以下、本発明に係る光学式穀粒評価装置の実施形態をコンバインにて収穫した穀粒を測定対象とする場合について図面に基づいて説明する。すなわち、この実施形態では、光学式穀粒評価装置は穀物を収穫するコンバインに搭載されている。
図1は、光学式穀粒評価装置が搭載された自脱型のコンバインの全体を示す側面図であり、図2は平面図である。このコンバインは、左右一対のクローラ走行装置1によって機体が自走するように構成され、機体フレーム2の前部に刈取部3が支持され、機体フレーム2の後部に脱穀装置4と穀粒タンク5とが支持されている。又、走行機体の前部の横一端側に、運転座席6を有する運転部7が備えられ、運転座席6の下方にエンジン8が備えられている。伝動系について詳述はしないが、エンジン8の動力が各部に伝達されて機体走行しながら刈取作動を行うように構成されている。
脱穀装置4は、左横側に設けられたフィードチェーン(図示せず)によって刈取部3から搬送された刈取穀稈の株元側を挟持して機体後方側に搬送しながら、穂先側は脱穀部の扱室(図示せず)に供給され、回転駆動される扱胴(図示せず)によって脱穀される。脱穀装置4は、扱室の下部に設けた選別部における揺動選別及び風選別によって、脱穀処理物が、穀粒とワラ屑等の塵埃とに選別され、単粒化した穀粒は脱穀機体内の底部に落下する。塵埃は脱穀機体の後外側に排出される。
図2に示すように、脱穀装置4の内部の底部には1番スクリューコンベヤ9が設けられている。単粒化した穀粒は、1番スクリューコンベヤ9によって脱穀機体の横方向に沿って穀粒タンク5側に横送り搬送され、揚穀装置10にて搬送されて穀粒タンク5内に貯留される。
穀粒タンク5について説明する。
穀粒タンク5は、機体フレーム2のうちの脱穀装置4に対して走行機体右横側、かつエンジン8の後方の部分に配置されている。穀粒タンク5の左横側部に揚穀装置10が配置されている。揚穀装置10の搬送終端部は、穀粒タンク5の横側部5aに接続されている。図3に示すように、揚穀装置10は回転駆動される揚送スクリュー11を備え、穀粒は揚送スクリュー11よって揚穀装置10の吐出口12に揚送される。揚送スクリュー11の吐出口12に対向する位置に回転羽根13が一体回転自在に設けられている。揚送スクリュー11からの穀粒が回転駆動される回転羽根13による跳ね飛ばしにより、吐出口12から穀粒タンク5の穀粒貯留空間5bに吐出される。従って、脱穀装置4からの穀粒は、穀粒タンク5の穀粒貯留空間5bに順次貯留される。
図1,3に示すように、穀粒タンク5の底部に走行機体前後向きの底スクリュー14が設けられている。穀粒タンク5の後外側に走行機体上下向きの縦スクリューコンベヤ15が設けられ、縦スクリューコンベヤ15の上端部から横スクリューコンベヤ16が延出されている。穀粒タンク5に貯留された穀粒が、底スクリュー14、縦スクリューコンベヤ15及び横スクリューコンベヤ16によって搬送され、吐出筒17から吐出される。
図3に示すように、穀粒タンク5の下部に機体フレーム2によって支持されたロードセル18が配置されている。このロードセル18により、穀粒タンク5に貯留された穀粒の重量が計測される。さらに、穀粒タンク5の前部に光学式穀粒評価装置19が配置されている。光学式穀粒評価装置19により、脱穀装置4から搬出されて穀粒タンク5に投入される穀粒の内部品質が評価される。ロードセル18及び光学式穀粒評価装置19による計測結果は、運転部7に設けた表示装置20に表示される。
光学式穀粒評価装置19は、詳細については後述するが、上下方向に幅広で且つ左右方向に幅狭の前後方向視矩形状であって、且つ、前後幅は左右方向の幅よりも小さい全体として前後方向に薄い箱形状に形成されている。そして、この光学式穀粒評価装置19は、穀粒タンク5における前側壁5Fの運転部7側に備えられる。
すなわち、図7〜10に示すように、光学式穀粒評価装置19は、上下両側に連結フランジ部24を備えており、この連結フランジ部24を用いて穀粒タンク5における前側壁5Fにボルトによって連結する。前側壁5Fには、計測用の光が通過する箇所に後述する測定ヘッド31が挿通する箇所にだけ開口が形成されており、光学式穀粒評価装置19は、穀粒タンク5の穀粒貯留空間5bと仕切られた状態で前側壁5Fの運転部7側に位置する状態で、穀粒タンク5の外方側に備えられる。
穀粒タンク5の穀粒貯留空間5bにおける光学式穀粒評価装置19の後部側箇所に、穀粒評価を行うために穀粒を一時的に貯留するサンプリング部25が形成されている。サンプリング部25は、穀粒タンク5に投入された穀粒の一部を、光学式穀粒評価装置19の計測対象として一時的に貯留し、光学式穀粒評価装置19による計測が終了すると、貯留されていた穀粒は穀粒タンク5の穀粒貯留空間5bに排出される。
〔サンプリング部〕
次にサンプリング部25について説明する。
図4に示すように、サンプリング部25は、穀粒タンク5上下向きの筒状の保持部形成体26の内部に穀粒を一時的に保持する受け止め保持部27が形成されている。そして、受け止め保持部27の上部に配備した満杯センサ28と、受け止め保持部27の下部側を開閉する開閉板29と、開閉板29を操作する開閉操作機構30とを備える。
図4に示すように、受け止め保持部27の上方箇所のうち、受け止め保持部27に対して光学式穀粒評価装置19の測定ヘッド31が位置する側とは反対側に位置する箇所に、受け止め保持部27の一方の壁面を形成する壁板32の上部に一体形成する状態で傾斜案内面33が備えられている。サンプリング部25の上方に来た穀粒を傾斜案内面33によって受け止め保持部27に向けて流下案内する。
開閉操作機構30は、図4,5に示すように、保持部形成体26の内部のうちの受け止め保持部27の下方に位置する部位に配備した電動モータ34及び電動モータ34にて回転操作される回転カム35を備えている。電動モータ34は、保持部形成体26と、保持部形成体26の内部に固定した壁部材37とによって形成されたモータ室36に収容されている。回転カム35は、電動モータ34によって駆動されて開閉板29を開閉操作する。開閉板29は、支持軸29aの軸芯Xまわりで揺動自在に保持部形成体26に支持されている。
図4は、開閉板29を閉じた状態のサンプリング部25を示す側面図である。図6(b)は、開閉板29を上昇閉位置に操作した状態の開閉操作機構30を示す正面図である。図4と図6(b)とに示すように、回転カム35は、回転軸芯Y1まわりに閉操作側に回転駆動され、大径部35aが回転軸芯Y1よりも上方に位置すると、閉じ状態になる。回転カム35は、閉じ状態になると、大径部35aが開閉板29の裏面側のうちの開閉軸芯X寄りの部位に当接して押し上げ作用することにより、開閉板29を上昇閉位置となる。
図5は、開閉板29を開いた状態のサンプリング部25を示す側面図である。図6(a)は、開閉板29を下降開位置に操作した状態の開閉操作機構30を示す正面図である。図5と図6(a)とに示すように、回転カム35は、回転軸芯Yまわりに開操作側に回転駆動され、大径部35aが回転軸芯Y1よりも下方に位置すると、開放状態になる。回転カム35が、開放状態になると、開閉板29に対する大径部35aの押し上げ作用が解除され、開閉板29は重量によって下降開位置となる。
回転カム35は、開閉板29の下降開位置において、開閉板29の裏側において屈曲部29bによって形成される凹入部29cに入り込む。これにより、下降開位置になった開閉板29は、電動モータ34寄りの箇所に位置して落下通路38を広くする。
電動モータ34の横側に回転ポテンショメータ39が備えられている。図4,5,6に示すように、回転ポテンショメータ39の回転操作軸39aから検出アーム40が一体回転自在に延出されている。検出アーム40は、回転カム35の周面に接触作用する検出部41を備えている。回転ポテンショメータ39は、開閉板29の上昇閉位置及び開閉板29の下降開位置を検出する。
満杯センサ28は、静電容量型の近接センサによって構成されている。満杯センサ28は、保持部形成体26において、平面視で、測定ヘッド31の光投射方向(図4の左右方向)に対して交差する向きに配置されている。
満杯センサ28は、受け止め保持部27の上下方向に対して傾斜した状態で保持部形成体26のうちの受け止め保持部27に向かう表面に取付けてある。つまり、満杯センサ28が保持部形成体26の表面から突出する部位に穀粒が乗ることがあっても、穀粒が満杯センサ28の傾斜によって自ずと落下する。
満杯センサ28が受け止め保持部27における穀粒の満杯状態を検出すると、貯留された穀粒の光学式穀粒評価装置19による計測が行われ、光学式穀粒評価装置19による計測が終わると、開閉板29が開位置に制御される。これにより、一時的に貯留されていた穀粒は、落下通路38を通って穀粒タンク5の穀粒貯留空間5bに落下する。
開閉板29の開放時から、計測済みの穀粒を排出するのに必要な排出時間として設定した設定排出時間が経過し、かつ、満杯センサ28が満杯状態を検出していないことを条件として、開閉操作機構30の開閉板29が閉位置に切り替えられる。これにより、入り込む穀粒が再び計測対象として貯留される。
〔光学式穀粒評価装置〕
光学式穀粒評価装置19について説明する。
この実施形態における光学式穀粒評価装置19は、近赤外光の分光スペクトルデータを利用した分光分析による成分分析方法を用いて内部品質を計測するものであり、近赤外光を穀粒に投射して、透過光の分光分析に基づいて吸収スペクトルを計測する。その計測結果を評価することで、穀粒に含まれる水分、タンパク質、アミロース等の成分量を算定する。更に、光学式穀粒評価装置19は、水分、タンパク質、アミロース等の成分量の算定結果を基に、穀粒の食味を判別することも可能である。
以下、具体構成について説明する。
図7に示すように、光学式穀粒評価装置19は、受け止め保持部27内に計測用の光を照射する光源としてのリフレクター(集光反射板)付きのハロゲンランプ50を備えたランプユニット51と、電源コード52を介して供給される電力を調整してハロゲンランプ50に供給する電源ユニット53と、穀粒に照射された光のうち穀粒を透過した光を受光して、その受光した光の分光分析を行う分光測定ユニット54と、分光測定ユニット54における電気的な制御を行うとともに、検出情報に基づいて穀粒の内部品質を評価するための種々の演算処理を行う制御ユニット55と、測定対象(穀粒)に対向する測定ヘッド31と、それらの各装置を収納する箱形状の収納ケース57とを備えている。
測定ヘッド31は、ハロゲンランプ50からの光を貯留状態の穀粒に照射する投光窓部58及び穀粒を透過した光が入射するとともに投光窓部58と間隔をあけて並置される受光窓部59を備えている。この測定ヘッド31は、穀粒タンク5における前側壁5Fに形成された開口を通してサンプリング部25の受け止め保持部27に向けて露出しており、貯留される穀粒に対向する状態で備えられる。
そして、分光測定ユニット54と制御ユニット55とにより、受光窓部59にて受光した光の情報に基づいて穀粒を評価する穀粒評価部60が構成される。
図9,10に示すように、収納ケース57は、受け止め保持部27の壁体に隣接配置される長方形状のベース壁61を底壁(底面)として備え、収納空間を作り出す角筒状の周壁62がベース壁61の周縁部から立設されている。そして、図9に示すように、収納空間を覆うために周壁62により形成された開口を覆う蓋体63がボルトで固定される状態で備えられている。収納ケース57は、コンパクトに各装置を収納する状態となっている。
図10に示すように、ベース壁61には、受け止め保持部27に貯留されている穀粒に臨むように測定ヘッド31を固定するための貫通孔としてのヘッド装着孔64が形成され、このヘッド装着孔64に測定ヘッド31が挿入される。つまり、ベース壁61は、貯留された穀粒に向き合う測定壁として機能する。さらに、ランプユニット51、電源ユニット53、分光測定ユニット54、及び、制御ユニット55もベース壁61に位置決めされた状態で固定されている。
〔ランプユニット〕
ランプユニット51について説明する。
図11,12に示すように、ランプユニット51は、略箱形状に形成されたランプハウジング70内に、光源としてのリフレクター付きのハロゲンランプ50が収納されている。このハロゲンランプ50は、受け台71に載置され、且つ、押え板72により押えて保持する状態で備えられている。受け台71は、ハロゲンランプ50の光が通過する光通過用開口73が形成され、その光通過用開口73の周囲に載置保持部74を備え、この載置保持部74にてハロゲンランプ50のリフレクター50aが接当する状態で載置支持されている。そして、押え板72は、ハロゲンランプ50を押えた状態で左右両側端部の折れ曲がり部72aが受け台71に形成された係止部71aに係止され、浮き上がりが阻止されている。受け台71は、載置保持部74の横側に取付部71bが形成され、その取付部71bがランプハウジング70に固定されている。
受け台71よりもハロゲンランプ50の光投射方向下手側の箇所には、ハロゲンランプ50から投光される光のうち赤外線を遮断して穀粒に熱が伝わり難くする熱線カットフィルター75と、ハロゲンランプ50から投光される光の強さが均等になるように光を拡散させる拡散フィルター76と、耐熱性のシール部材77とが、フィルター保持具78により保持される状態で備えられている。
ランプハウジング70は、後述するように分光測定ユニット54を支持する矩形状の支持台79に固定されている。支持台79には、測定ヘッド31が備えられており、ハロゲンランプ50から投光した光が測定ヘッド31の投光窓部58に照射されるようになっている(図15参照)。
又、ハロゲンランプ50から投光された光の一部を評価結果の補正情報として利用するようになっている。すなわち、図11,21に示すように、フィルター保持具78よりも光投射方向下手側の箇所に、ハロゲンランプ50から投光された光の一部を光投射方向と略直交する方向、すなわち、分光測定ユニット54側に向けて反射する第1の反射体としての反射板80が備えられている。そして、ランプハウジング70の分光測定ユニット54側の側面にスリット81(幅狭の開口)が形成され、反射板80にて反射した光をこのスリット81を通して分光測定ユニット54に向けて導くことができるようになっている。
図11に示すように、反射板80は、ランプハウジング70の光投射方向下手側における横一側端部に位置する状態で備えられている。又、反射板80にて反射され、スリット81を通して照射される補正用の光の光量を変更調整可能な光量調整部材82が備えられている。図11に示すように、光量調整部材82は、一端部にL字形に折り曲げられた折り曲げ部82aを有する帯板状の部材にて構成されている。ランプハウジング70の分光測定ユニット54側の側面における内面側に、上下2箇所に夫々左右一対の支持具83が備えられ、これらの支持具83により、光量調整部材82がスライド移動自在に支持されている。
光量調整部材82はスライド移動することで、スリット81が開放される面積、すなわち、開口の大きさを変更調整できるように構成されている。図12に示すように、ランプハウジング70に備えられた固定部84に相対回動自在で且つ光量調整部材82の折り曲げ部82aに螺合する調節ネジ85が備えられている。この調節ネジ85を回動させて光量調整部材82のスライド方向の位置を調整することにより、スリット81における開口の大きさを変更調整できるように構成されている。
このようなスリット81の開度調整作動は、収穫作動を開始する前に、予め手動操作にて行う必要がある。
図18に示すように、ランプハウジング70の光投射方向下手側の側面には、その中央位置よりも分光測定ユニット54側に偏倚した箇所にハロゲンランプ50からの光が通過する投光用開口86が形成されている。ハロゲンランプ50は、リフレクター50aにて集光した光をこの投光用開口86に向けて投射するようにランプハウジング70の筒長手方向に対して少し傾斜する姿勢で支持されている。
ランプユニット51には、高温になるハロゲンランプ50が収納されるランプハウジング70内の温度上昇を抑制するために、低温の外気を取り入れて高温の空気を外部に排出するための冷却ファン87が備えられている。すなわち、図11,12に示すように、ランプハウジング70の分光測定ユニット54側の側面に隣り合う側面に通気用開口88が形成され、その側面の外方側にランプハウジング70内の空気を外部に排出する排気ダクト89が備えられている。その排気ダクト89の内部に冷却ファン87が備えられている。
ランプハウジング70の分光測定ユニット54側の側面と対向する側面に、外気取り入れ用の開口90が形成されており、この外気取り入れ用の開口90の外方側には除塵フィルター91が備えられている。排気ダクト89の出口89a付近にも除塵フィルター91が備えられている。
図7に示すように、ランプユニット51は、収納ケース57の内部に収納されている。つまり、収納ケース57の周壁62のうちの長手方向に沿う一方の側壁62aの内側に沿うようにランプユニット51が配備されている。そして、図10に示すように、収納ケース57の長手方向に沿う一方の側壁62aには、外気取り入れ用の開口90に対応する箇所に吸気口92が形成され、排気ダクト89の出口89aに対応する箇所に排気口93が形成されている。
図12に示すように、外気取り入れ用の開口90と排気ダクト89の出口89aとが同一平面上に位置する状態で形成されている。ランプユニット51を収納ケース57の側壁62aの内側に沿わせて配備することで、外気取り入れ用の開口90と収納ケース57の吸気口92とが連通接続されるとともに、排気ダクト89の出口89aと収納ケース57の排気口93とが連通接続される。
そして、冷却ファン87が通風作用することにより、収納ケース57の吸気口92から外気が吸気されるとともに、ランプハウジング70の内部の空気が排気ダクト89を通り排気口93から外部に排出される。
従って、ランプハウジング70及び排気ダクト89により、内部を低温の外気(冷却風)が通風する通風ケーシング94が構成されている。又、ランプハウジング70に形成された外気取り入れ用の開口90が冷却風を給気する給気口に対応し、排気ダクト89の出口89aが冷却風を外部に排気する排気口に対応している。
図8,10に示すように、収納ケース57の外方側には、収穫作業に伴って発生する塵埃が多く含まれる外気を吸気するときに、早期に目詰りしないように大型の除塵フィルター95を内装するとともに、排気口96から塵埃が侵入しないように外方を覆う状態で排気路97を形成する換気ユニット98が備えられている。
図22に示すように、換気ユニット98は、長尺状の除塵フィルター95と、その除塵フィルター95を収納するとともに屈曲状の排気路97が形成された通気路形成部材99とを備えている。この通気路形成部材99は、図10に示すように、一側面が開放された断面矩形状の略箱状体で形成されている。収納ケース57の長手方向に沿う一方の側壁62aに沿って直線状に延びる部分には、除塵フィルター95を収納するフィルター収納部100が形成されている。収納ケース57の長手方向に沿う一方の側壁62aからそれに連なる上部壁62bに向けて略L字形に延びる状態で屈曲状の排気路97が形成されている。フィルター収納部100と排気路97とは遮断壁101により区画されている。
通気路形成部材99は、排気路97の端部箇所に形成された係止部102が収納ケース57に備えられた係止具103に係止した状態で、下端部に固定のブラケット104を収納ケース57に備えられたブラケット105に1本のボルト106で固定することにより、収納ケース57に固定状態で装着される。尚、収納ケース57との接当箇所には、全周にわたりシール材107が設けられている。このように構成することで、通気の漏れが無いようにしながら、1本のボルト106を外すと、容易に通気路形成部材99を取外すことができ、除塵フィルター95の交換や清掃等のメンテナンス作業を容易に行えるようにしている。
通気路形成部材99を装着すると、フィルター収納部100の上方側箇所が収納ケース57の吸気口92に連通接続される。図22に示すように、フィルター収納部100の下方側の角部に吸気口108が形成されている。フィルター収納部100の内部には、後部側に通気用の空間を備えており、長尺状の除塵フィルター95の一部が目詰りすると、長手方向に異なる位置を通風させて目詰りしていない箇所を通風させることができ、短期間で除塵フィルター95が詰まりを起すことを回避できるようにしている。
〔分光測定ユニット〕
分光測定ユニット54について説明する。
図13,14,15に示すように、分光測定ユニット54は、ユニット全体を支持するとともに、収納ケース57に複数箇所をボルト連結して固定された矩形状の支持台79、穀粒からの光を受光してその光を分光して各波長毎の光の強度を計測して特定波長における光の減衰率を計測する分光分析部120、穀粒に光を投射して穀粒からの光により計測処理を行う状態、補正情報により補正を行う状態、計測等を行わない待機状態等に切り換える切換機構121等を備えている。
支持台79の底面部には、測定ヘッド31が備えられている。すなわち、図15に示すように、支持台79の底面部に、外方側に向けて円柱状に突出する円形突出部79aが一体的に形成されている。円形突出部79aには、ハロゲンランプ50から投射される光を穀粒に向けて通過させる投光用開口122と、穀粒からの光を分光分析部120に向けて通過させる受光用開口123とが挿通する状態で形成されている。この円形突出部79aの外方への突出箇所に、円柱状の外周部に円形の凹部を備えたカバー部材124が外嵌装着され、外方側から円板状の押え板125によって押し付けられた状態でボルト止め固定されている。
図14に示すように、カバー部材124と円形突出部79aとの間には、円形状の投光側ガラスプレート126と円形状の受光側ガラスプレート127とが、Oリング128を介して挟み込まれている。尚、図15では、投光側ガラスプレート126と受光側ガラスプレート127は、カバー部材124に装着された状態となっている。カバー部材124及び円形突出部79aの夫々には、互いに対抗する面に、投光側ガラスプレート126と円形状の受光側ガラスプレート127とが入り込むための円形状の凹入部が形成され、位置ずれのない状態で挟み込むことができるようになっている。投光側ガラスプレート126及び受光側ガラスプレート127は、貯留状態の穀粒に密接するように配置されるので、保護膜として機能するように硬質ガラスで作られている。
図18に示すように、支持台79における円形突出部79aの近傍に備えられた取付部129に、ランプハウジング70が固定されている。ランプハウジング70は、光投射方向下手側の側面に形成された投光用開口86が円形突出部79aに対応する位置となるように装着される。
従って、ハロゲンランプ50から投光される光が投光用開口122及び投光側ガラスプレート126を通して、受け止め保持部27内に貯留されている穀粒に投射される。このように穀粒に光を照射する箇所が投光窓部58を構成する。又、投光窓部58から穀粒に照射されて穀粒内部を透過した光が、受光側ガラスプレート127及び受光用開口123を通して分光分析部120に入射する。このように光を受光する箇所が受光窓部59を構成する。そして、円形突出部79a、カバー部材124、投光側ガラスプレート126、受光側ガラスプレート127、Oリング128、押え板125等により、測定ヘッド31が構成される。
投光窓部58と受光窓部59とは、投光窓部58から穀粒に照射され穀粒内部を透過した光の一部が受光窓部59に入射しやすいように所定の間隔をあけて並置されている。これは、光学式穀粒評価装置19の測定原理が、投光窓部58から出た照射光が穀粒内を通過することによって吸収される割合(吸光度)が、穀粒の品質(水分含有量など)によって異なることを利用しているからである。照射されて穀粒内を透過して出てきた透過光が受光窓部59に入射されなければならないが、その際、投光窓部58から出た照射光が直接受光窓部59に入ることは避けなければならない。投光窓部58から出た照射光はできるだけ穀粒に入射し、穀粒を透過した光はできるだけ受光窓部59に入射することが好ましい。このため、投光窓部58と受光窓部59とは、測定時に貯留状態の穀粒に密接するように、外部に露出している。さらに、投光窓部58から受光窓部59に光が直接入射しないように投光窓部58と受光窓部59との間で外方向に(穀粒側に)突出する突条部130が設けられている。さらに、周囲からの光の入射を避けるためには、投光窓部58と受光窓部59とを外囲する遮蔽周壁131が設けられる。
すなわち、カバー部材124には、投光側ガラスプレート126と受光側ガラスプレート127とが露出するように第1孔124aと第2孔124bが設けられている。この第1孔124aと第2孔124bの周縁部は、突条部130を作り出すべくメガネ縁状に盛り上げられている。同様に、カバー部材124の周領域もリング状に盛り上げられており、このリング状の盛り上げ部が、遮蔽周壁131として機能する。
支持台79の底面部における円形突出部79aの内面側には、ハロゲンランプ50からの光の投光窓部58の通過を許容する開状態と通過を阻止する閉状態とに切り換え自在なシャッター132が備えられている。このシャッター132は、円板状の回転体としての円板体133にて構成される。図14、16〜18に示すように、支持台79の底面部(投光窓部58と受光窓部59とが取り付けられる取り付け面に対応)に対して略直交する方向に沿う軸芯Y2周りで回転自在な円板体133が備えられ、円板体133の外周縁部における周方向の一部を切欠いて切欠凹部134が形成されている。この円板体133は、駆動モータ135により回転駆動され、切欠凹部134が投光用開口122に重なる計測用回動位置に位置すると、ハロゲンランプ50からの光の投光窓部58の通過を許容する。すなわち、シャッター132が開状態となる。一方、切欠凹部134が投光用開口122から外れると、投光用開口122が遮断され、ハロゲンランプ50からの光の投光窓部58の通過が阻止される。すなわち、シャッター132が閉状態となる。駆動モータ135は、ステッピングモータにて構成され、円板体133を任意の回動位相に回転させることができるように構成されている。
円板体133は、外周側部分と内周側部分とが軸芯方向に位置をずらせるように、それらの中間部に傾斜状態の段部133Aが形成されている。この円板体133は、金属材にて構成されるとともに、光を反射し易いように表面処理が施されている。
円板体133における支持台79とは反対側箇所に、円板体133と一体的に回動する円形状の保持部材136が備えられている。保持部材136は、円形状の上面部136Aとその上面部136Aの外周部から軸芯方向一方側に延びる円筒状の周面部136Bとを一体的に備える。この保持部材136は円板体133の内周側部分を覆うように設けられている。又、円板体133と保持部材136とは、接当箇所に隙間が生じないように周方向に離間した4箇所においてボルト連結され、一体的に回動自在に設けられている。
円板体133における切欠凹部134に対応する位置であって径方向内方側に寄った位置に、受光窓部59にて受光した穀粒からの光が通過する計測用通過孔137が形成されている。保持部材136の上面部136Aには、円板体133が計測用の回動位置にあるときに、円板体133における計測用通過孔137に対応する位置に、穀粒からの光を透過させる挿通孔138が形成されている。穀粒からの光は、支持台79の受光用開口123、円板体133の計測用通過孔137、及び、保持部材136の挿通孔138を通過して、分光分析部120の入光部139に入射するように構成されている。
又、保持部材136には、ハロゲンランプ50からの光を通過させて分光分析部120に入射する補正用の光学フィルターが備えられる。この光学フィルターは、ハロゲンランプ50からの光を取り込んで穀粒の評価結果を補正するための補正用光情報を得る補正機構200として機能するものである。
図17に示すように、保持部材136に、回転中心からの径方向の距離が同じであって且つ周方向に位置が異なる箇所に、補正用の光学フィルターとして、リファレンスフィルター140と波長校正用フィルター141とを備えている。これらは、円板体133の段部133Aに対応する箇所に設けられる。又、保持部材136の周部のうちのリファレンスフィルター140と波長校正用フィルター141の装着箇所の径方向外方側箇所に、径方向に挿通する切欠142,143が形成されている。
保持部材136の周面部136Bに形成された切欠142,143がランプハウジング70に形成されたスリット81に対応する位置になるように円板体133が回動すると、スリット81から外方に投射される光が切欠142,143を通して円板体133の段部133Aに照射することができるように、ランプハウジング70と保持部材136とが配置されている。
すなわち、図19〜21に示すように、円板体133が、計測用回動位置から外れてリファレンス用回動位置に位置すると、リファレンスフィルター140に対応する切欠142が、ランプハウジング70に形成されたスリット81に対応する状態で位置する。切欠142を通して照射された光は、第2の反射体としての円板体133の段部133Aの傾斜面にて反射して、リファレンスフィルター140を通過して分光分析部120の入光部139に入射するように構成されている。
又、図示はしていないが、円板体133が、計測用回動位置から外れて波長校正用回動位置に位置すると、波長校正用フィルター141に対応する切欠143が、ランプハウジング70に形成されたスリット81に対応する状態で位置する。切欠143を通して照射された光は円板体133の段部133Aの傾斜面にて反射して、波長校正用フィルター141を通過して分光分析部120の入光部139に入射するように構成されている。
従って、円板体133の段部133Aの傾斜面が、シャッター132が閉状態にあるときにハロゲンランプ50からの光を反射して、リファレンスフィルター140や波長校正用フィルター141に導く第2の反射体としての光反射体を兼用する構成となっている。
図示はしないが、円板体133における計測用通過孔137、リファレンスフィルター140及び波長校正用フィルター141のいずれも、入光部139に対応していない位置に、待機位置が設定されている。そして、円板体133がこの待機位置に位置すると、分光分析部120の入光部139に対応する箇所には、円板体133の遮蔽部分が位置して、ハロゲンランプ50からの光の投光窓部58の通過が阻止されるとともに、リファレンスフィルター140及び波長校正用フィルター141のいずれにも光が供給されない状態となる。
従って、ハロゲンランプ50からの光が、反射板80にて反射され、スリット81を通過したのち、保持部材136の周面部136Bに形成された切欠142や切欠143を通して円板体133の段部133Aの傾斜面に向けて案内する状態が開放状態に相当し、保持部材136の周面部136Bの遮蔽部分によって光の通過を阻止する状態が遮断状態に相当しており、保持部材136の周面部136Bが遮断機構を兼用する構成となっている。
円板体133は、駆動モータ135の作動により、待機位置、計測用回動位置、波長校正用回動位置、リファレンス用回動位置、の夫々に操作自在に構成されている。駆動モータ135は保持部材136を介して円板体133に連結されている。駆動モータ135の駆動軸135aは、ギアを介することなく、保持部材136に直結状態で連結してあり、バックラッシュによる位相誤差が生じないようにしている。
従って、円板体133、保持部材136、駆動モータ135等により、切換機構121が構成されている。又、シャッター132と補正機構200(リファレンスフィルター140及び波長校正用フィルター141)とは、同一平面状に並ぶ状態で、且つ、シャッター132が作用する状態と補正機構200(リファレンスフィルター140及び波長校正用フィルター141)が作用する状態とに切り換わるように一体的に移動自在に備えられる。尚、シャッター132とリファレンスフィルター140及び波長校正用フィルター141とは軸芯方向に少し位置がずれているが、ここで言う同一平面とは、このような少しの位置ずれ状態を含むものである。
分光分析の手法は周知の技術であるから、詳細については説明しないが、分光分析部120の構成について簡単に説明する。
図13,14に示すように、分光分析部120は、ベース部材150と、上述したような計測用光等が入射される入光部139と、入光部139から入射された光を入射方向と略直交する方向に反射する反射鏡151と、反射鏡151にて反射された光を異なる波長毎の光に分光する凹面型の回折格子152と、分光された光を受光する128チャンネルのNMOS型の受光センサ153及びその検出情報をデジタル信号に変換する電気回路部154とを一体的に備えたセンサユニット155と、円板体133を回転駆動する駆動モータ135と、ベース部材150を底板として分光分析部全体を覆う分光部カバー156等を備えている。
入光部139はベース部材150に形成された凹部150aに入り込む状態で装着されている。反射鏡151は、ベース部材150に固定された支持ブラケット151aにより支持されている。回折格子152はベース部材150に固定された支持ブラケット157にて支持されている。又、駆動モータ135はベース部材150に固定されたモータ支持ブラケット158により支持されている。このように各部材がベース部材150に固定され、ベース部材150は複数箇所が支持台79にボルト連結されて固定されており、機体振動等により各部材の位置がずれることがないようにしている。
入光部139には、フィルター保持具159に、特定波長よりも長波長の光だけを透過するシャープカットフィルター160、投光用のスリット161が形成されたスリット形成体162等を挟み込む状態で備えられている。
駆動モータ135を支持するモータ支持ブラケット158の下方側箇所に、ベース部材150に固定される状態で、円板体133が待機位置に至ったことを検出する光学式の位置センサ164が備えられている。この位置センサ164は、切欠凹部134の端縁を検知するように構成されている。つまり、円板体133は駆動モータ135によって所定方向に回転駆動されるが、待機位置にまで回転して位置センサ164が切欠凹部134の所定の端縁を検知すると、その位置で停止する。従って、円板体133は常に同一回転方向に駆動される。
分光部カバー156は、ベース部材150の外周縁に沿うように周壁が形成され、上方側の前面を上壁にて覆う形状となっており、外部からの光が内部に侵入しないように遮蔽する構成となっている。そして、この分光分析部120は、入光部139から入射されて回折格子152にて分光された光が受光センサ153にて異なる波長毎の光量が各チャンネル毎に検出される。そして、電気回路部154は、1チャンネルあたりの受光信号を16ビットのデジタル信号に変換した出力信号を制御ユニット55に送出する。
上記構成では、ハロゲンランプ50と投光窓部58との間の領域と、受光窓部59と分光測定ユニット54の入光部139との間の領域とを隔離し、投光窓部58から直接に受光窓部59に光が入射するのを阻止する遮蔽部SHが備えられており、しかも、ハロゲンランプ50と投光窓部58との間の領域、並びに、受光窓部59と分光測定ユニット54の入光部139との間の領域は、全領域にわたり、光透過用の部材が存在せず、光が空気中を伝播する空気伝播領域にて構成される。
説明を加えると、図18に示すように、ハロゲンランプ50の周囲はランプハウジング70にて覆われており、このランプハウジング70によってハロゲンランプ50からの光が分光測定ユニット54側に照射されるのを阻止している。又、円板体133における切欠凹部134と計測用通過孔137との間が保持部材136によって仕切られる構成となっている。その結果、円板体133が、計測用回動位置に位置しているときにも、切欠凹部134を通過するハロゲンランプ50からの光が計測用通過孔137から分光測定ユニット54の入光部139に供給されることが阻止される。この状態が第1作動状態に対応する。
保持部材136には、リファレンス用の光と、波長校正用光が挿通する2個の切欠142、143が形成されているが、ハロゲンランプ50からの光がこれらの切欠142,143を通して分光測定ユニット54の入光部139に供給されることは阻止されている。すなわち、図13に示すように、ベース部材150の入光部139が備えられる箇所に、保持部材136が組み付けられた状態で、保持部材136のランプハウジング70に臨む一部の箇所を開放するとともに、それ以外の箇所を覆う覆い部165が形成されており、ハロゲンランプ50からの光が切欠142,143を通して分光測定ユニット54の入光部139に供給されることが阻止されるのである。
このようにして、ハロゲンランプ50と投光窓部58との間の領域と、受光窓部59と分光測定ユニット54の入光部139との間の領域とを隔離している。
又、上記したように、投光窓部58から受光窓部59に光が直接入射しないように投光窓部58と受光窓部59との間に外方向に(穀粒側に)突出する突条部130が設けられ、周囲からの光の入射を避けるためには、投光窓部58と受光窓部59とを外囲する遮蔽周壁131が設けられる。このようにして、投光窓部58から直接に受光窓部59に光が入射するのを阻止している。
従って、ランプハウジング70、保持部材136、ベース部材150の覆い部165、突条部130、遮蔽周壁131等により、遮蔽部SHが構成されている。
図18に示すように、円板体133が計測用回動位置にあるときは、ハロゲンランプ50と投光窓部58との間、及び、受光窓部59と分光測定ユニット54の入光部139との間には、光透過用の部材が存在せず、光が空気中を伝播する空気伝播領域にて構成されることになる。又、図から明らかなように、ハロゲンランプ50から発する光が直接に投光窓部58に導かれる構成であり、ハロゲンランプ50と投光窓部58とが直線状に配置されている。すなわち、ハロゲンランプ50と投光窓部58との間には、光反射体や光ファイバー等の光を屈曲させる部材を介在することなく、ハロゲンランプ50から投射される光が直線状に投光窓部58に導かれる構成となっている。
〔制御ユニットの動作〕
制御ユニット55による制御動作について説明する。
計測処理を実行するときは、制御ユニット55は次のように運転を制御する。
設定時間が経過する毎に、駆動モータ135及び分光分析部120の作動を制御して、波長校正処理と光量補正処理とを実行する。
波長校正処理においては、円板体133を待機位置から計測用回動位置を通過して波長校正用回動位置に位置させて、そのときの受光センサ153の計測結果に基づいて、予め計測されている基準データと比較して、128チャンネルの受光素子が計測する波長にずれがあるか否かをチェックする。波長がずれていれば、適正状態で波長校正処理を実行する。
その後、円板体133をリファレンス用回動位置に位置させて光量補正処理を実行する。すなわち、そのときの受光センサ153の計測結果に基づいて、予め計測されている初期データと比較して、ハロゲンランプ50の劣化状態を判断して、計測データに対する補正計数を求める。この補正計数により、受光センサ153の計測結果を補正する。円板体133が波長校正用回動位置に位置する状態及び円板体133がリファレンス用回動位置に位置する状態が、第2作動状態に相当する。
光量補正処理を実行した後、待機位置に戻り、設定時間経過するまで待機する。そして、このような波長校正処理とリファレンス処理を設定時間経過する毎に繰り返し実行する。又、収穫作業に伴って、サンプリング部25にて穀粒が貯留されて、満杯センサ28が穀粒の満杯状態を検出すると、割り込み処理によって、貯留された穀粒の計測を実行する。すなわち、円板体133を計測用回動位置に回動させて、ハロゲンランプ50からの光を投光窓部58からサンプリング部25に貯留されている穀粒に照射する。受光窓部59にて受光される穀粒からの光が、分光分析部120に入射されて、受光センサ153にて異なる波長毎の光の強さを示す分光スペクトルデータを測定し、その測定結果に基づいて周知の分光分析手法に用いて、穀粒の水分、タンパク質等の成分量を演算にて求める。その求めた結果は、運転部7の表示装置20に表示する。
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態においては、シャッター132と補正機構200(リファレンスフィルター及び波長校正用フィルター)とが、同一平面上に位置して、投光窓部58と受光窓部59とが取り付けられる取り付け面と直交する軸芯周りで回転する回転体としての円板体133に一体的に備えられ、円板体133を回転することで、シャッター132が開状態になる計測状態と補正機構200が作用する補正状態とに切り換わるように構成されるものを示したが、このような構成に代えて、次の(1−1)〜(1−3)のように構成してもよい。
(1−1)シャッター132と補正機構200とが回転軸芯方向に大きく位置を異ならせて配置される構成。
(1−2)シャッター132と補正機構200とが直線状にスライド移動する移動体に備えられる構成。
(1−3)シャッター132と補正機構200とが互いに別体の移動操作体に各別に取り付けられる構成。
(2)上記実施形態においては、シャッター132が光反射体を兼用する構成としたが、シャッター132と光反射体とを別体で各別に備える構成としてもよい。
(3)上記実施形態においては、光源(ハロゲンランプ50)と投光窓部58とが直線状に配置される構成を示したが、光源と投光窓部58との間に反射鏡を備えるものであってもよい。
(4)上記実施形態においては、ランプハウジング70と別体の排気ダクトとにより通風ケーシングが構成されるものを示したが、内部に光源とファンとを内装して一体形成された1つのケースによって、通風ケーシングが構成されるものでもよい。
(5)上記実施形態では、光学式穀粒評価装置19が、穀粒タンク5における前側壁5Fの運転部7側に位置する状態で、穀粒タンク5の外方側に備えられる構成としたが、このような構成に代えて、光学式穀粒評価装置19が、穀粒タンク5の前側壁5Fから内部に入り込む状態で形成された空間に備えられる構成としてもよい。
すなわち、図23,24に示すように、前側壁5Fに形成された取付け用開口に嵌まり込み装着した計測室形成体22によって穀粒タンク5の内部に入り込む状態で空間が形成され、この計測室形成体22によって形成された空間に光学式穀粒評価装置19を備える構成である。
計測室形成体22は、穀粒タンク5の前側壁5Fより穀粒タンク5内方側に位置する後壁22Rと、後壁22Rの全周囲に亘る部位から穀粒タンク5の前側に向かって延出して前側壁5Fに至る周壁22Sとを備えており、全体として、箱形状である。
計測室形成体22は、走行機体前方側から装着され、周壁22Sの全周に亘って設けた連結フランジ22Fを、前側壁5Fの表面側に連結ボルトによって締め付け連結することにより、穀粒タンク5に固定される。計測室形成体22の連結フランジ22Fと、穀粒タンク5の前側壁5Fとの間に、光学式穀粒評価装置19に対する振動伝達を抑制する防振ゴム23(図24参照)を介装してある。防振ゴム23は全周に亘って設けられている。防振ゴム23は、計測室形成体22と前側壁5Fとの間をシールするシール機能を有する。
光学式穀粒評価装置19の上下両側に連結フランジ部24を用いて計測室形成体22の後壁22Rにボルトによって連結する。従って、光学式穀粒評価装置19は、穀粒タンク5の穀粒貯留空間5bと仕切られた状態の空間に収容された状態で、穀粒タンク5の前側壁5Fよりも穀粒タンク5の内側に入り込んでいる。この構成では、光学式穀粒評価装置19の外面に塵埃が付着し難くなっている。
(6)上記実施形態においては、光学式穀粒評価装置が自脱型のコンバインに搭載される構成を示したが、これに代えて、光学式穀粒評価装置を、刈取り穀稈の株元から穂先まで全稈を扱室に投入するよう構成した普通型のコンバインに搭載してもよい。又、光学式穀粒評価装置は、コンバインに限らず、例えば、収穫された穀粒の乾燥処理を行う穀粒乾燥機に備える構成、あるいは、穀粒を長期間貯蔵するための貯蔵設備に備える構成等に備えるようにしてもよい。
光学式穀粒評価装置を、穀粒乾燥機に備える場合には、穀粒が流下案内される傾斜状の案内面に装着する場合がある。そして、この構成では、穀粒の流動の妨げにならないように、測定ヘッドとしては、穀粒存在領域に対して突出しない平坦な形状にするとよい。つまり、上記実施形態における突出するカバー部材124の代わりに、投光側ガラスプレート126と受光側ガラスプレート127が穀粒存在領域に対して平坦な状態で対向する状態で備えられる構成である。