| 【発明の名称】 |
薬液散布パターン計測装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 禎稔
【氏名】宮下 行雄
【氏名】河辺 秀樹
【氏名】鈴木 晴久
【氏名】船引 邦弘
【氏名】吉薗 春樹
【氏名】米川 圭吾
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| 【要約】 |
【課題】ブームスプレーヤのノズルから散布される薬液の散布パターンを簡単かつ精度よく求めることができる薬液散布パターン計測装置を提供する。
【構成】所定の間隔を隔てて配置された投光部２ａおよび受光部２ｂを有し、これら投光部２ａおよび受光部２ｂの間に散布された薬液Ｌを透過する透過光量を測定する光センサ２と、この光センサ２により測定された前記透過光量に基づいて、前記薬液の散布量を算出する散布量算出手段３と、前記光センサ２をブーム５の長手方向に沿って移動させる移動手段４とを有している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームスプレーヤのノズルから散布される薬液の散布パターンを計測する薬液散布パターン計測装置であって、
所定の間隔を隔てて配置された投光部および受光部を有し、これら投光部および受光部の間に散布された薬液を透過する透過光量を測定する光センサと、
この光センサにより測定された前記透過光量に基づいて、前記薬液の散布量を算出する散布量算出手段と、
前記光センサをブームの長手方向に沿って移動させる移動手段と
を有していることを特徴とする薬液散布パターン計測装置。
【請求項２】
請求項１において、前記投光部の投光面あるいは前記受光部の受光面に散布された薬液の付着を防止する薬液付着防止手段が設けられており、この薬液付着防止手段は、
前記投光部あるいは前記受光部を収容するとともに、前記投光面あるいは前記受光面の前方側に筒状に開口延出された付着防止延出路を有する収容ケースと、
この収容ケースの後方側に開口された給気口から前記付着防止延出路へ連通する排気口を備えた送風ダクトと、
前記給気口から前記送風ダクト内に送風して前記付着防止延出路内への散布薬液の進入を防止する所定の空気流を供給する送風手段と
を有していることを特徴とする薬液散布パターン計測装置。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブームスプレーヤのノズルから散布される薬液の散布パターンを計測する装置に関し、特に、散布された薬液に光を透過させ、その透過光量に基づいて局所の散布量を算出し、ノズルから噴霧される薬液の散布パターンや全体の散布量を求める薬液散布パターン計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、農作物の防除作業では安全や安心の観点から薬液を適正量散布することが求められている。この点、複数のノズル列から薬液を噴霧するブームスプレーヤは広範囲への均一散布が可能であり、薬液散布量の適正化に優れた特性を備えた散布装置であることから主流となっている。一方、農薬散布の規制は環境保全の強化に伴って厳格化されてきており、ブームスプレーヤによる散布法は慣行法である高圧散布から低圧散布へと移行されている。
【０００３】
低圧散布する場合の問題点は、ブームスプレーヤの配管抵抗である。配管設計が不適当な場合、低圧になるほど各ノズルからの均等散布が難しくなる。その試作確認や製品の出荷検査、あるいは噴霧ノズルの長期間の使用による摩耗や目詰まりの検査などで散布パターンの測定が必要である。
【０００４】
しかし、従来の散布パターン測定方法は、ブームスプレーヤからの散布水を各ノズル毎に捕集して散布量を求めている。例えば、ノズル列の噴霧口に対して間仕切りされたトイを直角面に並べ、噴霧された薬液をトイに当てて下部のメスシリンダに導いて捕集し、噴霧量を測定するという極めて手間と時間のかかる作業を行っている。このような労力と時間のかかる測定方法では実用化は難しい。
【０００５】
一方、特開２００３−２６５０８８号公報には、茶園防除において、所定量の薬剤を所定面積に散布することを目的とする茶園防除方法およびその装置が提案されている（特許文献１）。この発明では、乗用型の茶園防除装置における薬液タンクとノズルとを繋ぐ供給管に流量計が設けられており、ノズルから散布される薬液の流量を測定している。また、前記茶園防除装置の走行速度も同時に計測することにより、単位面積当たりの散布量を算出し、これらに基づいて散布量や走行速度のフィードバック制御を行うものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６５０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開２００３−２６５０８８号公報に記載された発明においては、ノズルからの総合的な散布量を測定することは可能であるが、各ノズル毎の散布パターンを求めていないという問題がある。一般的にノズルから噴霧される薬液は、円錐状または扇状に散布されるため、その散布パターンはノズルからの距離によって異なる。また、その散布パターンの特性も各ノズル毎に異なる。さらにノズル目の詰まりなどが生じると散布パターンに偏りが生じてしまう。したがって、農薬の均一散布を目的とする場合には、総散布量だけを求めても不十分であり、散布パターンも求める必要がある。
【０００８】
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あって、ブームスプレーヤのノズルから散布される薬液の散布パターンを簡単かつ精度よく求めることができる薬液散布パターン計測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る薬液散布パターン計測装置の特徴は、所定の間隔を隔てて配置された投光部および受光部を有し、これら投光部および受光部の間に散布された薬液を透過する透過光量を測定する光センサと、この光センサにより測定された前記透過光量に基づいて、前記薬液の散布量を算出する散布量算出手段と、前記光センサをブームの長手方向に沿って移動させる移動手段とを有している点にある。
【００１０】
また、本発明において、前記投光部の投光面あるいは前記受光部の受光面に散布された薬液の付着を防止する薬液付着防止手段が設けられており、この薬液付着防止手段は、前記投光部あるいは前記受光部を収容するとともに、前記投光面あるいは前記受光面の前方側に筒状に開口延出された付着防止延出路を有する収容ケースと、この収容ケースの後方側に開口された給気口から前記付着防止延出路へ連通する排気口を備えた送風ダクトと、前記給気口から前記送風ダクト内に送風して前記付着防止延出路内への散布薬液の進入を防止する所定の空気流を供給する送風手段とを有しているとよい。
【００１１】
この薬液付着防止手段の設置によって、前記投光面あるいは前記受光面に薬液の液滴が付着するのを防止するとともに、付着した液滴を吹き飛ばすことにより、投光された光の散乱を防ぎ、前記光センサの測定精度を保つことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブームスプレーヤのノズルから散布される薬液の散布パターンを簡単かつ精度よく求めることができ、農薬の均一散布を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る薬液散布パターン計測装置の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本第１実施形態における平面図である。
【００１４】
本第１実施形態の薬液散布パターン計測装置１は、主として、所定の間隔を隔てて配置された投光部２ａおよび受光部２ｂを有し、これら投光部２ａおよび受光部２ｂの間に散布された薬液Ｌを透過する透過光量を測定する光センサ２と、この光センサ２により測定された前記透過光量に基づいて、前記薬液の散布量を算出する散布量算出手段３と、前記光センサ２をブーム５の長手方向に沿って移動させる移動手段４とから構成されている。
【００１５】
ここで本第１実施形態の各構成についてより詳細に説明する。
【００１６】
本第１実施形態における前記光センサ２は、散布された薬液Ｌに光を投光し、透過する透過光量を得るためのものであり、散布された薬液Ｌに対して所定の光量を投入するための光源である前記投光部２ａと、この投光部２ａから所定の間隔を隔てて配置され、散布された薬液Ｌを透過した前記投光部２ａからの光を受光し、その透過光量を測定する前記受光部２ｂとから構成される。さらに、前記受光部２ｂは、得られた透過光量を電圧信号として前記散布量算出手段３に送信する。前記光源としては外乱光の影響が少なくピンポイントで計測可能な光が好ましく、例えばレーザ光を使用するのが好ましい。
【００１７】
散布量算出手段３は、ノズル５ａを用いた予備実験により求めらている電圧信号と散布量との関係式に基づいて、前記光センサ２から受信する電圧信号から前記薬液の散布量を算出するためのものである。この散布量算出手段３は、前記受光部２ｂにより測定した電圧信号を増幅させるアンプ部３１と、このアンプ部３１からの出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する信号変換部３２と、この変換後の信号を受信し、前記関係式を用いて散布量を算出する計算部３３とから構成されている。この計算部３３には、電算をおこなうＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、計算結果を記憶しておくメモリ部を有したパーソナルコンピュータを用いた。ここで算出される散布量は、前記のレーザ光を透過させた測定域における散布量であり、ブーム５全体の散布量に対して局所の散布量を算出するものである。
【００１８】
本第１実施形態における移動手段４は、前記光センサ２を任意の速さでブーム５の長手方向に沿って移動させるためのものであり、前記投光部２ａと前記受光部２ｂとを所定の間隔に保持して略同一の水平高さで向かい合うように搭載する基台４１と、この基台４１を地面またはレールの上で走行させるための車輪（図示しない）と、この車輪を任意の速さで駆動させる駆動部（図示しない）とから構成されている。さらに、前記基台４１は、前記光センサ２を任意の高さに設定することができる。また、前記駆動部には電気モータが用いられ、前記基台４１を任意の速さで移動させることことができる。これにより、測定開始位置と走行開始からの測定時間により前記光センサ２とブーム５との相対位置が求められ、測定位置とその位置における散布量とを対応付けて把握することができる。
【００１９】
ここで、移動手段４の車輪にロータリエンコーダなどの移動距離を計測する移動距離計測部（図示せず）を設けてもよい。このような移動距離測定部を備えれば前記基台４１を前記駆動部の代わりに手動などにより不定な速度で移動させても、上記と同様に測定位置とその位置における散布量との関係を得ることができる。
【００２０】
つぎに本第１実施形態の作用について説明する。
【００２１】
本第１実施形態の薬液散布パターン計測装置１は、まず、ブーム５から薬液が散布されていない状態において前記投光部２ａを発光させ、この前記投光部２ａと所定の間隔を隔てて設置された前記受光部２ｂで光量を測定する。このとき前記受光部２ｂで得られる電圧信号は周囲からの外乱光も含んだ光量を表す電圧信号であり、これを初期電圧信号として前記散布量算出手段３の前記メモリ部に記憶させる。
【００２２】
つぎに、ブーム５から薬液の散布を開始し、前記光センサ２を任意の高さに設置し、測定開始位置から透過光量を測定し、その光量に相当する電圧信号を前記散布量算出手段３に送信する。前記散布量算出手段３に送信された電圧信号は、前記信号変換部３２によりデジタル化され前記メモリ部に記憶される。このメモリ部に記憶された前記初期電圧信号と前記透過光量に相当する電圧信号とに基づいて投入した光の透過光量を算出し、この透過光量を予め求められている電圧信号と散布量との関係式に代入することにより散布量を算出する。算出された散布量は、前記メモリ部に記憶される。
【００２３】
つづいて前記移動手段４により、投光部２ａおよび受光部２ｂを前記ブーム５沿いに一定速度で移動させる。このとき、前記光センサ２および前記散布量算出手段３を稼働させてブーム５に沿った散布量を連続的に測定する。また、移動開始時刻を記録することにより、前記移動開始位置と前記光センサ２の移動時間から前記光センサ２とブーム５との相対位置を特定することができる。
【００２４】
以上により求めた前記光センサ２とブーム５の相対位置および各位置における散布量をリンクさせることにより、ブーム５に沿った散布パターンを得ることができる。また、上述した測定手順は容易に自動化することができ、散布パターンの測定が簡単に行える。さらに、前記光センサ２を用いた各位置毎の透過光量測定は短時間で行えるため、前記移動手段４を素早く駆動させることによりブーム５全体の透過光量を測定しても短時間で完了することができ、実用性が高い。さらにまた、前記光センサ２の高さを任意に設定できるため、均一散布するのに最適な散布高さを決定することができる。
【００２５】
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の構成のうち前述した第１実施形態の構成と同一若しくは同等の構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。
【００２６】
なお、本第２実施形態の特徴は、前記光センサ２に散布された薬液が付着しするのを防止するための薬液付着防止手段６を前記投光部２ａおよび前記受光部２ｂに設けた点にあり、散布パターンを計測する構成や手順などは前述した第１実施形態と同一である。以下、本第２実施形態の薬液付着防止手段６を図を用いながら説明する。
【００２７】
図２は本第２実施形態における薬液付着防止手段６の平面図、図３はその側面図、図４はそのＡ−Ａ断面を正面から見た断面図である。
【００２８】
本第２実施形態における前記薬液付着防止手段６は、前記投光部２ａおよび前記受光部２ｂをそれぞれ収容するとともに、各投光面２ａＳおよび前記受光面２ｂＳの前方側に延出された筒状の付着防止延出路６ａＣ、６ｂＣを有する収容ケース６１と、この収容ケース６１の後方側に開口された給気口６２１から前記付着防止延出路６ａＣ，６ｂＣの基端部に連通する排気口６２２を備えた送風ダクト６２と、前記給気口６２１から前記送風ダクト６２内に送風して前記付着防止延出路６ａＣ，６ｂＣ内への散布薬液の進入を防止する空気流を供給する送風手段６３（図示しない）とから構成されている。
【００２９】
ここで本第２実施形態の各構成についてより詳細に説明する。
【００３０】
前記収容ケース６１は、前記投光部２ａあるいは前記受光部２ｂに散布された薬液がかかるのを防止するためのケースであり、ケース内に薬液が浸入しないように前記投光部２ａおよび前記受光部２ｂを密閉状態で収容している。また、前記投光面２ａＳあるいは前記受光面２ｂＳの位置にはアクリル樹脂など、光透過性素材で形成された透過壁面６ａＳ、６ｂＳを有している。そして、この透過壁面６ａＳ、６ｂＳの前方側に筒状に付着防止延出路６ａＣ、６ｂＣが形成されている。
【００３１】
また、前記送風ダクト６２は、前記筒状の付着防止延出路６ａＣ、６ｂＣ内に空気流を導いて散布された薬液の浸入を防ぎ、透過壁面６ａＳ、６ｂＳに薬液が付着するのをより確実に防ぐためのものであり、前記収容ケース６１の後方側に開口された給気口６２１から前記透過壁面６ａＳ，６ｂＳの前方側の付着防止延出路６ａＣ、６ｂＣの基部に開口された排気口６２２までを連通して形成されてる。本第２実施形態においては、送風ダクト６２を前記収容ケース６１の上面に沿って形成しており、前記収容ケース６１と前記送風ダクト６２とを一体的に構成している。そして、送風ダクト６２の給気口６２１に送風手段６３が連結されている。
【００３２】
本第２実施形態において、送風手段６３にはエアコンプレッサを使用し、噴霧された薬液の測定に影響を与えない程度の空気流を流している。なお、送風手段６３としてはエアコンプレッサに限定されるものではなく、プロペラ式の送風機などを使用してもよい。
【００３３】
つぎに本第２実施形態の作用について説明する。
【００３４】
本第２実施形態の前記送風手段６３は透過光量の測定中つねに稼働しており、空気流が送風ダクト６２を経由し、前記付着防止延出路６ａＣ、６ｂＣ内へ送風される。このときの空気流の風量や風圧は、付着防止延出路６ａＣ、６ｂＣからの空気流によって散布された薬液の散布パターンに影響を及ぼさない程度に設定している。また、空気流を投光部２ａおよび受光部２ｂの軸線に対して前方に吹き出すのが好ましい。前記軸線に対して９０度方向に吹き出すと、巻き込み流が生じて収納ケース内６１に逆流してしまうからである。
【００３５】
前記筒状の透過壁面６ａＣ、６ｂＣへと送風された空気は、前記前記筒状の透過壁面６ａＣ、６ｂＣの開口された端部から放出される。これにより、散布された薬液は、この筒状の透過壁面６ａＣ、６ｂＣ内への浸入を防止し、透過壁面６ａＳ、６ｂＳへの付着による光の散乱を防止することができる。
【００３６】
以上のように本第２実施形態によれば、散布された薬液が投光面２ａＳや受光面２ｂＳに付着するのを防止し、薬液の付着による光の散乱を防ぎ、前記光センサ２の測定精度を保つことができる。
【００３７】
つぎに、本発明について具体的な実施例を示す。
【実施例１】
【００３８】
『受光部から出力される電圧信号と散布量との関係式を求めるための実験』
実施例１では、上述した第１実施形態における前記散布量算出手段３に用いられる、前記受光部２ｂから出力される電圧信号と散布量との関係式を求めるための実験を行った。具体的には、ブーム５を構成するノズル５ａから約４０ｃｍの真下に測定高さを設定し、散布される水滴をトイによって捕集するようにした。前記ノズル５ａとしては図５に示すカニ目ノズル５ａを使用した。また、前記ブーム５からの水散布は２０ｋｇｆ／ｃｍ２の散布圧力により行った。さらに、前記光センサ２には株式会社キーエンス製の高精度透過型レーザセンサＬＸ２−０２を使用し、前記ブーム５に沿った１４カ所において測定を行った。本実施例で使用したレーザセンサの受光部２ｂは、受光量が多いほど大きい電圧を出力する。そして、前記光センサ２を水平移動させることにより測定した電圧信号と、トイを用いて捕集した水滴の量とを比較することにより関係式を求めた。
【００３９】
図６は、横軸に前記受光部２ｂから出力される電圧信号の電圧値［Ｖ］と、縦軸にトイで捕集した散布量［ｍＬ／ｍｉｎ］との関係をプロットしたグラフである。この図より、電圧値が小さいほど散布量が増加するのがわかる。即ち、透過光量が少ないほど散布量が多いことを示している。そこで、両者の関係式を指数曲線近似を用いて導出した。
【００４０】
その結果、電圧値ｘと散布量ｙとの関係式はｙ＝１４６．４９ｘ−２．５６３５となった。図６における実線はこの式を表した線である。
【実施例２】
【００４１】
『１つのノズルから散布される水滴の散布パターン計測実験』
実施例２では、前述の実施例１で導出された前記関係式を用いて、１つのノズル５ａから散布される水の散布パターン計測を行った。本実施例２では前記移動手段４により前記ブーム５に沿って前記光センサ５を移動させ、連続的に受光量に基づく電圧値を計測し、得られた散布パターンとトイにより捕集した水滴の量とを比較した。その他の実験条件は実施例１と同一である。
【００４２】
実験結果を、図７および図８に示す。図７は本第１実施形態により測定された散布パターン、図８はトイにより捕集した散布量を水平位置順にプロットしたものである。両図面を比較すると、水平位置に対する散布量の分布傾向がほぼ同形状となり、対応関係が得られることがわかる。したがって、前記光センサ２を移動させながら連続的に散布量が得られ、これを水平位置とリンクさせることによって容易に散布パターンを得ることができる。
【００４３】
よって、以上のような実施例１の前記関係式を用いた本実施例２によれば、１つのノズル５ａから散布される薬液の散布パターンを連続的に計測をすることができる。
【実施例３】
【００４４】
『ノズル列から散布される水滴の散布パターン計測実験』
実施例３では、前述の実施例１で導出された前記関係式を用いて、５ａ列から散布される水滴の散布パターン計測を行った。前記ブーム５に実施例１および実施例２で使用した前記ノズル５ａを等間隔で１０個並べて散布パターンの計測を行った。
【００４５】
図９は水平位置に対する前記光センサ２からの出力電圧値を示したものである。図よりノズル数と同数の１０個のピークが現れていることがわかる。
【００４６】
以上のように、本実施例３によれば、ノズル５ａ列から散布される薬液の散布パターンも前述した実施例２と同様に計測をすることができる。
【００４７】
なお、上述の実施例３においては、ピークにばらつきがあるが、これは前記投光部２ａと前記受光部２ｂとの間隔をあまり広く採ることができず、また第２実施形態で示したような収容ケース６１を設けていなかったため、散布した水滴が前記投光面２ａＳおよび前記２ｂＳに付着し、正確な散布量を求められなかったことが原因の一つと考えられる。例えば、図１０は、センサに付着する水滴による透過光の減少の程度を測定した結果を示す図である。これは測定域をノズル５ａ真下約４０ｃｍの高さに固定し、前記光センサ２からの出力電圧値を時系列で表したものである。この図より、電圧値は時間経過とともに低下していくのがわかる。これは、時間経過とともに付着する水滴の数や量が増加し、その水滴によって光の散乱が増加するためである。したがって、かかる精度の低下は第２実施形態に示すような薬液付着防止手段６を設けることによって解消することができる。
【００４８】
なお、本発明に係る薬液散布パターン計測装置１は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、前記散布量算出手段３は、アンプ部３１と信号変換部３２と計算部３３とをそれぞれ別の構成にしたが、１つのユニットとしてこれらを構成してもよい。また、前記投光部２ａや前記受光部２ｂを複数用いることにより、より多くの測定域を同時に測定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る薬液散布パターン計測装置の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】第２実施形態の薬液付着防止手段における平面図である。
【図３】第２実施形態の薬液付着防止手段における側面図である。
【図４】第２実施形態の薬液付着防止手段におけるＡ−Ａ断面を正面から見た断面図である。
【図５】各実施例に使用したカニ目ノズルの（ａ）正面図および（ｂ）底面図である。
【図６】実施例１で得られた受光部から出力される電圧信号の電圧値ｘと散布量ｙとの関係を表したｘ−ｙグラフを示す図である。
【図７】実施例２において、１つのノズルから散布される水滴の散布パターンを測定した結果を示す図である。
【図８】実施例２において、トイにより水滴を捕集する散布パターンの計測方法を用いて、１つのノズルから散布される水滴の散布パターンを測定した結果を示す図である。
【図９】実施例３において、１０個のノズル列から散布される水滴の散布パターンを測定した結果を示す図である。
【図１０】実施例３において、投光部または受光部に水滴が付着したために光の散乱で時間経過とともに電圧値が低下していく状況を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 薬液散布パターン計測装置
２ 光センサ
３ 散布量計測手段
４ 移動手段
５ ブーム
６ 薬液付着防止手段
２ａ 投光部
２ｂ 受光部
２ａＳ 投光面
２ｂＳ 受光面
３１ アンプ部
３２ 信号変換部
３３ 計算部
４１ 基台
５ａ ノズル
６１ 収納ケース
６２ 送風ダクト
６２１ 吸気口
６２２ 排気口
６ａＣ，６ｂＣ 付着防止延出部
Ｌ 散布された薬液
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２２９７８
【氏名又は名称】東洋農機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１８年７月１２日（２００６．７．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１０７６６
【弁理士】
【氏名又は名称】佐川 慎悟
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| 【公開番号】 |
特開２００８−１７７６５（Ｐ２００８−１７７６５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成２０年１月３１日（２００８．１．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２００６−１９１９３７（Ｐ２００６−１９１９３７） |
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