(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体（１）の適宜位置に設けた電子カメラ（２）による刈取前の植立穀稈の入力画像の情報からその穀稈長さの長短を検出し、この検出結果に基づき刈取装置（３）で刈り取られた穀稈が脱穀装置（４）の穀稈供給口（５）まで搬送される間に、穀稈の穂先位置を所定の扱深さとなるよう調節制御することを特徴とするコンバイン等の扱深さ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンバイン等の扱深さ制御装置に関し、電子カメラによる入力画像の情報から刈り取られた穀稈の扱深さの調節を行うもの等の分野に属する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
コンバインの作業時に、刈り取られた穀稈長さの長短を検出する扱深さセンサを刈取装置の穀稈搬送部や脱穀装置の穀稈供給口近傍等に設けたものにおいて、例えば、この扱深さセンサによる穀稈の扱深さの最深位置と最浅位置をチェックする両スイッチが、共にＯＮしたときは扱深さが浅くなる側に、共にＯＦＦしたときは扱深さが深くなる側に扱深さ調節部を作動させ、最深スイッチがＯＦＦで最浅スイッチがＯＮしたときは標準扱深さとしての中立状態に各々扱深さを調節するもの等については、既に周知である。
【０００３】
しかし、このように扱深さセンサを刈取装置の穀稈搬送部や脱穀装置の穀稈供給口近傍等に設けているときは、扱深さの検出時期が遅れるため扱深さ調節部における高速度の調節が必要となり、調節用のモータ等が大型となってコストが増大すると共に、調節により穀稈に乱れを生じ易いという難点があった。また、スイッチ方式により穀稈長の長短検出を行うときは、検出精度が最深か最浅かの２点選択のため標準扱深さとしての中立状態の領域が広過ぎて大雑把となり、精度の高い微妙な調節が行われ難く、脱穀性能が阻害される恐れがあった。
【０００４】
そこでこの発明は、植立穀稈の穀稈長さを刈り取り前に検出することにより、穀稈が刈取装置から脱穀装置の穀稈供給口まで搬送される間に余裕をもって扱深さの調節制御を可能にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、機体１の適宜位置に設けた電子カメラ２による刈取前の植立穀稈の入力画像の情報からその穀稈長さの長短を検出し、この検出結果に基づき刈取装置３で刈り取られた穀稈が脱穀装置４の穀稈供給口５まで搬送される間に、穀稈の穂先位置を所定の扱深さとなるよう調節制御することを特徴とするコンバイン等の扱深さ制御装置の構成とする。
【０００６】
【作用】
上記の構成により、コンバインの刈取作業時に、例えば、前方の圃場面に向けて機体１の適宜位置に固定した電子カメラ２により刈取前の植立穀稈の画像を入力し、この入力画像から周波数分析やパワースペクトル分布の算出により穂部と稈部の形態の違い等から穀稈長さの長短を検出し、この検出結果により刈取装置３で刈り取られた穀稈が、刈取搬送部から脱穀装置４の穀稈供給口５まで搬送される間の適切な位置において、モータ等の作動により扱深さを調節する扱深さ調節装置によって穀稈の穂先位置を、設定されている最適の扱深さとなるよう深浅調節制御を行わせる。
【０００７】
【発明の効果】
上記作用の如く、電子カメラ２による入力画像の分析によって穀稈長さの長短を検出し、この検出結果により刈取装置３で刈り取られた穀稈が、脱穀装置４の穀稈供給口５まで搬送される間の適切な位置で扱深さの調節を行うことにより、従来の如く、穀稈長さの長短の検出遅れにより扱深さを高速度で調節する必要が生じるため、調節用のモータ等のコスト増大や調節による穀稈の乱れを生じ易くなったり、スイッチ方式による穀稈長の長短検出を行うため検出精度が大雑把となったりするようなことがなく、入力画像の情報から、穀稈長さを早い時期において迅速且つ高精度に検出することが可能となり、応答遅れのない的確な扱深さの調節制御によって、安定した脱穀性能を保持することができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
コンバインの車台６の下部側に土壌面を走行する左右一対の走行クローラ７を有する走行装置８を配設し、該車台６上にはフィードチェン９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１０を備えた脱穀装置４を載設する。
【０００９】
該脱穀装置４の前方側には、前端位置から植立穀稈を分草する分草体１１と、分草された穀稈を引き起こす引起部１２と、引き起こされた穀稈を刈り取る刈刃部１３と、この刈り取られた穀稈を掻き込み搬送する掻込搬送部１４と、この掻き込み搬送される穀稈を引き継いで該フィードチェン９へ受け渡しする供給搬送部１５等を有する刈取装置３を、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３の一側にコンバインの操作制御を行う操作装置１６と、この操作のための操作席１７とを設け、この操作席１７の後方側に該穀粒タンク１０を配置し、このような刈取装置３，脱穀装置４，走行装置８，操作装置１６等によってコンバインの機体１を構成する。
該操作装置１６の前面部に前方の植立穀稈を撮像可能なＣＣＤカメラ等による電子カメラ２を固定して設けると共に、前記掻込搬送部１４と供給搬送部１５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１８と穀稈センサ後１９とを各々配設し、該供給搬送部１５には、穀稈の穂先側を穂先送りラグ２０ａに保持して搬送する穂先側搬送部２０と、株元側を株元送りチェン２１ａに挟持して搬送する株元側搬送部２１とを各々上・下位置に分離して設け、この供給搬送部１５で搬送される穀稈を脱穀装置４のフィードチェン９に引継ぎ可能な位置に配置して構成する。
【００１１】
該供給搬送部１５の後端部近傍位置に設けた回動支点によって供給搬送部１５の前端側を上下に揺動させるモータ２２を、株元側搬送部２１下面側の適切な位置に設けた揺動アーム２３を介し連動連結すると共に、該モータ２２を、供給穀稈の扱深さを深くする側と浅くする側とに各々駆動させる深方向駆動リレー２４と、浅方向駆動リレー２５とを適宜位置に配置して構成する。
【００１２】
前記電子カメラ２で撮像した入力画像を解析して穀稈の長稈と短稈の判定検出を行う画像解析装置２６を内蔵した、穀稈の扱深さの調節制御を行う扱深さ制御装置２７を設け、この扱深さ制御装置２７には、図２に示す如く、その入力側に穀稈センサ前１８，穀稈センサ後１９，画像解析装置２６等を各々接続すると共に、その出力側に深方向駆動リレー２４，浅方向駆動リレー２５等を各々接続して構成する。
【００１３】
刈取作業時に電子カメラ２により圃場面の植立穀稈を撮像し、この撮像により図３に示す如き画像Ａが入力されたときは、この入力画像Ａを画像解析装置２６により解析を行う。（電子カメラ２の固定位置についてはこれらの作業状態に応じた適正な位置を選択する）
この画像解析を行なうには、図４のフローチャートに示す如く、該入力画像Ａから横軸及び縦軸における適宜の画素区画による分析領域ｆを設定し、この分析領域ｆの輝度の変化を計測して周波数分析を行い、この分析によって、図５に示す如きパワースペクトル分布の画像Ｂを得ることができ、このパワースペクトル分布から低周波成分の情報以外を除去するために、パワースペクトル分布の中心となる直流部から小さい半径（例えば３画素）によるサークル部分以外をマスク処理する。
【００１４】
このマスク処理したものを周波数を導く直交変換を行うことによって、図６に示す如き低周波情報による画像Ｃを再構築することができ、この画像Ｃによる輝度の大まかな分布から各々輝度の異なる二つの領域、つまり穀稈の穂部ａと稈部ｂの垂直方向の幅（長さ）によって、図７に示す如く、予め設定した輝度以上の画素数の平均長さ（又は２値化したときの平均長さ）を算出し、この算出された穂部ａの平均長さａｘと稈部ｂの平均長さｂｘとの比率算出値ｙ（ｙ＝ａｘ／ｂｘ又はｙ＝ａｘ／ａｘ＋ｂｘ）により長稈と短稈の判定を行う。この比率による判定では絶対寸法が不要となり、判定が容易で誤差を少なくすることができる。
【００１５】
この判定結果により長稈が確認されたときは長稈のフラグセットを行い、短稈が確認されたときは短稈のフラグセットを行う。この両フラグセットと共に穀稈センサ前及び後１８，１９がＯＮしたときは各々扱深さ位置が適正かどうかのチェックを行い、適正でないときは深過ぎかどうかをチェックし、深過ぎが確認されたときは、浅方向駆動リレー２５によりモータ２２を駆動させて供給搬送部１５を扱深さが浅くなる方へ移動調節し、逆に浅過ぎが確認されたときは、深方向駆動リレー２４によりモータ２２を駆動させて供給搬送部１５を扱深さが深くなる方へ移動調節する。
【００１６】
このように、穀稈の長稈と短稈の検出を刈り取り前に行うことができるから、刈り取り後における扱深さの調節に対して応答遅れのない的確な制御が可能となる。なお、この長稈と短稈の検出手段は全穀稈投入方式の普通型コンバインの刈高さ制御等に利用しても効果が大である。
前記電子カメラ２の機体１への固定位置を変更して、例えば、前記供給搬送部１５における搬送穀稈を撮像するようにした場合においても、検出が迅速化しているため、穀稈が供給搬送部１５から脱穀装置４の穀稈供給口５まで搬送される間に、扱深さの調節を行うようにすることも可能である。
【００１７】
また、図８のフローチャートに示す如く、前記画像Ａにおいて分析領域ｆを設定し、この分析領域ｆの周波数分析を行い、この分析によってパワースペクトル分布の画像Ｂを得ることができ、このパワースペクトル分布をマスク処理したものを周波数を導く直交変換を行うことにより画像Ｃを再構築し、この画像Ｃによる輝度差を利用して穀稈の穂部ａと稈部ｂの境界ｃを検出する。
【００１８】
この検出された境界ｃと、図９に示す如き画像メモリＤの境界ｍｃの適正範囲との照合を行い、この照合における適合度合を算出し、この算出結果が適正かどうかをチェックし、このチェックにより適正でないときは穀稈の扱深さ位置が深過ぎかどうかをチェックし、深過ぎ又は浅過ぎが確認されたときは、前記の如き要領により各々モータ２２を駆動させて穀稈を浅・深に移動調節する。
【００１９】
このような種々の輝度をもつ単振動信号の合成である画像では、穀稈の穂部ａと稈部ｂとは低周波信号に合成されている高周波領域の強度信号に差異があることが分かっても、その範囲を特定することは困難であった。しかし、画像Ｂ中の輝度分布の特徴を決定づける低周波領域の情報を基にした画像Ｃにより、穀稈の穂部ａと稈部ｂとの境界ｃを求めることができるから、安定した検出精度を得ることが可能となった。
【００２０】
また、図１０のフローチャートに示す如く、前記画像Ａにおいて分析領域ｆを設定し、この分析領域ｆの周波数分析を行い、この分析によってパワースペクトル分布の画像Ｂを得ることができ、このパワースペクトル分布をマスク処理したものを周波数を導く直交変換を行うことにより画像Ｃを再構築し、この画像Ｃから図１１に示す如きヒストグラムを算出し、このヒストグラムを平滑化する曲線ｓと曲線ｇの二つの平滑曲線処理を行い、この二つの曲線ｓ，ｇの交点ｏの輝度（例えば６３）をしきい値として画像Ｃを２値化する。
【００２１】
この２値化により、図１２に示す如き２値画像Ｅを得て、この２値画像Ｅから穀稈の穂部ａと稈部ｂの境界ｃを決定することができる。なお、前記画像Ａの分布領域ｆに２値画像Ｅを当て嵌めると図１３に示す如くなる。
このように、穀稈全体の周波数を導く直交変換を行った画像Ｃは、概ね穂部ａと稈部ｂに分かれその面積は稈部ｂの方が大きいため、ヒストグラムは二つの曲線ｓ，ｇによって穂部ａと稈部ｂの二つの領域に分かれるから、この二つの曲線ｓ，ｇの交点ｏをしきい値として２値化を行うことにより、高精度により穂部ａと稈部ｂの境界ｃの検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  コンバインの全体を示す側面図。
【図２】  穀稈の扱深さ調節時における自動制御回路を示すブロック図。
【図３】  電子カメラで撮像した機体前方の植立穀稈とその分析領域を示す画像図。
【図４】  穀稈の長稈と短稈を判定して扱深さを調節する手順を示すフローチャート。
【図５】  入力画像の分析領域の周波数分析によるパワースペクトル分布を示す画像図。
【図６】  パワースペクトル分布のセンターサークル内の周波数を導く直交変換を示す画像図。
【図７】  周波数を導く直交変換の画像から穀稈の穂部と稈部の平均長さ算出状態を示す画像図。
【図８】  穂部と稈部の境界を検出して扱深さを調節する手順を示すフローチャート。
【図９】  穂部と稈部の境界検出時に画像メモリ上における境界適正範囲を示す画像図。
【図１０】  周波数を導く直交変換によるヒストグラムから２値化の手順を示すフローチャート。
【図１１】  周波数を導く直交変換によるヒストグラムの平滑曲線の交差状態を示す線図。
【図１２】  ヒストグラムから算出したしきい値によって２値化した状態を示す画像図。
【図１３】  ２値化した画像を図４の画像の分析領域に当て嵌めた状態を示す画像図。
【符号の説明】
１．    機体
２．    電子カメラ
３．    刈取装置
４．    脱穀装置
５．    穀稈供給口
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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