JPH09107772A - コンバインの穀稈供給調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給穀稈の穂部と稈部の境界を検出し、この
境界を基準に脱穀の扱深さを調節制御することにより、
脱穀負荷の抑制と選別精度の向上を図る。 【解決手段】 刈取装置１の供給搬送部２から脱穀装置
３の穀稈供給口４へ供給される穀稈の供給位置を深・浅
に調節する扱深さ制御装置５を有したコンバインにおい
て、反射光による周波数分析を行いその周波数の差によ
り穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを検出する境界検出
センサ６を、この検出した境界Ｗを基準に扱深さを調節
制御可能な位置に設けてなる穀稈供給調節装置の構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンバインの穀
稈供給調節装置に関し、脱穀装置に供給される穀稈の穂
部と稈部の境界を検出して、この境界を基準に供給位置
の調節を行わせるもの等に利用できる。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】コン
バイン作業において、刈取装置の刈刃部で刈り取られた
穀稈は、供給搬送部によって脱穀装置の穀稈供給口に搬
送供給して脱穀されるが、この供給搬送部に、脱穀装置
の穀稈供給口へ送り込む穀稈の穂部位置の深・浅状態を
調節制御する扱深さ制御装置を設けており、この扱深さ
制御装置は穀稈供給口に配置した扱深さセンサによる検
出値と、この検出値により穀稈の供給深さを調節制御す
る扱深さ制御機構とによって、穀稈の供給位置が深過ぎ
る場合は浅くする側へ、浅過ぎる場合は深くする側へ各
々制御させるようにしている。このような扱深さセンサ
を、従来では、該穀稈供給口の穂部側位置に、穂部の穂
先側寄りと株元側寄りとに各々扱深さセンサＡ及びＢを
一定の間隔をおいて設置し、該センサＡがＯＦＦで該セ
ンサＢがＯＮのときを供給位置の標準状態に設定すると
共に、該センサＡ及びＢが共にＯＮのときは供給位置が
深過ぎの状態にあると判定し、該センサＡ及びＢが共に
ＯＦＦのときは浅過ぎの状態にあると判定して、各々パ
ルス出力を行い、常に深・浅位置を標準状態とするよ
う、扱深さ制御機構によって調節制御を行うもの等があ
る。これらにについては既に周知である。

【０００３】しかし、この扱深さセンサは、穀稈穂部の
有無を該センサＡ及びＢ間において検出するものであ
り、あくまでもこの検出は穀稈の穂部先端側を基準とし
ているため、この穂部が短いもの等では稈部の不必要な
部分まで脱穀することになり、藁屑発生の増加に伴う脱
穀負荷の増大と共に、選別精度の低下による一番穀粒へ
の稈切れ混入が多くなるという不具合があった。

【０００４】そこでこの発明は、穀稈の穂部と稈部の境
界を検出し、この境界を基準として穀稈供給口への供給
位置の適切な調節制御を行う。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、刈取装置１
の供給搬送部２から脱穀装置３の穀稈供給口４へ供給さ
れる穀稈の供給位置を深・浅に調節する扱深さ制御装置
５を有したコンバインにおいて、反射光による周波数分
析を行いその周波数の差により穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖと
の境界Ｗを検出する境界検出センサ６を、この検出した
境界Ｗを基準に扱深さを調節制御可能な位置に設けてな
る穀稈供給調節装置の構成とする。

【０００６】

【作用、及び発明の効果】上記の構成により、コンバイ
ンの作業において、刈取装置１で刈り取られた穀稈を供
給搬送部２による搬送によって、脱穀装置３の穀稈供給
口４へ供給して脱穀処理を行わせるが、この脱穀処理の
ための穀稈搬送時に、該穀稈供給口４近傍の適切な位置
に、例えばＬＥＤによる穀稈への反射光をフォトダイオ
ードに受光して穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを検出
する境界検出センサ６を配置し、この境界検出センサ６
によって検出した検出値を、扱深さ制御装置５に送って
周波数分析を行い、この分析の結果、周波数の差によっ
て識別される該境界Ｗを検出可能な位置まで、例えばモ
ータ等による扱深さ制御機構によって扱深さ位置を調節
制御させる。

【０００７】このように、境界検出センサ６による検出
値の周波数分析を行い、この分析結果によって検出され
る該境界Ｗが、最良の脱穀性能を得られる位置となるよ
う境界検出センサ６を配置することによって、穂部Ｕの
寸法に長短があっても、穂部Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを基
準として扱深さを調節するため、従来の如く、穂部Ｕの
先端側を基準とするものと違って、穂部Ｕの寸法が短い
ときでも不必要な稈部Ｖまで脱穀することがないから、
藁屑の発生が少なくなり脱穀負荷の増大を抑制すること
ができると共に、一番穀粒への稈切れの混入を少なくし
て選別精度を向上させることができる。また、結果的に
機体の小型化及び軽量化を図ることができる。

【０００８】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。コンバインの車台７の下部側に土壌面を走行
する左右一対の走行クローラ８を有する走行装置９を配
設し、該車台７上にはフィードチェン１０に挟持して供
給される穀稈を脱穀し、この脱穀された穀粒を選別回収
して一時貯溜する穀粒タンク１１を備えた脱穀装置３を
載設する。この脱穀装置３の前方側には、前端位置から
立毛穀稈を分草する分草体１２と、分草された穀稈を引
き起こす引起部１３と、引き起こされた穀稈を刈り取る
刈刃部１４と、この刈り取られた穀稈を後方へ搬送して
該フィードチェン１０へ受け渡しする掻込搬送部１５、
及びこの掻込搬送部１５から搬送穀稈を引き継ぐ供給搬
送部２等を有する刈取装置１を、油圧駆動による伸縮シ
リンダ１６により土壌面に対して昇降自在に作用させる
よう構成する。

【０００９】刈取装置１の一側にコンバインの操作制御
を行う操作装置１７と、この操作のための操作席１８と
を設け、この操作席１８の下方側にエンジン１９を搭載
すると共に、後方側に該穀粒タンク１１を配置する。こ
のような刈取装置１、脱穀装置３、走行装置９、操作装
置１７、エンジン１９等によってコンバインの機体２０
を構成する。

【００１０】該刈取装置１の供給搬送部２は、穀稈の穂
先側を穂先送りラグ２１ａに保持して搬送する穂先側搬
送部２１と、株元側を株元送りチェン２２ａに挟持して
搬送する株元側搬送部２２とを各々上・下位置に分離し
て設け、この供給搬送部２で搬送される穀稈を脱穀装置
３のフィードチェン１０に引継ぎ可能な位置に配置す
る。

【００１１】該供給搬送部２の後端部近傍位置に設けた
回動支点によって、供給搬送部２の前端側を上下に揺動
させるモータ２３を、株元側搬送部２２下面側の適切な
位置に設けた揺動アーム２４を介し連動連結すると共
に、該モータ２３を供給穀稈の扱深さを深くする側と浅
くする側とに各々駆動させる、深方向駆動リレー２５と
浅方向駆動リレー２６とを機体２０の適宜位置に配置し
て扱深さ制御機構Ｍを構成させる。前記掻込搬送部１５
と供給搬送部２とによって形成される穀稈搬送通路に、
搬送穀稈の有無を検出する穀稈センサ前２７と穀稈セン
サ後２８とを各々配設する。

【００１２】搬送供給される穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖとの
境界Ｗを検出する境界検出センサ６を、図３に示す如
く、隔壁２９ａで遮蔽された箱２９の一方側にＬＥＤ３
０を他方側にフォトダイオード３１を各々設け、このＬ
ＥＤ３０からの発光を穀稈に照射してその反射光を集光
レンズ３２により集光して、ガラス板３３とピンホール
板３４を介して該フォトダイオード３１に受けて該境界
Ｗを検出可能に構成すると共に、この境界検出センサ６
を、脱穀装置３の穀稈供給口４の近傍において、該境界
Ｗの検出により最良の脱穀性能を得られる扱深さを調節
可能な位置に配設する。

【００１３】ＣＰＵを主体的に配して自動回路の演算制
御を行うと共に、該境界検出センサ６の検出値を入力し
て周波数の分析を行う分析回路３５を内蔵した扱深さ制
御装置５を前記操作装置１７の一側に内装して設ける。
この扱深さ制御装置５は、図４に示す如く、その入力側
に、境界検出センサ６，穀稈センサ前２７，穀稈センサ
後２８等を各々接続すると共に、その出力側に、深方向
駆動リレー２５，浅方向駆動リレー２６等を各々接続し
て設け、該分析回路３５は、図５に示す如く、境界検出
センサ６から入力した信号の低周波成分を除去する高域
フィルタ３５ａと、この高域フィルタ３５ａによって抽
出された高周波成分の波形を整形する波形整形回路３５
ｂと、この波形整形回路３５ｂによって整形された波形
を電圧に変換するｆ−ｖ変換回路３５ｃとを各々接続し
て構成させる。なお、この境界検出センサ６の作用時
に、フォトダイオード３１が受ける反射光の光度が常に
正常値の範囲にあるかどうかをチェックする機能を設け
る。

【００１４】刈り取られた穀稈は掻込搬送部１５から供
給搬送部２へ引き継がれ、この供給搬送部２の穂先側搬
送部２１による保持と株元側搬送部２２による挟持とに
よって、株元側をフィードチェン１０へ受け渡し挟持さ
せると共に、穂先側を穀稈供給口４へ送り込む。この穀
稈の搬送により穀稈センサ前２７と穀稈センサ後２８が
共にＯＮしたときに、該穀稈供給口４の近傍に配置した
境界検出センサ６によって、供給穀稈に対してＬＥＤ３
０から発光した反射光をフォトダイオード３１に受け
て、この受光によってフォトダイオード３１に流れる信
号電流を、扱深さ制御装置５に内蔵した分析回路３５に
入力する。

【００１５】該分析回路３５では、この入力信号を高域
フィルタ３５ａ処理により高周波成分を抽出し、この高
周波成分を波形整形回路３５ｂによって波形整形し、こ
の整形された波形をｆ−ｖ変換回路３５ｃによって電圧
に変換する。この変換された電圧は周波数が高くなる程
高くなることから、穀稈の穂部Ｕが籾の付着により凹凸
信号が細かくなって周波数が高くなる特性を利用し、穂
部Ｕと稈部Ｖとをその周波数の差によって識別し、穂部
Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを検出する位置まで、扱深さ制御
機構Ｍによる深方向駆動リレー２５又は浅方向駆動リレ
ー２６によりモータ２３を駆動し、穀稈の扱深さ位置を
深・浅に調節制御させ、該境界Ｗを基準として脱穀を行
い、穂部Ｕを主体とし稈部Ｖの脱穀を最小限に止めるこ
とによって、脱穀時の藁屑の発生を少なくして、脱穀負
荷の抑制と、選別精度の向上を図ることができる。

【００１６】また、前記境界検出センサ６の別の実施例
として、図６に示す如く、この境界検出センサ６を、フ
ォトダイオード３１にカラーフィルタを用いたカラーセ
ンサ６ａとし、このカラーセンサ６ａに受光した搬送穀
稈に対する反射光により、光の３原色である赤（Ｒ）・
緑（Ｇ）・青（Ｂ）のうち赤と緑の輝度信号を演算部３
６に送り、この演算部３６によって演算された赤と緑の
輝度差（反射光量）信号を前記扱深さ制御装置５に送っ
て、前記と同様に扱深さ制御機構Ｍによって扱深さ位置
を深・浅に調節制御させる。

【００１７】刈取時期の穀稈の穂部Ｕは、籾の部分の葉
緑素が減少し赤味を帯びてくるため赤と緑の輝度差が大
きくなるが、稈部Ｖでは赤と緑の輝度差は略同じ程度と
小さい。このため、図７に示す如く、輝度差が大きい部
分を穂部Ｕと識別し、輝度差が小さい部分を稈部Ｖと識
別すると共に、この両者の中間位置に中程度の輝度差が
現れる部分がありこの部分を境界Ｗと識別し、この境界
Ｗを基準として脱穀を行い、穂部Ｕを主体とし稈部Ｖの
脱穀を最小限に止めることによって、脱穀時の藁屑の発
生を少なくして、脱穀負荷の抑制と、選別精度の向上を
図ることができる。

【００１８】また、更に前記境界検出センサ６の別の実
施例として、図８に示す如く、この境界検出センサ６ｂ
を、隔壁３７ａで遮蔽された箱３７の一方側にＬＥＤ３
８を他方側に赤成分検出用のフォトダイオード３９を各
々設け、このＬＥＤ３８からの発光を穀稈に照射してそ
の反射光を、ガラス板４２と斜設した赤成分用帯域フィ
ルタ４０を介して該フォトダイオード３９に受けると共
に、該フォトダイオード３９に対する受光距離の偏差を
修正する参照光検出用のフォトダイオード４１を、該フ
ィルタ４０を挟んで直角方向に配設し、該フォトダイオ
ード３９に流れる赤成分の信号電流を、扱深さ制御装置
５に送って演算を行い、該境界Ｗを検出可能に構成す
る。

【００１９】このような光学センサ系の境界検出センサ
６ｂによる検出と共に、ＣＣＤカメラによる撮像検出を
行ってもよく、これらの色度差の検出は、Ｌスターａス
ターｂスター表色系色度図（ＪＩＳＺ８７２９）を用い
て行う。この色度図は、図９に示す如く、横方向のａス
ター軸はプラス側に進むほど赤系が強く、マイナス側に
進むほど緑系が強くなり、縦方向のｂスター軸はプラス
側に進むほど黄系が強く、マイナス側に進むほど青系が
強くなる。この色度平面に対し上下方向のＬスター軸は
上方向に進むほど明るくなり、下方向に進むほど暗くな
る。

【００２０】ＣＣＤカメラにより検出を行った場合、該
表色系色度図により、例えば、Ｌスターにおいて穂部Ｕ
が７２．４５，稈部Ｖが５９．２６となったときは、穂
部Ｕの方が明るいことを示し、ａスターにおいて穂部Ｕ
が９．２３，稈部Ｖが０．５９となったときは、穂部Ｕ
は赤系が強く、稈部Ｖは赤系側から緑系側に大きく偏位
していることを示し、ｂスターにおいて穂部Ｕが１６．
３６，稈部Ｖが１５．７０となったときは、略同等程度
の黄系であることを示している。この内容から穂部Ｕは
明るい赤系を示し、稈部Ｖは少し暗く緑系に近いことを
示していることがわかるため、穂部Ｕと稈部Ｖ及びその
境界Ｗを識別することが可能となり、この境界Ｗを基準
として脱穀を行い、穂部Ｕを主体とし稈部Ｖの脱穀を最
小限に止めることによって、脱穀時の藁屑の発生を少な
くして、脱穀負荷の抑制と、選別精度の向上を図ること
ができる。

【００２１】なお、光学センサ系の該フォトダイオード
３９による検出信号は、Ｌスターでは稈部Ｖより穂部Ｕ
の方が明るく、ａスターでは穂部Ｕは赤系で稈部Ｖは緑
系に近いため、該フォトダイオード３９による電圧変化
の比率により、赤系の穂部Ｕと緑系の稈部Ｖとその中間
に境界Ｗを識別することができる。また、別の実施例と
して、立毛穀稈の未刈領域Ｘと既刈領域Ｙとの境界領域
Ｚの検出により、この境界領域Ｚに倣って刈取作業を行
うコンバインにおいて、撮像による画像の入力を行い、
この入力画像と該画像を予め設定した一定画素数だけシ
フトさせた移動画像との輝度差から、該境界領域Ｚの検
出を行う境界検出装置を構成させる。

【００２２】穀稈が立毛状態の未刈領域Ｘと藁屑が散乱
している既刈領域Ｙとでは光の反射が大きく異なること
から、入力画像と移動画像との輝度差は境界領域Ｚ付近
で大きくなる。従って、この輝度差の算出によって境界
領域Ｚを抽出し、この境界領域Ｚに倣って刈取作業時に
おける進行方向の自動操向制御を行わせることができ
る。

【００２３】この境界領域Ｚの抽出は、図１０のフロー
チャートに示す如く、ステップ１では、ＣＣＤカメラの
一定のタイミングにおけるサンプリング撮像により画像
を入力し、ステップ２では、この画像を、例えば図１１
に示す如く１１×１１画素数によって平滑化処理を行
い、ステップ３では、この平滑処理された縦方向におけ
る１０５の撮像画素ラインの原画像を、例えば図１２に
示す如く水平方向に２０画素シフトする。ステップ４で
は、このシフトした移動画像と原画像との輝度差画像
（図１２の部分拡大図参照）を作成し、ステップ５で
は、この輝度差画像による輝度差の分析計算を行い、ス
テップ６では、この分析計算から、例えば図１２に示す
如くしきい値の計算を行う。ステップ７では、このしき
い値から２値化変換を行うと共に、ステップ８では、境
界領域Ｚとは関係のない２値化分をノイズとして除去
し、ステップ９では、境界領域Ｚ（水平方向）の抽出を
行い、ステップ１０では、この境界領域Ｚとしての直線
性の計算を行い境界領域Ｚを確定する。

【００２４】このように、光学的差異によるデータを基
に境界領域Ｚの検出を行うことにより複雑な計算を必要
としないため、検出の高速化、低コスト化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンバインの全体を示す側面図。

【図２】コンバインの全体を示す平面図。

【図３】境界検出センサ関係を示す正面図。

【図４】扱深さ制御の自動回路を示すブロック図。

【図５】検出信号の分析回路を示すブロック図。

【図６】境界検出センサの制御回路を示すブロック図。

【図７】境界検出センサの出力特性を示す線図。

【図８】境界検出センサ関係を示す正面図。

【図９】Ｌスターａスターｂスター表色系を示す色空間
の色度図。

【図１０】未刈領域と既刈領域との境界領域の検出手順
を示すフローチャート図。

【図１１】撮像画像を特定画素数により平滑化処理した
状態を示す略画図。

【図１２】原画像と移動画像との輝度差とそのしきい値
の状態を示す線図。

【符号の説明】

１． 刈取装置 ２． 供給搬送部 ３． 脱穀装置 ４． 穀稈供給口 ５． 扱深さ制御装置 ６． 境界検出センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刈取装置１の供給搬送部２から脱穀装置
   ３の穀稈供給口４へ供給される穀稈の供給位置を深・浅
   に調節する扱深さ制御装置５を有したコンバインにおい
   て、反射光による周波数分析を行いその周波数の差によ
   り穀稈の穂部Ｕと稈部Ｖとの境界Ｗを検出する境界検出
   センサ６を、この検出した境界Ｗを基準に扱深さを調節
   制御可能な位置に設けてなる穀稈供給調節装置。