
センサー２の信号（電圧）のグラフにおいて、最も明る
い場所を示す最大レベル（ツ）、最暗部を示す最小レベ
ル（ネ）、および、平均の明るさを示すレベルを平均レ
ベル（ナ）とし、先ず、平均レベル（ナ）によって電気
的に２値化したものを（Ｃ）とし、（Ｃ）において暗部
（ヘ）の最も幅の広いものが、境界部（イ）と判断す
る。（ｄ）に示す所定幅（ト）に達しないときには、短
時間において所定の複数のｎ回の検出を繰返し、ａ＝
（最大レベル−最小レベル）/nで示すαを制御部８で演
算算出し、平均レベル＋α（ラ）、平均レベル＋２α、
平均レベル＋３α、…のように境界部（イ）の（ｄ）に
示す暗部（ト）を検出するまで２値化レベルを順次大き
くして補正する方式の制御部８のプログラムだけによる
補正方式である。これによると、境界部（イ）のレベル
差（明暗の差）が小さい場合でも、２値化レベルを小さ
な増分で変化させることができるので、境界部（イ）を
精度よく検出できる。また、境界部（イ）の明暗レベル
差が大きい場合には、２値化レベルの増分αが大きくな
るので、早く境界部（イ）を検出できる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の一実施例を示すもので、第１図は平
面図、第２図及び第３図は側面図、第４図は一部の作用
図、第５図は作用説明図、第６図は制御部の機能ブロッ
ク図である。 図中、符号１……作業機体、２……境界センサー、３…
…補正装置、８……制御部、９……傾斜センサーを示
す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】未作業地と既作業地との境界部（イ）を視
   準しながら作業機体１の走行方向を制御するコンバイン
   等の農作業機において、この作業機体１に機体の前後方
   向の傾きを検出する傾斜センサー９を設けると共に、走
   行方向前側の圃場面側の前記未作業地と既作業地との境
   界部（イ）を視準する境界センサー２を設け、この境界
   センサ２による左右方向の検出領域幅内の検出画像を拡
   大及び縮小する拡縮補正装置３を構成し、前記傾斜セン
   サー９による機体傾き検出値により、前記検出画像を機
   体水平状態時の検出領域幅における検出画像の左右幅に
   相当するよう前記拡縮補正装置３による補正を実行する
   制御部８を設けてなるコンバイン等の走行制御装置。