JP3061940B2 - 雑草検出方法 - Google Patents

雑草検出方法

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JP3061940B2 JP4102171A JP10217192A JP3061940B2 JP 3061940 B2 JP3061940 B2 JP 3061940B2 JP 4102171 A JP4102171 A JP 4102171A JP 10217192 A JP10217192 A JP 10217192A JP 3061940 B2 JP3061940 B2 JP 3061940B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一様に生育中の特定植
物群、主としてゴルフ場など芝生中の雑草の駆除が必要
とする場合の雑草検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】雑草検出方法に関しては、人間の目によ
る方法以外は、まだ確立されていない。特に田畑や芝生
に発生する雑草駆除の方法は、現在までのところ、もっ
ぱら人手による方法と除草剤などによる化学的な方法が
用いられている。
【0003】しかしながら人手に頼る方法は、特に最近
の人手不足の点からも問題があり、又、除草剤などによ
る化学的な方法は、環境汚染の点、特にゴルフ場の場
合、設置場所が山間の水源地に近接した高原地帯を開発
したものもあるため、水質汚染の点でも重大な環境汚染
に係わる社会的問題を提供している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】又上記点から見ても、
化学的な方法に頼るよりも雑草駆除の機械化、無人化が
より強く望まれる所以である。ところで、雑草駆除の機
械化に先立って問題になるのは、雑草であること検出す
る方法の確立である。画像処理による方法では、装置が
大掛りとなり、検出にも時間が掛かる。
【0005】本発明は、かかる技術的課題点に鑑み、田
畑やゴルフ場、特にゴルフ場において、一様に生えそろ
った芝生(ベントグラス)のような特定植物群のなかに
発生した異種植物(スズメノカタビラ)の検出と、その
位置検出を可能とする雑草検出方法を提供することを目
的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を達成するために、一様に生育中の特定植物群の中に
発生した異種植物の検出において、水分に対し減衰の大
きい特性を持つ照射マイクロ波の反射電界強度の変化に
より該異種植物を検出し、雑草位置検出用デ−タマップ
を作成するする構成にした。又、前記反射電界強度は、
前記照射マイクロ波とそれの散乱波の反射電界強度とノ
イズ相殺用の比較マイクロ波の反射電界強度との相対差
により構成されるようにした。前記雑草位置検出用デ−
タマップの作成は、下記システムにより構成した。 1 マイクロ波の照射開始 2 駆動部の運転開始 3 a、ディジタル化した反射信号をパソコン演算部に
入力する b、駆動部の移動位置検出用のパルスを演算部に入力す
る 4 a、ディジタル反射信号より判別デ−タを作成 b、前記移動位置検出用のパルスの計数 5 前記判別デ−タと計数パルスとを組み合わせて
雑草位置検出用デ−タマップを作成する そして上記雑草検出方法に使用する検出装置は、それぞ
れ下記に記載する構成を持つ検出部と駆動部と制御部と
より構成した。 1、前記検出部は、前記照射マイクロ波の送/受信器と
それの電磁ホ−ンとにより形成される本体と、該本体を
内蔵するようにして形成された前記照射マイクロ波の散
乱波専用の受信器を持つ散乱波専用電磁ホ−ンと、該散
乱波専用電磁ホ−ンに近接して設けられた前記比較マイ
クロ波の送/受信器とそれの電磁ホ−ンとより構成され
る。 2、前記駆動部は、上記検出部を搭載して前記二つのマ
イクロ波をそれぞれの電磁ホ−ンを介して照射物に照射
して横方向の微動走査をさせる横微動走査機構と、該走
査機構を縦方向に走行させる縦走行機構とよりなる。 3、前記制御部は、前記照射マイクロ波と比較マイクロ
波と散乱波の三つの反射電界強度をそれぞれ増幅する増
幅器と該増幅器の出力をディジタル化するA/D変換と
演算部とより構成して雑草を検出する構成にしてある。
一方前記横微動走査機構と縦走行機構とには、位置制御
可能のモ−タが設けられ、前記演算部を介して微動制御
乃至位置制御が出来るようにし、前記雑草検出に伴う位
置検出をして雑草位置検出用デ−タマップを作成する構
成にしてある。
【0007】
【作用】上記技術手段により、ほぼ一様に生育中の特定
植物群例えば特にゴルフ場に生え揃った芝生のなかに発
生した異種の植物、例えば同じイネ科の芝生(ベントグ
ラス)のなかに発生するスズメノカタビラの場合は、常
時芝刈り機等により整備されているため、当該芝生と雑
草の高さは同じ高さで人間の目で見分けることは困難で
あるが、ベントグラスとスズメノカタビラとの含有水分
の差により反射電界強度の違いから、雑草であるスズメ
ノカタビラがベントグラスの中に存在する状況を検出部
により検出でき、併せて駆動部からの位置検出用の入力
パルスにより位置状況が検出され、雑草位置検出用デ−
タマップが作成される。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等
は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲を
それに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。図1は、本発明の雑草検出方法の実施例に係わる雑
草検出方法の雑草位置検出用デ−タマップ作成システム
の概要を示すフロ−チャ−トである。以下に各ステップ
の構成を示す。
【0009】1 マイクロ波の照射開始 水分に対し減衰の大きい伝播特性を持つ周波数24.1
5GHzのマイクロ波とノイズ相殺用の10.525G
Hzの比較マイクロ波を、被検出体である一様に生え揃
った芝生(ベントグラス)とその中に発生した雑草(ス
ズメノカタビラ)に向け、直角に照射を開始する。
【0010】2 駆動部の運転開始 前記マイクロ波送受信部部及び電磁ホ−ンを搭載した、
横微動走査機構と縦走行機構とよりなる駆動部の位置制
御可能のモ−タを、指令パルスにより駆動させ運転を開
始する。
【0011】3、a、 ディジタル化した信号を演算部
に入力 24.15GHzの照射マイクロ波の反射波、及びそれ
の反射散乱波、10.525GHzの比較マイクロ波の
反射波のそれぞれの受信電界強度をそれぞれのDC増幅
器とA/D変換を経由して、X、Y、Zのディジタル信
号としてパソコン演算部に入力する。 b、 駆動部の移動位置検出用パルスを演算部に入力 前記横微動走査機構と縦走行機構のそれぞれのエンコ−
ダよりの移動位置検出用パルスをパソコン演算部に入力
する。
【0012】4、a、 ディジタル信号より判別デ−タ
を算出 前記パソコン演算部に入力したディジタル信号X、Y、
Zを使用して Q = X + Y − αZ により実効電界強度Qを算出して雑草の存在状況を示す
雑草判別デ−タを作る。(上記計算式のαは係数で、
0<α<1) b、 前記縦横の移動位置検出用のパルスの計数 前記パソコン演算部に入力した横微動走査機構と縦走行
機構よりの移動位置検出用パルスを計数して位置状況を
示す位置デ−タを作る。
【0013】5、 前記判別デ−タと位置デ−タとを
組み合わせて雑草位置検出用デ−タマップを作成する
【0014】本発明の雑草検出方法は、特定植物群(例
えば芝生)と雑草との含有水分の違いによる照射マイク
ロ波の反射電界強度の変化の模様を検出して、雑草の存
在とその位置を知るようにしたもので、その状況を図2
に示してある。図2は、本発明の検出部を横方向に移動
させたとき検出された、芝生(ベントグラス)の中の雑
草(スズメノカタビラ)の存在を示したものである。図
において横軸はある地点からの検出部の移動距離を示
し、縦軸には反射電界強度を示してある。この場合、ス
ズメノカタビラの方がベントグラスより含有水分が少な
いため吸収されずにマイクロ波が多量に反射され、反射
電界強度が大きくなっていることを示している。
【0015】図3は、本発明の雑草検出装置の一実施例
の概要を示す一部破断した側面図である。図4は、図3
の一部破断した平面図である。図において、1は検出部
で、10は横微動走査機構で、20は縦走行機構で、3
0は被照射体である。1の検出部について、その構造を
説明する。2は24.15GHzのマイクロ波の送受信
器、3は2の電磁ホ−ン、 4は24.15GHzマイ
クロ波の散乱波専用の受信器、5は4の電磁ホ−ン、6
は10.525GHzマイクロ波の送受信器、7は6の
電磁ホ−ンである。前記散乱波の専用受信器4とそれの
電磁ホ−ン5と、10.525GHzマイクロ波の送受
信器6とそれの電磁ホ−ン7とが、図4の摺動枠12、
12に取り付け金具を介して被照射体30に直角に取り
付けられ、且つ24.15GHzマイクロ波の送受信器
2とそれの電磁ホ−ン3は前記電磁ホ−ン5の内部中央
に取り付けられる構造にしてある。尚、前記それぞれの
送受信器と電磁ホ−ンは、受信器と一体構造のガンダイ
オ−ド発振器と、電磁ホ−ンとにより構成されている。
又、解像度向上のため電磁ホ−ンの開口部は最小限に押
さえられ、且つ被照射体の形状が複雑であるため、乱反
射したマイクロ波を回収する散乱波専用の受信器4と電
磁ホ−ン5とが、本体である24.15GHzマイクロ
波の送受信器2とそれの電磁ホ−ン3とを取り囲んで設
けられている。前記電磁ホ−ン5の近接した位置に、比
較波を出力する10.525GHzマイクロ波の送受信
器6とそれの電磁ホ−ン7とが設けられている。
【0016】次に、該横微動走査機構10について説明
する。該走査機構10は、本体フレ−ム11に横方向に
2本のリニアシャフト13、13を平行に設け、該シャ
フトとそれに嵌合する4個のリニアブッシュ14を介し
て検出部取り付け用の摺動枠12、12が摺動出来るよ
うにしてある。且つ、前記本体フレ−ム11の中央に
は、前記リニアシャフト13に平行にボ−ルねじ15が
回転自在に取り付けられ、該ボ−ルねじ15の回転につ
れナット16を介して、検出部1を搭載した前記摺動枠
12、12が摺動出来るようにしてある。尚、前記ボ−
ルねじ16には、位置制御可能のモ−タ例えばステッピ
ングモ−タ、又はDCサ−ボモ−タ17が接続され精密
摺動と位置規制が出来るようにしてある。且つ位置信号
を出すロ−タリ−エンコ−ダ(ステッピングモ−タ使用
の場合は不要)18が設けられている。
【0017】次に、縦走行機構20について説明する。
該走行機構20は、本体フレ−ム11の両脇に、前記検
出部1が被照射体30に適当間隔を維持して縦方向に走
行できる4輪駆動装置を設けたもので、前記フレ−ムに
設けた位置制御可能のモ−タ例えばDCサ−ボ21によ
り、適当の伝導機構を介して駆動制御が出来るようにし
てある。尚、前記4輪の従動軸側には位置信号を出すロ
−タリ−エンコ−ダ22が設けられている。
【0018】図5には、本発明の雑草検出装置の制御部
の概要を示すブロック図である。図に示すように、パソ
コン演算部50とI/O 51と検出系52と駆動系5
3とよりなる。検出系52は、A/Dコンバータと、3
個のDC増幅器よりなる増幅器群55と、照射用マイク
ロ波の送受信器と電磁ホ−ン等の検知器群56とよりな
る。前記検知器群56は、散乱波専用の受信器4とそれ
の電磁ホ−ン5と、照射マイクロ波24.15 GHz
の送受信器2とそれの電磁ホ−ン3と、比較マイクロ波
10.525GHzの送受信器6とそれの電磁ホ−ン7
とよりなる。
【0019】駆動系53は、ステッピングモ−タ又はD
Cモ−タ17とエンコ−ダ18とよりなる横微動駆動系
57と、DCモ−タ21とそれのエンコ−ダ22とより
なる縦走行駆動系58とよりなる。図に見るように、照
射マイクロ波と比較マイクロ波の照射指令は、演算部5
0よりI/O.58経由して当該送受信器2と6に出力
される。前記照射マイクロ波と比較マイクロ波と散乱波
のそれぞれの受信器2と6と4とにより受信された反射
受信電界強度は、それぞれDC増幅器55を経由してA
/Dコンバ−タ54でディジタル化されて、前記I/O
を経て演算部50に戻るようにしてある。
【0020】前記駆動系53の駆動開始の指令は、演算
部50よりI/Oを経由して出力される指令パルスによ
りなされ、駆動系57と58の起動後はそれぞれ付属し
て設けてあるエンコ−ダ18、22より移動位置検出用
パルスがI/Oを経由して演算部50に戻るようにして
ある。
【0021】斯かる構成の実施例によれば、雑草検出の
ためのマイクロ波の照射開始と駆動部の運転開始は演算
部よりI/O経由で指令され、雑草検出用検出部は前記
マイクロ波を被検出体に照射しながら、縦、横に移動し
て検出領域全般にわたり雑草の検出をする。かくして、
雑草の判別デ−タと検出部の移動した位置デ−タとを組
み合わせて、雑草位置検出用デ−タマップを作成でき
る、等の種々の著効を有す。
【0022】
【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、植物
により似たような植物でも含有水分が違うため、雑草の
判別が可能になった。雑草駆除の機械化無人化が可能に
なってきた。又、本方法はゴルフ場などの芝生のみなら
ず、農業における田畑の雑草検出にも用いることが出来
る。等の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の雑草検出方法の雑草位置検出用デ−タ
マップ作成の概要を示すフロ−チャ−トである。
【図2】本発明の雑草検出方法により雑草検出の状況を
示す図である。
【図3】本発明の雑草検出装置の一実施例の概要を示す
一部破断した側面図である。
【図4】図3の一部破断した平面図である。
【図5】本発明の雑草検出装置の制御部の概要を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 検出部 2 照射マイクロ波の送受信器 3 照射マイクロ波の電磁ホ−ン 4 散乱波専用の受信器 5 散乱波専用の電磁ホ−ン 6 比較マイクロ波の送受信器 7 比較マイクロ波の電磁ホ−ン 10 横微動走査機構 20 縦走行機構 30 被検出体 50 パソコン演算部 51 I/O 52 制御系 53 駆動系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠崎 聡 東京都江東区牡丹2丁目13番1号 株式 会社前川製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−88350(JP,A) 特開 昭57−206322(JP,A) 特開 昭48−85329(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 13/88 A01M 21/00 A01B 45/00 G01N 22/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一様に生育中の特定植物群の中に発生し
    た異種植物の検出において、水分に対し減衰の大きい特
    性を持つ照射マイクロ波の反射電界強度の変化により該
    異種植物を検出し、雑草位置検出用デ−タマップを作成
    する雑草検出方法。
  2. 【請求項2】 前記反射電界強度は、前記照射マイクロ
    波とそれの散乱波の反射電界強度とノイズ相殺用の比較
    マイクロ波の反射電界強度との相対差により構成された
    ことを特徴とする請求項1記載の雑草検出方法。
  3. 【請求項3】 前記照射マイクロ波と前記比較マイクロ
    波の送受信器と電磁ホ−ンと、散乱波専用の受信機と電
    磁ホ−ンとを持つ検出部と、横微動走査機構と縦走行機
    構とよりなる駆動部と、上記検出部と駆動部とを制御し
    て雑草を検出して雑草位置検出用デ−タマップを作成す
    る制御部とよりなる検出方法を用いて、水分に対し減衰
    の大きい特性を持つ照射マイクロ波の反射電界強度の変
    化により異種植物を検出し、雑草位置検出用デ−タマッ
    プを作成する構成とした請求項1、若しくは請求項2記
    載の雑草検出方法。
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