JP6945842B2 - Working depth detection system for agricultural work machines - Google Patents
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Description
本発明は、農作業機用作業深さ検知システムに関し、特に、トラクタに装着する農作業機における作業時の作業深さの状態を検出する農作業機用作業深さ検知システムに関する。 The present invention relates to a work depth detection system for agricultural work machines, and more particularly to a work depth detection system for agricultural work machines that detects a state of work depth during work in an agricultural work machine mounted on a tractor.
トラクタに装着する農作業機の作業深さは、トラクタに乗車した作業者が、農作業機の高さを操作することで、作業深さを調節することが多い。このときの作業深さは、作業者の操作に対する感覚や、農作業機の高さを操作するトラクタ側のツマミ等の操作部の位置で決めることも多かった。 The working depth of the agricultural work machine attached to the tractor is often adjusted by the worker riding on the tractor by manipulating the height of the agricultural work machine. The work depth at this time was often determined by the sense of the operator's operation and the position of the operation part such as the knob on the tractor side that operates the height of the agricultural work machine.
また、特許文献1には、エプロンの回動に伴うポテンショメータの回動により対応するLEDを点灯して耕深の程度を確認できる代かき作業機について記載されている。 Further, Patent Document 1 describes a puddling work machine capable of confirming the degree of plowing depth by turning on the corresponding LED by rotating the potentiometer with the rotation of the apron.
しかし、農作業機の作業深さをトラクタ側で操作して調節する場合、操作部に正確な目盛りがないことも多く、精密に農作業機の高さを把握できない場合も多い。また、トラクタ側からの操作は、農作業機の高さの調節であるので、作業深さを直接検知することはできなかった。 However, when the working depth of the agricultural work machine is adjusted by operating it on the tractor side, there are many cases where the operation unit does not have an accurate scale, and it is often impossible to accurately grasp the height of the agricultural work machine. Moreover, since the operation from the tractor side is the adjustment of the height of the agricultural work machine, it was not possible to directly detect the work depth.
さらに、特許文献1に記載の代かき作業機では、エプロンは代かき作業時に水の抵抗を受けてシールドカバーに対する回動角度が変化する。このため、同じ耕深に対しても作業速度によってはエプロンの回動角度が変化するため、正確な耕深が測定できないおそれがあった。 Further, in the puddling work machine described in Patent Document 1, the apron receives the resistance of water during the puddling work and the rotation angle with respect to the shield cover changes. Therefore, even for the same plowing depth, the rotation angle of the apron changes depending on the working speed, so that there is a possibility that accurate plowing depth cannot be measured.
本発明は、上記課題に鑑みて、トラクタに装着する農作業機における作業時の作業深さの状態をより的確に検出できる農作業機用作業深さ検出システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a work depth detection system for agricultural work machines that can more accurately detect the state of work depth during work in an agricultural work machine mounted on a tractor.
上記目的を達成するため、代表的な本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、トラクタに対して装着部を装着して農作業を行う農作業機の作業深さの状態を検出する農作業機用作業深さ検出システムにおいて、前記農作業機の前後方向の傾き角度を検出するための圃場に接触しない方式のセンサと、制御部とを備え、前記センサは、農作業時において前記装着部に対して独立して前後方向の傾き角度が変化しない部分に設置され、前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度から前記農作業機の作業深さの状態を検出し、前記農作業機は、耕耘部と前記耕耘部の上部を覆う耕耘部カバーとを備え、前記センサは、前記耕耘部カバーより上方に設置して前後方向の傾き角度を検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, one of the typical work depth detection systems for agricultural work machines of the present invention detects the state of the work depth of an agricultural work machine that carries out farm work by attaching a mounting portion to a tractor. The work depth detection system for agricultural work machines includes a sensor of a type that does not come into contact with the field for detecting the tilt angle of the agricultural work machine in the front-rear direction, and a control unit. On the other hand, the control unit is independently installed in a portion where the tilt angle in the front-rear direction does not change, and the control unit detects the state of the working depth of the agricultural work machine from the tilt angle in the front-rear direction based on the information from the sensor. The agricultural work machine includes a cultivated portion and a cultivated portion cover that covers the upper portion of the cultivated portion, and the sensor is installed above the cultivated portion cover to detect a tilt angle in the front-rear direction .
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して一定時間の平均を用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して平滑化処理を行ったデータを用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする。
Further, in one of the work depth detection systems for agricultural work machines of the present invention, the control unit uses the average of the tilt angles in the front-rear direction based on the information from the sensor for a certain period of time to obtain the work depth detection system for the agricultural work machine. It is characterized by detecting the state of working depth.
Further, in one of the working depth detection systems for agricultural work machines of the present invention, the control unit uses the data obtained by smoothing the data of the tilt angle in the front-rear direction based on the information from the sensor. It is characterized by detecting the state of the working depth of the agricultural work machine.
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、設定入力部を備え、前記制御部は、前記設定入力部から基準値を決定するための操作信号の入力がされたときに、そのときに算出されている前後方向の傾き角度を作業深さの基準に設定することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、表示部を備え、前記制御部は検出した作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、表示部を備え、前記制御部は、前記設定された作業深さの基準に対する作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする。
Further, one of the working depth detection systems for agricultural work machines of the present invention includes a setting input unit, and the control unit receives an operation signal for determining a reference value from the setting input unit. The feature is that the tilt angle in the front-rear direction calculated at that time is set as a reference for the working depth.
Further, one of the working depth detection systems for agricultural work machines of the present invention is provided with a display unit, and the control unit is characterized in that the detected working depth state is displayed on the display unit.
Further, one of the working depth detection systems for agricultural work machines of the present invention includes a display unit, and the control unit causes the display unit to display the state of the working depth with respect to the set working depth reference. It is characterized by.
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、前記農作業機は、代掻き作業機であることを特徴とする。 One agricultural machine working depth detection system of the present invention is to is found, the agricultural machine, characterized in that it is a puddling working machine.
本発明によれば、トラクタに装着する農作業機における作業時の作業深さの状態をより的確に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to more accurately detect the state of the working depth at the time of working in the agricultural work machine mounted on the tractor.
本発明を実施するための形態を説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described.
図1は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一実施形態を示すブロック図である。農作業機用作業深さ検出システムは、センサ11、設定入力部12、制御部13、表示部14、を備えている。また、必要に応じて出力部15を備えていてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the work depth detection system for agricultural work machines of the present invention. The work depth detection system for agricultural work machines includes a
センサ11は、トラクタに装着される農作業機の前後方向の傾き角度を検出するためのセンサであり、そのための構成を有しているものである。ここで前後方向の傾き角度は、トラクタの進行方向を前としたとき、前後方向に直交して地面に水平な横方向を軸として回転するときに変化する角度であり、このとき農作業機の前後方向の傾きが変化する。なお、傾きは水平に対する傾きに限らず、後述する基準値等に対する前後方向の相対的な傾き角度を検出できればよい。センサ11は、例えば、傾斜センサ、角速度センサ、加速度センサ等が適用できる。傾斜センサであれば、磁気式、光式、メカニカル式など必要に応じた方式が適用され、重力に対する傾きを検出する等して農作業機の前後方向の傾斜を検出することで農作業機の前後方向の傾き角度を検出できる。また、角速度センサであれば、角速度の変化から角度を算出して農作業機の前後方向の傾き角度を検出できる。なお、角速度センサにはジャイロセンサが含まれる。加速度センサであれば、角度に対する加速度から角度を算出して農作業機の前後方向の傾き角度を検出できる。センサ11は農作業機において、農作業機の前後方向の傾き角度を測定するための箇所に取り付けられる。特に、センサ11は、農作業機の角度を測定するため、農作業時においてトラクタに装着する装着部に対して、独立して測定方向の角度が変化しない部分に設置されることが望ましい。そして、センサ11は、農作業機の前後方向の傾き角度を測定することで、農作業機の作業深さの状態に関する情報を得ることができる。
The
設定入力部12は、作業者が必要に応じて制御に必要な操作をするための手段である。例えば、押しボタンスイッチやトグルスイッチ等のスイッチ類やタッチパネルを適用できる。設定入力部12には基準値を決定するためのスイッチを備えている。このスイッチはタッチパネルでもよい。なお、設定入力部12は、作業者が操作し易いように、トラクタの運転席近傍に配置できるようにするとよい。そして、設定入力部12からの操作信号は制御部13へ送信される。制御部13とは有線による送受信のシステムであってもよく、無線による送受信のシステムでもよい。なお、設定入力部12には、設定した情報を記憶しておく記憶部を有していてもよい。
The setting
制御部13は、センサ11からの情報、設定入力部12で入力された情報等に基づき、農作業機の前後方向の傾き角度を算出して表示部14での表示をさせる制御を行う。さらに、制御部13は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度の情報を出力部15を介してトラクタ側に出力することも可能である。トラクタ側では、この情報をもとに、トラクタ側の制御を行うか、もしくは、トラクタの運転席近傍の表示部に前後方向の傾き角度の情報の表示をすることも可能となる。また、制御部13は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度に基づき、農作業機に備えられるアクチュエータの制御を行うようにしてもよい。また、制御部13は、必要に応じて制御に必要なデータを記憶しておく記憶部を有している。制御部13は演算や制御等に必要な電子デバイス等で構成される。ここで、制御部13は、トラクタに装着する農作業機側のボックス内に格納する等して設置してもよいし、設定入力部12が有線接続の場合は、設定入力部12と一体又は設定入力部12の近傍に設置してもよい。
The
表示部14は、制御部13で算出された農作業機の作業深さの状態に関する情報を表示する。表示部14はLEDランプ、7セグ(7セグメント)、液晶、有機EL、タッチパネル表示等の各種の表示手段を採用できる。また、音や音声による手段を含んでいてもよい。作業者が確認し易いように、トラクタの運転席近傍に配置できるようにするとよい。また、設定入力部12と一体に形成することもできる。
The
出力部15は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度や作業深さの状態の情報をトラクタに出力する部分とすることができ、例えば、コネクタを介してトラクタ側の配線と接続される。また、出力部15は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度や作業深さの状態の情報に基づき農作業機に備えられるアクチュエータの制御のための出力を行う部分とすることもでき、例えば、コネクタを介してアクチュエータと配線で接続される。
The
図2は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す平面図である。図3は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準の作業深さ状態を示す。図4は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準より深い作業深さの状態を示す。図5は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準より浅い作業深さの状態を示す。なお、図2では、トラクタ1の図示は省略しており、図3〜5では、トラクタ1が有する後部両側のトラクタタイヤ7、出力軸8、トップリンク3、ロワーリンク4のみの概念を示した簡略図で示している。以下、トラクタ1(代掻き作業機100)の進行方向を前方向として説明している。進行方向は、図2が上側、図3〜5が左側となる。図2の左右方向が横方向となり、図3〜5の上下方向はそのまま上下方向となる。
FIG. 2 is a plan view showing an example of an agricultural work machine to which the work depth detection system for agricultural work machines of the present invention is applied. FIG. 3 is a side view showing an example of an agricultural work machine to which the work depth detection system for agricultural work machines of the present invention is applied, and shows a standard work depth state. FIG. 4 is a side view showing an example of an agricultural work machine to which the work depth detection system for agricultural work machines of the present invention is applied, and shows a state of a work depth deeper than the standard. FIG. 5 is a side view showing an example of an agricultural work machine to which the work depth detection system for agricultural work machines of the present invention is applied, and shows a state of a work depth shallower than the standard. Note that FIG. 2 omits the illustration of the tractor 1, and FIGS. 3 to 5 show the concept of only the
ここでの農作業機として、代掻き作業機100を示している。代掻き作業機100は、マスト121やヒッチ122を有する装着部120を、トラクタ1側後部に取り付けられている連結部9に装着して、代掻き作業を行うものである。連結部9は、トラクタ1側にロワーリンク4とトップリンク3を介して取り付けられている。
As the agricultural work machine here, the puddling
トップリンク3は、一端がトラクタ1に取り付けられトラクタ側回動中心3aを中心として回動し、他端は農作業機側回動中心3bとして連結部9の取付部に回動可能に取り付けられる。ロワーリンク4は一端がトラクタ1に取り付けられトラクタ側回動中心4aを中心として回動し、他端は農作業機側回動中心4bとして連結部9の取付部に回動可能に取り付けられる。
One end of the
トップリンク3は、ロワーリンク4よりも上部に配置されている。そして、ロワーリンク4のトラクタ側回動中心4aの上部にトップリンク3のトラクタ側回動中心3aが配置されるようになっている。また、ロワーリンク4の農作業機側回動中心4bの上部にトップリンク3の農作業機側回動中心3bが配置されるようになっている。そして、トップリンク3のトラクタ側回動中心3aとロワーリンク4のトラクタ側回動中心4aの距離は、トップリンク3の農作業機側回動中心3bとロワーリンク4の農作業機側回動中心4bの距離よりも短くなっている。そして、トップリンク3は、ロワーリンク4よりも長く形成されている。
The
作業者はロワーリンク4をトラクタ1の運転席から操作することで、ロワーリンク4がトラクタ側回動中心4aに回動して、農作業機側回動中心4bを上下させることで、連結部9が上下し、農作業機である代掻き作業機100を上下に移動させることができる。このとき、トップリンク3とあわせてリンク機構が形成されており、代掻き作業機100は上に上げると前側に傾き前傾となり、下に下げると後側に傾き後傾となる。なお、トップリンク3は、連結部9の左右中心付近に1つ、ロワーリンク4は連結部9の左右に2つ設けられている。
The operator operates the
トラクタ1の出力軸8から出力された動力は(図示を省略した)ジョイント等を介して、入力軸101から入力され、ミッションケース102内の伝動機構、左フレームパイプ103内の軸、チェーンケース105内のチェーンを介するなどして、耕耘部カバー112の下側に位置する耕耘部130に伝達される。耕耘部130は、複数の代掻き爪132(図3では1つのみ図示、図4、5で図示省略)を有する耕耘軸131等により構成され、耕耘軸131を回転させることにより代掻き作業を行う。
The power output from the
ここで、ミッションケース102の左側に左フレームパイプ103を備えられており、ミッションケース102の右側に右フレームパイプ104が備えられている。さらに、左フレームパイプ103より左側端部はチェーンケース105となっており、右フレームパイプ104より右側端部はブラケット107となっている。チェーンケース105及びブラケット107は下側に向けて設けられ、耕耘軸131の両端の側面まで延在している。
Here, the
左フレームパイプ103と右フレームパイプ104の途中には前方に向けてヒッチ取付板108がそれぞれ備えられており、ヒッチ取付板108の前側でヒッチ122が取り付けられている。
A
ミッションケース102、左フレームパイプ103、右フレームパイプ104の下側には、耕耘部カバー112を備えている。耕耘部カバー112は、チェーンケース105とブラケット107の間に設けられている。さらに、耕耘部カバー112の後ろ側では、第1整地体114が、後方下側へ向けて取り付けられている。第1整地体114は、耕耘部カバー112に対して角度が変えられるようになっており、耕耘部カバー112の後ろ側で横方向に延びる中心軸114aを中心として回動するように取り付けられている。さらに、第1整地体114の後方下側では、第2整地体115が、後方へ向けて取り付けられている。第2整地体115は、第1整地体114に対して角度が変えられるようになっており、第1整地体114の後方下側で横方向に延びる中心軸115aを中心に回動するように後方に向けて取り付けられている。
A
また、第2整地体115の両端には延長整地体116が取り付けられており、第2整地体115の両端に設けられた回動軸116aを中心に回動させて、延長整地体116を外側に延長するか内側に折り畳むかを選択することができるようになっている。さらに、第2整地体115には、土引き用リンク機構118と連結されており、レバー118aと連動して第2整地体115を下側へ回動させて土引き作業状態とすることができるようになっている。
Further,
センサ11は、代掻き作業機100における作業深さの状態を検出するためにふさわしい場所に取り付けられる。センサ11は、連結部9が上下することにより変更される代掻き作業機100の角度を検出することが望ましい。そのため、農作業時において、連結部9に固定して装着される装着部120に対して相対的な角度、特に測定方向である前後方向の傾斜角度が変化しない場所がふさわしく、装着部120と独立して角度が変化する場所は適切でないことになる。例えば、第1整地体114、第2整地体115、延長整地体116は、土引き用リンク機構118の回動等により独立して角度が変化するためセンサ11の取り付けにはふさわしくない部分となる。一方で、ミッションケース102、左フレームパイプ103、右フレームパイプ104、チェーンケース105、ブラケット107、ヒッチ取付板108、耕耘部カバー112は、装着部120に対して固定されている部分であり、装着部120と相対的に角度が変化しないので、センサ11を取り付けるのにふさわしい場所とすることができる。マスト121とヒッチ122も装着部120そのものであるので、センサ11を取り付けるのにふさわしい場所となる。
The
図2〜5の例では、センサ11は、耕耘部カバー112の上部面に取り付けられている。耕耘部カバー112の上部面が平らな部分であれば、より安定して取り付けることができる。ここで、代掻き作業機100では、左フレームパイプ103や右フレームパイプ104の下側付近における耕耘部カバー112の上面は平らに形成されている。また、センサ11は、横方向においては、中央付近であれば、代掻き作業機100の振動やたわみが少ないので、より安定して角度の検出が可能となる。さらに、ミッションケース102の下側はスペースが限られることが多いので、その横側付近であれば、センサ11を取り付けられるスペースが存在することが多い。このため、図の例では、センサ11は、左フレームパイプ103の下側付近で、ヒッチ取付板108とミッションケース102の間の耕耘部カバー112の上部に備えられている。なお、センサ11は、右フレームパイプ104の下側付近でも、ヒッチ取付板108とミッションケース102の間であれば同様の条件で取り付けることができる。
In the example of FIGS. 2 to 5, the
図3において、代掻き作業機100の作業深さは標準の深さの状態を示している。トラクタ1のトラクタタイヤ7は接地面Gの上にあり、水面Sは、接地面GよりもHだけ高い位置となっている。代掻き作業は、田植えの前に圃場に水を入れて土を細かく砕いてかきならし田面を均平にする作業である。ここで、接地面Gは、水中(土や泥も含む)の底面の地面に相当し、そこにトラクタタイヤ7が接地する。また、水面S付近では、第2整地体115が水に浮くようにして水面に平行に配置される。図3において、耕耘部130の下端は水面Sよりh1だけ深く入っており、ここで代掻き爪132が回転して土を砕いていく。また、耕耘軸131の中心は、水面Sよりも高い位置となっている。
In FIG. 3, the working depth of the
センサ11は、この状態における代掻き作業機100の前後方向の傾き角度を耕耘部カバー112の上面で検知する。このときのセンサの状態はセンサ11−1とする。制御部13では、この傾きを検出して現在の作業深さの状態を検知する。
The
次に、図4において、代掻き作業機100の作業深さは標準より深い状態を示している。この場合、図3に比べてロワーリンク4がトラクタ側回動中心4aを中心として回動して、農作業機側回動中心4b側が下方に移動する。すると、上部のトップリンク3もトラクタ側回動中心3aを中心として、農作業機側回動中心3bが下側に移動する。このことで、代掻き作業機100は図3に比べて全体的に下側に移動して、耕耘部130も下側へ移動する。このとき、耕耘部130の下端は水面Sよりh2だけ深く入ることになる。ここで、図4のh2は、図3のh1に比べて大きい値となり、作業深さは深くなる。このとき、耕耘軸131の中心は、水面S付近の位置となっている。なお、h2は接地面Gから水面Sの高さHよりは小さい値である。また、水面S付近では、第2整地体115が水に浮くようにして水面に平行に配置される点は、図3と同様である。このため、耕耘部カバー112に対する、第1整地体114の角度は、図3と比べて図4の方が上側に向いた角度になる。
Next, in FIG. 4, the working depth of the
センサ11は、この状態における代掻き作業機100の前後方向の傾き角度を耕耘部カバー112の上面で検知する。このときのセンサの状態はセンサ11−2とする。作業者は、図3の状態から図4の状態にするとき、トラクタ1側でロワーリンク4を操作して、トラクタ側回動中心4aを中心に、代掻き作業機100側を下げる。このとき上述したように、トップリンク3とロワーリンク4のリンク作用により、代掻き作業機100が後ろ側に少し傾く。このため、センサ11の検出する角度が図3と4では、異なってくる。図4の上部に図示したように、図3の状態のセンサ11−1から、図4のセンサ11−2の状態になるとθ1分だけ前側が上がり、センサ11−2が後ろ側に傾くことになる。制御部13では、この角度を検出して現在の作業深さの状態を検知することができる。
The
次に、図5において、代掻き作業機100の作業深さは標準より浅い状態を示している。この場合、図3に比べてロワーリンク4がトラクタ側回動中心4aを中心として回動して、農作業機側回動中心4b側が上側に移動する。すると、上部のトップリンク3もトラクタ側回動中心3aを中心として、農作業機側回動中心3b側が上側に移動する。このことで、代掻き作業機100は図3に比べて全体的に上側に移動して、耕耘部130も上側へ移動する。このとき、耕耘部130の下端は水面Sよりh3だけ深く入ることになる。ここで、図5のh3は、図3のh1に比べて小さい値となり、作業深さは浅くなる。また、水面S付近では、第2整地体115が水に浮くようにして水面に平行に配置される点は、図3と同様である。このため、耕耘部カバー112に対する、第1整地体114の角度は、図3と比べて図5の方が下側に向いた角度になる。
Next, in FIG. 5, the working depth of the
センサ11は、この状態における代掻き作業機100の前後方向の傾き角度を耕耘部カバー112の上面で検知する。このときのセンサの状態はセンサ11−3とする。作業者は、図3の状態から図5の状態にするとき、トラクタ1側でロワーリンク4を操作して、トラクタ側回動中心4aを中心に、代掻き作業機100側を上げる。このとき上述したように、トップリンク3とロワーリンク4のリンク作用により、代掻き作業機100が前側に少し傾く。このため、センサ11の検出する角度が図3と5では、異なってくる。図5の上部に図示したように、図3の状態のセンサ11−1から、図5のセンサ11−3の状態になるとθ2分だけ前側が下がり、センサ11−3が前側に傾くことになる。制御部13では、この角度を検出して現在の作業深さの状態を検知することができる。
The
図3〜5に示されるように、作業深さの状態を検出する際のセンサ11の傾きの変化の角度は大きくない。このため、センサ11の感知する範囲を限定しておくことで、センサ11の分解能(測定できる最少角度間隔)をより高めることができ、細かい角度をより正確に検出することができる。例えば、センサ11の感知する範囲を20°以内の範囲、さらには15°以内の範囲、さらには10°以内の範囲としておくことで、その範囲内での分解能をより高めることができる。このとき、標準の深さに対して、±5°の範囲内、さらには±7.5°の範囲内、さらには±10°の範囲内としてもよい。そして、分解能としては、0.5°以内ごと、さらには0.2°以内ごと、さらには0.1°以内ごと、さらには0.05°以内ごととすることができる。また、感知する範囲内で8ビット(256)の分解能を利用してもよい。この場合、10°以内の範囲であれば、0.05°以内ごとの分解能とでき、20°以内の範囲であれば、0.1°以内ごとの分解能とできる。
As shown in FIGS. 3 to 5, the angle of change in the inclination of the
図6は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムのフローチャートの一例を示す。 FIG. 6 shows an example of a flowchart of the work depth detection system for agricultural work machines of the present invention.
開始(S101)は、例えば、設定入力部12で開始のためのスイッチを操作する等してセンサ11からの検出が開始される。
At the start (S101), for example, the setting
次に、作業者は、農作業機による作業を開始する(S102)。代掻き作業機100であれば、トラクタ1を操作して代掻き作業を開始する。
Next, the worker starts the work by the agricultural work machine (S102). If it is the scavenging
次に、作業者は、農作業機を作業位置まで下げ、作業深さを決める(S103)。具体的には、トラクタ1のロワーリンク4を操作することにより、作業者が適切と判断する作業位置まで下げて調節する。代掻き作業機100であれば、トラクタ1を操作することにより、耕耘部130の作業深さが適切な深さになるように調節する。
Next, the worker lowers the agricultural work machine to the work position and determines the work depth (S103). Specifically, by operating the
次に、制御部13はセンサ11からの出力値を平均する(S104)。これは、センサ11から得られる角度情報にばらつきがあることを考慮したものである。作業深さの場合、わずかな傾斜角度の違いを検出、表示する必要があるため、一定時間の平均を取って表示のばらつきを抑えることができる。ここで、一定時間は、例えば、0.1秒以上から10秒以下の間、さらには0.2秒以上から2.0秒以下の間、さらには0.5秒以上から1.5秒以下の間、さらには0.8秒以上から1.2秒以内の間とすることができる。さらに、一定時間の平均を取る際に後述する平滑化処理を行ったデータを用いてもよい。これにより、より安定したデータを得ることができる。
Next, the
ここで、センサ11からの出力の間隔としては、0.05秒毎以内、さらには0.02秒毎以内、さらには0.01秒毎以内とすることができ、出力間隔を短くなるに従い、多くのデータ数を取得できる。例えば、0.01秒毎の出力で、1秒間の平均値をとれば、100個のデータによる平均値となる。
Here, the interval of the output from the
次に、作業者がゼロ調整ボタンを押す(S105)。これは、現在のセンサ11から得られる前後方向の傾き角度を基準値として決めるための操作であり、設定入力部12に設けられたスイッチの操作により行うようにすればよい。例えば、作業者が設定入力部12にゼロ調整ボタンを設けて、これを作業者が押せばよい。なお、ゼロ調整ボタンは基準値を決定するためのスイッチであればよい。
Next, the operator presses the zero adjustment button (S105). This is an operation for determining the tilt angle in the front-rear direction obtained from the
次に、平均値を基準値として記憶する(S106)。これは、S105でゼロ調整ボタンが押されたときに、その操作信号(情報)が制御部13に入力されて、そのときS104で算出されていた前後方向の傾き角度の平均値を制御部13に記憶するものである。ここでの操作信号は基準値を決定するため操作信号となる。
Next, the average value is stored as a reference value (S106). This is because when the zero adjustment button is pressed in S105, the operation signal (information) is input to the
次に、表示部14の表示が「0」になる(S107)。これは、S106で決めた前後方向の傾き角度を0°にして、制御部13が表示部14に「0」を表示させるものである。すなわち、S105でゼロ調整ボタンを押したときに記憶した前後方向の傾き角度を0として表示させるものである。
Next, the display of the
次に、制御部13はセンサ11からの出力値を平均する(S108)。農作業機による作業を開始した場合、センサ11から得られる前後方向の傾き角度は変化していく。そして、その変化するセンサ11からの角度に対して一定時間の平均をとることにより、センサ11から得られる情報のばらつきを抑えるものである。例えば、代掻き作業機100であれば、代かき作業による振動等により、センサ11から得られる前後方向の傾き角度の値が大きくずれることもあるので、これらのことを考慮したものである。ここで、一定時間は、例えば、0.1秒以上から10秒以下の間、さらには0.2秒以上から2.0秒以下の間、さらには0.5秒以上から1.5秒以下の間、さらには0.8秒以上から1.2秒以内の間とすることができる。さらに、一定時間の平均を取る際に後述する平滑化処理を行ったデータを用いてもよい。これにより、より安定したデータを得ることができる。なお、S108における出力値を平均する処理は、S104における平均する処理と同じ処理としてもよい。
Next, the
次に、制御部13は平均値と基準値を比べ上下に何度変化しているかを判断する(S109)。これは、S106で記憶した基準の前後方向の傾き角度と、S108で算出した現在の平均の前後方向の傾き角度の差(ずれ)を算出するものである。このことで、基準の作業深さに対してどの程度ずれているかを判断することができる。例えば、代掻き作業機100であれば、図3の標準深さを基準深さとすれば、図4ではθ1だけ後ろ側に傾いているので、その角度を検出する。また、図5ではθ2だけ前側に傾いているので、その角度を検出する。
Next, the
次に、制御部13は表示部14の画面に表示させる(S110)。これは、S109で算出した基準値とS108の平均値のずれに基づき、作業深さの状態を示す情報として表示部14に表示させるものである。このとき、表示は、角度のずれを直接表示させてもよい。例えば、農作業機が基準の傾き角度よりも後傾していれば、後傾した分の角度を示すことで、農作業機の作業深さが深くなっていることを示すことができる。また、農作業機が基準の傾き角度よりも前傾していれば、前傾した分の角度を示すことで、作業者は農作業機の作業深さが浅くなっていることを示すことができる。また、この他、角度のずれを深さの指標に変換して表示部14に表してもよい。例えば、農作業機が基準の傾き角度よりも後傾していれば、後傾した分だけ農作業機の作業深さが深くなっている指標を示すことで、作業者は作業深さの状態が分かる。また、農作業機が基準の傾き角度よりも前傾していれば、前傾した分だけ農作業機の作業深さが浅くなっている指標を示すことで、作業者は作業深さの状態が分かる。さらに、作業深さの状態は、図や絵で表してもよい。このことで、作業者は直感的に農作業機の作業深さの状態を理解することができる。
Next, the
次に、S108に戻り、再び、センサ11からの出力値を平均する算出を行う。このことで、農作業機の前後方向の傾き角度をリアルタイム(例えば、S108で平均値を算出する時間間隔毎)で測定して、そこから作業深さに関する情報として表示部14に表示させることで、作業者が現在の作業深さの状態を知ることができる。表示部14に表する間隔としては、0.2秒以上1.5秒以下、さらには0.2秒以上1秒以下、さらには0.3秒以上0.8秒以下等として、作業者が確認しやすい適度な表示間隔とすることができる。また、S108の平均値の算出と、S110の表示部での表示のタイミングはずらしてもよい。例えば、S108の平均値の算出が1秒ごとであれば、S110の表示は0.5秒ごととする等である。すなわち、S108の平均値の算出時間よりも短い時間間隔でS110の表示を行えば、S108で算出した平均値による作業深さに関する情報を飛ばすことなく確実に表示させることができる。
Next, the process returns to S108, and the calculation of averaging the output values from the
(平滑化処理の例)
図7は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおいてセンサのデータに対する平滑化処理の例を示すグラフであり、(a)が基のデータを示し、(b)が式1によりフィルタをかけたグラフを示し、(c)が式2によるフィルタをかけたグラフを示す。図8は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおいてセンサのデータに対して式2によるフィルタをかけた場合の係数の違いによる例を表すグラフを示す。図7、8のグラフの横軸は時間を表し、縦軸はデータの値を表す。
(Example of smoothing process)
FIG. 7 is a graph showing an example of smoothing processing for sensor data in the working depth detection system for agricultural work machines of the present invention, in which (a) shows the basic data and (b) shows a filter according to Equation 1. The applied graph is shown, and (c) shows the graph filtered by Equation 2. FIG. 8 shows a graph showing an example of the difference in coefficients when the sensor data is filtered by Equation 2 in the working depth detection system for agricultural work machines of the present invention. The horizontal axis of the graphs of FIGS. 7 and 8 represents time, and the vertical axis represents data values.
センサ11から得られる角度のデータは、トラクタや農作業機の作業時の振動によりばらつきが生じることがある。このため、フィルタを用いるなどして何らかの平滑化処理を行うことで実際の作業深さ(前後方向の傾き角度)に近い値が安定して算出することが可能となる。ここでの平滑化処理は、現在の取得したデータの影響をそれより前に取得したデータを用いて弱めることにより行う。
The angle data obtained from the
例えば、図7(a)に示すようなデータに対して過去の複数回の平均をとることによるフィルタを用いれば、一定の平滑化処理が可能である。以下には3回の平均を取る場合について式1を用いて説明する。ここでiは自然数であり、i回目のデータ取得となる。x(i)は今回のデータの値で、x(i−1)は1回前の取得データの値、x(i−2)は2回前の取得データの値を示す。
y(i)=(x(i)+x(i−1)+x(i−2))/3 ・・・・(式1)
For example, if a filter is used by averaging a plurality of times in the past with respect to the data shown in FIG. 7A, a certain smoothing process can be performed. The case of taking the average of three times will be described below using Equation 1. Here, i is a natural number, and this is the i-th data acquisition. x (i) is the value of the current data, x (i-1) is the value of the acquired data one time ago, and x (i-2) is the value of the acquired data two times ago.
y (i) = (x (i) + x (i-1) + x (i-2)) / 3 ... (Equation 1)
この結果が図7(b)に示される。図7(b)に示されるように、図7(a)のばらつきは抑えられ、特異点が減っていることが分かる。なお、平均をとる回数は3回に限られない。2回でも一定の効果はあるが、4回、5回と増やしていけばそれだけ平滑化が強まっていく。 The result is shown in FIG. 7 (b). As shown in FIG. 7B, it can be seen that the variation in FIG. 7A is suppressed and the singularity is reduced. The number of times of averaging is not limited to three. There is a certain effect even twice, but if you increase it to 4 times and 5 times, the smoothing will become stronger.
さらに、図7(a)に示すようなデータに対して、以下の式を用いるフィルタによっても、平滑化処理が可能となる。ここでiは自然数であり、i回目のデータ取得となる。
y(i)=α×y(i−1)+β×x(i) ・・・・(式2)
Further, the data as shown in FIG. 7A can be smoothed by a filter using the following formula. Here, i is a natural number, and this is the i-th data acquisition.
y (i) = α × y (i-1) + β × x (i) ・ ・ ・ ・ (Equation 2)
式2のα及びβは0〜1の間の値であり、α+β=1となるように設定される。y(i−1)は式2における1回前のyの値であり、一番最初の計算時は前の値がないのでx(i)そのものが代入され、y(1)=x(1)となる。この式は、今回のデータx(i)の影響を係数βを用いて弱めることにより平滑化処理を行っている。このため、αの値が大きいほど(すなわちβの値が小さいほど)平滑化が強くなる式である。 Α and β in Equation 2 are values between 0 and 1, and are set so that α + β = 1. y (i-1) is the value of y one time before in Equation 2, and since there is no previous value at the time of the first calculation, x (i) itself is substituted, and y (1) = x (1). ). In this equation, the smoothing process is performed by weakening the influence of the current data x (i) using the coefficient β. Therefore, the larger the value of α (that is, the smaller the value of β), the stronger the smoothing is.
図7(c)では、図7(a)のデータに対して、式2のα=0.9、β=0.1とした場合の結果を示している。図7(c)に示すように図7(b)よりも平滑化されたグラフとなっていることが分かる。 FIG. 7 (c) shows the results when α = 0.9 and β = 0.1 of Equation 2 with respect to the data of FIG. 7 (a). As shown in FIG. 7 (c), it can be seen that the graph is smoother than that in FIG. 7 (b).
さらに、図8は、式2のα及びβの値を変更した場合の例を示す。L1はもとのセンサ11からの値の例である。L2は式2においてα=0.8、β=0.2とした場合のグラフである。L3は式2においてα=0.85、β=0.15とした場合のグラフである。L4は式2においてα=0.9、β=0.1とした場合のグラフである。L5は式2においてα=0.95、β=0.05とした場合のグラフである。図8からも分かるように、αの値を上げていく(βの値を下げていく)ほど平滑化が進んで行き、極端なデータのばらつきが抑えられていく。ここで、αの値は例えば、0.85以上、0.95以下の範囲に設定すれば、かなりの平滑化が可能である。また、αの値は0.5以上でも一定の平滑化が期待できる。
Further, FIG. 8 shows an example in which the values of α and β in Equation 2 are changed. L1 is an example of the value from the
これらの平滑化したデータは、上述した図6のS104、S108で、平均値をとる代わりに直接用いることもできる。さらに、S104、S108で、平均値をとるためのデータとして、平滑化したデータを用いることで、より安定したデータとすることができる。 These smoothed data can also be used directly in S104 and S108 of FIG. 6 described above instead of taking the average value. Further, by using the smoothed data as the data for taking the average value in S104 and S108, more stable data can be obtained.
(表示部14による第1の表示例)
図9は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおける第1の表示例を示し、(a)は、基準0.0°のときの表示、(b)は、浅い2.5°のときの表示、(c)は、深い2.5°のときの表示を表す。ここでの表示例は表示部14に表示するものであり、図6のS110の表示に相当する。ここでの画面表示40は、例えば、液晶や有機EL等により表示可能である。
(First display example by the display unit 14)
FIG. 9 shows a first display example in the working depth detection system for agricultural work machines of the present invention, (a) is a display when the reference is 0.0 °, and (b) is a shallow 2.5 °. The time display, (c) represents the display when the depth is 2.5 °. The display example here is to be displayed on the
画面表示40は、縦目盛り41と現在深さ表示42から構成され、下部に文字表示43が併記されている。縦目盛り41は、画面表示40の上下方向を長手方向とする長方形の目盛りである。途中に等間隔で目盛り41aが記載されている。縦目盛り41の長方形内部は黒やその他の色で着色されており、縦目盛り41の周囲の色とは異ならせる。一方で、途中の目盛り41aの部分は縦目盛り41の内部の色とは異なる色になっており、例えば白として、縦目盛り41の周囲の色と同色としてもよい。また、現在深さ表示42は横方向を長手方向とする細長の長方形で表示され、横方向両側は縦目盛り41よりも幅があるはみ出し部42aを有している。ここで、はみ出し部42aは、少なくとも縦目盛り41の周囲の色と異ならせて構成する。はみ出し部42aは、縦目盛り41の内部の色と同色としてもよい。また、現在深さ表示42において縦目盛り41にかかる部分は反転部42bとなっており、縦目盛り41の内部とは異なる色で構成され、周囲の色と同色としてもよい。
The
縦目盛り41の下側には、文字表示43が表示されている。ここでは「基準」(図9(a))、「浅い」(図9(b))、「深い」(図9(c))の状態を表す文字表示と、その右横に数字による角度の表示がされている。「基準」であれば、図6のS106で決定された基準値が決まったときや、その後にこの基準値とセンサ11の角度が同じになったときに、この表示をする。「浅い」は、センサ11による検出角度により作業深さが、基準よりも浅くなったときに表示する。代掻き作業機100であれば、図5の状態である。「深い」は、センサ11による検出角度により作業深さが、基準よりも深くなったときに表示する。代掻き作業機100であれば、図4の状態である。数字による角度の表示は、「浅い」方向に何度センサ11が傾いているか、「深い」方向に何度センサ11が傾いているかを表示する。「基準」であれば、基本的には0.0°となる。これらにより、深さ表示とすることができる。
A
なお、数字による角度の表示は、深さの度合いを表す数字に置き換えてもよい。例えば、基準深さから深くなっている、又は、浅くなっている距離をcmで表す等である。この場合は、予め角度に対する深さの情報を制御部13に記憶しておくことでできる。この場合、農作業機の機種やトラクタによって異なる可能性があるので、その機種やトラクタに合わせたデータを準備しておくとよい。また具体的な距離でなくとも、代表的な数字に置き換えてもよい。例えば、1〜10の数字で度合いを表す等である。
The numerical display of the angle may be replaced with a number indicating the degree of depth. For example, the distance that is deeper or shallower than the reference depth is expressed in cm. In this case, the depth information with respect to the angle can be stored in the
現在深さ表示42は、縦目盛り41に沿って上下方向に移動して表示される。例えば、基準の状態であれば、縦目盛り41の上下方向の中央付近で表示する。また、浅い側の表示であれば、基準よりも浅い側に傾斜している角度の度合いに合わせて、上方向に移動して表示する。また、深い側の表示であれば、基準よりも深い側に傾斜している角度の度合いに合わせて、下方向に移動して表示する。これらは、現在深さ表示42を基準角度からのずれ度合いに応じて移動量を変化させるようにプログラムしておくことで表示が可能となる。これにより、作業者は現在の作業深さを分かり易く知ることができる。なお、最初は、現在深さ表示42と文字表示43は表示させずに縦目盛り41のみの表示として、図6のS106で基準値が決まった後に、これらを表示させて、基準値が決まったことを分かり易く知らせるようにしてもよい。
The
(表示部14による第2の表示例)
図10は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおける第2の表示例を示し、(a)は、基準0.0°のときの表示、(b)は、浅い2.5°のときの表示、(c)は、深い2.5°のときの表示を表す。ここでの表示例は表示部14に表示するものであり、図6のS110の表示に相当する。ここでの画面表示50は、例えば、液晶や有機EL等により表示可能である。
(Second display example by the display unit 14)
FIG. 10 shows a second display example in the working depth detection system for agricultural work machines of the present invention, (a) is a display when the reference is 0.0 °, and (b) is a shallow 2.5 °. The time display, (c) represents the display when the depth is 2.5 °. The display example here is to be displayed on the
画面表示50には、耕耘部表示51、耕耘部カバー表示52、第1整地体表示53、第2整地体表示54を有している。これらは、代掻き作業機100を模式的に絵で表したものであり、耕耘部表示51、耕耘部カバー表示52、第1整地体表示53、第2整地体表示54は、それぞれ、代掻き作業機100の耕耘部130、耕耘部カバー112、第1整地体114、第2整地体115に相当している。またこれらの、下側には、横方向に延びるラインによって、上から順に、水面表示55、耕耘部下面表示56、地面表示57を有している。耕耘部下面表示56は、水面表示55と地面表示57の間を耕耘部表示51の上下と共に移動する。さらに、その下には文字表示58を有している。なお、文字表示58は、図9の文字表示43と同様である。
The
図10(a)の基準の状態では、耕耘部下面表示56は、水面表示55と地面表示57の中間付近にある。そして、図10(b)の浅い2.5°の状態になると耕耘部表示51は上に移動し、それにともない耕耘部下面表示56も上に移動する。このため、耕耘部下面表示56は、水面表示55に近いものとなる。また、図10(c)の深い2.5°の状態になると、耕耘部表示51は下に移動し、それにともない耕耘部下面表示56も下に移動する。このため、耕耘部下面表示56は、地面表示57に近いものとなる。また、図10(b)(c)において、第2整地体表示54は、水面表示55付近のままの表示となる。このとき、図10(a)の基準位置における、耕耘部カバー表示52、第1整地体表示53、第2整地体表示54の状態は、基準状態表示59として異なる線種や色で表示させておくと分かりやすい表示となる。
In the reference state of FIG. 10A, the tillage portion
画面表示50では、基準角度からのずれ度合いに応じて移動量を変化させ、浅い方向の角度の変化の場合は上方向に、深い方向の角度の変化場合は下方向に作図するようにプログラムをしておくことで表示が可能となる。これにより、作業者は分かり易く現在の深さの状態を知ることができる。
On the
以上の様に、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態に設けられた全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を削除したり、他の実施形態の構成に置き換えたり、あるいはまた、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。 As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are included. For example, the present invention is not limited to the one including all the configurations provided in the above-described embodiment. It is also possible to delete a part of the configuration of one embodiment, replace it with the configuration of another embodiment, or add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
例えば、上記の実施形態では、代掻き作業機100の例について示したが、これに限らず、3分割式の代掻き作業機や、ロータリ作業機等、トラクタに装着する農作業機における作業深さの状態を検出するために本発明を適用するこができる。
For example, in the above embodiment, the example of the
また、センサ11は、農作業機の装着部に取り付けられる連結部9に設けてもよく、作業深さの状態を同様に検出することができる。
Further, the
1 トラクタ
3 トップリンク
4 ロワーリンク
9 連結部
11 センサ
12 設定入力部
13 制御部
14 表示部
15 出力部
40、50 画面表示
100 代掻き作業機
112 耕耘部カバー
114 第1整地体
115 第2整地体
120 装着部
130 耕耘部
1
Claims (7)
前記農作業機の前後方向の傾き角度を検出するための圃場に接触しない方式のセンサと、制御部とを備え、
前記センサは、農作業時において前記装着部に対して独立して前後方向の傾き角度が変化しない部分に設置され、
前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度から前記農作業機の作業深さの状態を検出し、
前記農作業機は、耕耘部と前記耕耘部の上部を覆う耕耘部カバーとを備え、前記センサは、前記耕耘部カバーより上方に設置して前後方向の傾き角度を検出することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。 In the work depth detection system for agricultural work machines, which detects the state of the work depth of agricultural work machines that perform agricultural work by attaching a mounting part to the tractor.
It is equipped with a sensor that does not come into contact with the field for detecting the tilt angle of the farm work machine in the front-rear direction, and a control unit.
The sensor is installed in a portion where the tilt angle in the front-rear direction does not change independently of the mounting portion during farm work.
The control unit detects the state of the working depth of the agricultural work machine from the inclination angle in the front-rear direction based on the information from the sensor.
The agricultural work machine includes a tillage portion and a tillage portion cover that covers the upper portion of the tillage portion, and the sensor is installed above the tillage portion cover to detect an inclination angle in the front-rear direction. Working depth detection system for machines.
前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して一定時間の平均を用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。 In the work depth detection system for agricultural work machines according to claim 1.
The control unit detects the state of the working depth of the farming machine by using the average of a certain period of time with respect to the data of the tilt angle in the front-rear direction based on the information from the sensor. Depth detection system.
前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して平滑化処理を行ったデータを用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。 In the work depth detection system for agricultural work machines according to claim 1 or 2.
The control unit detects the state of the working depth of the farming machine by using the data obtained by smoothing the data of the tilt angle in the front-rear direction based on the information from the sensor. Working depth detection system for machines.
て、
設定入力部を備え、前記制御部は、前記設定入力部から基準値を決定するための操作信号の入力がされたときに、そのときに算出されている前後方向の傾き角度を作業深さの基準に設定することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。 In the work depth detection system for agricultural work machines according to any one of claims 1 to 3.
The control unit includes a setting input unit, and when an operation signal for determining a reference value is input from the setting input unit, the control unit sets the tilt angle in the front-rear direction calculated at that time as the working depth. A work depth detection system for agricultural work machines, which is characterized by being set as a standard.
表示部を備え、前記制御部は検出した作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。 In the work depth detection system for agricultural work machines according to any one of claims 1 to 4.
A work depth detection system for agricultural work machines , comprising a display unit, wherein the control unit displays a state of the detected work depth on the display unit.
表示部を備え、前記制御部は、前記設定された作業深さの基準に対する作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。 In the work depth detection system for agricultural work machines according to claim 4.
A work depth detection system for agricultural work machines, comprising a display unit, wherein the control unit displays the state of the work depth with respect to the set work depth reference on the display unit.
前記農作業機は、代掻き作業機であることを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。 In the work depth detection system for agricultural work machines according to any one of claims 1 to 6.
The agricultural work machine is a work depth detection system for agricultural work machines, characterized in that it is a substitute scraping work machine.
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