JP6509087B2 - コンバイン - Google Patents

Description

本発明は、走行しながら圃場から穀稈を刈り取り、刈取穀稈を脱穀して得られた穀粒を穀粒タンクに貯留するとともに、圃場を複数の区画に分割することで生成された微小区画における収穫穀粒の収量を算定することができるコンバインに関する。

特許文献１によるコンバインは、脱穀後の籾（穀粒）を収容する穀粒タンクに排出される籾の流量を計測する収量計測部と、圃場内における機体の位置を計測する機体位置計測手段とを備えている。収量計測部により計測される収量は、この収量計測時点（収量計測部による収量の計測時点）より所定時間だけ過去の時点での収穫量を示す。この所定時間は、脱穀部内における穀粒の搬送所要時間や刈り取られた穀稈が脱穀部に搬送される搬送所要時間などを加えた遅れ時間である。このことを考慮して、収量計測部によって計測された収量を、当該遅れ時間だけ過去にさかのぼった機体位置である圃場位置の収穫量とするための補正が行われる。しかしながら、特許文献１によるコンバインでは、収量計測値がゼロから立ち上がる穀稈の刈り始めや収量計測値がゼロに立ち下がる刈り終わりが考慮されていない。継時的な連続性を持たない刈取りタイミングで収穫された穀粒の収量を、圃場位置に割り当てると、誤差が生じてしまう。言い換えると、上述した遅れ時間だけ過去にさかのぼった機体位置が刈り始めや刈り終わりの地点付近の場合、この位置に割り当てられる収量には、誤差を含んでいるので、正確な収量分布を得るためには、この誤差を考慮する必要がある。

特開２００５−２７８５３９号公報

上記実情に鑑み、従来の収量計測において発生する、穀稈の刈り始めと刈り終わりでの収量計測の誤差を簡単に補正できるコンバインが要望されている。

本発明によるコンバインは、圃場から穀稈を刈り取る刈取部と、前記刈取部によって刈り取られた前記穀稈を脱穀する脱穀部と、前記脱穀部によって脱穀された穀粒を収容する穀粒タンクと、所定走行距離の間に前記穀粒タンクに搬送される穀粒の量を単位収量として計測する計測部と、前記単位収量を前記圃場の微小区画に割り当てることで前記微小区画当たりの収量である微小区画収量を算定する収量割り当て算定部と、前記刈取部による穀稈の刈り始め及び刈り終わりを検知した時にチェック信号を出力する刈取りチェック部と、前記チェック信号の出力に応答して、前記刈り始め及び前記刈り終わりにおける単位収量を修正する単位収量修正部とを備え、
前記刈取りチェック部は、前記刈取部による穀稈の刈り始めを検知した時に第１チェック信号を出力し、前記単位収量修正部は、前記第１チェック信号の出力直後に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り始め単位収量として、前記刈り始め単位収量の次の単位収量を用いる。
さらに本発明によるコンバインは、圃場から穀稈を刈り取る刈取部と、前記刈取部によって刈り取られた前記穀稈を脱穀する脱穀部と、前記脱穀部によって脱穀された穀粒を収容する穀粒タンクと、所定走行距離の間に前記穀粒タンクに搬送される穀粒の量を単位収量として計測する計測部と、前記単位収量を前記圃場の微小区画に割り当てることで前記微小区画当たりの収量である微小区画収量を算定する収量割り当て算定部と、前記刈取部による穀稈の刈り始め及び刈り終わりを検知した時にチェック信号を出力する刈取りチェック部と、前記チェック信号の出力に応答して、前記刈り始め及び前記刈り終わりにおける単位収量を修正する単位収量修正部とを備え、
前記刈取りチェック部は、前記刈取部による穀稈の刈り終わりを検知した時に第２チェック信号を出力し、前記単位収量修正部は、前記第２チェック信号の出力直前に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り終わり単位収量として、前記刈り終わり単位収量の前の単位収量を用いる。
さらに本発明によるコンバインは、圃場から穀稈を刈り取る刈取部と、前記刈取部によって刈り取られた前記穀稈を脱穀する脱穀部と、前記脱穀部によって脱穀された穀粒を収容する穀粒タンクと、所定走行距離の間に前記穀粒タンクに搬送される穀粒の量を単位収量として計測する計測部と、前記単位収量を前記圃場の微小区画に割り当てることで前記微小区画当たりの収量である微小区画収量を算定する収量割り当て算定部と、前記刈取部による穀稈の刈り始め及び刈り終わりを検知した時にチェック信号を出力する刈取りチェック部と、前記チェック信号の出力に応答して、前記刈り始め及び前記刈り終わりにおける単位収量を修正する単位収量修正部とを備え、
前記刈取りチェック部は、前記刈取部による穀稈の刈り始めを検知した時に第１チェック信号を出力し、前記刈取部による穀稈の刈り終わりを検知した時に第２チェック信号を出力し、前記単位収量修正部は、前記第１チェック信号の出力直後に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り始め単位収量として、前記刈り始め単位収量の次の単位収量を用いるとともに、前記第２チェック信号の出力直前に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り終わり単位収量として、前記刈り終わり単位収量の前の単位収量を用いる。

穀稈の刈り始め時に対応する収量計測では、その計測時間領域において搬送される穀粒の量（収量）がゼロから立ち上がっていく（計測の始めには実質的に収量がゼロである時間領域が存在してしまう）ことから、走行距離当たりの単位収量が低くなる。その結果、その低く見積もられた単位収量が割り当てられる微小区画の収量は低くなってしまう。また、穀稈の刈り終わり時に対応する収量計測では、その計測時間領域において収量がゼロに立ち下がる（計測時に実質的に収量ゼロの時間領域が存在してしまう）ことになり、走行距離当たりの単位収量が低くなってしまうか、あるいは計測が途中で打ち切られてしまい、単位収量がゼロとして取り扱われる。その結果、そのような単位収量が割り当てられる微小区画の収量は低くなる。しかしながら、上記構成によれば、穀稈の刈り始め時に対応する単位収量及び刈り終わり時に対応する単位収量は、それぞれ刈り始め時及び刈り終わり時に出力されるチェック信号に基づいて修正されるので、修正された単位収量を微小区画に割り当てることで当該微小区画の収量はより正確なものとなる。

本発明では、第１チェック信号の出力をトリガー信号として、穀稈の刈り始め時に対応する単位収量は、その次に計測された単位収量で置き換えられるので、置き換えられた単位収量には、収量計測値がゼロから立ち上がる計測時間領域で計測された収量計測値が含まれない。同様に、第２チェック信号の出力をトリガー信号として、穀稈の刈り終わり時に対応する単位収量は、その前に計測された単位収量で置き換えられるので、置き換えられた単位収量には、収量計測値がゼロに立ち下がる計測時間領域で計測された収量計測値が含まれない。これにより、対応する微小区画に割り当てられる収量は、より正確なものとなる。

圃場の微小区画に、当該微小区画で刈り取られた穀粒の単位収量を正確に割り当てるためには、穀稈刈取り位置、つまりコンバインの自車位置を正確に計測する必要がある。コンバインの自車位置の正確でかつ簡単な計測方法は、ＧＰＳに代表される衛星航法を利用することである。しかしながら、衛星航法で得られる自車位置計測点は、衛星からの電波を受信するアンテナの位置であるので、アンテナの位置と穀稈刈取り位置とが異なっていれば、その分だけ誤差を生じる。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記収量割り当て算定部は、穀稈刈取り位置と衛星航法による自車位置計測点との位置ずれを補正する位置ずれ補正機能を有する。

所定量の穀粒が貯留されるのに要する貯留時間を求めることで、時間当たりの収量が得られる。この時間当たりの収量を車速で除算すれば、単位走行距離当たりの収量が得られる。所定容積の穀粒を貯留させて収量を計測する手法は、計量容器での計測と同様であり、単純であるが、正確な収量が算定可能である。したがって、本発明の好適な実施形態の１つでは、穀粒タンクに搬送される穀粒の単位収量を簡単かつ正確に測定するために、前記計測部は、所定容積の穀粒を貯留するのに要する貯留時間と車速とから単位走行当たりの前記単位収量を算定する。

穀粒は比較的大きな流量で穀粒タンクへ搬送されてくるので、全量を貯留しながら収量を計測すると、その計測装置が大掛かりとなる。このため、小さな計量容器でその流量の一部を計測し、その計測値から全流量を推定する手法が好ましい。このため本発明の好適な実施形態の１つでは、前記穀粒タンクに供給される穀粒の少なくとも一部を一時的に貯留する収量測定容器が備えられており、前記計測部は前記収量測定容器を用いて前記貯留時間を計測する。

本発明によるコンバインで採用されている、刈り始め及び刈り終わりでの単位収量を修正する基本原理を説明する説明図である。 本発明によるコンバインの一例を示す側面図である。 コンバインの平面図である。 コンバインの穀粒タンク内部に取り付けられた収量測定容器と食味測定容器の正面図である。 穀粒タンク内部に取り付けられた収量測定容器と食味測定容器の側面図である。 穀粒タンクに取り付けられた収量測定容器の断面図である。 穀粒タンクに取り付けられた食味測定容器の断面図である。 コンバインの食味算定と収量算定に関する制御系における機能部を示す機能ブロック図である。 刈り始め及び刈り終わりでの単位収量の修正を含む、微小区画への収量割り当て処理の一例を示すフローチャートである。

本発明によるコンバインの具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて、本発明によるコンバインで採用されている、刈り始め及び刈り終わりでの単位収量を修正する基本原理を説明する。
ここで想定されるコンバインは、圃場を走行しながら麦や稲の穀稈を刈取り、脱穀部で得られた穀粒を搬送機構によって搬送して穀粒タンクに蓄積する。その際、このコンバインでは、刈取り走行の間に穀粒タンクに搬送される穀粒の量、つまり搬送収量が計測部により計測される。さらに、計測された搬送収量は、圃場を細分化して得られた微小区画に割り当てられ、微小区画当たりの収量である微小区画収量が算定される。この微小区画収量を用いて、圃場の収量分布を表す収量分布データが生成される。生成された収量分布データはモニタやプリンタを通じて収量分布の視覚化に利用される。

しかしながら、コンバインによる刈取り作業では、穀稈に対する刈り始めと刈り終わりとにおける単位収量の計測には、上述したような不都合が生じ、この単位収量を割り当てられた微小区画収量は不正確なものとなる。これを解消するために、以下に図を用いて述べられるような、制御上の修正が行われる。

まず、刈取り作業を行うため、コンバインは走行を開始するとともに刈取部を下降させる。刈取部の降下検出や穀稈の検出などにより刈り始めが検知されると、刈取り作業チェック信号が出力される。ここでは、刈り始めの刈取り作業チェック信号として第１チェック信号が出力される。刈取り作業が開始されると、刈取部によって刈り取られた穀稈が脱穀され、穀粒が穀粒タンクに搬送される。穀粒タンクに搬送される穀粒の少なくとも一部が、収量として計測される。なお、穀稈が刈り取られ、穀粒として計測されるまでは、所定の処理時間（遅れ時間）が必要となるが、図１では、図面及びその説明を簡単にするため、当該遅れ時間を無視している。もちろん、実際の処理では、刈取部で刈り取られた穀稈が穀粒としてその収量が計測されるまでの遅れ時間が考慮される。

そのような遅れ時間が無視されている図１の説明では、刈り始め時に、つまり第１チェック信号が出力された時点で、最初（１回目）の収量の計測（単位収量計測）が開始される。厳密に言えば、１回目の収量計測に供される穀粒には、第１チェック信号が出力された時点で刈り取られた穀稈の穀粒が含まれる。収量の計測では、穀粒タンクに搬送される穀粒を時間当たりの量、ないしは所定容量に達するまでの必要時間を計測し、その計測結果に基づいてコンバインの走行距離当たりの収量が単位収量として求められる。一回目の単位収量計測では、刈取部による穀稈の実際の刈り取りタイミングと、第１チェック信号の出力に基づく刈り始めのタイミングとは微妙に異なる。例えば、第１チェック信号の出力時にはまだ穀稈が実際に刈り取られていないこと（空刈り）が生じる。このようなタイミングのずれに起因して、１回目の単位収量計測では、時間当たりの収量が実際より低く計測されるか、あるいは所定容量に達するまでの必要時間が実際より長く計測され、単位収量は低めに計測されてしまう。したがって、１回目の単位収量計測で得られた単位収量は修正する必要がある。

２回目以降の単位収量計測では、その計測開始時において、穀稈の刈り取り処理は１回目から継続しているので、正確な単位収量が計測される。このため、図１の例では、１回目の単位収量計測で得られた単位収量は破棄され、２回目以降の単位収量計測で得られた単位収量、例えば２回目の単位収量計測で得られた単位収量で置き換えられる。

また、直線的な条で植立されている穀稈の終わりに達すると、刈取部が上昇させられ、刈取り作業が一旦終了する。この刈り終わりが、刈取部の上昇検出や穀稈の未検出などにより検知されると、刈取り作業チェック信号が出力される。ここでは、刈り終わりの刈取り作業チェック信号として第２チェック信号が出力される。刈り終わりは、突然生じるので、その時に行われている単位収量計測は中断することになる。図１では、そのような単位収量計測の中断がｎ回目の単位計測で生じている。ここでも厳密に言えば、第２チェック信号が出力された時点で刈り取られた穀稈の穀粒を含む収量の計測がｎ回目の収量計測である。ｎ回目の単位計測は中断されたため、その単位収量は実際より低いものになるか、あるいは計測不能として、ゼロとなってしまう。したがって、この刈り終わり時の単位収量計測、ここではｎ回目の単位収量計測で得られた単位収量も修正する必要がある。このため、図１の例では、ｎ回目の単位収量計測で得られた単位収量は破棄され、ｎ回目以前の単位収量計測で得られた単位収量、例えばｎ−１回目の単位収量計測で得られた単位収量で置き換えられる。

このようにして得られた各単位収量は、圃場を所定の面積で分割することで得られた微小区画に割り当てられ、微小区画収量として記録され、圃場における収量分布などの表示に用いられる。なお、走行距離単位の収量である単位収量（正確には刈取り幅×単位走行距離当たりの収量）と微小区画収量とは、実際には１：１の関係ではなく、いくつかの単位収量を積算して１つの微小区画収量となるのが一般的である。さらに、単位収量が穀粒タンクに搬送されてくる穀粒の一部を計測して求めている場合には、本来の単位収量を求めるにはこの部分的な単位収量に係数をかける必要がある。しかしながら、ここでは説明を簡単にするため、その関係を１：１としている。

次に、図面を用いて、本発明によるコンバインの具体的な実施形態の１つを説明する。図２は、コンバインの一例である普通型コンバインの側面図であり、図３は平面図である。このコンバインは、溝形材や角パイプ材などの複数の鋼材を連結した機体フレーム１０を備えている。機体フレーム１０の下部には左右一対のクローラ式の走行装置１１を装備している。機体フレーム１０における右前部は、エンジン１５が搭載され、その上部にキャビン構成の運転部１３が形成されている。運転部１３には、操縦レバー１７やモニタ１８などが配置されている。機体フレーム１０の前部には、刈取部１２が昇降自在に装備されており、機体フレーム１０の後部には、刈取部１２から供給された刈取穀稈を全稈投入して脱穀する脱穀部１４と、脱穀部１４から搬送機構７によって供給される穀粒を貯留する穀粒タンク２と、穀粒タンク２に貯留された穀粒を外部へ排出するアンローダ１６とが装備されている。

刈取部１２は、機体横向きの第１横軸心Ｘ１周りに上下昇降可能に構成されており、旋回時などの非収穫作業時には刈取部１２は上昇状態となり、収穫作業時には圃場面に近接した下降状態となる。刈取部１２には、植立穀稈を梳き分ける左右一対のデバイダ１２０と、回転駆動されることにより植立穀稈を後方へ掻き込む掻込リール１２１と、掻込リール１２１によって掻き込まれた植立穀稈を刈る刈刃装置１２２と、刈刃装置１２２によって刈られた刈取穀稈を後方へ送るオーガドラム１２３と、オーガドラム１２３から送られた刈取穀稈を脱穀部１４の前端部へ搬送するフィーダ１２４とが備えられている。

脱穀部１４は、フィーダ１２４から供給を受けた刈取穀稈を、回転駆動される扱胴１４ａによって脱穀処理するように構成されている。穀粒タンク２は、機体フレーム１０上の右後部に配置されており、脱穀部１４の右横隣側で、運転部１３の後方側に位置している。脱穀部１４から穀粒タンク２に穀粒を搬送するコンベヤ群からなる搬送機構７が脱穀部１４と穀粒タンク２との間に配置されている。搬送機構７の最終段はスクリューコンベヤ７１として構成され、穀粒タンク２の内部に突入している。

図４と図５とに示されているように搬送機構７は、横送りコンベヤ７４、揚送コンベヤ７５、スクリューコンベヤ７１、羽根車７３から構成されている。脱穀部１４の底部に左右向きに装備された横送りコンベヤ７４は、その搬送終端部においてバケット式の揚送コンベヤ７５に接続されている。揚送コンベヤ７５は、駆動スプロケット７５１と従動スプロケット７５２とにわたって巻き掛けられた無端回動チェーン７５３の外周側に複数のバケット７５４が一定間隔で取り付けられているバケットコンベヤである。搬送機構７には、非図示のベルト伝動装置を介してエンジン動力が伝達される。駆動スプロケット７５１などの搬送機構７の回転動力系の回転数は、回転検出センサによって検出される。したがって、例えば、ベルト伝動装置のスリップなどの不測の要因で、駆動スプロケット７５１の回転数が急激に低下した場合に生じる穀粒搬送状態悪化は、当該回転検出センサの信号を評価することで、検知することができる。同様に、駆動スプロケット７５１の回転数が正常に回復したことも、同様の回転検出センサの信号を評価することで、検知することができる。

揚送コンベヤ７５はその搬送終端部においてスクリューコンベヤ７１に接続されている。スクリューコンベヤ７１は、断面形状八角形（その他の多角形または円形でもよい）のハウジング７２で包囲されており、スクリューコンベヤ７１の終端部にはスクリューコンベヤ７１と一体回転する一対の羽根車７３が配置されている。

図４に示すように、この実施形態では、穀粒タンク２の内部に、搬送機構７で搬送されてきた穀粒の収量を測定する収量測定装置３の収量測定容器３０と、搬送機構７で搬送されてきた穀粒の食味を測定する食味測定装置４の食味測定容器４０が配置されている。収量測定装置３は、収量測定容器３０内で所定量の穀粒が貯留される時間に基づいて、時間当たりの収量を測定する。同様に、食味測定装置４は、食味測定容器４０に一時的に貯留された穀粒に対する分光測定を通じて、水分やタンパクなどの穀粒成分を測定する。

図４と図５と図６と図７に示されているように、収量測定容器３０と食味測定容器４０とは、穀粒タンク２の内部で、穀粒タンク２の前壁２ａの上部に横並びで取り付けられている。収量測定容器３０は筒状容器である。収量測定容器３０の上端には穀粒を受け入れる第１受け入れ口（収量受け入れ口）３１が形成されている。収量測定容器３０の下端には受け入れた穀粒を放出する第１放出口（収量放出口）３２が形成されている。第１受け入れ口３１と第１放出口３２との間に、第１受け入れ口３１を通じて受け入れた穀粒を一時的に貯留するとともに、所定量の穀粒が貯留した後に当該貯留穀粒を第１放出口３２を通じて放出する第１シャッタ３３が設けられている。収量測定容器３０と同様に、食味測定容器４０も筒状容器である。食味測定容器４０の上端には穀粒を受け入れる第２受け入れ口４１が形成されている。食味測定容器４０の下端には受け入れた穀粒を放出する第２放出口４２が形成されている。第２受け入れ口４１と第２放出口４２との間に、第２受け入れ口４１を通じて受け入れた穀粒を一時的に貯留するとともに、所定量の穀粒が貯留した後に第２放出口４２を通じて当該貯留穀粒を放出する第２シャッタ４３が設けられている。

穀粒タンク２の前壁２ａの最上部に設けられているスクリューコンベヤ７１のハウジング７２には、搬送機構７の穀粒排出口となる第１開口部７２１と第２開口部７２２とが穀粒搬送方向に沿って並設されている。第１開口部７２１と第２開口部７２２とは、ハウジング７２の横断面方向においてハウジング７２のほぼ下半分を占める大きさを有する。第１開口部７２１の下方に第１受け入れ口３１が位置するように収量測定容器３０が配置されている。また、第２開口部７２２の下方に第２受け入れ口４１が位置するように食味測定容器４０が配置されている。スクリューコンベヤ７１は、第１開口部７２１の上方まで延びており、スクリューコンベヤ７１で運ばれてきた穀粒の半分以上が第１開口部７２１を通じて放出される。

スクリューコンベヤ７１で搬送されてきた穀粒を受ける羽根車７３は、穀粒の供給管路となっているハウジング７２の長手方向、つまりスクリューコンベヤ７１の軸心方向に延びた回転軸７３１と、この回転軸７３１から径方向で放射状に延びた複数の羽根体７３２とを有する。第２開口部７２２には、多孔部材として金網７２３が張られている。羽根体７３２によって押し出された穀粒は金網７２３を通り抜け、その一部は第２受け入れ口４１を通じて食味測定容器４０に供給される。穀粒選別作用をもたらす程度の孔サイズを有する金網７２３により、食味測定容器４０に供給される穀粒に穀稈の枝梗などが混じることが抑制される。

図６に示すように、収量測定容器３０の穀粒シャッタである第１シャッタ３３は、穀粒の通過を遮断する閉鎖姿勢と穀粒の通過を許す開放姿勢との間でアクチュエータ３４によって揺動可能である。第１開口部７２１から落下してくる穀粒は第１受け入れ口３１を通じて収量測定容器３０に入る。第１シャッタ３３が閉鎖姿勢である間、この穀稈は閉鎖姿勢の第１シャッタ３３上に貯留される。貯留された穀粒が所定量になれば近接センサ３５によって検出される。その際、第１シャッタ３３が閉鎖姿勢に揺動してから、近接センサ３５によって穀粒の所定量の貯留が検出されるまでの時間が計測される。これにより時間当たり搬送されてきた穀粒の所定分量の収量が得られるので、この計測時間と車速とから単位走行当たりの収量を算定することができる。このような算定処理を繰り返し、積算することで、コンバインの走行軌跡に対応する収量が算定される。

図７に示すように、食味測定容器４０の穀粒シャッタである第２シャッタ４３も、穀粒の通過を遮断する閉鎖姿勢と穀粒の通過を許す開放姿勢との間でアクチュエータ４４によって揺動可能である。なお、この実施形態では、第１シャッタ３３及び第２シャッタ４３のアクチュエータ３４，４４は電動モータで構成されている。第２開口部７２２から落下してくる穀粒が第２受け入れ口４１を通じて食味測定容器４０に入る。第２シャッタ４３が閉鎖姿勢である間、この穀粒は閉鎖姿勢の第２シャッタ４３上に貯留される。貯留された穀粒が所定高さに達したことが近接センサ４５によって検出されると、穀粒の食味が測定される。この実施形態では、食味測定装置４を構成する食味測定ユニット４Ａは、食味測定容器４０の内部に突き出した送受光ヘッドを備えており、穀粒を透過して戻ってくる光のスペクトルを計測する分光測定方式を採用している。食味測定ユニット４Ａは、穀粒水分値やタンパク値の測定が可能である。食味測定ユニット４Ａは、穀粒成分である水分やタンパクに関する測定値、さらにはそれらの成分比から求められる食味演算値などのうちの少なくとも１つを含む食味値を出力する。食味測定が完了すると、第２シャッタ４３が開放姿勢に揺動し、貯留された穀粒が排出される。続いて、第２シャッタ４３が閉鎖姿勢に揺動し、次に貯留される穀粒の食味測定が始まる。このような処理を繰り返すことで、コンバインの走行軌跡に対応する食味値が算定される。

このコンバインにおける、圃場の微小区画当たり（単位走行当たり）の収量算定と食味算定に関する制御系を説明するための機能ブロック図が、図８に示されている。この制御系を構成する電子制御ユニットとして、走行制御ＥＣＵ５１、作業装置ＥＣＵ５２、分布データ生成部６６が、互いに車載ＬＡＮやその他のデータ通信線を介してデータ交換可能に備えられている。

走行制御ＥＣＵ５１は、車両走行に関する種々の制御情報を取り扱うＥＣＵであり、例えば、車載ＬＡＮを通じて、機器状態検出センサ群９から取得した、車速、走行距離、走行軌跡（走行位置）、エンジン回転数、燃費などの検出信号に基づいて走行制御情報を生成する機能を備えている。これ以外に、走行制御ＥＣＵ５１は、このコンバインに搭載されている、衛星航法自車位置計測ユニットの一例であるＧＰＳユニット９０から自車位置を取得し、この自車位置から走行軌跡を算定する機能を備えている。作業装置ＥＣＵ５２は、刈取部１２や脱穀部１４などの作業装置を制御するＥＣＵであり、作業装置を構成する各種機器の操作状態や稼働状態を示す検出信号を取得するため、機器状態検出センサ群９と接続されている。機器状態検出センサ群９には、刈取部１２の収穫作業開始時における下降状態、及び収穫作業終了時における上昇状態を検出する刈取部昇降センサが含まれている。

この実施形態では、計測部３４０は、収量測定容器３０を用いて穀粒タンク２に搬送される穀粒の量を収量として計測する収量計測機能と、食味測定容器４０を用いて穀粒タンク２に搬送される穀粒の食味（水分とタンパク成分）を計測する食味計測機能とを備えている。計測部３４０は、収量計測機能として第１シャッタ３３を開閉させる第１シャッタ制御部６１と時間算定部６２と備えており、食味計測機能として第２シャッタ４３を開閉させる第２シャッタ制御部６４と食味測定ユニット４Ａとを備えている。時間算定部６２は、収量測定容器３０に所定量の穀粒が貯留されるまでの時間である貯留時間を計測する。

計測部３４０の各種機能部から処理データを受け取って穀粒の収量と食味を評価する収穫評価ユニット６には、収量算定部６３、食味算定部６５、分布データ生成部６６、収穫情報記録部６７が備えられている。収量算定部６３は、時間算定部６２からの貯留時間と当該貯留時の車速とから、計測部３４０で計測された収量を、単位走行当たりの収量である単位収量の形式に変換する。さらに、収量算定部６３は、図１を用いて説明された、穀稈の刈り始め及び刈り終わりにおける単位収量を修正する機能を有する。この機能を実現するため、収量算定部６３には、収量割り当て算定部６３１と、刈取りチェック部６３２と、単位収量修正部６３３とが含まれている。単位収量修正部６３３は、刈取りチェック部６３２からのチェック信号の出力に応答して、刈り始め及び刈り終わりにおける単位収量を修正する。

収量割り当て算定部６３１は、圃場の微小区画に単位収量を割り当てることで微小区画当たりの収量である微小区画収量を算定する。収量割り当て算定部６３１は、刈取り点から収量計測点までの穀粒搬送時間である遅れ時間を補正する遅れ補正機能と、穀稈刈取り位置（刈刃位置）とＧＰＳユニット９０のアンテナ位置である自車位置計測点との位置ずれを補正する位置ずれ補正機能とを有する。遅れ補正機能は予め実験的に求められた数値（遅れ時間）を用いる。

図３において、座標位置（Ｘc,Ｙc）として示されている穀稈刈取り位置と、座標位置（Ｘ0,Ｙ0）として示されている自車位置計測点（ＧＰＳアンテナ位置）との、圃場面上での距離は、圃場面（地球表面）が楕円体面であることを考慮すると、圃場面が平面として求められた距離に対して補正する必要がある。この実施形態による位置ずれ補正機能は、自車位置計測点の位置情報（緯度・経度情報）及びコンバインの設計寸法に基づくコンバインの刈取り点（刈刃位置）と自車位置計測点との位置関係だけでなく、上述した補正を考慮するアルゴリズムにより構築されている。このアルゴリズムを以下に説明する。

地球上における点Ｐ１と点Ｐ２との距離Lは、ヒュベニの公式を用いると、
L² = ( M × △Y )² + ( N × cos AY × △X)²
M：子午線曲率半径
N：卯酉線曲率半径
△Y：二点間の緯度差
△X：二点間の経度差
AY：二点間の緯度平均
で表される。
そして、ヒュベニの公式に基づいて、経線方向に沿った単位距離変位（１ｍ）によって生じる緯度差△Y（＝LAT_1M）、及び、緯線方向に沿った単位距離変位（１ｍ）によって生じる経度差△X（＝LON_1M）を求める。経線方向に沿った変位では経度差が生じず、緯線方向に沿った変位では緯度差が生じないことから、
LAT_1M = 1 / M ・・・（１）
LON_1M = 1 / (cos AY × N ) ・・・（２）
ここで、地球の形状として、世界測地系で使用するＧＲＳ８０楕円体を採用すると、
長半径（赤道半径：m） = 6,378,137.000
短半径（極半径：m） = 6,335,439.327
M = 6,335,439.327 / ( 1 - 0.00669438 × sin² AY )^3/2 ・・・（３）
N = 6,378,137.000 / ( 1 - 0.00669438 × sin² AY )^1/2 ・・・（４）
である。
地球の大きさと比較して圃場における二点（自車位置計測点及び穀稈刈取り位置）が非常に近接していることに鑑みて、二点間の緯度平均AYを当該地点（自車位置計測点）の緯度値（LAT_A）と近似すると、上記（１）乃至（４）より、
LAT_1M = ( 1 - 0.00669438 × sin²LAT_A )^3/2 / 6,335,439.327
LON_1M = ( 1 - 0.00669438 × sin²LAT_A )^1/2 / ( cos LAT_A × 6,378,137.000 )
となって、LAT_1M及びLON_1Mの値が算出される。
次に、図３に示すように、求めたい穀稈刈取り位置（Xc，Yc）が、自車位置計測点（X0，Y0）に対して機体直前方にA（ｍ）離れた位置にあるとし、かつ、車体の進行方向が、北を基準としてとしてθ（ｒａｄ）傾いているとすると、
Xc = X0 + LON_1M × A × cosθ
Yc = Y0 + LAT_1M × A × sinθ
となる。
このようなアルゴリズムによって、自車位置計測点（X0，Y0）は、正確な刈取り点の座標位置（Xc，Yc）に補正される。

刈取りチェック部６３２は、収穫作業開始時における刈取部１２の下降状態の検出信号を機器状態検出センサ群９から受け取って、刈り始めタイミングを示す第１チェック信号を出力する。さらに、刈取りチェック部６３２は、収穫作業終了時における刈取部１２の上昇状態の検出信号を機器状態検出センサ群９から受け取って、刈り終わりタイミングを示す第２チェック信号を出力する。

単位収量修正部６３３は、図１を用いて説明されたような手法を採用している。この実施形態では、単位収量修正部６３３は、刈取りチェック部６３２が第１チェック信号を出力した直後に刈り取られた穀稈に基づく単位収量である刈り始め単位収量を、当該刈り始め単位収量の次に求められる単位収量で置き換える。つまり、刈り始め単位収量は、刈り始め単位収量の次に求められる単位収量と同じ値に修正される。さらに、単位収量修正部６３３は、刈取りチェック部６３２が第２チェック信号を出力した時に計測されている単位収量を刈り終わり単位収量と見なしてその計測を中断し、刈り終わり単位収量は、当該刈り終わり単位収量の前に計測された単位収量を流用する。つまり、刈り終わり単位収量は、当該刈り終わり単位収量の前に計測された単位収量と同じ値に修正される。

食味算定部６５は、食味測定ユニット４Ａからの測定値から微小区画当たりの食味値（微小区画食味値）を算定する。

分布データ生成部６６は、微小区画収量から圃場の収量分布を表す収量分布データを生成する収量分布データ生成部６６１と、微小区画食味値から圃場の食味分布を表す食味分布データを生成する食味分布データ生成部６６２とを備えている。その際、各微小区画収量及び各微小区画食味値には、圃場を細分化して得られた各微小区画を同定するためのＩＤが付与される。さらに、収量分布データと食味分布データとは収穫分布データとして統合されて、収穫情報記録部６７によって一旦メモリに記録される。記録された収穫分布データは、適時に読み出されて、運転部１３のモニタ１８に表示される。また、収穫分布データは通信回線を通じて遠隔地の管理センタ１００に伝送される。

ここで、収量測定装置３による収量測定の原理を説明する。
刈取り作業が始まっていない初期状態では、第１シャッタ３３は開放姿勢となっている。刈取り作業が始まって、穀粒が穀粒タンク２に放出されるタイミングとなると、第１シャッタ３３が閉鎖姿勢に切り替わって、収量測定容器３０において穀粒の貯留が始まる。同時に時間算定部６２による時間計測（計数信号の生成）がスタートする。収量測定容器３０における穀粒貯留量が所定量に達すると、近接センサ３５が作動し、適量検知信号が生じる。

この適量検知信号の発生をトリガーとして、時間算定部６２による時間計測がストップするとともに、第１シャッタ３３が開放姿勢に切り替わる。時間算定部６２による時間計測値（貯留時間）は、所定量の穀粒が収量測定容器３０に貯留するまでの時間である。ここで、所定量をｑ、貯留時間をｔとすれば、ｑ／ｔで単位時間当たりの収量が得られる。さらに、貯留されている穀粒が収穫されている際の車速をｖとすれば、ｑ／(ｔ＊ｖ)で単位走行距離当たりの収量（単位収量）が得られる。また、刈取部１２の刈幅（収穫幅）をｗとすれば、ｑ／(ｔ＊ｖ＊ｗ)で単位走行面積当たりの収量が得られるが、ここでは、この単位走行距離当たりの収量を単位収量と称する。これは、一般に単位走行距離当たりの収量は刈幅（収穫幅）で正規化されているからである。また、微小区画の一辺の幅も刈幅（収穫幅）の整数倍に規定されている。したがって、刈取り作業走行に沿って連続的に得られる単位走行収量を積算することで、微小区画収量が得られる。なお、升目状の微小区画の一辺が刈幅（収穫幅）で、他辺が単位走行距離であれば、微小区画収量は単位走行収量と一致する。

第１シャッタ３３と同様に、刈取り作業が始まっていない初期状態では、第２シャッタ４３は開放姿勢となっている。刈取り作業が始まって、穀粒が穀粒タンク２に放出されるタイミングとなると、第２シャッタ４３が閉鎖姿勢に切り替わって、食味測定容器４０への穀粒の貯留が始まる。同時に時間算定部６２による時間計測がスタートする。食味測定容器４０での穀粒貯留量が所定量に達すると、近接センサ４５が作動し、適量検知信号が生じる。

この適量検知信号の発生をトリガーとして、食味測定ユニット４Ａによる食味測定が開始される。穀粒に照射した光ビームの波長解析を通じて水分の値やタンパクの値を測定する。食味測定のために必要な測定時間は数秒から数十秒程度である。食味測定が終了すると、第２シャッタ４３が開放姿勢に切り替えられ、食味測定容器４０内の穀粒が食味測定容器４０から穀粒タンク２の内部に放出される。食味測定容器４０から穀粒が放出されると、食味算定部６５からの指令に基づいて、第２シャッタ４３が閉鎖姿勢に切り替わり、次の食味測定に移行する。

微小区画の面積と上述した単位走行面積とが同一であれば、微小区画収量と単位収量とは同一となる。しかしながら、収量測定容器３０の所定量（穀粒貯留量）は小さいので、収量分布データの基礎となる微小区画の面積は単位走行距離の面積より大きくなる場合が多い。その場合には、複数の連続して算定される単位収量を積算して微小区画収量を求めるとよい。上述した実施形態では、説明を簡単にするため、微小区画の面積と上述した単位走行面積とが同一であること、つまり微小区画収量と単位収量が同一であると見なして、説明している。

次に、図９のフローチャートを用いて、一条分の刈り始め及び刈り終わりでの単位収量の修正を含む、微小区画への収量割り当て処理の一例を説明する。

刈取り作業の制御ルーチンがスタートすると、初期処理として、変数であるＮに「０」が代入される（＃０２）。刈り始めを示す第１チェック信号が出力されているかどうかチェックされる（＃０４）。第１チェック信号が出力されていると、Ｎを１だけインクリメントし（＃０６）、上述した収量計測を開始する（＃０８）。さらにここで、刈り終わりを示す第２チェック信号が出力されるかどうかチェックされる（＃１０）。第２チェック信号が出力されていなければ、収量測定容器３０に所定容積の穀粒が貯留したかどうかチェックされる（＃１２）。収量測定容器３０に所定容積の穀粒がまだ貯留していないと（＃１２Ｎｏ分岐）、ステップ＃１０に戻る。収量測定容器３０に所定容積の穀粒が貯留すると（＃１２Ｙｅｓ分岐）、収量計測を終了する（＃１４）。この収量計測で得られた貯留時間、コンバインの車速とから単位収量が今回の収量計測結果として算定される（＃１６）。得られた単位収量を割り当てるべき目標微小区間を自車位置情報とその補正演算とを参照して決定する（＃１８）。

ここで、変数Ｎの値をチェックする（＃２０）。Ｎ＝１なら（＃２０Ｙｅｓ分岐）、刈り始め時の収量計測結果なので、この単位収量を目標微小区間に割り当てることを保留して（＃２２）、次の収量計測（２回目の収量測定）を行うためにステップ＃０６にジャンプして、Ｎの値を「１」だけインクリメントする。２回目の収量測定が終了し、単位収量が算定され、その目標微小区画が決定すると、Ｎの値はインクリメントされているので、ステップ＃２０でＮｏ分岐する。続いて、Ｎ＝２かどうかチェックされ（＃２４）、Ｎ＝２（２回目の収量測定）であれば（＃２４Ｙｅｓ分岐）、目標微小区間に単位収量を割り当てる（＃２６）。さらに、前回保留されていた微小区間にも当該単位収量を割り当て（＃２８）、次の収量計測を行うためにステップ＃０６にジャンプする。３回目以降の収量測定ならば、Ｎの値は３以上となっているので、ステップ＃２４でＮｏ分岐し、目標微小区間に単位収量を割り当てる（＃３０）だけで、次の収量計測を行うためにステップ＃０６にジャンプする。

なお、刈り終わりとなり、第２チェック信号が出力されると、ステップ＃１０のチェックでＹｅｓ分岐して、その時点で実行されている収量計測は中止される（＃４０）。収量計測が中止されたので、収量計測結果である単位収量はゼロとなる。しかしながら、目標微小区間は決定され、この目標微小区間には、刈り終わり時の単位収量として、前回（第２チェック信号が出力される前）の単位収量が割り当てられ（＃４４）、このルーチンが終了する。

〔別実施の形態〕
（１）上述したフローチャートで示した単位収量割り当て制御では、刈り始め時は、最初の単位収量を破棄して、２回目の単位収量で補完する修正がなされた。しかしながら、この修正に代えて、最初から複数回の単位収量を破棄して、その後の単位収量で各破棄された単位収量を補完する修正を採用してもよい。また補完に用いられる単位収量は、破棄された直後の１つの単位収量だけでなく、破棄された直後の複数の単位収量を平均した単位収量であってもよい。刈り終わり時においても、補完に用いられる単位収量は、中止された収量測定の直前に計測された単位収量だけでなく、それより前の複数の単位収量を平均した単位収量であってもよい。
（２）上述した実施形態では、分布データ生成部６６は収量分布データだけでなく、食味分布データも取り扱っていたが、食味算定を行わないコンバインにおいては、もちろん分布データ生成部６６は収量分布データだけを生成する。
（３）上述した実施形態では、分布データ生成部６６は、コンバインに搭載されたＥＣＵの１つとして構築されていたが、少なくともその一部分は、コンバインから取り外し自在な携帯型パソコンなどのポータブル制御機器や運転者が携帯するスマートフォンなどの携帯通信端末にアプリケーションプログラムとして構築することも可能である。分布データ生成部６６は、管理センタ１００のコンピュータに構築することも可能である。
（４）上述した実施形態では、収量測定容器３０及び食味測定容器４０は、穀粒タンク２の前壁２ａに取り付けられていたが、それ以外の側壁に取り付けてもよい。
（５）上述した実施形態では、収量測定容器３０及び食味測定容器４０は、矩形断面を有する筒状体で構成されていたが、その他の断面を有する筒状体であってもよい。
（６）上記実施形態では、収量測定容器３０と食味測定容器４０とへの穀粒の供給経路は、それぞれ異なっていたが、収量測定容器３０及び食味測定容器４０への穀粒の供給を共通化すること可能である。これにより、穀粒供給構造を簡単化することができる。
（７）上記実施形態では、コンバインとして普通型コンバインが取り扱われたが、もちろん、その他の形式のコンバイン、例えば、自脱型コンバインにも本発明は適用可能である。

本発明は、走行しながら圃場から刈り取った穀稈を脱穀して得られた穀粒を収容する穀粒タンクを備えた、各種コンバインに適用可能である。

１２ ：刈取部
１４ ：脱穀部
１５ ：エンジン
１８ ：モニタ
２ ：穀粒タンク
３４０ ：計測部
３ ：収量測定装置
３０ ：収量測定容器
３１ ：第１受け入れ口
３２ ：第１放出口
３３ ：第１シャッタ
３４ ：アクチュエータ
３５ ：近接センサ
６ ：収穫評価ユニット
６１ ：第１シャッタ制御部
６２ ：時間算定部
６３ ：収量算定部
６３１ ：収量割り当て算定部
６３２ ：刈取りチェック部
６３３ ：単位収量修正部
６６１ ：収量分布データ生成部
６６２ ：食味分布データ生成部
６６ ：分布データ生成部
６７ ：収穫情報記録部
９ ：機器状態検出センサ群
９０ ：ＧＰＳユニット

Claims (6)

1. 圃場から穀稈を刈り取る刈取部と、
   前記刈取部によって刈り取られた前記穀稈を脱穀する脱穀部と、
   前記脱穀部によって脱穀された穀粒を収容する穀粒タンクと、
   所定走行距離の間に前記穀粒タンクに搬送される穀粒の量を単位収量として計測する計測部と、
   前記単位収量を前記圃場の微小区画に割り当てることで前記微小区画当たりの収量である微小区画収量を算定する収量割り当て算定部と、
   前記刈取部による穀稈の刈り始め及び刈り終わりを検知した時にチェック信号を出力する刈取りチェック部と、
   前記チェック信号の出力に応答して、前記刈り始め及び前記刈り終わりにおける単位収量を修正する単位収量修正部と、を備え、
   前記刈取りチェック部は、前記刈取部による穀稈の刈り始めを検知した時に第１チェック信号を出力し、
   前記単位収量修正部は、前記第１チェック信号の出力直後に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り始め単位収量として、前記刈り始め単位収量の次の単位収量を用いるコンバイン。
2. 圃場から穀稈を刈り取る刈取部と、
   前記刈取部によって刈り取られた前記穀稈を脱穀する脱穀部と、
   前記脱穀部によって脱穀された穀粒を収容する穀粒タンクと、
   所定走行距離の間に前記穀粒タンクに搬送される穀粒の量を単位収量として計測する計測部と、
   前記単位収量を前記圃場の微小区画に割り当てることで前記微小区画当たりの収量である微小区画収量を算定する収量割り当て算定部と、
   前記刈取部による穀稈の刈り始め及び刈り終わりを検知した時にチェック信号を出力する刈取りチェック部と、
   前記チェック信号の出力に応答して、前記刈り始め及び前記刈り終わりにおける単位収量を修正する単位収量修正部と、を備え、
   前記刈取りチェック部は、前記刈取部による穀稈の刈り終わりを検知した時に第２チェック信号を出力し、
   前記単位収量修正部は、前記第２チェック信号の出力直前に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り終わり単位収量として、前記刈り終わり単位収量の前の単位収量を用いるコンバイン。
3. 圃場から穀稈を刈り取る刈取部と、
   前記刈取部によって刈り取られた前記穀稈を脱穀する脱穀部と、
   前記脱穀部によって脱穀された穀粒を収容する穀粒タンクと、
   所定走行距離の間に前記穀粒タンクに搬送される穀粒の量を単位収量として計測する計測部と、
   前記単位収量を前記圃場の微小区画に割り当てることで前記微小区画当たりの収量である微小区画収量を算定する収量割り当て算定部と、
   前記刈取部による穀稈の刈り始め及び刈り終わりを検知した時にチェック信号を出力する刈取りチェック部と、
   前記チェック信号の出力に応答して、前記刈り始め及び前記刈り終わりにおける単位収量を修正する単位収量修正部と、を備え、
   前記刈取りチェック部は、前記刈取部による穀稈の刈り始めを検知した時に第１チェック信号を出力し、前記刈取部による穀稈の刈り終わりを検知した時に第２チェック信号を出力し、
   前記単位収量修正部は、前記第１チェック信号の出力直後に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り始め単位収量として、前記刈り始め単位収量の次の単位収量を用いるとともに、前記第２チェック信号の出力直前に刈り取られた穀稈の単位収量である刈り終わり単位収量として、前記刈り終わり単位収量の前の単位収量を用いるコンバイン。
4. 前記収量割り当て算定部は、穀稈刈取り位置と衛星航法による自車位置計測点との位置ずれを補正する位置ずれ補正機能を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のコンバイン。
5. 前記計測部は、所定容積に穀粒が貯留するのに要する貯留時間と車速とから前記単位収量を計測する請求項１から４のいずれか一項に記載のコンバイン。
6. 前記穀粒タンクに供給される穀粒の少なくとも一部を一時的に貯留する収量測定容器が備えられており、前記計測部は前記収量測定容器での穀粒の貯留状況から収量を計測する請求項５に記載のコンバイン。

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