(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱穀排塵物を透過光により撮像した電子カメラ（１）の画像中の二次元領域における輝度のヒストグラムを求め、このヒストグラムから排塵物に混入した籾とその他の排塵物とを区別するためのしきい値を算出し、上記二次元領域中での籾の領域を決定することによって、排塵物に混入した籾を検出することを特徴とする脱穀装置の飛散籾検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脱穀装置の飛散籾検出装置に関し、脱穀作業時に透過光により撮像した電子カメラの画像から、脱穀排塵物に混入して機外へ飛散する籾の検出を行う技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
脱穀装置における脱穀作業時に、従来では、脱穀する穀稈の乾湿度合や、脱粒の難易度や、長短稈等による条件の違いによって、脱穀排塵物中に混入して機外に飛散する籾をチェックし、作業能率を高・低に調節するようにしているものが一般的である。
【０００３】
しかし、この飛散籾を作業中にチェックする手段としては、現状では作業者の目視か又は経験等による判断に頼る以外に方法がなく、このような曖昧な判断によって作業能率を決定しているため、高能率のために飛散籾が増大したり、飛散籾が少ないにも拘らず低能率で作業を行ったりして、作業性能や作業効率が阻害されていた。
【０００４】
そこでこの発明は、脱穀排塵物に混入している籾を電子カメラの画像によって的確に検出するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、脱穀排塵物を透過光により撮像した電子カメラ１の画像中の二次元領域における輝度のヒストグラムを求め、このヒストグラムから排塵物に混入した籾とその他の排塵物とを区別するためのしきい値を算出し、上記二次元領域中での籾の領域を決定することによって、排塵物に混入した籾を検出することを特徴とする脱穀装置の飛散籾検出装置の構成とする。
【０００６】
【作用、及び発明の効果】
上記の構成によれば、脱穀装置における脱穀作業時に、脱穀・選別されて三番排塵口から機外へ排出される脱穀排塵物に、一方側に配置した、例えばランプ等による熱線光源からの光を照射し、この照射により粗密度で排出される排塵物を透過した透過光を、光源と反対側に配置した電子カメラ１により撮像し、この撮像による、図５に示す如き排塵物の画像から、飛散籾検出装置によってその輝度によるヒストグラムを、図７に示す如く算出する。このヒストグラムは、排塵物中における籾や太い稈等により透過光が弱い低輝度領域のピークと、枝梗や藁屑等により透過光が強い高輝度領域のピークとを有する形となることにより、このヒストグラムの特性から該低輝度領域と高輝度領域間の最適レベルを、排塵物の画像を２値化してその中に混入する籾を検出するためのしきい値として算出決定する。
【０００７】
このように、光源からの照射光によって、脱穀排塵物を透過して電子カメラ１により撮像した排塵物の画像中の二次元領域における輝度のヒストグラムを算出し、このヒストグラムから排塵物に混入した籾とその他の排塵物とを区別するためのしきい値を算出し、前記二次元領域中での籾の領域を決定することによって、排塵物に混入した籾を検出する。そして、前記ヒストグラムから排塵物の画像を２値化するしきい値を求め、このしきい値により２値化した２値化画像により、排塵物中に混入する籾を検出するときに、このしきい値がヒストグラムの低輝度領域と高輝度領域における差の大きい部分により最適レベルを算出することができるから、このしきい値によって高精度で且つ的確に排塵物中の籾を検出チェックできることにより、適正な作業性能と作業効率を保持して脱穀作業を行うことができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、この発明の実施例を穀類の収穫作業を行うコンバインについて図面に基づき説明する。
コンバインの車台２の下部側に土壌面を走行する左右一対の走行クローラ３を有する走行装置４を配設し、該車台２上にはフィードチェン５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留する穀粒タンク６を備えた脱穀装置７を載設する。
【０００９】
この脱穀装置７の前方側には、前端位置から立毛穀稈を分草する分草体８と、分草された穀稈を引き起こす引起部９と、引き起こされた穀稈を刈り取る刈刃部１０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５へ受け渡しする掻込搬送部１１、及びこの掻込搬送部１１から搬送穀稈を引き継ぐ供給搬送部１２等を有する刈取装置１３を、油圧駆動による伸縮シリンダ１４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。
【００１０】
該刈取装置１３の一側にコンバインの操作制御を行う操作装置１５と、この操作のための操作席１６とを設け、この操作席１６の下方側にエンジン１７を搭載すると共に、後方側に該穀粒タンク６を配置する。このような走行装置４，脱穀装置７，刈取装置１３，操作装置１５，エンジン１７等によってコンバインの車体１８を構成する。
【００１１】
該刈取装置１３の掻込搬送部１１と供給搬送部１２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１９と穀稈センサ後２０とを各々配設すると共に、該供給搬送部１２には、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搬送部２２とを各々上・下位置に分離して設ける。
【００１２】
該供給搬送部１２で搬送される穀稈を、扱深さを深くする側と浅くする側とに自動的に制御して脱穀装置７のフィードチェン５に引継ぎさせる扱深さ制御装置２３と、前記走行装置４の伝動経路の適宜位置に配置した車速を検出する車速センサ２４の検出値によって車速を自動的に制御する車速制御装置２５とを前記操作装置１５の一側に内装して構成する。
【００１３】
該脱穀装置７は、上部側に脱穀室２６を下部側に選別室２７を各々配置して構成する。脱穀室２６には、扱胴２８を入口側から出口側に向けて軸架内装すると共に、扱胴２８入口側の穀稈供給口２９近傍に供給穀稈量を検出する穀稈量検出センサ３０と、前側の穀稈通路に沿って穀稈を挟持搬送するフィードチェン５とを配置して設け、扱胴２８の略下半部を包囲する受網３１及びこの受網３１の出口側端部に脱穀排塵物を排出する脱穀排塵口３２を設けて構成する。
【００１４】
該選別室２７には、脱穀処理されて受網３１から漏下した脱穀物を揺動移送しながら選別を行う縦長の揺動選別棚３３を、扱胴２８の軸方向に沿ってその入口側部を上手側として出口側に向け架設する。この揺動選別棚３３の上手側下方に羽根の回転により選別風を起風する唐箕３４を配設する。該揺動選別棚３３は、上手側から脱穀物を移送するラック状の移送棚３３ａと、この移送棚３３ａに続いて脱穀物を中選別する鎧戸状のチャフシーブ３３ｂと、このチャフシーブ３３ｂに続いてシーブ３３ｂから漏下しない夾雑物及び脱穀排塵口３２から排出される脱穀藁屑を受けて荒選別する鋸状のストローラック３３ｃと、該チャフシーブ３３ｂから漏下した中選別物を更に細選別する網状のグレンシーブ３３ｄとを設け、移送棚３３ａの上手端部を揺動支軸３３ｅにより支承すると共に、ストローラック３３ｃの下部側に位置して二番物を流下させる二番流穀棚３３ｆの裏面に揺動選別棚３３を偏心揺動させる揺動メタル３３ｇを装着して構成する。
【００１５】
該唐箕３４の底板３４ａの下手側端部と、選別された一番穀粒を収容して横送り集穀する一番螺旋３５を内装した一番受樋３５ａの上手側端部とを接続し、その下手側端部と、グレンシーブ３３ｄの下方に該シーブ３３ｄから漏下した細選別物を流下して選別風によって仕上選別する一番流穀棚３６の下端部とを接続して設ける。該一番流穀棚３６の上端部近傍の裏面に、選別された二番物を収容して横送り集積する二番螺旋３７を内装した二番受樋３７ａの上手側端部を接続すると共に、その下手側端部を該二番流穀棚３３ｆの下端部との間に一定の隙間を設けて適宜長さ重合配設して構成する。
【００１６】
３８は、前記ストローラック３３ｃの上方側に設けたシロッコファン等により脱穀塵埃を機外に排出する排塵ファンで、上部カバー３８ａと下部ガイド３８ｂにより吸塵側と排塵側を形成すると共に、上部カバー３８ａの上方側に脱穀済み排稈を機外へ搬出する排稈搬送チェン３９及びその挟持杆３９ａとを配設して構成する。
【００１７】
該ストローラック３３ｃの下手端部から脱穀排塵物を機外へ排出する脱穀装置７の三番排塵口４０の近傍位置に、ストローラック３３ｃから排出される脱穀排塵物の通過時に、この排塵物を、例えば下方側から投光照射するタングステンランプ又はハロゲンランプ等による熱線光源４１と、この光源４１をカバーして上部に照射光を透過させる、例えば散乱光型の窓４２ａを設けた照射カバー４２を脱穀装置７の出口側壁４３に固定すると共に、この光源４１の上方側に一定間隔をとって、光源４１からの照射による照射光により排塵物を撮像する電子カメラ１を、該出口側壁４３に位置調節可能に配設して構成する。
【００１８】
ＣＰＵを主体として各種の演算制御を行うと共に、脱穀排塵物中に混入する機外への飛散籾検出のための分析演算を行う飛散籾検出装置４４を内蔵したコントローラ４５を、前記操作装置１５の一側に内装し、図４に示す如く、このコントローラ４５の入力側に、該電子カメラ１と、前記穀稈センサ前１９，穀稈センサ後２０，車速センサ２４，穀稈量検出センサ３０等を各々接続すると共に、その出力側に、飛散籾を検出チェックして許容値よりオーバーしたときに報知する警報装置４６と、前記扱深さ制御装置２３，車速制御装置２５等を各々接続して構成する。
【００１９】
刈り取られた穀稈は掻込搬送部１１から供給搬送部１２へ引き継がれ、この供給搬送部１２の穂先搬送部２１による穂先側の保持と株元搬送部２２による株元側の挟持とによって、株元側をフィードチェン５に受け渡し挟持させると共に、穂先側を穀稈供給口２９に送り込む。
該フィードチェン５に挟持搬送される穀稈は脱穀室２６において扱胴２８により脱穀され、この脱穀により受網３１から漏下した脱穀物は選別室２７の揺動選別棚３３上に落下し、この落下物は、揺動選別棚３３による揺動移送作用と唐箕３４による選別風とにより、移送棚３３ａからチャフシーブ３３ｂへ送られて選別され、チャフシーブ３３ｂから漏下した中選別物は、更にグレンシーブ３３ｄで選別され、グレンシーブ３３ｄから漏下した細選別物は、一番流穀棚３６上へ落下しこの棚３６を流下する間に仕上選別されて一番受樋３５ａへ収容され、この収容された一番穀粒は一番螺旋３５により横送りされて穀粒タンク６へ搬送される。
【００２０】
この間、脱穀室２６の脱穀排塵口３２から排出されてチャフシーブ３３ｂ上に落下した受網３１から漏下しない太い稈等による籾の混入した排塵物は、チャフシーブ３３ｂから漏下しない夾雑物と共にストローラック３３ｃ上へ送られ、ストローラック３３ｃの揺動移送により籾が混入した排塵物は三番排塵口４０から機外へ排塵される。該ストローラック３３ｃにより選別された二番物と一番選別により生じた二番物とは、二番流穀棚３３ｆを流下して二番受樋３７ａに収容され、二番螺旋３７により横送りされて脱穀室２６へ還元処理される。
【００２１】
該三番排塵口４０から機外へ排出される脱穀排塵物は、この排出により出口側壁４３に設けられた熱線光源４１を内装した照射カバー４２上を通過する。この通過時に、光源４１から照射カバー４２の窓４２ａを介して照射された照射光により、粗密度で光を透過し易い排塵物の透過像を、上方に設けた電子カメラ１によって撮像する。
【００２２】
この撮像により、図５に示す如き画像Ｓからこの脱穀排塵物中に混入している籾の検出を、図６のフローチャートに示す如き手順によって行う。まず、飛散籾検出装置４５に画像Ｓを入力し、この画像Ｓから図示の如き任意の解析領域Ｔを設定し、この解析領域Ｔの輝度から、図７に示す如きヒストグラムを算出する。
このヒストグラムは、排塵物中における籾や太い稈等により透過光が弱い低輝度領域Ａのピークａと、枝梗や藁屑等により透過光が強い高輝度領域Ｂのピークｂとを有することから、この両ピークａ，ｂ間の差の大きい部分から最適レベルを算出してしきい値Ｌを求め、このしきい値Ｌによって画像Ｓの解析領域Ｔを２値化する。
【００２３】
この２値化された、図８に示す如き主として籾と太い稈等からなる解析領域Ｔの２値化画像Ｕを、縮退と排他的膨張によって、図９に示す如く、丸形状の籾と直線的形状の稈等との分離を行った後、前記飛散籾検出装置４４に予め設定されている面積部分（例えば３５０〜１５００画素程度）を残して、図１０に示す如く、この残った面積部分を籾と判定して抽出する。
【００２４】
このように、画像Ｓの解析領域Ｔ中の籾を高精度で且つ的確に検出することができるから、脱穀装置７の穀稈供給口２９近傍に設けた、穀稈の層厚を検出して供給籾量を概算する穀稈量検出センサ３０による検出値と、電子カメラ１の撮像による画像Ｓから機外への飛散籾量を検出する該飛散籾検出装置４４の検出値とから、穀稈センサ前１９と穀稈センサ後２０が共にＯＮしたときはコントローラ４５によって供給籾量に対する飛散籾量の比率を算出し、この算出値が予めコントローラ４５に設定している許容値よりオーバーしたときは、作業者に警報装置４６により報知したり、車速制御装置２５による車速センサ２４の検出値のチェックにより車速を減速して供給穀稈量を減量調節したり、扱深さ制御装置２３により穀稈の供給位置を浅い側に調節したり、飛散籾が所定量より多くならないよう自動的に制御を行わせることができる。
【００２５】
また、前記熱線光源４１から脱穀排塵物を照射した透過光のヒストグラムは、低輝度領域Ａのピークａと高輝度領域Ｂのピークｂとを有する形となるが、
排塵物の量による透過光の輝度によって、両ピークａ，ｂが近過ぎたり又重なったりすることから、籾を検出するためのしきい値の決定ができ難い場合がある。このような事象により、ヒストグラムの両ピークａ，ｂが予め設定した輝度差の適正範囲となるよう、光源４１の光強度又は電子カメラ１の絞り等を調節して透過光の輝度を制御することにより、常に安定した籾検出のためのしきい値を求めることができる。
【００２６】
また、脱穀排塵物が三番排塵口４０から機外へ排出され該光源４１を内装する照射カバー４２上を通過するときに、この照射カバー４２の窓４２ａからの照射による排塵物の透過像を電子カメラ１によって撮像するが、この撮像による排塵物は移動中であり、画像が流れて尾を引き籾検出精度が低下するという難点がある。このため、撮像時における電子カメラ１のシャッター速度を早くするとか、又は光源４１を高速でＯＮ−ＯＦＦ（ストロボ発光）させる等の作用で露光時間を短くして静止画像とすることにより、籾検出精度を向上させることができる。
【００２７】
また、脱穀排塵物が該照射カバー４２上を通過するときは、この排塵物は粗密度でありその重量に比して容積が大きいために層が厚くなり、この層中に混入点在している籾を検出するための電子カメラ１による撮像は、反射光又は透過光の何れでも可能であるが、被写体の表面で反射する反射光よりも被写体を透過する透過光の方が、反射光の如く表面に位置する籾のみを検出することにより多くの検出洩れを生じるようなことがなく、籾の混入位置に影響されず検出洩れを最小限に抑えることができる。なお、枝梗等のように幅が狭く小さい夾雑物は、逆光中で物体が見えなくなるのと同様に消去されるから、籾の検出精度の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  脱穀装置の全体を示す側断面図。
【図２】  コンバインの全体を示す側面図。
【図３】  脱穀排塵物を撮像するための光源と電子カメラの配置を示す側面図。
【図４】  自動制御のための電気回路を示すブロック図。
【図５】  光源からの透過光により脱穀排塵物を撮像した電子カメラの画像図。
【図６】  脱穀排塵物の画像から籾を検出する手順を示すフローチャート図。
【図７】  脱穀排塵物の画像における解析領域の輝度から算出したヒストグラムの線図。
【図８】  脱穀排塵物の画像における解析領域を２値化した状態を示す２値化画像図。
【図９】  図８の２値化画像に対して縮退と排他的膨張を行った状態を示す画像図。
【図１０】  図９の画像から籾を抽出した状態を示す画像図。
【符号の説明】
１．    電子カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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