JP2594098B2 - Automatic steering device for transplanter - Google Patents
Automatic steering device for transplanterInfo
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- JP2594098B2 JP2594098B2 JP63072267A JP7226788A JP2594098B2 JP 2594098 B2 JP2594098 B2 JP 2594098B2 JP 63072267 A JP63072267 A JP 63072267A JP 7226788 A JP7226788 A JP 7226788A JP 2594098 B2 JP2594098 B2 JP 2594098B2
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- seedlings
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- Transplanting Machines (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は植付け済の苗株の列条を倣いガイドとして、
移植機を自動的に操向せしめる移植機の自動操向装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention uses a row of planted seedlings as a guide,
The present invention relates to an automatic steering device of a transplanter that automatically steers a transplanter.
田植機は、走行機体と該機体の後部に連結された植付
部とからなり、走行機体を走行させつつ、植付部に搭載
した苗株を、該植付部に装備された植付爪の動作によ
り、所定の間隔にて田面上に植付けるものである。The rice transplanter includes a traveling body and a planting portion connected to a rear portion of the body, and while the traveling body is running, a seedling mounted on the planting portion is provided with a planting claw mounted on the planting portion. By the above operation, the plant is planted on the rice field at a predetermined interval.
ところで、苗株相互間の植付け間隔が過度に狭いと、
苗株の生育不良を招来する虞があり、逆に植付け間隔が
過度に広いと、単位面積当たりの収穫量が少なくなるた
め、苗株の植付けは、適正な植付け間隔にて行われるこ
とが望ましい。田植機においては、前記植付爪が走行機
体の走行速度と同期して動作するようになっており、走
行機体の進行方向の植付け間隔は、走行速度の如何に拘
わらず、自動的に前記適正値に保たれるが、走行機体の
進行方向と直交する方向の植付け間隔(以下条間隔とい
う)を前記適正値に保つためには、既に植付けられた苗
株の列条に沿って走行機体を操向させつつ植付けを行わ
せる必要がある。そこで条間隔を前記適正値に保った状
態で植付け作業が行えるように、走行機体を前記苗株の
列条に沿って自動的に操向せしめる自動操向装置を装備
した田植機がある。By the way, if the planting interval between seedlings is too narrow,
There is a risk of causing poor growth of the seedlings. Conversely, if the planting interval is too wide, the yield per unit area will decrease, so it is desirable that planting of the seedlings be performed at appropriate planting intervals . In the rice transplanter, the planting claw operates in synchronization with the traveling speed of the traveling machine, and the planting interval in the traveling direction of the traveling machine is automatically adjusted to the appropriate value regardless of the traveling speed. However, in order to keep the planting interval in the direction perpendicular to the traveling direction of the traveling body (hereinafter referred to as the "strain interval") at the appropriate value, the traveling body is moved along the rows of the already planted seedlings. It is necessary to make planting while steering. Therefore, there is a rice transplanter equipped with an automatic steering device that automatically steers the traveling machine body along the rows of the seedlings so that the planting operation can be performed with the interval between the rows kept at the appropriate value.
この自動操向装置の一例として、特開昭53−127113号
に開示されている発明がある。これは、現状の植付け条
に隣接する既植苗の列条に赤外線を照射し、走行機体の
側部に左右方向に並設した複数個の受光素子からなるセ
ンサにより前記既植苗からの反射光を受光する場合に、
これらのセンサの内、前記の列条の直上に位置するセン
サにより前記反射光の受光がなされることを利用し、所
定のセンサにより常に受光がなされるように操向制御を
行うことにより、既植苗の列条に対する走行機体の相対
位置を適正位置に保つものであり、前記所定のセンサよ
りも左側(又は右側)に位置するセンサにより受光がな
された場合には、走行機体の相対位置が右(又は左)に
ずれていると判断して、このずれを解消すべく、左方向
(又は右方向)に所要量の操舵を行う構成となってい
る。As an example of the automatic steering device, there is an invention disclosed in JP-A-53-127113. This involves irradiating infrared rays to the rows of the already planted seedlings adjacent to the current planting strips, and reflecting light from the previously planted seedlings by a sensor comprising a plurality of light receiving elements arranged side by side on the side of the traveling body. When receiving light,
By utilizing the fact that the sensor positioned directly above the row of the sensors receives the reflected light, a steering control is performed so that a predetermined sensor always receives the light. The relative position of the traveling body with respect to the rows of the seedlings is maintained at an appropriate position, and when light is received by a sensor located on the left side (or right side) of the predetermined sensor, the relative position of the traveling body is shifted to the right. It is determined that the vehicle is deviated to the left (or left), and a required amount of steering is performed leftward (or rightward) in order to eliminate the deviation.
しかしながら前記発明においては、赤外線の苗株の列
条からの反射波の時系列的検出値を操向制御に用いてい
るため、前記苗株の列条が僅かでも不規則となっている
と、前輪操舵装置に不必要動作を指令し、その動きがハ
ンチング的挙動を示し、植えられた苗が不規則となり、
またセンサから発せられた赤外線が前記苗株の列条から
逸脱する虞があった。これを解決するために2次元的に
前記苗株の列昭を撮像するビデオカメラ等を用いて自動
操向する装置が開示されている(特開昭62−61509号公
報)。前記公報に開示された発明は、ビデオカメラを用
いて苗株の列条を撮像し、その画像情報の緑色成分と青
色成分との色差を演算し、この色差の画像情報を設定閾
値に基づいて2値化し、2値化された画素の座標毎にそ
の座標を通過する線分を極座標系で表わされるハフ値と
その角度として定義し、同一ハフ値をとる頻度を係数
し、その最大値のハフ値及びその角度から線分を特定
し、その線分を苗列とみなすものである。However, in the invention, since the time-series detected values of the reflected waves from the rows of the infrared seedlings are used for steering control, if the rows of the seedlings are slightly irregular, Unnecessary operation is commanded to the front wheel steering device, the movement shows hunting behavior, and the planted seedling becomes irregular,
In addition, there is a possibility that infrared rays emitted from the sensor may deviate from the rows of the seedlings. In order to solve this problem, there has been disclosed an automatic steering apparatus using a video camera or the like which two-dimensionally captures the image of the seedlings (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-61509). The invention disclosed in the above publication captures a row of seedlings using a video camera, calculates the color difference between the green component and the blue component of the image information, and calculates the image information of the color difference based on a set threshold. For each binarized pixel coordinate, a line segment passing through the binarized pixel is defined as a Hough value expressed in a polar coordinate system and its angle, and the frequency of taking the same Hough value is coefficientd. A line segment is specified from the Huff value and its angle, and the line segment is regarded as a seedling row.
しかしながら前記発明においては、前記角度を機体の
進行方向に設けた基準線と線分とのなす角とし、前記ハ
フ値を前記基準線の所定位置と前記線分との左右方向距
離としており、前記線分が基準線に対して前記所定位置
より前方で大きく傾いて交差している場合、前記ハフ値
と前記角度とは異なる方向の操舵情報となる。例えば、
前記線分が左に傾いて基準線と交差している場合、ハフ
値は右に操向する情報となり、角度は左に操向する情報
となるので、その優先順位を読取ることができない。従
って前輪のみの操向ではその両方の値を同時に0に近づ
けるのは困難であり、前記発明の如く4輪操舵が必要と
なる。However, in the invention, the angle is an angle formed by a reference line and a line segment provided in the traveling direction of the fuselage, and the Hough value is a horizontal distance between a predetermined position of the reference line and the line segment. When the line segment intersects with the reference line with a large inclination in front of the predetermined position, steering information in a direction different from the Huff value and the angle is obtained. For example,
If the line segment is inclined to the left and intersects the reference line, the Huff value is information for steering to the right and the angle is information for steering to the left, so that the priority order cannot be read. Therefore, it is difficult to make both the values close to 0 at the same time by steering only the front wheels, and four-wheel steering is required as in the above-described invention.
またハフ値が角度の増加に従い大きくなるので、角度
が大きくなると苗列に対する追従が悪くなる虞があっ
た。In addition, since the Hough value increases as the angle increases, there is a possibility that the follow-up to the seedling row may become poor when the angle increases.
本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、ハフ
値とその角度との優先順位を読み取れるようにハフ値を
求めることにより、走行機体の進行方向が基準となる苗
列に対して大きく傾いていても、優先順位によりその操
向情報を読取り、苗列に対する追従をよくすると共に、
前輪操舵だけの操向制御で精度のよい自動操向装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and by obtaining a Huff value so that the priority order between the Huff value and the angle thereof can be read, the traveling direction of the traveling body is greatly inclined with respect to the reference seedling row. Even if it is, read the steering information by priority and improve the follow-up to the seedling row,
An object of the present invention is to provide an accurate automatic steering device by steering control of only front wheel steering.
本発明に係る移植機の自動操向装置は、植付け済の苗
株の列条に倣い自動操向する移植機の自動操向装置装置
において、前記苗株の列条を撮像する苗列撮像装置と、
該苗列撮像装置にて撮像された画像を抽出する2値化手
段と、2値化された画素を直線近似する手段と、該手段
により求められた線分と画像における機体の進行方向に
設定してある基準線とのなす角度及び前記基準線に設け
た基準点と前記線分との距離の進行方向と直交する方向
の成分を算出する手段と、前記角度及び成分を操向情報
として用い自動操向する手段とを具備することを特徴と
する。An automatic steering apparatus for a transplanting machine according to the present invention is an automatic steering apparatus for a transplanting machine that automatically steers according to the rows of planted seedlings. When,
A binarizing means for extracting an image taken by the seedling array imaging device, a means for linearly approximating the binarized pixel, and setting the line segment obtained by the means and the direction of travel of the body in the image Means for calculating an angle between the reference line and a reference point provided on the reference line and a component in a direction orthogonal to a traveling direction of a distance between the line segment, and using the angle and the component as steering information. Means for automatic steering.
本発明においては、ハフ値を基準点と苗列の線分との
最短距離の進行方向と直交する方向の成分として求めて
おり、基準線と線分とのなす角度が大きい場合ハフ値が
小さくなるので、その場合は線分と基準線とのなす角度
を優先して自動操向する。In the present invention, the Huff value is obtained as a component in a direction orthogonal to the traveling direction of the shortest distance between the reference point and the line segment of the seedling row, and the Huff value is small when the angle between the reference line and the line segment is large. Therefore, in this case, automatic steering is performed with priority given to the angle between the line segment and the reference line.
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第1図は本発明に係る田植機の自動操向装置(以下
本発明装置という)を装備した乗用田植機の側面図、第
2図はその平面図である。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a side view of a riding rice transplanter equipped with a rice transplanter automatic steering apparatus (hereinafter, referred to as the present invention apparatus) according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.
図においてAは、左右各一対の前輪1,1及び後輪2,2に
支持された走行機体であり、該走行機体Aは、その前部
に搭載した動力部3にて発生された動力を、図示しない
主クラッチ,変速機等の伝動機構を介して後輪2.2に伝
達し、該後輪2,2の回転により、田面上を自走する。In the drawing, A is a traveling body supported by a pair of left and right front wheels 1,1 and rear wheels 2,2, and the traveling body A transmits power generated by a power unit 3 mounted on a front part thereof. The power is transmitted to the rear wheel 2.2 through a transmission mechanism such as a main clutch and a transmission (not shown), and the rear wheel 2, 2 rotates to run on the rice field surface.
またBは、走行機体Aの後部に装着された3点リンク
機構4の後端部に、該機構4の昇降動作に伴って、走行
機体Aに対して昇降自在となるように取付られた植付部
であり、該植付部Bは、6条植えの田植機の場合、第2
図に示す如く、その後端部の左右両側に一対の植付爪7,
7を備え、左右方向に互いに適長離隔させて並設された
3組の苗植装置6,6,6、該苗植装置6,6,6の上側に左右方
向への摺動自在に取付けられた苗載台8、及び苗植装置
6,6,6の下側に、左右方向に互いに適長離隔させて、前
後方向に揺動自在に取付けられた3個のフロート9,9,9
等から構成されている。而して、3点リンク機構4の動
作により田面上に降下された植付部Bは、走行機体Aに
牽引されて、フロート9,9,9の作用により田面上を滑走
しつつ、苗植装置6,6,6の夫々の植付爪7,7…の動作によ
り、苗載台8上に載置されこれに沿って滑動落下する苗
マットを、苗載台8の最下部において、数株づつの苗株
に切り分け、田面上に列条をなして植付ける。B is attached to the rear end of the three-point link mechanism 4 attached to the rear part of the traveling body A so as to be able to move up and down with respect to the traveling body A as the mechanism 4 moves up and down. In the case of a six-row rice transplanter, the planting portion B is the second planting portion.
As shown in the figure, a pair of planting claws 7,
7, three sets of seedling plants 6, 6, 6 arranged side by side at an appropriate distance in the left-right direction, and slidably mounted in the left-right direction on the upper side of the seedling plants 6, 6, 6 Seedling platform 8 and seedling planting equipment
Three floats 9,9,9, which are attached to the lower side of 6,6,6 so as to be able to oscillate in the front-rear direction, separated by an appropriate length in the left-right direction
And so on. Thus, the planting section B, which has been lowered on the rice field by the operation of the three-point link mechanism 4, is pulled by the traveling machine A, and slides on the rice field by the action of the floats 9, 9, 9 while planting the seedlings. By the operation of the planting claws 7, 7,... Of the devices 6, 6, 6, ..., the seedling mat placed on the seedling mounting table 8 and sliding down along the seedling mounting table 8 The plants are cut into individual seedlings and planted in rows on the rice field.
走行機体Aの、前輪1,1の中心よりもやや前方の左右
両側には、一対のマーカ取付杆10a,10aの基端部が、水
平面内での回動自在に取付けてあり、該取付杆10a,10a
の下方に向けて屈曲された先端部には、容易に視認可能
なように、黄色のプラスチックにて円柱状に成形された
マーカ10,10が、田面の上方に適長離隔させて夫々固着
されている。マーカ取付杆10a,10aは夫々の先端部を、
第1図及び第2図に示す如く、左前方又は右前方に突出
させた位置と、走行機体Aの下部に収納された位置との
いずれか一方の位置にて選択的に拘束できるようにして
あり、左側(又は右側)の取付杆10aが突出位置にある
場合に、この先端の前記マーカ10を、走行機体Aの左側
(又は右側)の既植苗の列条に一致させることにより、
植付部Bにより植付けられる苗株と、前記既植苗の列条
との間の条間隔を所定値に保つことができる。On both left and right sides of the traveling body A, slightly forward of the center of the front wheels 1, 1, base end portions of a pair of marker mounting rods 10a, 10a are rotatably mounted in a horizontal plane. 10a, 10a
Markers 10, 10 formed of yellow plastic in a cylindrical shape are attached to the tips bent downward toward the lower side of the rice pad with a suitable distance above the rice field surface. ing. Marker mounting rods 10a, 10a
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, it is possible to selectively restrain at one of a position protruding leftward or rightward and a position stored at the lower part of the traveling body A. Yes, when the left (or right) mounting rod 10a is in the protruding position, by matching the marker 10 at the tip with the row of the planted seedling on the left (or right) of the traveling machine A,
The interval between the seedlings planted by the planting section B and the rows of the already planted seedlings can be kept at a predetermined value.
また、走行機体Aの、後輪2,2の上端よりもやや前上
方の左右両側には、その先端部を左右に突出させて、セ
ンサ取付杆21L,21Rが固着してあり、該取付杆21L,21Rの
先端部には、苗列撮像装置20L,20Rが取付けてある。第
3図は苗列撮像装置20Lの取付状態を示す拡大側面図、
第4図はその平面図である。Further, sensor mounting rods 21L, 21R are fixed to the left and right sides of the traveling body A slightly forward and upper than the upper ends of the rear wheels 2, 2, and sensor mounting rods 21L, 21R are fixed. Seedling imaging devices 20L, 20R are attached to the distal ends of 21L, 21R. FIG. 3 is an enlarged side view showing an attached state of the seedling row imaging device 20L,
FIG. 4 is a plan view thereof.
苗列撮像装置20Lは、カラービデオカメラ20Laを用
い、走行機体の進行方向に対して前下方にそのレンズ部
の中心を向け、その取付位置から所定距離前下方の田面
上に前行程で植えられた苗列のうちの最外側の4株程度
の苗株を撮像できるようにその前後方向の取付角度を設
定され、その視野内にて撮像された画像を後述する画像
処理部22に伝達する。The seedling row imaging device 20L is planted in a front stroke on a rice field a predetermined distance before and downward from the mounting position by using the color video camera 20La with the center of the lens portion directed forward and downward with respect to the traveling direction of the traveling machine. The mounting angle in the front-rear direction is set so that about four outermost seedlings in the seedling row can be imaged, and an image picked up in the field of view is transmitted to an image processing unit 22 described later.
走行機体Aの右側に位置する苗列撮像装置20Rは前記
左側の苗列撮像装置20Lと同様に取付けられている。The seedling row imaging device 20R located on the right side of the traveling machine A is attached similarly to the left seedling row imaging device 20L.
走行機体Aの後部には運転席DSが設けてあり、該運転
席DSの左側には、前記変速機の変速段の変更及び前記主
クラッチの係脱を行うための主変速レバ11が、また運転
席DSの右側には、作業選択レバ12が夫々配設されてい
る。A driver's seat DS is provided at the rear of the traveling body A, and on the left side of the driver's seat DS, a main shift lever 11 for changing a gear position of the transmission and disengaging the main clutch, On the right side of the driver's seat DS, work selection levers 12 are provided, respectively.
第5図は、作業選択レバ12の取付位置近傍の上方から
の拡大平面図である。作業選択レバ12は、その下部を走
行機体Aの適宜位置に枢支してある一方、走行機体Aの
上部に固設された案内板13に前後方向を長手方向として
形成された案内孔14にその中途部を挿通させてあり、該
孔14に沿って、これを前後方向又は左右方向に回動操作
し、所定の係止位置にて係止せしめることにより、種々
の作業状態を選択できるようにしたものである。FIG. 5 is an enlarged plan view of the work selection lever 12 near the mounting position from above. The work selection lever 12 has a lower portion pivotally supported at an appropriate position on the traveling body A, and a guide hole 14 formed in a guide plate 13 fixed on the upper portion of the traveling body A with the longitudinal direction being the longitudinal direction. The middle part is inserted, and it is rotated along the hole 14 in the front-rear direction or the left-right direction and locked at a predetermined locking position, so that various working states can be selected. It was made.
即ち、該レバ12を前記案内孔14の後半部(第5図にお
いては右半部)において、前後方向に回動操作すること
により、前記3点リンク機構4の図示しない昇降用油圧
シリンダへの圧油の送給方向を切換え、該シリンダの動
作により植付部Bが走行機体Aに対して上昇又は下降
し、前記後半部の中途部に右向きに分岐形成された係止
部14aに係止せしめることにより、植付部Bが適宜の高
さ位置にて停止するようになっている。また、前記作業
選択レバ12を案内孔14の前半部に回動操作することによ
り、図示しない植付けクラッチが係合され、動力部3か
らの動力が伝達されて、植付部Bがその動作を開始する
ようになっており、該レバ12を案内孔14の最前部に係止
させた場合には、植付部Bの動作速度が高速となり、案
内孔14の前半部の中途部に係止させた場合には、植付部
Bの動作速度が低速となる。更に、前記2個所の係止位
置の夫々において、案内孔14に左右に分岐形成された横
孔14b,14cに沿って、作業選択レバ12を右又は左に回動
操作することにより、右側又は左側の前記マーカ10が突
出されると同時に、逆側のマーカ10が収納されるように
なっている。That is, the lever 12 is rotated in the front-rear direction in the rear half portion (the right half portion in FIG. 5) of the guide hole 14 so that the three-point link mechanism 4 is moved to the lifting hydraulic cylinder (not shown). The direction of pressurized oil supply is switched, and the operation of the cylinder raises or lowers the planting portion B with respect to the traveling body A, and locks the locking portion 14a which is formed to branch rightward in the middle of the rear half. By doing so, the planting section B stops at an appropriate height position. By rotating the work selection lever 12 to the front half of the guide hole 14, a planting clutch (not shown) is engaged, power from the power unit 3 is transmitted, and the planting unit B performs its operation. When the lever 12 is locked at the forefront of the guide hole 14, the operating speed of the planting portion B becomes high, and the lever 12 is locked at a middle portion of the front half of the guide hole 14. In this case, the operating speed of the planting section B becomes low. Further, at each of the two locking positions, the work selection lever 12 is rotated right or left along the horizontal holes 14b and 14c branched from the left and right of the guide hole 14, thereby turning the work selection lever 12 rightward or leftward. At the same time as the left marker 10 is projected, the opposite marker 10 is stored.
第6図は前輪1,1の操舵機構の模式的平面図である。 FIG. 6 is a schematic plan view of a steering mechanism for the front wheels 1, 1. FIG.
図において30は、その長手方向を左右方向として走行
機体Aの下部に水平に固着されたフロントアクスルであ
り、該フロントアクスル30の左,右両端部には、左,右
の前輪1,1を夫々軸支するナックルアーム32,32が、キン
グピン31,31を介して水平面内での回動自在に枢支され
ている。また、前記フロントアクスル30の上面の適宜位
置には、枢軸33が上向きに立設されており、該枢軸33に
は、第6図に示す如き変形T字形の平面形状を有する回
動部材34が、T字形の交叉部を水平面内での回動自在に
枢支して取付けられている。該回動部材34のT字形の縦
線に相当する部分は、前方に突出させてあり、その端部
は、各別のリンク部材35,36を介して前記ナックルアー
ム32,32の前端部と夫々連結させてある。また、回動部
材34のT字形の横線に相当する部分の右側の端部は、そ
の基端部を走行機体Aの前部に水平面内での回動自在に
枢支してなる操向シリンダ40のピストンロッド40aの先
端部に、また左側の端部は、前記操向シリンダ40への圧
油の送給方向を切換える方向切換弁41のスプール41aの
一端部に夫々係止してある。該方向切換弁41は、4ポー
ト3位置切換式であり、運転席DSの前部に配設された前
輪操舵用のハンドル15が左又は右方向に回動操作された
場合に、これに応動して鉛直面内にて回動し、その下部
が後又は前方向に移動する回動アーム16の下端部に、前
記スプール41aの他端部を係止させて配設されている。In the figure, reference numeral 30 denotes a front axle horizontally fixed to the lower part of the traveling body A with its longitudinal direction being the left-right direction. Left and right front wheels 1, 1 are provided at both left and right ends of the front axle 30. The knuckle arms 32, 32, which are respectively supported, are rotatably supported on a horizontal plane via king pins 31, 31, respectively. At an appropriate position on the upper surface of the front axle 30, a pivot 33 is provided so as to face upward. A pivot member 34 having a deformed T-shaped planar shape as shown in FIG. , And a T-shaped crossing portion is pivotally supported in a horizontal plane. A portion corresponding to the T-shaped vertical line of the rotating member 34 is projected forward, and its end is connected to the front ends of the knuckle arms 32, 32 through separate link members 35, 36. Each is connected. A right-hand end of a portion corresponding to the T-shaped horizontal line of the turning member 34 is a steering cylinder having its base end pivotally supported on the front of the traveling body A so as to be rotatable in a horizontal plane. An end of the piston rod 40a and an end on the left side thereof are engaged with one end of a spool 41a of a direction switching valve 41 for switching a direction in which hydraulic oil is supplied to the steering cylinder 40, respectively. The direction switching valve 41 is a four-port, three-position switching type, and responds to turning of the front wheel steering handle 15 disposed in front of the driver's seat DS to the left or right. The spool 41a rotates in the vertical plane, and the lower portion thereof is disposed at the lower end of the rotating arm 16 which moves backward or forward by locking the other end of the spool 41a.
本発明装置の油圧回路は、前記操向シリンダ40、前記
方向切換弁41、動力部3から駆動力を伝達されて回転す
る油圧ポンプP、及び4ポート3位置切換式の電磁方向
切換弁V等から構成されており、油圧ポンプPからの圧
油は、分配弁42により2方向に分岐され、一方が方向切
換弁41を経て、また他方が電磁方向切換弁Vを経て、夫
々操向シリンダ40に送給されるようになしてある。The hydraulic circuit of the device of the present invention includes the steering cylinder 40, the direction switching valve 41, a hydraulic pump P that rotates by receiving a driving force from the power unit 3, and a four-port three-position switching electromagnetic direction switching valve V. The pressure oil from the hydraulic pump P is branched in two directions by a distribution valve 42, one of which passes through a direction switching valve 41 and the other passes through an electromagnetic direction switching valve V, and is provided with a steering cylinder 40, respectively. To be sent to
前述の如く、方向切換弁41のスプール41aは、回動ア
ーム16の下端部に係止してあり、ハンドル15が右方向に
回動操作され、回動アーム16が第6図における時計廻り
に回動した場合、前記スプール41aは該アーム16の下端
部によって押圧され、方向切換弁41を通過した圧油が操
向シリンダ40の進出側油室に送給され、ピストンロッド
40aが進出する結果、前記回動部材34が第6図における
時計廻りに回動し、該部材34の前端に係止したリンク部
材35,36を介して、ナックルアーム32,32と共に、前輪1,
1は右に操舵される。また前記ハンドル15が左方向に回
動操作された場合、方向切換弁41を通過した圧油が操向
シリンダ40の退入側油室に送給され、ピストンロッド40
aが退入する結果、操舵機構が前述の場合と逆方向に動
作して前輪1,1は左に操舵される。As described above, the spool 41a of the direction switching valve 41 is locked at the lower end of the rotating arm 16, the handle 15 is rotated rightward, and the rotating arm 16 is turned clockwise in FIG. When rotated, the spool 41a is pressed by the lower end of the arm 16, and the pressure oil that has passed through the direction switching valve 41 is supplied to the advance side oil chamber of the steering cylinder 40, and the piston rod
As a result of the advance of 40a, the rotating member 34 rotates clockwise in FIG. 6, and the knuckle arms 32 and 32 and the front wheel 1 are connected via link members 35 and 36 locked to the front end of the member 34. ,
1 is steered to the right. When the handle 15 is rotated leftward, the pressure oil that has passed through the direction switching valve 41 is supplied to the retreat-side oil chamber of the steering cylinder 40, and the piston rod 40
As a result of a retreat, the steering mechanism operates in the opposite direction to that described above, and the front wheels 1, 1 are steered to the left.
また、前記電磁方向切換弁VのソレノイドSl(又はソ
レノイドSr)が励磁された場合には、油圧ポンプPから
の圧油が、該弁Vを通過して操向シリンダ40の退入側
(又は進出側)油室に送給され、この圧油によりピスト
ンロッド40aが退入(又は進出)する結果、前記ハンド
ル15が左方向(又は右方向)に回動操作された場合と同
様に、前記回動部材34が第6図における時計廻り(又は
反時計廻り)に回動し、該部材34の前端に係止したリン
ク部材35,36を夫々介して、ナックルアーム32,32と共に
左右の前輪1,1は左(又は右)に操舵される。Further, when the solenoid Sl (or the solenoid Sr) of the electromagnetic directional control valve V is excited, the pressure oil from the hydraulic pump P passes through the valve V and enters the retreating side of the steering cylinder 40 (or As a result of the piston rod 40a being retracted (or advanced) by this pressure oil, the handle 15 is rotated leftward (or rightward) in the same manner as described above. The rotating member 34 rotates clockwise (or counterclockwise) in FIG. 6 and the left and right front wheels together with the knuckle arms 32, 32 via link members 35, 36 locked at the front end of the member 34, respectively. 1,1 is steered left (or right).
このようにして操舵される前輪1,1の操舵角を検出す
べく、前記キングピン31,31の一方に、該ピン31の回動
位置に応じた電位を出力するポテンショメータを用いて
なる操舵角センサ38が装着されている。該操舵角センサ
38は、直進に対して右に操向されているときは負の電位
を出力し、また左に操向されているときは正の電位を夫
々出力する。In order to detect the steering angle of the front wheels 1, 1 thus steered, a steering angle sensor using a potentiometer that outputs a potential according to the rotational position of the king pin 31 to one of the king pins 31, 31. 38 is installed. The steering angle sensor
38 outputs a negative potential when the vehicle is steered to the right with respect to straight ahead, and outputs a positive potential when the vehicle is steered to the left.
またハンドル15に操作力が加えられていない場合に
は、電磁方向切換弁Vを通過した圧油による油圧シリン
ダ40の動作により回動部材34の回動位置が変化したとき
においても、方向切換弁41は、スプール41aに設けたば
ねの作用によりその中立位置をとるようにしてあり、こ
れと共にハンドル15は直進走行状態に復帰するようにな
っている。そしてハンドル15に連結されたステアリング
コラム15aの基端部には、該ハンドル15が直進状態から
右又は左方向に回動操作された場合にオンする手動操舵
検出スイッチ54(第7図参照)が配設してある。When the operating force is not applied to the handle 15, even when the turning position of the turning member 34 is changed by the operation of the hydraulic cylinder 40 due to the pressure oil passing through the electromagnetic direction switching valve V, the direction switching valve 41 is configured to assume its neutral position by the action of a spring provided on the spool 41a, and the handle 15 is thereby returned to the straight running state. At the base end of the steering column 15a connected to the steering wheel 15, a manual steering detection switch 54 (see FIG. 7) which is turned on when the steering wheel 15 is rotated rightward or leftward from a straight running state. It is arranged.
さて、第7図は本発明装置の要旨である制御系のブロ
ック図であり、第8図は画像処理部の構成を示すブロッ
ク図である。図において50はマイクロプロセッサを用い
てなる操向制御部であり、該制御部50の入力ポートa1に
は画像処理部22の出力が与えられている。画像処理部22
はマイクロプロセッサを用いてなり、その分解能は縦横
夫々256画素を有している。また画像処理部22は作業選
択レバ12が案内孔14の前記横孔14bもしくは横孔14cに沿
って左方向又は右方向に回動操作され、左側又は右側の
前記マーカ10が突出された場合に切換わり、左右の苗列
撮像装置20L,20Rを選択する選択スイッチ221、NTSC方式
のビデオカメラ入力信号をこの画像処理部の画素毎に赤
色、緑色、青色の各色信号R,G,Bに分離するNTSCデコー
ダからなるカメラ入力信号変換部222、分離された赤、
緑、青の各色信号R,G,Bに基づき、後述する演算により
画像情報を2値化する2値化演算部225、2値化された
画素のうち所定の画素間距離を有する画素を抽出する画
素抽出部226、抽出された画素により直線近似を行うハ
フ変換部227の順で接続されてなり、前記2値化演算部2
25、画素抽出部226、ハフ変換部227は前記マイクロプロ
セッサによりその演算を行っている。またハフ変換部22
7及びカメラ入力信号変換部222は画像情報演算結果及び
直線近似結果等の各種情報をビデオ信号出力に変換する
モニタ出力信号変換部223に接続され、変換されたビデ
オ信号により前記各種情報を表示するカラーモニタ224
がモニタ出力信号変換部223に接続されている。そして
ハフ変換部227からの出力が操向制御部50の入力ポートa
1に与えられる。FIG. 7 is a block diagram of a control system which is a gist of the present invention, and FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an image processing unit. 50 in the figure is a steering control unit comprising using a microprocessor, the output of the image processing unit 22 is given to the input port a 1 of the control unit 50. Image processing unit 22
Uses a microprocessor, and has a resolution of 256 pixels in each of the vertical and horizontal directions. The image processing unit 22 is operated when the work selection lever 12 is rotated leftward or rightward along the horizontal hole 14b or the horizontal hole 14c of the guide hole 14, and the left or right marker 10 is projected. Selector switch 221 for switching and selecting left and right seedling row imaging devices 20L, 20R, separates NTSC video camera input signal into red, green, blue color signals R, G, B for each pixel of this image processing unit The camera input signal converter 222 consisting of an NTSC decoder
Based on the green and blue color signals R, G, and B, a binarization operation unit 225 that binarizes image information by an operation described later, and extracts pixels having a predetermined pixel-to-pixel distance from the binarized pixels And a Huff transform unit 227 that performs linear approximation by the extracted pixels.
25, the pixel extraction unit 226, and the Hough conversion unit 227 perform their operations by the microprocessor. The Huff converter 22
7 and the camera input signal converter 222 are connected to the monitor output signal converter 223 which converts various information such as image information calculation results and linear approximation results into video signal outputs, and displays the various information by the converted video signals. Color monitor 224
Are connected to the monitor output signal converter 223. The output from the Hough converter 227 is the input port a of the steering controller 50.
It is given to the 1.
また操向制御部50の入力ポートa2には、前記操舵角セ
ンサ38の出力電位が与えられており、該入力ポートa2に
入力される信号は、操向制御部50の入力インタフェース
にて所定の処理を施され、前輪1,1の現状の操舵角に対
応するディジタルデータDとして、操向制御部50のCPU
に取込まれるようになっている。Also the input port a 2 of the steering control unit 50, the output potential of the steering angle sensor 38 and is supplied, the signal input to the input port a 2, at the input interface of the steering control unit 50 The CPU of the steering control unit 50 performs predetermined processing and outputs digital data D corresponding to the current steering angle of the front wheels 1 and 1.
Is to be taken into.
また操向制御部50の入力ポートa3には、運転席DSに着
座した作業者による手動操作可能な位置に配設され、自
動操向を行わせる場合に、オンされる自動スイッチ51が
接続されており、該スイッチ51がオンされた場合に、入
力ポートa3はハイレベルに転じる。Also the input port a 3 of the steering control unit 50 is disposed in the manually operable position by an operator seated on the driver's seat DS, when to perform automatic steering, connection an automatic switch 51 to be turned on It is, when the switch 51 is turned on, the input port a 3 turns to the high level.
入力ポートa4には、作業選択レバ12が案内孔14前半部
の回動位置にある場合にオンする植付けスイッチ52が接
続されており、操向制御部50は、該スイッチ52のオンに
伴って入力ポートa4がハイレベルになることにより、植
付部Bが動作していることを認識する。The input port a 4 is connected to a planting switch 52 that is turned on when the work selection lever 12 is at the rotation position of the front half of the guide hole 14, and the steering control unit 50 is turned on when the switch 52 is turned on. input port a 4 Te is by a high level, recognizes that the planting unit B is operating.
入力ポートa5には、主変速レバ11の操作により主クラ
ッチが係合された場合にオンする主クラッチスイッチ53
が接続されており、操向制御部50は、該スイッチ53のオ
ンに伴って入力ポートa5がハイレベルになることによ
り、走行機体Aが走行していることを認識する。The input port a 5, the main clutch switch 53 which is turned on when the main clutch is engaged by the operation of the main speed change lever 11
There are connected, the steering control unit 50 recognizes that the input port a 5 with the ON of the switch 53 by a high level, the traveling machine body A is traveling.
更に操向制御部50の入力ポートa6には、前述の如く配
設された手動操作検出スイッチ54が接続されており、該
スイッチ54がオンされた場合に入力ポートa6がハイレベ
ルに転じるようになしてある。Further the input port a 6 of the steering control unit 50 is connected to the manual operation detection switch 54 which is arranged as described above, when the switch 54 is turned on the input port a 6 turns to the high level It is done.
一方、操向制御部50の出力ポートb1は、電磁方向切換
弁VのソレノイドSlとボディーアースの間に介装したス
イッチングトランジスタ60に接続されており、同様に、
出力ポートb2は、ソレノイドSrとボディーアースの間に
介装したスイッチングトランジスタ61に接続されてい
る。そして出力ポートb1(又は出力ポートb2)がハイレ
ベルとなった場合には、スイッチングトランジスタ60
(又は同61)が動作して、ソレノイドSl(又は同Sr)に
励磁電流が流れるようになっている。On the other hand, the output port b 1 of the steering control unit 50 is connected to a switching transistor 60 interposed between the solenoid Sl of the electromagnetic directional control valve V and the body ground.
Output port b 2 is connected to the switching transistor 61 interposed between the solenoid Sr and body earth. When the output port b 1 (or the output port b 2 ) becomes high level, the switching transistor 60
(Or 61) operates, and an exciting current flows through the solenoid Sl (or Sr).
操向制御部50の出力ポートb3は、操向制御が行われて
いることを作業者に報知せしめるための自動ランプ62
に、また出力ポートb4は、前記苗列撮像装置20L,20Rの
いずれかにより既植苗が検出されており、操向制御が適
正に行われていることを作業者に報知せしめるための苗
検出ランプ63に夫々接続されており、出力ポートb3,b4
のハイレベル出力に応じて各ランプが点灯するようにな
っている。Output port b 3 of the steering control unit 50, automatic lamp 62 for allowing informing the operator that the steering control is performed
To, and the output port b 4, the seedling rows imaging apparatus 20L, already Uenae by either 20R has been detected, seedlings detection for allowing informing the operator that the steering control is properly performed The output ports b 3 and b 4 are connected to the lamps 63, respectively.
Each lamp is turned on according to the high-level output of.
また、出力ポートb5,b6は、各種警報出力のための警報
ランプ64,警報ブザ65に夫々接続されており、出力ポー
トb5のハイレベル出力に応じて警報ランプ64が点灯し、
出力ポートb6のハイレベル出力に応じて警報ブザ65が鳴
動するようになっている。The output ports b 5 and b 6 are connected to an alarm lamp 64 and an alarm buzzer 65 for various alarm outputs, respectively, and the alarm lamp 64 is turned on according to the high level output of the output port b 5 ,
So that the alarm buzzer 65 is sounded in response to the high level output of the output port b 6.
操向制御部50、苗列撮像装置20L,20R及びソレノイドS
l,Srは、前記操舵角センサ38及び各スイッチと共に、い
ずれもエンジン始動用のキースイッチ70を介して電源に
接続されており、該スイッチ70がオンされている場合に
のみ夫々の動作を行うことができる。Steering control unit 50, seedling row imaging devices 20L, 20R, and solenoid S
l, Sr, together with the steering angle sensor 38 and each switch, are both connected to a power supply via a key switch 70 for starting the engine, and perform respective operations only when the switch 70 is turned on. be able to.
さて以上の如く構成された操向制御部50の動作内容に
ついて、本発明装置を装備した乗用田植機による植付け
作業手順と共に説明する。Now, the operation of the steering control unit 50 configured as described above will be described together with the procedure of planting work by a riding rice transplanter equipped with the device of the present invention.
運転席DSに着座した作業者により自動スイッチ51がオ
ン操作され、入力ポートa3がハイレベルに転じると、操
向制御部50は、出力ポートb3を断続的にハイレベルと
し、自動ランプ62を点滅せしめて、制御動作の準備段階
にあることを作業者に報知する。When the automatic switch 51 is turned on by the worker sitting in the driver's seat DS and the input port a 3 is turned to a high level, the steering control unit 50 intermittently sets the output port b 3 to the high level, and sets the automatic lamp 62 Blinks to notify the operator that the control operation is in the preparation stage.
次いで作業者は、作業選択レバ12を前方に回動操作し
て植付部Bを田面上に降下せしめ、更に走行機体Aの走
行速度に応じて植付部Bの動作速度を選択し、作業選択
レバ12を前記案内孔14前半部の所定の係止位置まで回動
操作する。このレバ操作により、前記植付けスイッチ52
がオンされて入力ポートa4がハイレベルに転じると、操
向制御部50は、出力ポートb3を連続的にハイレベルと
し、自動ランプ62を点灯させ、以後その制御動作を開始
する。Next, the operator rotates the work selection lever 12 forward to lower the planting portion B on the rice field surface, further selects the operation speed of the planting portion B according to the traveling speed of the traveling machine A, and performs the work. The selection lever 12 is rotated to a predetermined locking position in the front half of the guide hole 14. By this lever operation, the planting switch 52
When There input port a 4 is turned turns to the high level, the steering control unit 50, the output port b 3 and continuously high level, the automatic lamp 62 is turned on to start the control operation thereafter.
さて作業者は、作業選択レバ12を所定の係止位置にて
係止せしめた後、例えば、倣いガイドとなる既植苗の列
条が走行機体Aの左側にある場合には、該レバ12を左方
向に回動操作して、左側のマーカ10を機体Aの左側に突
出させる。Now, after locking the work selection lever 12 at the predetermined locking position, for example, when the row of the already planted seedlings serving as the copying guide is on the left side of the traveling machine A, the worker selects the lever 12. By rotating to the left, the left marker 10 is projected to the left of the body A.
作業者は、左側に突出された前記マーカ10を視認しつ
つ、これが、前行程において植付けた苗株の列条の内、
最も右側に位置する列条の直上に位置するようにハンド
ル15を操作して、走行機体Aの大略の位置決めを行った
後、更に、苗検出ランプ63を視認しつつ、これが点灯さ
れるまでハンドル15を操作して、走行機体Aの初期位置
設定を行えば、その後は、前記列条中に所定の間隔にて
植付けられている苗が、苗列撮像装置20Lによって連続
的に撮像され、この撮像結果に基づく画像処理部22及び
操向制御部50の後述の動作により、所定の基準位置S
(本実施例においてはカラービデオカメラ20Laの撮像範
囲の中心線)に前記苗が常に位置するように走行機体A
は自動操向される。The worker, while visually recognizing the marker 10 protruding to the left, this is one of the rows of seedlings planted in the previous process,
After operating the handle 15 so as to be located immediately above the rightmost row, the positioning of the traveling machine A is roughly performed. Then, while visually recognizing the seedling detection lamp 63, the handle is operated until the lamp is turned on. By operating 15, the initial position of the traveling body A is set, and thereafter, the seedlings planted at predetermined intervals in the row are continuously imaged by the seedling row imaging device 20L. A predetermined reference position S is obtained by an operation described later of the image processing unit 22 and the steering control unit 50 based on the imaging result.
(In this embodiment, the traveling body A is set so that the seedling is always positioned at the center line of the imaging range of the color video camera 20La).
Is automatically steered.
第9図は画像処理部の制御内容を示すフローチャート
であり苗列撮像装置20Lによって既植苗が撮像される
と、画像処理部22は、カラービデオカメラ20Laの画像情
報であるビデオカメラ入力信号を設定タイミング毎に取
り込みカメラ入力信号変換部222にて赤色信号,緑色信
号,青色信号の各色信号R,G,Bに分離する。これを全て
の画素について行うのであるが、縦横256画素×256画素
=65,536画素について行うと計算時間に多大な時間を要
するので、縦横32画素×32画素=1024画素について行
う。即ち8画素毎にサンプリングして前記各信号R,G,B
を分離する(ステップ1)。FIG. 9 is a flowchart showing the control contents of the image processing unit. When a seedling already planted is imaged by the seedling row imaging device 20L, the image processing unit 22 sets a video camera input signal which is image information of the color video camera 20La. At each timing, the captured camera input signal converter 222 separates the color signals R, G, and B into red, green, and blue signals. This process is performed for all the pixels. However, if it is performed for 256 pixels in the vertical and horizontal directions × 256 pixels = 65,536 pixels, a large amount of time is required for the calculation time. Therefore, the processing is performed for 32 pixels in the vertical and horizontal directions × 32 pixels = 1024 pixels. That is, each of the signals R, G, B is sampled every eight pixels.
Are separated (step 1).
次に分離された各画素の各色信号R,G,Bにより下記条
件式を用い、画像情報を2値化演算部225で2値化し、
苗による画素を抽出する(ステップ2)。Next, the image information is binarized by the binarization operation unit 225 using the following conditional expression based on each color signal R, G, B of each separated pixel,
Pixels based on seedlings are extracted (step 2).
G>RかつG>BかつG>0.38(R+B+G)…(1) 上記条件式(1)は各色信号R,G,Bの値を閾値を用い
ず2値化するために発明されたものであり、これにより
時刻毎に変化する外乱光の明暗等の外部条件に応じた閾
値の変更が不要となった。G> R and G> B and G> 0.38 (R + B + G) (1) The above conditional expression (1) was invented in order to binarize the values of each color signal R, G, B without using a threshold value. Yes, this eliminates the need to change the threshold value according to external conditions such as the intensity of disturbance light that changes with time.
次に得られた2値化画像の抽出及び直線近似の手段に
ついて説明する。第10図は2値化された画像を撮像範囲
内に表示した模式図であり、撮像範囲の中心Oを原点と
し進行方向をy軸正方向とし、また左右方向をx軸方向
となしている。またSは前記基準位置を示し、本実施例
ではy軸と一致している。さらにa〜gは2値化された
画像を示しており、各画像a,b…の添字は各画素を示し
ている。Next, means for extracting the obtained binarized image and approximating the straight line will be described. FIG. 10 is a schematic diagram in which a binarized image is displayed in the imaging range, where the center O of the imaging range is the origin, the traveling direction is the y-axis positive direction, and the left-right direction is the x-axis direction. . S indicates the reference position, and in this embodiment, coincides with the y-axis. Further, a to g indicate binarized images, and subscripts of the images a, b,... Indicate respective pixels.
画像a,b…が2値化されると、第10図左上より32×32
画素を走査し、上から順に画素αを抽出する(第10図で
は画素a1)。次に抽出された画素αと下記の条件の範囲
にある画素βを全て抽出する(ステップ3)。When the images a, b ... are binarized, 32 × 32 from the upper left of FIG.
The pixels are scanned, and pixels α are extracted in order from the top (pixel a 1 in FIG. 10). Next, all the extracted pixels α and the pixels β within the following conditions are extracted (step 3).
いま画素αのx,y座標を夫々xα,yα、画素βのx,y座
標を夫々xβ,yβとすると、条件式を下記の如く設定す
る。Assuming that the x and y coordinates of the pixel α are x α and y α and the x and y coordinates of the pixel β are x β and y β , respectively, the conditional expression is set as follows.
|xα−xβ|≦4 …(2) yα−yβ≧8 …(3) 一般に既植苗に倣う田植作業を行う場合、田植機の進
行方向に対して既植苗の苗列の傾きは小さく、また苗株
毎の画像に表われた直線成分は苗株の長さはほぼ一定長
以下なので、ある一定画素以下となる。これらのことよ
り前記条件式(2)にて傾きの小さな画素を抽出し、条
件式(3)にて同一苗株を抽出するのを防止し、苗株の
直線成分が近似直線に影響を与えないようにしている。
本実施例では上記条件式(2),(3)にて画素b1〜
b5,d1〜d4が抽出され、画素c1〜c4,e1,e2,f1,f2,g1,g
2は抽出されない。次の画素α(第10図では画素a2)に
ついて同じように条件式(2)(3)を用いて画素βを
抽出し、この動作を画素βが抽出不可となるまで繰返す
(ステップ4)。| x α −x β | ≦ 4 (2) y α −y β ≧ 8 (3) In general, when performing rice transplanting in accordance with an already planted seedling, the inclination of the seedling row of the already planted seedling relative to the traveling direction of the rice transplanter Is small, and the length of the straight line component shown in the image for each seedling is equal to or less than a certain pixel because the length of the seedling is substantially equal to or less than a certain length. From these facts, a pixel having a small inclination is extracted by the conditional expression (2), and the extraction of the same seedling is prevented by the conditional expression (3), and the linear component of the seedling affects the approximate straight line. I try not to.
The conditional expression in this example (2), the pixels b 1 ~ at (3)
b 5, d 1 ~d 4 are extracted, the pixels c 1 ~c 4, e 1, e 2, f 1, f 2, g 1, g
2 is not extracted. Similarly, the pixel β is extracted using the conditional expressions (2) and (3) for the next pixel α (the pixel a 2 in FIG. 10), and this operation is repeated until the pixel β cannot be extracted (step 4). .
次にハフ変換部227にて画素αと抽出された画素βと
を結ぶ直線を算出し、その直線の数、その直線と中心O
との距離ρ1,ρ2…及びその角度θ1,θ2…を求め
る(ステップ5)。Next, the Hough transform unit 227 calculates a straight line connecting the pixel α and the extracted pixel β, and calculates the number of the straight line, the straight line and the center O
Distance between ρ 1, ρ 2 ... and the angle θ 1, θ 2 ... a determined (Step 5).
次に求められた距離ρ1,ρ2…及び角度θ1,θ2
…の夫々の平均値を求め、求められた距離をρ,角度を
θとすると、このρが求めるハフ値となりθがその角度
となる。そして、このハフ値ρ及び角度θの算出を設定
タイミング毎に演算する(ステップ6)。Next, the obtained distances ρ 1 , ρ 2 ... And angles θ 1 , θ 2
.. Are obtained, and the obtained distance is ρ and the angle is θ. This ρ is the Hough value to be obtained and θ is the angle. Then, the calculation of the Hough value ρ and the angle θ is calculated for each set timing (step 6).
画像処理部22が設定タイミング毎にハフ値ρ及び角度
θを算出するとその値が操向制御部50に出力される(ス
テップ7)。When the image processing unit 22 calculates the Hough value ρ and the angle θ at each set timing, the values are output to the steering control unit 50 (Step 7).
このように本実施例においては、32画素にて画像をサ
ンプリングし色信号を分離しているので演算速度を高速
化でき、2値化を閾値を使用せずに行っているので、外
乱光等の明暗による閾値の変更等の設定動作を不要とな
し、また2値化した画素のうち所定の範囲画素距離を有
する画素を抽出し、直線近似しているので、苗列の直線
成分の画素及びノイズ等の苗以外の画素に直線近似が影
響を受けることがない。As described above, in the present embodiment, since the image is sampled by 32 pixels to separate the color signals, the calculation speed can be increased, and the binarization is performed without using the threshold value. It is not necessary to perform a setting operation such as changing a threshold value due to light and darkness, and a pixel having a predetermined range of pixel distances among the binarized pixels is extracted and linearly approximated. Pixels other than seedlings such as noise are not affected by the linear approximation.
通常ハフ値を用いる自動操向制御では得られた画像上
のハフ値ρ及び角度θを圃面上のハフ値ρ0及び角度θ
0(第4図参照)に換算し、それにより求めた目標操舵
角と操舵角センサ38で得られたディジタルデータDとを
比較して操向制御するのであるが、前記自動操向制御で
は圃面上へのハフ値の換算に多くの計算を必要とするの
で、本実施例ではハフ値ρ及び角度θの値に応じた操向
指示量を各別に設定し、それに基づき自動操向を行う。In the automatic steering control using the normal Hough value, the Hough value ρ and the angle θ on the obtained image are replaced with the Hough value ρ 0 and the angle θ on the field surface.
0 (see FIG. 4), and the target steering angle obtained thereby is compared with the digital data D obtained by the steering angle sensor 38 to perform the steering control. Since a large amount of calculation is required to convert the Hough value on the surface, in the present embodiment, a steering instruction amount corresponding to the value of the Hough value ρ and the value of the angle θ is separately set, and automatic steering is performed based thereon. .
第1表は距離ρとそれに応じた距離操向指示量Sρと
の関係の1例を、また第2表は角度θと、それに応じた
角度操向指示量Sθとの関係の1例を示したものであ
る。Table 1 shows an example of the relationship between the distance ρ and the distance steering instruction amount S ρ corresponding thereto, and Table 2 shows an example of the relationship between the angle θ and the angle steering instruction amount S θ corresponding thereto. It is shown.
求めた距離操向指示量Sρと角度操向指示量Sθとの
平均を求め実操向指示量Sを求める。 Determining an actual steering command amount S obtains an average of the distance steering command amount S [rho and angle steering command amount S theta obtained.
次に以上の事を実施例と従来例とで比較して説明す
る。 Next, the above will be described in comparison between the embodiment and the conventional example.
第11図は本発明の実施例のハフ値と従来例のハフ値と
の1例を示すグラフであり、縦軸に進行方向を、また横
軸に左右方向を示し、実線は直線近似された苗列を示し
ている。FIG. 11 is a graph showing an example of the Hough value of the embodiment of the present invention and the Hough value of the conventional example, in which the vertical axis indicates the traveling direction, the horizontal axis indicates the left-right direction, and the solid line indicates a straight line approximation. A row of seedlings is shown.
従来例のハフ値ρ′と実施例のハフ値ρとの関係は ρ=ρ′cos2θ …(5) となり、第11図ではρ′=8、θ=30°の場合を示して
おり、この場合 となる。Conventional Hough value [rho 'of the relationship between the Hough value [rho of Example ρ = ρ'cos 2 θ ... (5 ) next, in the Figure 11 [rho' shows the case of a = 8, θ = 30 ° ,in this case Becomes
次に各ハフ値ρ,ρ′と角度θとに対応する距離及び
角度操向指示量Sρ,Sρ′,Sθを求め、実施例と従来例
の実操向指示量S,S′を求めると、 上記(7)式の如くなる。(7)式からも明らかな如
く従来例では苗列の線分に対する追従が実施例と比べ悪
くなる。Next, distances and angle steering instruction amounts S ρ , S ρ ′ , S θ corresponding to the respective Hough values ρ, ρ ′ and the angle θ are obtained, and the actual steering instruction amounts S, S ′ of the embodiment and the conventional example are obtained. And ask for Equation (7) is obtained. As is clear from the equation (7), the conventional example has poorer follow-up with respect to the line segment of the seedling row as compared with the embodiment.
即ち従来例では角度θが大きくなるほど、ハフ値ρ′
が大きくなるが、実施例では角度θが大きくなるほど、
ハフ値ρは小さくなる。That is, in the conventional example, as the angle θ increases, the Hough value ρ ′
Is larger, but in the embodiment, as the angle θ becomes larger,
The Hough value ρ decreases.
従って本発明では角度θが大きい場合には角度θの値
が主に実操向指示量Sに影響を与えるが、従来例では角
度θとハフ値ρが同等に実操向指示量S′に影響を与え
る。Therefore, in the present invention, when the angle θ is large, the value of the angle θ mainly affects the actual steering instruction amount S, but in the conventional example, the angle θ and the Hough value ρ are equal to the actual steering instruction amount S ′. Affect.
次に得られた実操向指示量Sと前記ディジタルデータ
Dとを比較し、その差U(U=S−D)に応じて操向制
御部50の出力ポートb1又はb2にハイレベル出力を与え、
ソレノイドSl又は同Srを励磁し自動操向する。前記実操
向指示量Sが正のとき左に、負のとき右に操向するよう
に設定しており、また前記ディジタルデータDは直進に
対して右に操向されているときは負、左に操向している
ときは正としているので、前記差Uが正のとき(又は負
のとき)は出力ポートb1(又はb2)がハイレベル出力さ
れ、ソレノイドSl(又はSr)が励磁され、走行機体Aは
左に(又は右に)操向制御されることになる。そしてこ
の自動操向制御が各設定タイミング毎に行なわれる。Compared then obtained between the actual steering command amount S and the digital data D, the difference U (U = S-D) high level to the output port b 1 or b 2 of the steering control unit 50 in accordance with the Give the output,
The solenoid Sl or Sr is excited to perform automatic steering. When the actual steering instruction amount S is positive, the steering is set to the left, and when the actual steering instruction amount S is negative, the steering is set to the right. When steering to the left, the output port b 1 (or b 2 ) is output at a high level when the difference U is positive (or negative), and the solenoid Sl (or Sr) is turned on. Excited, the traveling body A is steered to the left (or right). This automatic steering control is performed at each set timing.
このように、本実施例においては、2値化演算部226
にて2値化された画素と所定距離を有する画素を抽出し
てハフ変換しているので、苗株の直線成分,ノイズ等に
よる画素等の影響を受けずに精度の高い直線近似か可能
となると共に、ハフ値ρを苗列の線分と基準点Oとの最
短距離の左右方向成分として求めているので、角度θが
大きくなっても苗列への追従が精度よく行われる。As described above, in the present embodiment, the binarization operation unit 226
Since pixels having a predetermined distance from the binarized pixels are extracted and subjected to the Hough transform, highly accurate linear approximation can be performed without being affected by the linear components of the seedlings, the pixels due to noise, and the like. In addition, since the Hough value ρ is obtained as the left-right component of the shortest distance between the line segment of the seedling row and the reference point O, even if the angle θ increases, the following of the seedling row can be performed with high accuracy.
一方、前記2値化演算部225により、2値化が不能の
場合、又は画素抽出部226にて画素が抽出不能の場合、
操向制御部50は、その制御動作を直ちに停止すると共
に、出力ポートb5,b6をハイレベルとして、警報ランプ6
4を点灯させ、警報ブザ65を鳴動させて作業者に自動操
向が不可能であることを報知する。On the other hand, when the binarization operation unit 225 cannot perform binarization, or when the pixel extraction unit 226 cannot extract pixels,
Steering control unit 50, together with the immediately stops its control operation, the output port b 5, b 6 to the high level, the alarm lamp 6
4 is turned on, and the alarm buzzer 65 is sounded to notify the operator that automatic steering is impossible.
また操向制御部50は、前述の如き制御動作を行ってい
る間にその入力ポートa6のレベルを常時監視しており、
該入力ポートa6がハイレベルに転じた場合には、作業者
によりハンドル15の手動操作がなされたと判断し、この
操作による操舵を優先すべく、操向制御動作を直ちに停
止する。そしてこの停止は、ハンドル15の操作が終了
し、前記入力ポートa6がローレベルに復帰してから所定
時間経過後に解除され、これ以後、操向制御部50は前述
の制御動作を継続して行う。Also, the steering control unit 50 constantly monitors the level of the input port a 6 while performing the control operation as described above,
If the input port a 6 is turned to a high level, it is determined that manual operation of the handle 15 is made by the operator, in order to give priority to steering by this operation, immediately stop the steering control operation. And this stop, the operation of the handle 15 is completed, the input port a 6 is released from and returns to the low level after a predetermined time elapses, Hereafter, steering control unit 50 continues the above control operation Do.
尚本実施例では苗列撮像装置としてカラービデオカメ
ラを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、苗株
を検出でき、それを2値化できる撮像装置であれば何で
もよい。In the present embodiment, a color video camera is used as a seedling row imaging device. However, the present invention is not limited to this, and any imaging device capable of detecting a seedling and binarizing it can be used.
また本実施例では基準位置を撮像範囲の進行方向の中
心線とし、ハフ値及びその角度を撮像範囲の中心点から
求めたが、本発明はこれに限るものではなく、その基準
位置は撮像範囲であればどこでもよく、ハフ値及び角度
を求める点も撮像範囲であればどこでもよい。In this embodiment, the reference position is set as the center line in the traveling direction of the imaging range, and the Hough value and its angle are obtained from the center point of the imaging range. However, the present invention is not limited to this. And the point for obtaining the Hough value and the angle may be anywhere in the imaging range.
以上詳述した如く、本発明装置においては、ハフ値の
算出を苗列を示す線分と基準点との距離の左右方向の方
向成分により行っているので、苗列と走行機体の進行方
向とのなす角度が大きくなっても、ハフ値が大きくなら
ず、ハフ値とその角度との優先順位が明らかに読取れ、
苗列に対する追従がよくなると共に、前輪操舵だけの操
向制御で精度のよい自動操向が可能となる等優れた効果
を奏する。As described above in detail, in the apparatus of the present invention, the calculation of the Huff value is performed based on the left-right direction component of the distance between the line segment indicating the seedling row and the reference point. Even if the angle made by does not increase, the Huff value does not increase, and the priority order between the Huff value and the angle can be clearly read,
Excellent effects are obtained, such as improved follow-up of the row of seedlings and accurate automatic steering by steering control of only the front wheel steering.
第1図は本発明装置を装備した乗用田植機の側面図、第
2図はその平面図、第3図は苗列撮像装置の拡大側面
図、第4図はその平面図、第5図は作業選択レバの操作
位置説明のための平面図、第6図は前輪の操舵機構の模
式的平面図、第7図は本発明装置の構成を示すブロック
図、第8図は画像処理部の構成を示すブロック図、第9
図は画像処理部の制御内容を示すフローチャート、第10
図は撮像範囲内の2値化された画像を示す模式図、第11
図は本発明の実施例のハフ値と従来例のハフ値とを示す
グラフである。 A…走行機体、B…植付部、1…前輪 2…後輪、10…マーカ、12…作業選択レバ 20L,20R…苗列撮像装置、22…画像処理部 38…操舵角センサ、50…操向制御部1 is a side view of a riding rice transplanter equipped with the apparatus of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is an enlarged side view of a seedling row imaging device, FIG. 4 is a plan view thereof, and FIG. FIG. 6 is a schematic plan view of a front wheel steering mechanism, FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the apparatus of the present invention, and FIG. 8 is a configuration of an image processing unit. FIG.
FIG. 14 is a flowchart showing control contents of the image processing unit, and FIG.
The figure is a schematic diagram showing a binarized image within the imaging range, and FIG.
FIG. 5 is a graph showing the Hough value of the embodiment of the present invention and the Hough value of the conventional example. A: traveling body, B: planting section, 1 ... front wheel, 2 ... rear wheel, 10 ... marker, 12 ... work selection lever 20L, 20R ... seedling row imaging device, 22 ... image processing section 38 ... steering angle sensor, 50 ... Steering control unit
Claims (1)
移植機の自動操向装置装置において、 前記苗株の列条を撮像する苗列撮像装置と、 該苗列撮像装置にて撮像された画像を抽出する2値化手
段と、 2値化された画素を直線近似する手段と、 該手段により求められた線分と画像における機体の進行
方向に設定してある基準線とのなす角度及び前記基準線
に設けた基準点と前記線分との距離の進行方向と直交す
る方向の成分を算出する手段と、 前記角度及び成分を操向情報として用い自動操向する手
段 とを具備することを特徴とする移植機の自動操向装置。1. An automatic steering device for a transplanter that automatically steers according to the rows of planted seedlings, comprising: a seedling imaging apparatus that images the rows of the seedlings; Means for extracting an image picked up by the camera, means for linearly approximating the binarized pixel, and a line segment obtained by the means and a reference line set in the traveling direction of the aircraft in the image. Means for calculating a component formed in a direction orthogonal to the traveling direction of the angle between the line segment and the reference point provided on the reference line, and means for automatically steering using the angle and the component as steering information. An automatic steering device for a transplanter, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072267A JP2594098B2 (en) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Automatic steering device for transplanter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072267A JP2594098B2 (en) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Automatic steering device for transplanter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243909A JPH01243909A (en) | 1989-09-28 |
| JP2594098B2 true JP2594098B2 (en) | 1997-03-26 |
Family
ID=13484338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63072267A Expired - Lifetime JP2594098B2 (en) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Automatic steering device for transplanter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2594098B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107295818B (en) * | 2017-07-20 | 2023-04-07 | 华南农业大学 | Automatic seedling avoiding system and method for paddy field weeding machine |
| US20240389494A1 (en) * | 2022-08-30 | 2024-11-28 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Automated steering by machine vision |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63072267A patent/JP2594098B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01243909A (en) | 1989-09-28 |
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