JP2004016993A - 茶葉の色彩選別機 - Google Patents
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Abstract
【課題】茶葉の色彩選別に先立ち、レンズ収差をも考慮した判定手段による判定を行うことにより色彩選別精度を向上させ、或いは、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤの撮像範囲に照射される光の照射量を客観的に求めることにより色彩選別精度を向上させることができる茶葉の色彩選別機を提供する。
【解決手段】上下２段のシュート１、２と、各シュートの下部から落下する茶葉を撮像し画像を得るＣＣＤカメラ３、４と、蛍光灯５，６と、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定する判定手段１２と、該判定手段１２により白茎であると判定されたものを吹き飛ばすエアノズル７、８とを備え、茶葉中の白茎を選別するための茶葉の色彩選別機であって、茶葉の色彩選別に先立ち、撮像範囲に同一の色彩を有する標本Ｔを設置し、該標本ＴをＣＣＤカメラで撮像して判定手段又は光源を調整するものである。
【選択図】 図１
【解決手段】上下２段のシュート１、２と、各シュートの下部から落下する茶葉を撮像し画像を得るＣＣＤカメラ３、４と、蛍光灯５，６と、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定する判定手段１２と、該判定手段１２により白茎であると判定されたものを吹き飛ばすエアノズル７、８とを備え、茶葉中の白茎を選別するための茶葉の色彩選別機であって、茶葉の色彩選別に先立ち、撮像範囲に同一の色彩を有する標本Ｔを設置し、該標本ＴをＣＣＤカメラで撮像して判定手段又は光源を調整するものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、茶葉中の白茎などの所定色彩を有するものを選別して取り除くための茶葉の色彩選別機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、茶葉の色彩に基づいて当該茶葉中から茎等を選別する色彩選別機として、例えば実開平１−８８７８３号公報で開示されているものが挙げられる。同公報で開示された色彩選別機は、シュートに沿って茶葉を整列落下させ、そのシュート下端から落下する茶葉をＣＣＤカメラで撮像するとともに、撮像で得られた画像における各画素の出力電圧に基づいて、茶葉であるか茎であるかを判別し得るものである。
【０００３】
更に詳しくは、シュートの下端から落下する茶葉に対し、ランプで光を照射するとともに、その光が落下中の茶葉に当たって反射したものをＣＣＤカメラが捉えることにより撮像が行われ、そのＣＣＤカメラで得られた画像における各画素の出力電圧が低い場合は、被撮像物が茶葉であると認識する一方、出力電圧が高い場合は、被撮像物が茎であると認識するよう構成されている。
【０００４】
そして、被撮像物が茎であると認識された場合、エアノズルからエアを噴出し、他のものとは落下軌跡を異ならせることにより、茶葉から茎のみを選別し得るよう構成されている。即ち、被撮像物の色彩によってＣＣＤカメラで得られた画像の各画素における出力電圧が異なるため、当該出力電圧と所定基準値とを比較すれば、被撮像物を色彩によって選別することができるのである。
【０００５】
然るに、各画素の出力電圧は、ランプによって照射される光の照射量によって変化するため、所定基準値及び検出される出力電圧の絶対値が異なってしまい、常時一定の選別精度を得るのが難しくなる。具体的には、ランプによる光の照射量が低くなると、出力電圧の振幅は小さくなる一方、ノイズは小さくならないため、ＳＮ比が悪化して精度のよい選別が困難となってしまうのであるで、従来の色彩選別機においては、ランプの寿命等により光の照射量が低くなった場合、ランプに印加する電圧を増加して、常時一定の明るさでＣＣＤカメラによる撮像を行うようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の色彩選別機においては、ランプによって照射される光の照射量が高いのか、或いは低いのかを客観的に判断するための手段を具備していないので、作業者がランプの照射量が低い（即ち、撮像範囲が暗い）と主観的に判断するか、或いはランプの寿命と実際の使用期間とを比較して、間接的にランプの照射量が低いと判断する必要があり、選別精度を向上させるには十分ではなかった。
【０００７】
即ち、同公報で開示された従来の色彩選別機は、ランプの照射量が低い場合、当該ランプに印加する電圧を高くし、常時一定の照射量を得ることができるとしているものの、何をもってランプの照射量が低いと判断するかが開示されておらず、作業者の目視による判断又はランプの使用期間等で照射量の調整を行うことが必要となってしまうのである。このように、客観的な所定基準によらないで、光の照射量を常時一定とすることは極めて困難であるとともに、光の照射量が不安定になる原因ともなり得るのである。
【０００８】
ところで、ＣＣＤカメラの受光部は、通常、レンズで構成されているため、当該レンズが生じる収差によっても、色彩選別精度が悪化してしまうという問題もある。より具体的には、たとえランプの光の照射量が厳密に一定とされた場合であっても、レンズ収差がある限り、出力電圧はＣＣＤカメラの撮像範囲の中央から外側に向かって低くなってしまい、判定手段による判定に悪影響を及ぼすので、色彩選別精度が悪化してしまう原因となるのである。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、茶葉の色彩選別に先立ち、レンズ収差をも考慮した判定手段による判定を行うことにより色彩選別精度を向上させることにあり、第２の目的は、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤの撮像範囲に照射される光の照射量を客観的に求めることにより色彩選別精度を向上させることができる茶葉の色彩選別機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、所定角度傾斜して配設されるとともに、その上部から下部に茶葉を整列させつつ流し得るシュートと、該シュート上に茶葉を供給すべく当該シュートの上部に茶葉を落下させる供給手段と、前記シュートの下部から落下する茶葉を撮像し画像を得るＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラの撮像範囲に対し光を照射する光源と、該ＣＣＤカメラで得られた画像の色彩に基づき、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定する判定手段と、該判定手段により所定色彩を有するものであると判定されたものを吹き飛ばし、前記シュートによる落下軌跡とは異なる軌跡で落下させるエアノズルとを備え、茶葉中の所定色彩を有するものを選別して取り除くための茶葉の色彩選別機であって、茶葉の色彩選別に先立ち、前記ＣＣＤカメラの撮像範囲に同一の色彩を有する標本を設置し、該標本を前記ＣＣＤカメラで撮像して前記判定手段又は光源を調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の茶葉の色彩選別機において、前記判定手段が、前記ＣＣＤカメラで得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定されたしきい値とを比較することにより、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定するとともに、前記ＣＣＤカメラで前記標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて前記しきい値が調整されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の茶葉の色彩選別機において、前記ＣＣＤカメラの撮像範囲における中央から外側に亘る出力電圧の減少割合を補正データとして用い、前記しきい値を補正することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の茶葉の色彩選別機において、前記光源が、前記ＣＣＤカメラで前記標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて照射量が調整されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の茶葉の色彩選別機において、前記標本の撮像により得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定された基準レベルとを比較するとともに、前記出力電圧が基準レベルより高い場合は、前記光源の照射量を低くするとともに、前記出力電圧が基準レベルより低い場合は、前記光源の照射量を高くするよう制御する制御手段を具備したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機は、茶葉中の白茎（所定色彩を有するもの）を選別して取り除くためのものであり、図１に示すように、床面に固設されたフレーム９と、上下２段に配設された第１シュート１及び第２シュート２と、ＣＣＤカメラ３及び４と、光源としての蛍光灯５及び６と、エアノズル７及び８と、判定手段１２（図３参照）と、第１案内部材１３及び第２案内部材１４とから主に構成されている。
【００１６】
フレーム９は、少なくとも梁９ａ〜９ｄを含むものであり、このうち梁９ａ上にはＣＣＤカメラ３が配設されて第１シュート１から落下する茶葉を撮像するとともに、梁９ｂ上にはＣＣＤカメラ４が配設されて第２シュート２から落下する茶葉を撮像するよう構成されている。また、梁９ｄからステーＳ１及びＳ２が垂下して形成され、これらステーＳ１、Ｓ２のそれぞれにエアノズル７、蛍光灯５が固定されるとともに、同様に、梁９ａからステーＳ３及びＳ４が垂下して形成され、これらステーＳ３及びＳ４のそれぞれにエアノズル８、蛍光灯６が固定されている。
【００１７】
一方、フレーム９の梁９ｃ上には、ホッパ１０及び振動フィーダ１１が配設されており、ホッパ１０から供給された茶葉を振動しつつ第１シュート１の上部まで搬送し得るよう構成されている。かかる供給手段により、第１シュート１上部には茶葉が所定量ずつ均等に供給されることとなり、以下の色彩選別を容易とすることができる。
【００１８】
第１シュート１及び第２シュート２は、薄板材を図２の如く折り曲げ形成して所定角度傾斜して上下２段に形成されたものであり、上段の第１シュート１から下段の第２シュート２に亘って順次茶葉を流し得るものである。このような折り曲げ形状により、傾斜方向に凹溝１ａ及び２ａが複数並列して形成されることとなり、かかる凹溝１ａ及び２ａに沿ってシュート１及び２の上部から下部に茶葉を整列させつつ流し得るよう構成されている。尚、本実施形態においては、凹溝１ａ及び２ａが断面略Ｖ字形状とされ、茶葉の整列をより良好なものとしているが、他の形状（断面略Ｕ字等）としてもよい。
【００１９】
エアノズル７及び８は、同図に示すように、第１シュート１及び第２シュート２の表面（上面）側に各々配設され、後述する判定手段１２により所定色彩を有するものであると判定されたもの（本実施形態においては白茎）を吹き飛ばし、第１シュート１又は第２シュート２による落下軌跡とは異なる軌跡で落下させるものである。
【００２０】
即ち、エアノズル７及び８は、第１シュート１の凹溝１ａ及び２ａに対応して複数並列に配設され、これら第１シュート１又は第２シュート２から落下する茶葉のうち、エアノズル７又は８が駆動して吹き飛ばされたものは、通常の落下軌跡より下方の軌跡に沿って落下（遠方側に落下）するよう構成されているのである。ここで、本実施形態においては、判定手段１２にて白茎と色彩判定したものをエアノズル７及び８にて吹き飛ばすよう構成されているが、良品の茶葉（即ち、白茎でない茶葉）と色彩判定したものをエアノズル７及び８からのエアにて吹き飛ばすよう構成してもよい。
【００２１】
蛍光灯５及び６は、ＣＣＤカメラ３及び４のそれぞれの撮像範囲に光を照射するものであり、夫々が第１シュート１及び第２シュート２の幅方向に延設されるよう構成されている。更に、これら蛍光灯５及び６は、ステーＳ２及びＳ４に固定されているので、ＣＣＤカメラ３及び４の撮像範囲外であって、且つ、当該撮像範囲より上側に配設されることとなっている。尚、これら蛍光灯５及び６に代えて他の光源（例えばハロゲンランプ、発熱電球、キセノンランプ又はＬＥＤ等）としてもよい。
【００２２】
然るに、蛍光灯５及び６による光の照射によって、ＣＣＤカメラ３及び４によって得られる画像をより鮮明とし、後述する判定手段１２による判定をより精度良く行うことができるとともに、これら蛍光灯５及び６がＣＣＤカメラ３及び４の撮像範囲より上側に配設されているので、エアノズル７、８で吹き飛ばされたものが蛍光灯５や６に干渉してしまうのを回避することができる。
【００２３】
即ち、エアノズル７、８は、第１シュート１及び第２シュート２の表面（上面）側に各々配設され、その駆動により、通常の落下軌跡より下方の軌跡に沿って落下させる構成とされているので、撮像範囲より下方に蛍光灯５及び６が配設されていると、吹き飛ばされたものが干渉してしまうのに対し、これを回避することができるのである。
【００２４】
ＣＣＤカメラ３及び４は、第１シュート１及び第２シュート２から落下する茶葉を当該シュート１及び２の裏面（下面）側から撮像してデジタル画像を得るものであり、当該第１シュート１又は第２シュート２の直下における幅方向一列に撮像範囲が設定されている。即ち、ＣＣＤカメラ３及び４によって得られる画像のうち、色彩選別の対象とされるセンシング範囲のことを撮像範囲としている。尚、ＣＣＤカメラ３及び４にて撮像範囲のアナログ画像を得るように構成してもよい。
【００２５】
かかるＣＣＤカメラ３及び４の受光部は、汎用的ＣＣＤカメラと同様、レンズにより構成されており、蛍光灯５、６から照射された光が被撮像物に当り、その反射した光がレンズに入射することにより、ＣＣＤカメラによる撮像が行われる。即ち、被撮像物が有する色彩により、レンズを介して入射する反射光のレベル（輝度）が異なるので、そのレベルが画像の各画素に反映されて、色彩に応じた出力電圧とされる。
【００２６】
また、ＣＣＤカメラ３及び４は、撮像した画像を画素データとして保持するものであるため、第１シュート１及び第２シュート２の直下における幅方向一列の画素が上記撮像範囲を成すこととなる。かかる画素は、図９に示すように、一つの凹溝１ａ又は２ａに対応する部位に複数配置（同図中Ｇ１〜Ｇ８）することとなり、これら画素Ｇ１〜Ｇ８のうち、いずれか１つの画素における出力電圧が後述するしきい値を超えた場合、白茎であると判定する。尚、撮像範囲をいずれの高さで設定するかは、適宜決定されるものとし、蛍光灯５及び６やエアノズル７及び８の配設位置や向き等によって色彩判定するのに最も適当な高さに調整されるのが好ましい。
【００２７】
更に、ＣＣＤカメラ３及び４は、図３で示すように、それぞれ判定手段１２と電気的に接続されている。かかる判定手段１２は、例えばマイコンから成るもので、ＣＣＤカメラ３及び４で得られた画像（即ち、撮像範囲の画素）の色彩に基づき、撮像した茶葉が白茎であるか否か（被撮像物が所定色彩を有するものであるか否か）を判定するものである。即ち、撮像した画像の画像処理により白茎を識別し得れば足り、２値化処理して白黒判定してもよいし、色調（濃淡）を加味した画像処理を施してもよい。
【００２８】
具体的には、ＣＣＤカメラ３及び４で撮像した画像の出力電圧（白色では出力電圧が大きく、黒色に近くなるほど出力電圧は小さくなる）を縦軸に、撮像範囲における幅方向の位置を横軸にとってグラフ化すると所定の波形が得られるが、かかる波形のうち出力電圧（入力レベル）が所定のしきい値より高い部位は白茎とされ、低い部位は白茎でないと判定される。
【００２９】
ここで、既述のように、ＣＣＤカメラ３及び４の受光部は、レンズで構成されているため、レンズ収差が生じている。このレンズ収差とは、レンズの中央において入射される光の密度の方が、外側より相対的に高くなる現象をいい、これに伴い、同一の色彩を有する被撮像物を撮像した場合であっても、図４の符号Ｓで示すように、出力電圧は、撮像範囲の中央から外側に亘って減少してしまう。
【００３０】
このまま、同図中Ｈで示すような、直線状のしきい値Ｈを設定すると、同一の色彩を有する被撮像物を撮像した場合であっても、撮像範囲の中央近傍においては白茎と判定され、それより外側においては白茎でないと判定される。このように、同一の色彩の被撮像物を撮像したにもかかわらず、当該被撮像物の位置によって白茎であるか否かの判定が変わってしまい、誤判定を生じてしまうのが明らかである。
【００３１】
本実施形態においては、上記誤判定を回避すべく、茶葉の色彩選別に先立ち、図５に示すように、同一の色彩（グレーや白色等）を有する標本Ｔ（テストピース）をＣＣＤカメラ３、４にて撮像するとともに、その撮像範囲における中央から外側に亘る出力電圧の減少割合を補正データとして用い、しきい値Ｈを補正するよう構成されている。
【００３２】
尚、このような標本Ｔは、木製や金属製等の板材における少なくともＣＣＤカメラ３、４と対向する面がグレーや白等同一の色彩にて着色されたものから成り、シュート１及び２上に茶葉を流す前にＣＣＤカメラ３、４の撮像範囲（即ち、茶葉の落下軌跡上の位置）に設置されるものである。勿論、以下のしきい値Ｈ’調整作業が終了した後は、標本Ｔを取り外し、本来の色彩選別作業が行われることとなるが、色彩選別作業時に茶葉が通過しない部位（第１シュート１及び第２シュート２における隣り合う凹溝１ａ、２ａ位置する凸部等）に標本Ｔを設置することによりＣＣＤカメラ３、４の撮像範囲の一部に配設するようにすれば、当該標本Ｔを常時設置しておき調整することができる。
【００３３】
レンズ収差を考慮したしきい値Ｈ’は、Ｈ’＝しきい値Ｈ×出力電圧Ｓの減少割合−黒データなる演算式にて求めることができる。ここで、演算式中の「黒データ」とは、ＣＣＤカメラの暗時出力電圧特性により遮光時（黒レベル）においても得られる出力電圧のことをいい、露光時間と温度に比例した値のことをいう。このように黒データを減算することにより、暗時の出力電圧の安定化（即ち、出力電圧Ｓの安定化）を図ることができる。
【００３４】
例えば、上記演算式における減少割合として、中央を１００％（即ち、乗じる値が１とされる）とするとともに、外側を１％（即ち、乗じる値が０．０１とされる）とした場合、図６に示すような、しきい値Ｈ’が得られる。該しきい値Ｈ’によれば、レンズ収差を考慮した判定手段１２による判定を行うことができ、より色彩選別精度を向上させることができる。また、上記の如き簡易な演算式によって補正データを得るとともに、レンズ収差を考慮したしきい値Ｈ’を求めることができるので、しきい値調整作業をより素早く行うことができる。
【００３５】
ここで、上記の如くレンズ収差を考慮してしきい値Ｈ’を演算式にて求める他、ＣＣＤ出力データ側で補正するようにしてもよい。その場合、具体的には、図４のように得られる出力電圧Ｓを、しきい値Ｈに合わせて直線状に補正することとなる。即ち、標本で得られた補正量をしきい値設定側に加味して補正する方法とＣＣＤ出力データ側に加味して補正する方法の何れであってもよい。
【００３６】
更に、上記の如く標本Ｔを用いているので、客観的判断基準に基づいてレンズ収差を考慮したしきい値Ｈ’を求めることができ、色彩選別精度を更に向上させることができる。尚、色彩選別に先立ち、ＣＣＤカメラ４、４にて標本Ｔを撮像し、その出力電圧に基づいてしきい値を求めるものであれば、他の補正方法（出力電圧Ｓの減少割合を補正データとして用いないもの等）によるものであってもよい。即ち、判定手段１２は、ＣＣＤカメラ３、４で標本Ｔを撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいてしきい値を調整するものであれば足りる。
【００３７】
また、判定手段１２は、エアノズル７、８とも電気的に接続されており、判定手段１２による色彩判定に基づきエアノズル７、８が制御されるよう構成されている。これにより、判定手段１２が白茎であると判定した場合、エアノズル７又は８を駆動させ、吹き飛ばして落下軌跡を異ならせることにより選別可能とされているのである。
【００３８】
第１案内部材１３及び第２案内部材１４は、エアノズル７、８により吹き飛ばされたもの（本実施形態においては白茎と判定された茶葉）を案内し、所定の位置（振動コンベア１６の部位１６ａ、１６ｂ）まで落下させるもので、このうち第１案内部材１３は、第１シュート１から落下するものにおいて吹き飛ばされた白茎を案内し、第２案内部材１４は、第２シュート２から落下するものにおいて吹き飛ばされた白茎を案内するよう構成されている。
【００３９】
第１案内部材１３は、図７に示すように、第１シュート１及び第２シュート２の幅方向へ２又に分岐して形成されたもので、上下端が開口しつつ側面が板材で囲まれて構成されている。この第１案内部材１３は、２又に分岐した先の一対の脚部１３ａ及び１３ｂを有し、これら脚部１３ａ及び１３ｂがフレーム９の梁９ｂに固定されている。尚、脚部１３ａ及び１３ｂに跨った底面は、傾斜面１３ａａ及び１３ｂａを成しており、エアノズル７で吹き飛ばされて第１案内部材１３に落下した白茎のうち、傾斜面１３ａａ又は１３ｂａ上に落下したものは当該傾斜面１３ａａ又は１３ｂａに沿って左右いずれかの脚部１３ａ又は１３ｂまで滑り、そこから落下する一方、傾斜面１３ａａ又は１３ｂａより側方に落下したものは直に脚部１３ａ又は１３ｂから落下する。
【００４０】
このように、第１案内部材１３が、左右の脚部１３ａ及び１３ｂを有した２又形状とされることにより、図８で示すように、ＣＣＤカメラ４の撮像範囲（同図中斜線で示した部分）を回避した形状とすることができ、本実施形態の如くシュートが上下２段に亘って配設され、且つ、案内部材がＣＣＤカメラとシュートとの間に位置する場合であっても、常に正確に色彩選別することができる。
【００４１】
一方、第２案内部材１４は、エアノズル８で吹き飛ばされた白茎を振動コンベア１６の部位１６ａに案内しつつ落下させるもので、第２シュート２の下方から部位１６ａまで延びる略板状のもので構成されている。尚、本実施形態においては、第２シュート２の下方に更なる別途のシュートが形成されておらず、そのシュートの直下における撮像範囲が存在しないので、第１案内部材１３の如き撮像範囲を回避した形状とする必要がない（即ち、単なる板材による案内で十分）のである。
【００４２】
上記構成の茶葉の色彩選別機によれば、ホッパ１０に供給された茶葉は、振動フィーダ１１を介して第１シュート１の上部に至り、そこから各凹溝１ａに沿って流れることとなり、当該第１シュート１の下部から落下する。その際、蛍光灯５により照らされた撮像範囲をＣＣＤカメラ３が撮像し、デジタル画像を得るとともに、その画像データを判定手段１２に送信する。
【００４３】
かかる判定手段１２において、落下中の茶葉が白茎でないと色彩判定した場合、エアノズル７の停止状態を維持する一方、白茎であると色彩判定した場合、エアノズル７を駆動させ、当該落下中の茶葉にエアを吹き付ける。このとき、判定手段１２のしきい値は、予め標本Ｔに基づく補正が行われているため、誤判定が回避される。
【００４４】
判定手段１２により、レンズ収差を考慮した判定により白茎とされたものは、エアを吹き付けられて吹き飛ばされ、他のものとは落下軌跡を異ならせて、第１案内部材１３に落下する。尚、エアが吹き付けられない茶葉は、そのまま落下して第２シュート２を流れることとなる。
【００４５】
第１案内部材１３内に落下した白茎は、傾斜面１３ａａ、１３ｂａを滑って、又は直に左右の脚部１３ａ又は１３ｂに至り、そこから振動コンベア１６の部位１６ｂに落下する。一方、第２シュート２を流れる茶葉は、その下部から落下する過程において、上記と同様、蛍光灯６により照らされつつＣＣＤカメラ４で撮像される。このとき、既述の如く、ＣＣＤカメラ４の撮像範囲は、第１案内部材１３によって妨げられず、良好な撮像を行うことができる。
【００４６】
ＣＣＤカメラ４で得られたデジタル画像のデータは判定手段１２に送信され、上記と同様の色彩判定が行われる。このときの判定手段１２におけるしきい値も、予め標本Ｔに基づく補正が行われているため、誤判定が回避されている。そして、判定手段１２で白茎でないと判定された場合、エアノズル８の停止状態は維持され、その茶葉はそのまま落下して振動コンベア１５に至る一方、白茎であると判定された場合、エアノズル８が駆動され、エアを吹き付けることによって、その白茎を第２案内部材１４に吹き飛ばし、振動コンベア１６の部位１６ａに落下させる。
【００４７】
振動コンベア１５に落下した良品と判定された茶葉は、製茶工程における次工程に搬送されることとなり、振動コンベア１６に落下した白茎と判定された茶葉は所定の場所へ搬送されることとなる。このように、色彩選別後のものを各々振動コンベア上に落下させているので、その後の搬送作業を容易とすることができる。尚、かかる振動コンベアに代えて、回収箱を第１案内部材１３又は第２案内部材１４下に配設し、それぞれを回収するよう構成してもよい。
【００４８】
本実施形態によれば、上下２段に亘って第１シュート１及び第２シュート２を配設し、２回の色彩選別を行うよう構成したので、より精度良く茶葉から白茎を選別することができる。また、第１シュート１落下時に白茎であると判定されたものは、振動コンベア１６の部位１６ｂに落下し、第２シュート２落下時に白茎であると判定されたものは、振動コンベア１６の部位１６ａに落下するよう構成されているので、選別精度の悪い方（通常は１回目に選別された部位１６ｂに落下したもの）を更にホッパ１０に供給し、選別精度を向上させることができる。
【００４９】
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。
本実施形態に係る茶葉の色彩選別機は、上記第１実施形態と同様、茶葉中の白茎（所定色彩を有するもの）を選別して取り除くためのものであり、図１に示すように（外観は、第１実施形態と略等しい）、床面に固設されたフレーム９と、上下２段に配設された第１シュート１及び第２シュート２と、ＣＣＤカメラ３及び４と、光源としての蛍光灯５及び６と、エアノズル７及び８と、判定手段１２（図９参照）と、制御手段（同図９参照）、第１案内部材１３及び第２案内部材１４とから主に構成されている。尚、第１実施形態と同様の構成のものには、同一の符号を付すとともに、その詳細については割愛する。
【００５０】
判定手段１２は、第１実施形態と同様、レンズ収差を考慮してしきい値が調整され、ＣＣＤカメラ３及び４で得られた画像（即ち、撮像範囲の画素）の色彩に基づき、撮像した茶葉が白茎であるか否か（被撮像物が所定色彩を有するものであるか否か）を判定するものである。尚、この判定手段１２を、レンズ収差を考慮した調整がなされていない（しきい値が標本Ｔの撮像に基づき調整されていない）ものとしてもよい。
【００５１】
また、判定手段１２は、図１０に示すように、ＣＣＤカメラ３、４及びエアノズル７、８と電気的に接続されており、ＣＣＤカメラ３、４の画像データが送信される一方、エアノズル７、８の駆動制御を行い得るよう構成されている。即ち、ＣＣＤカメラ３、４で撮像した被撮像物が白茎であると判定された場合、エアノズル７又は８を駆動させ、吹き飛ばして落下軌跡を異ならせることにより選別可能とされているのである。
【００５２】
更に、判定手段１２には、制御手段１７が電気的に接続されており、かかる制御手段１７には蛍光灯５、６（厳密には、これら蛍光灯５、６に電圧を印加するための調整器等）が接続されている。これにより、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤカメラ３、４で標本Ｔ（第１実施形態と同様のもの）を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて、蛍光灯５、６の光の照射量（照度）を自動的に調整することができる。以下に、制御手段１７における照度の自動調整について説明する。
【００５３】
図１１に示すように、まず所定の基準レベル（飽和しないレベル）を設定（Ｓ１）しておき、標本Ｔの撮像（Ｓ２）を行う。この撮像により得られた画像における出力電圧と設定された基準レベルとを比較（Ｓ３）し、これらが等しい（許容誤差範囲内）か、或いは等しくないか（許容誤差範囲を超えた）かを判定（Ｓ４）する。
【００５４】
出力電圧が基準レベルと等しい場合は、調整作業を終了する一方、等しくない場合は、蛍光灯５、６に印加される電圧が制御される（Ｓ５）。かかる電圧制御工程では、出力電圧が基準レベルより高い場合は、蛍光灯５、６の光の照射量を低くすべく電圧を所定量下げる一方、出力電圧が基準レベルより低い場合は、蛍光灯５、６の光の照射量を高くすべく電圧を所定量上げる制御が行われる。
【００５５】
上記の如く制御された電圧にて蛍光灯５、６に電力供給し、その時の電圧が予め設定された上限値より高いか否かを判定する（Ｓ６）。当該電圧が上限値より高い場合は、蛍光灯５、６の交換を促すための交換表示を行い（Ｓ８）、上限値より低い場合は、予め設定された下限値より低いか否かを判定する（Ｓ７）。そして、当該電圧が下限値より低い場合は、別途の調整が必要であることを表示（Ｓ９）する一方、下限値より高い場合は、再び基準レベルと出力電圧とが等しいか否かの判定（Ｓ４）が行われる。以下の工程は、上記と同様である。
【００５６】
尚、蛍光灯５、６に印加する電圧を高くすると、管電流が増加し、光の照射量が増加するとともに、印加する電圧を低くすると、管電流が減少し、光の照射量が減少する。また、別途のタイマ等を用いて、上記自動調整を例えば１時間毎に行うようにするのが好ましい。
【００５７】
上記の如く、制御手段１７によって蛍光灯５、６の調整を行うようにすれば、自動的に撮像範囲に照射される光の照射量が常時一定とすることができ、作業者の煩雑な調整作業を省略しつつ色彩選別精度を更に向上させることができる。尚、制御手段１７による制御に代えて、作業者がボリューム等でマニュアル調整するようにしてもよい。
【００５８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば判定手段で白茎と判定しなかったものをエアノズルで吹き飛ばし、白茎と選別するものとしてもよい。但し、本実施形態の如く白茎を吹き飛ばして選別するものの方が、装置のランニングコストや茶葉の品質維持の観点からは好ましい。即ち、茶葉中に含まれる少量の白茎を吹き飛ばす方が、その他大量の良品の茶葉を吹き飛ばすよりもエアノズルの駆動回数が断然少ないため、装置のランニングコストが低減できるとともに、良品の茶葉を吹き飛ばした場合、茶葉の剣先が折れてしまうなど品質上の不具合が生じるので、不良品である白茎を吹き飛ばした方が好ましいのである。
【００５９】
更に、茶葉の色彩選別に先立ち設置される標本Ｔは、ＣＣＤカメラに対向する面が同一の色彩となっていれば、他の構成のもの（ブロック状のものやフレームに固定されたステー等）としてもよい。また、標本Ｔの色彩は、着色材の色であっても標本自体の色であってもよく、同一色彩を有した粘着テープ等を板材等に貼付して構成してもよい。更に、標本の設置位置は、ＣＣＤの撮像範囲であれば色彩選別機内のいずれの箇所であってもよい。
【００６０】
勿論、選別すべき対象物も本実施形態の如く茶葉中に含まれた白茎に限らず、黄葉、赤棒又は異物など所定色彩を有した種々のものを判定手段にて判定し、エアノズルで取り除くようにしてもよい。この場合、ＣＣＤカメラの感度設定を適宜変更する必要があるが、茶葉中に含まれた白茎の他、所謂不良品及び異物を選別除去することができる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤカメラの撮像範囲に同一の色彩を有する標本を設置し、該標本をＣＣＤカメラで撮像して判定手段又は光源を調整するので、レンズ収差をも考慮した判定手段による判定を行うことにより色彩選別精度を向上させることができ、また、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤの撮像範囲に照射される光の照射量を客観的に求めることにより色彩選別精度を向上させることができる。
【００６２】
請求項２の発明によれば、ＣＣＤカメラで標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいてしきい値が調整されるので、レンズ収差をも考慮した判定手段による判定を行うことにより色彩選別精度を向上させることができる。
【００６３】
請求項３の発明によれば、ＣＣＤカメラの撮像範囲における中央から外側に亘る出力電圧の減少割合を補正データとして用い、しきい値を補正するので、より素早くしきい値の調整を行うことができる。
【００６４】
請求項４の発明によれば、ＣＣＤカメラで標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて光源の照射量が調整されるので、ＣＣＤの撮像範囲に照射される光の照射量を客観的に求めることにより色彩選別精度を向上させることができる。
【００６５】
請求項５の発明によれば、標本の撮像により得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定された基準レベルとを比較するとともに、出力電圧が基準レベルより高い場合は、光源の照射量を低くするとともに、出力電圧が基準レベルより低い場合は、光源の照射量を高くするよう制御する制御手段を具備したので、自動的に撮像範囲に照射される光の照射量が常時一定とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機を示す側面図
【図２】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機におけるシュート（第１シュート、第２シュート及びそれぞれの下方に配設されたエアノズル）を示す斜視図
【図３】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機における判定手段及びそれと接続された主な構成要素を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機において、ＣＣＤカメラにより得られた画像の出力電圧を示すグラフ
【図５】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機において用いられる標本Ｔを示す模式図
【図６】図４におけるしきい値を調整した後の状態を示すグラフ
【図７】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機における案内部材を示す左側面図及び正面図
【図８】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機における案内部材の脚部及びその間に位置するＣＣＤカメラの撮像範囲を示す模式図
【図９】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機において撮像された画像の画素を示す模式図
【図１０】本発明の第２実施形態に係る茶葉の色彩選別機における判定手段及びそれと接続された主な構成要素を示すブロック図
【図１１】本発明の第２実施形態に係る茶葉の色彩選別機における光源の照度調整工程を示すフローチャート
【符号の説明】
１…第１シュート
２…第２シュート
３、４…ＣＣＤカメラ
５、６…蛍光灯（光源）
７、８…エアノズル
９…フレーム
１０…ホッパ（供給手段）
１１…振動フィーダ（供給手段）
１２…判定手段
１３…第１案内部材
１４…第２案内部材
１５、１６…振動コンベア
１７…制御手段
Ｓ…出力電圧
Ｈ…しきい値（調整前）
Ｈ’…しきい値（調整後）
Ｔ…標本
【発明の属する技術分野】
本発明は、茶葉中の白茎などの所定色彩を有するものを選別して取り除くための茶葉の色彩選別機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、茶葉の色彩に基づいて当該茶葉中から茎等を選別する色彩選別機として、例えば実開平１−８８７８３号公報で開示されているものが挙げられる。同公報で開示された色彩選別機は、シュートに沿って茶葉を整列落下させ、そのシュート下端から落下する茶葉をＣＣＤカメラで撮像するとともに、撮像で得られた画像における各画素の出力電圧に基づいて、茶葉であるか茎であるかを判別し得るものである。
【０００３】
更に詳しくは、シュートの下端から落下する茶葉に対し、ランプで光を照射するとともに、その光が落下中の茶葉に当たって反射したものをＣＣＤカメラが捉えることにより撮像が行われ、そのＣＣＤカメラで得られた画像における各画素の出力電圧が低い場合は、被撮像物が茶葉であると認識する一方、出力電圧が高い場合は、被撮像物が茎であると認識するよう構成されている。
【０００４】
そして、被撮像物が茎であると認識された場合、エアノズルからエアを噴出し、他のものとは落下軌跡を異ならせることにより、茶葉から茎のみを選別し得るよう構成されている。即ち、被撮像物の色彩によってＣＣＤカメラで得られた画像の各画素における出力電圧が異なるため、当該出力電圧と所定基準値とを比較すれば、被撮像物を色彩によって選別することができるのである。
【０００５】
然るに、各画素の出力電圧は、ランプによって照射される光の照射量によって変化するため、所定基準値及び検出される出力電圧の絶対値が異なってしまい、常時一定の選別精度を得るのが難しくなる。具体的には、ランプによる光の照射量が低くなると、出力電圧の振幅は小さくなる一方、ノイズは小さくならないため、ＳＮ比が悪化して精度のよい選別が困難となってしまうのであるで、従来の色彩選別機においては、ランプの寿命等により光の照射量が低くなった場合、ランプに印加する電圧を増加して、常時一定の明るさでＣＣＤカメラによる撮像を行うようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の色彩選別機においては、ランプによって照射される光の照射量が高いのか、或いは低いのかを客観的に判断するための手段を具備していないので、作業者がランプの照射量が低い（即ち、撮像範囲が暗い）と主観的に判断するか、或いはランプの寿命と実際の使用期間とを比較して、間接的にランプの照射量が低いと判断する必要があり、選別精度を向上させるには十分ではなかった。
【０００７】
即ち、同公報で開示された従来の色彩選別機は、ランプの照射量が低い場合、当該ランプに印加する電圧を高くし、常時一定の照射量を得ることができるとしているものの、何をもってランプの照射量が低いと判断するかが開示されておらず、作業者の目視による判断又はランプの使用期間等で照射量の調整を行うことが必要となってしまうのである。このように、客観的な所定基準によらないで、光の照射量を常時一定とすることは極めて困難であるとともに、光の照射量が不安定になる原因ともなり得るのである。
【０００８】
ところで、ＣＣＤカメラの受光部は、通常、レンズで構成されているため、当該レンズが生じる収差によっても、色彩選別精度が悪化してしまうという問題もある。より具体的には、たとえランプの光の照射量が厳密に一定とされた場合であっても、レンズ収差がある限り、出力電圧はＣＣＤカメラの撮像範囲の中央から外側に向かって低くなってしまい、判定手段による判定に悪影響を及ぼすので、色彩選別精度が悪化してしまう原因となるのである。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、茶葉の色彩選別に先立ち、レンズ収差をも考慮した判定手段による判定を行うことにより色彩選別精度を向上させることにあり、第２の目的は、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤの撮像範囲に照射される光の照射量を客観的に求めることにより色彩選別精度を向上させることができる茶葉の色彩選別機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、所定角度傾斜して配設されるとともに、その上部から下部に茶葉を整列させつつ流し得るシュートと、該シュート上に茶葉を供給すべく当該シュートの上部に茶葉を落下させる供給手段と、前記シュートの下部から落下する茶葉を撮像し画像を得るＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラの撮像範囲に対し光を照射する光源と、該ＣＣＤカメラで得られた画像の色彩に基づき、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定する判定手段と、該判定手段により所定色彩を有するものであると判定されたものを吹き飛ばし、前記シュートによる落下軌跡とは異なる軌跡で落下させるエアノズルとを備え、茶葉中の所定色彩を有するものを選別して取り除くための茶葉の色彩選別機であって、茶葉の色彩選別に先立ち、前記ＣＣＤカメラの撮像範囲に同一の色彩を有する標本を設置し、該標本を前記ＣＣＤカメラで撮像して前記判定手段又は光源を調整することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の茶葉の色彩選別機において、前記判定手段が、前記ＣＣＤカメラで得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定されたしきい値とを比較することにより、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定するとともに、前記ＣＣＤカメラで前記標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて前記しきい値が調整されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の茶葉の色彩選別機において、前記ＣＣＤカメラの撮像範囲における中央から外側に亘る出力電圧の減少割合を補正データとして用い、前記しきい値を補正することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の茶葉の色彩選別機において、前記光源が、前記ＣＣＤカメラで前記標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて照射量が調整されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の茶葉の色彩選別機において、前記標本の撮像により得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定された基準レベルとを比較するとともに、前記出力電圧が基準レベルより高い場合は、前記光源の照射量を低くするとともに、前記出力電圧が基準レベルより低い場合は、前記光源の照射量を高くするよう制御する制御手段を具備したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機は、茶葉中の白茎（所定色彩を有するもの）を選別して取り除くためのものであり、図１に示すように、床面に固設されたフレーム９と、上下２段に配設された第１シュート１及び第２シュート２と、ＣＣＤカメラ３及び４と、光源としての蛍光灯５及び６と、エアノズル７及び８と、判定手段１２（図３参照）と、第１案内部材１３及び第２案内部材１４とから主に構成されている。
【００１６】
フレーム９は、少なくとも梁９ａ〜９ｄを含むものであり、このうち梁９ａ上にはＣＣＤカメラ３が配設されて第１シュート１から落下する茶葉を撮像するとともに、梁９ｂ上にはＣＣＤカメラ４が配設されて第２シュート２から落下する茶葉を撮像するよう構成されている。また、梁９ｄからステーＳ１及びＳ２が垂下して形成され、これらステーＳ１、Ｓ２のそれぞれにエアノズル７、蛍光灯５が固定されるとともに、同様に、梁９ａからステーＳ３及びＳ４が垂下して形成され、これらステーＳ３及びＳ４のそれぞれにエアノズル８、蛍光灯６が固定されている。
【００１７】
一方、フレーム９の梁９ｃ上には、ホッパ１０及び振動フィーダ１１が配設されており、ホッパ１０から供給された茶葉を振動しつつ第１シュート１の上部まで搬送し得るよう構成されている。かかる供給手段により、第１シュート１上部には茶葉が所定量ずつ均等に供給されることとなり、以下の色彩選別を容易とすることができる。
【００１８】
第１シュート１及び第２シュート２は、薄板材を図２の如く折り曲げ形成して所定角度傾斜して上下２段に形成されたものであり、上段の第１シュート１から下段の第２シュート２に亘って順次茶葉を流し得るものである。このような折り曲げ形状により、傾斜方向に凹溝１ａ及び２ａが複数並列して形成されることとなり、かかる凹溝１ａ及び２ａに沿ってシュート１及び２の上部から下部に茶葉を整列させつつ流し得るよう構成されている。尚、本実施形態においては、凹溝１ａ及び２ａが断面略Ｖ字形状とされ、茶葉の整列をより良好なものとしているが、他の形状（断面略Ｕ字等）としてもよい。
【００１９】
エアノズル７及び８は、同図に示すように、第１シュート１及び第２シュート２の表面（上面）側に各々配設され、後述する判定手段１２により所定色彩を有するものであると判定されたもの（本実施形態においては白茎）を吹き飛ばし、第１シュート１又は第２シュート２による落下軌跡とは異なる軌跡で落下させるものである。
【００２０】
即ち、エアノズル７及び８は、第１シュート１の凹溝１ａ及び２ａに対応して複数並列に配設され、これら第１シュート１又は第２シュート２から落下する茶葉のうち、エアノズル７又は８が駆動して吹き飛ばされたものは、通常の落下軌跡より下方の軌跡に沿って落下（遠方側に落下）するよう構成されているのである。ここで、本実施形態においては、判定手段１２にて白茎と色彩判定したものをエアノズル７及び８にて吹き飛ばすよう構成されているが、良品の茶葉（即ち、白茎でない茶葉）と色彩判定したものをエアノズル７及び８からのエアにて吹き飛ばすよう構成してもよい。
【００２１】
蛍光灯５及び６は、ＣＣＤカメラ３及び４のそれぞれの撮像範囲に光を照射するものであり、夫々が第１シュート１及び第２シュート２の幅方向に延設されるよう構成されている。更に、これら蛍光灯５及び６は、ステーＳ２及びＳ４に固定されているので、ＣＣＤカメラ３及び４の撮像範囲外であって、且つ、当該撮像範囲より上側に配設されることとなっている。尚、これら蛍光灯５及び６に代えて他の光源（例えばハロゲンランプ、発熱電球、キセノンランプ又はＬＥＤ等）としてもよい。
【００２２】
然るに、蛍光灯５及び６による光の照射によって、ＣＣＤカメラ３及び４によって得られる画像をより鮮明とし、後述する判定手段１２による判定をより精度良く行うことができるとともに、これら蛍光灯５及び６がＣＣＤカメラ３及び４の撮像範囲より上側に配設されているので、エアノズル７、８で吹き飛ばされたものが蛍光灯５や６に干渉してしまうのを回避することができる。
【００２３】
即ち、エアノズル７、８は、第１シュート１及び第２シュート２の表面（上面）側に各々配設され、その駆動により、通常の落下軌跡より下方の軌跡に沿って落下させる構成とされているので、撮像範囲より下方に蛍光灯５及び６が配設されていると、吹き飛ばされたものが干渉してしまうのに対し、これを回避することができるのである。
【００２４】
ＣＣＤカメラ３及び４は、第１シュート１及び第２シュート２から落下する茶葉を当該シュート１及び２の裏面（下面）側から撮像してデジタル画像を得るものであり、当該第１シュート１又は第２シュート２の直下における幅方向一列に撮像範囲が設定されている。即ち、ＣＣＤカメラ３及び４によって得られる画像のうち、色彩選別の対象とされるセンシング範囲のことを撮像範囲としている。尚、ＣＣＤカメラ３及び４にて撮像範囲のアナログ画像を得るように構成してもよい。
【００２５】
かかるＣＣＤカメラ３及び４の受光部は、汎用的ＣＣＤカメラと同様、レンズにより構成されており、蛍光灯５、６から照射された光が被撮像物に当り、その反射した光がレンズに入射することにより、ＣＣＤカメラによる撮像が行われる。即ち、被撮像物が有する色彩により、レンズを介して入射する反射光のレベル（輝度）が異なるので、そのレベルが画像の各画素に反映されて、色彩に応じた出力電圧とされる。
【００２６】
また、ＣＣＤカメラ３及び４は、撮像した画像を画素データとして保持するものであるため、第１シュート１及び第２シュート２の直下における幅方向一列の画素が上記撮像範囲を成すこととなる。かかる画素は、図９に示すように、一つの凹溝１ａ又は２ａに対応する部位に複数配置（同図中Ｇ１〜Ｇ８）することとなり、これら画素Ｇ１〜Ｇ８のうち、いずれか１つの画素における出力電圧が後述するしきい値を超えた場合、白茎であると判定する。尚、撮像範囲をいずれの高さで設定するかは、適宜決定されるものとし、蛍光灯５及び６やエアノズル７及び８の配設位置や向き等によって色彩判定するのに最も適当な高さに調整されるのが好ましい。
【００２７】
更に、ＣＣＤカメラ３及び４は、図３で示すように、それぞれ判定手段１２と電気的に接続されている。かかる判定手段１２は、例えばマイコンから成るもので、ＣＣＤカメラ３及び４で得られた画像（即ち、撮像範囲の画素）の色彩に基づき、撮像した茶葉が白茎であるか否か（被撮像物が所定色彩を有するものであるか否か）を判定するものである。即ち、撮像した画像の画像処理により白茎を識別し得れば足り、２値化処理して白黒判定してもよいし、色調（濃淡）を加味した画像処理を施してもよい。
【００２８】
具体的には、ＣＣＤカメラ３及び４で撮像した画像の出力電圧（白色では出力電圧が大きく、黒色に近くなるほど出力電圧は小さくなる）を縦軸に、撮像範囲における幅方向の位置を横軸にとってグラフ化すると所定の波形が得られるが、かかる波形のうち出力電圧（入力レベル）が所定のしきい値より高い部位は白茎とされ、低い部位は白茎でないと判定される。
【００２９】
ここで、既述のように、ＣＣＤカメラ３及び４の受光部は、レンズで構成されているため、レンズ収差が生じている。このレンズ収差とは、レンズの中央において入射される光の密度の方が、外側より相対的に高くなる現象をいい、これに伴い、同一の色彩を有する被撮像物を撮像した場合であっても、図４の符号Ｓで示すように、出力電圧は、撮像範囲の中央から外側に亘って減少してしまう。
【００３０】
このまま、同図中Ｈで示すような、直線状のしきい値Ｈを設定すると、同一の色彩を有する被撮像物を撮像した場合であっても、撮像範囲の中央近傍においては白茎と判定され、それより外側においては白茎でないと判定される。このように、同一の色彩の被撮像物を撮像したにもかかわらず、当該被撮像物の位置によって白茎であるか否かの判定が変わってしまい、誤判定を生じてしまうのが明らかである。
【００３１】
本実施形態においては、上記誤判定を回避すべく、茶葉の色彩選別に先立ち、図５に示すように、同一の色彩（グレーや白色等）を有する標本Ｔ（テストピース）をＣＣＤカメラ３、４にて撮像するとともに、その撮像範囲における中央から外側に亘る出力電圧の減少割合を補正データとして用い、しきい値Ｈを補正するよう構成されている。
【００３２】
尚、このような標本Ｔは、木製や金属製等の板材における少なくともＣＣＤカメラ３、４と対向する面がグレーや白等同一の色彩にて着色されたものから成り、シュート１及び２上に茶葉を流す前にＣＣＤカメラ３、４の撮像範囲（即ち、茶葉の落下軌跡上の位置）に設置されるものである。勿論、以下のしきい値Ｈ’調整作業が終了した後は、標本Ｔを取り外し、本来の色彩選別作業が行われることとなるが、色彩選別作業時に茶葉が通過しない部位（第１シュート１及び第２シュート２における隣り合う凹溝１ａ、２ａ位置する凸部等）に標本Ｔを設置することによりＣＣＤカメラ３、４の撮像範囲の一部に配設するようにすれば、当該標本Ｔを常時設置しておき調整することができる。
【００３３】
レンズ収差を考慮したしきい値Ｈ’は、Ｈ’＝しきい値Ｈ×出力電圧Ｓの減少割合−黒データなる演算式にて求めることができる。ここで、演算式中の「黒データ」とは、ＣＣＤカメラの暗時出力電圧特性により遮光時（黒レベル）においても得られる出力電圧のことをいい、露光時間と温度に比例した値のことをいう。このように黒データを減算することにより、暗時の出力電圧の安定化（即ち、出力電圧Ｓの安定化）を図ることができる。
【００３４】
例えば、上記演算式における減少割合として、中央を１００％（即ち、乗じる値が１とされる）とするとともに、外側を１％（即ち、乗じる値が０．０１とされる）とした場合、図６に示すような、しきい値Ｈ’が得られる。該しきい値Ｈ’によれば、レンズ収差を考慮した判定手段１２による判定を行うことができ、より色彩選別精度を向上させることができる。また、上記の如き簡易な演算式によって補正データを得るとともに、レンズ収差を考慮したしきい値Ｈ’を求めることができるので、しきい値調整作業をより素早く行うことができる。
【００３５】
ここで、上記の如くレンズ収差を考慮してしきい値Ｈ’を演算式にて求める他、ＣＣＤ出力データ側で補正するようにしてもよい。その場合、具体的には、図４のように得られる出力電圧Ｓを、しきい値Ｈに合わせて直線状に補正することとなる。即ち、標本で得られた補正量をしきい値設定側に加味して補正する方法とＣＣＤ出力データ側に加味して補正する方法の何れであってもよい。
【００３６】
更に、上記の如く標本Ｔを用いているので、客観的判断基準に基づいてレンズ収差を考慮したしきい値Ｈ’を求めることができ、色彩選別精度を更に向上させることができる。尚、色彩選別に先立ち、ＣＣＤカメラ４、４にて標本Ｔを撮像し、その出力電圧に基づいてしきい値を求めるものであれば、他の補正方法（出力電圧Ｓの減少割合を補正データとして用いないもの等）によるものであってもよい。即ち、判定手段１２は、ＣＣＤカメラ３、４で標本Ｔを撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいてしきい値を調整するものであれば足りる。
【００３７】
また、判定手段１２は、エアノズル７、８とも電気的に接続されており、判定手段１２による色彩判定に基づきエアノズル７、８が制御されるよう構成されている。これにより、判定手段１２が白茎であると判定した場合、エアノズル７又は８を駆動させ、吹き飛ばして落下軌跡を異ならせることにより選別可能とされているのである。
【００３８】
第１案内部材１３及び第２案内部材１４は、エアノズル７、８により吹き飛ばされたもの（本実施形態においては白茎と判定された茶葉）を案内し、所定の位置（振動コンベア１６の部位１６ａ、１６ｂ）まで落下させるもので、このうち第１案内部材１３は、第１シュート１から落下するものにおいて吹き飛ばされた白茎を案内し、第２案内部材１４は、第２シュート２から落下するものにおいて吹き飛ばされた白茎を案内するよう構成されている。
【００３９】
第１案内部材１３は、図７に示すように、第１シュート１及び第２シュート２の幅方向へ２又に分岐して形成されたもので、上下端が開口しつつ側面が板材で囲まれて構成されている。この第１案内部材１３は、２又に分岐した先の一対の脚部１３ａ及び１３ｂを有し、これら脚部１３ａ及び１３ｂがフレーム９の梁９ｂに固定されている。尚、脚部１３ａ及び１３ｂに跨った底面は、傾斜面１３ａａ及び１３ｂａを成しており、エアノズル７で吹き飛ばされて第１案内部材１３に落下した白茎のうち、傾斜面１３ａａ又は１３ｂａ上に落下したものは当該傾斜面１３ａａ又は１３ｂａに沿って左右いずれかの脚部１３ａ又は１３ｂまで滑り、そこから落下する一方、傾斜面１３ａａ又は１３ｂａより側方に落下したものは直に脚部１３ａ又は１３ｂから落下する。
【００４０】
このように、第１案内部材１３が、左右の脚部１３ａ及び１３ｂを有した２又形状とされることにより、図８で示すように、ＣＣＤカメラ４の撮像範囲（同図中斜線で示した部分）を回避した形状とすることができ、本実施形態の如くシュートが上下２段に亘って配設され、且つ、案内部材がＣＣＤカメラとシュートとの間に位置する場合であっても、常に正確に色彩選別することができる。
【００４１】
一方、第２案内部材１４は、エアノズル８で吹き飛ばされた白茎を振動コンベア１６の部位１６ａに案内しつつ落下させるもので、第２シュート２の下方から部位１６ａまで延びる略板状のもので構成されている。尚、本実施形態においては、第２シュート２の下方に更なる別途のシュートが形成されておらず、そのシュートの直下における撮像範囲が存在しないので、第１案内部材１３の如き撮像範囲を回避した形状とする必要がない（即ち、単なる板材による案内で十分）のである。
【００４２】
上記構成の茶葉の色彩選別機によれば、ホッパ１０に供給された茶葉は、振動フィーダ１１を介して第１シュート１の上部に至り、そこから各凹溝１ａに沿って流れることとなり、当該第１シュート１の下部から落下する。その際、蛍光灯５により照らされた撮像範囲をＣＣＤカメラ３が撮像し、デジタル画像を得るとともに、その画像データを判定手段１２に送信する。
【００４３】
かかる判定手段１２において、落下中の茶葉が白茎でないと色彩判定した場合、エアノズル７の停止状態を維持する一方、白茎であると色彩判定した場合、エアノズル７を駆動させ、当該落下中の茶葉にエアを吹き付ける。このとき、判定手段１２のしきい値は、予め標本Ｔに基づく補正が行われているため、誤判定が回避される。
【００４４】
判定手段１２により、レンズ収差を考慮した判定により白茎とされたものは、エアを吹き付けられて吹き飛ばされ、他のものとは落下軌跡を異ならせて、第１案内部材１３に落下する。尚、エアが吹き付けられない茶葉は、そのまま落下して第２シュート２を流れることとなる。
【００４５】
第１案内部材１３内に落下した白茎は、傾斜面１３ａａ、１３ｂａを滑って、又は直に左右の脚部１３ａ又は１３ｂに至り、そこから振動コンベア１６の部位１６ｂに落下する。一方、第２シュート２を流れる茶葉は、その下部から落下する過程において、上記と同様、蛍光灯６により照らされつつＣＣＤカメラ４で撮像される。このとき、既述の如く、ＣＣＤカメラ４の撮像範囲は、第１案内部材１３によって妨げられず、良好な撮像を行うことができる。
【００４６】
ＣＣＤカメラ４で得られたデジタル画像のデータは判定手段１２に送信され、上記と同様の色彩判定が行われる。このときの判定手段１２におけるしきい値も、予め標本Ｔに基づく補正が行われているため、誤判定が回避されている。そして、判定手段１２で白茎でないと判定された場合、エアノズル８の停止状態は維持され、その茶葉はそのまま落下して振動コンベア１５に至る一方、白茎であると判定された場合、エアノズル８が駆動され、エアを吹き付けることによって、その白茎を第２案内部材１４に吹き飛ばし、振動コンベア１６の部位１６ａに落下させる。
【００４７】
振動コンベア１５に落下した良品と判定された茶葉は、製茶工程における次工程に搬送されることとなり、振動コンベア１６に落下した白茎と判定された茶葉は所定の場所へ搬送されることとなる。このように、色彩選別後のものを各々振動コンベア上に落下させているので、その後の搬送作業を容易とすることができる。尚、かかる振動コンベアに代えて、回収箱を第１案内部材１３又は第２案内部材１４下に配設し、それぞれを回収するよう構成してもよい。
【００４８】
本実施形態によれば、上下２段に亘って第１シュート１及び第２シュート２を配設し、２回の色彩選別を行うよう構成したので、より精度良く茶葉から白茎を選別することができる。また、第１シュート１落下時に白茎であると判定されたものは、振動コンベア１６の部位１６ｂに落下し、第２シュート２落下時に白茎であると判定されたものは、振動コンベア１６の部位１６ａに落下するよう構成されているので、選別精度の悪い方（通常は１回目に選別された部位１６ｂに落下したもの）を更にホッパ１０に供給し、選別精度を向上させることができる。
【００４９】
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。
本実施形態に係る茶葉の色彩選別機は、上記第１実施形態と同様、茶葉中の白茎（所定色彩を有するもの）を選別して取り除くためのものであり、図１に示すように（外観は、第１実施形態と略等しい）、床面に固設されたフレーム９と、上下２段に配設された第１シュート１及び第２シュート２と、ＣＣＤカメラ３及び４と、光源としての蛍光灯５及び６と、エアノズル７及び８と、判定手段１２（図９参照）と、制御手段（同図９参照）、第１案内部材１３及び第２案内部材１４とから主に構成されている。尚、第１実施形態と同様の構成のものには、同一の符号を付すとともに、その詳細については割愛する。
【００５０】
判定手段１２は、第１実施形態と同様、レンズ収差を考慮してしきい値が調整され、ＣＣＤカメラ３及び４で得られた画像（即ち、撮像範囲の画素）の色彩に基づき、撮像した茶葉が白茎であるか否か（被撮像物が所定色彩を有するものであるか否か）を判定するものである。尚、この判定手段１２を、レンズ収差を考慮した調整がなされていない（しきい値が標本Ｔの撮像に基づき調整されていない）ものとしてもよい。
【００５１】
また、判定手段１２は、図１０に示すように、ＣＣＤカメラ３、４及びエアノズル７、８と電気的に接続されており、ＣＣＤカメラ３、４の画像データが送信される一方、エアノズル７、８の駆動制御を行い得るよう構成されている。即ち、ＣＣＤカメラ３、４で撮像した被撮像物が白茎であると判定された場合、エアノズル７又は８を駆動させ、吹き飛ばして落下軌跡を異ならせることにより選別可能とされているのである。
【００５２】
更に、判定手段１２には、制御手段１７が電気的に接続されており、かかる制御手段１７には蛍光灯５、６（厳密には、これら蛍光灯５、６に電圧を印加するための調整器等）が接続されている。これにより、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤカメラ３、４で標本Ｔ（第１実施形態と同様のもの）を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて、蛍光灯５、６の光の照射量（照度）を自動的に調整することができる。以下に、制御手段１７における照度の自動調整について説明する。
【００５３】
図１１に示すように、まず所定の基準レベル（飽和しないレベル）を設定（Ｓ１）しておき、標本Ｔの撮像（Ｓ２）を行う。この撮像により得られた画像における出力電圧と設定された基準レベルとを比較（Ｓ３）し、これらが等しい（許容誤差範囲内）か、或いは等しくないか（許容誤差範囲を超えた）かを判定（Ｓ４）する。
【００５４】
出力電圧が基準レベルと等しい場合は、調整作業を終了する一方、等しくない場合は、蛍光灯５、６に印加される電圧が制御される（Ｓ５）。かかる電圧制御工程では、出力電圧が基準レベルより高い場合は、蛍光灯５、６の光の照射量を低くすべく電圧を所定量下げる一方、出力電圧が基準レベルより低い場合は、蛍光灯５、６の光の照射量を高くすべく電圧を所定量上げる制御が行われる。
【００５５】
上記の如く制御された電圧にて蛍光灯５、６に電力供給し、その時の電圧が予め設定された上限値より高いか否かを判定する（Ｓ６）。当該電圧が上限値より高い場合は、蛍光灯５、６の交換を促すための交換表示を行い（Ｓ８）、上限値より低い場合は、予め設定された下限値より低いか否かを判定する（Ｓ７）。そして、当該電圧が下限値より低い場合は、別途の調整が必要であることを表示（Ｓ９）する一方、下限値より高い場合は、再び基準レベルと出力電圧とが等しいか否かの判定（Ｓ４）が行われる。以下の工程は、上記と同様である。
【００５６】
尚、蛍光灯５、６に印加する電圧を高くすると、管電流が増加し、光の照射量が増加するとともに、印加する電圧を低くすると、管電流が減少し、光の照射量が減少する。また、別途のタイマ等を用いて、上記自動調整を例えば１時間毎に行うようにするのが好ましい。
【００５７】
上記の如く、制御手段１７によって蛍光灯５、６の調整を行うようにすれば、自動的に撮像範囲に照射される光の照射量が常時一定とすることができ、作業者の煩雑な調整作業を省略しつつ色彩選別精度を更に向上させることができる。尚、制御手段１７による制御に代えて、作業者がボリューム等でマニュアル調整するようにしてもよい。
【００５８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば判定手段で白茎と判定しなかったものをエアノズルで吹き飛ばし、白茎と選別するものとしてもよい。但し、本実施形態の如く白茎を吹き飛ばして選別するものの方が、装置のランニングコストや茶葉の品質維持の観点からは好ましい。即ち、茶葉中に含まれる少量の白茎を吹き飛ばす方が、その他大量の良品の茶葉を吹き飛ばすよりもエアノズルの駆動回数が断然少ないため、装置のランニングコストが低減できるとともに、良品の茶葉を吹き飛ばした場合、茶葉の剣先が折れてしまうなど品質上の不具合が生じるので、不良品である白茎を吹き飛ばした方が好ましいのである。
【００５９】
更に、茶葉の色彩選別に先立ち設置される標本Ｔは、ＣＣＤカメラに対向する面が同一の色彩となっていれば、他の構成のもの（ブロック状のものやフレームに固定されたステー等）としてもよい。また、標本Ｔの色彩は、着色材の色であっても標本自体の色であってもよく、同一色彩を有した粘着テープ等を板材等に貼付して構成してもよい。更に、標本の設置位置は、ＣＣＤの撮像範囲であれば色彩選別機内のいずれの箇所であってもよい。
【００６０】
勿論、選別すべき対象物も本実施形態の如く茶葉中に含まれた白茎に限らず、黄葉、赤棒又は異物など所定色彩を有した種々のものを判定手段にて判定し、エアノズルで取り除くようにしてもよい。この場合、ＣＣＤカメラの感度設定を適宜変更する必要があるが、茶葉中に含まれた白茎の他、所謂不良品及び異物を選別除去することができる。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤカメラの撮像範囲に同一の色彩を有する標本を設置し、該標本をＣＣＤカメラで撮像して判定手段又は光源を調整するので、レンズ収差をも考慮した判定手段による判定を行うことにより色彩選別精度を向上させることができ、また、茶葉の色彩選別に先立ち、ＣＣＤの撮像範囲に照射される光の照射量を客観的に求めることにより色彩選別精度を向上させることができる。
【００６２】
請求項２の発明によれば、ＣＣＤカメラで標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいてしきい値が調整されるので、レンズ収差をも考慮した判定手段による判定を行うことにより色彩選別精度を向上させることができる。
【００６３】
請求項３の発明によれば、ＣＣＤカメラの撮像範囲における中央から外側に亘る出力電圧の減少割合を補正データとして用い、しきい値を補正するので、より素早くしきい値の調整を行うことができる。
【００６４】
請求項４の発明によれば、ＣＣＤカメラで標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて光源の照射量が調整されるので、ＣＣＤの撮像範囲に照射される光の照射量を客観的に求めることにより色彩選別精度を向上させることができる。
【００６５】
請求項５の発明によれば、標本の撮像により得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定された基準レベルとを比較するとともに、出力電圧が基準レベルより高い場合は、光源の照射量を低くするとともに、出力電圧が基準レベルより低い場合は、光源の照射量を高くするよう制御する制御手段を具備したので、自動的に撮像範囲に照射される光の照射量が常時一定とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機を示す側面図
【図２】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機におけるシュート（第１シュート、第２シュート及びそれぞれの下方に配設されたエアノズル）を示す斜視図
【図３】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機における判定手段及びそれと接続された主な構成要素を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機において、ＣＣＤカメラにより得られた画像の出力電圧を示すグラフ
【図５】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機において用いられる標本Ｔを示す模式図
【図６】図４におけるしきい値を調整した後の状態を示すグラフ
【図７】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機における案内部材を示す左側面図及び正面図
【図８】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機における案内部材の脚部及びその間に位置するＣＣＤカメラの撮像範囲を示す模式図
【図９】本発明の第１実施形態に係る茶葉の色彩選別機において撮像された画像の画素を示す模式図
【図１０】本発明の第２実施形態に係る茶葉の色彩選別機における判定手段及びそれと接続された主な構成要素を示すブロック図
【図１１】本発明の第２実施形態に係る茶葉の色彩選別機における光源の照度調整工程を示すフローチャート
【符号の説明】
１…第１シュート
２…第２シュート
３、４…ＣＣＤカメラ
５、６…蛍光灯（光源）
７、８…エアノズル
９…フレーム
１０…ホッパ（供給手段）
１１…振動フィーダ（供給手段）
１２…判定手段
１３…第１案内部材
１４…第２案内部材
１５、１６…振動コンベア
１７…制御手段
Ｓ…出力電圧
Ｈ…しきい値（調整前）
Ｈ’…しきい値（調整後）
Ｔ…標本
Claims (5)
- 所定角度傾斜して配設されるとともに、その上部から下部に茶葉を整列させつつ流し得るシュートと、
該シュート上に茶葉を供給すべく当該シュートの上部に茶葉を落下させる供給手段と、
前記シュートの下部から落下する茶葉を撮像し画像を得るＣＣＤカメラと、
該ＣＣＤカメラの撮像範囲に対し光を照射する光源と、
該ＣＣＤカメラで得られた画像の色彩に基づき、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定する判定手段と、
該判定手段により所定色彩を有するものであると判定されたものを吹き飛ばし、前記シュートによる落下軌跡とは異なる軌跡で落下させるエアノズルと、
を備え、茶葉中の所定色彩を有するものを選別して取り除くための茶葉の色彩選別機であって、
茶葉の色彩選別に先立ち、前記ＣＣＤカメラの撮像範囲に同一の色彩を有する標本を設置し、該標本を前記ＣＣＤカメラで撮像して前記判定手段又は光源を調整することを特徴とする茶葉の色彩選別機。 - 前記判定手段は、前記ＣＣＤカメラで得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定されたしきい値とを比較することにより、被撮像物が所定色彩を有するものであるか否かを判定するとともに、前記ＣＣＤカメラで前記標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて前記しきい値が調整されることを特徴とする請求項１記載の茶葉の色彩選別機。
- 前記ＣＣＤカメラの撮像範囲における中央から外側に亘る出力電圧の減少割合を補正データとして用い、前記しきい値を補正することを特徴とする請求項２記載の茶葉の色彩選別機。
- 前記光源は、前記ＣＣＤカメラで前記標本を撮像して得られた画像における画素毎の出力電圧に基づいて照射量が調整されることを特徴とする請求項１記載の茶葉の色彩選別機。
- 前記標本の撮像により得られた画像における画素毎の出力電圧と所望に設定された基準レベルとを比較するとともに、前記出力電圧が基準レベルより高い場合は、前記光源の照射量を低くするとともに、前記出力電圧が基準レベルより低い場合は、前記光源の照射量を高くするよう制御する制御手段を具備したことを特徴とする請求項４記載の茶葉の色彩選別機。
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-
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