特許 7078260 農作業機用作業支援システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-23

(45)【発行日】2022-05-31

(54)【発明の名称】農作業機用作業支援システム

(51)【国際特許分類】

   A01B 35/00 20060101AFI20220524BHJP

   A01B 63/10 20060101ALI20220524BHJP

【ＦＩ】

A01B35/00 B

A01B63/10 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018167637

(22)【出願日】2018-09-07

(65)【公開番号】P2020039268

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000188009

【氏名又は名称】松山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】特許業務法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】池田 健一

【審査官】星野 浩一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０８６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０１７３６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１５８５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０５５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２５４５２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｂ ３５／００

Ａ０１Ｂ ６３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トラクタに装着して圃場内で農作業を行う農作業機に適用する農作業機用作業支援システムにおいて、
前記農作業機に装着するカメラと、演算部とを備え、
前記カメラは、上部から前記農作業機及び前記農作業機の前後の所定範囲を撮影可能であり、
前記演算部は、前記カメラで撮影された画像に対して、圃場内又は圃場の周辺の特定の位置に設定される目標である前記農作業機よりも前方の基準点及び前記農作業機よりも後方の基準点を結ぶ基準線を設定し、さらに、前記農作業機上の特定の位置に移動点を定め、前記移動点が前記基準線上にあるか否かと、前記移動点の移動による進行方向が前記基準線と平行であるか否かを算出することを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項2】

請求項１に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
前記カメラは画角が１８０°以上であることを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
前記カメラの撮影範囲の中心が前記移動点であることを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
表示部を備え、前記表示部は、前記カメラで撮影した画像と、前記基準線と、前記移動点と、前記進行方向を表示することを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項5】

請求項４に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
前記移動点は、特定の印で表示し、前記移動点が前記基準線に対して予め定めた距離以上離れた場合、前記特定の印の表示方法を変更することを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
前記進行方向は、矢印で表示し、前記進行方向が前記基準線に対して予め定めた角度以上ずれた場合、前記矢印の表示方法を変更することを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
前記演算部は、画像処理により判別して前記基準点を圃場内又は圃場の周辺の特定の位置に設定することを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
設定入力部を備え、前記基準点は前記設定入力部の操作により設定可能であることを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【請求項9】

請求項４から６のいずれか一項を引用する請求項８に記載の農作業機用作業支援システムにおいて、
前記表示部と前記設定入力部は、表示画面上の表示を触れることで信号が入力されるタッチパネルにより一体に構成されることを特徴とする農作業機用作業支援システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、農作業機用作業支援システムに関し、特に、トラクタに装着する農作業機に対してより正確な農作業を可能とする農作業機用作業支援システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トラクタに装着する農作業機では、作業者が農作業機の作業位置および方向を目視で確認しながら、トラクタ及び農作業機の操作を行って調整をしていた。このとき、農作業機の大きさが大きい場合や、農作業を行う作業部の位置によっては、死角となるため、作業者から目視確認しにくい場合があった。さらに、農作業機の操作を適切に行うことができずに高精度な作業が困難な場合や、運転技術の正確さが不足しているため作業効率が低下する場合もあった。

【0003】

このため、特許文献１では、前処理体の前側に、位置方位センサを設けて、この位置方位センサにより、元畦の位置を検出し、元畦に対して所望の新畦が形成されるように畦塗り機の位置及び方位を自動制御する技術が記載されている。

【0004】

また、特許文献２では、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目標点に対応する位置のズレを検出して、このズレを修正するようにオフセットアクチュエータを作動させる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－２５４５２２号公報

【文献】特開２０１７－１０８６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１では、元畦に沿った制御となるため、元畦が曲がっている場合には、新畦も曲がる可能性があり、直線的に作業することが困難であった。

【0007】

さらに、特許文献２では、目標点を基準に行うことで正確な農作業が可能であるが、後方の基準点や進行方向に対して傾いて作業する場合は考慮してなかった。ここで、後方の基準点や進行方向を考慮すれば、さらに正確な農作業を行える余地がある。

【0008】

この他に測位衛星の信号を利用した測位システムを搭載して、トラクタの走行位置をガイドする方法も考えられるが、現状では、正確な農作業に対しては測位精度が不十分であり、精度の向上が求められる。

【0009】

本発明は、上記課題に鑑みて、トラクタに装着する農作業機に対してより正確な農作業を可能とするための農作業機用作業支援システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、代表的な本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、トラクタに装着して圃場内で農作業を行う農作業機に適用する農作業機用作業支援システムにおいて、前記農作業機に装着するカメラと、演算部とを備え、前記カメラは、上部から前記農作業機及び前記農作業機の前後の所定範囲を撮影可能であり、前記演算部は、前記カメラで撮影された画像に対して、圃場内又は圃場の周辺の特定の位置に設定される目標である前記農作業機よりも前方の基準点及び前記農作業機よりも後方の基準点を結ぶ基準線を設定し、さらに、前記農作業機上の特定の位置に移動点を定め、前記移動点が前記基準線上にあるか否かと、前記移動点の移動による進行方向が前記基準線と平行であるか否かを算出することを特徴とする。

【0011】

さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、前記カメラは画角が１８０°以上であることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、前記カメラの撮影範囲の中心が前記移動点であることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、表示部を備え、前記表示部は、前記カメラで撮影した画像と、前記基準線と、前記移動点と、前記進行方向を表示することを特徴とする。

【0012】

さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、前記移動点は、特定の印で表示し、前記移動点が前記基準線に対して予め定めた距離以上離れた場合、前記特定の印の表示方法を変更することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、前記進行方向は、矢印で表示し、前記進行方向が前記基準線に対して予め定めた角度以上ずれた場合、前記矢印の表示方法を変更することを特徴とする。

【0013】

さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、前記演算部は、画像処理により判別して前記基準点を圃場内又は圃場の周辺の特定の位置に設定することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、設定入力部を備え、前記基準点は前記設定入力部の操作により設定可能であることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機用作業支援システムの一つは、前記表示部と前記設定入力部は、表示画面上の表示を触れることで信号が入力されるタッチパネルにより一体に構成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、農作業機用作業支援システムにおいて、トラクタに装着する農作業機に対してより正確な農作業を可能とすることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の農作業機用作業支援システムにおけるブロック図の例を示す。

【図2】本発明の農作業機用作業支援システムの一実施形態の平面図を示す。

【図3】本発明の農作業機用作業支援システムの一実施形態の側面図を示す。

【図4】本発明の農作業機用作業支援システムを適用する農作業機が前進作業状態である場合の例を示す図である。

【図5】本発明の農作業機用作業支援システムにおけるカメラで撮影された画像の例を示すイメージ図である。

【図6】本発明の農作業機用作業支援システムにおける第１の状態の表示例を示す図である。

【図7】本発明の農作業機用作業支援システムにおける第２の状態の表示例を示す図である。

【図8】本発明の農作業機用作業支援システムにおける操作部の例を示す図である。

【図9】本発明の農作業機用作業支援システムにおける処理の一例を示すフローチャートである。

【図10】本発明の農作業機用作業支援システムにおける第１の状態の表示例の別例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明を実施するための形態を説明する。

【0017】

図１は、本発明の農作業機用作業支援システムにおけるブロック図の例を示す。本発明の農作業機用作業支援システムは、トラクタに本体を装着して農作業を行う農作業機に適用するものである。農作業機用作業支援システムは、演算部１１、制御部１２、記憶部１３、カメラユニット１６、設定入力部１７、表示部１８を備えている。さらに、記憶部１３に加えて、あるいは、記憶部１３に代えて、情報入出力部１４と外部記憶媒体１５を備えていてもよい。また、アクチュエータを制御する場合は、出力部１９、アクチュエータ２０を備えている。このとき、状態検知部２１を必要に応じて設けることができる。これらの配置場所は、後述するようにその目的に応じてふさわしい場所に設置される。そして、演算部１１、制御部１２は、制御システム部１０として一体に構成されている。なお、演算部１１と制御部１２は別々に構成してもよい。

【0018】

演算部１１は、カメラユニット１６からの情報、設定入力部１７で入力された情報、状態検知部２１を設ける場合は状態検知部２１からの情報、記憶部１３又は外部記憶媒体１５からの情報等に基づき作業支援システムに必要な演算処理を行う。特に、基準線、基準点のそれぞれの位置、これらの相互の位置関係等の状態を算出するとともに、農作業機の進行方向も算出することができる。この演算に基づき表示部１８に結果を表示させる。また、アクチュエータ２０を備える場合はこれを制御するための演算を行う。また、記憶部１３又は外部記憶媒体１５に必要な情報を記録させる。演算部１１での具体的な演算内容は後述する。また、演算部１１は、カメラユニット１６で撮影した映像を表示部１８に表示させるための処理も行う。

【0019】

制御部１２は、表示部１８に表示させるための指令や記憶部１３又は外部記憶媒体１５に情報を記録させるための指令もだす。また、演算部１１での演算結果に基づき出力部１９へ動作指令をだしてアクチュエータ２０を制御する。

【0020】

記憶部１３は、演算部１１の演算処理に必要な情報を記録しておき、さらに、演算部１１の演算処理による結果を記録しておく記憶装置である。例えば、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ）等を適用できる。記憶部１３は、演算部１１や制御部１２（制御システム部１０）と一体に構成してもよい。

【0021】

情報入出力部１４は、演算部１１で処理した情報を外部記憶媒体１５に記録させるための手段である。また、外部記憶媒体１５から情報をとり出し、演算部１１に情報を送信することもできる。なお、情報は無線通信で入出力してもよい。

【0022】

外部記憶媒体１５は、演算部１１の演算処理による結果を記録しておく記憶媒体であり、情報入出力部１４に対して着脱可能であり、作業者が単体で持ち運ぶことができる。外部記憶媒体１５は、例えば、ＳＤメモリーカードやＵＳＢメモリ（ＵＳＢフラッシュメモリ）等を適用できる。また、演算部１１の演算処理に必要な情報を記録しておくこともできる。

【0023】

カメラユニット１６は、例えば、半天球カメラ、全天球カメラ、超広角カメラ、魚眼レンズによるカメラ等の広い範囲を撮影可能なカメラを備える構成として適用できる。このカメラは、後述するように、前側の基準点、後ろ側の基準点、農作業を行う作業部を含めた範囲を一度に撮影可能なカメラである。このカメラは下向きに設置され、画角は、例えば、画角が１７０°以上、もしくは１８０°以上の画角を備えていると広い範囲撮影可能となる。例えば、１８０°程度の画角を備えたカメラ等を適用できる。カメラユニット１６は農作業機の本体に作業支援のための適切な位置に設置される。特に、農作業を行う作業部に設置して、撮影範囲の中心もしくは撮影範囲の特定の位置が農作業機側の作業の基準となる位置に設定されることが好ましい。カメラユニット１６によるカメラは、一般的な受光タイプを適用でき、単位時間当たり所定のフレーム数をとらえて映像として撮影できるビデオカメラが適用できる。具体的には、例えば、レンズで集められた光を撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）上に結像させ、光を電気信号に変換して、その情報がデジタル情報として演算部１１に送られる。なお、カメラユニット１６によるカメラは、一般的な受光タイプの他、光源を備えているものでもよく、可視光のみでなく赤外線を感知できるものでもよい。

【0024】

設定入力部１７は、必要な設定を行うための入力手段である。例えば、カメラユニット１６からのカメラの画像に基づき演算部１１での演算のために必要な情報を入力する。設定入力部１７の構成は、例えば、表示画面上の表示に触れることで信号が入力されるタッチパネル、もしくは、押しボタンスイッチやトグルスイッチ等のスイッチ類等を適用できる。設定入力部１７は、作業者が操作し易いように、トラクタの運転席近傍に配置できるようにするとよい。そして、設定入力部１７から演算部１１へ操作の信号が送信される。ここで、設定入力部１７と演算部１１とは有線による送受信のシステムであってもよく、無線による送受信のシステムでもよい。

【0025】

表示部１８は、カメラユニット１６からのカメラの画像や、演算部１１の処理による情報を表示する手段である。表示部１８は、液晶、有機ＥＬ、ＬＥＤ等の各種の表示手段により情報を表示させる。表示部１８は、作業者が確認し易いように、トラクタの運転席近傍に配置できるようにするとよい。ここで、表示部１８と演算部１１とは有線による送受信のシステムであってもよく、無線による送受信のシステムでもよい。また、表示部１８は設定入力部１７と一体に形成することもできる。このとき、タッチパネルによる表示として、表示と設定操作を同じ画面上で行うようにしてもよい。表示の具体例については後述する。

【0026】

出力部１９は、制御部１２からの動作指令に基づきアクチュエータ２０を作動させる。

【0027】

アクチュエータ２０は、農作業機の本体の一部を必要に応じて可動させるためのアクチュエータである。アクチュエータ２０としては、例えば、油圧シリンダや電動油圧シリンダ等のシリンダやモータ等である。特に、農作業機の本体の一部である農作業を行う作業部の位置を移動させるアクチュエータに対して制御をすることで後述するような作業支援が可能となる。

【0028】

状態検知部２１は、アクチュエータ２０又はアクチュエータ２０により作動する農作業機の一部分の現在の状態を検知する手段である。例えば、ストロークセンサ、回転センサ等、各種センサを用いて状態を検知してもよい。また、アクチュエータ２０の電流又は電圧値から現在の状態を検知してもよい。状態検知部２１の情報はアクチュエータ２０の正確な制御のために用いることもできる。

【0029】

ここで、演算部１１及び制御部１２（制御システム部１０）は、トラクタに装着する農作業機の本体側に設置することができる。また、これらは、設定入力部１７が有線接続の場合は、設定入力部１７と一体又は設定入力部１７の近傍に設置してもよい。記憶部１３も同様である。演算部１１及び制御部１２は、ＣＰＵ等の電子デバイス等を適用できる。また、情報入出力部１４、外部記憶媒体１５は、演算部１１及び制御部１２（制御システム部１０）と一体に構成することも可能である。また、情報入出力部１４、外部記憶媒体１５を、設定入力部１７や表示部１８側に設けることも可能である。

【0030】

図２は、本発明の農作業機用作業支援システムの一実施形態の平面図を示す。図３は、本発明の農作業機用作業支援システムの一実施形態の側面図を示す。ここでの実施形態では、農作業機として畦塗り作業を行う畦塗り機３０に適用する例を示す。なお、図２の上が前側（畦塗り作業の前進方向）、下が後ろ側を示し、図２の左右方向が横（左右）方向を示す。また、図３の左が前側、右が後ろ側である。なお、図２、３ともにトラクタ１は図示を簡略化している。

【0031】

畦塗り機３０は、装着部３２がトラクタ１の後部に装着される。中間フレーム３３の一端側は装着部３２に対して回動可能に接続されており、中間フレーム３３の他端側は回動機構３４をともない作業部３５と接続されている。作業部３５は、前側が耕耘部３７でその後ろにディスク部３８が設けられている。トラクタ１からのＰＴＯ動力は、図示を省略した伝動機構を介して作業部３５へ送られる。作業部３５は、耕耘部３７の爪３７ａ等の回転により、旧畦の土をディスク部３８へ送り、そしてディスク部３８の回転により新たな畦形状に整形する構成である。耕耘部３７は、複数の爪３７ａの上部は耕耘部カバー３７ｂで覆われている。また、ディスク部３８では、畦の法面を固める円錐状の法面ディスク３８ｂと、畦の上面を固める円筒状の上面ローラ３８ａとで構成され、左右方向を回転軸方向としてこれらが回転する。ここで、左右方向のトラクタ１の中心側におけるディスク部３８の端部３８ｃ（ディスク部３８の内側端部）は、畦の法面の下端部に位置する。

【0032】

制御ボックス４０は、装着部３２に取り付けられており、図１で示した演算部１１、制御部１２、記憶部１３や、必要に応じて情報入出力部１４、外部記憶媒体１５などを格納することができる。

【0033】

カメラユニット４５は、図１のカメラユニット１６に相当し、カメラ４６と取付部材４７で構成されている。カメラ４６は、前後方向ではディスク部３８の回転軸の上部に位置し、横方向ではディスク部３８の端部３８ｃに位置して設置されている。そして、カメラ４６は、ディスクカバー３９上に取り付けられる取付部材４７を介して所定高さを有して備えられている。カメラ４６は、所定高さから下側を撮影可能なように設置されており、後述する横畦５２の前方角部５７及び後方角部５８も撮影範囲に入るような画角が設定されている。また、このとき畦塗り機３０も撮影範囲に入るようになる。ここで、画角の中心が真下になっており、ちょうど、ディスク部３８の端部３８ｃとディスク部３８の回転軸の交点になるようにすることで、作業の分かり易い基準とすることができる。また、取付部材４７を介してカメラ４６を取り付ける高さは、上記の撮影範囲を満たす高さを採用できる。図３の例では、トラクタ１よりも高い高さに設定されている。取付部材４７は、例えば、棒状部材や板状部材等の必要なフレームで構成される。取付部材４７は、カメラ４６の撮影範囲の妨げに極力ならないように、例えば、カメラ４６の左右方向にフレームを設けて固定するなどして構成される。

【0034】

また、畦塗り機３０は、第１シリンダ４１及び第２シリンダ４２が設けられている。第１シリンダ４１の伸縮により、作業部３５のオフセット量（トラクタ１に対する横方向の位置）を調整することができる。また、図２の前進作業状態から第１シリンダ４１を十分に縮ませることにより作業部３５を中央にオフセット移動することができ、格納状態とすることができる。さらに、格納状態から第２シリンダ４２を伸ばすことにより作業部３５を回動させてバック作業状態としてリターン作業を可能としている。このとき、作業部３５は左右反対の左側へ突出して、作業部３５の前後は逆転する。第１シリンダ４１及び第２シリンダ４２は、図１のアクチュエータ２０に相当している。

【0035】

トラクタ１の運転席５近傍には、タブレット６０と操作ボックス７０を配置可能となっている。上記カメラユニット４５によるカメラの画像はタブレット６０により表示させることができる。上記第１シリンダ４１及び第２シリンダ４２の操作や、設定の操作は、操作ボックス７０又はタブレット６０により可能である。ここで、図１の表示部１８は、タブレット６０が相当して、図１の設定入力部１７は、操作ボックス７０又はタブレット６０が相当する。

【0036】

図４は、本発明の農作業機用作業支援システムを適用する農作業機が前進作業状態である場合の例を示す図である。

【0037】

圃場５０には、通常は４辺の畦５１を有している。そして、畦５１は、上側の面は地面に平行な上面５１ａと、上面５１ａから圃場５０側に向けて下がる傾斜面により形成される法面５１ｂとで形成される。法面５１ｂの下端部５１ｃは圃場５０側に位置している。ここで、上面５１ａはディスク部３８の上面ローラ３８ａで、法面５１ｂはディスク部３８の法面ディスク３８ｂで形成されるようになっている。

【0038】

図４に示すように、トラクタ１に装着された畦塗り機３０は、作業部３５がトラクタ１の横幅よりも右側にはみ出しており、横側の辺の畦５１に相当する横畦５２の位置に一致するように配置される。そして、トラクタ１を前進させることで、旧畦に対して横畦５２を新たに形成していくことができる。このとき、トラクタ１及び畦塗り機３０は、横畦５２と平行な方向に対して、角度θだけ横畦５２側に傾いている。これは、作業部３５で畦を形成するとき横畦５２から反力を受けることによるもので、傾いたまま、横畦５２と平行に前進して畦塗り作業を行っていくことになる。

【0039】

横畦５２の前方では、前方の辺の畦５１に相当する前畦５３と交差する。このときの法面５１ｂの下端部５１ｃ同士の交点は前方角部５７となる。また、横畦５２の後方では、後方の辺の畦５１に相当する後ろ畦５４と交差する。このときの法面５１ｂの下端部５１ｃ同士交点は後方角部５８となる。

【0040】

カメラユニット４５は、下側を広く撮影可能であり、前方角部５７、後方角部５８、畦塗り機３０を同時に撮影する。カメラユニット４５は、撮影範囲の中心が、カメラユニット４５の設置位置である、ディスク部３８の回転軸とディスク部３８の端部３８ｃの交点に位置するようになっている。このため、正確な位置での畦塗り作業の場合は、カメラユニット４５の撮影範囲の左右の中心が法面５１ｂの下端部５１ｃと一致している。

【0041】

図５は、本発明の農作業機用作業支援システムにおけるカメラで撮影された画像の例を示すイメージ図である。ここでの撮影はカメラ４６が魚眼レンズで撮影された例を示す。魚眼レンズの射影方式としては、例えば、等距離射影方式、等立体角射影方式、正射影方式等が挙げられる。なお、図中のライン１０１、１０２、１０３、１０４、１０５はトラクタ１が進行するにしたがってポイントが移動する軌跡を表す仮想の線を示している。

【0042】

ここで、カメラ４６の撮影の中心は、ポイント１０３ｂとなる。ポイント１０３ｂは、カメラ４６が設置されている場所でもある。そして、図５では、進行方向の左右中心のライン１０３を左右方向の中心線となるようにして示している。ここで、中心より前側で横方向に並ぶポイント１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ、１０５ａと、中心付近で横方向に並ぶポイント１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂと、中心より後ろ側で横方向に並ぶポイント１０１ｃ、１０２ｃ、１０３ｃ、１０４ｃ、１０５ｃは、実際にはいずれも等間隔で、かつ等距離で並んでいるポイントを示している。しかし、撮影された画像はレンズのゆがみにより中心付近で横方向に並ぶポイント１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂの間隔が開いていることが分かる。そして、ライン１０１、１０２、１０３、１０４、１０５は、実際にはいずれも前後に延びる平行な線の位置を示すラインである。しかし、撮影された画像は、中心のライン１０３より外側の両側のライン１０２、１０４、さらにその外側のライン１０１、１０５に行くに従い、外側に湾曲した円弧軌道を描くようになっている。このように、魚眼レンズで撮影した画像は、平面を撮影すれば、左右の中心付近のラインは直線なのに対して、中心から横側に離れるほど外側に円弧軌道を描くように撮影される。

【0043】

演算部１１による処理では、これらの特性をふまえて、カメラ４６で撮影された画像から、レンズのゆがみを除去して、畦塗り機３０の位置やトラクタ１による畦塗り機３０の進行方向が算出される。図５では、トラクタ１及び畦塗り機３０が進行方向に対して傾きながら前進している例を示している。なお、魚眼レンズ以外でも、画角を広く設定するためにゆがみが生じるレンズに対しても同様の処理を行うことができる。

【0044】

図６は、本発明の農作業機用作業支援システムにおける第１の状態の表示例を示す図である。図７は、本発明の農作業機用作業支援システムにおける第２の状態の表示例を示す図である。

【0045】

ここでの表示は、タブレット６０による例を示している。タブレット６０の表示画面６１には、カメラ４６により撮影され画像処理された画像が表示される。表示画面６１には、トラクタ１、畦塗り機３０、横畦５２、前畦５３、後ろ畦５４等が上から見下ろした画像として表示されている。ここで、図６、７では、表示画面６１の前後左右の中心が、カメラ４６の撮影の中心となるように表示される。すなわち、畦塗り機３０のディスク部３８が中心となって表示されており、トラクタ１及び畦塗り機３０が前進すると、横畦５２、前畦５３、後ろ畦５４等の周りの風景が後ろ側に移動していく。また、ここでの表示は、上述した図５の画像から画像処理が行われ、カメラ４６のレンズのゆがみが取り除かれており、実際に対して一定の比率で縮尺になるように平面的に表示されている。なお、圃場５０が長い場合は、第１基準点６６と第２基準点６７の両方が表示画面６１上に表示できるよう画像内で縮尺を変化させてもよい。また第１基準点６６と第２基準点６７の両方が表示できるように畦塗り機３０のディスク部３８が表示画面６１の中心からずれて表示させてもよい。

【0046】

表示画面６１上に圃場又は圃場の周辺の特定の位置に基準点を設定し表示することができる。基準点は、畦塗り機３０の前側と後ろ側で設定される。図６、７では、圃場５０内において、図４で説明した前方角部５７に相当する箇所に前方の第１基準点６６が設定され、後方角部５８に相当する箇所に後方の第２基準点６７が設定される。設定の方法については後述する。そして、これらを結ぶ線は、基準線６５となり、目標とする畦５１（横畦５２）の下端部５１ｃのラインとなる。

【0047】

さらに、表示画面６１上に移動点６４を表示することができる。ここで移動点は、カメラ４６の撮影範囲に対して常に一定の位置となる点である。畦塗り機３０上の特定の位置に設定することができる。特に、畦塗り機３０の作業部３５上やディスク部３８上等、農作業機側の作業の基準となる位置がよい。ここでは、カメラ４６の撮影の中心を適用しており、表示画面６１上でちょうどカメラ４６の設置位置（畦塗り機３０上のディスク部３８の端部３８ｃの位置）が移動点６４となる。このため、移動点６４は、圃場５０に対しては畦塗り機３０の移動とともに移動するが、表示画面６１では一定の位置である中心に位置している。

【0048】

さらに、表示画面６１上に現在の畦塗り機３０の進行方向を矢印等でベクトル表示することができる。これは、畦塗り機３０の基準線６５に対する進行方向を画像処理により算出してその方向を表示させることができる。図６、７では、移動点６４からの矢印で示される、ベクトル表示６８とベクトル表示６８’の表示例が示されている。なお、ベクトル表示６８、６８’は移動点６４以外の表示画面６１上の異なる場所に表示することも可能である。

【0049】

ここで、第１基準点６６、第２基準点６７、基準線６５、移動点６４、ベクトル表示６８、ベクトル表示６８’はカメラ４６の撮影による実際の画像上にＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）として重ねて表示することができる。第１基準点６６、第２基準点６７、移動点６４の表示は、丸などの特定の印を用いることができる。このとき、各印が区別されるように、色、形、大きさ等を異ならせ、少なくともこれらのいずれか１つが異なるものを採用すると分かり易い。特に、基準点６６、６７、基準線６５と、移動点６４の印を区別させると分かり易い表示となる。また、基準線６５は特定の色や線で表すと分かりやすい表示となる。

【0050】

図６の状態では、畦塗り機３０は、基準線６５に沿って進んでいる状態を示している。ここで、ベクトル表示６８は、移動点６４から基準線６５上に沿って前側に向けた矢印により表示されている。

【0051】

図７の状態では、畦塗り機３０は、基準線６５から圃場５０側へ斜めにずれて進んでいる状態を示している。ここで、ベクトル表示６８’は、移動点６４から基準線６５よりも圃場５０側へ斜めにずれた前側に向けた矢印により表示されている。この矢印の方向は、算出される畦塗り機３０の進行方向を示しているため、畦を塗る方向がずれていることを示している。

【0052】

図８は、本発明の農作業機用作業支援システムにおける操作部の例を示す図である。

【0053】

操作ボックス７０は、遠隔で操作や入力が可能な操作部である。ここでは無線による例を示しており、畦塗り機３０の制御ボックス４０に設置された演算部１１や制御部１２（制御システム部１０）と無線により情報の送受信が可能となっている。上部に畦塗り機３０の基本的な操作の信号を入力する操作スイッチ部７１を備え、下部に表示部１８（表示画面６１）を見ながら進行方向の算出に必要な設定を入力する設定スイッチ部７２を備えている。これらのスイッチは例えば、押しボタンスイッチを適用できる。

【0054】

操作スイッチ部７１は、電源スイッチ７１ａ、入るスイッチ７１ｂ、出るスイッチ７１ｃ、浅スイッチ７１ｄ、深スイッチ７１ｅ、前作業スイッチ７１ｆ、格納スイッチ７１ｇ、後作業スイッチ７１ｈ、散水スイッチ７１ｉを備えている。電源スイッチ７１ａは電源のＯＮ、ＯＦＦを行うスイッチである。入るスイッチ７１ｂは、畦の作業部３５の位置をトラクタ１側に移動して調節するためのスイッチである。出るスイッチ７１ｃは、畦の作業部３５の位置を畦５１側に移動して調節するためのスイッチである。浅スイッチ７１ｄは、耕耘部３７の深さを浅くするためのスイッチである。深スイッチ７１ｅは、耕耘部３７の深さを深くするためのスイッチである。前作業スイッチ７１ｆは、畦塗り機３０を前進作業状態とするためのスイッチである。格納スイッチ７１ｇは、畦塗り機３０を格納状態とするためのスイッチである。後作業スイッチ７１ｈは、畦塗り機３０をバック作業状態とするためのスイッチである。散水スイッチ７１ｉは、散水装置を備えている場合にこれをＯＮ、ＯＦＦするためのスイッチである。

【0055】

設定スイッチ部７２は、設定スイッチ７２ａ、決定スイッチ７２ｂ、表示切換スイッチ７２ｃ、戻るスイッチ７２ｄ、上スイッチ７２ｅ、下スイッチ７２ｆ、左スイッチ７２ｇ、右スイッチ７２ｈを備えている。

【0056】

設定スイッチ７２ａは、タブレット６０の表示画面６１において設定画面にするためのスイッチである。例えば、これを押すと、図６、７で示した、第１基準点６６及び第２基準点６７を設定するモードになる等である。

【0057】

決定スイッチ７２ｂは、表示画面６１において設定画面で選択したものを決定するためのスイッチである。例えば、これを押すと、図６、７で示したような、第１基準点６６及び第２基準点６７の設定を決定するためのスイッチである。

【0058】

表示切換スイッチ７２ｃは、表示画面６１において異なる画面に切り替えるためのスイッチである。例えば、これを押すと、図６、７で示した画面から他の画面に切り替わる等である。他の画面の例としては、図５で示した画面や、耕耘部の深さの情報、作業部のオフセット量の情報、現在の作業速度の情報、姿勢の角度の情報等を示す画面である。

【0059】

戻るスイッチ７２ｄは、表示画面６１において前の画面に戻るためのスイッチである。

【0060】

上スイッチ７２ｅ、下スイッチ７２ｆ、左スイッチ７２ｇ、右スイッチ７２ｈは、表示画面６１において、目的の位置を、現在の位置からそれぞれ上下左右方向に移動させるためのスイッチである。例えば、これらを押している間は、図６、７で示したような、第１基準点６６及び第２基準点６７の位置を各方向に移動させることができる。

【0061】

図８に示したように操作ボックス７０単体で図１の設定入力部１７を構成することにより、防水性を高め農作業機の操作がやりやすい形状及び操作スイッチの配置とすることができる。一方、操作ボックス７０の上述した各スイッチは、タブレット６０に表示させるようにしてもよい。この場合、タブレット６０は、タッチパネルで構成されることにより、図１で示した表示部１８だけでなく設定入力部１７の機能も一体に果たすことになる。このことで、設定入力部１７を省略することができる。

【0062】

図９は、本発明の農作業機用作業支援システムにおける処理の一例を示すフローチャートである。図９を用いて実際の作業に対する処理の流れについて説明する。ここでの処理は、特に記載しない場合は原則として図１で示した演算部１１で行う。

【0063】

まず、作業者はトラクタ１に畦塗り機３０を装着させて、圃場５０内で、図８に示した操作ボックス７０の電源スイッチ７１ａを押して電源をＯＮにし、前作業スイッチ７１ｆを押して前進作業状態とする。そして、図４で示した横畦５２に沿って畦塗り機３０を配置させる。

【0064】

処理がスタートすると（Ｓ１０１）、画像の取得を行う（Ｓ１０２）。ここでの取得はカメラユニット４５のカメラ４６から送られてくる画像を取得する。

【0065】

次に、基準点の設定を行う（Ｓ１０３）。基準点の設定は、Ｓ１０２で取得した画像に基づき、図６、７で示した第１基準点６６及び第２基準点６７を設定する。このときの設定は、取得した画像に対する画像処理で、例えば、画素毎の輝度や色域判定等の画像処理により自動で特定することで行う。これにより、前方角部５７を第１基準点６６とし、後方角部５８を第２基準点６７とする判別を行うことができる。そして、演算部１１は、タブレット６０の表示画面６１に第１基準点６６及び第２基準点６７を実際の撮影画像上に重ねて表示させる。このとき、作業者はこの位置でよければ、操作ボックス７０の決定スイッチ７２ｂを押す等して、各基準点を確定させることができる。また、作業者が各基準点の位置を修正したいときは、操作ボックス７０の上スイッチ７２ｅ、下スイッチ７２ｆ、左スイッチ７２ｇ、右スイッチ７２ｈで位置を修正して、決定スイッチ７２ｂで決定することで修正が可能である。

【0066】

一方、演算部１１による画像処理で、前方角部５７又は後方角部５８を判別できない場合は、そのことの表示を表示画面６１に表示させて、作業者が手動により、第１基準点６６と第２基準点６７を設定するようにする。作業者は、判別できていない基準点の位置を、操作ボックス７０の上スイッチ７２ｅ、下スイッチ７２ｆ、左スイッチ７２ｇ、右スイッチ７２ｈで位置を決めて、決定スイッチ７２ｂで決定することにより手動で設定可能となる。

【0067】

次に、基準線６５の設定を行う（Ｓ１０４）。基準線６５の設定は、Ｓ１０３で設定した２つの基準点を結ぶ線として設定できる。具体的には、図６、７で示した第１基準点６６と第２基準点６７を結ぶ線として基準線６５を自動で設定する。そして、演算部１１は、タブレット６０の表示画面６１に基準線６５を実際の撮影画像上に重ねて表示させる。

【0068】

次に、移動点６４が基準線６５上であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。ここではＳ１０２で取得した画像に基づき判定を行う。基準線６５はＳ１０４で設定されており、移動点は、撮影範囲の中心点等で畦塗り機３０上の点として設定される。図６、７で、移動点６４が基準線６５上であると見なせる場合は、移動点６４が基準線６５上であると判定する。このとき、移動点６４が基準線６５から一定の距離の範囲内にあることで、移動点６４が基準線６５上であると見なせると判定することができる。この一定の距離は予め定めておくことができる。また、移動点６４が基準線６５よりも一定距離より離れた場合は、移動点６４が基準線６５上にないと判定することができる。

【0069】

Ｓ１０５で移動点６４が基準線６５上にないと判定された場合は、移動点６４が基準線６５上になるように指示する（Ｓ１０６）。このとき、例えば、演算部１１により表示画面６１に、移動点６４が基準線６５上になるように指示する表示を文字や図で行わせることで可能となる。ここでの指示は、基準線６５（畦５１）に対してどの方向にどの程度作業部３５を移動すればいいかを表示することで指示できる。作業者はそれにともない作業部３５を移動点６４が基準線６５上になるように移動させる。このときの移動は、例えば、作業者が、図８で示した操作ボックス７０の入るスイッチ７１ｂや出るスイッチ７１ｃを操作して、作業部３５の位置を調整することや、トラクタ１を操作して畦塗り機３０自体の位置を変更することが考えられる。そして、Ｓ１０５で再度、上記の判定を行う。

【0070】

Ｓ１０５で移動点６４が基準線６５上にあると判定された場合は、作業を開始する（Ｓ１０７）。ここでは、例えば、演算部１１により表示画面６１に作業を開始していいことの表示を文字や図で行うことで、作業者はトラクタ１や畦塗り機３０を操作して作業を開始することができる。なお、作業を開始したか否かは、連続して送られてくるカメラ４６により撮影された画像を画像処理して、畦塗り機３０が前進しているかで判定することができる。

【0071】

次に、画像の取得を行う（Ｓ１０８）。カメラ４６により撮影された画像が送られてきて、単位時間当たり撮影される規定枚数の画像がそれぞれ演算部１１で取得される。

【0072】

次に、移動点６４が基準線６５上であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。ここではＳ１０８で取得した画像に基づき判定を行う。この判定方法はＳ１０５と同様である。

【0073】

Ｓ１０９で移動点６４が基準線６５上にないと判定された場合は、移動点６４を点滅させて表示して（Ｓ１１０）、移動点６４が基準線６５上になるように指示する（Ｓ１１１）。図６、７で、表示画面６１上の移動点６４は特定の形状による印で表示されているので、これを点滅させると作業者はこのことに気づきやすくなる。また、移動点６４が基準線６５上になるように指示する方法は、Ｓ１０６と同様の方法が適用できる。作業者はそれにともない移動点６４が基準線６５上になるように作業部３５を移動させる。そして、Ｓ１０９で再度、上記の判定を行う。

【0074】

Ｓ１０９で移動点６４が基準線６５上にあると判定された場合は、移動点６４を点灯させて表示する（Ｓ１１２）。図６、７で、表示画面６１上で、移動点６４を点灯させたままとすることで、作業者は正常な範囲で作業していることを認識することができる。Ｓ１１０、Ｓ１１２のように、移動点６４が基準線６５上にあるか否かにより、移動点６４の表示方法を変えることで、作業者は両者の違いに気づくことができる。この表示方法の変化は、点滅と点灯等の表示時間を変える方法以外、移動点６４の印の色を変える方法や大きさを変える方法等も適用できる。

【0075】

次に、進行方向の判別を行う（Ｓ１１３）。ここでは、連続して送られてくるカメラ４６により撮影された画像を画像処理して畦塗り機３０の進行方向を判別することができる。ここでの進行方向は、画像処理により移動点６４の所定時間内の圃場５０に対する位置の移動を特定することにより進行方向を算出することができる。この場合、ある程度の時間の平均を用いて算出してもよい。表示方法としては、図６、７に示すように移動点６４からの矢印によるベクトル表示６８、６８’で進行方向を表示画面６１に表示させることができる。なお、進行方向は、移動点６４以外の畦塗り機３０上もしくは作業部３５上の点を特定して算出してもよい。

【0076】

次に、進行方向は基準線６５と平行か否かを判定する（Ｓ１１４）。ここでは、Ｓ１１３の進行方向と基準線６５の方向を比較して平行か否かを判別する。ここでの判別は、例えば、所定時間内で算出される進行方向の平均値で比較してもよい。また、平行と判別するためのある程度の方向の範囲を決めておき、基準線６５方向から進行方向が予め定めた角度以上ずれた場合に平行でないと判断することができる。

【0077】

Ｓ１１４で、進行方向は基準線６５と平行でないと判定された場合は、ベクトルを赤にして表示して（Ｓ１１５）、進行方向が基準線６５と平行になるよう指示をする（Ｓ１１６）。図７は、畦塗り機３０の進行方向と基準線６５とが平行でない場合を示すが、このとき、ベクトル表示６８’の色を赤にして表示する。このことで、作業者は畦塗り機３０の進行方向が基準線６５の方向とずれていることを適確に気づくことができる。さらに、進行方向が基準線６５と平行になるようにする指示は、例えば、演算部１１により表示画面６１に、進行方向が基準線６５と平行になるよう指示する表示を文字や図で行わせることで可能となる。ここでの指示は、進行方向をどの方向にどの程度変えればいいかを表示することで指示できる。作業者はそれにともないトラクタ１を操作して、畦塗り機３０の進行方向を変える。そして、Ｓ１１４で再度、上記の判定を行う。

【0078】

Ｓ１１４で、進行方向は基準線６５と平行であると判定された場合は、ベクトルを緑にして表示する（Ｓ１１７）。図６は、畦塗り機３０の進行方向と基準線６５とが平行な場合を示しており、このとき、ベクトル表示６８の色を緑にして表示する。このことで、作業者は畦塗り機３０の進行方向が基準線６５の方向と一致していることを認識することができる。Ｓ１１５、Ｓ１１７のように、進行方向が基準線６５と平行か否かで、ベクトル表示６８、６８’の表示方法を変えることで、作業者は両者の違いに気づくことができる。この表示方法の変化は、色の違い以外、ベクトル表示６８、６８’の大きさを変える方法、点灯や点滅等の表示時間を変える方法等も適用できる。なお、この方法は、Ｓ１１０、Ｓ１１２で移動点６４の表示方法を変えるときとは異なる方法を採用することで、両者を分かり易く区別してもよい。

【0079】

次に、作業を継続しているか否かを判定する（Ｓ１１８）。作業を継続している場合はＳ１０８へ戻り処理を繰り返し、継続しない場合は処理を終了する（Ｓ１１９）。

【0080】

このように、移動点６４が基準線６５上であるか否かを判定し、及び、進行方向が基準線６５と平行か否かを判定して結果を表示画面６１に表示することで、畦塗り機３０の目標に対する位置及び進行方向のずれの状態を知ることができる。さらに、移動点６４が基準線６５上になるように指示される、及び、進行方向が基準線６５と平行になるよう指示されることにより、作業者は適確に畦塗り機３０の位置や進行方向を修正することができ、畦５１をより正確に形成することができる。特に、図４で示されるようにトラクタ１や畦塗り機３０の方向が実際の進行方向とずれている場合でも、正確な農作業を支援することができる。

【0081】

また、作業支援システムの構成は、カメラ４６の１台のみで他にＧＰＳやセンサを使用しなくてもよいのでシンプルであり、かつ設置精度も高精度を必要としない。さらに、カメラ４６のみで、位置と方向を検知できるため、ＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）やセンサを使用しない構成で適用可能である。また、ＧＰＳや他のセンサを組み合わせて精度をさらに上げることもできる。

【0082】

また、Ｓ１０６、Ｓ１１１、Ｓ１１６の指示の代わりに自動で調整するシステムを適用してもよい。例えば、Ｓ１０６とＳ１１１の指示の代わりに、第１シリンダ４１を自動で制御して、作業部３５のオフセット量を調整して、移動点６４が基準線６５上になるように作業部３５の位置を修正することができる。このときの制御量は図１の演算部１１で算出して、制御部１２により制御される。また、正確な制御のため状態検知部２１を利用してもよい。

【0083】

また、トラクタ１が自動運転可能な場合は、トラクタ１と接続可能な端子を設ける等して、トラクタ１の自動運転と連携するようにできる。この場合、Ｓ１０６とＳ１１１の指示の代わりに、トラクタ１の自動操作により、移動点６４が基準線６５上になるように畦塗り機３０の位置を修正することができる。また、Ｓ１１６の指示の代わりに、トラクタ１の自動操作により、進行方向が基準線６５と平行になるよう畦塗り機３０の進行方向を修正することができる。これらの位置や方向の修正量等の情報は、演算部１１からトラクタ１へ送られる。

【0084】

また、上記の処理は図２で説明したリターン作業時も同様に行える。この場合、図８で示した操作ボックス７０の後作業スイッチ７１ｈを押して畦塗り機３０をバック作業状態とする。このとき、トラクタ１はバックによる作業を行うが、進行方向（バック方向）を前側とすれば、上記と同様に、位置や進行方向の表示や修正を行うことができる。これにより、リターン作業時においても、正確な農作業を支援することができる。

【0085】

図１０は、本発明の農作業機用作業支援システムにおける第１の状態の表示例の別例を示す図である。

【0086】

図１０で示されるように、表示画面６１にトラクタ１や畦塗り機３０付近を拡大して表示させてもよい。このとき、第１基準点６６（前方角部５７）と第２基準点６７（後方角部５８）は表示されないが、畦塗り機３０付近の横畦５２の状態等をより詳しく確認することができる。範囲としては畦塗り機３０から、５ｍ～１０ｍの範囲である。また、移動点６４（カメラ４６）の表示位置を表示画面６１中央よりも少し下側にして固定することにより、畦塗り機３０よりも前側の表示範囲が広くなり、前側の状態を早めに確認することができる。図１０の画面は、図８で示した操作ボックス７０の表示切換スイッチ７２ｃを用いて、図６、７や図５で示した画面と切り替え可能としてもよい。このような構成とすることで、目視では見えない障害物を上方からの映像により発見することができる。

【0087】

以上の様に、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、上述した以外の様々な変形例も含まれる。例えば、上記した実施形態に設けられた全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を削除したり、他の構成に置き換えたりすることも可能である。

【0088】

例えば、実施形態では畦塗り機に適用する場合について示してきたが、これ以外のトラクタに装着する農作業機にも適用することができる。例えば、ロータリー、代掻き作業機などである。この場合、カメラユニット４５を両側の耕耘作業幅の端部付近に設置する。そして、作業幅端部の上部から下向きにカメラ４６で撮影し、カメラ４６の位置を移動点とする。基準点は、未耕耘部と耕耘部の境を利用して画像処理で前側と後ろ側に設定でき、もしくは手動で設定できる。基準線はこれらの基準点を結んで設定される。ここで移動点と基準線の位置と進行方向を算出して、上記と同様の処理を行うことができる。

【0089】

また、ＧＰＳに接続できる端子を追加して、ＧＰＳと連携してもよい。これにより、特定の位置を避けて作業すること等が可能となる。例えば、畦際の給排水口を避けて作業できるように、表示画面６１に、予め登録してある給排水口の位置を表示することや、排水口が近づいていることの注意喚起を表示することができる。

【0090】

なお、基準点は圃場内でなくても圃場の周辺の特定の点に設定して適用することも可能である。

【符号の説明】

【0091】

１ トラクタ
１０ 制御システム部
１１ 演算部
１２ 制御部
１６ カメラユニット
１７ 設定入力部
１８ 表示部
２０ アクチュエータ
３０ 畦塗り機
３５ 作業部
３７ 耕耘部
３８ ディスク部
３８ｃ 端部
４１ 第１シリンダ
４２ 第２シリンダ
４５ カメラユニット
４６ カメラ
４７ 取付部材
６０ タブレット
６１ 表示画面
６４ 移動点
６５ 基準線
６６ 第１基準点
６７ 第２基準点
６８、６８’ ベクトル表示
７０ 操作ボックス
７１ 操作スイッチ部
７２ 設定スイッチ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】