作物収穫機
【課題】搬送機構で搬送される人参をカメラで撮影して品質の判定を正確に行う。
【解決手段】搬送機構Ｃａで茎葉部Ｗが挟持される形態で搬送される人参Ｘを側方位置からカメラ２１で撮影し、撮影結果に基づいて人参Ｘの等級を判定し、低い等級の人参Ｘを排出カッター２５で茎葉部Ｗから切り離して排出する選別ユニットを備えた。この選別ユニットでは、人参Ｘの搬送方向の上流側と下流側とに開閉自在な遮光板２８を有する遮光機構Ｇを備え、１つの人参Ｘを外部からの光線を遮断した状態でカメラ２１で撮影して正確な判定を実現する。
【解決手段】搬送機構Ｃａで茎葉部Ｗが挟持される形態で搬送される人参Ｘを側方位置からカメラ２１で撮影し、撮影結果に基づいて人参Ｘの等級を判定し、低い等級の人参Ｘを排出カッター２５で茎葉部Ｗから切り離して排出する選別ユニットを備えた。この選別ユニットでは、人参Ｘの搬送方向の上流側と下流側とに開閉自在な遮光板２８を有する遮光機構Ｇを備え、１つの人参Ｘを外部からの光線を遮断した状態でカメラ２１で撮影して正確な判定を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機体の走行に伴って作物の茎葉部に機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部を圃場から引き抜く搬送機構を備えている作物収穫機に関し、詳しくは、搬送機構で搬送される作物の品質に基づいて選別を行う技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された作物収穫機として特許文献１には、搬送機構（文献では引抜搬送体）で搬送される地中塊部（文献では根菜類）に接触することで長さを検出する複数のセンサーを備え、搬送機構の搬送方向でセンサーによる検出位置より少し後方位置に可動式カッターを配置し、搬送機構の搬送終端位置に固定式カッターを配置した構成が示されている。
【０００３】
この特許文献１では、センサーにより不良な長さであることが判別された場合に、可動式カッターにより茎葉部から地中塊部を切り離して、この下方位置の不良品回収用の容器に落下させ、これとは逆にセンサーにより良好な長さであることが判別された場合には、搬送経路の終端位置の固定式カッターにより茎葉部から地中塊部を切り離して良品回収用の容器に落下させて回収する制御形態が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、搬送機構（文献では挟持搬送ベルト）で搬送される地中塊部（文献では根菜）を撮影するカメラを備え、搬送機構の終端位置にカッターを備え、この下方位置に不良品回収用のコンテナを配置し、これと横方向に並列する位置に良品回収用のコンテナを配置し、カッターから落下する根菜を前述した２つのコンテナの何れか一方に案内する分離ガイドを備えた構成が記載されている。
【０００５】
この特許文献２では、カメラの撮影により地中塊部が不良品と判別した場合には、カッターで切断された地中塊部を分離ガイドにより不良品回収用のコンテナに案内し、地中塊部が良品と判別した場合には、カッターで切断された地中塊部を分離ガイドにより良品回収用のコンテナに案内して回収する制御形態が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９‐３０８３４９号公報
【特許文献２】特開平９‐２２００１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、作物収穫機で人参を収穫する作業を考えると、搬送機構で搬送される際に人参の良品と不良品との選別を行うものは、この後の選別作業を省略できる点で有効である。また、良品と不良品との判定を行うために特許文献１に記載されるように接触型のセンサーを用いるものでは寸法の計測程度しか行えないため、人参が二叉状であることや、表面の割れがある場合の判定が行えず、特許文献２にも記載されるようにカメラの撮影による品質の判定が望まれる。
【０００８】
画像処理技術の進歩により、カメラで撮影した画像情報から地中塊部の形状やサイズの計測だけではなく、色濃度の分布形態から表面の状態の判定も短時間の処理で可能であるため、カメラの撮影による品質の判定は有効である。
【０００９】
しかしながら、搬送機構で搬送される地中塊部を単純にカメラで撮影するものでは、外部からの光線の影響を受けて不正確な判定を招くことも考えられ、改善の余地がある。
【００１０】
本発明の目的は、搬送機構で搬送される作物の地中塊部をカメラで撮影して品質の判定を正確に行う作物収穫機を合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、機体の走行に伴って作物の茎葉部に機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部を圃場から引き抜く搬送機構を備えている作物収穫機であって、
前記搬送機構で搬送される作物の地中塊部を撮影する撮影手段を備えると共に、前記撮影手段の撮影領域への前記地中塊部の移動を許容しながら、前記撮影領域への外部からの光線を遮る遮光機構を備えている点にある。
【００１２】
この構成によると、搬送機構によって地中塊部がカメラの撮影領域に移動する際には、この移動を遮光機構が許容することになり、撮影領域に地中塊部が移動した状態では、遮光機構が撮影領域への外部からの光線を遮るため、外部からの光線の影響を排除した状態で撮影手段による地中塊部の撮影が可能となる。
従って、搬送機構で搬送される作物の地中塊部をカメラで撮影して品質の判定を正確に行える作物収穫機が構成された。
【００１３】
本発明は、前記撮影手段が、前記搬送機構の搬送経路の側部位置から前記地中塊部を撮影する位置に配置され、前記撮影手段の前記撮影領域の搬送上流側と、搬送下流側との各々の位置に前記遮光機構が備えられても良い。
【００１４】
これによると、搬送機構の搬送方向の上流側と下流側とからの光線が撮影領域へ侵入する現象を遮光機構が抑制する状態での撮影が実現する。
【００１５】
本発明は、前記遮光機構が、前記搬送機構で搬送される前記地中塊部が当接することで開放作動して前記地中塊部の通過を許容し、通過の後には付勢力により閉じ姿勢に復帰する２枚の遮光板を有して構成されても良い。
【００１６】
これによると、２枚の遮光板の開放作動により地中塊部の通過を許容し、通過の後には２枚の付勢力により遮光板が閉じ姿勢に復帰することで、外部からの光線が撮影領域に侵入する不都合を抑制する。また、この構成では２枚の遮光板を用いることにより、１枚の遮光板を用いるものと比較して遮光板の揺動領域が小さいため配置に無理がない。特に、遮光板が地中塊部に当接する際に、この遮光板が地中塊部に付着している土を取り去ると共に、遮光板との当接により地中塊部の揺れを抑制し、表面の土が取り去られ、揺れが抑制された地中塊部を撮影手段で撮影して品質の判定の精度の向上が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】人参収穫機の全体側面図である。
【図２】人参収穫機の全体平面図である。
【図３】人参収穫機の後面図である。
【図４】収穫物収容部からの人参の排出状態を示す側面図である。
【図５】搬送機構での人参の搬送形態を示す側面図である。
【図６】遮光機構とカメラと排出カッターとの配置を示す平面図である。
【図７】排出カッターと排出ガイドとの配置を示す後面図である。
【図８】制御構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図１〜図５に示すように、左右一対のクローラ走行装置１で走行する走行機体Ａの前部右側に搭乗運転部Ｂを配置し、走行機体Ａの左側に収穫搬送部Ｃを配置し、この後部位置に分離部Ｄを配置し、この分離部Ｄで分離された収穫物としての人参Ｘを機体右方向に搬送する横搬送コンベア２を備え、この横搬送コンベア２で搬送された人参Ｘを貯留する収穫物収容部Ｒを機体右側に備え、走行機体Ａの後部位置に分離部で分離された茎葉部Ｗを機体右側に落下させる形態で排出する排出コンベア４を備えて作物収穫機の一例として１条収穫用の人参収穫機が構成されている。
【００１９】
本発明では、作物のうち茎や葉を含む地上部分を茎葉部Ｗと称すると共に、地中の根菜、球茎、根茎、あるいは、芋類等を含む地中部分を地中塊部としており、この地中塊部の具体例を単に人参Ｘと称して以下に説明する。
【００２０】
この人参収穫機では、搭乗運転部Ｂに運転座席５、操縦ハンドル６等を配置し、運転座席５の下側にエンジンＥが配置されている。図面には示していないがエンジンＥの駆動力を左右のクローラ走行装置１に伝える走行伝動系と、収穫搬送部Ｃ、分離部Ｄ等に供給する収穫伝動系とが備えられている。
【００２１】
収穫搬送部Ｃは、作物の一例としての人参Ｘの引き抜き先立ち、振動により圃場を切り崩して土面を柔らかくするためのソイラ機構１１を前端下側に備え、この上側に左右一対の引起装置１２を備え、走行機体Ａの走行に伴って茎葉部Ｗを左右から圧着して機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部としての人参Ｘを圃場から引き抜く左右一対の搬送ベルト１３を有した搬送機構Ｃａを備えている。
【００２２】
分離部Ｄは、搬送機構Ｃａの終端位置に第２切断機構として駆動回転型の円盤状に形成される左右の収穫カッター１５と、人参Ｘが切り離された後の茎葉部Ｗを後方に搬送するための左右一対の茎葉除去ベルト１６とを備えている。
【００２３】
この分離部Ｄの下方位置には、人参Ｘを前部で受け止め、茎葉部Ｗを後部で受け止める後方搬送コンベア１７を備えており、この後方搬送コンベア１７の前部で搬送される人参Ｘを横搬送コンベア２の搬送始端位置に送り出す横送ローラ１８を、この後方搬送コンベア１７の搬送方向での中間位置の上面で、平面視で斜め姿勢で備えている。また、茎葉除去ベルト１６から後方搬送コンベア１７の後部（横送ローラ１８より後方位置）に送られた茎葉部Ｗを排出コンベア４に送り出す案内シュート１９を、この後方搬送コンベア１７の後方位置に備えている。
【００２４】
このような構成から、圃場において人参Ｘが植付られている条に収穫搬送部Ｃの先端位置をセットした状態で、この条に沿って走行機体Ａを沿って移動させることで、このソイラ機構１１の振動により土面を柔らかくし、引起装置１２で茎葉部Ｗを引き起こし、この茎葉部Ｗを搬送機構Ｃａの搬送ベルト１３で挟持して機体後方上方に搬送する作動が行われるため、人参Ｘを圃場から引き抜き、分離部Ｄにおいて収穫カッター１５で茎葉部Ｗと人参Ｘとが切り離される。この後に、分離部Ｄから下方に落下した人参Ｘは後方搬送コンベア１７の前端位置に落下し、横送ローラ１８から横搬送コンベア２に送り出され、この横搬送コンベア２から収穫物収容部Ｒに収容される。また、茎葉部Ｗは茎葉除去ベルト１６から案内シュート１９を介して後方搬送コンベア１７の後端側に送り出され、この後方搬送コンベア１７から排出コンベア４に送り出され、この排出コンベア４により圃場面に放出される。
【００２５】
〔収穫物収容部〕
特に、この人参収穫機では、横搬送コンベア２が無端チェーンに対して多数のコンベアバーを平行姿勢で備えた構造を有し、搬送に伴いコンベアバーに載置した人参Ｘを斜め上方に搬送するように全体的に斜め姿勢に設定されている。また、横搬送コンベア２の搬送方向で上流側の基端部２Ａに対して搬送方向で下流側の搬送終端部２Ｂが前後向き姿勢の屈折軸芯Ｐを中心にして、屈折自在に連結した構成を有しており、搬送終端部２Ｂの姿勢を設定する昇降シリンダ４１が備えられている。更に、搬送終端部２Ｂの先端位置には一対の連結アーム４２を介して支持軸４３を備え、この支持軸４３に枠状のハンガー４４を備えている。
【００２６】
収穫物収容部Ｒは、上下方向に開放する布状の柔軟な素材で角筒状に形成される側壁体４６と、この側壁体４６の底部の開口を閉塞する位置に配置される矩形の底壁体４７とを備えており、側壁体４６は、その上端の開口部分がハンガー４４に対して吊り下げられる状態で支持される。
【００２７】
底壁体４７は、支持台４８の後部位置において横向き姿勢のダンプ軸芯Ｑを中心にして揺動自在に支持され、この底壁体４７の周囲には側壁体４６の下端の開口縁からの収穫物（人参Ｘ）の漏れ出しを阻止するように側壁体４６の下端部分を取り囲む下部壁体４９が形成されている。この下部壁体４９のうち機体後部側のものは開閉軸芯Ｔを中心にして開閉自在に支持されている。また、底壁体４７をダンプ軸芯Ｑを中心にして揺動作動させる電動シリンダ５０を支持台４８に備え、この電動シリンダ５０のピストンロッドを底壁体４７のアーム部４７Ａに連結している。
【００２８】
このような構成から、人参Ｘを収穫物収容部Ｒに収容する場合には、底壁体４７を上方に揺動させて水平姿勢に維持し、収容の初期には昇降シリンダ４１により横搬送コンベア２の搬送終端部２Ｂを下降させることで側壁体４６が蛇腹状に折り畳まれる形態となり底壁体４７までの落差を小さくして人参Ｘの傷みを抑制する状態での収容を実現する。また、収穫物収容部Ｒに収容される人参Ｘの量の増大に連係して昇降シリンダ４１により搬送終端部２Ｂを上昇させることで側壁体４６の上端が引き上げられるため収容可能な容積を増大させることが可能となる。
【００２９】
そして、収穫物収容部Ｒから人参Ｘ（収穫物）を排出する場合には、図４に示す如く、下部壁体４９を開放姿勢（図示せず）に設定し、電動シリンダ５０の作動により底壁体４７をダンプ軸芯Ｑを中心にして揺動させることにより、この底壁体４７の後端側を下方に向かわせる傾斜姿勢に設定して自重により人参Ｘが排出される。
【００３０】
〔選別ユニット〕
図５〜図８に示すように、本発明の人参収穫装置では、搬送機構Ｃａで搬送される人参Ｘを撮像手段としてのデジタルスチル型のカメラ２１で撮影し、カメラ２１で撮影された撮影画像情報に基づいて処理装置Ｆが画像処理を行い、この画像処理の結果、人参Ｘが低品質であることを判定した場合には、この人参Ｘを茎葉部Ｗから切り離して下方に排出する選別ユニットを備えている。
【００３１】
選別ユニットは、搬送機構Ｃａにおける人参Ｘの搬送方向と直交する横方向から（搬送経路の側部位置から）撮影するカメラ２１を有している。このカメラ２１は、撮影レンズ２１Ａを備えると共に、人参Ｘのカラーの撮影画像情報を取得するＣＣＤやＣＭＯＳ型等の撮像素子２１Ｂとを備え、撮影レンズ２１Ａの外周を取り囲む位置には撮影用の光線を照射するためＬＥＤを有する撮影光源２２を備えている。尚、カメラ２１による人参Ｘの撮影方向は、搬送方向と直交する方向に限るものではなく、搬送下流側の斜め下方側から見上げるように撮影方向を設定しても良い。
【００３２】
搬送機構Ｃａの両側部のうち、カメラ２１が配置される左側部位置と、撮影領域の背景となる右側部位置とに黒色の遮光壁体２３が配置され、このカメラ２１の撮影領域を基準にして搬送機構Ｃａの搬送方向の上流側と下流側とに遮光機構Ｇが配置されている。また、撮影領域の中央の撮影位置に人参Ｘが達したことを検出する非接触型の位置センサ２４として、一対の遮光壁体２３の一方に光源２４Ａを備え、他方に受光センサ２４Ｂを備えている。
【００３３】
この位置センサ２４は、搬送方向での上流側の遮光機構Ｇを人参Ｘが通過した後に、遮光機構Ｇの一対の遮光板２８が閉じ姿勢に達する位置で人参Ｘを検出する位置に配置され、遮光板２８が閉じ姿勢にあるタイミングでのカメラ２１による撮影を実現する。尚、位置センサ２４として搬送機構Ｃａで搬送される人参Ｘに接触するセンサロッドの揺動量から人参Ｘを検出する接触型のものを用いても良く、撮影光源２２としてストロボライトを備えても良い。
【００３４】
また、人参Ｘの撮影領域を基準にして搬送方向の下流側で、収穫カッター１５より搬送方向の上流側に第１切断機構として駆動回転型の円盤状に形成される左右の排出カッター２５と、この一対の排出カッター２５を切断位置まで作動させる作動装置２６とを備えている。作動装置２６は、左右の排出カッター２５を支持する揺動型の左右の作動アーム２６Ａと、この作動アーム２６Ａを揺動させる左右の電動アクチュエータとで構成され、切断時に左右の排出カッター２５を同時に搬送機構Ｃａの搬送経路側に作動させ、非切断時には左右の排出カッター２５が茎葉部Ｗに接触しない位置まで作動させるように電動アクチュエータで作動アーム２６Ａを揺動させるように構成されている。特に、排出カッター２５は、搬送方向で下流側の遮光機構Ｇを通過した直後の人参Ｘの切り離しが可能な位置に配置され、カメラ２１で撮影された人参Ｘが低品質であることが判定された場合には、遮光機構Ｇから送り出された直後に茎葉部Ｗから切り離して排出できるように構成されている。
【００３５】
このように選別ユニットは、カメラ２１と、遮光壁体２３と、遮光機構Ｇと、位置センサ２４と、排出カッター２５と、作動装置２６と処理装置Ｆとを備えて構成されている。
【００３６】
搬送機構Ｃａの搬送経路は、平面視において左側のクローラ走行装置１の外側に配置され、排出カッター２５で茎葉部Ｗから切り離された人参Ｘが、自重によってクローラ走行装置１の外側の圃場面に落下させる位置関係となる。また、排出カッター２５で茎葉部Ｗから切り離された人参Ｘを搬送経路外に案内する排出経路Ｈに沿って送り出す排出ガイド体２７が排出カッター２５の下側に配置され、これによりクローラ走行装置１で踏みつけられない圃場面に人参Ｘを確実に排出するように構成されている。
【００３７】
遮光機構Ｇは、撮影領域に対して１つの人参Ｘが導入される間隔で配置され、この遮光機構Ｇは、搬送機構Ｃａによる人参Ｘの搬送経路を挟む位置にゴム製で黒色の左右一対の遮光板２８を縦向き姿勢の揺動支軸２８ａを中心にして揺動自在に支持すると共に、遮光板２８を閉じ姿勢に付勢するコイル型のバネ２９を備えて構成されている。この遮光機構Ｇでは左右の遮光板２８が閉じ姿勢に達した場合に、左右の遮光板２８の揺動端側同士が密着状態で重なり合うように相対的な位置関係が設定され、この重なり合う部分により外部からの光線の侵入を良好に遮断するように構成されている。このように一対の遮光板２８がバネ２９によって閉じ姿勢に付勢されているので、人参Ｘが通過した後には一対の遮光板２８がバネ２９の付勢力によって極めて短時間のうちに閉じ姿勢に復元して遮光を実現する。尚、バネ２９として板バネやトーションバネを用いても良い。
【００３８】
処理装置Ｆは、マイクロプロセッサやＤＳＰのようにソフトウエア（プログラム）によって処理を実行できるように構成され、ソフトウエアで成る画像情報取得手段３１と、領域情報抽出手段３２と、形状・サイズ等級判定手段３３と、色濃度分布抽出手段３４と、表面状態等級判定手段３５と、排出制御手段３６とを備えている。尚、これらはハードウエアで構成しても良く、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせによって構成しても良い。
【００３９】
画像情報取得手段３１は、位置センサ２４で人参Ｘを検出したタイミングでカメラ２１で撮影を行わせ撮影画像情報を取得する処理を行う。領域情報抽出手段３２は、画像情報取得手段３１で取得した画像情報の２値化処理や、輪郭抽出処理により撮影画像情報に含まれる人参Ｘの形状に対応する領域情報を背景から切り取る形態で抽出する処理を行う。
【００４０】
形状・サイズ等級判定手段３３は、領域情報抽出手段３２で抽出された領域情報の形状とサイズとから人参Ｘの品質情報としての等級を判定する。具体的には、領域情報の輪郭から人参Ｘの形状を抽出し、この形状が二叉である場合、欠けがある場合、閾値を越える変形があるものには最も大きい数値となる等級を与え、形状が適正な値に含まれるものについては、長さの値と太さの値とが大きいものほど小さい数値の等級を与える処理を行う。
【００４１】
色濃度分布抽出手段３４は、領域情報抽出手段３２で抽出された領域情報において高品質となる人参特有の表面色を有するものには、品質情報として小さい数値の等級を与え、人参特有の表面色と異なる色濃度で、割れや腐れ等を示す典型的な色濃度の分布が存在する場合には、品質情報として最も大きい数値となる等級を与える処理を行う。
【００４２】
前述したように外形から判定した等級も、表面の色濃度から判定した等級も小さい値のものほど良い品質を表し、大きい値のものほど品質が低いものであることを表している。従って、排出制御手段３６は、形状・サイズ等級判定手段３３又は色濃度分布抽出手段３４において与えられた等級が、予め設定された等級より大きい値の等級が与えられた人参Ｘである場合には排出カッター２５により茎葉部Ｗから人参Ｘを切り離す処理を行い、設定された等級より小さい値の等級が与えられた人参Ｘである場合には排出を行わない。これにより収穫物収容部Ｒに収容された人参Ｘは、設定された等級を越える良好な品質のものだけであり、この人参Ｘを改めて選別する必要がない。
【００４３】
〔実施形態の作用・効果〕
このような構成から、搬送機構Ｃａの搬送により圃場から引き抜かれた人参Ｘは、左右の遮光壁体２３と前後の遮光機構Ｇとで取り囲まれる空間となる撮影領域に導入され、センサで検出されたタイミングでカメラ２１により撮影される。撮影領域には１つの人参Ｘだけが導入され、撮影時には外部からの不要な光線が遮断されるので撮影光源２２からの光線の照射のみによって１つの人参Ｘの撮影画像が取得される。処理装置Ｆでは、撮影画像情報に外部の構成が含まれず、１つの人参Ｘだけを撮影しているため等級を判定する処理（品質を判定する処理）を行う場合に不正確な判定に繋がる不都合を回避して、品質の判定を正確に行える。
【００４４】
また、カメラ２１は搬送機構Ｃａの搬送方向と直交する方向から人参Ｘを撮影するので、この人参Ｘの搬送時に泥土が飛散することがあってもカメラ２１の撮影レンズ２１Ａには付着し難く、清浄な状態で継続的な撮影が可能となる。カメラ２１の撮影方向を、例えば、人参Ｘの搬送方向と平行する方向から撮影するものと比較すると、撮影対象とする人参Ｘの直前や直後の人参Ｘの一部が撮影領域に侵入することがあっても、このように侵入した人参Ｘの一部が、撮影対象とする人参Ｘに重なり合うことがなく、適正は判定が実現する。特に、撮影画像情報に直前や直後に搬送される人参Ｘの一部が撮り込むことがあっても、画像処理によって取り除くことが容易であり、品質の判定に影響することはない。
【００４５】
遮光機構Ｇは、搬送機構Ｃａの搬送方向で撮影領域の上流側と下流側と配置される２枚の遮光板２８で構成され、人参Ｘが当接することにより揺動支軸２８ａを中心にして揺動することで開放して人参Ｘの通過を許し、通過の後にはバネ２９の付勢力により即座に遮光板２８の揺動端部が重なり合う閉じ姿勢に達し、この閉じ姿勢では光線の侵入を阻止するため良好な遮光を行う。更に、遮光板２８が人参Ｘに当接する際に、この遮光板２８が人参Ｘに付着している土を取り去ると共に、遮光板２８との当接により人参Ｘの揺れを抑制する。これにより、表面の土が取り去られ、揺れが抑制された人参Ｘをカメラ２１で撮影して品質の判定の精度の向上が実現する。
【００４６】
カメラ２１で撮影された撮影画像情報は、処理装置Ｆに与えられ、この処理装置Ｆでは、人参Ｘ毎に形状・サイズに基づく等級と、人参表面の色濃度の分布に基づく等級とを与える。このように与えされた２種の等級のうち一方でも、最も低い等級を与えられている人参Ｘは排出カッター２５により茎葉部Ｗから切り離され、排出経路Ｈに沿って落下する形態で圃場面に排出される。これにより、例えば、商品価値のない人参Ｘが収穫物収容部Ｒに収容される構成と比較すると、収穫物収容部Ｒが満杯になるまでの時間を長くすることが可能となるだけではなく、不要な人参Ｘを運搬することがなく、走行機体Ａを走行させるエネルギーを無駄に消費することがない。また、低品質であることが判定された人参Ｘは、搬送方向で下流側の遮光機構Ｇを通過した直後に排出カッター２５により茎葉部Ｗから切り離され排出されるので、この切り離しの対象となる人参Ｘの特定に誤りがなく、搬送機構Ｃａの搬送経路で無駄に搬送することなく早期の排出が実現する。
【００４７】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
【００４８】
（ａ）遮光機構Ｇとして、実施形態で説明したもの同様の遮光板２８を左右方向にスライド移動自在に支持し、この左右の遮光板２８をスライド方向に駆動するアクチュエータを備え、更に、人参Ｘが遮光機構Ｇに接近したことを検出するセンサ類を備え、このセンサ類で人参Ｘを検出したタイミングで左右の遮光板２８を開いて人参Ｘの通過を許し、通過した後に閉じる制御ユニットを備えても良い。このように構成することにより、人参Ｘに遮光板２８を接触させない状態で開閉が可能となり、人参Ｘの表面を傷めることがなく開閉時間の短縮化も実現する。
【００４９】
（ｂ）前述した別実施形態（ａ）のように遮光板類をアクチュエータで作動させる構成として、遮光板類の作動方向は上下方向であっても良く、直線的にスライドさせるものの他に揺動により開閉する構成のものを採用しても良い。
【００５０】
（ｃ）遮光機構Ｇを、２枚の布類を用い実施形態の遮光板２８と同様の位置に配置し、暖簾のように、布類の変形により人参Ｘの通過を許し、通過の後には布類が自重によって垂れ下がることにより閉じ状態に達するように構成する。このように構成することで、実施形態の遮光板２８の揺動支軸２８ａを備えずに済み構成が単純で、少ない部品点数で構成することが可能となる。
【００５１】
（ｄ）撮影手段として動画を撮影するデジタルムービーカメラを備えることで複数コマとなる撮影画像情報を取得するように構成する。このように複数コマの撮影画像情報を取得する構成では、複数のコマの撮影画像情報から最も良好に撮影された撮影画像情報に基づいて品質の判定を行うことや、複数のコマの撮影画像情報を合成したものに基づいて品質の判定が可能となり、判定精度を高めることが可能となる。
【００５２】
（ｅ）撮影手段として、地中塊部（人参Ｘ）を異なる方向から撮影する複数のカメラ２１を備える。このカメラ２１は、別実施形態（ｄ）のようにデジタルムービーカメラであっても良い。このように複数のカメラ２１で地中塊部（人参Ｘ）を撮影することで、例えば、地中塊部（人参Ｘ）の立体形状を把握して、品質の判定の精度を高めることが可能となる。
【００５３】
（ｆ）作物として、人参Ｘのほか、大根、牛蒡、玉葱、芋類等の地中で成長するものを収穫対象としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、作物の茎葉部に搬送力を作用させることで地中塊部を圃場から引き抜く形態で収穫を行う作物収穫機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
２１ 撮影手段（カメラ）
２８ 遮光板
Ａ 機体（走行機体）
Ｃａ 搬送機構
Ｇ 遮光機構
Ｗ 茎葉部
Ｘ 地中塊部（人参）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機体の走行に伴って作物の茎葉部に機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部を圃場から引き抜く搬送機構を備えている作物収穫機に関し、詳しくは、搬送機構で搬送される作物の品質に基づいて選別を行う技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように構成された作物収穫機として特許文献１には、搬送機構（文献では引抜搬送体）で搬送される地中塊部（文献では根菜類）に接触することで長さを検出する複数のセンサーを備え、搬送機構の搬送方向でセンサーによる検出位置より少し後方位置に可動式カッターを配置し、搬送機構の搬送終端位置に固定式カッターを配置した構成が示されている。
【０００３】
この特許文献１では、センサーにより不良な長さであることが判別された場合に、可動式カッターにより茎葉部から地中塊部を切り離して、この下方位置の不良品回収用の容器に落下させ、これとは逆にセンサーにより良好な長さであることが判別された場合には、搬送経路の終端位置の固定式カッターにより茎葉部から地中塊部を切り離して良品回収用の容器に落下させて回収する制御形態が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、搬送機構（文献では挟持搬送ベルト）で搬送される地中塊部（文献では根菜）を撮影するカメラを備え、搬送機構の終端位置にカッターを備え、この下方位置に不良品回収用のコンテナを配置し、これと横方向に並列する位置に良品回収用のコンテナを配置し、カッターから落下する根菜を前述した２つのコンテナの何れか一方に案内する分離ガイドを備えた構成が記載されている。
【０００５】
この特許文献２では、カメラの撮影により地中塊部が不良品と判別した場合には、カッターで切断された地中塊部を分離ガイドにより不良品回収用のコンテナに案内し、地中塊部が良品と判別した場合には、カッターで切断された地中塊部を分離ガイドにより良品回収用のコンテナに案内して回収する制御形態が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９‐３０８３４９号公報
【特許文献２】特開平９‐２２００１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、作物収穫機で人参を収穫する作業を考えると、搬送機構で搬送される際に人参の良品と不良品との選別を行うものは、この後の選別作業を省略できる点で有効である。また、良品と不良品との判定を行うために特許文献１に記載されるように接触型のセンサーを用いるものでは寸法の計測程度しか行えないため、人参が二叉状であることや、表面の割れがある場合の判定が行えず、特許文献２にも記載されるようにカメラの撮影による品質の判定が望まれる。
【０００８】
画像処理技術の進歩により、カメラで撮影した画像情報から地中塊部の形状やサイズの計測だけではなく、色濃度の分布形態から表面の状態の判定も短時間の処理で可能であるため、カメラの撮影による品質の判定は有効である。
【０００９】
しかしながら、搬送機構で搬送される地中塊部を単純にカメラで撮影するものでは、外部からの光線の影響を受けて不正確な判定を招くことも考えられ、改善の余地がある。
【００１０】
本発明の目的は、搬送機構で搬送される作物の地中塊部をカメラで撮影して品質の判定を正確に行う作物収穫機を合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の特徴は、機体の走行に伴って作物の茎葉部に機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部を圃場から引き抜く搬送機構を備えている作物収穫機であって、
前記搬送機構で搬送される作物の地中塊部を撮影する撮影手段を備えると共に、前記撮影手段の撮影領域への前記地中塊部の移動を許容しながら、前記撮影領域への外部からの光線を遮る遮光機構を備えている点にある。
【００１２】
この構成によると、搬送機構によって地中塊部がカメラの撮影領域に移動する際には、この移動を遮光機構が許容することになり、撮影領域に地中塊部が移動した状態では、遮光機構が撮影領域への外部からの光線を遮るため、外部からの光線の影響を排除した状態で撮影手段による地中塊部の撮影が可能となる。
従って、搬送機構で搬送される作物の地中塊部をカメラで撮影して品質の判定を正確に行える作物収穫機が構成された。
【００１３】
本発明は、前記撮影手段が、前記搬送機構の搬送経路の側部位置から前記地中塊部を撮影する位置に配置され、前記撮影手段の前記撮影領域の搬送上流側と、搬送下流側との各々の位置に前記遮光機構が備えられても良い。
【００１４】
これによると、搬送機構の搬送方向の上流側と下流側とからの光線が撮影領域へ侵入する現象を遮光機構が抑制する状態での撮影が実現する。
【００１５】
本発明は、前記遮光機構が、前記搬送機構で搬送される前記地中塊部が当接することで開放作動して前記地中塊部の通過を許容し、通過の後には付勢力により閉じ姿勢に復帰する２枚の遮光板を有して構成されても良い。
【００１６】
これによると、２枚の遮光板の開放作動により地中塊部の通過を許容し、通過の後には２枚の付勢力により遮光板が閉じ姿勢に復帰することで、外部からの光線が撮影領域に侵入する不都合を抑制する。また、この構成では２枚の遮光板を用いることにより、１枚の遮光板を用いるものと比較して遮光板の揺動領域が小さいため配置に無理がない。特に、遮光板が地中塊部に当接する際に、この遮光板が地中塊部に付着している土を取り去ると共に、遮光板との当接により地中塊部の揺れを抑制し、表面の土が取り去られ、揺れが抑制された地中塊部を撮影手段で撮影して品質の判定の精度の向上が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】人参収穫機の全体側面図である。
【図２】人参収穫機の全体平面図である。
【図３】人参収穫機の後面図である。
【図４】収穫物収容部からの人参の排出状態を示す側面図である。
【図５】搬送機構での人参の搬送形態を示す側面図である。
【図６】遮光機構とカメラと排出カッターとの配置を示す平面図である。
【図７】排出カッターと排出ガイドとの配置を示す後面図である。
【図８】制御構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図１〜図５に示すように、左右一対のクローラ走行装置１で走行する走行機体Ａの前部右側に搭乗運転部Ｂを配置し、走行機体Ａの左側に収穫搬送部Ｃを配置し、この後部位置に分離部Ｄを配置し、この分離部Ｄで分離された収穫物としての人参Ｘを機体右方向に搬送する横搬送コンベア２を備え、この横搬送コンベア２で搬送された人参Ｘを貯留する収穫物収容部Ｒを機体右側に備え、走行機体Ａの後部位置に分離部で分離された茎葉部Ｗを機体右側に落下させる形態で排出する排出コンベア４を備えて作物収穫機の一例として１条収穫用の人参収穫機が構成されている。
【００１９】
本発明では、作物のうち茎や葉を含む地上部分を茎葉部Ｗと称すると共に、地中の根菜、球茎、根茎、あるいは、芋類等を含む地中部分を地中塊部としており、この地中塊部の具体例を単に人参Ｘと称して以下に説明する。
【００２０】
この人参収穫機では、搭乗運転部Ｂに運転座席５、操縦ハンドル６等を配置し、運転座席５の下側にエンジンＥが配置されている。図面には示していないがエンジンＥの駆動力を左右のクローラ走行装置１に伝える走行伝動系と、収穫搬送部Ｃ、分離部Ｄ等に供給する収穫伝動系とが備えられている。
【００２１】
収穫搬送部Ｃは、作物の一例としての人参Ｘの引き抜き先立ち、振動により圃場を切り崩して土面を柔らかくするためのソイラ機構１１を前端下側に備え、この上側に左右一対の引起装置１２を備え、走行機体Ａの走行に伴って茎葉部Ｗを左右から圧着して機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部としての人参Ｘを圃場から引き抜く左右一対の搬送ベルト１３を有した搬送機構Ｃａを備えている。
【００２２】
分離部Ｄは、搬送機構Ｃａの終端位置に第２切断機構として駆動回転型の円盤状に形成される左右の収穫カッター１５と、人参Ｘが切り離された後の茎葉部Ｗを後方に搬送するための左右一対の茎葉除去ベルト１６とを備えている。
【００２３】
この分離部Ｄの下方位置には、人参Ｘを前部で受け止め、茎葉部Ｗを後部で受け止める後方搬送コンベア１７を備えており、この後方搬送コンベア１７の前部で搬送される人参Ｘを横搬送コンベア２の搬送始端位置に送り出す横送ローラ１８を、この後方搬送コンベア１７の搬送方向での中間位置の上面で、平面視で斜め姿勢で備えている。また、茎葉除去ベルト１６から後方搬送コンベア１７の後部（横送ローラ１８より後方位置）に送られた茎葉部Ｗを排出コンベア４に送り出す案内シュート１９を、この後方搬送コンベア１７の後方位置に備えている。
【００２４】
このような構成から、圃場において人参Ｘが植付られている条に収穫搬送部Ｃの先端位置をセットした状態で、この条に沿って走行機体Ａを沿って移動させることで、このソイラ機構１１の振動により土面を柔らかくし、引起装置１２で茎葉部Ｗを引き起こし、この茎葉部Ｗを搬送機構Ｃａの搬送ベルト１３で挟持して機体後方上方に搬送する作動が行われるため、人参Ｘを圃場から引き抜き、分離部Ｄにおいて収穫カッター１５で茎葉部Ｗと人参Ｘとが切り離される。この後に、分離部Ｄから下方に落下した人参Ｘは後方搬送コンベア１７の前端位置に落下し、横送ローラ１８から横搬送コンベア２に送り出され、この横搬送コンベア２から収穫物収容部Ｒに収容される。また、茎葉部Ｗは茎葉除去ベルト１６から案内シュート１９を介して後方搬送コンベア１７の後端側に送り出され、この後方搬送コンベア１７から排出コンベア４に送り出され、この排出コンベア４により圃場面に放出される。
【００２５】
〔収穫物収容部〕
特に、この人参収穫機では、横搬送コンベア２が無端チェーンに対して多数のコンベアバーを平行姿勢で備えた構造を有し、搬送に伴いコンベアバーに載置した人参Ｘを斜め上方に搬送するように全体的に斜め姿勢に設定されている。また、横搬送コンベア２の搬送方向で上流側の基端部２Ａに対して搬送方向で下流側の搬送終端部２Ｂが前後向き姿勢の屈折軸芯Ｐを中心にして、屈折自在に連結した構成を有しており、搬送終端部２Ｂの姿勢を設定する昇降シリンダ４１が備えられている。更に、搬送終端部２Ｂの先端位置には一対の連結アーム４２を介して支持軸４３を備え、この支持軸４３に枠状のハンガー４４を備えている。
【００２６】
収穫物収容部Ｒは、上下方向に開放する布状の柔軟な素材で角筒状に形成される側壁体４６と、この側壁体４６の底部の開口を閉塞する位置に配置される矩形の底壁体４７とを備えており、側壁体４６は、その上端の開口部分がハンガー４４に対して吊り下げられる状態で支持される。
【００２７】
底壁体４７は、支持台４８の後部位置において横向き姿勢のダンプ軸芯Ｑを中心にして揺動自在に支持され、この底壁体４７の周囲には側壁体４６の下端の開口縁からの収穫物（人参Ｘ）の漏れ出しを阻止するように側壁体４６の下端部分を取り囲む下部壁体４９が形成されている。この下部壁体４９のうち機体後部側のものは開閉軸芯Ｔを中心にして開閉自在に支持されている。また、底壁体４７をダンプ軸芯Ｑを中心にして揺動作動させる電動シリンダ５０を支持台４８に備え、この電動シリンダ５０のピストンロッドを底壁体４７のアーム部４７Ａに連結している。
【００２８】
このような構成から、人参Ｘを収穫物収容部Ｒに収容する場合には、底壁体４７を上方に揺動させて水平姿勢に維持し、収容の初期には昇降シリンダ４１により横搬送コンベア２の搬送終端部２Ｂを下降させることで側壁体４６が蛇腹状に折り畳まれる形態となり底壁体４７までの落差を小さくして人参Ｘの傷みを抑制する状態での収容を実現する。また、収穫物収容部Ｒに収容される人参Ｘの量の増大に連係して昇降シリンダ４１により搬送終端部２Ｂを上昇させることで側壁体４６の上端が引き上げられるため収容可能な容積を増大させることが可能となる。
【００２９】
そして、収穫物収容部Ｒから人参Ｘ（収穫物）を排出する場合には、図４に示す如く、下部壁体４９を開放姿勢（図示せず）に設定し、電動シリンダ５０の作動により底壁体４７をダンプ軸芯Ｑを中心にして揺動させることにより、この底壁体４７の後端側を下方に向かわせる傾斜姿勢に設定して自重により人参Ｘが排出される。
【００３０】
〔選別ユニット〕
図５〜図８に示すように、本発明の人参収穫装置では、搬送機構Ｃａで搬送される人参Ｘを撮像手段としてのデジタルスチル型のカメラ２１で撮影し、カメラ２１で撮影された撮影画像情報に基づいて処理装置Ｆが画像処理を行い、この画像処理の結果、人参Ｘが低品質であることを判定した場合には、この人参Ｘを茎葉部Ｗから切り離して下方に排出する選別ユニットを備えている。
【００３１】
選別ユニットは、搬送機構Ｃａにおける人参Ｘの搬送方向と直交する横方向から（搬送経路の側部位置から）撮影するカメラ２１を有している。このカメラ２１は、撮影レンズ２１Ａを備えると共に、人参Ｘのカラーの撮影画像情報を取得するＣＣＤやＣＭＯＳ型等の撮像素子２１Ｂとを備え、撮影レンズ２１Ａの外周を取り囲む位置には撮影用の光線を照射するためＬＥＤを有する撮影光源２２を備えている。尚、カメラ２１による人参Ｘの撮影方向は、搬送方向と直交する方向に限るものではなく、搬送下流側の斜め下方側から見上げるように撮影方向を設定しても良い。
【００３２】
搬送機構Ｃａの両側部のうち、カメラ２１が配置される左側部位置と、撮影領域の背景となる右側部位置とに黒色の遮光壁体２３が配置され、このカメラ２１の撮影領域を基準にして搬送機構Ｃａの搬送方向の上流側と下流側とに遮光機構Ｇが配置されている。また、撮影領域の中央の撮影位置に人参Ｘが達したことを検出する非接触型の位置センサ２４として、一対の遮光壁体２３の一方に光源２４Ａを備え、他方に受光センサ２４Ｂを備えている。
【００３３】
この位置センサ２４は、搬送方向での上流側の遮光機構Ｇを人参Ｘが通過した後に、遮光機構Ｇの一対の遮光板２８が閉じ姿勢に達する位置で人参Ｘを検出する位置に配置され、遮光板２８が閉じ姿勢にあるタイミングでのカメラ２１による撮影を実現する。尚、位置センサ２４として搬送機構Ｃａで搬送される人参Ｘに接触するセンサロッドの揺動量から人参Ｘを検出する接触型のものを用いても良く、撮影光源２２としてストロボライトを備えても良い。
【００３４】
また、人参Ｘの撮影領域を基準にして搬送方向の下流側で、収穫カッター１５より搬送方向の上流側に第１切断機構として駆動回転型の円盤状に形成される左右の排出カッター２５と、この一対の排出カッター２５を切断位置まで作動させる作動装置２６とを備えている。作動装置２６は、左右の排出カッター２５を支持する揺動型の左右の作動アーム２６Ａと、この作動アーム２６Ａを揺動させる左右の電動アクチュエータとで構成され、切断時に左右の排出カッター２５を同時に搬送機構Ｃａの搬送経路側に作動させ、非切断時には左右の排出カッター２５が茎葉部Ｗに接触しない位置まで作動させるように電動アクチュエータで作動アーム２６Ａを揺動させるように構成されている。特に、排出カッター２５は、搬送方向で下流側の遮光機構Ｇを通過した直後の人参Ｘの切り離しが可能な位置に配置され、カメラ２１で撮影された人参Ｘが低品質であることが判定された場合には、遮光機構Ｇから送り出された直後に茎葉部Ｗから切り離して排出できるように構成されている。
【００３５】
このように選別ユニットは、カメラ２１と、遮光壁体２３と、遮光機構Ｇと、位置センサ２４と、排出カッター２５と、作動装置２６と処理装置Ｆとを備えて構成されている。
【００３６】
搬送機構Ｃａの搬送経路は、平面視において左側のクローラ走行装置１の外側に配置され、排出カッター２５で茎葉部Ｗから切り離された人参Ｘが、自重によってクローラ走行装置１の外側の圃場面に落下させる位置関係となる。また、排出カッター２５で茎葉部Ｗから切り離された人参Ｘを搬送経路外に案内する排出経路Ｈに沿って送り出す排出ガイド体２７が排出カッター２５の下側に配置され、これによりクローラ走行装置１で踏みつけられない圃場面に人参Ｘを確実に排出するように構成されている。
【００３７】
遮光機構Ｇは、撮影領域に対して１つの人参Ｘが導入される間隔で配置され、この遮光機構Ｇは、搬送機構Ｃａによる人参Ｘの搬送経路を挟む位置にゴム製で黒色の左右一対の遮光板２８を縦向き姿勢の揺動支軸２８ａを中心にして揺動自在に支持すると共に、遮光板２８を閉じ姿勢に付勢するコイル型のバネ２９を備えて構成されている。この遮光機構Ｇでは左右の遮光板２８が閉じ姿勢に達した場合に、左右の遮光板２８の揺動端側同士が密着状態で重なり合うように相対的な位置関係が設定され、この重なり合う部分により外部からの光線の侵入を良好に遮断するように構成されている。このように一対の遮光板２８がバネ２９によって閉じ姿勢に付勢されているので、人参Ｘが通過した後には一対の遮光板２８がバネ２９の付勢力によって極めて短時間のうちに閉じ姿勢に復元して遮光を実現する。尚、バネ２９として板バネやトーションバネを用いても良い。
【００３８】
処理装置Ｆは、マイクロプロセッサやＤＳＰのようにソフトウエア（プログラム）によって処理を実行できるように構成され、ソフトウエアで成る画像情報取得手段３１と、領域情報抽出手段３２と、形状・サイズ等級判定手段３３と、色濃度分布抽出手段３４と、表面状態等級判定手段３５と、排出制御手段３６とを備えている。尚、これらはハードウエアで構成しても良く、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせによって構成しても良い。
【００３９】
画像情報取得手段３１は、位置センサ２４で人参Ｘを検出したタイミングでカメラ２１で撮影を行わせ撮影画像情報を取得する処理を行う。領域情報抽出手段３２は、画像情報取得手段３１で取得した画像情報の２値化処理や、輪郭抽出処理により撮影画像情報に含まれる人参Ｘの形状に対応する領域情報を背景から切り取る形態で抽出する処理を行う。
【００４０】
形状・サイズ等級判定手段３３は、領域情報抽出手段３２で抽出された領域情報の形状とサイズとから人参Ｘの品質情報としての等級を判定する。具体的には、領域情報の輪郭から人参Ｘの形状を抽出し、この形状が二叉である場合、欠けがある場合、閾値を越える変形があるものには最も大きい数値となる等級を与え、形状が適正な値に含まれるものについては、長さの値と太さの値とが大きいものほど小さい数値の等級を与える処理を行う。
【００４１】
色濃度分布抽出手段３４は、領域情報抽出手段３２で抽出された領域情報において高品質となる人参特有の表面色を有するものには、品質情報として小さい数値の等級を与え、人参特有の表面色と異なる色濃度で、割れや腐れ等を示す典型的な色濃度の分布が存在する場合には、品質情報として最も大きい数値となる等級を与える処理を行う。
【００４２】
前述したように外形から判定した等級も、表面の色濃度から判定した等級も小さい値のものほど良い品質を表し、大きい値のものほど品質が低いものであることを表している。従って、排出制御手段３６は、形状・サイズ等級判定手段３３又は色濃度分布抽出手段３４において与えられた等級が、予め設定された等級より大きい値の等級が与えられた人参Ｘである場合には排出カッター２５により茎葉部Ｗから人参Ｘを切り離す処理を行い、設定された等級より小さい値の等級が与えられた人参Ｘである場合には排出を行わない。これにより収穫物収容部Ｒに収容された人参Ｘは、設定された等級を越える良好な品質のものだけであり、この人参Ｘを改めて選別する必要がない。
【００４３】
〔実施形態の作用・効果〕
このような構成から、搬送機構Ｃａの搬送により圃場から引き抜かれた人参Ｘは、左右の遮光壁体２３と前後の遮光機構Ｇとで取り囲まれる空間となる撮影領域に導入され、センサで検出されたタイミングでカメラ２１により撮影される。撮影領域には１つの人参Ｘだけが導入され、撮影時には外部からの不要な光線が遮断されるので撮影光源２２からの光線の照射のみによって１つの人参Ｘの撮影画像が取得される。処理装置Ｆでは、撮影画像情報に外部の構成が含まれず、１つの人参Ｘだけを撮影しているため等級を判定する処理（品質を判定する処理）を行う場合に不正確な判定に繋がる不都合を回避して、品質の判定を正確に行える。
【００４４】
また、カメラ２１は搬送機構Ｃａの搬送方向と直交する方向から人参Ｘを撮影するので、この人参Ｘの搬送時に泥土が飛散することがあってもカメラ２１の撮影レンズ２１Ａには付着し難く、清浄な状態で継続的な撮影が可能となる。カメラ２１の撮影方向を、例えば、人参Ｘの搬送方向と平行する方向から撮影するものと比較すると、撮影対象とする人参Ｘの直前や直後の人参Ｘの一部が撮影領域に侵入することがあっても、このように侵入した人参Ｘの一部が、撮影対象とする人参Ｘに重なり合うことがなく、適正は判定が実現する。特に、撮影画像情報に直前や直後に搬送される人参Ｘの一部が撮り込むことがあっても、画像処理によって取り除くことが容易であり、品質の判定に影響することはない。
【００４５】
遮光機構Ｇは、搬送機構Ｃａの搬送方向で撮影領域の上流側と下流側と配置される２枚の遮光板２８で構成され、人参Ｘが当接することにより揺動支軸２８ａを中心にして揺動することで開放して人参Ｘの通過を許し、通過の後にはバネ２９の付勢力により即座に遮光板２８の揺動端部が重なり合う閉じ姿勢に達し、この閉じ姿勢では光線の侵入を阻止するため良好な遮光を行う。更に、遮光板２８が人参Ｘに当接する際に、この遮光板２８が人参Ｘに付着している土を取り去ると共に、遮光板２８との当接により人参Ｘの揺れを抑制する。これにより、表面の土が取り去られ、揺れが抑制された人参Ｘをカメラ２１で撮影して品質の判定の精度の向上が実現する。
【００４６】
カメラ２１で撮影された撮影画像情報は、処理装置Ｆに与えられ、この処理装置Ｆでは、人参Ｘ毎に形状・サイズに基づく等級と、人参表面の色濃度の分布に基づく等級とを与える。このように与えされた２種の等級のうち一方でも、最も低い等級を与えられている人参Ｘは排出カッター２５により茎葉部Ｗから切り離され、排出経路Ｈに沿って落下する形態で圃場面に排出される。これにより、例えば、商品価値のない人参Ｘが収穫物収容部Ｒに収容される構成と比較すると、収穫物収容部Ｒが満杯になるまでの時間を長くすることが可能となるだけではなく、不要な人参Ｘを運搬することがなく、走行機体Ａを走行させるエネルギーを無駄に消費することがない。また、低品質であることが判定された人参Ｘは、搬送方向で下流側の遮光機構Ｇを通過した直後に排出カッター２５により茎葉部Ｗから切り離され排出されるので、この切り離しの対象となる人参Ｘの特定に誤りがなく、搬送機構Ｃａの搬送経路で無駄に搬送することなく早期の排出が実現する。
【００４７】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
【００４８】
（ａ）遮光機構Ｇとして、実施形態で説明したもの同様の遮光板２８を左右方向にスライド移動自在に支持し、この左右の遮光板２８をスライド方向に駆動するアクチュエータを備え、更に、人参Ｘが遮光機構Ｇに接近したことを検出するセンサ類を備え、このセンサ類で人参Ｘを検出したタイミングで左右の遮光板２８を開いて人参Ｘの通過を許し、通過した後に閉じる制御ユニットを備えても良い。このように構成することにより、人参Ｘに遮光板２８を接触させない状態で開閉が可能となり、人参Ｘの表面を傷めることがなく開閉時間の短縮化も実現する。
【００４９】
（ｂ）前述した別実施形態（ａ）のように遮光板類をアクチュエータで作動させる構成として、遮光板類の作動方向は上下方向であっても良く、直線的にスライドさせるものの他に揺動により開閉する構成のものを採用しても良い。
【００５０】
（ｃ）遮光機構Ｇを、２枚の布類を用い実施形態の遮光板２８と同様の位置に配置し、暖簾のように、布類の変形により人参Ｘの通過を許し、通過の後には布類が自重によって垂れ下がることにより閉じ状態に達するように構成する。このように構成することで、実施形態の遮光板２８の揺動支軸２８ａを備えずに済み構成が単純で、少ない部品点数で構成することが可能となる。
【００５１】
（ｄ）撮影手段として動画を撮影するデジタルムービーカメラを備えることで複数コマとなる撮影画像情報を取得するように構成する。このように複数コマの撮影画像情報を取得する構成では、複数のコマの撮影画像情報から最も良好に撮影された撮影画像情報に基づいて品質の判定を行うことや、複数のコマの撮影画像情報を合成したものに基づいて品質の判定が可能となり、判定精度を高めることが可能となる。
【００５２】
（ｅ）撮影手段として、地中塊部（人参Ｘ）を異なる方向から撮影する複数のカメラ２１を備える。このカメラ２１は、別実施形態（ｄ）のようにデジタルムービーカメラであっても良い。このように複数のカメラ２１で地中塊部（人参Ｘ）を撮影することで、例えば、地中塊部（人参Ｘ）の立体形状を把握して、品質の判定の精度を高めることが可能となる。
【００５３】
（ｆ）作物として、人参Ｘのほか、大根、牛蒡、玉葱、芋類等の地中で成長するものを収穫対象としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、作物の茎葉部に搬送力を作用させることで地中塊部を圃場から引き抜く形態で収穫を行う作物収穫機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
２１ 撮影手段（カメラ）
２８ 遮光板
Ａ 機体（走行機体）
Ｃａ 搬送機構
Ｇ 遮光機構
Ｗ 茎葉部
Ｘ 地中塊部（人参）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体の走行に伴って作物の茎葉部に機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部を圃場から引き抜く搬送機構を備えている作物収穫機であって、
前記搬送機構で搬送される作物の地中塊部を撮影する撮影手段を備えると共に、前記撮影手段の撮影領域への前記地中塊部の移動を許容しながら、前記撮影領域への外部からの光線を遮る遮光機構を備えている作物収穫機。
【請求項２】
前記撮影手段が、前記搬送機構の搬送経路の側部位置から前記地中塊部を撮影する位置に配置され、前記撮影手段の前記撮影領域の搬送上流側と、搬送下流側との各々の位置に前記遮光機構が備えられている請求項１記載の作物収穫機。
【請求項３】
前記遮光機構が、前記搬送機構で搬送される前記地中塊部が当接することで開放作動して前記地中塊部の通過を許容し、通過の後には付勢力により閉じ姿勢に復帰する２枚の遮光板を有して構成されている請求項１又は２記載の作物収穫機。
【請求項１】
機体の走行に伴って作物の茎葉部に機体後方上方に向かう搬送力を作用させて前記作物の地中塊部を圃場から引き抜く搬送機構を備えている作物収穫機であって、
前記搬送機構で搬送される作物の地中塊部を撮影する撮影手段を備えると共に、前記撮影手段の撮影領域への前記地中塊部の移動を許容しながら、前記撮影領域への外部からの光線を遮る遮光機構を備えている作物収穫機。
【請求項２】
前記撮影手段が、前記搬送機構の搬送経路の側部位置から前記地中塊部を撮影する位置に配置され、前記撮影手段の前記撮影領域の搬送上流側と、搬送下流側との各々の位置に前記遮光機構が備えられている請求項１記載の作物収穫機。
【請求項３】
前記遮光機構が、前記搬送機構で搬送される前記地中塊部が当接することで開放作動して前記地中塊部の通過を許容し、通過の後には付勢力により閉じ姿勢に復帰する２枚の遮光板を有して構成されている請求項１又は２記載の作物収穫機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７４７９７（Ｐ２０１３−７４７９７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４９５９（Ｐ２０１１−２１４９５９）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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