JP2003038017A - サトウキビ梢頭部の識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ハーベスタで収穫されたサトウキビ
の梢頭部を収穫後に迅速且つ構成度で分別、除去するサ
トウキビ梢頭部の識別装置を提供する。 【解決手段】本発明は、製糖原料であるサトウキビの茎
部と、ショ糖の結晶化を阻害し製糖効率を低下させるサ
トウキビの梢頭部とを分別する、製糖工程におけるサト
ウキビ梢頭部の識別装置に関する。同装置では、サトウ
キビ１にレーザ光源３からのレーザ光を照射し、後方反
射光を光センサ７にて検出して、信号処理部９にて得ら
れた受光パターンに基づいて茎部と梢頭部とを識別す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光学的手段
を用いて対象物に含まれる不純物等を識別する装置に係
り、特にハーベスタで収穫されたサトウキビの梢頭部を
製糖工程等において分別、除去する為のサトウキビ梢頭
部の識別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、サトウキビを収穫する方法に
は、手作業により刈り取る方法やハーベスタ等と称され
る収穫機で収穫する方法がある。これらのうち、前者の
手作業により刈り取る方法では、サトウキビの梢頭部を
茎の部分と分離して収穫することもできるが、手作業で
あることから収穫量が限られてしまう。

【０００３】一方、後者のハーベスタで収穫する方法で
は、当該ハーベスタの切断機構の自由度が低く、サトウ
キビの梢頭部のみを茎部と分離して収穫することができ
ない為、収穫されたサトウキビには、製糖原料となる茎
部に切断された梢頭部が混入していることが多い。この
サトウキビの梢頭部に含有されるデンプンは、製糖工程
においてショ糖の結晶化を阻害し、砂糖の製品歩留りの
低下をもたらす要因となることから、圧搾する前に分
別、除去する必要がある。

【０００４】そして、そのような分別、除去作業は主に
手作業により行われており、高いコストを要することか
ら自動化が嘱望されている。そして、今日では、分別、
除去作業の自動化の試みとして、赤外線を照射してその
反射率により含有糖度を測定して糖度の低い梢頭部を検
出する方法や、水槽にサトウキビを入れて比重差で茎部
と梢頭部とを分別する方法等が研究されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術が実用化される為には種々の課題がある。

【０００６】すなわち、前述した赤外線の反射率により
含有糖度を測定して糖度の低い梢頭部を検出する方法で
は、処理速度の低さが問題となっている。

【０００７】そして、前述した水槽にサトウキビを入れ
て比重差で茎部と梢頭部とを分別する方法では、廃水処
理と分別精度の低さが問題となっている。

【０００８】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、廃棄物処理の問題を伴う
ことなく、ハーベスタで収穫されたサトウキビの梢頭部
を収穫後に迅速且つ高精度で分別、除去して、砂糖の製
品歩留まりを向上させための製糖工程におけるサトウキ
ビ梢頭部の識別装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一態様に係るサトウキビ梢頭部の識別装置
は、サトウキビに対して光を投射する投光手段と、上記
投光手段により投射された光の上記サトウキビでの反射
光を受光して、受光信号を出力する受光手段と、上記受
光手段からの受光信号に所定の信号処理を施し、得られ
た受光パターンに基づいてサトウキビの梢頭部を識別す
る識別手段と、を有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１１】この発明では、切断されたサトウキビの表
面をレーザ光で走査して、その反射光を受光して受光パ
ターンを読み取る。即ち、茎部と梢頭部の形態と表面粗
さの違いに基づく受光パターンの違いから梢頭部のみを
識別するものである。

【００１２】以下、このような特徴点をふまえて、一実
施の形態につき詳述する。

【００１３】先ず、図１には、本発明の一実施の形態に
係るサトウキビ梢頭部の識別装置の基本的な構成を示し
て説明する。この図１に示されるように、レーザ光源３
の投射するレーザ光４の光路上には、鏡５が配設されて
いる。

【００１４】この鏡５は、回転軸１１を中心に回転自在
となっている。

【００１５】そして、この鏡５による反射光の光路上に
は、サトウキビ１を搬送するコンベア２が移動自在に設
けられている。この図１では、当該コンベア２は、紙面
に垂直な方向、奥から手前に向かって移動自在である。

【００１６】このコンベア２の表面、即ちサトウキビ１
の搭載面を、光を反射し難い塗料で塗装し、或いは光を
反射し難い部材で被覆すると更に良い。

【００１７】上記レーザ光源３としては、サトウキビ表
面での反射率の高い緑色レーザ光源が好適であるが、こ
れに限定されないことは勿論である。

【００１８】上記コンベア２に搭載されたサトウキビ１
による後方反射光６の光路上には、上記鏡５が位置す
る。そして、当該鏡５による反射光の光路上には、光セ
ンサ７が配設されている。この光センサ７としては、高
感度で応答の速いアバランシェ・フォト・ダイオード等
が好適であるが、これには限定されない。

【００１９】上記光センサ７の出力は、増幅器８を介し
て、信号処理部９の入力に接続されている。尚、この信
号処理部９として、汎用のコンピュータを採用すること
もできる。以上の他、サトウキビ１やコンベア２の表面
で反射した光が直接的に光センサ７に入射することを防
止すべく、遮光板１０が設置されている。

【００２０】この遮光版１０の他に、外部からの光が光
センサ７に入射することを防止する為の遮光板等を、別
途設けると更に良いことは勿論である。

【００２１】以上の構成において、検出対象であるサト
ウキビ１は、コンベア２に搭載されて搬送される。そし
て、その搬送過程において、レーザ光源３より放射され
たレーザ光４は、鏡５にて反射された後に、サトウキビ
１の切断面に照射される。このサトウキビ１の切断面で
反射された光のうち、入射方向に対して逆向きに反射し
た成分、即ち後方反射光６は、鏡５で再度反射された
後、光センサ７に導かれて受光される。そして、この光
センサ７の出力信号は、後段の増幅器８で増幅された
後、信号処理部９に入力される。信号処理部９では、詳
細は後述するが、所定の信号処理がなされ、得られた受
光パターンより梢頭部が識別される。

【００２２】ここで、図２には、上記鏡５周辺の構成を
より詳細に示して説明する。

【００２３】この図２に示されるように、鏡５の回転軸
１１は、ロータリーエンコーダ１３とカップリング１４
を介して、モータ１２と連結されている。

【００２４】このモータ１２としては、回転速度を正確
にコントロールできるサーボモータやステッピングモー
タが好適であるが、これらに限定はされない。

【００２５】上記鏡５の角度は、ロータリーエンコーダ
１３により検出され、その検出結果は信号処理部９に入
力される。尚、上記鏡５について、回転運動自在に構成
するほか、首振り運動自在に構成させてもよいことは勿
論である。

【００２６】次に、図３には、レーザ光源３から投射さ
れたレーザ光によるサトウキビ１の走査軌跡の一例を示
して説明する。コンベア２の上面からみると、レーザ光
源３から投射されたレーザ光は、常に同一直線上を走査
する。しかし、サトウキビ１はコンベア２に搭載されて
移動するので、レーザ光は、相対的には図３に示される
ような走査軌跡を描くことになる。尚、この図３におい
て、Ｖはコンベアの移動方向を示し、Ｓａはレーザ光に
よる走査軌跡を示している。

【００２７】ここで、図４には、本発明の実施の形態の
改良例として、レーザ光源３と光センサ７、鏡５を二組
用いて、二本のレーザ光で走査する場合の走査軌跡の事
例を示して説明する。この場合、サトウキビ１の移動方
向に対して斜めに、二方向のレーザ光による走査を行
う。これにより、コンベア２上、ランダムな方向に搭載
されたサトウキビ１に対しても高精度の検出を行うこと
ができる。

【００２８】ところで、本実施の形態に係るサトウキビ
の梢頭部の識別装置では、サトウキビ１の表面とコンベ
ア２の光反射率の違いからコンベア２上のサトウキビ１
の位置を検出し、更に反射光の受光パターンの違いから
茎部と梢頭部とを識別する。

【００２９】以下、図５を参照して、その識別原理をよ
り詳細に説明する。

【００３０】図５（ａ），（ｂ）の下段に示されるよう
に、円柱形のサトウキビ１の中心軸に対して略垂直の方
向にレーザ光を走査するものとし、当該レーザ光の入射
方向に座標のｙ軸をとり、当該ｙ軸と垂直な方向にｘ軸
をとる。

【００３１】図５（ａ），（ｂ）の上段は、照射位置と
光センサによる受光強度との関係を示している。一般的
に、サトウキビ１の茎部は、表面が滑らかであるため、
照射された光が正反射する割合が高く、図５（ａ）上段
に示されるように、受光強度は明確なピークを持つ曲線
となる。これに対して、一般的に、サトウキビ１の梢頭
部は、表面に縦の筋が入っているため、光が乱反射し、
図５（ｂ）上段に示されるように、受光強度は明確なピ
ークを持たない曲線となる。

【００３２】ここで、梢頭部の先端は、切断される位置
により、図５（ｃ）下段に示されるように枝分かれした
形状となる場合もある。この部分を走査すると、受光強
度は図５（ｃ）上段に示されるような分割されたパター
ンとなる。

【００３３】上記信号処理部９では、このような受光強
度のピーク（受光パターン）の有無を検出することによ
り、サトウキビ１の梢頭部を識別する。

【００３４】但し、同手法では、サトウキビ１を略一定
の方向に並べる必要がある。サトウキビ１の方向が光の
走査方向と垂直な方向から外れるに従い、受光パターン
の底辺が広がって、識別精度が低下する恐れがあるから
である。

【００３５】極端な例として、サトウキビ１が光の走査
方向と平行に置かれた場合には受光強度は略一定とな
り、先に図５（ａ），（ｂ）に示したような受光パター
ンが全く現れない。従って、サトウキビ１の方向を揃え
る工程が必要となるのである。

【００３６】この点、図４で前述した実施の形態の改良
例では、二方向の走査を行うことで当該工程を省略する
ことができる。即ち、前述した実施の形態の改良例で
は、二方向の走査で得られたデータを合成して識別する
ことで、サトウキビ１の向きの違いによる識別精度の低
下を小さくすることができる。

【００３７】以上説明したように、本発明のようにレー
ザ光をサトウキビに投射して得られる反射光の受光強度
のピーク（受光パターン）に基づいてサトウキビの梢頭
部を識別する技術には、以下の利点がある。

【００３８】即ち、第１に、製糖工程に適用する場合
に、前述した従来技術に係る分光光度や画像処理による
梢頭部の識別法に比べて処理速度が速い。

【００３９】第２に、前述した水による比重差分別法で
は、廃水処理が問題となるが、本発明では消耗品を用い
ないので、廃棄物処理の問題が生じない。

【００４０】第３に、特別な装置を用いないので比較的
低コストで実現できる。

【００４１】以上により、実用的な識別装置が提供され
れば、現在手作業で行われている分別作業を自動化でき
る可能性が高くなる。これにより、製糖工程の省力化と
低コスト化が実現されることとなる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
廃棄物処理の問題を伴うことなく、ハーベスタで収穫さ
れたサトウキビの梢頭部を収穫後に迅速且つ高精度で分
別、除去して、砂糖の製品歩留まりを向上させる、製糖
工程におけるサトウキビ梢頭部の識別装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るサトウキビ梢頭部の
識別装置の概略構成図である。

【図２】鏡５を回転させる周辺構成を詳細に示す構成図
である。

【図３】本発明の実施の形態に係るサトウキビ梢頭部の
識別装置によるレーザ光の走査軌跡を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態に係るサトウキビ梢頭部の
識別装置により二方向に走査する場合のレーザ光の走査
軌跡を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に係るサトウキビ梢頭部の
識別装置による識別原理の概略図である。

【符号の説明】

１ サトウキビ ２ コンベアのベルト ３ レーザ光源 ４ レーザ光 ５ 鏡 ６ 後方反射光 ７ 光センサ ８ 増幅器 ９ 信号処理部 １０ 遮光板 １１ 鏡の回転軸 １２ モータ １３ ロータリーエンコーダ １４ カップリング Ｖ コンベアの移動ベクトル Ｓａ レーザ光の走査軌跡 Ｓｂ 二方向に走査する場合のレーザ光の走査軌跡 Ｓｃ 二方向に走査する場合のレーザ光の走査軌跡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2B075 AA10 DA10 2G051 AA90 BA10 BC06 CA04 CB05 DA06 EA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サトウキビに対して光を投射する投光手
   段と、 上記投光手段により投射された光の上記サトウキビでの
   反射光を受光して、受光信号を出力する受光手段と、 上記受光手段からの受光信号に所定の信号処理を施し、
   得られた受光パターンに基づいてサトウキビの梢頭部を
   識別する識別手段と、を有することを特徴とするサトウ
   キビ梢頭部の識別装置。
2. 【請求項２】 上記識別手段は、上記受光パターンに受
   光強度のピークが存在するか否かにより、サトウキビの
   梢頭部を識別することを特徴とする請求項１に記載のサ
   トウキビ梢頭部の識別装置。