(57)【要約】【課題】トラクタに装着する農作業機における作業時の作業深さの状態をより的確に検出できる農作業機用作業深さ検出システムを提供する。【解決手段】トラクタ１に対して装着部を装着して農作業を行う農作業機の作業深さの状態を検出する農作業機用作業深さ検出システムにおいて、農作業機の前後方向の傾き角度を検出するためのセンサ１１と、制御部１３とを備え、センサ１１は、農作業時において装着部に対して独立して前後方向の傾き角度が変化しない部分に設置され、制御部１３は、センサ１１からの情報に基づく前後方向の傾き角度から農作業機の作業深さの状態を検出する。【選択図】図１
2019000073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラクタに対して装着部を装着して農作業を行う農作業機の作業深さの状態を検出する農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
前記農作業機の前後方向の傾き角度を検出するためのセンサと、制御部とを備え、
前記センサは、農作業時において前記装着部に対して独立して前後方向の傾き角度が変化しない部分に設置され、
前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度から前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して一定時間の平均を用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して平滑化処理を行ったデータを用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
設定入力部を備え、前記制御部は、前記設定入力部から基準値を決定するための操作信号の入力がされたときに、そのときに算出されている前後方向の傾き角度を作業深さの基準に設定することを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
表示部を備え、前記制御部は検出した作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【請求項６】
請求項４に記載の農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
表示部を備え、前記制御部は、前記設定された作業深さの基準に対する作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
前記農作業機は、耕耘部と前記耕耘部の上部を覆う耕耘部カバーとを備え、前記センサは、前記耕耘部カバーの上部に設置されることを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の農作業機用作業深さ検出システムにおいて、
前記農作業機は、代掻き作業機であることを特徴とする農作業機用作業深さ検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作業機用作業深さ検知システムに関し、特に、トラクタに装着する農作業機における作業時の作業深さの状態を検出する農作業機用作業深さ検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクタに装着する農作業機の作業深さは、トラクタに乗車した作業者が、農作業機の高さを操作することで、作業深さを調節することが多い。このときの作業深さは、作業者の操作に対する感覚や、農作業機の高さを操作するトラクタ側のツマミ等の操作部の位置で決めることも多かった。
【０００３】
また、特許文献１には、エプロンの回動に伴うポテンショメータの回動により対応するＬＥＤを点灯して耕深の程度を確認できる代かき作業機について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、農作業機の作業深さをトラクタ側で操作して調節する場合、操作部に正確な目盛りがないことも多く、精密に農作業機の高さを把握できない場合も多い。また、トラクタ側からの操作は、農作業機の高さの調節であるので、作業深さを直接検知することはできなかった。
【０００６】
さらに、特許文献１に記載の代かき作業機では、エプロンは代かき作業時に水の抵抗を受けてシールドカバーに対する回動角度が変化する。このため、同じ耕深に対しても作業速度によってはエプロンの回動角度が変化するため、正確な耕深が測定できないおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて、トラクタに装着する農作業機における作業時の作業深さの状態をより的確に検出できる農作業機用作業深さ検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、代表的な本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、トトラクタに対して装着部を装着して農作業を行う農作業機の作業深さの状態を検出する農作業機用作業深さ検出システムにおいて、前記農作業機の前後方向の傾き角度を検出するためのセンサと、制御部とを備え、前記センサは、農作業時において前記装着部に対して独立して前後方向の傾き角度が変化しない部分に設置され、前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度から前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする。
【０００９】
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して一定時間の平均を用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、前記制御部は、前記センサからの情報に基づく前後方向の傾き角度のデータに対して平滑化処理を行ったデータを用いて前記農作業機の作業深さの状態を検出することを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、設定入力部を備え、前記制御部は、前記設定入力部から基準値を決定するための操作信号の入力がされたときに、そのときに算出されている前後方向の傾き角度を作業深さの基準に設定することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、表示部を備え、前記制御部は検出した作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、表示部を備え、前記制御部は、前記設定された作業深さの基準に対する作業深さの状態を前記表示部に表示させることを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、前記農作業機は、耕耘部と前記耕耘部の上部を覆う耕耘部カバーとを備え、前記センサは、前記耕耘部カバーの上部に設置されることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一つは、前記農作業機は、代掻き作業機であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、トラクタに装着する農作業機における作業時の作業深さの状態をより的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準の作業深さ状態を示す。
【図４】本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準より深い作業深さの状態を示す。
【図５】本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準より浅い作業深さの状態を示す。
【図６】本発明の農作業機用作業深さ検出システムのフローチャートの一例を示す。
【図７】本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおいてセンサのデータに対する平滑化処理の例を示すグラフであり、（ａ）が基のデータを示し、（ｂ）が式１によりフィルタをかけたグラフを示し、（ｃ）が式２によるフィルタをかけたグラフを示す。
【図８】本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおいてセンサのデータに対して式２によるフィルタをかけた場合の係数の違いによる例を表すグラフを示す。
【図９】本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおける第１の表示例を示し、（ａ）は、基準０．０°のときの表示、（ｂ）は、浅い２．５°のときの表示、（ｃ）は、深い２．５°のときの表示を表す。
【図１０】本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおける第２の表示例を示し、（ａ）は、基準０．０°のときの表示、（ｂ）は、浅い２．５°のときの表示、（ｃ）は、深い２．５°のときの表示を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムの一実施形態を示すブロック図である。農作業機用作業深さ検出システムは、センサ１１、設定入力部１２、制御部１３、表示部１４、を備えている。また、必要に応じて出力部１５を備えていてもよい。
【００１６】
センサ１１は、トラクタに装着される農作業機の前後方向の傾き角度を検出するためのセンサであり、そのための構成を有しているものである。ここで前後方向の傾き角度は、トラクタの進行方向を前としたとき、前後方向に直交して地面に水平な横方向を軸として回転するときに変化する角度であり、このとき農作業機の前後方向の傾きが変化する。なお、傾きは水平に対する傾きに限らず、後述する基準値等に対する前後方向の相対的な傾き角度を検出できればよい。センサ１１は、例えば、傾斜センサ、角速度センサ、加速度センサ等が適用できる。傾斜センサであれば、磁気式、光式、メカニカル式など必要に応じた方式が適用され、重力に対する傾きを検出する等して農作業機の前後方向の傾斜を検出することで農作業機の前後方向の傾き角度を検出できる。また、角速度センサであれば、角速度の変化から角度を算出して農作業機の前後方向の傾き角度を検出できる。なお、角速度センサにはジャイロセンサが含まれる。加速度センサであれば、角度に対する加速度から角度を算出して農作業機の前後方向の傾き角度を検出できる。センサ１１は農作業機において、農作業機の前後方向の傾き角度を測定するための箇所に取り付けられる。特に、センサ１１は、農作業機の角度を測定するため、農作業時においてトラクタに装着する装着部に対して、独立して測定方向の角度が変化しない部分に設置されることが望ましい。そして、センサ１１は、農作業機の前後方向の傾き角度を測定することで、農作業機の作業深さの状態に関する情報を得ることができる。
【００１７】
設定入力部１２は、作業者が必要に応じて制御に必要な操作をするための手段である。例えば、押しボタンスイッチやトグルスイッチ等のスイッチ類やタッチパネルを適用できる。設定入力部１２には基準値を決定するためのスイッチを備えている。このスイッチはタッチパネルでもよい。なお、設定入力部１２は、作業者が操作し易いように、トラクタの運転席近傍に配置できるようにするとよい。そして、設定入力部１２からの操作信号は制御部１３へ送信される。制御部１３とは有線による送受信のシステムであってもよく、無線による送受信のシステムでもよい。なお、設定入力部１２には、設定した情報を記憶しておく記憶部を有していてもよい。
【００１８】
制御部１３は、センサ１１からの情報、設定入力部１２で入力された情報等に基づき、農作業機の前後方向の傾き角度を算出して表示部１４での表示をさせる制御を行う。さらに、制御部１３は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度の情報を出力部１５を介してトラクタ側に出力することも可能である。トラクタ側では、この情報をもとに、トラクタ側の制御を行うか、もしくは、トラクタの運転席近傍の表示部に前後方向の傾き角度の情報の表示をすることも可能となる。また、制御部１３は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度に基づき、農作業機に備えられるアクチュエータの制御を行うようにしてもよい。また、制御部１３は、必要に応じて制御に必要なデータを記憶しておく記憶部を有している。制御部１３は演算や制御等に必要な電子デバイス等で構成される。ここで、制御部１３は、トラクタに装着する農作業機側のボックス内に格納する等して設置してもよいし、設定入力部１２が有線接続の場合は、設定入力部１２と一体又は設定入力部１２の近傍に設置してもよい。
【００１９】
表示部１４は、制御部１３で算出された農作業機の作業深さの状態に関する情報を表示する。表示部１４はＬＥＤランプ、７セグ（７セグメント）、液晶、有機ＥＬ、タッチパネル表示等の各種の表示手段を採用できる。また、音や音声による手段を含んでいてもよい。作業者が確認し易いように、トラクタの運転席近傍に配置できるようにするとよい。また、設定入力部１２と一体に形成することもできる。
【００２０】
出力部１５は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度や作業深さの状態の情報をトラクタに出力する部分とすることができ、例えば、コネクタを介してトラクタ側の配線と接続される。また、出力部１５は、算出した農作業機の前後方向の傾き角度や作業深さの状態の情報に基づき農作業機に備えられるアクチュエータの制御のための出力を行う部分とすることもでき、例えば、コネクタを介してアクチュエータと配線で接続される。
【００２１】
図２は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す平面図である。図３は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準の作業深さ状態を示す。図４は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準より深い作業深さの状態を示す。図５は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムが適用される農作業機の一例を示す側面図であり、標準より浅い作業深さの状態を示す。なお、図２では、トラクタ１の図示は省略しており、図３〜５では、トラクタ１が有する後部両側のトラクタタイヤ７、出力軸８、トップリンク３、ロワーリンク４のみの概念を示した簡略図で示している。以下、トラクタ１（代掻き作業機１００）の進行方向を前方向として説明している。進行方向は、図２が上側、図３〜５が左側となる。図２の左右方向が横方向となり、図３〜５の上下方向はそのまま上下方向となる。
【００２２】
ここでの農作業機として、代掻き作業機１００を示している。代掻き作業機１００は、マスト１２１やヒッチ１２２を有する装着部１２０を、トラクタ１側後部に取り付けられている連結部９に装着して、代掻き作業を行うものである。連結部９は、トラクタ１側にロワーリンク４とトップリンク３を介して取り付けられている。
【００２３】
トップリンク３は、一端がトラクタ１に取り付けられトラクタ側回動中心３ａを中心として回動し、他端は農作業機側回動中心３ｂとして連結部９の取付部に回動可能に取り付けられる。ロワーリンク４は一端がトラクタ１に取り付けられトラクタ側回動中心４ａを中心として回動し、他端は農作業機側回動中心４ｂとして連結部９の取付部に回動可能に取り付けられる。
【００２４】
トップリンク３は、ロワーリンク４よりも上部に配置されている。そして、ロワーリンク４のトラクタ側回動中心４ａの上部にトップリンク３のトラクタ側回動中心３ａが配置されるようになっている。また、ロワーリンク４の農作業機側回動中心４ｂの上部にトップリンク３の農作業機側回動中心３ｂが配置されるようになっている。そして、トップリンク３のトラクタ側回動中心３ａとロワーリンク４のトラクタ側回動中心４ａの距離は、トップリンク３の農作業機側回動中心３ｂとロワーリンク４の農作業機側回動中心４ｂの距離よりも短くなっている。そして、トップリンク３は、ロワーリンク４よりも長く形成されている。
【００２５】
作業者はロワーリンク４をトラクタ１の運転席から操作することで、ロワーリンク４がトラクタ側回動中心４ａに回動して、農作業機側回動中心４ｂを上下させることで、連結部９が上下し、農作業機である代掻き作業機１００を上下に移動させることができる。このとき、トップリンク３とあわせてリンク機構が形成されており、代掻き作業機１００は上に上げると前側に傾き前傾となり、下に下げると後側に傾き後傾となる。なお、トップリンク３は、連結部９の左右中心付近に１つ、ロワーリンク４は連結部９の左右に２つ設けられている。
【００２６】
トラクタ１の出力軸８から出力された動力は（図示を省略した）ジョイント等を介して、入力軸１０１から入力され、ミッションケース１０２内の伝動機構、左フレームパイプ１０３内の軸、チェーンケース１０５内のチェーンを介するなどして、耕耘部カバー１１２の下側に位置する耕耘部１３０に伝達される。耕耘部１３０は、複数の代掻き爪１３２（図３では１つのみ図示、図４、５で図示省略）を有する耕耘軸１３１等により構成され、耕耘軸１３１を回転させることにより代掻き作業を行う。
【００２７】
ここで、ミッションケース１０２の左側に左フレームパイプ１０３を備えられており、ミッションケース１０２の右側に右フレームパイプ１０４が備えられている。さらに、左フレームパイプ１０３より左側端部はチェーンケース１０５となっており、右フレームパイプ１０４より右側端部はブラケット１０７となっている。チェーンケース１０５及びブラケット１０７は下側に向けて設けられ、耕耘軸１３１の両端の側面まで延在している。
【００２８】
左フレームパイプ１０３と右フレームパイプ１０４の途中には前方に向けてヒッチ取付板１０８がそれぞれ備えられており、ヒッチ取付板１０８の前側でヒッチ１２２が取り付けられている。
【００２９】
ミッションケース１０２、左フレームパイプ１０３、右フレームパイプ１０４の下側には、耕耘部カバー１１２を備えている。耕耘部カバー１１２は、チェーンケース１０５とブラケット１０７の間に設けられている。さらに、耕耘部カバー１１２の後ろ側では、第１整地体１１４が、後方下側へ向けて取り付けられている。第１整地体１１４は、耕耘部カバー１１２に対して角度が変えられるようになっており、耕耘部カバー１１２の後ろ側で横方向に延びる中心軸１１４ａを中心として回動するように取り付けられている。さらに、第１整地体１１４の後方下側では、第２整地体１１５が、後方へ向けて取り付けられている。第２整地体１１５は、第１整地体１１４に対して角度が変えられるようになっており、第１整地体１１４の後方下側で横方向に延びる中心軸１１５ａを中心に回動するように後方に向けて取り付けられている。
【００３０】
また、第２整地体１１５の両端には延長整地体１１６が取り付けられており、第２整地体１１５の両端に設けられた回動軸１１６ａを中心に回動させて、延長整地体１１６を外側に延長するか内側に折り畳むかを選択することができるようになっている。さらに、第２整地体１１５には、土引き用リンク機構１１８と連結されており、レバー１１８ａと連動して第２整地体１１５を下側へ回動させて土引き作業状態とすることができるようになっている。
【００３１】
センサ１１は、代掻き作業機１００における作業深さの状態を検出するためにふさわしい場所に取り付けられる。センサ１１は、連結部９が上下することにより変更される代掻き作業機１００の角度を検出することが望ましい。そのため、農作業時において、連結部９に固定して装着される装着部１２０に対して相対的な角度、特に測定方向である前後方向の傾斜角度が変化しない場所がふさわしく、装着部１２０と独立して角度が変化する場所は適切でないことになる。例えば、第１整地体１１４、第２整地体１１５、延長整地体１１６は、土引き用リンク機構１１８の回動等により独立して角度が変化するためセンサ１１の取り付けにはふさわしくない部分となる。一方で、ミッションケース１０２、左フレームパイプ１０３、右フレームパイプ１０４、チェーンケース１０５、ブラケット１０７、ヒッチ取付板１０８、耕耘部カバー１１２は、装着部１２０に対して固定されている部分であり、装着部１２０と相対的に角度が変化しないので、センサ１１を取り付けるのにふさわしい場所とすることができる。マスト１２１とヒッチ１２２も装着部１２０そのものであるので、センサ１１を取り付けるのにふさわしい場所となる。
【００３２】
図２〜５の例では、センサ１１は、耕耘部カバー１１２の上部面に取り付けられている。耕耘部カバー１１２の上部面が平らな部分であれば、より安定して取り付けることができる。ここで、代掻き作業機１００では、左フレームパイプ１０３や右フレームパイプ１０４の下側付近における耕耘部カバー１１２の上面は平らに形成されている。また、センサ１１は、横方向においては、中央付近であれば、代掻き作業機１００の振動やたわみが少ないので、より安定して角度の検出が可能となる。さらに、ミッションケース１０２の下側はスペースが限られることが多いので、その横側付近であれば、センサ１１を取り付けられるスペースが存在することが多い。このため、図の例では、センサ１１は、左フレームパイプ１０３の下側付近で、ヒッチ取付板１０８とミッションケース１０２の間の耕耘部カバー１１２の上部に備えられている。なお、センサ１１は、右フレームパイプ１０４の下側付近でも、ヒッチ取付板１０８とミッションケース１０２の間であれば同様の条件で取り付けることができる。
【００３３】
図３において、代掻き作業機１００の作業深さは標準の深さの状態を示している。トラクタ１のトラクタタイヤ７は接地面Ｇの上にあり、水面Ｓは、接地面ＧよりもＨだけ高い位置となっている。代掻き作業は、田植えの前に圃場に水を入れて土を細かく砕いてかきならし田面を均平にする作業である。ここで、接地面Ｇは、水中（土や泥も含む）の底面の地面に相当し、そこにトラクタタイヤ７が接地する。また、水面Ｓ付近では、第２整地体１１５が水に浮くようにして水面に平行に配置される。図３において、耕耘部１３０の下端は水面Ｓよりｈ１だけ深く入っており、ここで代掻き爪１３２が回転して土を砕いていく。また、耕耘軸１３１の中心は、水面Ｓよりも高い位置となっている。
【００３４】
センサ１１は、この状態における代掻き作業機１００の前後方向の傾き角度を耕耘部カバー１１２の上面で検知する。このときのセンサの状態はセンサ１１−１とする。制御部１３では、この傾きを検出して現在の作業深さの状態を検知する。
【００３５】
次に、図４において、代掻き作業機１００の作業深さは標準より深い状態を示している。この場合、図３に比べてロワーリンク４がトラクタ側回動中心４ａを中心として回動して、農作業機側回動中心４ｂ側が下方に移動する。すると、上部のトップリンク３もトラクタ側回動中心３ａを中心として、農作業機側回動中心３ｂが下側に移動する。このことで、代掻き作業機１００は図３に比べて全体的に下側に移動して、耕耘部１３０も下側へ移動する。このとき、耕耘部１３０の下端は水面Ｓよりｈ２だけ深く入ることになる。ここで、図４のｈ２は、図３のｈ１に比べて大きい値となり、作業深さは深くなる。このとき、耕耘軸１３１の中心は、水面Ｓ付近の位置となっている。なお、ｈ２は接地面Ｇから水面Ｓの高さＨよりは小さい値である。また、水面Ｓ付近では、第２整地体１１５が水に浮くようにして水面に平行に配置される点は、図３と同様である。このため、耕耘部カバー１１２に対する、第１整地体１１４の角度は、図３と比べて図４の方が上側に向いた角度になる。
【００３６】
センサ１１は、この状態における代掻き作業機１００の前後方向の傾き角度を耕耘部カバー１１２の上面で検知する。このときのセンサの状態はセンサ１１−２とする。作業者は、図３の状態から図４の状態にするとき、トラクタ１側でロワーリンク４を操作して、トラクタ側回動中心４ａを中心に、代掻き作業機１００側を下げる。このとき上述したように、トップリンク３とロワーリンク４のリンク作用により、代掻き作業機１００が後ろ側に少し傾く。このため、センサ１１の検出する角度が図３と４では、異なってくる。図４の上部に図示したように、図３の状態のセンサ１１−１から、図４のセンサ１１−２の状態になるとθ１分だけ前側が上がり、センサ１１−２が後ろ側に傾くことになる。制御部１３では、この角度を検出して現在の作業深さの状態を検知することができる。
【００３７】
次に、図５において、代掻き作業機１００の作業深さは標準より浅い状態を示している。この場合、図３に比べてロワーリンク４がトラクタ側回動中心４ａを中心として回動して、農作業機側回動中心４ｂ側が上側に移動する。すると、上部のトップリンク３もトラクタ側回動中心３ａを中心として、農作業機側回動中心３ｂ側が上側に移動する。このことで、代掻き作業機１００は図３に比べて全体的に上側に移動して、耕耘部１３０も上側へ移動する。このとき、耕耘部１３０の下端は水面Ｓよりｈ３だけ深く入ることになる。ここで、図５のｈ３は、図３のｈ１に比べて小さい値となり、作業深さは浅くなる。また、水面Ｓ付近では、第２整地体１１５が水に浮くようにして水面に平行に配置される点は、図３と同様である。このため、耕耘部カバー１１２に対する、第１整地体１１４の角度は、図３と比べて図５の方が下側に向いた角度になる。
【００３８】
センサ１１は、この状態における代掻き作業機１００の前後方向の傾き角度を耕耘部カバー１１２の上面で検知する。このときのセンサの状態はセンサ１１−３とする。作業者は、図３の状態から図５の状態にするとき、トラクタ１側でロワーリンク４を操作して、トラクタ側回動中心４ａを中心に、代掻き作業機１００側を上げる。このとき上述したように、トップリンク３とロワーリンク４のリンク作用により、代掻き作業機１００が前側に少し傾く。このため、センサ１１の検出する角度が図３と５では、異なってくる。図５の上部に図示したように、図３の状態のセンサ１１−１から、図５のセンサ１１−３の状態になるとθ２分だけ前側が下がり、センサ１１−３が前側に傾くことになる。制御部１３では、この角度を検出して現在の作業深さの状態を検知することができる。
【００３９】
図３〜５に示されるように、作業深さの状態を検出する際のセンサ１１の傾きの変化の角度は大きくない。このため、センサ１１の感知する範囲を限定しておくことで、センサ１１の分解能（測定できる最少角度間隔）をより高めることができ、細かい角度をより正確に検出することができる。例えば、センサ１１の感知する範囲を２０°以内の範囲、さらには１５°以内の範囲、さらには１０°以内の範囲としておくことで、その範囲内での分解能をより高めることができる。このとき、標準の深さに対して、±５°の範囲内、さらには±７．５°の範囲内、さらには±１０°の範囲内としてもよい。そして、分解能としては、０．５°以内ごと、さらには０．２°以内ごと、さらには０．１°以内ごと、さらには０．０５°以内ごととすることができる。また、感知する範囲内で８ビット（２５６）の分解能を利用してもよい。この場合、１０°以内の範囲であれば、０．０５°以内ごとの分解能とでき、２０°以内の範囲であれば、０．１°以内ごとの分解能とできる。
【００４０】
図６は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムのフローチャートの一例を示す。
【００４１】
開始（Ｓ１０１）は、例えば、設定入力部１２で開始のためのスイッチを操作する等してセンサ１１からの検出が開始される。
【００４２】
次に、作業者は、農作業機による作業を開始する（Ｓ１０２）。代掻き作業機１００であれば、トラクタ１を操作して代掻き作業を開始する。
【００４３】
次に、作業者は、農作業機を作業位置まで下げ、作業深さを決める（Ｓ１０３）。具体的には、トラクタ１のロワーリンク４を操作することにより、作業者が適切と判断する作業位置まで下げて調節する。代掻き作業機１００であれば、トラクタ１を操作することにより、耕耘部１３０の作業深さが適切な深さになるように調節する。
【００４４】
次に、制御部１３はセンサ１１からの出力値を平均する（Ｓ１０４）。これは、センサ１１から得られる角度情報にばらつきがあることを考慮したものである。作業深さの場合、わずかな傾斜角度の違いを検出、表示する必要があるため、一定時間の平均を取って表示のばらつきを抑えることができる。ここで、一定時間は、例えば、０．１秒以上から１０秒以下の間、さらには０．２秒以上から２．０秒以下の間、さらには０．５秒以上から１．５秒以下の間、さらには０．８秒以上から１．２秒以内の間とすることができる。さらに、一定時間の平均を取る際に後述する平滑化処理を行ったデータを用いてもよい。これにより、より安定したデータを得ることができる。
【００４５】
ここで、センサ１１からの出力の間隔としては、０．０５秒毎以内、さらには０．０２秒毎以内、さらには０．０１秒毎以内とすることができ、出力間隔を短くなるに従い、多くのデータ数を取得できる。例えば、０．０１秒毎の出力で、１秒間の平均値をとれば、１００個のデータによる平均値となる。
【００４６】
次に、作業者がゼロ調整ボタンを押す（Ｓ１０５）。これは、現在のセンサ１１から得られる前後方向の傾き角度を基準値として決めるための操作であり、設定入力部１２に設けられたスイッチの操作により行うようにすればよい。例えば、作業者が設定入力部１２にゼロ調整ボタンを設けて、これを作業者が押せばよい。なお、ゼロ調整ボタンは基準値を決定するためのスイッチであればよい。
【００４７】
次に、平均値を基準値として記憶する（Ｓ１０６）。これは、Ｓ１０５でゼロ調整ボタンが押されたときに、その操作信号（情報）が制御部１３に入力されて、そのときＳ１０４で算出されていた前後方向の傾き角度の平均値を制御部１３に記憶するものである。ここでの操作信号は基準値を決定するため操作信号となる。
【００４８】
次に、表示部１４の表示が「０」になる（Ｓ１０７）。これは、Ｓ１０６で決めた前後方向の傾き角度を０°にして、制御部１３が表示部１４に「０」を表示させるものである。すなわち、Ｓ１０５でゼロ調整ボタンを押したときに記憶した前後方向の傾き角度を０として表示させるものである。
【００４９】
次に、制御部１３はセンサ１１からの出力値を平均する（Ｓ１０８）。農作業機による作業を開始した場合、センサ１１から得られる前後方向の傾き角度は変化していく。そして、その変化するセンサ１１からの角度に対して一定時間の平均をとることにより、センサ１１から得られる情報のばらつきを抑えるものである。例えば、代掻き作業機１００であれば、代かき作業による振動等により、センサ１１から得られる前後方向の傾き角度の値が大きくずれることもあるので、これらのことを考慮したものである。ここで、一定時間は、例えば、０．１秒以上から１０秒以下の間、さらには０．２秒以上から２．０秒以下の間、さらには０．５秒以上から１．５秒以下の間、さらには０．８秒以上から１．２秒以内の間とすることができる。さらに、一定時間の平均を取る際に後述する平滑化処理を行ったデータを用いてもよい。これにより、より安定したデータを得ることができる。なお、Ｓ１０８における出力値を平均する処理は、Ｓ１０４における平均する処理と同じ処理としてもよい。
【００５０】
次に、制御部１３は平均値と基準値を比べ上下に何度変化しているかを判断する（Ｓ１０９）。これは、Ｓ１０６で記憶した基準の前後方向の傾き角度と、Ｓ１０８で算出した現在の平均の前後方向の傾き角度の差（ずれ）を算出するものである。このことで、基準の作業深さに対してどの程度ずれているかを判断することができる。例えば、代掻き作業機１００であれば、図３の標準深さを基準深さとすれば、図４ではθ１だけ後ろ側に傾いているので、その角度を検出する。また、図５ではθ２だけ前側に傾いているので、その角度を検出する。
【００５１】
次に、制御部１３は表示部１４の画面に表示させる（Ｓ１１０）。これは、Ｓ１０９で算出した基準値とＳ１０８の平均値のずれに基づき、作業深さの状態を示す情報として表示部１４に表示させるものである。このとき、表示は、角度のずれを直接表示させてもよい。例えば、農作業機が基準の傾き角度よりも後傾していれば、後傾した分の角度を示すことで、農作業機の作業深さが深くなっていることを示すことができる。また、農作業機が基準の傾き角度よりも前傾していれば、前傾した分の角度を示すことで、作業者は農作業機の作業深さが浅くなっていることを示すことができる。また、この他、角度のずれを深さの指標に変換して表示部１４に表してもよい。例えば、農作業機が基準の傾き角度よりも後傾していれば、後傾した分だけ農作業機の作業深さが深くなっている指標を示すことで、作業者は作業深さの状態が分かる。また、農作業機が基準の傾き角度よりも前傾していれば、前傾した分だけ農作業機の作業深さが浅くなっている指標を示すことで、作業者は作業深さの状態が分かる。さらに、作業深さの状態は、図や絵で表してもよい。このことで、作業者は直感的に農作業機の作業深さの状態を理解することができる。
【００５２】
次に、Ｓ１０８に戻り、再び、センサ１１からの出力値を平均する算出を行う。このことで、農作業機の前後方向の傾き角度をリアルタイム（例えば、Ｓ１０８で平均値を算出する時間間隔毎）で測定して、そこから作業深さに関する情報として表示部１４に表示させることで、作業者が現在の作業深さの状態を知ることができる。表示部１４に表する間隔としては、０．２秒以上１．５秒以下、さらには０．２秒以上１秒以下、さらには０．３秒以上０．８秒以下等として、作業者が確認しやすい適度な表示間隔とすることができる。また、Ｓ１０８の平均値の算出と、Ｓ１１０の表示部での表示のタイミングはずらしてもよい。例えば、Ｓ１０８の平均値の算出が１秒ごとであれば、Ｓ１１０の表示は０．５秒ごととする等である。すなわち、Ｓ１０８の平均値の算出時間よりも短い時間間隔でＳ１１０の表示を行えば、Ｓ１０８で算出した平均値による作業深さに関する情報を飛ばすことなく確実に表示させることができる。
【００５３】
（平滑化処理の例）
図７は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおいてセンサのデータに対する平滑化処理の例を示すグラフであり、（ａ）が基のデータを示し、（ｂ）が式１によりフィルタをかけたグラフを示し、（ｃ）が式２によるフィルタをかけたグラフを示す。図８は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおいてセンサのデータに対して式２によるフィルタをかけた場合の係数の違いによる例を表すグラフを示す。図７、８のグラフの横軸は時間を表し、縦軸はデータの値を表す。
【００５４】
センサ１１から得られる角度のデータは、トラクタや農作業機の作業時の振動によりばらつきが生じることがある。このため、フィルタを用いるなどして何らかの平滑化処理を行うことで実際の作業深さ（前後方向の傾き角度）に近い値が安定して算出することが可能となる。ここでの平滑化処理は、現在の取得したデータの影響をそれより前に取得したデータを用いて弱めることにより行う。
【００５５】
例えば、図７（ａ）に示すようなデータに対して過去の複数回の平均をとることによるフィルタを用いれば、一定の平滑化処理が可能である。以下には３回の平均を取る場合について式１を用いて説明する。ここでｉは自然数であり、ｉ回目のデータ取得となる。ｘ（ｉ）は今回のデータの値で、ｘ（ｉ−１）は１回前の取得データの値、ｘ（ｉ−２）は２回前の取得データの値を示す。
ｙ（ｉ）＝（ｘ（ｉ）＋ｘ（ｉ−１）＋ｘ（ｉ−２））／３  ・・・・（式１）
【００５６】
この結果が図７（ｂ）に示される。図７（ｂ）に示されるように、図７（ａ）のばらつきは抑えられ、特異点が減っていることが分かる。なお、平均をとる回数は３回に限られない。２回でも一定の効果はあるが、４回、５回と増やしていけばそれだけ平滑化が強まっていく。
【００５７】
さらに、図７（ａ）に示すようなデータに対して、以下の式を用いるフィルタによっても、平滑化処理が可能となる。ここでｉは自然数であり、ｉ回目のデータ取得となる。
ｙ（ｉ）＝α×ｙ（ｉ−１）＋β×ｘ（ｉ）  ・・・・（式２）
【００５８】
式２のα及びβは０〜１の間の値であり、α＋β＝１となるように設定される。ｙ（ｉ−１）は式２における１回前のｙの値であり、一番最初の計算時は前の値がないのでｘ（ｉ）そのものが代入され、ｙ（１）＝ｘ（１）となる。この式は、今回のデータｘ（ｉ）の影響を係数βを用いて弱めることにより平滑化処理を行っている。このため、αの値が大きいほど（すなわちβの値が小さいほど）平滑化が強くなる式である。
【００５９】
図７（ｃ）では、図７（ａ）のデータに対して、式２のα＝０．９、β＝０．１とした場合の結果を示している。図７（ｃ）に示すように図７（ｂ）よりも平滑化されたグラフとなっていることが分かる。
【００６０】
さらに、図８は、式２のα及びβの値を変更した場合の例を示す。Ｌ１はもとのセンサ１１からの値の例である。Ｌ２は式２においてα＝０．８、β＝０．２とした場合のグラフである。Ｌ３は式２においてα＝０．８５、β＝０．１５とした場合のグラフである。Ｌ４は式２においてα＝０．９、β＝０．１とした場合のグラフである。Ｌ５は式２においてα＝０．９５、β＝０．０５とした場合のグラフである。図８からも分かるように、αの値を上げていく（βの値を下げていく）ほど平滑化が進んで行き、極端なデータのばらつきが抑えられていく。ここで、αの値は例えば、０．８５以上、０．９５以下の範囲に設定すれば、かなりの平滑化が可能である。また、αの値は０．５以上でも一定の平滑化が期待できる。
【００６１】
これらの平滑化したデータは、上述した図６のＳ１０４、Ｓ１０８で、平均値をとる代わりに直接用いることもできる。さらに、Ｓ１０４、Ｓ１０８で、平均値をとるためのデータとして、平滑化したデータを用いることで、より安定したデータとすることができる。
【００６２】
（表示部１４による第１の表示例）
図９は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおける第１の表示例を示し、（ａ）は、基準０．０°のときの表示、（ｂ）は、浅い２．５°のときの表示、（ｃ）は、深い２．５°のときの表示を表す。ここでの表示例は表示部１４に表示するものであり、図６のＳ１１０の表示に相当する。ここでの画面表示４０は、例えば、液晶や有機ＥＬ等により表示可能である。
【００６３】
画面表示４０は、縦目盛り４１と現在深さ表示４２から構成され、下部に文字表示４３が併記されている。縦目盛り４１は、画面表示４０の上下方向を長手方向とする長方形の目盛りである。途中に等間隔で目盛り４１ａが記載されている。縦目盛り４１の長方形内部は黒やその他の色で着色されており、縦目盛り４１の周囲の色とは異ならせる。一方で、途中の目盛り４１ａの部分は縦目盛り４１の内部の色とは異なる色になっており、例えば白として、縦目盛り４１の周囲の色と同色としてもよい。また、現在深さ表示４２は横方向を長手方向とする細長の長方形で表示され、横方向両側は縦目盛り４１よりも幅があるはみ出し部４２ａを有している。ここで、はみ出し部４２ａは、少なくとも縦目盛り４１の周囲の色と異ならせて構成する。はみ出し部４２ａは、縦目盛り４１の内部の色と同色としてもよい。また、現在深さ表示４２において縦目盛り４１にかかる部分は反転部４２ｂとなっており、縦目盛り４１の内部とは異なる色で構成され、周囲の色と同色としてもよい。
【００６４】
縦目盛り４１の下側には、文字表示４３が表示されている。ここでは「基準」（図９（ａ））、「浅い」（図９（ｂ））、「深い」（図９（ｃ））の状態を表す文字表示と、その右横に数字による角度の表示がされている。「基準」であれば、図６のＳ１０６で決定された基準値が決まったときや、その後にこの基準値とセンサ１１の角度が同じになったときに、この表示をする。「浅い」は、センサ１１による検出角度により作業深さが、基準よりも浅くなったときに表示する。代掻き作業機１００であれば、図５の状態である。「深い」は、センサ１１による検出角度により作業深さが、基準よりも深くなったときに表示する。代掻き作業機１００であれば、図４の状態である。数字による角度の表示は、「浅い」方向に何度センサ１１が傾いているか、「深い」方向に何度センサ１１が傾いているかを表示する。「基準」であれば、基本的には０．０°となる。これらにより、深さ表示とすることができる。
【００６５】
なお、数字による角度の表示は、深さの度合いを表す数字に置き換えてもよい。例えば、基準深さから深くなっている、又は、浅くなっている距離をｃｍで表す等である。この場合は、予め角度に対する深さの情報を制御部１３に記憶しておくことでできる。この場合、農作業機の機種やトラクタによって異なる可能性があるので、その機種やトラクタに合わせたデータを準備しておくとよい。また具体的な距離でなくとも、代表的な数字に置き換えてもよい。例えば、１〜１０の数字で度合いを表す等である。
【００６６】
現在深さ表示４２は、縦目盛り４１に沿って上下方向に移動して表示される。例えば、基準の状態であれば、縦目盛り４１の上下方向の中央付近で表示する。また、浅い側の表示であれば、基準よりも浅い側に傾斜している角度の度合いに合わせて、上方向に移動して表示する。また、深い側の表示であれば、基準よりも深い側に傾斜している角度の度合いに合わせて、下方向に移動して表示する。これらは、現在深さ表示４２を基準角度からのずれ度合いに応じて移動量を変化させるようにプログラムしておくことで表示が可能となる。これにより、作業者は現在の作業深さを分かり易く知ることができる。なお、最初は、現在深さ表示４２と文字表示４３は表示させずに縦目盛り４１のみの表示として、図６のＳ１０６で基準値が決まった後に、これらを表示させて、基準値が決まったことを分かり易く知らせるようにしてもよい。
【００６７】
（表示部１４による第２の表示例）
図１０は、本発明の農作業機用作業深さ検出システムにおける第２の表示例を示し、（ａ）は、基準０．０°のときの表示、（ｂ）は、浅い２．５°のときの表示、（ｃ）は、深い２．５°のときの表示を表す。ここでの表示例は表示部１４に表示するものであり、図６のＳ１１０の表示に相当する。ここでの画面表示５０は、例えば、液晶や有機ＥＬ等により表示可能である。
【００６８】
画面表示５０には、耕耘部表示５１、耕耘部カバー表示５２、第１整地体表示５３、第２整地体表示５４を有している。これらは、代掻き作業機１００を模式的に絵で表したものであり、耕耘部表示５１、耕耘部カバー表示５２、第１整地体表示５３、第２整地体表示５４は、それぞれ、代掻き作業機１００の耕耘部１３０、耕耘部カバー１１２、第１整地体１１４、第２整地体１１５に相当している。またこれらの、下側には、横方向に延びるラインによって、上から順に、水面表示５５、耕耘部下面表示５６、地面表示５７を有している。耕耘部下面表示５６は、水面表示５５と地面表示５７の間を耕耘部表示５１の上下と共に移動する。さらに、その下には文字表示５８を有している。なお、文字表示５８は、図９の文字表示４３と同様である。
【００６９】
図１０（ａ）の基準の状態では、耕耘部下面表示５６は、水面表示５５と地面表示５７の中間付近にある。そして、図１０（ｂ）の浅い２．５°の状態になると耕耘部表示５１は上に移動し、それにともない耕耘部下面表示５６も上に移動する。このため、耕耘部下面表示５６は、水面表示５５に近いものとなる。また、図１０（ｃ）の深い２．５°の状態になると、耕耘部表示５１は下に移動し、それにともない耕耘部下面表示５６も下に移動する。このため、耕耘部下面表示５６は、地面表示５７に近いものとなる。また、図１０（ｂ）（ｃ）において、第２整地体表示５４は、水面表示５５付近のままの表示となる。このとき、図１０（ａ）の基準位置における、耕耘部カバー表示５２、第１整地体表示５３、第２整地体表示５４の状態は、基準状態表示５９として異なる線種や色で表示させておくと分かりやすい表示となる。
【００７０】
画面表示５０では、基準角度からのずれ度合いに応じて移動量を変化させ、浅い方向の角度の変化の場合は上方向に、深い方向の角度の変化場合は下方向に作図するようにプログラムをしておくことで表示が可能となる。これにより、作業者は分かり易く現在の深さの状態を知ることができる。
【００７１】
以上の様に、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態に設けられた全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を削除したり、他の実施形態の構成に置き換えたり、あるいはまた、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【００７２】
例えば、上記の実施形態では、代掻き作業機１００の例について示したが、これに限らず、３分割式の代掻き作業機や、ロータリ作業機等、トラクタに装着する農作業機における作業深さの状態を検出するために本発明を適用するこができる。
【００７３】
また、センサ１１は、農作業機の装着部に取り付けられる連結部９に設けてもよく、作業深さの状態を同様に検出することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１      トラクタ
３      トップリンク
４      ロワーリンク
９      連結部
１１    センサ
１２    設定入力部
１３    制御部
１４    表示部
１５    出力部
４０、５０  画面表示
１００  代掻き作業機
１１２  耕耘部カバー
１１４  第１整地体
１１５  第２整地体
１２０  装着部
１３０  耕耘部
【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】
2019000073.tif 000008
【図７】
2019000073.tif 000009
【図８】
2019000073.tif 000010
【図９】
2019000073.tif 000011
【図１０】
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