JPS62278917A - Guide apparatus of working machine for fruits - Google Patents
Guide apparatus of working machine for fruitsInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば、ミカンやリンゴ等の果実やトマト等
の果菜類の育成管理や収穫作業等に用いる果菜類用作業
機の作業用ハンドを作業対象に向けて誘導するための果
菜類用作業機の誘導装置に関し、詳しくは、作業対象果
菜類を撮像した画像情報に基づいて、前記作業対象果菜
類の色のみに対応した領域の幾何学的特徴点を検出する
処理、及び、11i記領域内において最も明るく見える
ハイライト?ifi域を検出する処理の夫々を、順次実
行する視覚装置を備えると共に、前記作業対象果菜類に
対して設定距離内に接近したことを検出する近接センサ
を備えた作業用ハンドを、前記近接センサが作動するま
では前記幾何学的特徴点の方向に向けて誘導した後、前
記ハイライト領域の方向に向けて=bBする誘導手段を
備えた果菜類用作業機の誘導装置に関する。[Detailed Description of the Invention] 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention is directed to fruit vegetables used for growing management and harvesting of fruits such as mandarin oranges and apples, and fruit vegetables such as tomatoes. Regarding a guidance device for a fruit and vegetable work machine for guiding a work hand of a work machine toward a work target, in detail, the color of the work target fruit and vegetables is determined based on image information obtained by capturing the work target fruit and vegetables. The process of detecting the geometric feature points of the region corresponding to A working hand is equipped with a visual device that sequentially executes each of the processes of detecting the ifi area, and a proximity sensor that detects when the fruit and vegetables to be worked are approached within a set distance. The present invention relates to a guiding device for a working machine for fruits and vegetables, comprising a guiding means for guiding toward the geometric feature point until the point is activated, and then guiding toward the highlighted area.
上記この種の果菜類用作業機の誘導装置は、ミカンやリ
ンゴ等の果実を例に説明すれば、これらの果実は果樹の
枝や葉あるいは空等の背景となる物体に対して色が異な
ることから、作業対象を描像した画像情報から、作業対
象の色に対応した特定色の領域を抽出することにより、
作業対象とその他の物体とを分離識別できるとと共に、
果実表面での光の反射が強くなる位置が、各果実の一つ
一つに対応した状態で存在することから、上記特定色の
領域内において最も明るく見えるハイライト61域を抽
出すれば、それが各作業対象の一つ一つに対応した位置
情報として利用できることに基づいて、作業対象までの
距離を計測するとなく作業対象のある位置まで簡単に誘
導できるようにしたものである。The above-mentioned guidance device for this type of fruit and vegetable work machine is explained using fruits such as tangerines and apples as an example.These fruits have different colors compared to background objects such as fruit tree branches, leaves, or the sky. Therefore, by extracting a specific color area corresponding to the color of the work target from image information depicting the work target,
In addition to being able to separate and identify the work target and other objects,
Since there is a position corresponding to each fruit where light is reflected strongly on the fruit surface, by extracting the 61 highlight areas that appear the brightest within the above specific color area, it is possible to can be used as positional information corresponding to each work object, so it is possible to easily guide the work object to its location without having to measure the distance to the work object.
そして、本出願人は、同一領域内にある複数個の作業対
象夫々に対して効率良く収穫作業等の所定の作業ができ
るようにするために、作業用ハンドが作業対象に対して
所定距離に接近するまでは高速に移動できるように、且
つ、その後は作業用ハンドが作業対象を確実に捕捉でき
るようにすべく、作業対象に対して設定距離内に作業用
ハンドが接近したことを検出する近接センサを作業用ハ
ンドに備えさせ、この近接センサが作動するまでは、作
業用ハンドの前方側にある作業対象が確実に存在する位
置である上記特定色の領域の幾何学的特徴点、例えば、
重心等に向けて高速移動させると共に、近接センサが作
動するに伴って、上記近接センサの作動距離分を低速移
動させながら、ハイライト領域の方向に向かうように誘
導する手段を提案した。In order to efficiently perform a predetermined task such as harvesting on each of a plurality of work objects in the same area, the applicant has proposed that the work hand be kept at a predetermined distance from the work object. Detects when the work hand approaches the work target within a set distance so that the work hand can move at high speed until it approaches the work target, and after that, the work hand can reliably capture the work target. The work hand is equipped with a proximity sensor, and until the proximity sensor is activated, the geometric feature point of the area of the specific color, which is the position in front of the work hand where the work object is definitely present, e.g. ,
We have proposed a means for guiding the object toward the highlight area by moving it at high speed toward the center of gravity, etc., and moving it at low speed by the operating distance of the proximity sensor as the proximity sensor operates.
そして、従来では、第7図に示すように、視覚装置は、
誘導手段としての誘導装置側からの画像処理のスタート
命令を受は取ると、撮像処理を行った後、作業対象果菜
類の色にのみ対応した特定色の領域を抽出して、その領
域の幾何学的特徴点としての重心の演算、並びに、上記
抽出した特定色の領域内で最も明るく見えるハイライト
領域の検出、夫々の処理を順次実行して、重心演算並び
にハイライト領域検出の両方の処理が終了するに伴って
、誘導装置側に処理の終了を通知すると共に、その処理
結果を作業用ハンドの誘導情報として伝達するようにし
てあった。そして、誘導装置側°では、上記視覚装置に
対して画像処理のスタート命令を発した後は休止状態(
WAIT)となり、視覚装置からの処理終了の通知を待
って、認識された幾何学的特徴点、及び、その後の誘導
方向であるハイライト領域の夫々に向けて作業用ハンド
を誘導するアプローチを開始すると共に、例えば、収穫
動作等の所定の作業を行わせるようにしてあった。Conventionally, as shown in FIG. 7, the visual device is
When a command to start image processing is received from the guiding device as a guiding means, the image processing is performed, and then a region of a specific color corresponding only to the color of the fruits and vegetables to be worked is extracted, and the geometrical shape of that region is extracted. The calculation of the center of gravity as a scientific feature point and the detection of the highlight area that appears brightest within the area of the specific color extracted above are executed in sequence, and both the calculation of the center of gravity and the detection of the highlight area are performed. When the process is completed, the guidance device is notified of the completion of the process, and the process result is transmitted as guidance information for the working hand. Then, on the guidance device side, after issuing an image processing start command to the visual device, the guidance device enters a resting state (
WAIT), and waits for notification of the end of processing from the visual device, and then begins an approach to guide the working hand toward each of the recognized geometric feature points and the highlight area, which is the subsequent guidance direction. At the same time, for example, they were made to perform predetermined tasks such as harvesting operations.
しかしながら、上記従来構成においては、視覚装置が作
業対象果菜類の色にのみ対応した領域の幾何学的特徴点
及びハイライト領域の両方を求める処理が終了するまで
、作業用ハンドの誘導を開始することができないことと
なり、アプローチを開始するまでの待ち時間が長くなり
作業効率が低下する不利があった。However, in the above conventional configuration, the visual device does not start guiding the work hand until the process of determining both the geometric feature points and the highlight area of the area corresponding only to the color of the fruits and vegetables to be worked is completed. Therefore, there was a disadvantage that the waiting time until starting the approach became longer and work efficiency decreased.
ちなみに、上記作業対象果菜類の色にのみ対応した領域
の幾何学的特徴点及びハイライト61域の両方を求める
処理は、複雑な演算処理を伴う処理であることから、高
速演算可能な画像処理専用の数値演算プロセッサ等を用
いたとしても、ある程度時間が掛かることは避けられな
いものである。By the way, since the process of calculating both the geometric feature points and the 61 highlight areas of the area corresponding only to the color of the fruits and vegetables to be worked on is a process that involves complex arithmetic processing, image processing that can perform high-speed calculations is required. Even if a dedicated numerical calculation processor or the like is used, it is inevitable that it will take some time.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、作業用ハンドを作業対象果菜類の位置する方
向に向けて誘導するに、効率良く誘導できるようにする
ことにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to efficiently guide a working hand in the direction in which fruits and vegetables to be worked are located.
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による果菜類用作業機の誘導装置の特徴構成は、
前記誘導手段を、前記視覚装置が前記幾何学的特徴点を
検出する処理を完了するに伴って誘導作動を開始するよ
うに構成すると共に、前記視覚装置を、前記誘導手段が
誘導作動を開始するに伴って前記ハイライト領域を検出
する処理を実行するように構成してある点にあり、その
作用並びに効果は以下の通りである。[Means for Solving the Problems] The characteristic configuration of the guidance device for a working machine for fruits and vegetables according to the present invention is as follows:
The guiding means is configured to start the guiding operation when the visual device completes the process of detecting the geometric feature point, and the guiding means starts the guiding operation of the visual device. The present invention is configured to execute a process of detecting the highlighted area in conjunction with the process, and its functions and effects are as follows.
すなわち、作業用ハンドは、先ず上記幾何学的特徴点に
向けて先に誘導された後に、ハイライト領域に向けて誘
導されるというように、2段階に誘導されるものである
ことから、上記幾何学的特徴点に関する情報のみあれば
作業用ハンドの誘導を開始することは可能である。又、
作業用ハンドは、高速移動させたとしても作業対象果菜
類の位置まで到達するにはある程度時間が掛かることか
ら、この間にハイライト領域の検出処理を行えば、作業
用ハンドのハイライト領域に向けての誘導開始までの待
ち時間を短縮できる。In other words, the working hand is guided in two stages: first, it is guided towards the geometric feature point, and then it is guided towards the highlight area; It is possible to start guiding the working hand if only information regarding the geometrical feature points is available. or,
Even if the work hand is moved at high speed, it takes some time to reach the position of the target fruits and vegetables, so if the highlight area detection processing is performed during this time, the work hand will be directed to the highlight area. The waiting time until the start of guidance can be shortened.
つまり、作業用ハンドを先ず誘導するために必要な幾何
学的特徴点の検出処理が終了するに伴って、その位置す
る方向に向けて作業用ハンドを誘導する誘導作動を開始
することにより、視覚装置の画像処理が終了するまでの
待ち時間の短縮を図ると共に、作業用ハンドを上記幾何
学的特徴点に向けて誘導している間に、ハイライ) 1
4域の検出処理を実行させることにより、作業用ハンド
の誘導を行いながらハイライト領域の検出処理を同時に
行うことができ、このハイライト領域の検出処理終了ま
での待ち時間の短縮を図ることができる。In other words, when the process of detecting the geometric feature points necessary to guide the work hand is completed, the guidance operation to guide the work hand in the direction of the position is started, thereby improving visual perception. In addition to shortening the waiting time until the image processing of the device is completed, while guiding the work hand toward the above-mentioned geometric feature point,
By executing the four-area detection process, the highlight area detection process can be performed simultaneously while guiding the work hand, and the waiting time until the highlight area detection process is completed can be shortened. can.
従って、視覚装置に、作業用ハンドの誘導を開始するた
めに必要な上記幾何学的特徴点の検出処理のみを先に開
始するようにさせると共に、その後誘導するためのハイ
ライト領域の検出処理を、作業用ハンドが幾何学的特徴
点に向けて誘導されている間に行わせるので、従来の、
視覚装置が幾何学的特徴点及びハイライト領域の双方を
連続して検出するまで誘導作動を待機させる場合に比較
して、誘導手段の待ち時間を大幅に短縮することができ
る。もって、誘導手段側の画像処理が完了するまでの待
ち時間が短縮されて、作業効率の向上を図ることができ
るに至った。Therefore, the visual device is made to first start the process of detecting only the above-mentioned geometric feature points necessary to start guiding the working hand, and then performs the process of detecting the highlight area for guiding. , is performed while the working hand is guided toward the geometric feature point, so the conventional
The waiting time of the guiding means can be significantly shortened compared to a case where the guiding operation waits until the visual device successively detects both the geometrical feature point and the highlighted area. As a result, the waiting time until the image processing on the guiding means side is completed is shortened, and work efficiency can be improved.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第6図に示すように、左右一対の車輪(1) 、 (1
)を前後に備えた車体(V)に、側面視がくの字形状の
ブーム(2)を昇降並びに旋回自在に取り付けると共に
、その先端部に、水平揺動自在な補助ブーム(3)を取
り付け、更に、この補助ブーム(3)の先端部に、作業
用のマニプレータ(4)を旋回自在に取り付けて、果菜
類用作業機としての果実収穫用の作業機を構成してある
。尚、第6図中、(5)はブーム昇降用の油圧シリンダ
、(6)はブーム旋回用の電動モータ、(7)は補助ブ
ーム揺動用の電動モータである。As shown in Figure 6, a pair of left and right wheels (1), (1
) on the front and rear of the vehicle body (V), a boom (2) having a dogleg shape in side view is attached so as to be able to rise and fall as well as rotate freely, and an auxiliary boom (3) that can freely swing horizontally is attached to the tip of the boom (2). Further, a working manipulator (4) is rotatably attached to the tip of the auxiliary boom (3) to constitute a fruit harvesting working machine as a working machine for fruits and vegetables. In FIG. 6, (5) is a hydraulic cylinder for raising and lowering the boom, (6) is an electric motor for swinging the boom, and (7) is an electric motor for swinging the auxiliary boom.
前記マニプレータ(4)は、多間接型の伸縮アーム(B
)と、その伸縮アーム(B)の先端部に取り付けた果実
収穫用の作業用ハンド(11)とからなり、前記伸縮ア
ーム(B)は、電動モータ(9a)にて縦軸芯(X)周
りで旋回丘作され、且つ、電動モータ(9b)にて水平
軸芯(Y)周りで揺動操作さイLるように構成子ると共
に、伸縮用の電動モータ(9c)にて伸縮扱作するよう
にしてある。The manipulator (4) has a multi-jointed telescopic arm (B
) and a work hand (11) for fruit harvesting attached to the tip of the telescoping arm (B). The structure is constructed so that it can be pivoted around the horizontal axis (Y) by an electric motor (9b), and can be expanded and contracted by an electric motor (9c) for expansion and contraction. It is designed to be made.
そして、作業対象果実(F)の位置を検出する視覚装置
(A)を構成するカラービデオカメラ(S0)を、前記
伸縮アーム(B)の縦軸芯(X)と水平軸芯(Y)との
交点部分に、その視野方向が前記作業用ハンド(1()
の方向を向く状態で格納してある。A color video camera (S0) constituting a visual device (A) for detecting the position of the target fruit (F) is connected to the vertical axis (X) and horizontal axis (Y) of the telescopic arm (B). At the intersection of the working hand (1()
It is stored facing the direction.
前記作業用ハンド(11)について説明すれば、第4図
及び第5図に示すように、平面視がUの字状の基枠(1
0)を、前記伸縮アーム(B)の先端部に取り付けると
共に、その基枠(10)の先端部に、捕捉部ケース(1
1)を取り付けである。To explain the working hand (11), as shown in FIGS. 4 and 5, it has a U-shaped base frame (1
0) is attached to the tip of the telescoping arm (B), and the capture part case (10) is attached to the tip of the base frame (10).
1) is the installation.
又、軟質ゴム製のバキュームパッド(13)を先端部に
外嵌着した通気管(12)を、前記捕捉部ケース(11
)の筒状部(lla)に対してスライド移動自在に内嵌
支持させると共に、前記通気管(12)の基部に、通気
用の分岐管(14)を外嵌着し、その分岐管(14)に
、伸縮自在な蛇腹式ホース(15)を接続してある。そ
して、第1図に示すように、前記蛇腹式ホース(15)
を、吸気用ポンプ(16)に配管接続してある。又、前
記バキュームバ・7ド(13)に作業対象果実(F)が
吸着したことを検出するための負圧センサ(S1)を、
前記分岐管(14)に付設すると共に、前記作業用ハン
ド(H)が作業対象果実(F)に対して設定距離内に接
近したことを非接触に検出する赤外線投光式の近接セン
サ(S2)を、その検出作用部が前記バキュームパッド
(13)の先端部前方を向く状態で設けである。尚、第
1図中、(29)は前記バキュームパッド(13)の吸
引・停止を制御する電磁操作式の開閉弁である。Further, a ventilation pipe (12) having a soft rubber vacuum pad (13) fitted externally to the tip thereof is attached to the catching part case (11).
) is slidably fitted and supported in the cylindrical part (lla) of the vent pipe (12), and a branch pipe (14) for ventilation is externally fitted to the base of the vent pipe (12). ) is connected to a telescopic bellows type hose (15). Then, as shown in FIG. 1, the bellows type hose (15)
is connected to the intake pump (16) by piping. Further, a negative pressure sensor (S1) for detecting that the target fruit (F) to be worked on is adsorbed to the vacuum bar 7 (13),
An infrared emitting proximity sensor (S2) is attached to the branch pipe (14) and detects in a non-contact manner that the working hand (H) approaches the target fruit (F) within a set distance. ) is provided with its detection action portion facing forward at the tip of the vacuum pad (13). In FIG. 1, (29) is an electromagnetically operated on-off valve that controls suction and stop of the vacuum pad (13).
前記近接センサ(S2)の構成について説明すれば、第
4図及び第5図に示すように、発光部及び受光部等を収
納するセンサ本体(17)を、前記分岐管(14)内に
保持させると共に、前記センサ本体(17)に対する投
受光用の光を導く光ファイバ(18)を、前記通気管(
12)の内部を通して前記バキュームパッド(13)の
内部に延出し、その延出端を、ホルダ(19)にて前記
バキュームパッド(13)の中心部に支持させである。To explain the structure of the proximity sensor (S2), as shown in FIGS. 4 and 5, a sensor body (17) housing a light emitting part, a light receiving part, etc. is held within the branch pipe (14). At the same time, an optical fiber (18) that guides light for emitting and receiving light to the sensor main body (17) is connected to the vent pipe (
It extends into the vacuum pad (13) through the interior of the vacuum pad (12), and its extended end is supported at the center of the vacuum pad (13) by a holder (19).
又、前記捕捉部ケース(11)の先端部には、前記バキ
ュームパッド(13)に吸着される状態で捕捉された果
実の果梗を切断するカッタ(20a)と前記果梗を押圧
支持する果梗押圧部材(20b)とからなる果梗切断装
置(20)を設けである。Further, a cutter (20a) for cutting the fruit stalk of the fruit captured while being attracted to the vacuum pad (13), and a cutter (20a) for pressing and supporting the fruit stalk are provided at the distal end of the trapping part case (11). A stalk cutting device (20) consisting of a stalk pressing member (20b) is provided.
前記果梗切断装置(20)について説明すれば、前記力
フタ(20a)及び果梗押圧部材(20b)の夫々を、
帯板状で且つ半円弧状に形成すると共に、同軸芯周りで
回動操作自在に、前記捕捉部ケース(11)に枢着して
あり、捕捉した果実の果梗をそれらの間で支持すべく前
記捕捉部ケース(11)から前方に突出させる状態と、
それらの間に果実を導入する通路を形成すべく退避させ
る状態とに切り換えられるように、差動機構(21)を
介して電動モーフ(22)に連動連結してある。つまり
、前記力フタ(20,11)及び果梗押圧部材(20b
)の何れか一方が先に果梗に接当した場合に、その接当
した一方の起立作動を停止させた状態で他方を引き続き
起立差動させることができるようにしてある。又、前記
果梗切断装置(20)の起立作動完了検出用のリミット
スイッチ(s3)、及び、引退作動完了検出用のりミン
トスイッチ(s4)を、前記差動機構(21)の入力ギ
ヤ(23)に付設の突片(24)にて操作されるように
設けである。尚、図中、(24)は前記力フタ(20a
)の切断作動用エアシリンダ、(25)はアプローチ中
に果実を傷っけないようにするための防護用カバー、(
26)はその開閉用エアシリンダ、(27)は前記バキ
ュームパッド(13)の出退操作用のエアシリンダであ
る。To explain the stalk cutting device (20), each of the force lid (20a) and the stalk pressing member (20b),
It is formed into a band-like shape and a semicircular arc shape, and is pivotally connected to the catching part case (11) so as to be rotatable around a coaxial center, and supports the stalk of the caught fruit between them. a state in which the catching part is protruded forward from the catching part case (11);
It is operatively connected to an electric morph (22) via a differential mechanism (21) so that it can be switched to a retracted state to form a path for introducing fruit between them. That is, the force lid (20, 11) and the stalk pressing member (20b
) is in contact with the fruit stem first, it is possible to continue to raise the other one while stopping the raising operation of the contacting one. Further, a limit switch (s3) for detecting the completion of the rising operation of the stem cutting device (20) and a glue mint switch (s4) for detecting the completion of the retiring operation are connected to the input gear (23) of the differential mechanism (21). ) is provided so that it can be operated by a protrusion (24) attached to it. In the figure, (24) is the force cover (20a).
) is an air cylinder for cutting operation, (25) is a protective cover to prevent fruit from being damaged during approach, (
26) is an air cylinder for opening/closing the same, and (27) is an air cylinder for moving the vacuum pad (13) in and out.
次に、前記カメラ(SO)による撮像画像情報に基づい
て、前記作業用ハンド(11)を作業対象果実(F)に
向けて誘導する手段の構成について説明する。Next, a configuration of a means for guiding the working hand (11) toward the fruit (F) to be worked on based on image information captured by the camera (SO) will be described.
第1図に示すように、前記カメラ(SO)からの撮像情
報を画像処理することにより、詳しくは後述する作業対
象果実(F)の色のみに対応した領域(F0)内におい
て最も明るく見えるハイライト領域(Pa)、及び、作
業対象果実(F)の色のみに対応した領域(F0)の幾
何学的特徴点(p+)を検出する視覚装置(A)として
機能すると共に、それらの画像情報及び前記近接センサ
(S2)、負圧センサ(S+)、リミットスイッチ(S
:1) 、 (S1)等の検出情報や予め記憶設定され
た各種情報に基づいて、前記昇降用シリンダ(6)、バ
キュームバンド(13)、作業用ハンド(11)を作動
させる各エアシリンダ(24) 、 (26) 、 (
27)、旋回並びに揺動用の各電動モータ(6) 、
(7) 、 (9a) 、 (9b) 、 (9c)等
の各アクチュエータの作動を制御することにより、前記
作業用ハンド(1【)を作業対象果実(F)に向けて誘
導する誘導手段(B)を構成する制御装置(28)を設
けである。As shown in Fig. 1, by image processing the image information from the camera (SO), the brightest area (F0) corresponding only to the color of the work target fruit (F), which will be described in detail later, is shown to be brightest. It functions as a visual device (A) that detects the geometric feature points (p+) of the light area (Pa) and the area (F0) corresponding only to the color of the work target fruit (F), and also serves as a visual device (A) for detecting the image information thereof. and the proximity sensor (S2), negative pressure sensor (S+), limit switch (S
:1), (S1), etc. and various information stored in advance, each air cylinder ( 24), (26), (
27), each electric motor for turning and swinging (6),
(7) A guiding means (for guiding the working hand (1) toward the target fruit (F) to be worked by controlling the operation of each actuator such as (7), (9a), (9b), (9c), etc. B) A control device (28) is provided.
前記視覚装置(A)による画像処理について説明すれば
、第3図(イ)〜(ニ)に示すように、前記カメラ(S
0)にて得られた作業対象果実(F)のカラー画像情報
(C0)(第3図(イ)参照)から、作業対象果実(F
)の色のみに対応した領域(F0)を抽出した2値化画
像情報(CI)(第3図(III)参照)を得ると共に
、前記カラー画像情報(C0)のグレイレベルを量子化
した濃淡画像情tg(C,)(第3図(ハ)参照)を抽
出し、この濃淡画像情報(C2)を、前記2値化画像情
報(CI)にてマスクして、前記作業対象果実(F)の
色のみに対応した領域(F0)内の最も明るく見えるハ
イライト?iEf域(P1)、及び、前記作業対象果実
(F)の色のみに対応した領域(F0)の幾何学的特徴
点としての重心(PI)の夫々を求めるようにしてある
(第3図(ニ)参照)。To explain image processing by the visual device (A), as shown in FIGS.
From the color image information (C0) of the fruit to be worked on (F) obtained in step 0) (see Figure 3 (a)), the fruit to be worked on (F) is
) is obtained by extracting the area (F0) corresponding only to the color of the area (FIG. 3 (III)), and the gray level of the color image information (C0) is quantized. The image information tg(C,) (see FIG. 3(C)) is extracted, and this grayscale image information (C2) is masked with the binarized image information (CI) to obtain the work target fruit (F). ) is the brightest highlight in the area (F0) that corresponds only to the color? The center of gravity (PI) as a geometric feature point of the iEf area (P1) and the area (F0) corresponding only to the color of the fruit to be worked on (F) is determined (Figure 3 ( (d) see).
つまり、作業対象果実咋)とその周囲にある技や葉、あ
るいは背景となる空等は、その色が異なることから、前
記カメラ(S0)によるカラー画像情tD(C,)から
作業対象果実(F)の色のみに対応した領域([’。)
を抽出して2値化すれば、作業対象果実(F)のみに対
応した領域を抽出できると共に、果実は一般的に球形で
あり、その表面での反射が強くなる個所が少なくとも各
果実−個に対して一個所は存在することから、前記領域
(F1)内における濃淡画像情報(C2)のグレイレベ
ルに基づいて最も明るく見えるハイライト領域(P0)
を抽出すれば、その位置の情報を、複数個の果実(F)
が重なりあった状態の2値化画像情報(C1)として認
識した領域(F0)内における果実個々の位置を代表す
る情報として用いることができることを利用したもので
ある。又、前記作業対象果実°(F)の色のみに対応し
た領域(FO)の重心(P1)は、前記ハイライト領域
(P0)が、−個の果実に対して一個所のみあるとは限
らず、又、果実の中心に近い個所にあるとは限らないた
めに、前記作業用ハンド(11)を、直接前記ハイライ
ト領域(P0)に方向に向けて誘導すると、前記近接セ
ンサ(S2)が作動しない虞れがあるため、先ず、前方
側に果実が確実に存在する状態の前記重心(P1)の方
向に向けて誘導するようにしてある。In other words, since the fruit to be worked on (i.e. the fruit to be worked on) and the leaves and leaves surrounding it, or the background sky, etc., have different colors, the color image information tD (C,) from the camera (S0) is used to determine the fruit to be worked in (i.e. Area corresponding only to the color of F) (['.)
By extracting and binarizing, it is possible to extract an area corresponding only to the target fruit (F), and since fruits are generally spherical, the areas where the reflection on the surface is strong are at least as large as each fruit. Since there is one spot for the area (F1), the highlight area (P0) that appears brightest based on the gray level of the grayscale image information (C2) in the area (F1).
If you extract the
This method takes advantage of the fact that the binarized image information (C1) in which the images are overlapped can be used as information representative of the position of each fruit within the recognized area (F0). Furthermore, the center of gravity (P1) of the area (FO) corresponding only to the color of the work target fruit (F) does not necessarily mean that the highlight area (P0) is located only at one location for - fruits. Furthermore, since the location is not necessarily close to the center of the fruit, when the working hand (11) is guided directly toward the highlight area (P0), the proximity sensor (S2) Since there is a risk that the fruit may not operate, first, the fruit is guided toward the center of gravity (P1) in a state where the fruit is definitely present on the front side.
次に、前記ハイライト領域(P0)及び重心(P1)の
検出情報に基づいて、+iif記作業用ハンI”(II
)を作業対象果実(l?)に向けて誘導する誘導手段(
B)の構成を、前記制御装置(28)の動作を説明しな
がら詳述する。Next, based on the detection information of the highlight area (P0) and the center of gravity (P1),
) to the work target fruit (l?).
The configuration of B) will be explained in detail while explaining the operation of the control device (28).
第2図に示すように、視覚装置(A)側では、誘導手段
([1)側から指令される画像処理のスタート命令を受
は取るに伴って、前記カメラ(S0)により作業対象果
実(F)の位置する範囲を撮像すると共に、上述した画
像処理の実行を開始して、前記作業対象果実(F)の色
のみに対応した領域(F0)の重心(p1)及びハイラ
イト領域(P0)を順次検出する処理を開始する。そし
て、前記重心(P1)を求める処理が終了するに伴って
、その処理結果を誘導手段(B)側に伝達し、その後引
き続きハイライト領域(P0)を求める処理を開始する
。処理が終了するに伴って、誘導手段(B)側にその処
理結果を通知した後は、上述した画像処理のスタート命
令を受は取るまで待機状態となる動作を繰り返す。As shown in FIG. 2, on the visual device (A) side, as the image processing start command is received from the guiding means ([1) side, the camera (S0) is used to display the fruit to be worked on. At the same time as capturing an image of the range in which fruit (F) is located, execution of the above-mentioned image processing is started, and the center of gravity (p1) of the area (F0) corresponding only to the color of the target fruit (F) and the highlight area (P0) are imaged. ) is started. Then, when the process for determining the center of gravity (P1) is completed, the process result is transmitted to the guiding means (B), and thereafter, the process for determining the highlight area (P0) is started. Upon completion of the processing, the guiding means (B) is notified of the processing results, and then the operation of being in a standby state is repeated until the above-mentioned image processing start command is received.
一方、誘導手段(B)は、上述した画像処理のスタート
命令を視覚装置(A)側に送出した後は、前記視覚装置
(Δ)による重心(P1)を求める処理が終了するまで
待機した後、前記重心(p+)に向けて作業用ハンド(
11)を誘導するアプローチの処理を開始する。そして
、前記近接センサ(S2)が作動するに伴って、このア
プローチの処理を行っている間に前記視覚装置(A)に
て検出されたハイライト領域(P0)の情報・を受は取
って作業用ハンド(11)の誘導方向を前記ハイライト
領域(P0)の方向に変更して誘導し、前記負圧センサ
(S1)が作動するに伴って、前記果梗切断装置(20
)を作動させて、一つの果実に対する収穫作業を終了す
る。On the other hand, after sending the above-mentioned image processing start command to the visual device (A), the guiding means (B) waits until the visual device (Δ) completes the process of determining the center of gravity (P1). , the work hand (
11) Start processing the approach that induces. As the proximity sensor (S2) operates, it receives and receives information on the highlight area (P0) detected by the visual device (A) while processing this approach. The guiding direction of the working hand (11) is changed to the direction of the highlight area (P0), and as the negative pressure sensor (S1) operates, the stem cutting device (20
) to complete the harvesting operation for one fruit.
従って、誘導手段(B)側では、視覚値ff1(A)が
重心(P1)を求める処理が終了するまでの間のみ待機
すればよいので、画像処理開始後のアプローチ開始まで
の待ち時間が短縮されると共に、次の誘導方向であるハ
イライト領域(P0)を求める処理が、アプローチの処
理を行っている間に行われるので、作業用ハンド(II
)が前記重心(P1)に対して設定距離内に到達した後
、バイラ・イト領域(p0)の方向に誘導方向を変える
までの待ち時間も短縮され、作業用ハンド(11)を、
視覚装置(A)にて認識された作業対象果実(F)に対
して効率良く誘導できる。Therefore, on the guidance means (B) side, the visual value ff1 (A) only needs to wait until the process for determining the center of gravity (P1) is completed, so the waiting time from the start of image processing until the start of the approach is shortened. The work hand (II
) reaches within a set distance with respect to the center of gravity (P1), the waiting time until the guiding direction is changed to the direction of the by-light area (p0) is also shortened, and the working hand (11) is
It is possible to efficiently guide the work target fruit (F) recognized by the visual device (A).
上記実施例では、幾何学的特徴点として、抽出した果菜
類の色のみに対応した領域(F0)の重心(P1)を用
いた場合を例示したが、例えば、前記抽出領域(F6)
の境界に対する等距離点等、他の幾何学的特徴点を用い
てもよい。In the above embodiment, the case where the center of gravity (P1) of the area (F0) corresponding only to the color of the extracted fruits and vegetables is used as the geometric feature point, but for example, the extraction area (F6)
Other geometrical features may be used, such as points equidistant to the boundary of .
又、上記実施例では、果実の収穫作業を行うための構成
について例示したが、本発明はトマト等の野菜の収穫等
、他の作業にも適用できる。Further, in the above embodiment, the structure for harvesting fruits was exemplified, but the present invention can also be applied to other operations such as harvesting vegetables such as tomatoes.
本発明を実施するに、作業用ハンド(l()の具体構成
、作業用ハンド(11)を誘導するための具体構成等、
各部の構成は、作業対象や作業形態に応じて各種変更で
きる。In carrying out the present invention, the specific configuration of the working hand (l()), the specific configuration for guiding the working hand (11), etc.
The configuration of each part can be changed in various ways depending on the work object and work type.
図面は本発明に係る果菜類用作業機の誘導装置の実施例
を示し、第1図味制御システムの構成を示すブロック図
、第2図は制御装置の動作を示すフローチャート、第3
図(イ)〜(ニ)は視覚装置による画像処理の説明図、
第4図は作業用ハンドの切り欠き平面図、第5図はその
切り欠き側面図、第6図は果実収M機の全体側面図であ
る。第7図は従来手段の構成を示すフローチャートであ
る。
(F)・・・・・・作業対象果菜類、(F0)・・・・
・・作業対象果菜類の色のみに対応した領域、(P0)
・・・・・・ハイライト領域、(P1)・・・・・・幾
何学的特徴点、(S2)・・・・・・近接センサ、(1
1)・・・・・・作業用ハンド、(A)・・・・・・視
覚装置、(B)・・・・・・誘導手段。The drawings show an embodiment of the guidance device for a working machine for fruits and vegetables according to the present invention, the first drawing is a block diagram showing the configuration of the taste control system, the second drawing is a flow chart showing the operation of the control device, and the third drawing shows an example of the guidance device for a working machine for fruits and vegetables according to the present invention.
Figures (a) to (d) are explanatory diagrams of image processing by the visual device;
FIG. 4 is a cutaway plan view of the working hand, FIG. 5 is a cutaway side view thereof, and FIG. 6 is an overall side view of the fruit collecting machine. FIG. 7 is a flowchart showing the configuration of the conventional means. (F)... Fruits and vegetables to be worked on, (F0)...
...An area corresponding only to the color of the fruits and vegetables to be worked on, (P0)
...Highlight area, (P1) ...Geometric feature point, (S2) ...Proximity sensor, (1
1)...Working hand, (A)...Visual device, (B)...Guiding means.
Claims (1)
前記作業対象果菜類(F)の色のみに対応した領域(F
_0)の幾何学的特徴点(P_1)を検出する処理、及
び、前記領域(F_0)内において最も明るく見えるハ
イライト領域(P_0)を検出する処理の夫々を、順次
実行する視覚装置(A)を備えると共に、前記作業対象
果菜類(F)に対して設定距離内に接近したことを検出
する近接センサ(S_2)を備えた作業用ハンド(II)
を、前記近接センサ(S_2)が作動するまでは前記幾
何学的特徴点(P_1)の方向に向けて誘導した後、前
記ハイライト領域(P_0)の方向に向けて誘導する誘
導手段(B)を備えた果菜類用作業機の誘導装置であっ
て、前記誘導手段(B)を、前記視覚装置(A)が前記
幾何学的特徴点(P_1)を検出する処理を完了するに
伴って誘導作動を開始するように構成すると共に、前記
視覚装置(A)を、前記誘導手段(B)が誘導作動を開
始するに伴って前記ハイライト領域(P_0)を検出す
る処理を実行するように構成してある果菜類用作業機の
誘導装置。Based on the image information of the fruits and vegetables (F) to be worked on,
An area (F) corresponding only to the color of the fruits and vegetables to be worked on (F)
A visual device (A) that sequentially executes each of a process of detecting a geometric feature point (P_1) of the area (F_0) and a process of detecting a highlight area (P_0) that appears brightest within the area (F_0). a working hand (II) equipped with a proximity sensor (S_2) for detecting that the work target fruits and vegetables (F) have approached within a set distance;
guiding means (B) that guides the object in the direction of the geometric feature point (P_1) until the proximity sensor (S_2) is activated, and then in the direction of the highlight area (P_0); A guiding device for a working machine for fruits and vegetables, comprising: guiding the guiding means (B) as the visual device (A) completes the process of detecting the geometric feature point (P_1); The visual device (A) is configured to start the operation, and the visual device (A) is configured to perform a process of detecting the highlight area (P_0) as the guiding means (B) starts the guiding operation. Guidance device for working machines for fruits and vegetables.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12075886A JPS62278917A (en) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | Guide apparatus of working machine for fruits |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12075886A JPS62278917A (en) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | Guide apparatus of working machine for fruits |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62278917A true JPS62278917A (en) | 1987-12-03 |
Family
ID=14794262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12075886A Pending JPS62278917A (en) | 1986-05-26 | 1986-05-26 | Guide apparatus of working machine for fruits |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62278917A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02234013A (en) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Yanmar Agricult Equip Co Ltd | Fruit/vegetable position recognizing device |
-
1986
- 1986-05-26 JP JP12075886A patent/JPS62278917A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02234013A (en) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Yanmar Agricult Equip Co Ltd | Fruit/vegetable position recognizing device |
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