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技術 穀物測定装置、コンバイン、及び圃場管理システム

出願人 株式会社トプコン
発明者 秋山秀吾
出願日 2019年1月30日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-013892
公開日 2020年8月13日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-120594
状態 未査定
技術分野 収穫機本体(4)(コンバイン)
主要キーワード 作物育成 地面近傍 成分分布 成分測定 収穫装置 農薬散布 走行式 込みベルト
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

測定精度及び効率を向上させることができる穀物測定装置コンバイン、及び圃場管理システムを提供すること。

解決手段

穀物測定装置10は、コンバイン1に設けられ、穀物の刈り取り状態を判定する刈取判定部11と、穀物の成分測定を行い、刈取判定部11によりコンバイン1が前記穀物を刈り取る状態であることが判定されたときに、測定結果を残す測定部12と、を備える。

概要

背景

近年、農業分野において、収穫した農作物に含まれる栄養価等の成分を測定して、土壌の肥沃度等を測定する方法が知られている。

そして、農作物を収穫した地点の情報と、測定した栄養価データを結び付け、圃場における肥沃度の分布を表すマップを作成して作物育成管理を行う。例えば、このマップに基づき、肥沃度が均一となるように追肥を行い、または農薬散布等を行う。これにより、農作物の均質化と安定した収量を確保することが可能となる。

農作物に含まれる栄養のうち、穀物類の測定に用いられる蛋白質含有量を測定するセンサプロテインセンサ)がある。

かかるセンサを収穫機コンバイン)に搭載し、収穫時に穀物栄養素の測定を行う方法が知られている(特許文献1参照)。

また、測定した栄養素の情報を基に、圃場の肥沃度の分布を表すマップを作成する方法が知られている(特許文献2参照)

概要

測定精度及び効率を向上させることができる穀物測定装置、コンバイン、及び圃場管理システムを提供すること。穀物測定装置10は、コンバイン1に設けられ、穀物の刈り取り状態を判定する刈取判定部11と、穀物の成分測定を行い、刈取判定部11によりコンバイン1が前記穀物を刈り取る状態であることが判定されたときに、測定結果を残す測定部12と、を備える。

目的

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

刈取部により穀物を刈り取って、収穫するコンバインに設けられる穀物測定装置であって、前記コンバインによる前記穀物の刈り取り状態を判定する刈取判定部と、前記穀物の成分測定を行い、前記刈取判定部により前記コンバインが前記穀物を刈り取る状態であることが判定されたときに、測定結果を残す測定部と、を備える穀物測定装置。

請求項2

前記刈取判定部は、前記刈取部が有する刈取位置と待機位置とから前記穀物の刈り取り状態を判定する請求項1記載の穀物測定装置。

請求項3

前記刈取判定部は、前記コンバイン内で搬送される穀粒衝突を検出することで前記穀物の刈り取り状態を判定する請求項1又は2に記載の穀物測定装置。

請求項4

前記刈取判定部は、前記コンバイン内での穀粒の搬送通路内を撮影し、撮影した画像から前記穀物の刈り取り状態を判定する請求項1から3のいずれか一項に記載の穀物測定装置。

請求項5

さらに、位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段により取得した位置情報、及び前記測定部により測定した前記穀物の成分情報を記憶する記憶部と、を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の穀物測定装置。

請求項6

請求項1から5のいずれか一項に記載の穀物測定装置を備えるコンバイン。

請求項7

刈取部により穀物を刈り取って、収穫するコンバインに設けられる穀物測定装置を用いた圃場管理システムであって、前記コンバインによる前記穀物の刈り取り状態を判定する刈取判定部と、前記穀物の成分測定を行い、前記刈取判定部により前記コンバインが前記穀物を刈り取る状態であることが判定されたときに、測定結果を残す測定部と、位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段により取得した位置情報、及び前記測定部により測定した前記穀物の成分情報を記憶する記憶部と、を有する前記穀物測定装置と、前記コンバインにより収穫を行った圃場に対し、前記記憶部に記憶された前記位置情報と前記穀物の成分情報から、前記圃場における前記穀物の成分分布を生成する圃場評価部を備える圃場管理システム。

技術分野

0001

本発明は、いわゆるプロテインセンサのような穀物測定装置、当該穀物判定装置を備えたコンバイン、及び当該穀物収穫装置を用いた圃場管理システムの技術に関する。

背景技術

0002

近年、農業分野において、収穫した農作物に含まれる栄養価等の成分を測定して、土壌の肥沃度等を測定する方法が知られている。

0003

そして、農作物を収穫した地点の情報と、測定した栄養価データを結び付け、圃場における肥沃度の分布を表すマップを作成して作物育成管理を行う。例えば、このマップに基づき、肥沃度が均一となるように追肥を行い、または農薬散布等を行う。これにより、農作物の均質化と安定した収量を確保することが可能となる。

0004

農作物に含まれる栄養のうち、穀物類の測定に用いられる蛋白質含有量を測定するセンサ(プロテインセンサ)がある。

0005

かかるセンサを収穫機(コンバイン)に搭載し、収穫時に穀物の栄養素の測定を行う方法が知られている(特許文献1参照)。

0006

また、測定した栄養素の情報を基に、圃場の肥沃度の分布を表すマップを作成する方法が知られている(特許文献2参照)

先行技術

0007

特開2014−67308号公報
特開2016−171749号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、特許文献1のような測定を行う場合、収穫時においてコンバインが作物刈り取りを行わないとき(例えば、圃場間の移動や畦際の刈取処理時など)は、小麦等の穀物を刈り取っていないのにもかかわらずセンサの測定処理が継続しているため、栄養価以外の不要なデータ(ノイズ)を取得してしまい、測定精度が低下するという問題がある。

0009

また、センサの測定処理が継続している場合は、穀物の刈取りを行っていないときも測定データを取得することになるため、測定結果のデータ容量が膨大となる。さらに、測定結果には穀物の刈り取りを行っていない測定データが含まれるため、圃場の肥沃度マップを作成するとき等には、かかるデータを取り除く作業が必要となり作業効率が悪いという問題がある。

0010

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは穀物測定の測定精度及びデータ処理の効率を向上させることができる穀物測定装置、コンバイン、及び圃場管理システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

上記した目的を達成するために、本発明に係る穀物測定装置では、刈取部により穀物を刈り取って、収穫するコンバインに設けられる穀物測定装置であって、前記コンバインによる前記穀物の刈り取り状態を判定する刈取判定部と、前記穀物の成分測定を行い、前記刈取判定部により前記コンバインが前記穀物を刈り取る状態であることが判定されたときに、測定結果を残す測定部と、を備える。

0012

また、上記穀物判定部において、前記刈取判定部は、前記刈取部が有する刈取位置と待機位置とから前記穀物の刈り取り状態を判定してもよい。

0013

また、上記穀物判定部において、前記刈取判定部は、前記コンバイン内で搬送される穀粒衝突を検出することで前記穀物の刈り取り状態を判定してもよい。

0014

また、上記穀物判定部において、前記刈取判定部は、前記コンバイン内での穀粒の搬送通路内を撮影し、撮影した画像から前記穀物の刈り取り状態を判定してもよい。

0015

また、上記穀物判定部において、さらに、位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段により取得した位置情報、及び前記測定部により測定した前記穀物の成分情報を記憶する記憶部と、を備えてもよい。

0016

上記した目的を達成するために、本発明に係るコンバインでは、上述の穀物測定装置を備えている。

0017

上記した目的を達成するために、本発明に係る圃場管理システムでは、刈取部により穀物を刈り取って、収穫するコンバインに設けられる穀物測定装置を用いた圃場管理システムであって、前記コンバインによる前記穀物の刈り取り状態を判定する刈取判定部と、前記穀物の成分測定を行い、前記刈取判定部により前記コンバインが前記穀物を刈り取る状態であることが判定されたときに、測定結果を残す測定部と、位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段により取得した位置情報、及び前記測定部により測定した前記穀物の成分情報を記憶する記憶部と、を有する前記穀物測定装置と、前記コンバインにより収穫を行った圃場に対し、前記記憶部に記憶された前記位置情報と前記穀物の成分情報から、前記圃場における前記穀物の成分分布を生成する圃場評価部を備える。

発明の効果

0018

上記手段を用いる本発明によれば、穀物測定の測定精度及びデータ処理の効率を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の実施形態に係る穀物測定装置を備えたコンバインの構成を示す概略構成図である。
本発明の実施形態に係る穀物測定装置による穀物測定方法を示すフローチャートである。
穀物測定装置の刈取判定部における第1変形例の概略構成図である。
穀物測定装置の刈取判定部における第2変形例の概略構成図である。

実施例

0020

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

0021

図1には本実施形態に係る穀物測定装置を備えたコンバインの概略構成図が示されており、以下同図に基づき本発明の実施形態の構成について説明する。

0022

図1に示すようにコンバイン1は履帯走行式自脱型コンバインであり、図示しないエンジンによって駆動される左右一対の履帯によって自走可能である。当該コンバインにより刈り取り及び収穫する穀物としては、例えば小麦、米等のイネ科の植物がある。

0023

コンバイン1は、駆動部2により上下動可能な刈取部3が車体前部に設けられている。駆動部2は例えば油圧アクチュエータであり、刈取部3に対して、図1にて点線で示す刈取位置と、実線で示す待機位置との間において上下昇降可能である。

0024

刈取部3は、刈取位置にて、圃場に植立する穀物の穀稈を刈り取り、第1の搬送部4を介して脱穀部5へ刈取穀稈を供給するように構成されている。刈取部3は、図示しないがバリカンのように刈刃受刃を備えており、刈刃の往復運動によって地面近傍の高さで作物の刈取りを行う。

0025

コンバイン1は、穀物の刈り取りを行わないときは走行等の妨げとならないように刈取部3を待機位置に上昇させ、刈り取りを行うときに刈取位置に下降させる。このような駆動部2による刈取部3の昇降は、図示しない昇降レバーにより操作可能である。駆動部2は、例えば、刈取部3を上昇させる際には0V、下降させる際には5Vというように、図示しない制御部から発信される2値駆動信号に応じて昇降する。このため、駆動信号が5Vであるときは刈取部3が刈取位置にあり、コンバイン1が穀物を刈り取る状態であると判断することができる。

0026

第1の搬送部4は、搬送チェーンや掻き込みベルト等で構成され、刈取部3で刈取った穀稈を整列させて脱穀部5へ送る構成をなしている。

0027

脱穀部5は、図示しないが円筒型の扱ぎ胴が備えられており、扱ぎ胴には多数の扱ぎ歯が取付けられている。この扱ぎ胴が回転することよって穀稈が脱穀され、穂先から穀粒を分離する。当該脱穀部5は第2の搬送部6を介して貯留部7に接続されている。

0028

第2の搬送部6は脱穀された穀粒を貯留部7に搬送する通路を有している。当該第2の搬送部6には、例えば脱穀物から穀粒を選別する選別機構が設けられていてもよい。

0029

貯留部7は、第2の搬送部6から供給される穀粒を蓄えるタンクである。貯留部7には排出オーガ8が接続されており、当該排出オーガ8により貯留部7に蓄えられた穀粒を外部に排出可能である。

0030

また、コンバイン1は、刈り取った穀物の成分を測定する穀物測定装置10を備えている。

0031

当該穀物測定装置10は、CPU、記憶装置センサ類を備えたコンピュータからなり、機能的には、主に刈取判定部11と、測定部12、位置情報取得部13、外部装置20を備えている。

0032

刈取判定部11は、コンバイン1による穀物の刈り取り状態を判定する機能を有している。具体的には、刈取判定部11は、駆動部2の駆動信号から、刈取部3が刈取位置にあるときには穀物を刈り取る状態であると判定し、刈取部3が待機位置にあるときには刈り取る状態にないと判定する。

0033

測定部12は、脱穀された穀粒に含有される成分を測定するセンサであり、本実施形態では蛋白質の量を測定するプロテインセンサである。具体的には、測定部12は、波長の異なる4種類の波長のLEDを有しており、第2の搬送部6の通路に配設されている。そして、測定部12は第2の搬送部6を通過する穀粒に対して当該LEDから測定光を順次照射し、その反射光受光して、この反射光量を積算して平均化することにより穀粒の蛋白質の含有量を測定可能である。

0034

位置情報取得部13は、当該コンバイン1の位置情報を取得する機能を有しており、例えばGPS(Global Positioning System)等のGNSS(Global Navigation Satellite System)受信機である。

0035

また、本実施形態では、コンバイン1の外部に、穀物測定装置10の外部装置20を備えた圃場管理システムが構築されている。

0036

外部装置20は、例えば、パーソナルコンピュータタブレット端末であり、記憶部21と圃場評価部22を備えている。

0037

記憶部21は、測定部12により測定した穀粒の蛋白質の測定データ(成分情報)及び位置情報取得部13により取得したコンバイン1の位置情報等の各種データを格納する記憶媒体であり、例えば、ハードディスクフラッシュメモリーである。記憶部21は、無線又は有線通信手段や取外し可能なメモリを介して測定部12及び位置情報取得部13か情報を取得可能である。

0038

圃場評価部22は、対象とする圃場の刈り取りを終えた後、記憶部21に記憶された測定データ及び位置情報の履歴を取り出して、当該圃場における穀物の成分分布を生成可能である。具体的には、圃場評価部22はコンピュータにより作動するアプリケーションプログラムである。

0039

このように構成された外部装置20を含めた穀物測定装置10を備えたコンバイン1は、穀物の刈り取りを行っていきながら、又は刈り取り終了後に、測定部12により測定された穀粒の蛋白質の測定データと位置情報を、外部装置20の記憶部21に記憶し、圃場評価部22にて評価する。

0040

次に、図2を参照すると、穀物測定装置10における穀物測定方法を示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに沿って穀物測定方法について説明する。

0041

まず、ステップS1として、穀物測定装置10は、刈取判定部11によりコンバイン1の駆動部2から駆動信号を受信する。

0042

続いて、ステップS2として、刈取判定部11がコンバイン1が穀物を刈り取る状態であるか否か、具体的にはステップS1にて受信した駆動信号から刈取部3が刈取位置にあるか否かを判定する。当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS3に進む。

0043

ステップS3では、測定部12が第2の搬送部6を通る穀粒の蛋白質を測定し、測定したデータを記憶部13に記憶して、当該ルーチンリターンする。

0044

一方、上記ステップS2の判定結果が(No)である場合、即ち刈取部3が待機位置にあり刈取不可能な位置にある場合はステップS4に進む。

0045

ステップS4では、測定部12はこのとき測定データを破棄し、記憶部21に対して記憶を行なわず、当該ルーチンをリターンする。

0046

以上のように、穀物測定装置10は、刈取判定部11によりコンバイン1が穀物を刈り取る状態であることが判定されたときにのみ、測定部12により測定したデータを記憶部21に残し、刈り取りを行わないときに測定した不要なデータは破棄する。これにより、刈り取りを行っていないときの不要なデータ(ノイズ)は蓄積されないため、当該圃場の穀物の成分測定についての測定精度を向上させることができる。また、記憶部21に記憶される測定結果のデータ容量も抑えることができ、後で不要なデータを取り除く等の作業を軽減でき、データ処理の作業効率を向上させることができる。

0047

特に本実施形態では、刈取判定部は、刈取部を昇降する駆動部に駆動信号に基づいて刈取部3の刈取位置と待機位置とを判定しており、容易に刈り取り状態を判定することができる。

0048

また、穀物測定装置10は、位置情報取得部13も備え、測定部12により測定した穀物の蛋白質の測定データとともに位置情報も記憶部21に記憶していくことで、位置情報と蛋白質データとを対応付けを行うことができるようになる。

0049

そして、このような穀物測定装置10を備えたコンバイン1は、穀物の刈り取り及び収穫とともに、刈り取った穀物(穀粒)の蛋白質を効率的に測定することができる。

0050

さらに、圃場評価部22を備えた圃場管理システムによれば、このコンバイン1により収穫を行った圃場に対し、記憶部21に記憶された位置情報の履歴と穀物の蛋白質データの履歴から、当該圃場における穀物の蛋白質に基づく肥沃度マップ等の評価データを生成することができる。

0051

以上のことから本実施形態に係る穀物測定装置、コンバイン、圃場管理システムによれば、穀物測定の測定精度及びデータ処理の効率を向上させることができる。

0052

以上で本発明の一実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

0053

上記実施形態では、刈取判定部11は駆動部2の駆動信号に基づき、刈取部3の刈取位置及び待機位置を判定しているが、刈取部の刈り取り状態の判定手段はこれに限られるものではない。例えば、刈取部に刈取位置を直接検出するセンサを設けて、そのセンサから刈取可能位置を判定してもよい。

0054

さらに、図3には刈取判定部の第1変形例が、図4には刈取判定部の第2変形例が示されている。なお、上記実施形態と同様の要素については同じ符号を付しており、説明の簡略化のため位置情報取得部と圃場評価部を省略している。

0055

図3に示す第1変形例では、第2の搬送部6に穀粒の衝突を検出する衝突センサ15が設けられており、刈取判定部11’は当該衝突センサ14と接続されている。コンバイン1が穀物を刈り取り、第2の搬送部6に実際に穀粒が搬送されると、穀粒が衝突センサ14に衝突し刈取判定部11’にその信号が送られる。刈取判定部11’は当該信号を受信したときにコンバイン1が穀物を刈り取る状態にあると判定する。

0056

図4に示す第2変形例では、第2の搬送部6の搬送通路にカメラ15が設けられており、刈取判定部11’’は当該カメラ15と接続されている。当該カメラ15は搬送通路内を動画又は定期的に静止画を撮影する。刈取判定部11’’はカメラ15により撮影された画像(動画像又は静止画像)を画像解析することで、穀粒の流れを検知する。そして、刈取判定部11’’は穀粒が流れている場合に、コンバイン1が穀物を刈り取る状態にあると判定する。

0057

このように刈取判定部の第1変形例及び第2変形例によれば、刈取部の位置に関わらず、実際に第2の搬送部を穀粒が通過していることを判定し、そのときの測定結果のみを残すことができることから、より高精度で効率的な穀物測定を行うことができる。なお、刈取判定部は、上記実施形態のような駆動部に基づく判定、第1変形例のような衝突センサに基づく判定、及び第2変形例のような画像に基づく判定を、複数組み合わせてもよい。

0058

また、上記実施形態、第1変形例、及び第2変形例では、記憶部21及び圃場評価部22がコンバイン1の外部に設けられているが、この構成に限られるものではない。例えば、コンバイン内の穀物測定装置に少なくとも記憶部を有しており、圃場評価部を外部に設けてもよいし、記憶部と圃場評価部の両方をコンバイン内の穀物測定装置に設けてもよい。

0059

1コンバイン
2 駆動部
3 刈取部
4 第1の搬送部
5脱穀部
6 第2の搬送部
7貯留部
10穀物測定装置
11、11’、11’’ 刈取判定部
12測定部
13位置情報取得部
14衝突センサ
15カメラ
20 外部装置
21 記憶部
22圃場評価部

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