JPH01269407A - 作業用車両の自動操向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は未作業域と既作業域との境界を倣いガイドとし
て、コンバイン、田植機３杭打機等の作業用車両を自動
的に操向せしめる作業用車両の自動操向装置に関する。

〔従来技術］ 作業用車両である田植機は、走行機体と該機体の後部に
連結された植付部とからなり、走行機体を走行させつつ
、植付部に搭載した苗株を、該植付部に装備された植付
爪の動作により、所定の間隔にて田面上に植付けるもの
である。

ところで、苗株相互間の植付は間隔が過度に狭いと、苗
株の生育不良を招来する虞があり、逆に植付は間隔が過
度に広いと、単位面積当たりの収穫量が少なくなるため
、苗株の植付けは、適正な植付は間隔にて行われること
が望ましい。田植機においては、前記植付爪が走行機体
の走行速度と同期して動作するようになっており、走行
機体の進行方向の植付は間隔は、走行速度の如何に拘わ
らず、自動的に前記適正値に保たれるが、走行機体の進
行方向と直交する方向の植イ」け間隔（以下条間隔とい
う）を前記適正値に保つためには、未作業域と既作業域
との境界である既に植付けられた苗株の列条に沿って走
行機体を操向させっつ植イ」けを行わせる必要がある。

そこで条間隔を前記適正値に保った状態で植付は作業が
行えるように、走行機体を前記苗株の列条に沿って自動
的に操向せしめる自動操向装置を装備した田植機がある
。

この自動操向装置の一例として、特開昭５３−１２７１
１３号に開示されている発明がある。これは、現状の植
付は条に隣接する既植苗の列条に赤外線を照射し、走行
機体の側部に左右方向に並設した複数個の受光素子から
なるセンサにより前記既植苗からの反射光を受光する場
合に、これらのセンサの内、前記の列条の直上に位置す
るセンサにより前記反射光の受光がなされることを利用
し、所定のセンサにより常に受光がなされるように操向
制御を行うことにより、既植苗の列条に対する走行機体
の相対位置を適正位置に保つものであり、前記所定のセ
ンサよりも左側（又は右側）に位置するセンサにより受
光がなされた場合には、走行機体の相対位置が右（又は
左）にずれていると判断しで、このずれを解消すべく、
左方向（又は右方向）に所要量の操舵を行う構成となっ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前記発明においては、所定のセンサにより
苗株からの反射光が受光される範囲を操向制御を行わな
い不感帯とし、それと相隣するセンサにより反射光が受
光された場合に受光されたセンサに応じて操向制御を行
う、即ちセンサの位置により苗株を検出するという苗株
の一次元的検出にＷづき自動操向しているので、走行機
体と苗株の列条とのなず角度については検出できず、目
椋操舵角を所要操舵角より大きく設定し、自動操向が不
安定となり、また追従性が悪くなる虞があると共に、欠
株又は苗株の倒覆等の影響を受けやすく菌株の検出が不
正確となる虞があった。

−・方ビデオカメラにて境界である苗株の列条を撮像す
ることにより二次元的に苗株の列条を検出し、撮像され
た苗列の近イ以直線を求め、その近似直線と画像中心線
との距離である偏差及び近似直線と画像中心線とのなす
角度である傾きを検出する検出装置に関する発明が特開
昭６２−６１５０９号公報に開示されている。しかしな
がら前記発明においては、画像上の偏差及び傾きから実
際の田面上の基準線に対する機体の偏差及び傾きを演算
する手段が具体的には開示されておらず、またその演算
には多くの時間と多大なメモリを必要とするという問題
があった。

本発明は斯かる事情に鑑のなされたものであり、偏差及
び傾きに対応する各別の不感帯を設け、各別の不感帯と
距離及び角度との大小比較に基づき自動操向することに
より演算時間を短かく、メモリ容量を減少できると共に
、安定し、追従性と精度の向」ことを回った自ＩＪ］操
向装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明に係る作業用車両の自動操向装置は、未作業域と
既作業域の境界に倣い自動操向する作業用車両の自動操
向装置において、前記境界を撮像する境界撮像装置と、
該境界撮像装置で撮像された画像から前記境界を抽出し
１、直線辺イ以する手段と、該手段により求められた線
分と画像における機体の進行方向に設定してある基準線
とのなす角度及び画像の所定位置における前記線分と、
１１線との距離を算出する手段と、該手段により算出さ
れた前記角度及び前記距離と、前記基準線に対して所定
の角度を有して設けられた複数の角度不感帯及び前記基
準線に対して所定の幅を有して設けられた複数の距離不
感帯との各別の関係に基づき自動操向する手段とを具備
することを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、直線辺イ以された境界を示す線分と基
準線とのなす角度及び基ｔ４Ｂ線と線分との距離と角度
不感帯及び距離不惑帯との関係に基づぎ自動操向するの
で、二次元的に境界を検出し操向すると共に、大小比較
の演算で自動操向を可能とする。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す凹面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る田植機の自動操向装置（以下本
発明装置という）を装備した乗用田植機の側面図、第２
図はその平面図である。

図においてＡは、左右各一対の前輪１．１及び後輪２．
２に支持された走行機体であり、該走行機体Ａは、その
前部に搭載した動力部３にて発生された動力を、図示し
ない王クラッチ、変速機等の伝動機構を介して後輪２，
２に伝達し、該後輪２．２の回転により、田面上を自走
する。

またＢは、走行機体Ａの後部に装着された３点リンク機
構４の後端部に、該機構４の昇降動作に伴って、走行機
体１こ対して昇降自在となるように取付られた植付部で
あり、該植付部Ｂは、６条植えの田植機の場合、第２図
に示す如く、その後端部の左右両側に一対の植付爪７，
７を備え、左右方向に互いに適長離隔さ−Ｕて並設され
た３組の苗植装置６．６，６、該苗植装置６，６．６の
上側に左右方向への摺動自在に取イ」けられた苗載台８
、及び苗植装置６，６．６の下側に、左右方向に互いに
適長離隔させて、前後方向に揺動自在に取付けられた３
個のフロート９．　９．　９等から構成されている。而
して、３点リンク機構４の動作により田面上に陸上され
た植付部Ｂは、走行機体Ａに牽引されて、フロート９，
９．９の作用により田面上を滑走しつつ、苗植装置６．
６．６の夫々の植付爪７，７・・・の動作により、苗載
台８Ｊ二に載置されこれに沿って滑動落下する苗マツＩ
〜を、苗載台８の最下部において、数珠づつの苗株に切
り分け、田面上に列条をなして植付ける。

走行機体Ａの、前輪１，１の中心よりもやや前方の左右
両側には、一対のマーカ取付杆１０ａ、　］Ｏａの基端
部が、水平面内での回動自在に取付けてあり、該取付杆
１０ａ、　１０ａの下方に向けて屈曲された先端部には
、容易に視認可能なように、黄色のプラスチックにて円
柱状に成形されたマーカ１０．１０が、田面の上方に適
長離隔させて夫々固着されている。マーカ取付杆１０ａ
、　１０ａは夫々の先端部を、第１図及び第２図に示す
如く、左前方又は右前方に突出させた位置と、走行機体
Ａの下部に収納された位置とのいずれか一方の位置にて
Ｍ沢的に拘束できるようにしてあり、左側（又は右側）
の取イ」杆１０ａが突出位置にある場合に、この先端の
前記マーカ１０を、走行機体Ａの左側（又は右側）の既
植苗の列条に一致させることにより、植付部Ｂにより植
付けられる苗株と、前記既植苗の列条との間の条間隔を
所定値に保つことができる。

また、走行機体Ａの、後輪２．２の上端よりもやや前上
方の左右両側には、その先端部を左右に突出させて、セ
ンサ取付杆２１Ｌ、２１Ｒが固着してあり、該取付杆２
１Ｌ、２１Ｒの先端部には、境界撮像装置である苗列撮
像装置２０Ｌ、　２０Ｒが取付けである。

第３図は苗列撮像装置２０．Ｌの取付状態を示す拡大側
面図、第４図はその平面図である。

苗列撮像装置２ｆ）Ｌは、カラービデオカメラ２０Ｌａ
を用い、走行機体の進行方向に対して前下方にそのレン
ズ部の中心を向け、その取付位置から所定距離前下方の
田面上に前行程で植えられた未作業域と既作業域との境
界である苗列のうちの最外側の４株程度の苗株を１最像
できるようにその前後方向の取付角度を設定され、その
視野内にて撮像された画像を後述する画像処理部２２に
伝達する。

走行機体への右側に位置する苗列撮像装置２０Ｒは前記
左側の苗列撮像装置２ＯＬと同様に取付けられている。

走行機体への後部には運転席ＤＳが設けてあり、該運転
席ＤＳの左側には、前記変速機の変速段の変更及び前記
主クラッチの係脱を行うための主変速レバ１１が、また
運転席Ｏ５の右側には、作業選択レバ１２が夫々配設さ
れている。

第５図は、作業選択レバ１２の取付位置近傍の上方から
の拡大平面図である。作業選択レバ１２は、その下部を
走行機体Ａの適宜位置に枢支してある一方、走行機体Ａ
の上部に固設された案内板１３に前後方向を長手方向と
して形成された案内孔１４にその中途部を押通させてあ
り、該孔１４に沿って、これを前後方向又は左右方向に
回動操作し、所定の係止位置にて係止せしめるごとによ
り、種々の作業状態を選択できるようにしたものである
。

即ち、該レバ１２を前記案内孔１４の後半部（第５図に
おいては右半部）において、前後方向に回動操作するこ
とにより、前記３点リンク機構４の図示しない昇降用油
圧シリンダへの圧油の送給方向を切換え、該シリンダの
動作により植付部Ｂが走行機体へに対して上智又は下部
し、前記後半部の中途部に右向きに分岐形成された係止
部１４ａに係止せしめることにより、植付部Ｂか適宜の
高さ位置にて停止するようになっている。また、前記作
業選択レバ１２を案内孔１４の前半部に回動操作するご
とにより、図示しない植？＝ｊけクラッチが係合され、
動力部３からの動力が伝達されて、植付部Ｂがその動作
を開始するようになっており、該レバ］２を案内孔１４
の最前部に係［にさ−けた場合には、植付部Ｂの動作速
度が高速となり、案内孔１４の前半部の中途部に係止さ
せた場合には、植付部Ｂの動作速度が低速となる。更に
、前記２個所の係止位置の夫々において、案内孔１４に
左右に分岐形成された横孔１４ｂ、　１４ｃに沿って、
作業選択レバ１２を右又は左に回動操作することにより
、右側又は左側の前記マーカ１０が突出されると同時に
、逆側のマーカ１０が収納されるようになっている。

第６図は前輪１．１の操舵機構の模式的平面図である。

回において３０は、その長手方向を左右方向として走行
機体Ａの下部に水平に固着されたフロントアクスルであ
り、該フロントアクスル３０の左、右両端部には、左、
右の前輪１．１を夫り軸支するナックルアーム３２．３
２が、キングピン３１．３１を介して水平面内での回動
自在に枢支されている。また、前記フロントアクスル３
０の上面の適宜位置には、枢軸３３が上向きに立設され
ており、該枢軸３３には、第６図に示す如き変形丁字形
の平面形状を有する回動部材３４が、丁字形の交叉部を
水平面内での回動自在に枢支して取４＝Ｊけられている
。該回動部月３４の丁字形の縦線に相当する部分は、前
方に突出させてあり、その端部は、各別のリンク部ｔＡ
’３５．３６を介して前記ナックルアーム３２．３２の
前端部と夫々連結させである。また、回動部ｔＡ３４の
丁字形の横線に相当する部分の右側の端部は、その基端
部を走行機体Ａの前部に水平面内での回動自在に枢支し
てなる操向シリンダ４０のピストンロッＦ’４０ａの先
端部に、また左側の端部は、前記操向シリンダ４０への
圧油の送給方向を切換える方向切換弁４１のスプール４
１ａの一端部に夫々係止してある。該方向切換弁旧は、
４ボ一ト３位置切換弐であり、運転席ＤＳの前部に配設
された前輪操舵用のハンドル１５が左又は右方向に回動
操作された場合に、これに応りＪして鉛直面内にて回動
し、その下部が後又は前方向に移動する回動アー１、托
の下端部に、前記スプール４］ａの他端部を係止さ・Ｕ
て配設されている。

本発明装置の油圧回路は、前記操向シリンダ４０、前記
方向切換弁４１、動力部３から駆動力を伝達されて回転
する油圧ポンプＰ、及び４ボ一ト３位置切換式の電磁方
向切換弁Ｖ等から構成されており、油圧ポンプＰからの
圧油は、分配弁４２により２方向に分岐され、一方が方
向切換弁４１を経て、また他方が電磁方向切換弁■を経
て、夫々操向シリンダ４０に送給されるようになしてあ
る。

前述の如く、方向切換弁４１のスプール４１ａは、回動
アーム１６の下端部に係止してあり、ハンドル１５が右
方向に回動操作され、回動アーム１６が第６図における
時計廻りに回動した場合、前記スプール４１ａは該アー
ム１６の下端部によって押圧され、方向切換弁４１を通
過した圧油が操向シリンダ４０の進出側油室に送給され
、ピストンロッド４０ａが進出する結果、前記回動部材
３４が第６閏における時計廻りに回動し、該部材３４の
前端に係止したリンク部材３５．３６を介して、ナック
ルアーム３２．３２と共に、前輪１，１は右に操舵され
る。また前記ハンドル１５が左方向に回動操作された場
合、方向切換弁４１を通過した圧油が操向シリンダ４０
の退入側油室に送給され、ピストンロッド４０ａが退入
する結果、操舵機構が前述の場合と逆方向に動作して前
輪１．１は左に操舵される。

また、前記電磁方向切換弁ＶのソレノイドＳ！（又はソ
レノイドＳｒ）が励磁された場合には、油圧ポンプＰか
らの圧油が、該弁Ｖを通過して操向シリンダ４０の退入
側（又は進出側）油室に送給され、この圧油によりビス
１−ンロンド４０ａが退入（又は進出）する結果、前記
ハンドル１５が左方向（又は右方向）に回動操作された
場合と同様に、前記回動部材３４が第６図における時計
廻り（又は反時旧廻り）に回動し、該部材３４の前端に
係止したリンク部材３５．３６を夫々介して、ナンクル
アーム３２．３２と共に左右の前輪１．１は左（又は右
）に操舵される。

このようにして操舵される前輪１，１の操舵角を検出す
べく、前記キングピン３Ｌ３１　の一方に、該ピン３１
の回動位置に応した電位を出力するボテンンゴノータを
用いてなる操舵角センサ３８が装着されている。第７図
は操舵角センサの操舵角と出力電圧との関係を示すグラ
フであり、縦軸には出力電圧（Ｖ）を、また横軸には操
舵角■θ　（°）ヲトっている。該操舵角センサ３８は
、第７図に示す如く直進に対して右に操向されていると
きは３゜５■より大きい電位を出力し、また左に操向さ
れているときは３．５■より小さい電位を夫々出力する
。

またハンドル１５に操作力が加えられていない場合には
、電磁方向切換弁Ｖを通過した圧油による油圧シリンダ
４０の動作により回動部材３４の回動位置が変化したと
きにおいても、方向切換弁４１は、スプール４１ａに設
＋Ｊたばねの作用によりその中立位置をとるようにして
あり、これと共にハンドル１５は直進走行状態に復帰す
るようになっている。

そしてハンドル１５に連結されたステアリングコラム１
５ａの基端部には、該ハンドル１５が直進状態から右又
は左方向に回動操作された場合にオンする手動操舵検出
スイッチ５４（第８図参照）が配設してある。

さて、第８図は本発明装置の要旨である制御系のブロッ
ク図であり、第９図は画像処理部の構成を示すブロック
図である。図において５０はマイクロプロセッサを用い
てなる操向制御部であり、該制御部５０の入カポ−１’
　ａ　＋　には画像処理部２２の出力が与えられている
。画像処理部２２はマイクロプロセッサ・を用いてなり
、その分解能は縦横夫々２５６画素を有している。また
画像処理部２２は作業選択レバ１２が案内孔１４の前記
横孔１４ｂもしくは横孔１４ｃに沿って左方向又は右方
向に回動操作され、左側又は右側の前記マーカ１０が突
出された場合に切換ねり、左右の苗列撮像装置２０１．
２ＯＲを選択する選択スイッチ２２１　、ＮＴＳＣ方式
のビデオカメラ人力信号をこの画像処理部の画素毎に赤
色、緑色、青色の各色信号Ｒ，Ｇ、　Ｂに分離するＮＴ
ＳＣデコーダからなるカメラ入力信号変換部２２２、分
離された赤、緑、青の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに基づき、後
述する演算により画像情報を２値化する２値化演算部、
２値化された画素のうち所定の画素間距離を有する画素
を抽出する画素抽出部２２６、抽出された画素により直
線辺イ以を行うハフ変換部２２７の順で接続されてなり
、前記２値化演算部２２５、画素抽出部２２６ハフ変換
部２２７での演算は前記マイクロプロセンサに搭載した
ソフトウェアにより行われている。

またハフ変換部２２７及びカメラ人力信号変換部２２２
は画像情報演算結果及び直線近似結果等の各種情報をビ
デオ信号出力に変換するモニタ出力信号変換部２２３に
接続され、変換されたビデオ信号により前記各種情報を
表示するカラーモニタ２２４がモニタ出力信号変換部２
２３に接続されている。そしてハフ変換部２２７がらの
出力が操向制御部５ｏの入力ポートａ、に与えられる。

また操向側？ｆｆ１部５０の入力ポートａ２には、前記
操舵角センサ３８の出力電位が与えられており、該入力
ボートａ　２に入力される信号は、操向制御部５０の入
力インタフェースにて所定の処理を施され、前輪１，１
の現状の操舵角に対応するディジクルデータとして、操
向制御部５ｏのＣＰＵに取込まれるようになっている。

また操向制御部５０の入力ポートａ３には、運転席Ｏ３
に着座した作業者による手動操作可能な位置に配設され
、自動操向を行わせる場合に、オンされる自動スイッチ
５１が接続されており、該スイッチ５１がオンされた場
合に、入力ポートａ３はハイレベルに転しる。

入力ボートａ４には、作業選択レバ】２が案内孔１４前
半部の回動位置にある場合にオンする植付はスイッチ５
２が接続されており、操向制御部５ｏは、該スイッチ５
２のオンに伴って入力ボートａ４がハイレベルになるこ
とにより、植付部Ｂが動作して　。

いることを認識する。

入力ポートａ、には、主変速レバ１１の操作により主ク
ラッチが係合された場合にオンする主クラツチスイッチ
５３が接続されており、操向制御部５０は、該スイッチ
５３のオンに伴って入力ボートａ５がハイレベルになる
ことにより、走行機体Ａが走行していることを認識する
。

更に操向制御部５０の入力ボートａ６には、前述の如く
配設された手動操作検出スイッチ５４が接続されており
、該スイッチ５４がオンされた場合に入力ボートａ６が
ハイレベルに転しるようになしてある。

一方、操向制御部５０の出カポ−１−ｂ１は、電磁方向
切換弁■のソレノイドＳρとボディーアースの間に介装
したスイッチングトランジスタ６０に接続されており、
同様に、出カポ−１’ｂｚは、ソレノイドＳｒとボディ
ーアースの間に介装したスイッチングトランジスタ６１
に接続されている。そして出力ポートｂ、（又は出力ポ
ートｂ２）がハイレベルとなった場合には、スイッチン
グｌ−ランジスタロ０（又は同６１）が動作して、ソレ
ノイドＳ！（又は同Ｓｒ）に励磁電流が流れるようにな
っている。

操向制御部５０の出カポ−１−ｂ、は、操向制御が行わ
れていることを作業者に報知せしめるための自動ランプ
６２に、また出力ポートｂ４は、前記苗列撮像装置２Ｏ
Ｌ、２ＯＲのいずれかにより既植苗が検出されており、
操向制御が適正に行われていることを作業者に報知せし
めるための苗検出ランプ６３に夫々接続されており、出
カポ−）ｂ、＋、ｂ、のハイレベル出力に応じて各ラン
プが点灯するようになっている。

また、出力ポートｂ９．ｂ６は、各種警報出力のための
警報ランプ６４．警報ブザ６５に夫々接続されており、
出力ポートｂ５のハイレベル出力に応して警報ランプ６
４が点灯し、出力ポートｂ６のハイレベル出力に応じて
警報ブザ６５が鳴動するようになっている。

操向制御部５０、苗列撮像装置２ＯＬ、２０Ｒ及びツレ
ノイド５ｆｆｉ、Ｓｒは、前記操舵角センサ３８及び各
スイッチと共に、いずれもエンジン始動用のキースイッ
チ７０を介して電源に接続されており、該スイッチ７０
がオンされている場合にのめ夫々の動作を行うことがで
きる。

さて以上の如く構成された操向制御計部５０の動作内容
について、本発明装置を装備した乗用田植機による植付
は作業手順と共に説明する。

運転席Ｏ３に着座した作業者により自動スイッチ５１が
オン操作され、入力ボートａ３がハイレベルに転しると
、操向制御部５０は、出力ポートｂ３を断続的にハイレ
ベルとし、自動ランプ６２を点滅せしめて、制御動作の
準備段階にあることを作業者に報知する。

次いで作業者は、作業選択レバ１２を前方に回動操作し
て植付部Ｂを田面上に降下せしめ、更に走行機体Ａの走
行速度に応して植付部Ｂの動作速度を選択し、作業選択
レノ＼１２を前記案内孔１４前半部の所定の係止位置ま
で回動操作する。このレバ操作により、前記植付はスイ
ッチ５２がオンされて人カポ−）ａａがハイレベルに転
しると、操向制御部５０は、出力ポートｂ３を連続的に
ハイレベルとし、自動ランプ６２を点灯させ、以後その
制御動作を開始する。

さて作業者は、作業選択レバ１２を所定の係止位置にて
係止せしめた後、例えば、倣いガイドとなる既植苗の列
条が走行機体Ａの左側にある場合には、該レバ１２を左
方向に回動操作して、左側のマーカ１０を機体Ａの左側
に突出させる。

作業者は、左側に突出された前記マーカ１０を視認しつ
つ、これが、前行程において植付けた苗株の列条の内、
最も右側に位置する列条の直上に位置するようにハンド
ル１５を操作して、走行機体Ａの大略の位置決めを行っ
た後、更に、苗検出ランプ６３を視認しつつ、これが点
灯されるまでハンドル１５を操作して、走行機体への初
期位置設定を行えば、その後は、前記列条中に所定の間
隔にて植付けられている苗が、苗列撮像装置２ＯＬによ
って連続的に撮像され、この撮像結果に基づく画像処理
部２２及び操向制御部５０の後述の動作により、所定の
基準位置Ｘｏ（本実施例においてはカラービデオカメラ
２０Ｌａの撮像範囲の中心線）に前記苗が常に位置する
ように走行機体Ａは自動操向される。

第１０図は画像処理部の制御内容を示すフローチャー１
・であり苗列撮像装置２ＯＬによって既植苗が撮像され
ると、画像処理部２２は、カラービデオカメラ２０Ｌａ
の画像情報であるビデオカメラ人力信号を設定タイミン
グ毎に取り込みカメラ入力信号変換部２２２にて赤色信
号、緑色信号、青色信号の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに分離す
る。ごれを全ての画素について行うのであるが、縦横２
５６画素×２５６画素−６５，５３６３６画素いて行う
と計算時間に多大な時間を要するので、縦横３２画素×
３２画素−１０２４画素について行う。即ち８画素毎に
サンプリングして前記各信号Ｒ，Ｇ、Ｂを分離する（ス
テップ１）。

次に分前された各画素の各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂにより下記
条件式を用い、画像１ｆｔ報を２値化演算部２２５で２
値化し、苗による画素を抽出する（ステップ２）。

Ｇ＞１？かつＧ＞８かつＧ＞０．３８（Ｒ＋Ｇ　十Ｂ）
・・（１）上記条件式（１）は各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂの値
を闇値を用いず２値化するために発明されたものであり
、これにより時刻毎に変化する外乱光の明暗等の外部条
件に応じた闇値の変更が不要となった。

次に得られた２値化画像の抽出及び直線近似の手段につ
いて説明する。第１１図は２硫化された画像を撮像画面
に表示した模式図であり、撮像画面の中心０を原点とし
進行方向をｙ軸止方向とし、また左右方向をＸ軸方向と
なしている。またＸＯは前記基準位置を示し、本実施例
ではｙ軸と一致している。さらにａ　−ｇは２値化され
た画像を示しており、各画像ａ、ｂ・・・の添字は各画
素を示している。

画像ａ、ｂ・・・が２値化されると、第１１図左」二よ
り３２　Ｘ　３２画素を走査し、上から順に画素αを抽
出する　（第１１図では画素ａ、）。次に抽出された画
素αと下記の条件の範囲にある画素βを全て抽出する（
ステップ３）。

いま画素αのｘ、　　ｙ座標を夫々Ｘヶ、Ｙｔｙ−画素
βのｘ、ｙ座標を夫々Ｘβ、ｙＢとすると、条外式を下
記の如く設定する。

ｌ　ｘ、−ｘβ１≦４　　　　　　　　　・・・（２）
ｙ、ｙ−ｙβ≧８　　　　　　　　　　・・・（３）一
般に既植苗に倣う田植作業を行う場合、田植機の進行方
向に対して既植苗の苗列の傾きは小さく、また菌株毎の
画像に表われた直線成分は苗株の長さはほぼ一定長以下
なので、ある一定画素以下となる。これらのことより前
記条件式（２）にて傾きの小さな画素を抽出し、条件式
（３）にて同一菌株を抽出するのを防止し、苗株の直線
成分が近似直線に影響を与えないようにしている。本実
施例では上記条件式（２）、　（３）にて画素す、〜ｂ
５．ｄ、〜ｄ４が抽出され、画素Ｃ＋　〜”ｓ　＋　　
ｅ、ｃ、、ｒｌ、ｒ２゜ｇ＋、ｇ２は抽出されない。次
の画素α（第１１図では画素ａ２）について同しように
条件式（２）　（３）を用いて画素βを抽出し、この動
作を画素βが抽出不可となるまで繰返す（ステップ４）
。

次にハフ変換部２２７にて画素αと抽出された画素βと
を結ぶ線分を算出し、その線分の数ｎ、その線分と中心
Ｏとの距離ρ０．ρ２・・・及びその角度θ３．θ２・
・・を求める（ステップ５）。

次に線分の数ｎが零かどうかを判定しくステップ６）、
零のときは画面を一定量回転しくステップ７）再度ステ
ップ５を実行する。零以外のときは次に進み、求められ
た距離ρ１．ρ２・・・及び角度θ８．θ２・・・の夫
々の平均値を求め、求められた距離をρ、角度をθとす
ると、このρが求めるハフ値となりθがその角度となる
。そして、このハフ値ρ及び角度θの算出を設定タイミ
ング毎に演算する（ステップ８）。

画像処理部２２が設定タイミング毎にハフ値ρ及び角度
θを算出するとその値が操向制御部５０に出力される（
ステップ９）。

このように本実施例においては、３２画素にて画像をサ
ンプリングし色信号を分離しているので演算速度を高速
化でき、２植化を闇値を使用せずに行っているので、外
乱光等の明暗による闇値の変更等の設定動作を不要とな
し、また２値化した画素のうち所定の範囲画素距離を有
する画素を抽出し、直線近似しているので、苗列の直線
成分の画素及びノイズ等の苗取外の画素に直線近位が影
響を受けることがない。

通常ハフ値を用いる自動操向制御では得られた画像上の
ハフ値ρ及び角度θを圃面」二のハフ値ρ。

及び角度θ。（第４図参照）に換算し、それにより求め
た目標操舵角と操舵角センサ３８で得られたディジタル
データとを比較して操向制御するのであるが、前記自動
操向制御では圃面上へのハフ値の換算に多くの旧算を必
要とするので、本発明装置では、撮像画面の機体の進行
方向に２つの距離不感帯と３つの角度不感帯とを設けて
操向制御する。第１２図は撮像画面に設けられた距離不
感帯の一例を示す模式図であり、第１１図と同一の座標
をとっている。距離不感帯はＸ軸力向にＸｐ、χｍのＸ
ｐ 範囲の第１距離不感帯とその半分Ｘ　ｐｈ　−−。

χｍｈ−□の範囲の第２距離不感帯とを機体の進行方向
に設けている。

第１３回は各別の不感帯を用いた自動操向の一例を示す
フローチャートである。ハフ値ρ及びその角度θが設定
タイミング毎に操向制御部５０に人力されると、そのハ
フ値ρが第１距離不感帯内に入っているかどうか判定し
くステップ１）、入っていればさらに第２距則不感帯内
に入っているかどうか判定する（ステップ２）。第２距
離不感帯に入っていると判定されると、角度θが第１角
度不感帯である進行方向から±２゛２内かどうか判定し
くステップ３）、±２°以内であれば、操舵角センサ３
８の出力電圧により操舵角■θを読込み（ステップ４）
、操舵角■θが直進位置から±ｊ。

以内かどうかを判定しくステップ５）、±１°以内であ
れば操向制御を終了し、操舵角■θが±１゜を超えてい
る場合は、右方向に超えているのか（ステップ６）左方
向に超えているのか（ステップ７）を判定し、右方向に
超えている場合は操向制御部５０の出力ポートｂ１をハ
イレベルとなし、ソレノイドＳ℃をオンする（ステップ
８）、左方向に超えている場合は操向制御部５０の出カ
ポ−）ｂｚをハイレベルとなし、ソレノイドＳｒをオン
する（ステップ９）。そしてこの動作を操舵角■θが直
進位置の±１゛１内になるまで反復し、±１゜以内にな
ると操向制御部５０の出カポ−）ｂ＋及び同ｂ２を共に
ローレベルとなしソレノイドＳＮ及び同Ｓｒを共にオフ
する（ステップ１０）。その後ステップ５にて再度操舵
角■θが直進位置の±１゜以内かどうか判定する。

一方ステンプ２でハフ値ρが第２距離不感帯に入ってい
ない場合は、角度θが第２角度不感帯である進行方向か
ら±１°以内かどうか判定され（ステップ１１）、±１
°以内であればステップ４に進む。またステップ１で第
１距離不感帯にハフ値ρカ入っていない場合、ステップ
１１で角度θが±１°を超える場合、又はステップ３で
角度θが±２′を超える場合は角度θが第３角度不感帯
である進行位置から±８°より大きいかどうか判定され
（ステップ１２）、角度θが±８°より大きい場合は角
度θが正か（ステップ１３）、負か（ステップ１４）を
判定し、角度θが正のときは、走行機体Ａが苗列に対し
て左に傾きすぎているので操向制御部５０の出力ポート
ｂ２をハイレベルとなしツレノイドＳｒをオンしくステ
ップ１５）、負の場合は出力ポートｂ、をハイレベルと
なしソレノイドＳ１２をオンする（ステップ１６）。そ
してこれを角度θが±８°以内となるまで反復する。角
度θが±８゛８内のときは、操舵角■θを読み取り（ス
テップ１７）、角度θが操舵角■θ±１°の範囲内かど
うか判定され（ステップ１８）、範囲内であれば、操向
制御部５０の出力ポートｂ１及び同ｂ２を共にローレベ
ルとなしソレノイドＳＩ！、及び同Ｓｒを共にオフしく
ステップ１９）、操向制御を終了する。また範囲外であ
れば、ステップ１３に進み前述したごとくソレノイドＳ
ｒ又はＳＩ！、をオンし、操舵角■θ±１°が角度θの
範囲内となるまで反復する。

前述したごとく本発明装置においては、角度及び距離不
感帯を複数設け、それとハフ値ρ及び角度θの大小関係
に基づき自動操向しているので、ハフ値ρ及び角度θを
実際の走行基準線Ｘｏに対する偏差及び傾きに換算する
必要がなく、その計算が大幅に簡略化できる。

一方、前記２値化演算部２２５により、２値化が不能の
場合、又は画素抽出部２２６にて画素が抽出不能の場合
、操向制御部５０は、ぞの制御動作を直ちに停止すると
共に、出力ボートｂ、□ｂ６をハイレベルとして、警報
ランプ６４を点灯させ、警報ブリ′６５を鳴動させて作
業者Ｇこ自動操向が不可能であることを報知する。

また操向制御部５０は、前述の如き制御動作を行ってい
る間にその人カポ−１−ａ　＋、のレベルを常時監視し
ており、該人力ボートａ６がハイレベルに転した場合に
は、作業者によりハンドル１５の手動操作がなされたと
判断し、この操作による操舵を優先すべく、操向制御動
作を直らに停止する。そしてこの停止は、ハンドル］５
の操作が終了し、前記入力ボートａ、１がローレベルに
復帰してから所定時間経過後に解除され、これ以後、操
向制御部５０は前述の制御動作を継続して行う。

尚本実施例では苗列撮像装置としてカラービデオカメラ
を用いたが、本発明はこれに限るものではなく、苗株を
検出でき、それを２値化できる撮像装置であれば何でも
よい。

また本実施例では基準位置を撮像画面の進行方向の中心
線とし、ハフ値及びその角度を撮像画面であればどこで
もよい。

さらに本実施例では第２不感帯を第１不感帯の半分の範
囲としたが本発明はこれに限るものではなく、第１不感
帯及び第２不惑帯の範囲は撮像画面内に任意の幅で設定
可能である。

さらにまた本実施例では田植機に本発明装置を適用した
が、本発明はこれに限るものではなく、コンバイン、杭
打機等の他の作業用車両にも適用可能であることば言う
までもない。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明装置においては、境界撮像装
置である苗列撮像装置の１最像画面に設けた距離及び角
度の各別の複数の距離不感帯及び角度不感帯と距離及び
角度との大小関係に基づき自動操向しているので、自動
操向の演算時間を短縮でき、メモリ容量を小さくできる
と共に、二次元的に境界である苗株を検出しているので
苗列に対する機体の追従性及び苗株の検出精度が向上し
、安定した自動操向装置を提供できる等価れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明装置を装備した乗用田植機の側面図、第２図はその
平面図、第３図は苗列撮像装置の拡大側面図、第４図は
その平面図、第５図は作業選択レバの操作位置説明のた
めの平面図、第６図は前輪の操舵機構の模式的平面図、
第７図は操舵角センサの操舵角と出力電圧との関係を示
すグラフ、第８図は本発明装置の構成を示すブロック図
、第９図は画像処理部の構成を示すブロック図、第１０
図は画像処理部の制御内容を示すフローチャート、第１
１図は撮像画面の２値化された画像を示す模式図、第１
２図は撮像画面に設けた不感帯の一例を示す模式図、第
１３図は不感帯を用いた自動操向の一例を示すフローチ
ャー１・である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、未作業域と既作業域の境界に倣い自動操向する作業
   用車両の自動操向装置において、前記境界を撮像する境
   界撮像装置と、 該境界撮像装置で撮像された画像から前記境界を抽出し
   、直線近似する手段と、 該手段により求められた線分と画像における機体の進行
   方向に設定してある基準線とのなす角度及び画像の所定
   位置における前記線分と基準線との距離を算出する手段
   と、 該手段により算出された前記角度及び前記距離と、前記
   基準線に対して所定の角度を有して設けられた複数の角
   度不感帯及び前記基準線に対して所定の幅を有して設け
   られた複数の距離不感帯との各別の関係に基づき自動操
   向する手段と を具備することを特徴とする作業用車両の自動操向装置
   。