(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
葉緑素が固有に吸収する波長の電磁波をコンバインで刈取搬送中の穀稈の籾に照射する電磁波照射手段と、
前記穀稈の籾に照射した電磁波の反射波を受光する反射波受光手段と、
前記受光した反射波から穀稈の籾の葉緑素含量を測定する葉緑素含量測定手段と、
前記穀稈の籾の葉緑素含量から登熟度を判定する登熟度判定手段と、
前記穀稈の籾の登熟度からコンバインの車速制御をするコンバインの車速制御手段を設けたことを特徴とするコンバインの車速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、米や麦などの穀粒に電磁波を照射して、その外皮表面が含む葉緑素（クロロフィル）の含量を葉緑素固有の吸収帯波長の吸収量より求め、さらに、葉緑素含量が所定値以上である未熟米の割合が多い場合には、コンバインの車速を減速するコンバインの車速制御装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
未熟な穀粒（青米）は、脱穀しにくいし、選別の際には成熟した穀粒（整粒）に混入しないよう注意を払う必要があるなど、その量の多寡はコンバインの収穫作業に影響がある。
本発明は、図１のグラフに示すように、１粒１粒を測定した籾表面に含まれる葉緑素が登熟過程で消滅する現象に着目し、従来困難であった穀稈の籾の登塾度判定を葉緑素含量から決定することにより、精度の高い登塾度を求めるものである。
そして、未熟米（青米）の割合が多い場合には、コンバインの車速を減速して扱ぎ残しやエンジンの過負荷を防止しようとするものである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は次のごとく構成する。
【０００４】
すなわち、本発明は、葉緑素が固有に吸収する波長の電磁波をコンバインで刈取搬送中の穀稈の籾に照射する電磁波照射手段と、
前記穀稈の籾に照射した電磁波の反射波を受光する反射波受光手段と、
前記受光した反射波から穀稈の籾の葉緑素含量を測定する葉緑素含量測定手段と、
前記穀稈の籾の葉緑素含量から登熟度を判定する登熟度判定手段と、
前記穀稈の籾の登熟度からコンバインの車速制御をするコンバインの車速制御手段を設けたことを特徴とするコンバインの車速制御装置である。
【０００５】
本発明では、コンバインで刈取搬送中の穀稈の籾に葉緑素が固有に吸収する波長の電磁波を照射し、この反射波を反射波受光手段が受光する。この受光した反射波から葉緑素含量測定手段が穀稈の籾の葉緑素含量を測定し、穀稈の籾の葉緑素含量から登熟度判定手段が登熟度を判定する。穀稈の籾の登熟度からコンバインの車速制御手段がコンバインの車速を制御する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
図２に、本発明を実施した穀粒の登熟度判定装置の構成図を示す。
登熟度判定装置１は、葉緑素が固有に吸収する波長の電磁波を照射する電磁波照射手段としての発光部１１と、照射した電磁波の反射波を受光する反射波受光手段としての受光部１２と、受光部１２が受光した反射波の受光量から葉緑素含量を測定して登熟度を判定するＣＰＵ１３から構成される。
【０００８】
本発明を実施した登熟度判定装置は以上のような構成で、発光部１１は電磁波を穀粒１４に照射し、受光部１２はその反射波を受光し、ＣＰＵ１３はその反射波の受光量が少なければ穀粒１４に葉緑素が多く含まれ未熟と判定し、反射波の受光量が多ければ葉緑素が少なく完熟と判定する。
【０００９】
以下に本発明の穀粒の登熟度（葉緑素含有割合）判定装置を利用したコンバインの車速制御装置について説明する。
このコンバインは、図３のグラフに示すように、穀稈の籾の登熟度に比例してセンサ出力するセンサを有し、このセンサ出力によってコンバインの最高車速を制御する。
【００１０】
図４に示すフローチャートを参照して、このコンバインの車速制御処理について説明する。
処理を開始すると（ステップ１０１）、まず、このセンサ出力によって刈取搬送中の穀稈の籾の登熟度を判定する（ステップ１０２）。そして、判定した穀稈の籾の登熟度からコンバインの最高車速ＶＲを計算する（ステップ１０３）。次に、コンバインの現在の車速ＶＤを測定して（ステップ１０４）、ＶＲとＶＤの大小を比較し（ステップ１０５）、ＶＲがＶＤより大きいか等しいときはコンバインの車速を減速してエンジンの負荷を軽減する（ステップ１０６）。
【００１１】
このコンバインは、刈取搬送中の穀稈の籾の登熟度を判定して未熟籾が多いと分かったときは車速を落とす。
このように、穀稈の籾の登熟度から車速を制御するため、こぎ残しやエンジンの過負荷を防止できる。
【００１２】
次に、本発明の穀粒の登熟度判定装置を利用したコンバインの揺動回転数制御装置について説明する。
このコンバインは、図５のグラフに示すように、籾の登熟度に比例してセンサ出力するセンサを有し、このセンサ出力によって図６のグラフに示すように、未熟籾の量に比例してコンバインの揺動回転数を上げるように制御する。
【００１３】
図７に、このコンバインの脱穀部の概略図を示す。
脱穀部２は、扱胴２１で脱穀した籾を揺動部２２で選別し、唐箕ファン２３で藁くずなどを吹き飛ばす。
揺動部２２で選別した籾は、一番らせん２４ａおよび二番らせん２４ｂで貯留タンク（図示しない）へ移送する。
【００１４】
図８に、このコンバインの揺動回転数制御装置のブロック図を示す。
揺動回転数制御装置３は、脱穀した籾量を測定する脱穀籾量センサ３１と、脱穀中の籾に含まれる未熟米量を測定する未熟米籾センサ３２と、揺動回転数を測定する揺動回転センサ３３をＣＰＵ３４の入力側に接続し、揺動回転数を調節する揺動回転調節部３５をＣＰＵ３４の出力側に接続する。
【００１５】
図９に示すフローチャートを参照して、このコンバインの揺動回転数制御処理について説明する。
処理を開始すると（ステップ２０１）、まず、脱穀籾量センサ３１の出力によって脱穀した籾量を測定し（ステップ２０２）、次に、未熟米籾センサ３２の出力によって脱穀中の籾に含まれる未熟米量を測定する（ステップ２０３）。
そして、揺動回転センサ３３の出力によって揺動回転数を測定して適正な揺動回転数を計算し（ステップ２０４）、揺動回転調節部３５に適正な調整量を出力する（ステップ２０５）。
【００１６】
このコンバインは、脱穀中の籾に含まれる未熟米量を測定し、未熟米量に応じて扱胴２１下方の揺動部２２を早く回し、後方への送り速度を早めて送り能力を増強する。これにより整粒米籾と未熟米籾の比重差を利用して未熟米籾を遠くへ送り出し、手前の一番らせん２４ａに青米が混入しないようにする。
このように、整粒米籾と未熟米籾を別々の貯留タンクや袋に分離することによって、乾燥するときには整粒米籾だけを乾燥するなどして省エネルギー化を図ることができる。
また、未熟米が分離されるため、その後の籾摺作業が容易となる。
さらに、早生籾など未熟米が多い場合にも、その中から整粒籾を効率的に選別して収穫できるなどの効果を奏する。
【００１７】
次に、本発明の穀粒の登熟度判定装置を利用したコンバインの唐箕風量制御装置について説明する。
このコンバインは、図１０に示すように、籾の登熟度に比例してセンサ出力する登熟度センサ２６を揺動部２２の上部に取付け、この登熟度センサ２６によって図１１のグラフに示すように、未熟籾の量に比例してコンバインの唐箕回転数を上げるように制御する。
なお、２５は揺動部２２で比重選別した未熟米籾を機外に排出する移送棚である。
【００１８】
図１２に、このコンバインの唐箕風量制御装置のブロック図を示す。
唐箕風量制御装置４は、脱穀した籾量を測定する脱穀籾量センサ４１と、脱穀中の籾に含まれる未熟米量を測定する未熟米籾センサ４２と、唐箕回転数を測定する唐箕回転センサ４３をＣＰＵ４４の入力側に接続し、唐箕回転数を調節する唐箕風量調節部４５をＣＰＵ４４の出力側に接続する。
【００１９】
図１３に示すフローチャートを参照して、このコンバインの唐箕風量制御処理について説明する。
処理を開始すると（ステップ３０１）、まず、脱穀籾量センサ４１の出力によって脱穀した籾量を測定し（ステップ３０２）、次に、未熟米籾センサ４２の出力によって脱穀中の籾に含まれる未熟米量を測定する（ステップ３０３）。
そして、唐箕回転センサ４３の出力によって唐箕回転数を測定して適正な唐箕回転数を計算し（ステップ３０４）、唐箕風量調節部４５に適正な調整量を出力する（ステップ３０５）。
【００２０】
このコンバインは、脱穀中の籾に含まれる未熟米量を測定し、未熟米量に応じて扱胴２１下方の唐箕ファン２３を早く回し、唐箕風量を増強する。
これにより、手前の一番らせん２４ａに青米が落ち込まないようにする。
従って、青米が一番らせん２４ａに落ち込まないで機外に排出される分、刈取り面積を拡大することができる。
なお、青米を機外に排出しても芽が出ないので問題にはならない。
【００２１】
この整粒米籾と未熟米籾は別々の貯留タンクや袋に分離することによって、乾燥するときには整粒米籾だけを乾燥するなどして省エネルギー化を図ることができる。
また、未熟米が分離されるため、その後の籾摺作業が容易（ロールを圧接する必要がない、選別が安定するなど）となる。
さらに、早生籾など未熟米が多い場合にも、その中から整粒籾を効率的に選別して収穫できるなどの効果を奏する。
【００２２】
次に、参考例として、水分による電磁波の吸収を利用して、生籾の籾殻が破損し内部の玄米が露出した損傷米を検出する損傷米検出装置について説明する。
図１４に、この損傷米検出装置の構成図を示す。
損傷米検出装置５は、損傷米センサ５１から水分が吸収する波長を含む電磁波５２を照射し、その反射波５３を受光して選別、搬送中の生籾５４によって吸収された電磁波の量を測定する。
【００２３】
図１５に、生籾の籾殻が破損し内部の玄米が露出した損傷米を示す。
生籾５５の籾殻が破損した部分５６は、内部の玄米が露出するため水分が吸収する波長を含む電磁波５２の反射波５３の受光量は減少する。
損傷米センサ５１は、図１６のグラフに示すように、この電磁波５２の反射波５３の受光量が減少して検出水分が増えるに比例してセンサ出力する。
【００２４】
この損傷米検出装置は以上のような構成で、損傷米センサ５１は生籾５４に照射した電磁波５２の反射波５３の受光量が少なければ、生籾５４の内部の玄米が露出して水分を多く吸収する損傷米と判定する。
【００２５】
コンバインによる選別、搬送などの収穫作業中、特に早生（高水分籾）などに損傷が発生しやすいが、従来のコンバインでは籾の損傷を検出することができなかった。
この損傷米検出装置によれば、籾の状態にかかわらず損傷米の発生状況を精度良く検出することが可能となり、脱穀回転制御や車速制御と連動させることによって損傷米の発生を防止して最適な刈取り作業を行うことができる。
また、籾の損傷が少ないため、後工程の乾燥、籾摺、保存における品質の低下も防止できる。
【００２６】
次に、参考例として、この損傷米検出装置を利用して、脱穀回転数を制御するコンバインについて説明する。
図１７に示すように、このコンバインの脱穀部は損傷米センサ５１を一番らせん２４ａの上部に取付け、脱粒後の籾の損傷度合を測定して回転センサ２７で脱穀回転数を測定し、無段プーリ２８で脱穀回転数を調節して脱粒後の籾の損傷が大きければ脱穀回転数を落とす。
【００２７】
図１８に示すフローチャートを参照して、このコンバインの脱穀回転数制御処理について説明する。
処理を開始すると（ステップ４０１）、まず、タイマーをセットして（ステップ４０２）、タイムアップかどうかを判定し（ステップ４０３）、タイムアップでなければ、損傷米センサ５１の損傷割込みがあるかどうかを判定し（ステップ４０４）、損傷割込みがあればカウンタをインクリメントする（ステップ４０５）。タイムアップであれば、カウンタの値から損傷率を計算した後（ステップ４０６）、回転センサ２７の出力によって脱穀回転数を測定する（ステップ４０７）。そして、損傷率が一定値以下かどうかを判定し（ステップ４０８）、一定値以下でなければ無段プーリ２８を調節して脱穀回転数を下げる（ステップ４０９）。
【００２８】
コンバインの収穫作業中に籾は脱穀、選別、搬送されてグレンタンク等に集められるが、その中で脱穀部における籾の損傷の割合が最も多いと考えられる。
このコンバインは、脱粒後の籾の損傷度合を測定し、これによって脱穀回転数を制御する。
従って、脱穀による損傷の無いきれいな籾を収穫することができる。
また、籾殻に損傷がないため後工程（乾燥、籾摺、流通）における品質の低下を防止することができる。
【００２９】
次に、参考例として、脱穀後の穀粒が流れる速さを測定する粒速センサについて説明する。
図１９に、この粒速センサの構成図を示す。
粒速センサ６は、発光部６１から音波または電磁波を照射し、その反射波を受光部６２で受光する。
そして、その反射強度の経時的変化を周波数解析し、これによって得られる基本振動または低次の高周波振動のピーク周波数から移動穀粒６３の速度を検出する。
【００３０】
発光部６１は、速度に対して変動する音波または電磁波を移動穀粒層６３の表面あるいは裏面に照射する。
この場合、Ｘ線は移動穀粒層６３を透過するので不可である。
【００３１】
図２０のグラフに示すように、移動穀粒層６３の面に音波または電磁波を照射すると、反射波の基本振動または低次の高周波振動のピーク値と移動穀粒層６３の速度は明瞭に相関を示す。
この反射波のうちの低い周波数を抽出して一定時間における強度変化を周波数解析すると、図２１のグラフに示す低速（４．９ｃｍ／秒）の穀粒は最初のピークが４１０ｍＨｚで次のピークまで２９５ｍＨｚあり、図２２のグラフに示す高速（１０ｃｍ／秒）の穀粒は最初のピークが８２０ｍＨｚで次のピークまでが６００ｍＨｚある。
従って、反射波のピーク値の違いによって、移動穀粒の速度を検出することができる。
【００３２】
図２３に、この粒速センサ６の受光部６２のブロック図を示す。
受光部６２は、受光センサ６２ａの出力を増幅部６２ｂで増幅して周波数分析部６２ｃに入力し、反射強度の経時的変化を周波数解析し、これによって得られる基本振動または低次の高周波振動のピーク周波数を求める。
そして、その基本振動または低次の高周波振動のピーク周波数をＣＰＵ６２ｄに入力して移動穀粒の速度を検出する。
【００３３】
この粒速センサ６は、移動穀粒層６３の面に光を照射し、その反射光の一定時間における強度変化を周波数解析して移動穀粒層６３の速度を検出する。
従って、移動穀粒層６３の粒速を精度良く測定することができる。
また、層厚を検出するセンサと組合せると穀粒量の検出ができるので、籾摺機やコンバインの制御にも利用できる。
【００３４】
次に、参考例として、この粒速センサを利用したコンバインの唐箕風量調節装置について説明する。
図２４のグラフに示すように、穀粒水分が多くなると穀粒群の移動速度は遅くなり、穀粒水分と穀粒群の移動速度との間には負の相関があると考えられる。
穀粒群の移動速度が遅くなると、図２５に示す脱穀部２の選別室が詰り気味になるので、このときは唐箕風量を増大する必要がある。
【００３５】
この唐箕風量調節装置は、脱穀部２の選別室の穀粒群の通過経路中に粒速センサ６を取付け、穀粒群の移動速度を検出する。
そして、穀粒群の移動速度が低速の場合は唐箕風量を増大する。
従って、穀粒水分が多くなって選別室が詰り気味になると、唐箕風量が増大するので脱穀作業をよりスムーズに行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
従来、脱穀や選別などの収穫作業の際、穀粒がどの程度成熟しているかが分からなかったため、コンバインのエンジンが過負荷になったり、整粒に青米が混入する選別不良を生じたり、不都合が多かったが、本発明では、コンバインで刈取搬送中の穀稈の籾の外皮表面に含まれる葉緑素が登熟過程で消滅する現象に着目して、葉緑素含量から穀稈の籾の登熟度判定を決定するので、穀稈の籾の登熟度を高い精度で判定することができ、これによって収穫作業を適正に行うことができるという効果を奏する。そして、未熟米（青米）の割合が多い場合には、コンバインの車速を減速するので、扱ぎ残しやエンジンの過負荷を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  籾表面の葉緑素含量と反射波輝度の関係を示すグラフである。
【図２】  本発明を実施した穀粒の登熟度判定装置の構成図である。
【図３】  穀稈の籾の登熟度とセンサ出力の関係を示すグラフである。
【図４】  コンバインの車速制御処理のフローチャートである。
【図５】  籾表面の葉緑素含量とセンサ出力の関係を示すグラフである。
【図６】  未熟米量とコンバインの揺動回転数の関係を示すグラフである。
【図７】  コンバインの脱穀部の概略図である。
【図８】  コンバインの揺動回転制御装置のブロック図である。
【図９】  コンバインの揺動回転制御処理のフローチャートである。
【図１０】  コンバインの脱穀部の概略図である。
【図１１】  未熟米量とコンバインの唐箕回転数の関係を示すグラフである。
【図１２】  コンバインの唐箕風量制御装置のブロック図である。
【図１３】  コンバインの唐箕風量制御処理のフローチャートである。
【図１４】  損傷米検出装置の構成図である。
【図１５】  損傷米の概略図である。
【図１６】  検出水分とセンサ出力の関係を示すグラフである。
【図１７】  コンバインの脱穀部の概略図である。
【図１８】  コンバインの脱穀回転数制御処理のフローチャートである。
【図１９】  粒速センサの構成図である。
【図２０】  周波数と穀粒速度の関係を示すグラフである。
【図２１】  低速穀粒の反射波の一定時間における強度変化を示すグラフである。
【図２２】  高速穀粒の反射波の一定時間における強度変化を示すグラフである。
【図２３】  粒速センサの受光部のブロック図である。
【図２４】  穀粒速度と穀物水分の関係を示すグラフである。
【図２５】コンバインの脱穀部の概略図である。
【符号の説明】
１    登熟度判定装置
１１    発光部
１２    受光部
１３    ＣＰＵ
１４    穀粒
２    脱穀部
２１    扱胴
２２    揺動部
２３    唐箕ファン
２４    らせん
２５    移送棚
２６    登熟度センサ
２７    回転センサ
２８    無段プーリ
３    揺動回転制御装置
３１    脱穀籾量センサ
３２    未熟米籾センサ
３３    揺動回転センサ
３４    ＣＰＵ
３５    揺動回転調節部
４    唐箕風量制御装置
４１    脱穀籾量センサ
４２    未熟米籾センサ
４３    唐箕回転センサ
４４    ＣＰＵ
４５    唐箕風量調節部
５    損傷米検出装置
５１    損傷米センサ
５２    電磁波
５３    反射波
５４    生籾
６    粒速センサ
６１    発光部
６２    受光部
６３    移動穀粒
【図１】
0004117853.tif 000002
【図２】
0004117853.tif 000003
【図３】
0004117853.tif 000004
【図４】
0004117853.tif 000005
【図５】
0004117853.tif 000006
【図６】
0004117853.tif 000007
【図７】
0004117853.tif 000008
【図８】
0004117853.tif 000009
【図９】
0004117853.tif 000010
【図１０】
0004117853.tif 000011
【図１１】
0004117853.tif 000012
【図１２】
0004117853.tif 000013
【図１３】
0004117853.tif 000014
【図１４】
0004117853.tif 000015
【図１５】
0004117853.tif 000016
【図１６】
0004117853.tif 000017
【図１７】
0004117853.tif 000018
【図１８】
0004117853.tif 000019
【図１９】
0004117853.tif 000020
【図２０】
0004117853.tif 000021
【図２１】
0004117853.tif 000022
【図２２】
0004117853.tif 000023
【図２３】
0004117853.tif 000024
【図２４】
0004117853.tif 000025
【図２５】
0004117853.tif 000026