JPS6317288Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はトラクタにおける境界検出装置の改
良に関する。

先ず、本考案者らによつて先に開発された未耕
地、既耕地の境界検出によるトラクタの自動走行
制御装置について説明する。

第１図にその原理を示すように３つの光電セン
サ４Ａ，４Ｂ，４Ｃから構成される境界検出装置
４を、第２図ａのようにトラクタ５の車体側部に
取付け（車体の両側に設けられるが、同一機能な
ので一方についてのみ説明する）、この検出装置
４で僅かに斜前方の圃場面を検査する。各センサ
４Ａ，４Ｂ，４Ｃは同じ構成であつて、筒体の前
端開口部のレンズ３の中央に取付けた赤外線発光
素子（発光ダイオード）１から圃場に向けて赤外
線を照射し、反射される赤外線をレンズ３で集光
して、それぞれの受光素子（フオトダイオード）
２Ａ，２Ｂ，２Ｃで受光するようになつている。
この３つのセンサ４Ａ，４Ｂ，４Ｃはトラクタ５
の前後方向に対して横一列に配列されていて、ト
ラクタ５が未、既耕地の境界線に対して正しい位
置にあるとき（つまり、境界線に沿い、先の耕耘
地に隙間も重複も生ずることなく耕耘できる位置
にあるとき）、センサ４Ａで未耕地面を検査し、
センサ４Ｃで既耕地面を検査し、中央のセンサ４
Ｂで未、既耕地の境界を検査するように、それぞ
れの検査視野が設定されている。

そこで、正常な検出状態において未耕地を検査
するセンサ４Ａを未耕地センサと称し、既耕地を
検査するセンサ４Ｃを既耕地センサと称し、また
中央のセンサ４Ｂを境界部センサと称する。

そして、圃場の赤外線反射率は、表面が比較的
乾燥している未耕地で高く、耕起され水分を含ん
だ土塊面が露出される既耕地では低い。したがつ
て、上述の正しい走行状態にては、受光素子２Ａ
の出力レベルが最も大きく、受光素子２Ｃの出力
レベルが最も小さく、受光素子２Ｂの出力レベル
は上記２つの出力レベルの中間値となる。

この状態からトラクタ５が境界線に対して変位
し、境界部センサ４Ｂの検査領域が境界線上から
多少未耕地側へ移行すると、それに応じて受光素
子２Ｂの出力レベルが増加し、逆に既耕地側へ移
行すると受光素子２Ｂの出力レベルは減少する。
このように、センサ２Ｂの出力から境界線に対す
るトラクタ５のずれ量が知れるが、１つのセンサ
のみから絶対的に上記ずれ量が検出できるわけで
はなく、センサ２Ａで未耕地を、センサ２Ｃで既
耕地を検査している状態において、その２つのセ
ンサ２Ａ，２Ｃの出力と中央のセンサ２Ｂの出力
との比較からトラクタ５のずれ量が検出できるの
である。

第３図は、走行位置検出装置の電気的構成を示
すブロツク図である。同図のように、各センサの
赤外線発光素子１は発振器６の出力によつて一定
周期で間欠駆動され、各受光素子２Ａ，２Ｂ，２
Ｃの出力はそれぞれ同期増幅器７Ａ，７Ｂ，７Ｃ
において発振器６に同期して検波、増幅され、そ
れぞれバツフア増幅器８Ａ，８Ｂ，８Ｃに入力さ
れる。また、差動増幅器９にて未耕地センサ４Ａ
の出力V_Aと境界部センサ４Ｂの出力V_Bとの差
（V_A−V_B）が求められ、差動増幅器１０にて出力
V_Bと既耕地センサ４Ｃの出力V_Cとの差（V_B−
V_C）が求められ、同じく差動増幅器１１にて差
（V_A−V_C）が求められる。さらに、差動増幅器９
の出力と差動増幅器１０の出力差（V_A＋V_C−
2V_B）が差動増幅器１２にて演算される。ただ
し、この差動増幅器１２の利得は差動増幅器１１
の出力によつて可変制御され、差（V_A−V_C）が
小さい程、差動増幅器１２の利得は大きくなり、
これにより圃場の反射レベルの変動に対して自動
利得制御された出力を得るようにしている。

差動増幅器１２の出力（V_A＋V_C−2V_B）は、
未耕地センサ４Ａの出力V_Aと既耕地センサ４Ｃ
の出力V_Cの中間値V_A＋V_C／２と、境界部センサ４ Ｂの出力V_Bとの差に相当するもので、この出力
が上述のように境界線に対するトラクタ５のずれ
量になるのである。このようにして、走行位置検
出装置から出力される上記ずれ量に応じて、トラ
クタ５の操舵輪を右あるいは左に回動させ、上記
ずれ量を打消す方向にトラクタ５の舵取りを行な
い、走行を自動制御するのである。

上記の如き自動操向制御装置における境界検出
装置４において、各センサ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの視
野ａ，ｂ，ｃの間隔は夫々の検出範囲を広くとる
ためにあけた方が好ましい。つまり、トラクタが
高速で境界に沿つて自動操向するときには境界の
乱れによる車体のふれの復帰が遅れ、境界が検出
範囲からはずれたり、あるいはまたトラクタが境
界に沿つて正しく追従していても圃場の凹凸によ
りトラクタが一時的に傾いて境界が検出範囲Ｋか
らはずれてしまうことがあるからである。

しかしながら、このように各センサ４Ａ，４
Ｂ，４Ｃを横一列に広く間隔をとつて配置したの
では装置が大型化する難点があるとともに、従来
のようにそれら各センサを夫々個別に装置に組付
ける構成だと、装置組立に際して各センサの位置
調整等の作業が面倒になる。

そこで、これら問題点を解消すべく、本考案者
らは、先に、以下のような構成の境界検出装置を
提案した。

それによると、上記各センサ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ
を装置４のケーシング内に一体化して取付けられ
るよう構成するとともに、第２図ｂに示すよう
に、トラクタを正面から見た場合、境界部センサ
４Ｂは圃場の未耕地と既耕地との境界部を装置の
真下で検出し（同図の視野ｂ）、未耕地センサ４
Ａは真下から未耕地側に傾いて未耕地部分（視野
ａ）を検出し、また、既耕地センサ４Ｃは真下か
ら既耕地側に傾いて既耕地部分（視野Ｃ）を検出
するように構成し、これをトラクタ進行方向のや
や前方を検出すべく装置本体を前方にやや傾けて
トラクタに装着するようにしてある。

ところが、上記検出装置４の取付位置はトラク
タ５の車幅の大きさと作業機６の横幅との位置関
係に基づいて設定されるため、第２図ａに示すよ
うにその取付中心がトラクタ機体５より距離ｌだ
け離間した位置に取付けなければならず、このた
め上記装置４がトラクタ５機体の側部にかなり長
く突出した片持状態となり、かつ、トラクタの機
種によつては上記長さｌが相当長くなることがあ
り、トラクタ走行に伴ない、トラクタの振動や圃
場面の凹凸により検出装置４が振動し、あるいは
大きく上下または左右に揺動して、正確かつ安定
した境界検出が困難となる。

さらに、上記従来の検出装置にあつては、赤外
線発光素子１やレンズ３が装置前面部にあつて、
何等の防護策も講じられていないために、耕耘作
業中に泥やゴミが付着したり、外乱光の影響を受
けて検出困難となる問題がある。

この考案は上記境界検出装置の実装上の諸問題
点を解消し、正確かつ安定した境界検出が行なえ
るとともに、コンパクトで取付調整が容易であ
り、しかも外乱光の影響がなく、防塵性の良い境
界検出装置を提供するものである。

以下この考案の一実施例を主として第４図、第
５図および第６図を用いて詳細に説明する。但
し、この考案の要部以外は、検出装置そのものの
作動原理は従来と同一なので、同一箇所には同一
符号を用い、かつ上記各図面を援用して説明す
る。

先ず、第４図により本願考案の基本的な考え方
を説明する。

同図において、未耕地センサ４Ａ、境界部セン
サ４Ｂ、既耕地センサ４Ｃの各視野ａ，ｂ，ｃの
間隔は、前述のように境界が検出範囲Ｋからズレ
るのを防止し、検出範囲を広くするためには、で
きるだけ開けた方が好ましいのであるが、このた
めに各センサ４Ａ，４Ｂ，４Ｃをただ単に横一列
に並設するだけでは装置が大型化する難点があ
る。そこで、比較的広い範囲の検出を行なわせつ
つ、装置のコンパクト化を図るとともに、上記の
ように、装置の振動等を防ぎ正確で、かつ安定し
た境界検出を行なわせるには各センサをできるだ
けトラクタ側に移動させて、第２図ａに示す装置
４のトラクタ５からの取付間隔ｌを短縮するとと
もに、各センサを所定の傾斜角度で傾けて密集配
置すればよい。

いま、境界部センサ４Ｂをその視野ｂを同一に
して未耕地側、すなわちトラクタ側の破線で示す
４B′の位置に移動させるには、その光軸を所定
角度傾ける必要がある。

そして、境界部センサ４Ｂの移動に伴なつて既
耕地センサ４Ｃをトラクタ側の破線で示す４C′の
位置に移動させ、なおかつ同一視野Ｃを検出させ
るには、その光軸を境界部センサ４Ｂの光軸より
も更に大きな傾斜角度で既耕地側に傾ける必要が
ある。その傾斜角度は、圃場面から反射される赤
外線を境界検出に支障を来たさないように受光で
きる角度に設定してやればよい。従つて、境界部
センサ４Ｂの光軸の傾斜角度はこの既耕地センサ
４Ｃの光軸傾斜角度に対応して設定してやる必要
がある。

また、未耕地センサ４Ａは上記各センサ４Ｂ，
４Ｃの移動に伴なつて４A′に移動させてやれば
よい。

第５図および第６図は上記考え方のもとに案出
された境界検出装置の一実施例を示すもので、同
装置４は下面開口した台形状のケーシング２０
と、このケーシング２０の開口面にビス２１を介
して気密に装着される検出ヘツド２２を備えてい
る。

この検出ヘツド２２には３つの取付穴２３ａ，
２３ｂ，２３ｃが一体に並設され、夫々の取付穴
の内奥部に夫々未耕地センサユニツト２４Ａ、既
耕地センサユニツト２４Ｃ及び境界部センサユニ
ツト２４Ｂがビス２５を介して嵌合、装着されて
いる。なお上記各センサユニツト２４Ａ，２４
Ｂ，２４Ｃの中味は第１図に示す如く、レンズ３
の中央に赤外線発光素子１を設け、ケーシングの
内奥部に受光素子２Ａ，２Ｂ，２Ｃを設けたもの
である。

そして、境界部センサユニツト２４Ｂの光軸は
装置４の真下方向に対して既耕地側（図示の右
方）に向けて所定角度αで傾き、かつ既耕地セン
サユニツト２４Ａの光軸が上記真下方向に対して
既耕地側に向けて境界部センサユニツト２４Ｂの
光軸よりも更に大きな角度βで傾くとともに、未
耕地センサユニツト２４Ｃの光軸がやや未耕地側
（図示の左方）に向けて傾けて取付けられるべく
上記各取付穴２３ａ，２３ｂ，２３ｃの傾斜角度
が設定されている。

このように、各取付穴２３ａ，２３ｂ，２３ｃ
を検出ヘツド２２に一体に形成することにより、
各センサユニツト２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの各傾
斜角度が同時に、かつ確実に設定できるのであ
る。

更に、これら各取付穴２３ａ，２３ｂ，２３ｃ
の先端開口部には下面側に向けて円錐状に拡開す
るフード部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが形成され、
このフード部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃにより外乱
光の影響を除去し、しかも泥やゴミ等が直接各ユ
ニツト２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの先端に付着する
のを可及的に防止するようにしているとともに、
各センサユニツト２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが検出
ヘツド２２の前端面から内奥部に入り込んだ位置
にあるにもかかわらず、圃場面から反射される赤
外線を何等支障なく受光できるようになつてい
る。

更に上記検出ヘツド２２の上部にはスペーサ２
７を介してプリント基板２８が装着され、このプ
リント基板２８には図示省略するが上述のブロツ
ク図における発振器６、同期増幅器７Ａ，７Ｂ，
７Ｃ、バツフア増幅器８Ａ，８Ｂ，８Ｃ等を構成
する回路部品が実装配線されている。

なお境界検出装置４内に収容される全電気部品
を第３図の枠線２９で囲んで示すが、これら回路
からの接続コードは、ケーシング２０の側部に形
成されたコンジツト口３０にコネクタ３１に螺着
し、このコネクタ３１を介してトラクタ５の車体
側に導出されるようになつている。

また３２，３２はケーシング２０の側部に平行
して突設された一対の取手であつて、この取手３
２をトラクタ５の車体側部に突設された支持アー
ム３３に通してケーシング２０をトラクタ５に取
付けるようにしている。

そして、上記構成の境界検出装置４をアーム３
３を介しトラクタ５に取付け使用した場合には各
センサユニツト４Ａ，４Ｂ，４Ｃが所定の傾斜角
度に設定されているために、第７図に示すよう
に、従来構造の装置４の各センサユニツトの視野
ａ，ｂ，ｃと同一の視野を検出していて、なおか
つ当該装置４をトラクタ側に近づけて上記装置の
トラクタ本体からの取付間隔ｌを短縮できるので
ある。

以上の説明に明らかなように、この考案に係る
境界検出装置にあつては、中央にある境界部セン
サユニツトの光軸が装置の真下方向に対して既耕
地側に向け所定角度で傾き、かつ既耕地センサユ
ニツトの光軸が既耕地側に向けて境界部センサユ
ニツトの光軸よりも更に大きい角度で傾くように
その傾斜角度を設定してあるので、上記装置の取
付位置をトラクタ本体に近接させることができ、
トラクタ走行に伴なうトラクタの振動や圃場面の
凹凸に基因して検出装置が振動したり、上下左右
に揺動する等のことがなくなり、正確かつ安定し
た境界検出が行なえる。しかも、ケーシング内に
各センサユニツトを密集配置できるから、装置全
体がコンパクトになり、かつ所定の傾斜角度に設
定してあるから、上記密集配置された各センサの
視野を十分広くすることができる。またこの考案
にあつては各センサユニツトを検出ヘツドの各取
付孔に装着するだけでセツテイングができるた
め、取付調整が不用で、しかも各取付孔の先端部
には円錐状にフード部が形成されているため、外
乱光の影響を受けにくく、またゴミや泥が内部に
入り込みにくいなどの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は境界検出装置の基本構成図、第２図
ａ，ｂはトラクタと圃場面との相対位置関係を示
す説明図、第３図は境界検出装置を含む走行位置
検出装置の電気的構成を示すブロツク図、第４図
はこの考案における基本概念の説明図、第５図は
この考案に係る境界検出装置の正面断面図、第６
図は同斜視図、第７図は上記検出装置の使用状態
を示す説明図である。 ４……境界検出装置、５……トラクタ、２０…
…ケーシング、２２……検出ヘツド、２３ａ，２
３ｂ，２３ｃ……取付孔、２４Ａ……未耕地セン
サユニツト、２４Ｂ……境界部センサユニツト、
２４Ｃ……既耕地センサユニツト、２６Ａ，２６
Ｂ，２６Ｃ……フード部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 未耕地センサ、境界部センサおよび既耕地セ
   ンサを備えた境界検出装置をトラクタの側部に
   配置し、上記各センサの検知出力に基づいてト
   ラクタの走行位置を検出し、トラクタが未耕地
   と既耕地との境界上を走行するよう制御するも
   のにおいて、上記境界検出装置はケーシング
   と、このケーシングの下面に装着された検出ヘ
   ツドと、この検出ヘツドに開口され、その内奥
   部に各センサを嵌合装着するための取付孔を備
   え、上記各取付孔は境界部センサの光軸が装置
   の真下方向に対して既耕地側に向け所定角度で
   傾くとともに、既耕地センサが上記真下方向に
   対して境界部センサよりも更に大きな角度で既
   耕地側に向けて傾くようその傾斜角度を設定し
   たことを特徴とするトラクタにおける境界検出
   装置。 (2) 上記各取付孔の先端部に円錐状に拡開するフ
   ード部を形成したことを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のトラクタにおける境
   界検出装置。