KR102618797B1 - 콤바인, 포장 영농 맵 생성 방법, 포장 영농 맵 생성 프로그램 및 포장 영농 맵 생성 프로그램이 기록된 기록 매체 - Google Patents

콤바인, 포장 영농 맵 생성 방법, 포장 영농 맵 생성 프로그램 및 포장 영농 맵 생성 프로그램이 기록된 기록 매체 Download PDF

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Abstract

도복 곡간의 검지를 장래의 영농 계획에 이용할 수 있도록 하는 정보 관리 기술이 요망되고 있다. 콤바인은, 기체의 지도 좌표인 기체 위치를 산출하는 기체 위치 산출부(66)와, 수확 작업 시에 포장을 촬영하는 촬영부(70)와, 촬영부(70)에 의해 취득된 촬영 화상의 화상 데이터가 입력되어, 촬영 화상에 있어서의 도복 곡간 영역을 추정하고, 추정된 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 화상 인식 모듈(5)과, 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값을 출력하는 평가 모듈(4A)과, 기체 위치와 인식 출력 데이터로부터 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 도복 곡간 위치 정보 생성부(51)와, 농작물을 수확한 시점의 기체 위치와 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 수확 정보 생성부(4B)를 구비한다.

Description

콤바인, 포장 영농 맵 생성 방법, 포장 영농 맵 생성 프로그램 및 포장 영농 맵 생성 프로그램이 기록된 기록 매체
본 발명은, 포장을 주행하면서 농작물을 수확하고, 촬영부에 의해 취득된 촬영 화상에 기초하는 영농 지원이 가능한 콤바인, 및 그러한 콤바인에 의해 취득된 정보를 사용하는 포장 영농 맵 생성 방법에 관한 것이다.
콤바인의 예취 작업에 있어서, 예취 시기에 있어서의 식립 곡간은 직립 상태인 것뿐만 아니라, 도복 상태가 되고 있는 것이 있다. 이러한 도복 상태의 식립 곡간 예취 작업에서는, 직립 상태의 식립 곡간 예취 작업과는 다른 제어가 요구된다. 예를 들어, 특허문헌 1에 의한 콤바인에서는, 예취부의 전방의 곡간을 촬영하는 텔레비젼 카메라와 화상 처리 장치가 구비되어 있다. 화상 처리 장치는, 텔레비젼 카메라로부터의 화상과, 미리 기억시켜 둔 여러가지 곡간의 식립 상태를 나타내는 화상을 비교하여, 곡간의 식립 상태를 검출한다. 그 때, 예취부 전방의 곡간의 일부가 도복하고 있는 것이 검출되면, 그러모으는 릴이 곡간 도복측을 하방으로 하여 틸팅된다. 이에 의해, 도복 곡간의 예취 성능을 향상시키는 것이 의도되고 있다.
특허문헌 2에 의한 콤바인에서는, 예취 작업 시에 취득된 전자 카메라에 의한 촬영 화상에 기초하여 구해진 파워 스펙트럼 분포로부터, 예취 전에 식립 곡간의 도복 정도의 평가 판정이 행하여진다. 이 도복 정도에 따라서 적시에 차속 등의 제어를 행함으로써 탈곡 부하의 조정이 행하여져, 원활한 탈곡 작업이 실현된다.
일본 특허 공개 평11-155340호 공보 일본 특허 공개 평10-304734호 공보
특허문헌 1이나 특허문헌 2에 의한 콤바인에 있어서는, 농작물의 예취 수확 작업 시에, 도복 곡간을 검지하고, 그 검출 결과에 기초하여, 작업 주행 제어가 조정되고 있다. 농작물의 수확은, 매년 반복하여 행함에도 불구하고, 예취 수확 작업 시에 있어서의 도복 곡간의 검지 정보는, 그 작업시밖에 이용되고 있지 않다. 예를 들어, 도복 곡간이 국지적인 비료 과다(질소 과다)나 양달 사정에 의해 발생한다로 하면, 도복 곡간의 존재 위치를 나타내는 정보는, 다음번의 농작물 재배와 수확의 계획, 즉 영농 계획에 이용함으로써, 도복 곡간의 저감을 도모하는 것도 가능하다.
이러한 실정에 감안하고, 도복 곡간의 검지를 장래의 영농 계획에 이용할 수 있도록 하는 정보 관리 기술이 요망되고 있다.
본 발명의 특징은, 포장을 주행하면서 농작물을 수확하는 콤바인이며, 위성 측위 모듈로부터의 측위 데이터에 기초하여 기체의 지도 좌표인 기체 위치를 산출하는 기체 위치 산출부와, 상기 기체에 마련되어, 수확 작업 시에 상기 포장을 촬영하는 촬영부와, 상기 촬영부에 의해 계시적으로 축차 취득된 촬영 화상의 화상 데이터가 입력되어, 상기 촬영 화상에 있어서의 도복 곡간 영역을 추정하고, 추정된 상기 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 화상 인식 모듈과, 축차 수확되는 상기 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값을 출력하는 평가 모듈과, 상기 촬영 화상이 취득된 시점의 상기 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 도복 곡간 위치 정보 생성부와, 상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 수확 정보 생성부를 구비하고 있는 점에 있다.
본 발명에서는, 촬영 화상에 도복 곡간이 찍혀 있는 경우, 화상 인식 모듈에 의해, 당해 촬영 화상인 화상 데이터로부터, 도복 곡간 영역이 추정된다. 나아가, 촬영 화상이 취득된 시점의 지도 좌표에서 나타난 기체 위치가 기체 위치 산출부에 의해 산출되고 있으므로, 당해 기체 위치와, 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터로부터, 도복 곡간의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보가 생성된다. 동시에, 축차 수확되는 농작물 단위 주행당의 작물 평가값이 구해지고, 이 농작물이 수확된 시점의 기체 위치와 이 농작물의 작물 평가값으로부터, 수확 정보가 생성된다. 그 결과, 지도 상에 있어서의 도복 곡간 영역의 분포가 도복 곡간 위치 정보로부터 확인될 수 있음과 함께, 지도 상에 있어서의 농작물의 작물 평가값의 분포를 수확 정보로부터 확인할 수 있다. 포장에 있어서의 도복 곡간 영역의 분포와 작물 평가값의 분포를 대비함으로써, 다음번의 농작물의 재배에서는, 도복 곡간 영역에 대한 시비량을 저감시키거나, 식부량을 조정하거나 하는 것도 가능하게 된다. 본 발명에 의한 콤바인을 채용함으로써, 도복 곡간의 지도 상의 위치(도복 곡간과 콤바인의 거리)를 고려한 수확 작업 지원의 제어가 가능하게 되는 것은 당연히, 다음번의 영농 계획을 지원하는 정보가 얻어지게 된다.
농작물의 수확에서는, 수확량인 수량이나 수확물의 식미가 중요한 평가량으로 된다. 농작물이 소맥이나 쌀 등이라면, 주행 거리당(시간당)에 곡립 탱크가 투입되는 곡립의 수량 및 주행 거리당(시간당)에 수확된 곡립의 수분이나 단백 성분이 축차 측정 가능하다. 이 때문에, 본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 작물 평가값에는, 수량 또는 식미 혹은 그 양쪽이 포함되어 있다. 이에 의해, 포장에 있어서의 도복 곡간 영역의 위치와, 포장의 위치에 의존한 수량이나 식미의 파악이 가능하게 된다.
본 발명의 적합한 실시 형태의 하나에서는, 상기 도복 곡간 위치 정보와 상기 수확 정보를 지도적으로 정합하여 포장 영농 맵을 생성하는 포장 영농 맵 생성부가, 기체 내부의 제어계나, 클라우드 컴퓨터 시스템이나, 원격지에 마련된 서버 등에 구축되어 있다. 이러한 포장 영농 맵은, 포장에 있어서의 구획 단위의 도복 곡간 영역의 분포를 나타내는 도복 곡간 맵과, 포장에 있어서의 구획 단위의 수량과 식미와 분포를 나타내는 수확 맵을, 지도 좌표 또는 포장 좌표가 일치하도록 조합함으로써 생성할 수 있다. 포장 영농 맵이 콤바인 또는 콤바인에 부속되어 있는 통신 단말기(액정 모니터나 태블릿 컴퓨터나 스마트폰 등)에서 생성된 경우에는, 이 포장 영농 맵을 클라우드 컴퓨터 시스템에 업로드 해 둠으로써, 언제나 어디에서도 이용할 수 있다. 이러한 포장 영농 맵에 의해, 도복 곡간 영역에 있어서의 작물 평가값을 구획 단위로 분석할 수 있다. 예를 들어, 작물 평가값이 수량이라면, 이러한 포장 영농 맵으로부터, 도복 곡간 영역과 비도복 곡간 영역 사이에서 발생하는 수량 차를 명확하게 또한 간단하게 파악할 수 있고, 앞으로의 시비 계획 등의 영농 계획에 있어서 참조할 수 있다.
또한, 콤바인으로 생성되는 도복 곡간 위치 정보와 수확 정보를, 클라우드 컴퓨터 시스템에 업로드하고, 클라우드 컴퓨터 시스템측에서 포장 영농 맵을 생성하는 것도 가능하다. 또한, 이 클라우드 컴퓨터 시스템은, 컴퓨터 네트워크를 사용하여, 여러가지 정보 서비스를, 일괄하여, 또는 분산하여, 각 유저에 제공하는 시스템의 총칭으로서 사용되고 있고, 종래의 서버·클라이언트 시스템, 퍼스널인 정보 교환 시스템 등도 포함되어 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 포장 영농 맵을 생성하는 포장 영농 맵 생성 방법도 권리 대상으로 하고 있다. 본 발명에 관한 포장 영농 맵 생성 방법은, 콤바인에 마련된 촬영부에 의해 취득된 촬영 화상에 기초하여 추정된 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 스텝과, 상기 촬영 화상이 취득된 시점의 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 스텝과, 상기 콤바인이 포장을 작업 주행함으로써 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값을 출력하는 스텝과, 상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 스텝과, 상기 도복 곡간 위치 정보와 상기 수확 정보를 지도적으로 정합하고, 포장 영농 맵을 생성하는 스텝으로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 콤바인을 작업 주행시키면, 도복 곡간 위치 정보 및 수확 정보가 생성되고, 그리고, 도복 곡간 위치 정보와 수확 정보를 지도적으로 정합시키는 것만으로, 포장 영농 맵이 생성된다. 또한, 도복 곡간 위치 정보와 수확 정보가, 공통의 베이스로 되는 지도 데이터를 사용하여 생성되어 있으면, 도복 곡간 위치 정보와 수확 정보를 지도적으로 정합시키는 것도 불필요하게 된다.
또한, 본 발명에 관한 포장 영농 맵 생성 프로그램은, 콤바인에 마련된 촬영부에 의해 취득된 촬영 화상에 기초하여 추정된 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 기능과, 상기 촬영 화상이 취득된 시점의 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 기능과, 상기 콤바인이 포장을 작업 주행함으로써 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값을 출력하는 기능과, 상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 기능과, 상기 도복 곡간 위치 정보와 상기 수확 정보를 지도적으로 정합하여, 포장 영농 맵을 생성하는 기능을 컴퓨터에 실현시킨다.
또한, 본 발명에 관한 포장 영농 맵 생성 프로그램이 기록된 기록 매체는, 콤바인에 마련된 촬영부에 의해 취득된 촬영 화상에 기초하여 추정된 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 기능과, 상기 촬영 화상이 취득된 시점의 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 기능과, 상기 콤바인이 포장을 작업 주행함으로써 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값을 출력하는 기능과, 상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 기능과, 상기 도복 곡간 위치 정보와 상기 수확 정보를 지도적으로 정합하여, 포장 영농 맵을 생성하는 기능을 컴퓨터에 실현시키는 포장 영농 맵 생성 프로그램이 기록되어 있다.
도 1은, 콤바인의 전체 측면도이다.
도 2는, 식미 및 수량을 측정하여 단위 주행당의 식미 및 수량을 나타내는 수확 정보를 생성하는 과정을 설명하는 모식도이다.
도 3은, 콤바인의 제어계의 기능을 도시하는 기능 블록도이다.
도 4는, 화상 인식 모듈에 의한 인식 출력 데이터의 생성 흐름을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 5는, 촬상 화상으로부터 포장 영농 맵을 생성할 때까지의 데이터의 흐름을 나타내는 데이터 흐름도이다.
도 6은, 포장 영농 맵의 일례를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명에 관한 수확기의 일례로서의 콤바인의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 이 실시 형태에서, 기체(1)의 전후 방향을 정의할 때는, 작업 상태에 있어서의 기체 진행 방향을 따라 정의한다. 도 1에 부호(F)로 나타내는 방향이 기체 전방측, 도 1에 부호(B)로 나타내는 방향이 기체 후방측이다. 기체(1)의 좌우 방향을 정의할 때는, 기체 진행 방향 시로 본 상태에서 좌우를 정의한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 콤바인에서는, 좌우 한 쌍의 크롤러 주행 장치(10)를 구비한 기체(1)의 전부에 횡축심 X 둘레에서 승강 조작 가능하게 예취부(2)가 연결되어 있다. 기체(1)의 후부에는, 기체 가로 폭 방향으로 나열하는 상태에서 탈곡 장치(11)와, 곡립을 저류하는 곡립 탱크(12)가 구비되어 있다. 기체(1)의 전부 우측 개소에 탑승 운전부를 덮는 캐빈(14)이 구비되고, 이 캐빈(14)의 하방에 구동용의 엔진(15)이 구비되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 탈곡 장치(11)는, 예취부(2)에서 예취되어서 후방으로 반송되어 오는 예취 곡간을 내부에 받아들여서, 곡간의 밑동을 탈곡 피드 체인(111)과 끼움 지지 레일(112)에 의해 끼움 지지 반송하면서 이삭 끝측을 급동(113)에서 탈곡 처리한다. 그리고, 급동(113)의 하방에 구비된 선별부에서 탈곡 처리물에 대한 곡립 선별 처리가 실행된다. 그리고, 상기 선별부에서 선별된 곡립이 곡립 탱크(12)로 반송되어, 곡립 탱크(12)에 저류된다. 또한, 상세히 기술은 하지 않지만, 곡립 탱크(12)에서 저류되는 곡립을 외부에 배출하는 곡립 배출 장치(13)가 구비되어 있다.
예취부(2)에는, 복수의 세움 장치(21), 바리캉형의 절단 장치(22), 곡간 반송 장치(23) 등이 구비되어 있다. 세움 장치(21)는, 도복한 식립 곡간을 일으켜 세운다. 절단 장치(22)는, 일으켜 세워진 식립 곡간의 밑동을 절단한다. 곡간 반송 장치(23)는, 밑동이 절단된 세로 자세의 예취 곡간을 서서히 가로 쓰러짐 자세로 변경시키면서, 기체 후방측에 위치하는 탈곡 장치(11)의 탈곡 피드 체인(111)의 시단부를 향하여 반송한다.
곡간 반송 장치(23)는, 합류 반송부(231), 밑동 끼움 지지 반송 장치(232), 이삭 끝 걸림 반송 장치(233), 공급 반송 장치(234) 등을 구비하고 있다. 합류 반송부(231)는, 절단 장치(22)에 의해 예취된 복수 조의 예취 곡간을 예취 폭 방향 중앙에 모으면서 반송한다. 밑동 끼움 지지 반송 장치(232)는, 모은 예취 곡간의 밑동을 끼움 지지하여 후방에 반송한다. 이삭 끝 걸림 반송 장치(233)는, 예취 곡간의 이삭 끝측을 걸림 반송한다. 공급 반송 장치(234)는, 밑동 끼움 지지 반송 장치(232)의 종단부로부터 예취 곡간의 밑동을 탈곡 피드 체인(111)을 향하여 안내한다.
캐빈(14)의 천장부의 전단에, 컬러 카메라를 구비한 촬영부(70)가 마련되어 있다. 촬영부(70)의 촬영 시야의 전후 방향의 확대는, 예취부(2)의 전단 영역으로부터 거의 지평선에 달하고 있다. 촬영 시야의 폭 방법의 확대는, 10m 정도로부터 몇십m에 달하고 있다. 촬영부(70)에 의해 취득된 촬영 화상은, 화상 데이터화되어, 콤바인 제어계에 보내진다.
촬영부(70)는, 수확 작업 시에 포장을 촬영한다. 콤바인의 제어계는, 촬영부(70)로부터 보내져 온 화상 데이터로부터 도복 곡간을 인식 대상물로서 인식하는 기능을 갖는다. 도 1에서는, 정상적인 식립 곡간군이 부호 Z0로 표시되고, 도복 곡간군이 부호 Z2로 표시되어 있다.
캐빈(14)의 천장부에는, 위성 측위 모듈(80)도 마련되어 있다. 위성 측위 모듈(80)에는, GNSS(global navigation satellite system) 신호(GPS 신호를 포함함)를 수신하기 위한 위성용 안테나가 포함되어 있다. 위성 측위 모듈(80)에 의한 위성 항법을 보완하기 위해서, 자이로 가속도 센서나 자기 방위 센서를 내장한 관성 항법 유닛이 위성 측위 모듈(80)에 내장되어 있다. 물론, 관성 항법 유닛은 다른 장소에 배치할 수 있다. 도 1에 있어서, 위성 측위 모듈(80)은, 작도의 편의상, 캐빈(14)의 천장부에 있어서의 후부에 배치되어 있다. 단, 위성 측위 모듈(80)은, 예를 들어 절단 장치(22)의 좌우 중앙부의 바로 위쪽 위치에 가능한 한 근접하도록, 천장부의 전단부에 있어서의 기체 중앙측 근방의 위치에 배치되어 있으면 적합하다.
이 콤바인에는, 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값으로서, 곡립의 수량과 식미를 산출하여 출력하는 기능이 구비되어 있다. 구체적으로는, 도 2에서 도시되어 있는 바와 같이, 시간 경과와 함께 탈곡 장치(11)로부터 곡립 탱크(12)에 공급되는 곡립의 양(즉 수량)과, 그 곡립의 식미(수분이나 단백 등)가 측정되고, 그 측정 결과에 기초하여, 평가 모듈(4A)이, 작물 평가값으로서의 수량과 식미를 산출하고, 출력한다.
이 실시 형태에서는, 곡립 탱크(12) 내에, 수량 측정을 위한 수량 측정 유닛(120)과, 식미 측정(여기서는 수분과 단백 성분의 측정)을 위한 식미 측정 유닛(125)이 마련되어 있다. 수량 측정 유닛(120)은, 탈곡 장치(11)와 곡립 탱크(12)를 접속하는 곡립의 공급관로(130)의 종단부 영역에 마련되어 있다. 공급관로(130)의 곡립 탱크 내부관로 부분에는 축심 PX 둘레에서 회전하는 스크루 컨베이어(131)가 장비되어 있다. 스크루 컨베이어(131)의 하우징(132)의 종단부는, 수량 측정 유닛(120)의 하우징으로서 이용되고 있고, 수량 측정 유닛(120)의 방출구(122)로서 기능하는 개구가 형성되어 있다. 수량 측정 유닛(120)은, 스크루 컨베이어(131)로 보내져 온 곡립을 방출하기 위하여 축심 PX 둘레에서 회전하는 방출 회전체(121)와, 이 곡립의 방출 시에 발생하는 하중을 검출하는 로드셀 구조체(123)를 구비하고 있다. 방출 회전체(121)에 의해 방출구(122)로부터 방출되는 곡립에 의해 로드셀 구조체(123)가 받는 하중은, 방출 회전체(121)의 1회전당의 곡립의 방출량(즉 수량)과 상관 관계가 있다.
평가 모듈(4A)에 있어서 실행되는 수량 산정 처리에서는, 방출 회전체(121)의 회전수 신호와, 로드셀 구조체(123)의 로드셀 신호로부터, 단위 시간당의 수량이 산정된다. 또한, 이 단위 시간당의 수량과 주행 속도에 기초하여 단위 주행 수량이 작물 평가값으로서 산정되어, 출력된다.
식미 측정 유닛(125)은, 곡립에 광 빔을 조사하여 되돌아 온 광 빔을 분광 분석함으로써 수분이나 단백질 성분에 관한 측정값을 구한다. 이 실시 형태에서는, 식미 측정 유닛(125)은, 수량 측정 유닛(120)에 의해 방출된 곡립의 적어도 일부를 받아들이는 받침구(126)와, 받아들인 곡립을 방출하는 방출구(127)를 갖는 통상 용기(129)를 구비하고 있다. 또한 그 통상 용기(129)에 셔터(128)가 마련되어 있다. 셔터(128)는, 받침구(126)를 통하여 받아들인 곡립의 일시적인 저류 또는 방출구(127)로의 곡립의 유통을 그 개폐에 의해 가능하게 한다.
평가 모듈(4A)에 있어서 실행되는 식미 산정 처리에서는, 셔터(128)가 저류(폐) 자세로 변경되고, 소정량의 곡립이 통상 용기(129)에 저류되면, 분광 측정 방식의 식미 측정이 개시되고, 그 측정값으로부터 식미값이 작물 평가값으로서 산정되어, 출력된다. 이 식미 측정이 종료되면, 셔터(128)가 방출(개) 자세로 변경되고, 저류되어 있었던 곡립이 방출된다. 그 후 바로, 셔터(128)가 저류 가능 자세로 되돌려져, 다음 식미 산정으로 이행하고, 순차, 산정된 식미값이 작물 평가값으로서 출력된다.
수량 산정 처리에서 산정된 단위 주행 수량은, 수확 정보 생성부(4B)에 있어서, 기체 위치 산출부(66)에 의해 산출되는 기체 위치에서 구해지는 기체(1)의 주행 궤적과 관계지어진다. 이에 의해, 수량은 콤바인의 수확 작업 주행에 따라 순차 기록되어 간다.
식미 산정 처리에서 산정된 식미값도, 수확 정보 생성부(4B)에 있어서, 기체 위치 산출부(66)에 의해 산출되는 기체 위치에서 구해지는 기체(1)의 주행 궤적과 관계를 맺을 수 있다. 이에 의해, 식미값은 콤바인의 수확 작업 주행에 따라 순차 기록되어 간다.
그 결과, 단위 주행 수량과 단위 주행 식미값이, 수확 정보로서, 포장에 있어서의 단위 주행 거리(도 2에서는 첨자가 붙은 P로 나타나고 있음)와 관계지어지게 된다. 수확 위치는, 위성 측위 모듈(80)로부터의 측위 데이터에 기초하여 산출된 기체 위치로부터 연산되므로, 위도 경도로 나타내는 절대 방위 위치나 포장 좌표에 있어서의 좌표 위치로 나타낼 수 있는, 지도 상의 위치이다. 따라서, 이 수확 정보로부터, 포장에 있어서의 단위 주행 거리당(결과적으로는, 포장의 미소 구획당)의 수량과 식미의 분포를 나타내는 수량 맵 및 식미 맵의 생성이 가능하게 된다.
또한, 위성 측위 모듈(80)로부터의 측위 데이터에 기초하여 산정되는 기체 위치로부터 수확 위치를 구하기 위해서, 위성 측위 모듈(80)의 안테나와 예취부(2)의 거리, 곡간의 예취로부터 그 곡립에 대한 수량 측정 및 식미 측정까지의 시간적인 지연량이 미리 설정되어 있다.
도 3에는, 콤바인의 기체(1)의 내부에 구축된 제어계의 기능 블록도가 도시되어 있다. 이 실시 형태의 제어계는, 다수의 ECU라고 불리는 전자 제어 유닛, 각종 동작 기기, 센서 군이나 스위치 군, 그들 사이의 데이터 전송을 행하는 차량 탑재 LAN 등의 배선망으로 구성되어 있다. 통보 디바이스(91)는, 운전자 등에 작업 주행 상태나 여러가지 경고를 보고하기 위한 디바이스이고, 버저, 램프, 스피커, 디스플레이 등이다. 통신부(92)는, 이 콤바인의 제어계가, 원격지에 설치되어 있는 클라우드 컴퓨터 시스템(100)이나 휴대 통신 단말기(200) 사이에서 데이터 교환하기 위하여 사용된다. 휴대 통신 단말기(200)는, 여기에서는, 작업 주행 현장에 있어서의 감시자(운전자도 포함함)가 조작하는 태블릿 컴퓨터이다. 제어 유닛(6)은, 이 제어계의 핵심 요소이고, 복수의 ECU의 집합체로서 도시되어 있다. 위성 측위 모듈(80)로부터의 측위 데이터 및 촬영부(70)로부터의 화상 데이터는, 배선망을 통하여 제어 유닛(6)에 입력된다.
제어 유닛(6)은, 입출력 인터페이스로서, 출력 처리부(6B)와 입력 처리부(6A)를 구비하고 있다. 출력 처리부(6B)는, 차량 주행 기기 군(7A) 및 작업 장치 기기 군(7B)과 접속되어 있다. 차량 주행 기기 군(7A)에는, 차량 주행에 관한 제어 기기(예를 들어 엔진 제어 기기, 변속 제어 기기, 제동 제어 기기, 조타 제어 기기 등)가 포함되어 있다. 작업 장치 기기 군(7B)에는, 예취부(2), 탈곡 장치(11), 곡립 배출 장치(13), 곡간 반송 장치(23)에 있어서의 동력 제어 기기 등이 포함되어 있다.
입력 처리부(6A)에는, 주행계 검출 센서 군(8A)이나 작업계 검출 센서 군(8B) 등이 접속되어 있다. 주행계 검출 센서 군(8A)에는, 엔진 회전수 조정 도구, 액셀러레이터 페달, 브레이크 페달, 변속 조작구 등의 상태를 검출하는 센서가 포함되어 있다. 작업계 검출 센서 군(8B)에는, 예취부(2), 탈곡 장치(11), 곡립 배출 장치(13), 곡간 반송 장치(23)에 있어서의 장치 상태 및 곡간이나 곡립의 상태를 검출하는 센서가 포함되어 있다.
제어 유닛(6)에는, 작업 주행 제어 모듈(60), 화상 인식 모듈(5), 데이터 처리 모듈(50), 기체 위치 산출부(66), 통지부(67), 나아가, 도 2를 사용하여 설명한 평가 모듈(4A) 및 수확 정보 생성부(4B)가 구비되어 있다.
통지부(67)는, 제어 유닛(6)의 각 기능부로부터의 명령 등에 기초하여 통보 데이터를 생성하고, 통보 디바이스(91)에 부여한다. 기체 위치 산출부(66)는, 위성 측위 모듈(80)로부터 축차 보내져 오는 측위 데이터에 기초하여, 기체(1)의 지도 좌표(또는 포장 좌표)인 기체 위치를 산출한다.
이 실시 형태의 콤바인은 자동 주행(자동 조타)과 수동 주행(수동 조타)의 양쪽에서 주행 가능하다. 작업 주행 제어 모듈(60)에는, 주행 제어부(61)와 작업 제어부(62)에 첨가하여, 자동 작업 주행 명령부(63) 및 주행 경로 설정부(64)가 구비되어 있다. 자동 조타에서 주행하는 자동 주행 모드와, 수동 조타에서 주행하는 수동 조타 모드의 어느 하나를 선택하는 주행 모드 스위치(도시하지 않음)가 캐빈(14) 내에 마련되어 있다. 이 주행 모드 스위치를 조작함으로써, 수동 조타 주행으로부터 자동 조타 주행으로의 이행, 혹은 자동 조타 주행으로부터 수동 조타 주행으로의 이행이 가능하다.
주행 제어부(61)는, 엔진 제어 기능, 조타 제어 기능, 차속 제어 기능 등을 갖고, 차량 주행 기기 군(7A)에 주행 제어 신호를 부여한다. 작업 제어부(62)는, 예취부(2), 탈곡 장치(11), 곡립 배출 장치(13), 곡간 반송 장치(23) 등의 움직임을 제어하기 위해서, 작업 장치 기기 군(7B)에 작업 제어 신호를 부여한다.
수동 조타 모드가 선택되어 있는 경우, 운전자에 의한 조작에 기초하여, 주행 제어부(61)가 제어 신호를 생성하고, 차량 주행 기기 군(7A)을 제어한다. 자동 조타 모드가 선택되어 있는 경우, 자동 작업 주행 명령부(63)에 의해 부여되는 자동 주행 명령에 기초하여, 주행 제어부(61)는, 조타에 관한 차량 주행 기기 군(7A)이나 차속에 관한 차량 주행 기기 군(7A)을 제어한다.
주행 경로 설정부(64)는, 제어 유닛(6), 휴대 통신 단말기(200), 클라우드 컴퓨터 시스템(100) 등의 어느 하나에서 제작된 자동 주행을 위한 주행 경로를 메모리에 전개한다. 메모리에 전개된 주행 경로는, 순차 자동 주행에 있어서의 목표 주행 경로로서 사용된다. 이 주행 경로는, 수동 주행이어도, 콤바인이 당해 주행 경로를 따라 주행하기 위한 가이던스를 위하여 이용하는 것도 가능하다.
자동 작업 주행 명령부(63)는, 보다 상세하게는, 자동 조타 명령 및 차속 명령을 생성하여, 주행 제어부(61)에 부여한다. 자동 조타 명령은 주행 경로 설정부(64)에 의해 전개된 주행 경로와, 기체 위치 산출부(66)에 의해 산출된 자차 위치 사이의 방위 어긋남 및 위치 어긋남을 해소하도록 생성된다. 차속 명령은, 미리 설정된 차속값에 기초하여 생성된다. 또한, 자동 작업 주행 명령부(63)는, 작업 제어부(62)에, 자차 위치나 자차의 주행 상태에 따라, 작업 장치 동작 명령을 부여한다.
화상 인식 모듈(5)에는, 촬영부(70)에 의해 계식적으로 축차 취득된 촬영 화상의 화상 데이터가 입력된다. 화상 인식 모듈(5)은, 이 촬영 화상에 있어서의 인식 대상물이 존재하는 존재 영역을 추정하고, 존재 영역 및 존재 영역이 추정된 때의 추정 확률을 포함하는 인식 출력 데이터를, 인식 결과로서 출력한다. 화상 인식 모듈(5)은, 심층 학습을 채용한 신경망 기술을 사용하여 구축되고 있다.
화상 인식 모듈(5)에 의한 인식 출력 데이터의 생성 흐름이, 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 화상 인식 모듈(5)에는, RGB 화상 데이터의 화소값이 입력값으로서 입력된다. 이 실시 형태에서는, 추정되는 인증 대상물은 도복 곡간의 존재 영역(이하, 도복 곡간 영역이라고 칭함)이다. 따라서, 인식 결과로서의 인식 출력 데이터에는, 직사각형으로 도시되어 있는 도복 곡간 영역과, 그 도복 곡간 영역을 추정한 때의 추정 확률이 포함된다.
도 4에서는, 추정 결과는 모식화되어 있고, 도복 곡간 영역은 부호 F2를 부여한 직사각형의 프레임으로 도시되어 있다. 도복 곡간 영역은, 각각 4개의 코너 점으로 규정되지만, 그러한 각 직사각형의 4개의 코너 점의 촬영 화상 상의 좌표 위치도 추정 결과에 포함되어 있다. 물론, 인증 대상물로서의 도복 곡간이 추정되지 않으면, 도복 곡간 영역은 출력되지 않고, 그 추정 확률은 제로가 된다.
또한, 이 실시 형태에서는, 화상 인식 모듈(5)은, 촬영 화상에 있어서 인식 대상물(도복 곡간)이 촬영부(70)로부터 멀리 위치할수록, 당해 인식 대상물의 추정 확률은 저감되도록 내부 파라미터를 설정하고 있다. 이에 의해, 촬영부(70)로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 분해능이 낮게 되어 있는 촬영 영역에 있어서의 인식 대상물의 인식을 엄격하게 하여, 오인식을 저감시키고 있다.
데이터 처리 모듈(50)은, 화상 인식 모듈(5)로부터 출력된 인식 출력 데이터를 처리한다. 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 이 실시 형태의 데이터 처리 모듈(50)에는, 도복 곡간 위치 정보 생성부(51)와 통계 처리부(52)가 포함되어 있다.
도복 곡간 위치 정보 생성부(51)는, 촬영 화상이 취득된 시점의 기체 위치와 인식 출력 데이터로부터 인식 대상물의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성한다. 인식 출력 데이터에 포함되어 있는 도복 곡간이 존재하는 지도 상의 위치는, 도복 곡간을 나타내는 직사각형의 4개의 코너 점의 촬영 화상 상의 좌표 위치(카메라 좌표 위치)를 지도 상의 좌표로 변환함으로써 얻어진다.
촬영부(70)는, 소정 시간 간격(예를 들어 0.5초 간격)으로 촬영 화상을 취득하고, 그 화상 데이터를 화상 인식 모듈(5)에 입력하므로, 화상 인식 모듈(5)도, 동일한 시간 간격으로, 인식 출력 데이터를 출력한다. 따라서, 촬영부(70)의 촬영 시야에 도복 곡간이 들어 있었던 경우에는, 통상, 복수의 인식 출력 데이터가 동일한 도복 곡간에 대한 존재 영역을 포함하게 된다. 그 결과, 동일한 도복 곡간에 대한 복수의 도복 곡간 위치 정보가 얻어진다. 그 때, 각 원 데이터인 인식 출력 데이터에 포함되어 있는 추정 확률(즉 도복 곡간 위치 정보에 포함되는 도복 곡간의 존재 영역의 추정 확률)은, 촬영부(70)와 도복 곡간 사이의 위치 관계가 상이한 점에서, 다른 값으로 되는 경우가 많다.
따라서, 이 실시 형태에서는, 그러한 복수의 도복 곡간 위치 정보를 기억해 두고, 기억된 복수의 도복 곡간 위치 정보 각각에 포함되는 추정 확률을 통계적 연산한다. 복수의 인식 대상물 위치 정보의 추정 확률에 대한 통계적인 연산을 사용하여, 추정 확률 군의 대표값이 구해진다. 그 대표값을 사용하여, 복수의 인식 대상물 위치 정보를, 하나의 최적 인식 대상물 위치 정보로 보정할 수 있다. 그러한 보정의 일례는, 각 추정 확률의 산술 평균값 또는 가중 평균값 혹은 중간값을 기준값(대표값)으로 하여 구하고, 그 기준값 이상의 추정 확률을 갖는 존재 영역의 논리합을 구하여, 그것을 최적 존재 영역으로 하는 도복 곡간 보정 위치 정보를 생성하는 것이다. 물론, 이외의 통계적 연산을 사용하여 신뢰성이 높은 하나의 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 것도 가능하다.
이와 같이 하여 구해진 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 사용함으로써 도복 곡간의 인식 시에 있어서, 각각 미리 설정되어 있는 주행 작업 제어나 경고 통보가 행하여진다.
평가 모듈(4A)은, 상술한 바와 같이, 식미 산정 처리를 통하여 곡립의 식미값(작물 평가값)을 산정하고, 수량 산정 처리를 통하여 곡립의 수량(작물 평가값)을 산정한다. 평가 모듈(4A)로부터 작업 주행의 진행과 함께 축차 출력되는 식미값 및 수량은, 수확 정보 생성부(4B)에 부여된다. 수확 정보 생성부(4B)는, 축차 부여되는 식미값 및 수량을 기체(1)의 주행 궤적과 관계지어서 기록함으로써, 수확 정보를 생성한다.
이 실시 형태에서는, 수확 정보 생성부(4B)에서 생성된 수확 정보와, 도복 곡간 위치 정보 생성부(51)에서 생성된 도복 곡간 위치 정보는, 통신부(92)를 통해서, 클라우드 컴퓨터 시스템(100)에 업로드된다. 클라우드 컴퓨터 시스템(100)에는, 도복 곡간 위치 정보와 상기 수확 정보를 지도적으로 정합하여, 포장 영농 맵을 생성하는 포장 영농 맵 생성부(101)이 구축되어 있다.
도 6에, 포장 영농 맵의 일례가 모식적으로 도시되어 있다. 이 포장 영농 맵에는, 포장에 설정된 미소 구획에 도복 곡간의 존재 영역(사선으로 나타나고 있음)을 할당한 도복 곡간 맵, 동일한 미소 구획에 수량(q11, ···로 나타나고 있음)을 할당한 수량 맵, 동일한 미소 구획에 식미값(w11, ···로 나타나고 있음)을 할당한 식미 맵이 포함되어 있다. 이 포장 영농 맵에서는, 또한 동일한 미소 구획에서의, 다음번의 시비량(f11, ···로 나타나고 있음)이 기록되어 있는 시비 계획 맵이 포함되어 있다. 또한, 도 6의 예에서는, 각 맵에 있어서의 미소 구획은 동일한 사이즈의 구획이 사용되고 있지만, 각각 상이한 사이즈의 구획을 사용해도 된다.
시비 계획 맵의 생성에 필요해지는 동일한 미소 구획에서의 비료의 종류와 그 시비량의 산정에서는, 도복 곡간이, 주로 비료 과다로 발생하는 점에서, 곡립의 생육이 어느 정도 억제되도록, 도복 곡간의 존재 영역 및 도복 곡간의 존재 영역에 있어서의 수량이나 식미값이 참조된다.
비료의 종류와 그 시비량의 산정은, 컴퓨터 소프트웨어로 자동적으로 행해도 되고, 영농가가 영농 맵을 보면서 스스로 행해도 된다. 또한, 컴퓨터 소프트웨어가 산정하는 시비량을 영농가가 수정하는 것과 같은 반자동 방식을 채용해도 된다.
또한, 상기 실시 형태(다른 실시 형태를 포함하는, 이하 동일함)에서 개시되는 구성은, 모순이 발생하지 않는 한, 다른 실시 형태에서 개시되는 구성과 조합하여 적용하는 것이 가능하고, 또한, 본 명세서에 있어서 개시된 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 개변하는 것이 가능하다.
〔다른 실시의 형태〕
(1) 상술한 실시 형태에서는, 화상 인식 모듈(5)이 인식하는 인식 대상물로서 도복 곡간이 설정되어 있었지만, 그 밖의 인식 대상물(예를 들어, 식립 곡간보다 높게 자란 잡초군이나 인물 등의 장해물)도 추가적으로 설정되어도 된다. 그 때에는, 작업 주행 제어 모듈(60)은, 잡초군이나 장해물의 인식에 응답하여, 필요한 제어를 행하도록 구성된다.
(2) 상술한 실시 형태에서는, 화상 인식 모듈(5)은, 심층 학습 타입의 신경망 기술을 사용하여 구축되고 있다. 이것 대신에, 그 밖의 기계 학습 기술을 사용하여 구축된 화상 인식 모듈(5)이 채용되어도 된다.
(3) 상술한 실시 형태에서는, 화상 인식 모듈(5), 데이터 처리 모듈(50), 평가 모듈(4A), 수확 정보 생성부(4B)는, 콤바인의 제어 유닛(6)에 내장되어 있었지만, 그 일부 또는 전부는, 콤바인으로부터 독립한 제어 유닛(예를 들어, 휴대 통신 단말기(200) 등)에 구축 가능하다.
(4) 도 3에서 도시된 각 기능부는, 주로 설명 목적으로 구분되어 있다. 실제로는, 각 기능부는 다른 기능부와 통합해도 되고, 또는 또한 복수의 기능부로 나누어도 된다.
본 발명은, 포장을 촬영하는 기능과 기체 위치를 산출하는 기능을 갖는 수확기라면, 벼나 소맥 등을 수확하는 콤바인뿐만 아니라, 옥수수 등 다른 농작물을 수확하는 콤바인이나, 당근 등을 수확하는 수확기에도 적용 가능하다.
1: 기체
2: 예취부
4A: 평가 모듈
4B: 수확 정보 생성부
5: 화상 인식 모듈
50: 데이터 처리 모듈
51: 도복 곡간 위치 정보 생성부
52: 통계 처리부
57: 기체 위치 산출부
6: 제어 유닛
6A: 입력 처리부
6B: 출력 처리부
60: 작업 주행 제어 모듈
61: 주행 제어부
62: 작업 제어부
63: 자동 작업 주행 명령부
64: 주행 경로 설정부
66: 기체 위치 산출부
70: 촬영부
80: 위성 측위 모듈
91: 통보 디바이스
120: 수량 측정 용기
125: 식미 측정 용기
100: 클라우드 컴퓨터 시스템
101: 포장 영농 맵 생성부
200: 휴대 통신 단말기

Claims (6)

  1. 포장을 주행하면서 농작물을 수확하는 콤바인이며,
    위성 측위 모듈로부터의 측위 데이터에 기초하여 기체의 지도 좌표인 기체 위치를 산출하는 기체 위치 산출부와,
    상기 기체에 마련되어, 수확 작업 시에 상기 포장을 촬영하는 촬영부와,
    상기 촬영부에 의해 계시적으로 축차 취득된 촬영 화상의 화상 데이터가 입력되어, 상기 촬영 화상에 있어서의 도복 곡간 영역을 추정하고, 추정된 상기 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 화상 인식 모듈과,
    축차 수확되는 상기 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값을 출력하는 평가 모듈과,
    상기 촬영 화상이 취득된 시점의 상기 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 도복 곡간 위치 정보 생성부와,
    상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 수확 정보 생성부를 구비하고,
    상기 작물 평가값에는, 상기 농작물의 수량이 포함되어 있고,
    포장 영농 맵 생성부가 기체 내부의 제어계에, 또는 클라우드 컴퓨터 시스템에 구축되어 있고,
    상기 포장 영농 맵 생성부는,
    상기 도복 곡간 위치 정보에 기초하여, 포장에 설정된 미소 구획에 도복 곡간의 존재 영역을 할당한 도복 곡간 맵을 생성하고,
    상기 수확 정보에 기초하여, 동일한 미소 구획에 수량을 할당한 수량 맵을 생성하는, 콤바인.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포장 영농 맵 생성부는, 상기 도복 곡간 위치 정보 및 상기 수확 정보에 기초하여, 동일한 미소 구획에서의 다음번의 시비량이 기록되어 있는 시비 계획 맵을 생성하는, 콤바인.
  3. 콤바인에 마련된 촬영부에 의해 취득된 촬영 화상에 기초하여 추정된 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 스텝과,
    상기 촬영 화상이 취득된 시점의 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 스텝과,
    상기 콤바인이 포장을 작업 주행함으로써 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값이며, 상기 농작물의 수량을 포함하는 상기 작물 평가값을 출력하는 스텝과,
    상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 스텝과,
    상기 도복 곡간 위치 정보에 기초하여, 포장에 설정된 미소 구획에 도복 곡간의 존재 영역을 할당한 도복 곡간 맵을 생성하는 스텝과,
    상기 수확 정보에 기초하여, 동일한 미소 구획에 수량을 할당한 수량 맵을 생성하는 스텝으로 이루어지는, 포장 영농 맵 생성 방법.
  4. 콤바인에 마련된 촬영부에 의해 취득된 촬영 화상에 기초하여 추정된 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 기능과,
    상기 촬영 화상이 취득된 시점의 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 기능과,
    상기 콤바인이 포장을 작업 주행함으로써 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값이며, 상기 농작물의 수량을 포함하는 상기 작물 평가값을 출력하는 기능과,
    상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 기능과,
    상기 도복 곡간 위치 정보에 기초하여, 포장에 설정된 미소 구획에 도복 곡간의 존재 영역을 할당한 도복 곡간 맵을 생성하는 기능과,
    상기 수확 정보에 기초하여, 동일한 미소 구획에 수량을 할당한 수량 맵을 생성하는 기능을 컴퓨터에 실현시키는, 기록 매체에 저장된 포장 영농 맵 생성 프로그램.
  5. 콤바인에 마련된 촬영부에 의해 취득된 촬영 화상에 기초하여 추정된 도복 곡간 영역을 나타내는 인식 출력 데이터를 출력하는 기능과,
    상기 촬영 화상이 취득된 시점의 기체 위치와 상기 인식 출력 데이터로부터 상기 도복 곡간 영역의 지도 상의 위치를 나타내는 도복 곡간 위치 정보를 생성하는 기능과,
    상기 콤바인이 포장을 작업 주행함으로써 축차 수확되는 농작물을 평가하여 얻어진 단위 주행당의 작물 평가값이며, 상기 농작물의 수량을 포함하는 상기 작물 평가값을 출력하는 기능과,
    상기 농작물을 수확한 시점의 상기 기체 위치와 상기 작물 평가값으로부터 수확 정보를 생성하는 기능과,
    상기 도복 곡간 위치 정보에 기초하여, 포장에 설정된 미소 구획에 도복 곡간의 존재 영역을 할당한 도복 곡간 맵을 생성하는 기능과,
    상기 수확 정보에 기초하여, 동일한 미소 구획에 수량을 할당한 수량 맵을 생성하는 기능을 컴퓨터에 실현시키는 포장 영농 맵 생성 프로그램이 기록된, 기록 매체.
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