(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
圃場面を進行する機体と該機体の進行方向と交差する略水平方向に展開自在なブームとを備え、前記ブームの長さに対応する散布幅で散布材を圃場面に散布するブーム式散布装置において、
GPS受信機と、
前記GPS受信機によって受信したGPS信号を演算処理して散布幅端の位置を設定する演算処理部と、
前記演算処理部が設定した位置に散布幅端の位置を可変制御する散布幅端位置制御部とを備え、
前記演算処理部は、
前記GPS信号によって得られる前記機体の位置情報から前記機体の移動軌跡を記憶し、当該移動軌跡と設定されている散布幅端の位置によって既に散布処理がなされた既散布領域を記憶する既散布領域記憶手段と、
前記GPS信号によって旋回後の機体位置を認識する旋回後機体位置認識手段と、
前記既散布領域と旋回後の機体位置とに基づいて前記既散布領域と散布予定領域とが重ならず且つ前記既散布領域と前記散布予定領域の間に未散布領域が生じないように散布幅端の位置を設定する散布幅端位置設定手段とを備え、
前記散布幅端位置制御部は、前記機体の進行に伴って随時散布幅端位置を設定し、随時設定された散布幅端位置が前記既散布領域の境界と一致するように、前記散布幅端位置を制御すること特徴とするブーム式散布装置。
前記散布幅端位置制御部は、ブームに複数配列したノズルの開放範囲を可変制御することで前記散布幅端の位置を制御することを特徴とする請求項1記載のブーム式散布装置。
【背景技術】
【0002】
ブーム式散布装置は、所謂ブームスプレーヤに代表されるように、自走式またはトラクタ直装式であって、圃場面を走行しながら進行方向と交差する略水平方向に展開したブームの長さに対応する散布幅で、液剤,粉剤,粒剤などの散布材を圃場面に散布する作業機である。このブーム式散布装置は、圃場面を直進走行しながら散布作業を行い、1回の直進行程で移動距離×散布幅の面積を散布処理し、往復の直進行程を繰り返すことで処理対象となる圃場面全体に散布処理を施すものである。
【0003】
このようなブーム散布装置は、散布幅が十数mに及ぶものもあり、トラクタや自走式機体に搭乗したオペレータからはブーム先端の散布幅端位置を正確に把握することが難しい。このため、一定の散布幅で往行程の散布を行った後、枕地旋回して復行程での散布を行う場合に、既に散布処理を行った領域(既散布領域)にブームの先端が入り込んで二重散布を行ってしまうか、或いは既散布領域からブームの先端が離れてしまい未散布の領域を作ってしまう問題が生じる。
【0004】
これに対しては、GPS受信機を搭載し、GPS信号の位置情報に基づき散布作業機の位置情報を得て、散布幅を考慮した枕地旋回後の次行程進入位置を算出し、旋回後に算出した次工程進入位置に到達するために、旋回開始位置や旋回戻し位置などを随時求める制御装置を備えた走行散布作業機が提案されている(下記特許文献1参照)。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るブーム式散布装置の外観構成を示した説明図である。
図1(a)が側面図であり、
図1(b)が背面図である。図示のブーム式散布装置1は、走行機体であるトラクタTRに直装され、圃場面を走行しながら液剤,粉剤,粒剤などの散布材を圃場面に散布するものである。ここではトラクタ直装式の例を示しているが、これに限らず、自走式の走行機体に装着されるものであってもよい。
【0013】
ブーム式散布装置1は、圃場面を進行する機体2と機体2の進行方向と交差する略水平方向に展開自在なブーム3とを備え、ブーム3の長さに対応する散布幅Wで散布材を圃場面に散布するものである。図示の例では、ブーム3は、折り畳み機構2Aを介して機体2に装着されている右側延長ブーム3Aと左側延長ブーム3Bと機体2に直接装着される中央ブーム3Cに3分割されている。機体2には散布材が貯留されるタンク4が搭載されており、タンク4内の散布材は図示省略した配管系を経由してブーム3に装備されたノズル5から圃場面に散布される。
【0014】
図2は、本発明の実施形態に係るブーム式散布装置の主要構成を示した説明図である。ブーム式散布装置1は、主要な構成として、GPS受信機10、演算処理部11、散布幅端位置制御部12を少なくとも備える。更に追加する構成として、表示部13や機体2の進行方向を検知するためのハンドル舵角センサ14などを備える。GPS受信機10は機体2に配備され、GPSからのGPS信号を受信して、これを機体2の現在位置情報として演算処理部11に送るものである。演算処理部11は、後述する各種の機能によって、受信したGPS信号を演算処理して散布幅端の位置を設定するものである。
【0015】
以下に、演算処理部11の機能を説明する。演算処理部11は、その機能として、既散布領域記憶手段11A、旋回後機体位置認識手段11B、散布幅端位置設定手段11Cを少なくとも備え、更に追加的機能として、表示制御手段11Dを備える。演算処理部11は、このような機能を備えることでGPS信号を演算処理して散布幅端の位置を設定するものである。
【0016】
演算処理部11の各機能について説明する。既散布領域記憶手段11Aは、GPS信号によって得られる機体2の位置情報から機体2の移動軌跡を記憶し、当該移動軌跡と設定されている散布幅端の位置によって既に散布処理がなされた既散布領域を記憶する。既散布領域は、機体2の移動軌跡のなかで散布動作がオン状態(ノズル5から散布材が噴出)の間の移動距離×散布幅の処理面積を有するもので、右側の散布幅端位置と左側の散布幅端位置をそれぞれ機体の移動軌跡に沿って移動させた線が既散布領域の境界線になる。
【0017】
旋回後機体位置認識手段11Bは、一つの散布直進行程が終了した後、機体2を枕地旋回させて次工程の散布を行う直前の機体位置をGPS信号によって認識するものである。機体2の旋回が終了して機体2の進行方向が180°回転した状態の把握は、走行機体に搭乗したオペレータの入力指示によるか、或いはハンドル舵角センサ14の出力によってなされ、その時点での機体2の現在位置が旋回後機体位置として認識される。
【0018】
散布幅端位置設定手段11Cは、既散布領域記憶手段11Aによって記憶された既散布領域と旋回後機体位置認識手段11Bによって認識された旋回後の機体位置とに基づいて、既散布領域と散布予定領域とが重ならず且つ既散布領域と散布予定領域の間に未散布領域が生じないように散布幅端の位置を設定する機能を有する。すなわち、散布幅端位置設定手段11Cが設定する散布幅端の位置は、既散布領域側では既散布領域の境界と重なる位置になる。
【0019】
表示制御手段11Dは、機体2の現在位置を含む地図情報を表示する表示部13を機体2の運転席周辺に備えるものにおいて、GPS信号に基づいて表示部13に機体2の現在位置と既散布領域と設定された散布幅端の位置を表示する機能を有する。
【0020】
図3は、表示制御手段11Dによって制御される表示部13の表示例を示している(図中の記号や矢印は表示内容を説明するためのものであって表示には含まれない。)。表示部13の表示画面13Aには、既散布領域記憶手段11Aに記憶される機体2の移動軌跡が点線Sによって随時表示される。この移動軌跡を基準にして機体2の移動中に設定されている左右の散布幅端位置が破線S1,S2によって表示される。破線S1,S2は点線Sに沿った線になり、破線S1,S2間の領域であって散布動作がオンになっている間の領域が既散布領域Mとして表示される。この既散布領域Mは機体2の移動が進むに連れて随時移動軌跡Sと共に表示される。
【0021】
図3(a)は、機体2が枕地旋回した直後の状態を示している。旋回後機体位置認識手段11Bが認識する機体2の位置Paが表示され、その位置Paを基準にして、その時点で設定されている左右の散布幅端位置We1,We2がそれぞれ表示される。ここでは散布幅端位置We1,We2間の間隔が現時点の散布幅Wとなる。
図3(a)に示した状態では、左側の散布幅端位置We1が既散布領域M内にあり、このまま機体を直進させて散布を行う散布予定領域が既散布領域Mと重なる状態になっている。
【0022】
図3(b)は、散布幅端位置設定手段11Cの機能による散布幅端位置の設定がなされた後の状態を示している。散布幅端位置設定手段11Cは、
図3(a)に示したように、既散布領域Mと散布予定領域とが重なる状態を認識すると、散布幅端位置We1を既散布領域Mの境界と合致する位置に設定変更する。表示制御手段11Dは、設定変更された散布幅端位置We1を表示画面13Aに表示する。この例では、散布幅端位置We1を設定変更することで散布幅はW1(W1<W)に変更されている。
図3(c)は、次工程の既散布領域Mを示している。設定変更された散布幅端位置We1を保持して機体2を前工程の移動軌跡と平行に直進させることで、図示のように、二重散布が無く且つ未散布領域が無い既散布領域Mを得ることができる。
【0023】
図4は、既散布領域Mが直線的に散布されていない場合の散布幅端位置設定手段11Cの機能を示している。散布作業中においても機体2の進行に伴って随時散布幅端位置を設定することができる。例えば、
図4(a)の破線S2に示すように、前行程における既散布領域Mの境界が現行程側に突出しているような場合には、散布幅端位置設定手段11Cは、機体2の進行と共に随時既散布領域Mの境界位置と散布幅端位置We1とを比較し、散布幅端位置We1が常に既散布領域Mの境界と一致するように散布幅W1を散布幅W2に縮めるように散布幅端位置We1を機体2の中心側に自動で位置変更する。また、
図4(b)の破線S2に示すように、前行程における既散布領域Mの境界が前行程側に突出しているような場合には、散布幅端位置設定手段11Cは、機体2の進行と共に随時既散布領域Mの境界位置と散布幅端位置We1とを比較し、散布幅端位置We1が常に既散布領域Mの境界と一致するように散布幅W1を散布幅W3に拡大し散布幅端位置We1を機体2の外側に自動で位置変更する。
【0024】
図5及び
図6は、本発明の他の実施形態に係るブーム式散布装置の構成例と機能を示している。この例は、
図2に示した主要構成に加えて、ブーム傾斜角センサ(ブーム傾斜角検知手段)15を備え、演算処理部11が、ブーム傾斜角センサ(ブーム傾斜角検知手段)15によって検知される傾斜角に基づいて、設定されている散布幅端の位置を補正するものである。
【0025】
図6に示すように、ブーム式散布装置1が傾斜地で散布作業を行う場合、ブーム式散布装置1が備えるGPS受信機10の水平位置S
GPSを基準にして散布幅Wによって散布幅端の位置S1’,S2’を設定すると、その位置S1’,S2’は、例えば水平位置S
GPSから左右に距離W/2だけ離れた位置になる。これに対して、散布幅Wのブーム式散布装置1が傾斜地で実際に散布する際の散布幅端の位置S1,S2は前述した位置S1’,S2’とは異なる位置になる。演算処理部11は、ブーム傾斜角センサ15が検知する水平線HLとブーム3との角度θによって、位置S1’を位置S1に自動で補正し、位置S2’を位置S2に自動で補正する。このような傾斜地での散布幅端位置の補正機能を付加することで、傾斜地での散布作業においても高い精度で既散布領域を認識でき、二重散布や未散布の領域を無くすことができる。
【0026】
図7及び
図8は、散布幅端位置制御部の構成例を示した説明図である。演算処理部11の散布幅端位置設定手段11Cが散布幅端の位置を設定すると、散布幅端位置制御部12は、演算処理部11が設定した位置に散布幅端の位置を可変制御する。
図7に示した散布幅端位置制御部12の構成は、右側延長ブーム3A又は左側延長ブーム3Bが伸縮自在なスライド伸縮機構を備えるものであり、右側延長ブーム3A又は左側延長ブーム3Bの長さを可変制御することで散布幅端の位置を制御するものである。スライド伸縮機構は周知のブーム伸縮機構を採用することができるので、ここでは説明を省略する。
【0027】
図7においては、右側延長ブーム3A又は左側延長ブーム3Bが第1ブーム3A1(3B1),第2ブーム3A2(3B2),第3ブーム3A3(3B3)に分割されており、それぞれにノズル5が設定間隔で配備されている。
図7(a)に示すように、第1ブーム3A1(3B1),第2ブーム3A2(3B2),第3ブーム3A3(3B3)の重なり幅が最も少ない状態が右側延長ブーム3A又は左側延長ブーム3Bの最大長さであり、機体2の中心から最も離れた位置に散布幅端位置We2(We1)を設定することができる。
【0028】
そして、
図7(b)に示すように、第2ブーム3A2(3B2)に第3ブーム3A3(3B3)を重ねることで散布幅端位置We2(We1)を機体2側に近づけることができる。この際、第2ブーム3A2(3B2)に配備されるノズル5と第3ブーム3A3(3B3)に配備されるノズル5が一部重なることになるが、重なったノズルの一方を遮断制御することでノズル5の配列状態を変更すること無く、散布幅端位置We2(We1)だけを変更することが可能になる。
【0029】
更に、
図7(c)に示すように、第2ブーム3A2(3B2)に第3ブーム3A3(3B3)を重ね、第1ブーム3A1(3B1)に第2ブーム3A2(3B2)を重ねることで、散布幅端位置We2(We1)を更に機体2側に近づけることができる。この際、第2ブーム3A2(3B2)に配備されるノズル5と第3ブーム3A3(3B3)に配備されるノズル5と第1ブーム3A1(3B1)に配備されるノズル5が重なることになるが、重なったノズルの一つを開放して重なった他のノズルを遮断制御することでノズル5の配列状態を変更すること無く、散布幅端位置We2(We1)だけを更に変更することが可能になる。図示の例では、ノズル5の遮断制御はノズル5の配管に設けたバルブ5Vを遮断制御することで行っている。図においては白抜きのバルブ5Vが開放されたバルブ5Vであり、黒塗りのバルブ5Vが遮断されたバルブ5Vを示している。
【0030】
図8に示した散布幅端位置制御部12の構成は、一定長さの右側延長ブーム3A又は左側延長ブーム3Bに複数配列したノズル5の開放範囲を可変制御することで散布幅端の位置を制御するものである。
図8(a)に示すように、右側延長ブーム3A又は左側延長ブーム3Bに複数配列したノズル5の配管に個別に設けたバルブ5Vを全て開放することで、機体2の中心から最も離れた位置に散布幅端位置We2(We1)を設定することができる。そして、
図8(b),(c)に示すように、右側延長ブーム3A又は左側延長ブーム3Bの先端側のノズル5を順次閉止制御してノズル5の開放範囲を可変制御することで、散布幅端位置We2(We1)を順次機体2の中心側にシフトすることができる。
【0031】
図9は、液状薬剤などの液剤を散布するブーム式散布装置1の構成例を示している。前述した説明と同一部位には同一符号を付している。ブーム式散布装置1は、タンク4、ブーム3(3A,3B,3C)、ブーム3に装備される散布管20(20A,20B,20C)、各散布管20A,20B,20Cに配備されたノズル5、ポンプ6を備えている。
【0032】
タンク4から各散布管20A,20B,20Cに至るまでの液剤供給流路は、ポンプ6によって液剤が圧送される主流路21と、メインコック22を介して主流路21に接続される供給流路23、供給流路23から分流器24を介して分岐する分岐流路25,26,27を備えている。また、メインコック22には圧力調整用循環流路28が接続されている。分岐流路25,26,27には、それぞれ散布バルブ25V,26V,27Vが設けられ、圧力調整用循環流路28には、圧力調整バルブ28Vが設けられている。
【0033】
演算処理部11は、GPS受信機10が受信するGPS信号に基づいて散布幅端位置制御部12を制御して散布幅端の位置を可変制御するだけでなく、トラクタTRなどの走行機体の走行速度に応じて散布量を自動制御する機能を有する。このような散布量制御を行うために、演算処理部11は、供給流路23を流れる液剤の流量を検出する流量センサ30、供給流路23を流れる液剤の圧力を検出する圧力センサ31、走行機体の車速を検知する車速センサ32などからの検知信号に基づいて、メインコック22や圧力調整バルブ28Vの圧力調整モータなどを制御する制御信号を出力する。
【0034】
演算処理部11には、前述した表示部13を備える操作入力部7が接続されている。操作入力部7は、前述した旋回後のタイミング入力や、散布量制御の制御条件、散布動作の開始・停止などを設定入力するためのものであり、トラクタTRなどの走行機体の運転席周り(例えば、運転キャビン内)に設置されている。この操作入力部7は、ブーム3の伸縮動作やバルブ5Vの開閉動作を手動で行うための操作入力手段を合わせて備えるものであってもよい。
【0035】
このような特徴を有するブーム式散布装置1の動作を説明する。先ず、散布作業を行う圃場で所定の散布幅を設定して第1行程の散布を行う。第1行程では、圃場の側辺に一方の散布幅端位置We1(We2)を合わせて直進走行を行いながら所定の散布条件で散布作業を行うことで、圃場の1辺に沿って既散布領域Mを形成する。第1行程が終了すると、枕地旋回を行い機体2の進行方向を180°回転させる。そして、第1行程と平行に走行する第2工程の散布を行う前に、前述した散布幅端位置設定手段11Cの機能によって既散布領域M側の散布幅端位置We1を可変制御して、この位置We1を既散布領域Mの境界に合わせる。その散布幅端位置We1を保持して機体2を直進走行させ第2工程の散布作業を行う。
【0036】
第1行程が終了して枕地旋回を行った後、散布幅端位置We1が既散布領域M内に入っている場合には、散布幅端位置We1を機体2に近づく側に移動させる制御を行い、枕地旋回を行った後、散布幅端位置We1が既散布領域Mの境界より離れている場合には、散布幅端位置We1を機体2から離れる側に移動させる制御を行う。この際、散布幅端位置設定手段11Cが設定した散布幅端の位置が変更可能範囲を超えることがある。この場合、すなわち、最大限散布幅端位置We1を機体2から離れる側に移動しても既散布領域Mの境界に届かない場合には、演算処理部11は、旋回後の機体位置の変更を促す再旋回指示を出力する。この出力が表示部13等に出力された場合には、オペレータは旋回操作をやり直して機体2を既散布領域Mに近づける操作を行う。
【0037】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るブーム式散布装置1は、旋回操作によって散布幅端位置We1を既散布領域Mの境界位置に合わせる必要が無いので、旋回操作を簡易に行うことができる。これによって、精緻な旋回操作を行うこと無く、二重散布や未散布の領域を無くすことができ高い作業精度と高い作業効率を共に得ることができる。
【0038】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【0039】
1:ブーム式散布装置,2:機体,3:ブーム,
3A:右側延長ブーム,3B:左側延長ブーム,3C:中央ブーム,
4:タンク,5:ノズル,5V:バルブ,6:ポンプ,7:操作入力部,
10:GPS受信機,11:演算処理部,12:散布幅端位置制御部,
13:表示部,13A:表示画面,14:ハンドル舵角センサ,
11A:既散布領域記憶手段,11B:旋回後機体位置認識手段,
11C:散布幅端位置設定手段,11D:表示制御手段