JP2002205019A

JP2002205019A - 自動選別装置

Info

Publication number: JP2002205019A
Application number: JP2001003816A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Takamizawa; 正高見澤; Hiroshi Takamatsu; 宏高松; Kenji Ishii; 賢治石井; Masayuki Futamura; 雅之二村
Original assignee: DAILY FOODS KK
Current assignee: DAILY FOODS KK
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-07-23

Abstract

(57)【要約】【課題】食品の選別において、作業従事者の負担を軽
減し、食品の安全性を確保するとともに、最終加工食品
を安価に消費者に提供することができる自動選別装置を
得る。【解決手段】自動選別装置１０は、ベルトコンベア１
２を含み、ベルト１４上に被選別品を乗せて搬送する。
被選別品に付着した水滴などを送風装置２４で除去し、
誘導フィン２６で整列させて画像取込部１８の位置に搬
送する。照明部１６で陰影ができないように被選別品に
光を照射し、画像取込部１８でカラー画像を取り込む。
取り込んだ画像の色情報を２値化し、画像処理コントロ
ーラ２０に記憶させた異物などの色の２値化情報と比較
して異物を検出する。検出された異物は、第１の分別部
２８、第２の分別部３０で除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動選別装置に
関し、特に、たとえば青果物や一次加工処理された青果
物などの加工用原材料に含まれる異物や不純物を検出す
るための自動選別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の各種センサの進歩により、食品類
の色、形状、糖度などの自動識別が可能となってきてお
り、現実に青果物などの自動選別に応用され、多大な成
果をあげている。しかしながら、従来の画像センサを応
用した自動選別装置では、白黒の２色またはグレー階調
の画像情報により選別の自動化に成功してきたが、その
多くが被選別品の形状情報に基づく自動選別技術を応用
したものである。

【０００３】これらの自動選別装置は、特定の青果物の
みの自動選別を行なうものであり、多品目の青果物また
は青果物を切断、剥皮、除芯、缶詰、冷凍などの一次加
工した加工用原料を用いてジャムなどをつくるような場
合においては、一次加工前の青果物と異なる形状、色
相、硬度などを有する加工用原料を取り扱うため、青果
物の自動選別装置をそのまま使用することができない。

【０００４】一次加工工程において、確実な品質確保が
行なわれていれば、二次加工処理メーカにおいて、その
まま加工用原料を使用することができるが、実際には異
物や不純物が混入している場合もある。そのため、二次
加工処理メーカでは、多くの作業従事者の目視によっ
て、加工用原料の選別を行ない、異物や不純物を除去し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな作業従事者の目視による選別では、選別時間の短縮
も容易ではなく、作業従事者の疲労などを考慮すれば、
均一な品質を確保できる保障はない。さらに、作業従事
者からの病原菌などの２次感染の危険性も危惧されると
ころである。また、人件費による製品コストの上昇を招
き、消費者に提供する加工食品が高価なものとなってし
まう。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、食
品の選別において、作業従事者の負担を軽減し、食品の
安全性を確保するとともに、最終加工食品を安価に消費
者に提供することができる自動選別装置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、食品に含ま
れる異物や不純物などを除去するための自動選別装置で
あって、食品に光を照射するための照明部と、照明部に
より光が照射された食品のカラー画像を取り込むための
画像取込部と、画像取込部によって取り込まれた食品の
カラー画像から色情報を抽出し、予め記憶させた異物や
不純物の色情報と比較して食品中の異物や不純物を検出
するための画像処理コントローラとを含む、自動選別装
置である。このような自動選別装置において、画像取込
部によって取り込まれた食品の色情報および異物や不純
物の色情報は２値化され、食品の２値化された色情報が
異物や不純物の２値化された色情報の閾値と比較される
とが好ましい。さらに、照明部には複数の照明装置が設
けられ、照明装置によって食品に複数の方向から光を照
射するようにしてもよい。また、画像取込部は、１つま
たは複数の高速・高解像度カラー画像センサカメラを含
む。このような高速・高解像度カラー画像センサカメラ
としては、シャッタースピードを３０分の１秒から１０
０００分の１秒の範囲で設定可能であり、絞りまたは被
写体のピントを調整可能な機能を有することが好まし
い。さらに、画像取込部および照明部が設置された場所
に食品を搬送するための搬送装置を用いることができ
る。このような搬送装置としては、一定時間内に搬送さ
れる食品の量に対応して走行速度が調整されることが好
ましい。また、このような搬送装置としては、たとえば
ベルトコンベアまたはターンテーブルが用いられる。そ
して、ベルトコンベアのベルトまたはターンテーブルは
透明な材料で形成することができ、このとき、食品の上
部に画像取込部が配置されるとともに、ベルトまたはタ
ーンテーブルの下部に画像取込部を配置することができ
る。また、ベルトコンベアのベルトまたはターンテーブ
ルを透明な材料で形成したとき、食品の上部に画像取込
部が配置されるとともに、食品の下面の画像を画像取込
部に送るためにベルトまたはターンテーブルの下部に反
射鏡が配置されてもよい。さらに、画像取込部の下流側
において、検出した異物または不純物を除去するための
除去手段を配置してもよい。また、画像取込部の上流側
において、食品を整列させて画像取込部に搬送するため
の整列手段を配置してもよい。さらに、画像取込部の上
流側において、食品に付着した水分を除去するために風
を送るための送風装置を配置してもよい。

【０００８】画像取込部によって食品のカラー画像を取
り込み、カラー画像から色情報を抽出して、予め記憶さ
せた異物や不純物の色情報と比較することにより、異物
や不純物が検出される。このとき、選別される食品の色
情報および異物や不純物の色情報を２値化し、食品の２
値化された色情報が異物や不純物の２値化された色情報
の閾値と比較されることにより、簡単かつ確実に異物や
不純物を検出することができる。ここで、画像を取り込
むときに、照明部によって食品に光が照射されるが、複
数の照明装置によって複数の方向から光を照射すること
により、食品の陰影が少なくなり、誤検知を防ぐことが
できる。また、画像取込部は、１つまたは複数の高速・
高解像度カラー画像センサカメラを含み、この高速・高
解像度カラー画像センサカメラによって取り込まれた画
像から色の三原色の情報が抽出される。このとき、シャ
ッタースピードを３０分の１秒から１００００分の１秒
の範囲で設定可能であり、絞りまたは被写体のピントを
調整可能な機能を有する高速・高解像度カラー画像セン
サカメラを用いることにより、ベルトコンベアなどで搬
送したときに、その搬送速度に対応して正確に食品の画
像を取り込むことができる。さらに、画像取込部および
照明部が設置された場所に食品を搬送するための搬送装
置を用いることにより、食品を連続的に流して画像を取
り込むことができ、高速で異物や不純物を検出すること
ができる。このような搬送装置として、一定時間内に搬
送される食品の量に対応して走行速度が調整できる搬送
装置を用いることにより、正確に画像取込部から食品の
画像を取り込むことができる。このような搬送装置とし
ては、たとえばベルトコンベアまたはターンテーブルを
用いることができる。そして、ベルトコンベアのベルト
やターンテーブルの材料として、透明な材料を用いるこ
とができ、このとき、食品の上部だけでなく下部からも
画像を取り込むことができる。このようにすれば、食品
の全体の画像から異物や不純物を検出することができ
る。食品の下部から画像を取り込むためには、透明なベ
ルトやターンテーブルの下方に画像取込部を配置しても
よいし、反射鏡を用いて食品の上部にある画像取込部に
食品の下面の画像を送ってもよい。さらに、画像取込部
の下流側において、検出した異物または不純物を除去す
るための除去手段を設けることにより、異物や不純物を
除去して使用可能な食品のみを得ることができる。ま
た、画像取込部の上流側において、食品を整列させて画
像取込部に搬送するための整列手段を設けることによ
り、確実に画像取込部で食品の画像を取り込むことがで
きる。さらに、画像取込部の上流側において、食品に付
着した水分などを除去するために風を送るための送風装
置を設けてもよい。この場合、たとえば冷凍された一次
加工食品に付着した水分などを除去して、水分の反射な
どによる誤検出を防止することができる。

【０００９】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の自動選別装置
の一例を示す図解図である。自動選別装置１０は、ベル
トコンベア１２を含む。ベルトコンベア１２のベルト１
４は、図１の矢印に示すように、一方から他方に向かっ
て駆動される。ベルトコンベア１２の中央付近には、照
明部１６および画像取込部１８が形成される。照明部１
６は、たとえば複数のＬＥＤを含み、これらのＬＥＤが
傘状に開いたフード１６ａの内側に取り付けられる。Ｌ
ＥＤとしては、たとえば円形ＬＥＤと平板ＬＥＤとが用
いられ、円形ＬＥＤはフード１６ａの内側上部に取り付
けられ、複数の平板ＬＥＤはフード１６ａの傘状に開い
た部分の内側に取り付けられる。これらの平板ＬＥＤ
は、円形ＬＥＤの周囲に等間隔で配置される。このよう
な配置とすることにより、フード１６ａの下に被選別品
がきたときに陰影が発生しないように光を照射すること
ができる。

【００１１】画像取込部１８には、高速・高解像度カラ
ー画像センサカメラが取り付けられる。高速・高解像度
カラー画像センサカメラは、円形ＬＥＤの中央部からベ
ルトコンベア１２上を撮影するように取り付けられ、被
選別品に陰影ができない状態で撮影を行なうことができ
る。高速・高解像度カラー画像センサカメラとしては、
被選別品の搬送速度に応じて、シャッタースピードが３
０分の１秒から１００００分の１秒の範囲で設定でき、
絞りまたは被写体のピントも調節できる構造のものが使
用される。

【００１２】画像取込部１８は、画像処理コントローラ
２０に接続される。画像処理コントローラ２０では、画
像取込部１８で取り込んだカラー画像が光の三原色であ
る赤、青、緑の色情報であるＲ値、Ｂ値、Ｇ値に変換さ
れて処理される。また、照明部１６は、照明コントロー
ラ２２に接続され、被選別品の種類に応じて、光量が調
整される。

【００１３】照明部１６および画像取込部１８の上流側
には、送風装置２４および整列手段としての誘導フィン
２６が設けられる。送風装置２４からは温風または乾風
が送り出され、被選別品に付着した水滴などが取り除か
れる。また、誘導フィン２６は、金属またはプラスチッ
ク製の柔軟な２つの板を、ベルト１４の走行方向に向か
うにしたがって狭くなるようにハの字状に配置すること
により形成される。また、ベルト１４と直交するように
ローラを配置して、被選別品がベルト１４の中央付近に
整列するようにしてもよい。この誘導フィン２６によっ
て、被選別品がベルトコンベア１２の幅方向の中央付近
に整列させられ、被選別品が画像取込部１８の下を通る
ように位置の調整が行なわれる。

【００１４】さらに、照明部１６および画像取込部１８
の下流側には、異物や不純物を検出したときにこれらを
除去するための除去手段として、第１の分別部２８およ
び第２の分別部３０が設けられる。第１の分別部２８で
は、たとえばベルトコンベア１２の幅方向に延びるエア
シリンダなどにより、異物や不純物がベルトコンベア１
２の外に押し出される。エアシリンダは、電磁弁３２で
圧縮空気などを制御することによって駆動される。ま
た、第２の分別部３０では、異物や不純物が吸引除去さ
れる。これらの第１の分別部２８および第２の分別部３
０は、分別部コントローラ３４によって制御される。

【００１５】この自動選別装置１０では、たとえば切
断、剥皮、除芯、缶詰、冷凍などの一次加工処理された
青果物が選別される。このように加工された青果物がベ
ルトコンベア１２のベルト１４に乗せられ、照明部１６
および画像取込部１８に向かって搬送される。このと
き、青果物が冷凍されたものである場合のように、表面
に水滴や氷が付着していると、光の反射によって正確な
選別ができないため、送風装置２４から温風または乾風
が吹き付けられて水滴や氷が除去される。

【００１６】水滴などが除去された青果物は、誘導フィ
ン２６により、ベルトコンベア１２の幅方向の中央部に
整列させられる。このとき、青果物が重ならないよう
に、ベルトコンベア１２上に青果物を乗せるときに、個
々の間隔をあけておくことが好ましい。誘導フィン２６
で位置を調整された青果物は、照明部１６および画像取
込部１８の位置に搬送される。

【００１７】照明部１６によって、青果物に陰影ができ
ないように光が照射され、画像取込部１８において、た
とえば３０分の１秒ごとにカラー画像が取り込まれる。
取り込まれたカラー画像は、色の三原色である赤、青、
緑に関する情報であるＲ値、Ｂ値、Ｇ値に変換される。
これらの情報が、画像処理コントローラ２０で処理され
て、異物や不純物などが検出される。

【００１８】画像処理コントローラ２０には、予め異物
や不純物に関する色の情報であるＲ値、Ｂ値、Ｇ値を２
値化して記憶させておく。そして、画像取込部１８で取
り込んだ青果物の画像から得たＲ値、Ｂ値、Ｇ値を２値
化し、記憶されている異物などの情報と比較される。そ
して、記憶された異物などの情報と一致する青果物の情
報が、予め定められた閾値を超えたときに異物などが混
入しているものと判断される。

【００１９】たとえば、４つに切断されたりんごに含ま
れた種子を除去する場合について説明すると、りんごの
種子の色が赤茶色の場合、そのＲ値、Ｂ値およびＧ値
は、それぞれ１３０、６０、９０といった値となる。た
だし、球形の種子の中心部と外側とでは、光の反射強度
が異なり、種子のＲ値、Ｂ値、Ｇ値はある幅をもった値
となる。ただし、２４万画素を有するカメラで画像を取
り込み、取り込んだ画像にこれらのＲ値、Ｂ値、Ｇ値が
含まれているかどうか、各１画素について比較すること
は困難である。そこで、これらの値を２値化して、種子
の検出が行なわれる。

【００２０】まず、Ｒ値が１３０の画素を白に対応さ
せ、それ以外を黒に対応させる。同様に、Ｂ値およびＧ
値が、それぞれ６０および９０の画素を白に対応させ、
それ以外を黒に対応させる。ただし、上述のように、種
子の中央部と外側とでは、Ｒ値、Ｂ値、Ｇ値が異なるの
で、それぞれの値を白に対応させ、それ以外を黒に対応
させる。このようにして、種子の色に対応するＲ値、Ｂ
値、Ｇ値が決められ、画像コントローラ２０に記憶され
る。

【００２１】そして、画像取込部１８で取り込んだ画像
のＲ値、Ｂ値、Ｇ値を２値化し、記憶された値と比較さ
れる。その結果、被選別品の白い部分が、種子の色「赤
茶色」であると認識される。閾値については、たとえば
直径１ｍｍの種子を検出する場合、１ｍｍは約５画素に
相当するため、２５画素が赤茶色であると認識される
と、直径１ｍｍの種子が存在することになる。ただし、
閾値は判定の精度に大きく影響し、値を小さくすれば取
りこぼしは少なくなるが、誤認も多くなる。そのため、
実際には、２５の１０倍程度を閾値として採用してい
る。生のりんごで実験したところ、閾値を１５０〜２０
０程度とすることにより、ほぼ１００％の選別効果を得
ることができた。

【００２２】なお、りんごの種子を検出する場合につい
て説明したが、種子以外の異物や不純物についても、同
様にして検出することができる。この場合、異物などの
種類によって白と黒に対応させるＲ値、Ｂ値、Ｇ値は異
なり、閾値も異なることは言うまでもない。これらの値
は、検出しようとする異物や不純物について、個々に設
定される。また、りんご以外の青果物についても、同様
に、これらの値が設定される。さらに、画像処理コント
ローラ２０に記憶されていない異物が発見されたときに
は、その異物に関する情報を新たに記憶させることによ
り、自動選別装置１０の信頼性をさらに高めることがで
きる。

【００２３】このようにして異物や不純物が検出される
と、その位置情報が分別部コントローラ３４に送られ、
位置情報に基づいて、第１の分別部２８および第２の分
別部３０で異物や不純物が除去される。なお、第１の分
別部２８および第２の分別部３０の両方を使用する必要
はなく、どちらか一方のみを使用してもよい。このと
き、被選別物の種類によって、第１の分別部２８および
第２の分別部３０を使い分けてもよい。また、これらの
分別部２８，３０のうちの一方のみが設置されていても
よい。さらに、分別部としては、単軸ロボットなどを用
いても、異物などの除去効果を得ることができる。

【００２４】このように、被選別品のカラー画像を取り
込み、そのＲ値、Ｂ値、Ｇ値を２値化して、予め記憶さ
せた異物などのＲ値、Ｂ値、Ｇ値を２値化した情報と比
較することにより、異物や不純物を除去することができ
る。そのため、作業従事者の目視による選別が不要とな
り、作業従事者の疲労を伴うことなく、短時間で異物や
不純物を除去することができる。また、作業従事者から
の病原菌などの二次感染などを防止することができ、食
品の安全性を高めることができる。さらに、人件費など
による製品のコストアップを抑えることができ、安価に
最終加工食品を提供することができる。

【００２５】また、図２に示すように、被選別品を搬送
するために、ターンテーブル４０を用いてもよい。ター
ンテーブル４０は、たとえば透明なアクリル板などによ
って形成される。ターンテーブル４０は一方向に回転さ
せられ、ターンテーブル４０の外側に形成された被選別
品導入部４２から青果物などが投入される。ターンテー
ブル４０上に投入された青果物は、誘導フィン２６で位
置が調整され、照明部１６および画像取込部１８のある
場所に搬送される。

【００２６】この自動選別装置１０では、ターンテーブ
ル４０を挟んで、対向するようにして２つの照明部１６
および画像取込部１８が取り付けられる。ターンテーブ
ル４０は透明なアクリル板などで形成されているため、
２つの画像取込部１８によって、青果物の上下面の画像
を取り込むことができる。したがって、２つの画像取込
部１８で取り込んだ画像の色を分析すれば、青果物のほ
ぼ全体を観察することができ、異物や不純物を確実に除
去することができる。

【００２７】異物などが検出されると、第１の分別部２
８でターンテーブル４０外に排出される。ここでは、た
とえばモータなどによって回転する板を用いて、異物な
どを排出しているが、図１に示すように、圧縮空気によ
って駆動させるエアシリンダや吸引による除去、あるい
は単軸ロボットなどを用いることができる。

【００２８】異物などが除去された青果物は、第２の分
別部３０によってターンテーブル４０外に排出される。
したがって、第２の分別部３０からは、異物や不純物の
ない青果物を得ることができる。なお、第１の分別部２
８で良品が排出され、第２の分別部３０で異物や不純物
が排出されるようにしてもよい。

【００２９】さらに、図３に示すように、ターンテーブ
ル４０の下方に、青果物下面の画像を反射させるための
反射鏡４４を設置してもよい。この場合、たとえば２枚
の反射鏡４２が９０°の角度で配置され、図４に示すよ
うに、青果物の下面の画像が、２枚の反射鏡４４で反射
してターンテーブル４０上に配置された画像取込部１８
に送られる。このような構造を採用すれば、１つの画像
取込部１８で、青果物の全体を観察することができる。

【００３０】なお、図１に示すようなベルトコンベア１
２を用いた自動選別装置１０においても、ベルト１４を
透明な材料で形成すれば、図２や図３に示す構造を採用
することにより、青果物の上下面の画像を観察して、異
物や不純物などを検出することができる。

【００３１】また、ベルトコンベア１２やターンテーブ
ル４０による青果物の搬送速度は、画像取込部１８にお
いて一定時間内に搬送される被選別品の量などに対応し
て調整することにより、最も効率的に異物などの検出が
できるようにすることができる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、作業従事者の目視に
よらず、青果物などの一次加工食品に含まれる異物や不
純物を検出して除去することができる。そのため、作業
従事者の疲労を防ぐことができ、選別時間の短縮を図る
ことができる。また、作業従事者からの病原菌などの二
次感染などを防ぐことができ、最終加工食品の安全性を
高めることができる。さらに、人件費を伴わずに選別を
行なうことができるため、安価に最終加工食品を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の自動選別装置の一例を示す図解図で
ある。

【図２】この発明の自動選別装置の他の例を示す図解図
である。

【図３】図２に示す自動選別装置において、ターンテー
ブルの下方に反射鏡を配置した例を示す図解図てある。

【図４】図３に示す反射鏡によって、被選別品の下面の
画像が画像取込部に送られる様子を示す図解図である。

【符号の説明】

１０自動選別装置１２ベルトコンベア１４ベルト１６照明部１８画像取込部２０画像処理コントローラ２２照明コントローラ２４送風装置２６誘導フィン２８第１の分別部３０第２の分別部３４分別部コントローラ４０ターンテーブル４４反射鏡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G051 AA05 AB20 BA01 BA20 CA04 CB01 CC07 CC11 DA06 DA08 DA09 DA11 DA17 EA11 EA14 EA17 EB01 EB02 3F079 AC21 BA11 CA44 CB25 CB29 CB33 CB35 CC04 DA02 DA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】食品に含まれる異物や不純物などを除去
するための自動選別装置であって、前記食品に光を照射するための照明部、前記照明部により光が照射された前記食品のカラー画像
を取り込むための画像取込部、および前記画像取込部に
よって取り込まれた前記食品のカラー画像から色情報を
抽出し、予め記憶させた異物や不純物の色情報と比較し
て前記食品中の異物や不純物を検出するための画像処理
コントローラを含む、自動選別装置。
【請求項２】前記画像取込部によって取り込まれた前
記食品の色情報および前記異物や不純物の色情報は２値
化され、前記食品の２値化された色情報が前記異物や不
純物の２値化された色情報の閾値と比較される、請求項
１に記載の自動選別装置。
【請求項３】前記照明部には複数の照明装置が設けら
れ、前記照明装置によって前記食品に複数の方向から光
が照射される、請求項１または請求項２に記載の自動選
別装置。
【請求項４】前記画像取込部は、１つまたは複数の高
速・高解像度カラー画像センサカメラを含む、請求項１
ないし請求項３のいずれかに記載の自動選別装置。
【請求項５】前記高速・高解像度カラー画像センサカ
メラは、シャッタースピードを３０分の１秒から１００
００分の１秒の範囲で設定可能であり、絞りまたは被写
体のピントを調整可能な機能を有する、請求項４に記載
の自動選別装置。
【請求項６】前記画像取込部および前記照明部が設置
された場所に前記食品を搬送するための搬送装置を含
む、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の自動選
別装置。
【請求項７】前記搬送装置は、一定時間内に搬送され
る前記食品の量に対応して走行速度が調整される、請求
項６に記載の自動選別装置。
【請求項８】前記搬送装置として、ベルトコンベアま
たはターンテーブルが用いられる、請求項６または請求
項７に記載の自動選別装置。
【請求項９】前記ベルトコンベアのベルトまたは前記
ターンテーブルは透明な材料で形成され、前記食品の上
部に前記画像取込部が配置されるとともに、前記ベルト
または前記ターンテーブルの下部に前記画像取込部が配
置される、請求項８に記載の自動選別装置。
【請求項１０】前記ベルトコンベアのベルトまたは前
記ターンテーブルは透明な材料で形成され、前記食品の
上部に前記画像取込部が配置されるとともに、前記食品
の下面の画像を前記画像取込部に送るために前記ベルト
または前記ターンテーブルの下部に配置される反射鏡を
含む、請求項８に記載の自動選別装置。
【請求項１１】前記画像取込部の下流側において、検
出した異物または不純物を除去するための除去手段を含
む、請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の自動
選別装置。
【請求項１２】前記画像取込部の上流側において、前
記食品を整列させて前記画像取込部に搬送するための整
列手段を含む、請求項６ないし請求項１０のいずれかに
記載の自動選別装置。
【請求項１３】前記画像取込部の上流側において、前
記食品に付着した水分を除去するために風を送るための
送風装置を含む、請求項６ないし請求項１２のいずれか
に記載の自動選別装置。