JP2855339B2

JP2855339B2 - コンバイン

Info

Publication number: JP2855339B2
Application number: JP1123546A
Authority: JP
Inventors: 哲哉稲田; 渉中川
Original assignee: YANMAA NOKI KK
Current assignee: YANMAA NOKI KK
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH02301809A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は連続的に穀稈を刈取って脱穀するコンバイン
に関する。

「従来の技術」従来、特開昭62−282379号公報に示す如く、カメラの
撮像信号を２値化してコーナを検出し、図形を認識する
技術がある。

「発明が解決しようとする課題」前記従来技術は、撮像信号のデータ処理を全画素に亘
って行うから、データ処理量が多くなり、演算回路の簡
略化並びに製造コスト低減などを容易に行い得ない等の
問題がある。また、特開昭63−225808号公報に示す如
く、テーブル化したデータを撮像信号に対応して読出
し、データ処理量を少なくして情報を得る技術もある
が、穀稈の収穫作業に適用させるには、穀稈の種類
（稲、麦、大豆など）及び品種別にテーブル化したデー
タを準備して使い分ける必要があり、稲または麦などの
収穫対象作物の切換が極めて面倒になる等の取扱い上の
問題がある。

「課題を解決するための手段」然るに、本発明は、走行クローラを装設させる機台上
側に脱穀部を設け、脱穀部前方に刈取部を昇降自在に取
付けると共に、圃場を撮像して未刈り穀稈と既刈り地を
判別させて未刈り穀稈の刈取り始端部を検出させるカメ
ラを設けるコンバインにおいて、脱穀部前方右側の機台
前部右隅部に支柱を介してカメラを固定させ、条刈り作
業のときに機台右側の既刈り地に最も近い最右側の未刈
り穀稈列の略延長線上にカメラを配置させ、進行方向の
未刈り穀稈と既刈り地との境界を判断した後で機体左右
幅方向の未刈利国間と既刈り地との境界を判断して最右
側の未刈り穀稈列の刈取り始端位置を検出させて走行ク
ローラの自動操作制御を行わせるように構成したことを
特徴とする。

「作用」従って、機台前部右隅部にカメラを配置させることに
より、圃場を略直進させる条刈り作業を行うとき、既刈
り地に最も近い最右側の未刈り穀稈列が１本の太い線形
にカメラに撮像され、最右側の未刈り穀稈列と既刈り地
との境界が簡単な情報処理によって適正に検出されるか
ら、機体左右幅方向の未刈り穀稈と既刈り地との境界検
出時に未刈り穀稈列り条間の圃場面（株間）が撮像され
ても、最右側の未刈り穀稈列の刈取り始端位置を容易に
検出させ得、圃場枕地で方向転換させて次刈取り工程に
移動させる自動操向動作の情報処理の簡略化を容易に行
い得ると共に、稲または麦など異なる種類の穀稈の収穫
にも穀稈と既刈り地の判別を略同一情報処理によって適
正に行わせ得、カメラなどを接続させるコントローラの
簡略化及びコスト低減並びに取扱い操作性の向上などを
容易に図り得るものである。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。第
１図は制御回路図、第２図はコンバインの全体側面図、
第３図は同平面図であり、図中（１）は走行クローラ
（２）をトラックフレーム（３）に装備する機台、
（４）は軸流式のスクリュ形扱胴（５）及び選別機構
（６）を備えていて前記機台（１）に搭載する脱穀部、
（７）は揚穀筒（８）を介して取出す脱穀部（４）の穀
粒を溜める穀物タンク、（９）は前記脱穀部（４）の下
部前方に油圧シリンダ（10）を介して昇降可能に装設す
る刈取部、（11）は運転席（12）及び運転操作部（13）
を備えていて前記穀物タンク（７）の前方に固設される
運転台、（14）は前記穀物タンク（７）の後方に備えて
いてエンジン（15）を内設するエンジン室、（16）は前
記穀物タンク（７）内の穀粒を取出す穀粒搬送オーガで
ある。

そして前記刈取部（９）は、未刈り穀稈を取入れる穀
物刈取ヘッダー（17）と、該ヘッダー（17）の後部略中
央に連結させて刈取穀稈を脱穀部（４）に送給するフィ
ーダハウスである供給室（18）によって構成すると共
に、未刈り穀稈掻込み用リール（19）と、往復駆動型第
１及び第２刈刃（20）（21）と、穀稈掻込オーガ（22）
と、穀稈強制引起装置（23）とを前記穀物ヘッダー（1
7）に備え、前記ヘッダー（17）に取込まれる刈取穀稈
を供給室（18）に内設する供給チェンコンベア（24）を
介し脱穀部（４）に送り込んで脱穀処理するように構成
している。

また前記運転操作部（13）の左側位置にカメラ支柱
（25）を立設させ、該支柱（25）上端に走行方向前方の
圃場を撮像するCCD（固体撮像素子）カラーカメラ（2
6）を設けて、ｘ−ｙ平面のような撮像画面に圃場の画
像情報を得るように構成している。

さらに、第１図に示す如く前記カメラ（26）で撮像さ
れるカラー画像よりRGB信号（赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ））により苗を圃場面より分離抽出す
る２値化回路（27）と、この２値化されたｘ−ｙ平面上
の画像に表わされる稲栽培領域（Ｎ）と非栽培領域
（Ｍ）との境界線である垂直及び水平エッジライン
（a₁）（a₂）をハウ（Hough）変換し、極座標のρ−θ
平面の正弦曲線（ρ＝xcosθ＋ysinθ）に変換してこの
エッジライン（a₁）（a₂）の直線近似エッジライン
（A₁）（A₂）を求めると共に、これらライン（A₁）
（A₂）の交点（C₂）を算出する画像処理回路（28）と、
該回路（28）で検出されるライン（A₁）（A₂）及び交点
（C₂）の出力信号に基づいて左右サイドクラッチの入切
を行うサイドクラッチソレノイド（29）（30）を操作し
機体の自動操向を行わしめる中央演算装置である制御回
路（31）と、機体の操向量を検出する操向量センサ（3
2）と、機体の走行停止及び走行速度の変速を行う走行
変速機構（33）とを備える。

上記から明らかなように、走行クローラ（２）を装設
させる機台（１）上側に脱穀部（４）を設け、脱穀部
（４）前方に刈取部（９）を昇降自在に取付けると共
に、圃場を撮像して未刈り穀稈と既刈り地を判別させて
未刈り穀稈の刈取り始端部を検出させるカメラ（26）を
設けるコンバインにおいて、脱穀部（４）前方右側の機
台（１）前部右隅部に支柱（25）を介してカメラ（26）
を固定させ、条刈り作業のときに機台（１）右側の既刈
り地に最も近い最右側の未刈り穀稈列の略延長線上にカ
メラ（26）を配置させ、進行方向の未刈り穀稈と既刈り
地との境界を判断した後で機体左右幅方向の未刈利国間
と既刈り地との境界を判断して最右側の未刈り穀稈列の
刈取り始端位置を検出させて走行クローラ（２）の自動
操向制御を行わせるもので、機台（１）前部右隅部にカ
メラ（26）を配置させることにより、圃場を略直進させ
る条刈り作業を行うとき、既刈り地に最も近い最右側の
未刈り穀稈列が１本の太い線形にカメラ（26）に撮像さ
れ、最右側の未刈り穀稈列の既刈り地との境界が簡単な
情報処理によって適正に検出され、機体左右幅方向の未
刈り穀稈と既刈り地との境界検出時に未刈り穀稈列り条
間の圃場面（株間）が撮像されても、最右側の未刈り穀
稈列の刈取り始端位置を容易に検出させ、圃場枕地で方
向転換させて次刈取り工程に移動させる自動操向動作の
情報処理の簡略化を行えると共に、稲または麦など異な
る種類の穀稈の収穫にも穀稈と既刈り地の判別を略同一
情報処理によって適正に行わせ、カメラ（26）などを接
続させるコントローラの簡略化及びコスト低減並びに取
扱い操作性の向上などを図れるように構成している。

本実施例は上述の如く構成するものにして、第５図乃
至第６図に示す如く圃場内にあって該コンバイン機体を
無人自動走行させる場合、平面視略90度で交差する稲栽
培領域（Ｎ）のコーナー（C₁）を正確に検出して機体の
方向姿勢を変換させ、この領域のエッジラインに適正に
沿わせての走行を行わしめるもので、以下第４図のフロ
ーチャートを参照してこのコーナ（C₁）を画像処理によ
って検出する手段を説明する。

今ディジタル化された画像が取込まれるとRGB信号レ
ベルのそれぞれの稲抽出条件を満たすときを「１」それ
以外のときを「０」とする２値化処理が行われ、次に第
７図に示す如く画面の上方よりｘ軸と平行に右側の非栽
培領域（Ｍ）より左側の栽培領域（Ｎ）に向け実線矢印
の如く走査が行われ、連続した「０」から連続した
「１」に変化する微分点となる変化点を検索する。つま
りこの変化点が領域（Ｍ）（Ｎ）の境界点となるもの
で、画面上を上から下方向に一定の定められた順序に従
ってなぞることにより領域（Ｍ）（Ｎ）との境界垂直エ
ッジライン（a₁）には多数の変化点である垂直エッジ候
補点（x_n,y_n）が抽出される。そして栽培領域（Ｎ）の
コーナ（C₁）である垂直エッジライン（a₁）の最下端の
コーナ候補点（x_c、y_c）を抽出するとき、画面の左側よ
りｙ軸と平行に下側の領域（Ｍ）より上側の領域（Ｎ）
に向け破線矢印の如く走査し、付号が「０」から「１」
に変わる変化点を前述同様に検索し、領域（Ｍ）（Ｎ）
との境界水平エッジライン（a₂）上に多数の水平エッジ
候補点（x_m、y_m）を抽出する。またこのような走査時に
あっては稲の存在する領域は予め分っているため、稲の
存在しない画面の端から走査を開始し変化点を抽出する
とき、その時点で次の列の走査に移り、これら処理動作
を繰り返すことによってこの検索時での高速化を可能に
できるものである。またこの場合、付号が連続した
「０」から連続した「１」に変化してこの「１」が一定
数連続するような、この「１」に変化がないことが確認
されたとき次の列の走査に移るものであって、非栽培領
域（Ｍ）走査中に例え刈残し稈や異物など抽出して
「１」に一時的に変化することがあってもこれらの影響
を受けることがないように設けたものである。

そしてこれら各候補点（x_n、y_n）、（x_c、y_c）、
（x_m、y_m）が抽出されると、各エッジライン（a₁、a₂）
の直線近似を求める如くハウ変換処理が行われるもの
で、各候補点（x_n、y_n）、（x_c、y_c）、（x_m、y_m）を第
８図に示す如く、ρ−θ平面上にρ＝xcosθ＋ysinθの
正弦曲線で表わされる極座標の幾何学的パラメータに変
換する。即ち、ｘ−ｙ平面とρ−θ平面との間にあって
は、ｘ−ｙ表面上における直線上の１点（x₁、y₁）はρ
−θ表面上で正弦曲線ρ＝x₁cos θ＋y₁sin θに変換さ
れ、ｘ−ｙ平面上における直線ρ_１＝xcosθ_１＋ysinθ
_１はρ−θ平面上で１点（ρ_１、θ_１）に変換されるも
ので、したがってｘ−ｙ平面上で同一直線上に多数の点
がある場合、ρ−θ平面上でこれら点に対応して多数描
かれる正弦曲線の一つの交点を見い出すことによってｘ
−ｙ平面上での直線が求められるものである。そしてこ
の場合ｘ−ｙ平面上での同一直線上に多数の点がある
程、ρ−θ平面上にあっては多数の曲線により交点が形
成されるもので、該実施例の場合第６図に示す如く画面
に対し垂直なエッジライン（a₁）は比較的に鮮鋭に検出
できるが、水平なエッジライン（a₂）は左右稲列の隔た
りなどもあって稲穀稈の一つ一つが画像データとして得
られる状態となって鮮鋭さに欠け、したがって１本の直
線上にあるエッジ候補点（x_n、y_n）、（x_m、y_m）をみた
場合垂直エッジライン（ａ）側の候補点（x_n、y_n）の数
が通常上回り、ρ−θ平面上にあっては最も多く曲線が
交差するところの交点（ρ_１、θ_１）を特定値として見
出すことにより垂直の近似エッジライン（A₁）が求めら
れるものである。

而してρ−θ平面上には各候補点（x_n、y_n）、（x_m、
y_m）、（x_c、y_c）の数に応じただけの曲線群が得られ、
次にこの曲線群のうち最も多く曲線が交差する座標点つ
まり交点（ρ_１、θ_１）を検索するもので、Δθ_１の幅
で区切った交点検索用の窓（W₁）を−π/2からπ/2まで
の間を順次移動させて、上記交点（ρ_１、θ_１）を検索
する。そしてコーナ候補点（x_c、y_c）がρ−θ平面上で
１本の正弦曲線（Ｓ）で表わされるとき、該曲線（Ｓ）
も交点（ρ_１、θ_１）近傍を通る状態にあるため（点
（x_c、y_c）が近似エッジライン（A₁）上にあるときには
曲線（Ｓ）は交点（ρ_１、θ_１）を通る）、水平の近似
エッジライン（A₂）を求めるに際しては、その特定値で
ある交点（ρ_２、θ_２）は前記交点（ρ_１、θ_１）に対
し略90度（π/2）のコーナ角度分離された位置の正弦曲
線（Ｓ）上かその近傍部にあると推測され、ρ−θ平面
上でのこの交点（ρ_２、θ_２）検索時にあっては、θ位
置がθ_１＋π/2近傍でρ位置が曲線（Ｓ）に沿う近傍の
区域（Ｚ）内に特定される状態となって、該区域（Ｚ）
で最も多数の曲線が多く交差するところを見つけ出すこ
とによってｘ−ｙ平面上での水平近似エッジライン
（A₂）に対応する交点（ρ_２、θ_２）を容易に求めるこ
とができるものである。したがってこの交点（ρ_２、θ
_２）検索時にあっては前記Δθ_１の幅より小のΔθ
_２（Δθ_２＜Δθ_１）の幅で区切った交点検索用窓
（W₂）を区域（Ｚ）のθ_３内で移動させて、交点
（ρ_２、θ_２）の検索幅を一定範囲内に絞っての効率的
にして確実な交点（ρ_２、θ_２）の検索を可能にできる
ものである。

そして第８図に示す如く、これら交点（ρ_１、θ_１）
（ρ_２、θ_２）が検索されると、ρ_１＝xcosθ_１＋ysin
θ_１、ρ_２＝xcosθ_２＋ysinθ_２の関係式よりｘ−ｙ平
面において２本の近似エッジライン（A₁）（A₂）が特定
され、これらライン（A₁）（A₂）か求められる交点が栽
培領域（Ｎ）での近似エッジラインコーナ点（C₂）とな
り、該コーナ点（C₂）の検出後にあってはこの検出値に
基づいて前記クラッチソレノイド（29）（30）が適宜操
作され、機体の操向制御が行われるものである。

「発明の効果」以上実施例から明らかなように本発明は、走行クロー
ラ（２）を装設させる機台（１）上側に脱穀部（４）を
設け、脱穀部（４）前方に刈取部（９）を昇降自在に取
付けると共に、圃場を撮像して未刈り穀稈と既刈り地を
判別させて未刈り穀稈の刈取り始端部を検出させるカメ
ラ（26）を設けるコンバインにおいて、脱穀部（４）前
方右側の機台（１）前部右隅部に支柱（25）を介してカ
メラ（26）を固定させ、条刈り作業のときに機台（１）
右側の既刈り地に最も近い最右側の未刈り穀稈列の略延
長線上にカメラ（26）を配置させ、進行方向の未刈り穀
稈と既刈り地との境界を判断した後で機体左右幅方向の
未刈利国間と既刈り地との境界を判断して最右側の未刈
り穀稈列の刈取り始端位置を検出させて走行クローラ
（２）の自動操向制御を行わせるように構成したもの
で、機台（１）前部右隅部にカメラ（26）を配置させる
ことにより、圃場を略直進させる条刈り作業を行うと
き、既刈り地に最も近い最右側の未刈り穀稈列が１本の
太い線形にカメラ（26）に撮像され、最右側の未刈り穀
稈列と既刈り地との境界が簡単な情報処理によって適正
に検出されるから、機体左右幅方向の未刈り穀稈と既刈
り地との境界検出時に未刈り穀稈列り条間の圃場面（株
間）が撮像されても、最右側の未刈り穀稈列の刈取り始
端位置を容易に検出させることができ、圃場枕地で方向
転換させて次刈取り工程に移動させる自動操向動作の情
報処理の簡略化を容易に行うことができると共に、稲ま
たは麦など異なる種類の穀稈の収穫にも穀稈と既刈り地
の判別を略同一情報処理によって適正に行わせることが
でき、カメラ（26）などを接続させるコントローラの簡
略化およびコスト低減並びに取扱い操作性の向上などを
容易に図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御回路図、第２図はコンバインの全体側面
図、第３図は同平面図、第４図はフローチャート、第５
図は作業説明図、第６図は撮像画面の説明図、第７図は
エッジ候補点の説明図、第８図はハウ変換座標における
説明図、第９図は近似エッジラインの説明図である。（A₁）（A₂）……近似エッジライン（Ｍ）……非作物領域（Ｎ）……作物領域（Ｓ）……正弦曲線（変換値）（x_c、y_c）……コーナ候補点（x_m、y_m）（x_n、y_n）……エッジ候補点（ρ_１、θ_１）（ρ_２、θ_２）……交点（特定値）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 1/02 A01B 69/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走行クローラ（２）を装設させる機台
（１）上側に脱穀部（４）を設け、脱穀部（４）前方に
刈取部（９）を昇降自在に取付けると共に、圃場を撮像
して未刈り穀稈と既刈り地を判別させて未刈り穀稈の刈
取り始端部を検出させるカメラ（26）を設けるコンバイ
ンにおいて、脱穀部（４）前方右側の機台（１）前部右
隅部に支柱（25）を介してカメラ（26）を固定させ、条
刈り作業のときに機台（１）右側の既刈り地に最も近い
最右側の未刈り穀稈列の略延長線上にカメラ（26）を配
置させ、進行方向の未刈り穀稈と既刈り地との境界を判
断した後で機体左右幅方向の未刈利国間と既刈り地との
境界を判断して最右側の未刈り穀稈列の刈取り始端位置
を検出させて走行クローラ（２）の自動操向制御を行わ
せるように構成したことを特徴とするコンバイン。