JPH0729777Y2

JPH0729777Y2 - 移植機の自動操向装置

Info

Publication number: JPH0729777Y2
Application number: JP1972788U
Authority: JP
Inventors: 英機神山; 泰治水倉
Original assignee: Yanma Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanma Agricultural Equipment Co Ltd
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2003-02-16
Also published as: JPH01125004U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は植付け済の苗株の列条を倣いガイドとして、移
植機を自動的に操向せしめる移植機の自動操向装置に関
する。

〔従来技術〕

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、苗株相互間の植付け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、逆に植付け間隔が過
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、適正な植付け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け間隔は、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付け間隔（以下条間隔とい
う）を前記適正値に保つためには、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つつ植付けを行わ
せる必要がある。そこで条間隔を前記適正値に保った状
態で植付け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53-127113号に
開示されている発明がある。これは、現状の植付け条に
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
れていると判断して、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。

しかしながら前記発明においては、赤外線の苗株の列条
からの反射波の時系列的検出値を操向制御に用いている
ため、前記苗株の列条が僅かでも不規則となっている
と、前輪操舵装置に不必要動作を指令し、その動きがハ
ンチング的挙動を示し、植えられた苗が不規則となり、
またセンサから発せられた赤外線が前記苗株の列条から
逸脱する虞があった。これを解決するために２次元的に
前記苗株の列昭を撮像するビデオカメラ等を用いて自動
操向する装置が開示されている（特開昭62-61509号公
報）。前記公報に開示された発明は、ビデオカメラを用
いて苗株の列条を撮像し、その画像情報の緑色成分と青
色成分との色差を演算し、この色差の画像情報を設定閾
値に基づいて２値化し、２値化された画素の座標毎にそ
の座標を通過する線分を極座標系で表わされるハフ値と
その角度として定義し、同一ハフ値をとる頻度を係数
し、その最大値のハフ値及びその角度から線分を特定
し、その線分を苗列とみなすものである。

〔考案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、撮像された画像情報
の緑色成分と青色成分との色差を演算し、該色差の画像
情報を設定閾値を用いて２値化しているが、閾値を用い
て２値化を行うと、時刻毎又は天候により変化する外乱
光の明暗等の外部条件に応じて、閾値の変更が必要とな
り、その閾値の変更が煩雑となる虞がある。またこの閾
値を自動的に設定するにはソフトウェア面及びハードウ
ェア面で複雑な制御が必要となり操向制御装置の価格の
面で問題がある。

本考案は斯かる事情に鑑みなされたものであり、２値化
を閾値を用いずに行い、外乱光の明暗等の外部条件の影
響を受けずに画像情報を２値化し、２値化された画素に
より直線近似を行い、ハンチング的挙動の少ない自動操
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〕

本考案に係る移植機の自動操向装置は、植付け済の苗株
の列条に倣い自動を操向する移植機の自動操向装置装置
において、前記苗株の列条を撮像する苗列撮像装置と、
該苗列撮像装置にて撮像された画像のうち、緑色成分と
赤色成分及び青色成分との差並びに緑色成分の全体成分
に対する割合を演算する手段と、該手段により緑色成分
が赤色成分及び青色成分より大きく、しかも前記割合が
所定値より大きい画素を抽出する２値化手段と、該２値
化手段により抽出された画素により前記苗株の列条の近
似直線を計算する手段と、該手段により計算された苗株
の列条の近似直線に倣い自動操向する手段とを具備する
ことを特徴とする。

〔作用〕

本考案においては、苗列撮像装置により撮像された画像
情報のうちの緑色成分と赤色成分及び青色成分との差並
びに緑色成分の全体成分に対する割合を演算し、緑色成
分が赤色成分並びに青色成分より大きく、しかも緑色成
分の全体成分に対する割合が所定値より大きい画素を抽
出する２値化している。

ここでこのような条件を設定している理由について説明
する。苗は緑色をしているので基本的には緑色を検出す
ることで苗株の列条を認識することができる。

然るところある画素において緑色成分が青色成分より大
であるとしても赤色成分より小である場合は、この画素
は緑であるとは言えない。同様にある画素において緑色
成分が赤色成分より大であるとしても青色成分より小で
ある場合は、この画素は緑であるとは言えない。

従って苗と認め得る画素の緑色成分は赤色成分並びに青
色成分より大である必要がある。

更にこの条件を満たしたとしても、緑と赤又は緑と青の
差が、その画素の明度に比してある程度以上小さいもの
はその画素は苗と認め得るだけの緑色成分を有する画素
であるとは言えない。

そこでこのような条件を設けてより正確に苗又は苗株の
条列を検出せんとするのである。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第１図は本考案に係る田植機の自動操向装置（以下
本考案装置という）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、図示しない主
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Ａに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せて並設された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
への摺動自在に取付けられた苗載台８、及び苗植装置6,
6,6の下側に、左右方向に互いに適正離隔させて、前後
方向に摺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
により田面上に降下された植付部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８上に載置されこれに沿って滑動落下する苗
マットを、苗載台８の最下部において、数株づつの苗株
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,10a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選択的に拘束できるようにしてあ
り、左側（又は右側）の取付杆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21L,21Rの先
端部には、苗列撮像装置20L,20Rが取付けてある。第３
図は苗列撮像装置20L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20L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苗列のうちの最外側の４株程度の苗
株を撮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。またこのカラービデオカメラ20Laは焦
点を甘くしてあり、苗株の列条を画像として膨張させ見
ることができるようになしてある。

走行機体Ａ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20Lと同様に取付けられている。

走行機体Ａ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
DS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にその中途部を挿通させてあり、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ことにより、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を前記案内板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Ａに対して上昇又は下降し、
前記後半部の中途部に右向きに分岐形成された係止部14
aに係止せしめることにより、植付部Ｂが適宜の高さ位
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ことにより、
図示しない植付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12を案内孔14の最前部に係止させ
た場合には、植付部Ｂの動作速度が高速となり、案内孔
14の前半部の途中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14
b,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。

図において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を夫々軸支するナックルアーム32,32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30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Ｔ字形の平面形状を有する回
動部材34が、Ｔ字形の交叉部を水平面内での回動自在に
枢支して取付けられている。該回動部材34のＴ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、各別のリンク部材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てある。また、回動部
材34のＴ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のピストンロッド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41aの
一端部に夫々係止してある。該方向切換弁41は、４ポー
ト３位置切換式であり、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、これに応動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ム16の下端部に、前
記スプール41aの他端部を係止させて配設されている。

本考案装置の油圧回路は、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ポート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Ｖ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40
aが進出する結果、前記回動部材34が第６図における時
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Sl（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、この圧油によりピストンロ
ッド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を夫々介して、ナックルアーム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31,31の一方に、該ピン31の回動位
置に応じた電位を出力するポテンショメータを用いてな
る操舵角センサ38が装着されている。該操舵角センサ38
は、直進に対して右に操向されているときは負の電位を
出力し、また左に操向されているときは正の電位を夫々
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に設けたばねの
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15a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56（第７図参照）が配設してある。

さて、第７図は本考案装置の要旨である制御系のブロッ
ク図であり、第８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の入力ポートa₁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わり、左右の苗列撮
像装置20L,20Rを選択する選択スイッチ221、NTSC方式の
ビデオカメラ入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NTSC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近似を行うハフ変
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は前記マイクロプロセッ
サによりその演算を行っている。またハフ変換部227及
びカメラ入力信号変換部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224に接続されている。そしてハフ変
換部227からの出力が操向制御部50の入力ポートa₁に与
えられる。

また操向制御部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、該入力ポートa₂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
するディジタルデータＤとして、操向制御部50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DS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はハイレベルに転じる。

入力ポートa₄には、作業選択レバ12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けスイッチ52が接続
されており、操向制御部50は、該スイッチ52のオンに伴
って入力ポート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a₅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ッチスイッチ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
に伴って入力ポート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の入力ポートa₆には、前述の如く配設
された手動操作検出スイッチ56が接続されており、該ス
イッチ56がオンされた場合に入力ポートa₆がハイレベル
に転じるようになしてある。

一方、操向制御部50の出力ポートb₁は、電磁方向切換弁
ＶのソレノイドSl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
力ポートb₂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b₁（又は出力ポートb₂）がハイレベル
となった場合には、スイッチイングトランジスタ60（又
は同61）が動作して、ソレノイドSl（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の出力ポートb₃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20L,20R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、出力ポートb₃,b₄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b₅,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じて警報ランプ64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20L,20R及びソレノイドSl,
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
み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部50の動作内容につ
いて、本考案装置を装備した乗用田植機による植付け作
業手順と共に説明する。

運転席DS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、入力ポートa₃がハイレベルに転じると、操向
制御部50は、出力ポートb₃を継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
速度に応じて植付部Ｂの動作速度を選択し、作業選択レ
バ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、前記植付けスイッチ52が
オンされて入力ポートa₄がハイレベルに転じると、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Ａ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20L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Ｓ
（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９図は画像処理部の制御内容を示すフローチャートで
あり苗列撮像装置20L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
あるビデオカメラ入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。これを全ての画
素について行うのであるが、縦横256画素×256画素＝6
5,536画素につ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）。

次に分離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、画像情報を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＞ＲかつＧ＞ＢかつＧ＞0.38（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）…（１）上記条件式（１）は各色信号R,G,Bの値を閾値を用いず
２値化するために考案されたものであり、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閾値
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10図は２値化された画像を撮像範囲内
に表示した模式図であり、撮像範囲の中心Ｏを原点とし
進行方向をｙ軸正方向とし、また左右方向をｘ軸方向と
なしている。またＳ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10図左上より32×32画
素を走査し、上から順に画素αを抽出する（第10図では
画素a₁）。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_α,y_α、画素βのx,y座標
を夫々ｘ_α,y_βとすると、条件式を下記の如く設定す
る。

|x_α−ｘ_β｜≦４ …（２）ｙ_α−ｙ_β≧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、また苗株毎
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）にて同一苗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b₁〜b₅，
d₁〜d₄が抽出され、画素c₁〜c₄，e₁,e₂,f₁,f₂,g₁,g₂は
抽出されない。次の画素α（第10図では画素a₂）につい
て同じように条件式（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
結ぶ直線を算出し、その直線の数に、その直線と中心Ｏ
との距離ρ_１，ρ_２…及びその角度θ_１，θ_２…を求め
る（ステップ５）。

次に求められた距離ρ_１，ρ_２…及び角度θ_１，θ_２…
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６）。

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７）。

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値化を閾値を使用せずに行っているので、外乱
光等の明暗による閾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以外の画素に直線近似が影
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を圃面上のハフ値ρ_０及び角度θ_０
（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Ｄ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計算を必要とするの
で、本実施例ではファジー制御の手法を用い目標操舵角
を算出するための操向操舵量を推論し自動操向すること
とした。

いま最新の設定タイミングT₁のときのハフ値をρ_t1、そ
の角度をθ_t1，最新より前の設定タイミングT₂のときの
ハフ値ρ_t2、その角度をθ_t2ハフ値の差（ρ_t1−ρ_t2）
をΔρ、角度の差（θ_t1−θ_t2）をΔθ、操向操作指示
量をＳとすると以下のとおり18の制御ルールを操向制御
部50に設定している。

ρ_t1が大きく右でΔρが０であればＳは小さく左に
切る。

ρ_t1が大きく左でΔρが０であればＳは小さく右に
きる。

ρ_t1が小さく右でΔρも小さく右であればＳは大き
く左に切る。

ρ_t1が小さく左でΔρも小さく左であればＳは大き
く右に切る。

ρ_t1が０でΔρが大きく右であればＳは小さく左に
切る。

ρ_t1が０でΔρが大きく左であればＳは小さく右に
切る。

ρ_t1が小さく右でΔρが小さく左であればＳは直進
とする。

ρ_t1が小さく左でΔρが小さく右であればＳは直進
とする。

ρ_t1が０でΔρも０であればＳは直進とする。

θ_t1が大きく左でΔθが０であればＳは小さく右に
切る。

θ_t1が大きく右でΔθが０であればＳは小さく左に
切る。

θ_t1が小さく左でΔθも小さく左であればＳは大き
く右に切る。

θ_t1が小さく右でΔθも小さく右であればＳは大き
く左に切る。

θ_t1が０でΔθが大きく左であればＳは小さく右に
切る。

θ_t1が０でΔθが大きく右であればＳは小さく左に
切る。

θ_t1が小さく左でΔθが小さく右であればＳは直進
とする。

θ_t1が小さく右でΔθが小さく左であればＳは直進
とする。

θ_t1が０でΔθも０であればＳは直進とする。

以上のルールにおいてハフ値ρ_t1についての大きく右
（左）、小さく右（左）等について説明する。

例えば、ρ＋１が大きく右とは画素α，βを結ぶ直線が
原点より右側にあり、その度合が大であることを意味す
る。

ρ_t1＋１＝３の場合、第１表により大きく右と言える度
合が５、小さく右と言える度合が８、０と言える度合が
３である。

ハフ値の差Δρ＝（ρ_t1−ρ_t2）については次のとおり
である。即ち例えばΔρが大きく右とはハフ値ρ_t1とρ
_t2との差が右側に優勢であり、その度合が大であること
を意味する。例えば第３表によりΔρ＝２の場合、大き
く右と言える度合が３、小さく右と言える度合が10、０
と言える度合が３である。

θ_t1，Δθについても同様である。即ち、画素α，βを
結ぶ直線の進行方向に対する角度が右側である場合であ
って、その度合が大きいときをθ_t1が大きく右と言う。

例えば第２表によりθ＝−３のとき大きく右となる度合
が５、小さく右となる度合が８、０となる度合が３であ
る。

Δθはθ_t1−θ_t2が右側に優勢であり、その度合が大き
い場合にΔθが大きく右となる。例えば第４表によりΔ
θ＝−２のとき大きく右となる度合が３、小さく右とな
る度合が10、０となる度合が３である。

次にハフ値ρ_t1，角度θ_t1，夫々のΔρ，Δθ，操向操
作指示量Ｓの値を下記表により重みづけする。第１表は
ハフ値ρ_t1，第２表は角度θ_t1，第３表はハフ値の差Δ
ρ，第４表は角度の差Δθ及び第５表は操向操作指示量
Ｓの夫々の値と操向量と重みづけ量との関係を示してい
る。

いま１例として ρ_t2＝３ ρ_t1＝４ θ_t2＝−１×1/30（rad） θ_t1
＝−２×1/30（rad）とすると Δρ＝１ Δθ＝−１×1/30（rad）となる。これを前述の制御ルールにあてはめると、制御
ルール，，が成立する。

第11図は操向操作指示量の推論手順を示すグラフであ
り、縦軸に重みづけの値を、また横軸に操向操作指示量
をとっている。

また制御ルールの場合のグラフを第11図（ａ）に、制
御ルールの場合のグラフを第11図（ｂ）に、制御ルー
ルの場合のグラフを第11図（ｃ）に、そして推論結果
の合成を第11図（ｄ）に示している。制御ルールでは
ρ_t1が“大きく右”なので第一表よりρ_t1＝４のとき、
重みづけ値ｗは８となる。また第三表よりΔρのとき重
みづけ値ｗは７となる。この２つの重みづけ値w,wの小
さい方の重みづけ値をｗ＝７を最大値とし第５表の操向
操作指示量Ｓが“小さい左”の場合のｘ軸と重みづけ値
ｗとで閉じられた図形を求める｛第11図（ａ）参照｝制
御ルールでは同様に、第２表にて重みづけ値ｗ＝３、
第４表にて重みづけ値ｗ＝７が求められ、その小さい方
の重みづけ値ｗ＝３を最大値として第５表の操向操作指
示量Ｓが“小さい左”の場合の同様の図形を求める｛第
11図（ｂ）参照｝。

制御ルールも同様に第２表，第４表より小さい重みづ
け値ｗ＝７を求め、第５表の操向操作指示量Ｓの図形を
求める｛第11図（ｃ）参照｝。

次に得られた３個の図形を重ね合わせ、重ね合わせてで
きた図形の重心位置を求めることにより｛第11図（ｄ）
参照｝、操向操作指示量Ｓを算出する。この例の場合、
操向操作指示量Ｓは2.26となる。

得られた操向操作指示量Ｓを操舵角データＺに変換し、
操舵角データＺと前記ディジタルデータＤとを比較し、
その差Ｕ（Ｕ＝Ｚ−Ｄ）に応じて操向制御部50の出力ポ
ートb₁又はb₂にハイレベル出力を与え、ソレノイドSl又
は同Srを励磁し自動操向する。前記操向操作指示量Ｓが
正のとき左に、負のとき右に操向するように設定してお
り、また前記ディジタルデータＤは直進に対して右に操
向されているときは負、左に操向しているときは正とし
ているので、前記差Ｕが正のとき（又は負のとき）は出
力ポートb₁（又はb₂）がハイレベル出力され、ソレノイ
ドSl（又はSr）が励磁され、走行機体Ａは左に（又は右
に）操向制御されることになる。そしてこの自動操向制
御が各設定タイミング毎に行なわれる。

このように、本実施例においては、２値化演算部226に
て２値化された画素と所定距離を有する画素を抽出して
ハフ変換しているので、苗株の直線成分，ノイズ等によ
る画素等の影響を受けずに精度の高い直線近似か可能と
なる。

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、その制御動作を直ちに停止すると共に、
出力ポートb₅,b₆をハイレベルとして、警報ランプ64を
点灯させ、警報ブザ65を鳴動させて作業者に自動操向が
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
間にその入力ポートa₆のレベルを常時監視しており、該
入力ポートa₆がハイレベルに転じた場合には、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、操向制御動作を直ちに停止
する。そしてこの停止は、ハンドル15の操作が終了し、
前記入力ポートa₆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、本考案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範囲の進行方向の中心
線とし、ハフ値及びその角度を撮像範囲の中心点から求
めたが、本考案はこれに限るものではなく、その基準位
置は撮像範囲であればどこでもよく、ハフ値及び角度を
求める点も撮像範囲であればどこでもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く、本考案装置においては、苗列撮像装
置の撮像結果を緑色成分と青色成分及び赤色成分並びに
緑色成分の全体成分に対する割合を演算し、閾値を用い
ずに２値化しているので、その２値化が外乱光等の外部
条件の変化に影響を受けず行えると共に、２次元にて苗
列をとらえているので、またそれにより苗列が不規則と
なっても前輪操舵装置にハンチング等の不必要動作をさ
せない等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであり、第１図は本
考案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図は本考案装置の構成を示すブロック図、第８図は
画像処理部の構成を示すブロック図、第９図は画像処理
部の制御内容を示すフローチャート、第10図は撮像範囲
内の２値化された画像を示す模式図、第11図は操向操作
指示量の推論手順を示すグラフである。Ａ……走行機体、Ｂ……植付部、１……前輪、２……後
輪、10……マーカ、12……作業選択レバ、20L,20R……
苗列撮像装置、22……画像処理部、38……操舵角セン
サ、50……操向制御部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】植付け済の苗株の列条に倣い自動操向する
移植機の自動操向装置において、前記苗株の列条を撮像
する苗列撮像装置と、該苗列撮像装置により撮像された画像のうち、緑色成分
と赤色成分及び青色成分との差並びに緑色成分の全体成
分に対する割合を演算する手段と、該手段により緑色成分が赤色成分及び青色成分より大き
く、しかも前記割合が所定値より大きい画素を抽出する
２値化手段と、該２値化手段により抽出された画素により前記苗株の列
条の近似直線を計算する手段と、該手段により計算された苗株の列条の近似直線に倣い自
動操向する手段とを具備することを特徴とする移植機の
自動操向装置。