JP2017108653A - オフセット作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】作業部のオフセット位置を直線的かつ簡便に作業ができるように制御するトラクタに装着するオフセット作業機を提供することを目的とする。【解決手段】トラクタに装着して農作業を行う作業部をオフセット移動可能なオフセット作業機であって、作業部をオフセット移動させるオフセットアクチュエータ１３と、作業部の作業進行方向を撮影するカメラ１６と、カメラ１６の画像情報を取得してオフセットアクチュエータ１３を制御する制御部２０とを有し、制御部２０は、カメラ１６で撮影された画像において予め定めた目標点と最新の画像における目標点に対応する位置のズレを検出して、ズレを修正するようにオフセットアクチュエータ１３を作動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、オフセット作業機に関し、特に、作業部のオフセット位置を直線的かつ簡便に作業ができるように制御するトラクタに装着するオフセット作業機に関する。

トラクタに装着して農作業をする作業機においては、例えば畦塗り機や溝掘り機等、農作業を行う作業部をトラクタに対して位置を移動して作業をすることができるオフセット作業機が存在する。このときの作業部の位置の調整方法としては、トラクタに対して作業部のオフセット位置を固定してトラクタの操縦により位置を調整しながら作業するか、または、作業者が作業機のアクチュエータを作動させる等してオフセット位置を目視で調整しながら作業する方法がある。

また、特許文献１には、元畦と距離を検出する距離センサと方位センサからの信号に対し、それぞれの設定値からのズレがゼロとなるように、アクチュエータへ連続的な動作信号を発することが記載されている。

特開２００４−２５４５２２号公報

しかし、作業者によるトラクタの操縦や目視によるオフセット位置の調整のみでは、作業者の習熟度が必要であり、この場合でも直線的なオフセット作業を行うことはかなり難しかった。また、特許文献１のようにセンサを用いる場合であっても、元畦が曲がっている場合には、長い距離を直線的に作業することが困難である。

この他、レーザーを用いる場合は、直線作業を行う都度、目標方向の所定の場所にレーザー発光器を設置する必要があり手間がかかる。さらに、レーザー発光器の他に作業部にレーザー受光器を設置しなければならずコストの問題も生じる。

本発明は、上記課題に鑑みて、作業部のオフセット位置を直線的かつ簡便に作業ができるように制御するトラクタに装着するオフセット作業機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のオフセット作業機の一つは、トラクタに装着して農作業を行う作業部をオフセット移動可能なオフセット作業機であって、前記作業部をオフセット移動させるオフセットアクチュエータと、前記作業部の作業進行方向を撮影するカメラと、前記カメラの画像情報を取得して前記オフセットアクチュエータを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記カメラで撮影された画像において予め定めた目標点と最新の画像における前記目標点に対応する位置のズレを検出して、前記ズレを修正するように前記オフセットアクチュエータを作動させることを特徴とする。

さらに本発明のオフセット作業機の一つは、前記カメラは左右方向に回動可能に設置され、前記カメラを回動させるカメラ回動アクチュエータと、当該オフセット作業機の方向を検知する方向検知手段とを有し、前記制御部は、前記方向検知手段からの情報に基づき方向の変化を検知したとき、前記変化を修正する方向に前記カメラを回動させるように前記カメラ回動アクチュエータの制御を行うことを特徴とする。
さらに本発明のオフセット作業機の一つは、前記制御部は、前記目標点を設定したときに前記目標点が前記カメラの画像の左右方向の中心となるように前記カメラ回動アクチュエータを制御し、最新の画像において前記目標点に対応する位置が左右の中心からどれだけずれたかで前記ズレの量を検出することを特徴とする。

さらに本発明のオフセット作業機の一つは、表示部を有し、前記表示部に前記カメラで撮影した画像が表示可能であることを特徴とする。
さらに本発明のオフセット作業機の一つは、前記表示部に表示された画像を用いて前記目標点の設定が可能であることを特徴とする。
さらに本発明のオフセット作業機の一つは、操作部を有し、前記操作部は、前記オフセットアクチュエータを操作するスイッチを有し、前記制御部は、前記スイッチが入力されたとき前記ズレを修正する制御を終了して前記入力に対応する制御を行うことを特徴とする。
さらに本発明のオフセット作業機の一つは、前記作業部は、耕耘部とディスク部を有し、前記カメラはカメラ取付部を介して前記ディスク部の上部に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、オフセット作業機において、作業部のオフセット位置を直線的かつ簡便に作業ができるように制御することができる。

本発明のオフセット作業機の一実施形態を示すブロック図である。 本発明のオフセット作業機の一例を示す平面図である。 本発明のオフセット作業機の一例を示す側面図である。 本発明のオフセット作業機におけるカメラの範囲の一例を示す側面図である。 本発明のオフセット作業機に適用する操作・表示部の一例を示す平面図である。 図５の操作・表示部における表示部を拡大した図である。 本発明のオフセット作業機における制御の一例を示すフローチャートである。 本発明のオフセット作業機における作業開始時の一例を示す平面概略図である。 本発明のオフセット作業機における目標点設定の画像の別の例を示す図である。 本発明のオフセット作業機における撮影方向調整の画像の一例を示す図である。 本発明のオフセット作業機におけるカメラの方向調整の一例を示す平面概略図である。 本発明のオフセット作業機におけるオフセット量調整による画像の一例を示す図である。 本発明のオフセット作業機で形成した畦の例を示す図である。

本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明のオフセット作業機の一実施形態を示すブロック図である。本発明のオフセット作業機は、トラクタ１に装着する作業機が有する作業部のオフセット位置を直線的に作業できるように制御するものである。方位センサ１２、オフセットアクチュエータ１３、オフセット量センサ１４、カメラ１６、カメラ回動アクチュエータ１７、カメラ回動量センサ１８、制御部２０は作業機に設置される。また、操作・表示部１０は、トラクタ１（図８、１１）の運転席近傍に配置可能である。

ユーザ１０１は、基本的には、トラクタ１の運転席から操作・表示部１０の操作が可能である。

操作・表示部１０は、トラクタ１の運転席近傍に配置可能であり、操作部と表示部を有している。そして、操作部の操作により、遠隔で作業機に有するオフセットアクチュエータ１３、カメラ回動アクチュエータ１７等の操作や制御に必要な設定等の操作が可能となっている。操作・表示部１０からの操作・設定情報に関する信号は制御部２０へ送られる。また、制御部２０から、方位センサ１２、オフセット量センサ１４、カメラ回動量センサ１８に基づく情報や、カメラ１６が撮影している画像や制御に必要な情報等が送られて、表示部で表示することができる。このとき、操作・表示部１０と制御部２０との情報のやりとりは、有線又は無線で行うことができる。また、操作・表示部１０の操作部と表示部は一体以外に別体の構成とすることもできる。

方位センサ１２は、方位を検出するセンサである。例えば、地磁気センサ等を用いることができる。これによりトラクタ１の進行方向の変化を検出することができる。方位信号は制御部２０へ送られる。なお、方位センサ１２は作業機側の他にトラクタ１側でも設置可能である。なお、方位センサ１２は、方向検知手段として適用でき、方向の変化を検出するために用いるセンサであれば方位センサ以外のセンサ（例えば角速度センサ等）でも適用できる。

オフセットアクチュエータ１３は、農作業を行う作業機の作業部のオフセットをするためのアクチュエータであり、これによりオフセット量の調整が可能となる。オフセットアクチュエータ１３は、例えば、モータや電動油圧シリンダ等があげられる。制御部２０の制御により作動させることができる。

オフセット量センサ１４は、オフセットアクチュエータ１３により可動する作業部のオフセット量を検知するセンサである。例えば、オフセット機構が有する回動部の回動量を検知するセンサ（例えばポテンショメータ）であってもよい。また、シリンダのストロークを検知するセンサ（例えばストロークセンサ）であってもよい。なお、オフセット量センサ１４を設けず、制御部２０からのオフセットアクチュエータ１３への制御内容に基づいてオフセット量を検知してもよいが、オフセット量センサ１４を設けることでより正確なオフセット量の検知が可能である。

カメラ１６は、後述する直線的な作業を行うための制御に使用し、作業部もしくは作業部と一緒にオフセット移動する部分に取り付けられる等して作業部の作業進行方向を撮影する。カメラ１６は、一般的な受光タイプの他、光源を備えている物でも良い。また、可視光のみでなく、赤外線を感知できるものでもよい。カメラ１６は、左右と上下に回動可能に取り付けておくことが可能である。特に左右の回動は後述する制御にも使用する。

カメラ回動アクチュエータ１７は、カメラ１６の回動させるアクチュエータであり、少なくとも左右方向の回動をさせるものである。カメラ回動アクチュエータ１７は、例えば、モータ等により構成できる。

カメラ回動量センサ１８は、カメラ１６の回動を検知するセンサであり、少なくともカメラ回動アクチュエータ１７により回動する左右方向の回動量を検知する。カメラ回動量センサ１８は、例えば、ポテンショメータ等により構成できる。なお、カメラ回動量センサ１８を設けず、制御部２０からのカメラ回動アクチュエータ１７への制御内容に基づいて回動量を検知してもよいが、カメラ回動量センサ１８を設けることでより正確な回動量の検知が可能である。

制御部２０は、方位センサ１２、オフセット量センサ１４、カメラ回動量センサ１８で検知した情報を取得する。また、制御部２０は、操作・表示部１０の操作による操作信号の情報や取得した情報に基づきオフセットアクチュエータ１３、カメラ回動アクチュエータ１７の制御を行う。また、制御部２０からは、各種センサの情報や制御に必要な情報を送信し、その情報に基づき操作・表示部１０で表示させることもできる。制御部２０は、制御のために必要な電子デバイス等で構成され、コントロールボックスとしてボックス内に格納して独立させることもできる。また、制御部２０は、必要な情報を記憶する記憶部を有しておくことができる。なおこの記憶部は別体で構成することも可能である。なお、制御部２０は、作業機側でなく操作・表示部１０側に一体もしくは近傍に別体で設けて、方位センサ１２、オフセットアクチュエータ１３、オフセット量センサ１４、カメラ１６、カメラ回動アクチュエータ１７、カメラ回動量センサ１８と有線接続させる構成とすることも可能である。

図２は、本発明のオフセット作業機の一例を示す平面図である。図３は、本発明のオフセット作業機の一例を示す側面図である。この作業機は、畦を形成する畦塗り機５０である。畦塗り機５０は、前進作業状態と格納状態に変更可能であり、図２は格納状態を示す。

畦塗り機５０は、装着部５１の前側の取付部５１ａをトラクタ１側に取り付ける。装着部５１と本体部６０は、第１アーム５２と第２アーム５３を介して取り付けられ、これらは平行リンクを形成する。このため、装着部５１に対して本体部６０は横方向に平行に移動可能となっている。本体部６０には、作業部６７を有し、作業部６７は少なくとも前側から耕耘部６８とディスク部６９を有している。これらにより、作業部６７が装着部５１やトラクタ１に対して横方向にオフセット移動可能となっている。

トラクタ１からのＰＴＯ等による動力は装着部５１に有する入力軸５５からジョイント５６を介してミッションケース６１内のギア等による伝動機構へ伝達される。さらに、動力は、ミッションケース６１右側に有する右パイプ６２内の軸や、右パイプの右側に有する第１チェーンケース６４内のチェーン等を介して耕耘部６８へ送られ、耕耘部６８の耕耘爪６８ａが回転する。また、ミッションケース６１左側に有する左パイプ６３内の軸や、左パイプ６３の左側に有する第２チェーンケース６５内のチェーン、第２チェーンケース６５の右側でミッションケース６１の後ろに備えられる後部パイプ６６内の軸等を介してディスク部６９へ動力が送られる。作業部６７による作業は、耕耘部６８で旧畦の土を盛り上げ、ディスク部６９の回転により畦形状に形成する。ディスク部６９は、畦の法面を形成する本体ディスク部６９ａと、畦の上面を形成する上面ディスク部６９ｂを有している。

また、畦塗り機５０は、カメラ取付部７５を介してカメラ１６が取り付けられている。カメラ１６は作業方向の前側を撮影する向きで設置される。カメラ１６の横（左右）方向の位置は、本体ディスク部６９ａの畦と反対側の端部６９ｃの上部となるように設置されている。基準としてはちょうど撮影の中心が端部６９ｃの延長上となることが好ましい。これにより、畦の裾（下端）に沿った撮影位置となる。また、カメラ１６の前後方向の位置は、ディスク部６９の回転中心の上部になるように設置されている。また、カメラ１６の高さは、撮影に適した高さとなるようにディスク部６９よりも高い位置に設置されている。

カメラ取付部７５は、取付部７６と、フレーム部７７と、左右調節部７８と、上下調節部７９を有している。取付部７６は、ディスク部６９のカバー７１に背面側（畦と反対側の面側）で取り付けられている。なお、取付部７６は、フレーム等を介して他の構成（例えば右パイプ６２と後部パイプ６６を接合する補強板７３）に接続して補強される補強部材７２と共に取り付けられていてもよい。フレーム部７７は、取付部７６に接合して取付部７６よりも上側に延びる角パイプ等で構成されるフレームである。フレーム部７７の上部には左右調節部７８が設けられている。左右調節部７８は、カメラ１６の左右方向の角度の調節を可能にする部材であり、ここにカメラ回動アクチュエータ１７が設置できるようになっている。カメラ回動アクチュエータ１７の動力は左右調節部７８が有する回動軸７８ａへ送られカメラ１６を回動させることができる。ここで、例えば、カメラ回動アクチュエータ１７はモータとして、左右調節部７８内にギア等の伝動機構を介して回動軸７８ａへ動力を伝達してもよい。また、左右調節部７８には、カメラ回動量センサ１８も設置でき、例えば、回動軸７８ａの回動もしくはモータ（カメラ回動アクチュエータ１７）の回転を検知してカメラ１６の回動量を検出することができる。上下調節部７９は、左右調節部７８の上部に設けられ、ヒンジ機構等により、上下方向の角度を調節することができる。ヒンジ機構に回動軸７８ａが取り付けられることで、上下方向の角度を調節した状態でカメラ１６を左右方向に回動させることができる。なお上下方向の角度の調節についてもアクチュエータを用いる構成として、制御に反映するようにしてもよく、操作・表示部１０で操作できるようにしてもよい。

また、畦塗り機５０は、方位センサ１２を有している。具体的には装着部５１に方位センサ１２を有している。装着部５１は、作業状態や格納状態に変更してもトラクタ１に対する位置は変わらない部材である。

図４は、本発明のオフセット作業機におけるカメラの範囲の一例を示す側面図である。図に示すように、カメラ１６は前方を撮影する。撮影範囲には、撮影範囲上部２０２と撮影範囲下部２０３がある。ここで、撮影範囲下部２０３と地面２００の交点２１０がトラクタ１の前端よりも少し後ろ（畦塗り機５０側）とするとよい。また、撮影中心２０１は、目標点に向けて撮影できるように、水平よりやや下向きとなっている。

図５は、本発明のオフセット作業機に適用する操作・表示部の一例を示す平面図である。ここでは、操作・表示部１０の一例として操作・表示部８０を示す。操作・表示部８０は、スイッチ（電源スイッチ８１、基本スイッチ８２、個別スイッチ８３）と表示部８５を有している。また、各スイッチは押しボタンスイッチで構成してもよい。また、各スイッチに対応する確認灯（そのスイッチが作動しているときは点灯し、それ以外は消灯する等）も有することができる。また、各スイッチは、タッチパネル上に表示したスイッチとして構成することも可能である。

電源スイッチ８１は、表示部８５の左側に配置しており、操作・表示部８０の電源ＯＮ（入）、ＯＦＦ（切）をするためのスイッチである。

基本スイッチ８２は、表示部８５の右側に配置しており、散水スイッチ８２ａ、作業スイッチ８２ｂ、格納スイッチ８２ｃ、直線あぜスイッチ８２ｄ、終了スイッチ８２ｅ、目標手動設定スイッチ８２ｆを有している。

散水スイッチ８２ａは、畦塗り機５０に散水装置を有している場合の散水制御のＯＮ、ＯＦＦをするためのスイッチである。

作業スイッチ８２ｂは、電動油圧シリンダ５４を作動させて作業状態（図８）とするためのスイッチである。このスイッチによって作業状態になった場合、作業部６７の左右方向の位置（オフセット量）は、例えば、予め定めた標準の位置もしくは前回の作業終了時の位置とすることができる。

格納スイッチ８２ｃは、電動油圧シリンダ５４を作動させて格納状態（図２）とするためのスイッチである。

直線あぜスイッチ８２ｄは、後述する直線あぜ制御を開始する等のためのスイッチである。

終了スイッチ８２ｅは、後述する直線あぜ制御を終了する等のためのスイッチである。

目標手動設定スイッチ８２ｆは、目標点を手動で設定開始する等のためのスイッチである。

個別スイッチ８３は、表示部８５の下側に配置しており、モードスイッチ８３ａ、決定スイッチ８３ｂ、メニュースイッチ８３ｃ、上スイッチ８３ｄ、下スイッチ８３ｅ、左スイッチ８３ｆ、右スイッチ８３ｇ、キャンセルスイッチ８３ｈ、オフセット［大］スイッチ８３ｉ、オフセット［小］スイッチ８３ｊ、耕深［浅］スイッチ８３ｋ、耕深［深］スイッチ８３ｌ、散水量［増］スイッチ８３ｍ、散水量［減］スイッチ８３ｎ、一時停止／再開スイッチ８３ｏを有している。

モードスイッチ８３ａは、必要なモードを表示部８５に表示するスイッチである。例えば、手動モードであれば押している間だけそのスイッチに対する応答をし、自動モードであれば、一回特定のスイッチを押すと最後までそのスイッチに対する応答をする等である。

決定スイッチ８３ｂは、表示している情報の決定をさせるためのスイッチであり、上スイッチ８３ｄ、下スイッチ８３ｅ、左スイッチ８３ｆ、右スイッチ８３ｇで選択した情報を決定することができる。また、目標点の決定に使用してもよい。

メニュースイッチ８３ｃは、必要なメニューを表示部８５に表示するためのスイッチである。

上スイッチ８３ｄ、下スイッチ８３ｅ、左スイッチ８３ｆ、右スイッチ８３ｇは、モードスイッチ８３ａで表示したモードの選択や、メニュースイッチ８３ｃで表示したメニューの選択、または、画像表示８５ａに表示された目標点の移動等を行える。各スイッチにより、上下左右にカーソル等の移動をするようにできる。また、カメラ回動アクチュエータ１７と連動してカメラ１６の方向を例えば、左スイッチ８３ｆや右スイッチ８３ｇ等により調整するようにしてもよい。

キャンセルスイッチ８３ｈは、表示している情報をキャンセルするためのスイッチであり、例えば、上スイッチ８３ｄ、下スイッチ８３ｅ、左スイッチ８３ｆ、右スイッチ８３ｇで選択した情報をキャンセルすることができる。

オフセット［大］スイッチ８３ｉは、作業部６７のオフセット量を大きい方向へ調節するためのスイッチである。例えば、このスイッチを押すと、電動油圧シリンダ５４を作動させる等して作業部６７が外側すなわち畦側に移動する。

オフセット［小］スイッチ８３ｊは、作業部６７のオフセット量を小さい方向へ調節するためのスイッチである。例えば、このスイッチを押すと、電動油圧シリンダ５４を作動させる等して作業部６７が内側すなわち畦から離れる側に移動する。

耕深［浅］スイッチ８３ｋ及び耕深［深］スイッチ８３ｌは、耕耘部６８の深さを調節する機能を有している場合、その深さを調節することができるスイッチである。耕深［浅］スイッチ８３ｋを押すと耕耘部６８が上側に移動し耕深が浅くなり、耕深［深］スイッチ８３ｌを押すと耕耘部６８が下側に移動し耕深が深くなる。この場合、ディスク部６９が耕耘部６８に対して上下に移動して耕深を調整する構成としてもよい。

散水量［増］スイッチ８３ｍ及び散水量［減］スイッチ８３ｎは、散水装置を有している場合の散水量を調節するスイッチである。散水量［増］スイッチ８３ｍを押すと散水量が増え、散水量［減］スイッチ８３ｎを押すと散水量が減る。

一時停止／再開スイッチ８３ｏは、作動中の機能を一時停止又は再開するためのスイッチである。例えば、一回押すと一時停止、もう一度押すと再開する等である。後述する制御の一時停止や再開に適用してもよい。

図６は、図５の操作・表示部における表示部８５を拡大した図である。表示部８５は、画像表示８５ａ、制御表示８５ｂ、モード表示８５ｃ、オフセット表示８５ｄ、耕深表示８５ｅを表示することができる。表示部８５は、液晶等の表示板で表示することができる。

画像表示８５ａは、カメラ１６の撮影による画像表示、その画像による目標点の設定のための表示、後述する制御に基づく画像処理の内容を加味した表示を行うことができる。

制御表示８５ｂは、後述する制御の内容を表示することができる。

モード表示８５ｃは、モードスイッチ８３ａ等で決定したモードを表示することができる。

オフセット表示８５ｄは、オフセット量の現在の状態を表示する。図６では、上側が現在の状態、下側が調整できる範囲を示し、上側の横方向に複数並んだ長方形の点灯部（図では黒塗り部）の右端が現在のオフセット量を示している。これらにより、現在のオフセットの状態とその状態からできる調整の幅を知ることができる。

耕深表示８５ｅは、耕深［浅］スイッチ８３ｋや耕深［深］スイッチ８３ｌで調節する耕耘部６８の現在の深さを表示する。例えば、左側が現在の深さ、右側が調整できる範囲を示すことができる。

図７は、本発明のオフセット作業機における制御の一例を示すフローチャートである。この制御はユーザ１０１による行為を説明している以外は基本的に制御部２０で行う。以下、図８〜図１２を示しながら、図７のフローチャートについて説明する。

図８は、本発明のオフセット作業機における作業開始時の一例を示す平面概略図である。トラクタ１については図示を簡略している（図１１も同様）。

ユーザ１０１は、操作・表示部８０の電源スイッチ８１により電源をＯＮした状態とする。そして、作業機（畦塗り機５０）を作業スイッチ８２ｂの操作等により前進作業状態として作業開始位置で畦塗り機５０をトラクタ１に対して下降させて一定距離作業を行なう。そして、機体が安定した状態で作業機の前後傾姿勢、左右方向傾き、耕深および方向輪深さ等を調整しておく。この状態で制御がスタートする（Ｓ１００）。

次に、スイッチ操作があれば（Ｓ１０１）、入力判断１を行い（Ｓ１０２）、直線あぜスイッチの入力である場合は、作業機方位記憶を行う（Ｓ１０３）。ここでのスイッチ操作における直線あぜスイッチは、操作・表示部８０における直線あぜスイッチ８２ｄが該当する。例えば、このスイッチが押された場合、方位センサ１２による方位を作業機（畦塗り機５０）の方位として制御部２０の記憶部に記憶する。

次に、カメラ画像記憶１を行う（Ｓ１０４）。これは、カメラ１６のこの時点での画像を制御部２０の記憶部に記憶するものである。

次に、カメラ画像画面表示を行う（Ｓ１０５）。これは、Ｓ１０４で記憶した画像を操作・表示部８０の画像表示８５ａに表示させるものである。

次に、表示画面内に上下左右中心線を表示する（Ｓ１０６）。これは、Ｓ１０５で表示した画像表示８５ａの画像に上下左右中心線を表示させるものである。

次に、画像内目標点検索を行う（Ｓ１０７）。これは、画像表示８５ａの画像において、図８で示した目標点２５０に該当する箇所の検索を行うものである。目標点２５０は、畦裾ライン２２１の延長上の進行方向端部（他の畦２３０の畦裾ライン２３１との交点）である。ここで、目標点２５０は、例えば、旧畦２２０の畦裾ライン２２１と次工程の旧畦の畦裾ライン２３１との交点を画素毎の輝度や色域判定等の画像処理により特定する。

次に、目標点自動設定の判定を行い（Ｓ１０８）、目標点自動設定が可能となった場合はＳ１１３へ行き、目標点自動設定が不可能である場合はＳ１０９へ行く。目標点自動設定の判定は、Ｓ１０７の画像処理で目標点の特定ができたか否かで判断できる。

Ｓ１０９は、カメラ撮影方向確認を行い、続いて、カメラ撮影方向手動調整を行う（Ｓ１１０）。ここでは、ユーザ１０１が、Ｓ１０５で表示した画像表示８５ａを見ながら確認し、必要に応じてカメラ撮影方向の手動調整を行うものである。ここでの調整は、ユーザ１０１が操作・表示部８０の左スイッチ８３ｆや右スイッチ８３ｇを押す等して、カメラ回動アクチュエータ１７を作動させて、カメラ１６の方向調整を行ってもよい。

そして、カメラの撮影方向について判定を行い（Ｓ１１１）、目標点が画像範囲内であれば、目標点手動設定を行い（Ｓ１１２）、目標点が画像範囲外であれば、Ｓ１１０へ戻る。ここでのカメラの撮影方向の判定や目標点手動設定はユーザ１０１が行う。目標点手動設定は、例えば、画像表示８５ａにカーソル表示させ、ユーザ１０１が操作・表示部８０の上スイッチ８３ｄ、下スイッチ８３ｅ、左スイッチ８３ｆ、右スイッチ８３ｇを用いて動かし、決定スイッチ８３ｂにより決定することができる。また、次に示す図９に示す方法で行ってもよい。

図９は、本発明のオフセット作業機における目標点設定の画像の別の例を示す図である。操作・表示部８０の表示部８５がタッチパネルとなっている場合を説明する。図９（ａ）のように画像表示８５ａが、表示しているカメラ１６による画像上に一定間隔で縦横の分割線３０１を表示する。すると分割線３０１で分割される複数の面３０２が形成される。このとき、ユーザ１０１は目標点を含む分割面３０２ａに触れることで、その分割面３０２ａのみの表示を画像表示８５ａで行い、図９（ｂ）の拡大した表示となる。そして、ユーザ１０１が目標点に触れることで設定目標点３０５を設定できる。なお、表示部８５がタッチパネルでなくても、カーソルを操作・表示部８０の上スイッチ８３ｄ、下スイッチ８３ｅ、左スイッチ８３ｆ、右スイッチ８３ｇを用いて動かして決定スイッチ８３ｂで決定していく方式でも適用できる。また、上記カーソルによる方式は、例えば微調整をする場合等にタッチパネルに触れる方式と併用してもよい。

次に、カメラ撮影方向自動調整を行う（Ｓ１１３）。ここでは、設定された目標点が画像（画像表示８５ａ）の中心（特に左右の中心）に来るようにカメラ回動アクチュエータ１７を制御してカメラ１６の方向（特に左右方向）を調整する。これは、制御部２０で画像処理に基づき行うことができる。

次に、カメラ撮影方向について判定を行い（Ｓ１１４）、目標点が画像中心以外の場合はＳ１１３へ戻り、目標点が画像中心の場合はＳ１１６へ行き、目標点を画像中心へ調整することが不可能の場合はＳ１１５へ行く。

Ｓ１１５では、カメラ撮影方向手動微調整を行う。ここでは、ユーザ１０１が操作・表示部８０の左スイッチ８３ｆや右スイッチ８３ｇを押す等して、カメラ回動アクチュエータ１７を作動させて、カメラ１６の微調整を行い、目標点が画像中心に来るように調整することができる。なおこのとき、操作・表示部８０のオフセット［大］スイッチ８３ｉやオフセット［小］スイッチ８３ｊを用いてオフセット量を微調整してもよい。

図１０は、本発明のオフセット作業機における撮影方向調整の画像の一例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、画像表示８５ａには、縦中心線３１１と横中心線３１２が表示されている。ここで、図１０（ｂ）に示すように設定目標点３０５が縦中心線３１１と一致するように、カメラ１６をカメラ回動アクチュエータ１７で左右方向に回動させて調整する。

Ｓ１１６では、カメラ画像記憶２を行う。これは、カメラ１６のこの時点での画像を制御部２０の記憶部に記憶するものである。

次に、カメラ画像処理１を行う（Ｓ１１７）。ここでは、目標点上に縦方向中心ラインを設定する。

次に、作業開始点基準画像記憶を行う（Ｓ１１８）。ここでは、Ｓ１１７で画像処理した画像を制御部２０の記憶部に記録する。

次に、直線あぜ制御を開始する（Ｓ１１９）。直線あぜ制御としてＳ１１９〜Ｓ１３８に示される制御を行う。

次に、直線あぜ制御中画面表示を行う（Ｓ１２０）。この表示は、直線あぜ制御中であることを文字等で制御表示８５ｂに表示することができる。

次に、前進作業を再開する（Ｓ１２１）。ここでは、ユーザ１０１がトラクタ１を操作して、畦塗り機５０による前進作業を開始する。

次に、作業機方位検出を行う（Ｓ１２２）。この検出は、方位センサ１２からの情報を用いて行うことができ、作業機（畦塗り機５０）の方位を検出する。

次に、作業機方位の判定を行い（Ｓ１２３）、方位変化を検出した場合はＳ１２４へ行き、方位変化が無い場合はＳ１２７へ行く。方位変化は、例えば、制御部２０で一定時間毎に方位を検出して、その変化があるかで方位変化があるか否かを検出できる。

Ｓ１２４では、方位変化量算出を行う。ここでは、一定時間前との方位変化量を制御部２０で算出できる。

次に、カメラ回動アクチュエータ動作信号出力を行う（Ｓ１２５）。ここでは、作業機（畦塗り機５０）の方位変化量に合わせてカメラ１６の角度を調整するように、カメラ回動アクチュエータ１７を作動させる。すなわちカメラ１６の方位は変わらないように、カメラ１６の角度を修正する。この場合、方位変化の方向に対するカメラ１６の調整の方向は逆となり、方位変化と同じ角度だけ逆側に調整することになる。

次に、カメラ回動量の判定を行い（Ｓ１２６）、方位変化分だけ回動したらＳ１２７へ行き、方位変化分まで回動しなければＳ１２５へ戻る。ここでの判定は、例えば、検出した方位の変化分に対応する角度までカメラ回動量センサ１８から検出したカメラ１６の回動量が達したかどうかで判定することができる。

図１１は、本発明のオフセット作業機におけるカメラの方向調整の一例を示す平面概略図である。図１１のように畦形成の作業中にトラクタ１及び畦塗り機５０が旧畦２２０に対して、先頭が畦から離れた方向に傾いた場合、Ｓ１２２〜Ｓ１２６で説明した制御を行う。この場合は、方位センサ１２により、方位が図で左の方向にずれたことを検出する。そして、カメラ回動アクチュエータ１７によりカメラ１６を右の方向に、ずれた方位分だけ回動させてズレを修正することができる。

Ｓ１２７では、カメラ画像記憶３を行う。ここでは、方位変化分だけカメラ１６を回動させた後の画像を制御部２０の記憶部に記録する。また、この画像記録は、一定時間毎又は連続して（極めて短い一定時間毎に）画像を記憶しておく。

次に、カメラ画像処理２を行う（Ｓ１２８）。ここでは、基準画像と最新記憶画像で左右方向のズレの比較を行う。すなわち、Ｓ１１６で記憶した基準画像と、Ｓ１２７で記憶した最新（現在）のカメラ画像を比較して、例えば目標点の左右方向のズレの比較を行う。この比較は、例えば、Ｓ１１６で記憶した基準画像は画像の中心に設定目標点３０５が来るように調整されているため、最新画像で目標点に対応する位置を識別して、目標点に対応する位置が中心から左右にどの程度ずれているかの算出で行える。また、これ以外に、トラクタ１を前進させていくと目標点を含むカメラ１６の画像はより近くからの撮影画像となる。このため、それに合わせて、Ｓ１１６で記憶した基準画像において最新画像に対応する部分を含む範囲を抜き出して、この画像と最新画像の比較を行って、中心を比較して、左右方向のズレを算出してもよい。

次に、画像のズレについて判定を行い（Ｓ１２９）、Ｓ１２８での比較の結果、ズレが無ければＳ１３２へ行き、ズレがあればＳ１３０へ行く。このズレはＳ１２８で説明した方法で算出できる。

Ｓ１３０では、ズレ量の検出を行い、次に、オフセットアクチュエータ動作信号出力を行う（Ｓ１３１）。ズレ量の検出は、Ｓ１２８で説明した方法で算出できる。このズレ量が無くなるように、オフセットアクチュエータ１３（電動油圧シリンダ５４）を作動させて、ズレを修正する。このとき、オフセット量センサ１４を用いて、ズレが無くなるように制御することができる。

図１２は、本発明のオフセット作業機におけるオフセット量調整による画像の一例を示す図である。ここでは、Ｓ１３０、Ｓ１３１で説明した、オフセットアクチュエータ１３（電動油圧シリンダ５４）を作動させて調整した場合の画像を示している。図１２（ａ）が調整前の図であり、縦中心線３１１と設定目標点３０５及び畦裾ライン２２１はずれている。また、縦中心線３１１の手前から設定目標点３０５へ引かれる仮想直線３２０も最初の仮想直線である縦中心線３１１とズレが生じる。このため、このズレを解消するように、オフセットアクチュエータ１３（電動油圧シリンダ５４）を作動させると縦中心線３１１と設定目標点３０５、畦裾ライン２２１が一致するようになり、ズレはなくなる。これの状態は図１２（ｂ）で示される。

Ｓ１３２では、スイッチ操作の判定を行い、スイッチ操作が有る場合はＳ１３３へ行き、スイッチ操作が無い場合はＳ１２２へ戻る。ここでのスイッチ操作は操作・表示部１０（操作・表示部８０）によるスイッチ操作である。

Ｓ１３３では、入力判断２の判定を行い、一時停止／再開スイッチの入力であればＳ１３４へ行き、耕深調整・散水関連・設定スイッチの入力であればＳ１３７へ行き、それ以外のスイッチの入力であればＳ１３８へ行く。ここで、一時停止／再開スイッチは、操作・表示部８０であれば一時停止／再開スイッチ８３ｏが該当する。また、耕深調整・散水関連・設定スイッチは、例えば、操作・表示部８０の耕深［浅］スイッチ８３ｋ、耕深［深］スイッチ８３ｌ、散水スイッチ８２ａ、散水量［増］スイッチ８３ｍ、散水量［減］スイッチ８３ｎ、モードスイッチ８３ａ、メニュースイッチ８３ｃ等が該当する。

Ｓ１３４では、直線あぜ制御を一時停止させる。そして、スイッチ操作の入力を判定し（Ｓ１３５）、スイッチ操作が有ればＳ１３６へ行き、無ければＳ１３４へ戻る。ここでのスイッチ操作は操作・表示部１０（操作・表示部８０）によるスイッチ操作である。

Ｓ１３６では、入力判断２を行い、一時停止／再開スイッチの入力であればＳ１２２へ行き直線あぜ制御が再開される。耕深調整・散水関連・設定スイッチの入力であればＳ１３７へ行き、それ以外のスイッチの入力であればＳ１３８へ行く。これらのスイッチはＳ１３３と同様である。

Ｓ１３７では、操作に応じて各部へ動作信号出力を行う。すなわち、耕深調整・散水関連・設定スイッチの入力に対して、その操作に対応するアクチュエータ等への動作信号を出力する。そして、その後はＳ１２２へ戻る。

Ｓ１３８では、直線あぜ制御を終了する。

次に、入力判断３を行い（Ｓ１３９）、オフセット調整・作業・格納スイッチならＳ１４０へ行き、終了スイッチならＳ１４１へ行く。ここで、オフセット調整・作業・格納スイッチは、例えば、操作・表示部１０のオフセット［大］スイッチ８３ｉ、オフセット［小］スイッチ８３ｊ、作業スイッチ８２ｂ、格納スイッチ８２ｃ等が該当する。また、終了スイッチは、例えば、操作・表示部１０の終了スイッチ８２ｅが該当する。即ちオフセット量を手動で調整する等、オフセットアクチュエータ１３（電動油圧シリンダ５４）を直接、操作・表示部１０で操作した場合は、直線あぜ制御が終了して手動操作できるようになっている。

Ｓ１４０では、操作に応じて各部へ動作信号出力を行う。すなわち、オフセット調整・作業・格納スイッチの入力に対して、その操作に対応するアクチュエータ等への動作信号を出力する。そして、その後はＳ１４１へ行く。

Ｓ１４１で制御は終了となる。

図１３は、本発明のオフセット作業機で形成した畦の例を示す図である。

図１３（ａ）は上述した直線あぜ制御で形成した場合の例を示す。作業開始位置２７０から、旧畦２６０の進行方向端部に設定された目標点２８０へ向けて直線の目標畦ライン２９０に沿って畦が形成される。ここで、旧畦２６０は上述した畦裾ライン２２１に、目標点２８０は上述した目標点２５０に相当する。このように曲がった旧畦２６０に対しても直線的に畦を形成することができる。これにより、例えば田植機を入れやすくなる等、その後の農作業がやりやすいものとなる。また、畦塗り作業を行う請負業者にとっては作業距離を計算し易い畦形状となり、見栄えもよいものとなる。

図１３（ｂ）は、目標点を旧畦端部よりも内側に設定する場合を示す。この場合は、作業開始位置２７１から旧畦２６１の進行方向端部２６１ａよりも内側（圃場側、図の例では進行方向左側）にずれて設定された目標点２８１へ向けて直線の目標畦ライン２９１に沿って畦が形成される。図１３（ｃ）は、目標点を旧畦端部よりも外側に設定する場合を示す。この場合は、作業開始位置２７２から旧畦２６２の進行方向端部２６２ａよりも外側（旧畦方向側、図の例では進行方向右側）にずれて設定された目標点２８２へ向けて直線の目標畦ライン２９２に沿って畦が形成される。図１３（ｂ）（ｃ）では、例えば、目標点をＳ１１２で説明した手動設定の方法で目標点２８２を設定して上述した直線あぜ制御を行ってもよい。また、手動でオフセット［大］スイッチ８３ｉやオフセット［小］スイッチ８３ｊを操作してオフセット量を調整しながら操作することも可能である。

以上のように、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した畦塗り機に限らず、トラクタに装着して農作業を行い直線制御を必要とする作業機全般に適用することができる。また、上述した実施形態の一部構成を他の実施形態の一部の構成に置き換えて適用することや、必要に応じて他の構成と組み合わせて利用してもよい。

１ トラクタ
１０ 操作・表示部
１２ 方位センサ
１３ オフセットアクチュエータ
１６ カメラ
１７ カメラ回動アクチュエータ
２０ 制御部
５０ 畦塗り機
５４ 電動油圧シリンダ
６７ 作業部
６８ 耕耘部
６９ ディスク部
７５ カメラ取付部
８０ 操作・表示部
８５ 表示部

Claims (7)

1. トラクタに装着して農作業を行う作業部をオフセット移動可能なオフセット作業機であって、
   前記作業部をオフセット移動させるオフセットアクチュエータと、前記作業部の作業進行方向を撮影するカメラと、前記カメラの画像情報を取得して前記オフセットアクチュエータを制御する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記カメラで撮影された画像において予め定めた目標点と最新の画像における前記目標点に対応する位置のズレを検出して、前記ズレを修正するように前記オフセットアクチュエータを作動させることを特徴とするオフセット作業機。
2. 請求項１に記載のオフセット作業機において、
   前記カメラは左右方向に回動可能に設置され、前記カメラを回動させるカメラ回動アクチュエータと、当該オフセット作業機の方向を検知する方向検知手段とを有し、
   前記制御部は、前記方向検知手段からの情報に基づき方向の変化を検知したとき、前記変化を修正する方向に前記カメラを回動させるように前記カメラ回動アクチュエータの制御を行うことを特徴とするオフセット作業機。
3. 請求項２に記載のオフセット作業機において、
   前記制御部は、前記目標点を設定したときに前記目標点が前記カメラの画像の左右方向の中心となるように前記カメラ回動アクチュエータを制御し、最新の画像において前記目標点に対応する位置が左右の中心からどれだけずれたかで前記ズレの量を検出することを特徴とするオフセット作業機。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のオフセット作業機において、
   表示部を有し、前記表示部に前記カメラで撮影した画像が表示可能であることを特徴とするオフセット作業機。
5. 請求項４に記載のオフセット作業機において、
   前記表示部に表示された画像を用いて前記目標点の設定が可能であることを特徴とするオフセット作業機。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のオフセット作業機において、
   操作部を有し、前記操作部は、前記オフセットアクチュエータを操作するスイッチを有し、前記制御部は、前記スイッチが入力されたとき前記ズレを修正する制御を終了して前記入力に対応する制御を行うことを特徴とするオフセット作業機。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のオフセット作業機において、
   前記作業部は、耕耘部とディスク部を有し、前記カメラはカメラ取付部を介して前記ディスク部の上部に取り付けられていることを特徴とするオフセット作業機。

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