JP2004101285A

JP2004101285A - 穀粒品質判定装置の精度管理方法

Info

Publication number: JP2004101285A
Application number: JP2002261620A
Authority: JP
Inventors: Michio Kawanaka; 川中　道夫; Masanori Sugimoto; 杉本　真規
Original assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】出荷対象となる穀粒品質判定装置同士での判定レベルの調整精度が一様化されるとともに出荷後の光学的測定値の変化に対しても出荷時での判定レベルを使用できるようにして精度悪化を防止できる穀粒品質判定装置の精度管理方法を提供する。
【解決手段】穀粒サンプルの各一粒毎に光照射することにより該サンプルからの反射光および透過光を検出し、該検出した結果を予め設定されている判定レベルと比較してサンプルの品質ランクを判定する穀粒品質判定に際して、均一品質で大量生産可能な材料で形成された疑似粒を測定して得た光学的測定値を、その基準値と比較し、精度を維持・管理することを特徴とする。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穀粒品質判定装置の精度管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米粒などの穀粒の品質ランクの判定に用いられる構成としては、判定対象となる試料の一粒毎に光を照射して得られる反射光および透過光に基づき品質ランクを判定する構成がある。この場合に判定される品質ランクとしては、玄米の場合、正常な色の整粒、青みがかった未熟粒、虫食いなどにより黒色を帯びた被害粒、茶色に変色している着色粒、透明度のない青あるいは白死米さらに胴割れなどの類別が挙げられる。
品質ランクの判定に際しては、穀粒品質判定装置における判定部に予め登録されている判定レベルが実際の穀粒から得られた光量の検知結果との比較に用いられるが、この判定レベルは出荷される際に各穀粒品質判定装置毎に調整されて各穀粒品質判定装置での判定精度を確保できる状態とされる。このような調整は各穀粒品質判定装置での部品の加工誤差や組み立て誤差等の不均一性に拘わらず一定した品質判定が行えることを目的として行われる。
従来、穀粒品質判定装置での判定レベルの調整作業は、穀物検査基準に従って判定される複数の品質ランクを有する試料玄米を標準試料として測定した品質ランクと、製造された穀粒品質判定装置に予め登録されている判定レベルで測定した品質ランクとを比較し、それらの比較値が所定の許容範囲内に収まるまで予め設定されている判定レベルを調整し直すことを内容としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−１６７６６１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
各穀粒品質判定装置の出荷時に行われる判定レベルの調整作業には、試料玄米をサンプルとして用いるようになっているが、穀粒品質判定装置の製造台数が増えるに従い試料玄米も増加すると、品質が均一な試料玄米を準備することが難しくなる。つまり、所定条件の品質を得るために用いられる試料玄米として実際には同じ品質のものが得にくいためにサンプル数の増加によって準備された試料玄米同士の品質を均一なものに維持することが難しいのが現状である。
しかも、試料玄米は環境変化の影響を受けやすく、保存期間の長さによって変質等により品質変化をきたすことがあり、同じ品質のものとして何回も使用することができない場合がある。
このように穀粒の品質ランクを判定する基準となるデータを試料玄米により得る場合には穀粒品質判定装置同士での判定精度が均一化しないという問題がある。さらに、品質ランク判定用の判定レベルは、各装置毎に作成されるので、統一された判定レベルではなく、判定レベルの管理が繁雑であった。
【０００５】
一方、出荷後の穀粒品質判定装置では、経時により光学的測定値が出荷当初に比べて変化し、品質判定精度が低下する場合がある。このような原因は検知に用いられる部材の経時的な精度劣化などが挙げられ、例えば、実際の試料に基づき判定された品質ランクが偏倚するなどの現象が発生し、実際の試料の品質ランクと一致しないことにも繋がる虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、穀粒品質判定装置を用いる場合の精度管理に鑑み、出荷対象となる穀粒品質判定装置同士での判定レベルの調整精度が一様化されるとともに出荷後の光学的測定値変化に対しても出荷時での判定レベルで使用できる穀粒品質判定装置の精度管理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、穀粒サンプルの各一粒毎に光照射することにより該サンプルからの反射光および透過光を検出し、該検出した結果を予め設定されている判定レベルと比較してサンプルの品質ランクを判定する穀粒品質判定に際して、均一品質で大量生産可能な材料で形成された疑似粒を測定して得た光学的測定値を、その基準値と比較し、精度を維持・管理することを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記疑似粒は、実際の穀粒の色、形状および損傷状態に似せて成形された樹脂部材が用いられることを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記疑似粒を複数種類用意し、各疑似粒の光学的測定値に関する平均値や分布状態を精度管理データとして用いることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記疑似粒を複数種類用意し、各疑似粒の光学的測定値に関する平均値の差を精度管理データとして用いることを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の発明に加えて、疑似粒を測定する際に基準となる光学的測定値と、製造段階で疑似粒を測定した各装置の光学的測定値とを比較し、比較差を解消するための補正係数を求め、実際の穀粒測定時に該補正係数を光学的測定値に導入することを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の発明に加えて、疑似粒を測定した際に基準となる光学的測定値と、点検時に疑似粒を測定した各装置の光学的測定値とを比較し、比較差が所定の許容範囲内である場合に補正係数を更新し、所定の許容範囲を逸脱する場合には点検、修理を促して判定精度を維持させることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図により本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る精度管理方法が適用される穀粒品質判定装置のうちで、米粒を品質ランクの判定対象とする穀粒品質判定装置を示す説明図である。
図１に示す構成においては、縦・横マトリクス状に試料収容孔１ａを配列させた試料皿１を備え、この試料収容孔１ａの横一列に対応するように光学センサである上側ラインセンサ３Ａ及び下側ラインセンサ３Ｂを配備した測定部３を設けて、この測定部３を縦方向（矢印方向）に走査移動させることで、試料収容孔１ａ内に収容された米粒の品質判定を各粒毎に行うものである。
【００１４】
図１に示す穀粒品質判定装置には、走査移動される測定部３の移動方向前方に試料供給部１０が設けられている。この試料供給部１０は試料整列ローラ１１と供給ホッパ１２とを備えてる。試料整列ローラ１１は、光学センサ（上側ラインセンサ３Ａ及び下側ラインセンサ３Ｂ）の移動方向前方に配置され、光学走査ユニット３Ｃの前方に装着されて測定部３と一体に移動するローラ支持部１１Ａに軸支されて、駆動モータ１３によって回転駆動されるものである。また、この試料整列ローラ１１は試料皿１の表面に摺接しており、摺接外周面の摺動方向が走査移動方向と一致する方向（矢印方向）に回転駆動されている。
【００１５】
さらに穀粒品質判定装置には、試料整列ローラ１１の更に移動方向前方に供給ホッパ１２が設けられている。この供給ホッパ１２は、上方から供給される米粒を試料皿１の上面にばらまくために設けられるものであり、ローラ支持部１１Ａ上に装着されて測定部３と一体に走査移動する。
【００１６】
また、試料皿１に下側には透明板２０が配置される。この透明板２０は光学走査ユニット３Ｃに装着された支持部２０ａに支持されて測定部３と一体に走査移動するように設けられている。この透明板２０は、試料皿１の試料収容孔１ａを下から覆う領域が光学センサの対面位置と試料供給部１０の試料供給領域とを少なくとも覆う領域に限られている。そして、この透明板２０の下方には回収箱２１が配備されている。
【００１７】
このような構成の穀粒品質判定装置によると、供給ホッパ１２から供給された試料Ｍは、試料整列ローラ１１の前方における試料皿１の表面上にばらまかれる。そして測定部３の走査移動が進むにつれてばらまかれた試料Ｍに試料整列ローラ１１が作用して試料Ｍは試料皿１の横方向に拡げられる。これによって試料整列ローラ１１が上を通過した試料収容孔１ａ内には漏れなく試料Ｍが収容されて、その後の測定部３での測定処理がなされることになる。
【００１８】
そして、測定部３での測定処理が終了した試料Ｍは、測定部３と共に移動する透明板２０の保持エリアから外れることになるので、試料皿１の下側に落下して回収箱２１上に自動排出されることになる。ここで、回収箱２１は測定部３と共に移動して順次落下する試料Ｍを回収するようにしても良いし、予め試料皿１の下側全面に配備しておいても良い。
【００１９】
図２は本発明の実施形態に係る精度管理方法を実施するために用いられる穀粒品質判定装置のシステム構成図である。
図２に示すシステム構成は、上述した上側ラインセンサ３Ａと下側ラインセンサ３Ｂとを備えた測定部３と、測定部３の走査移動を行わせる駆動制御部４Ａおよび測定部３からの検知信号を取り込んで予め設定されている判定レベルと比較演算する演算制御部４Ｂ、そして演算制御部４Ｂでの比較データや駆動制御のためのシーケンスプログラムを記憶する記憶部４Ｃを備えた制御部４で構成されている。
光学センサである測定部３の上側ラインセンサ３Ａと下側ラインセンサ３Ｂの構成は、試料皿１の試料収容孔１ａに収容された試料Ｍ（米粒）に光を照射する光源３０と、試料Ｍからの反射光又は透過光を撮像面に結像させる結像光学系３１と、結像光学系３１に入射した光を光電変換するための光電変換部３２とを備えている。そして、この各構成要素は、試料皿１における試料収容孔１ａの横一列に対応してアレイ状に配列されており、横一列分のライン走査を行う構成になっている。
【００２０】
図２に示すシステム構成においては、上下側ラインセンサ３Ａ，３Ｂの受光軸間に若干の間隔ｘ（数ｍｍ）を設けている。これによると、例えば上側ラインセンサ３Ａの光源３０によって照射された光を、破線で示すように米粒の長軸方向斜めに向かって透過させ、この透過光を下側ラインセンサ３Ｂの光電変換部３２で受光することができる。これによると、胴割れ等で米粒内に大きな屈折率変化がある場合にはこれを受光量変化として検出することができるので、この検出値から米粒の状態把握を行うことが可能になる。
光電変換部３２では、拡散透過光量、拡散反射光量に基づき、透過反射比、分光比、さらには胴割れ判定に影響する前・後透過比を割り出すための検出値、つまり光学的測定値を制御部４に出力するようになっている。
【００２１】
光電変換部３２で検出された光学的測定値（全体の受光量或いは色分解された各色毎の検出値）は制御部４の演算制御部４Ｂに送られて品質判定のための演算処理がなされると共に、その光学的測定値は記憶部４Ｃに送られて記憶される。演算制御部４Ｂでは各試料Ｍ毎の光学的測定値に対して各種の統計処理等がなされて、品質判定に必要な指標値が求められる。そして、演算結果として求められた指標値は予め記憶部４Ｃに記憶されている品質判定用の設定値と比較されて各試料Ｍ毎の品質判定が行われる。
【００２２】
一方、上側ラインセンサ３Ａと下側ラインセンサ３Ｂとは測定部３として一体に移動するようになっており、タイミングベルト６Ａに装着されて駆動モータ６の制御によって走査移動がなされる。そして、この走査移動は制御部４の駆動制御部４Ａによってそのタイミング及び位置制御がなされる。これによって、測定部３の試料皿１に対する位置を把握した上で各試料Ｍの品質判定がなされるので、試料皿１における試料収容孔１ａの位置情報と対応させて各試料Ｍの品質判定結果を表示部５に出力することができる。
【００２３】
図２に示したシステム構成を備えた穀粒品質判定装置では、標準試料を用いて品質ランク毎の判定レベルとして設定されている判定基準値と実際の穀粒を対象として得られた光学的測定値とを照合することにより品質ランクが判定される。
本実施形態では、穀粒品質判定装置の精度管理に特徴があり、以下、この具体的な内容について説明する。
本実施形態では、穀粒の品質判定の際に用いられる標準試料として、実際の米粒等の穀粒を用いるのでなく、品質判定対象となる穀粒に対して色、形状を類似させることが比較的容易でしかも均一品質で大量生産が可能な樹脂材料で成形された疑似粒（ダミーサンプル）が用いられ、この疑似粒を測定して得られた光学的測定値をその基準値と比較して比較差を解消するようにして判定精度を維持するようになっている。
疑似粒は、例えば、玄米を対象とした場合、整粒、未熟粒、被害粒、着色粒等の品質ランクの判定さらには胴割れ等の損傷粒判定のために複数種類準備される。
【００２４】
制御部４では、装置の品質判定精度を維持管理するために、疑似粒を対象として測定部３から得られた光学的測定値をその基準値と比較することが行われる。
制御部４において比較された結果において、比較差が生じている場合にはその比較差が解消できる補正係数が割り出される。補正係数は実際の穀粒を対象とした品質判定時に得られる光学的測定値に導入して光学的測定値を補正し、補正された測定値（実際の穀粒を対象とした光学的測定値）を基準となる品質判定レベルと照合して品質ランクを判定するようになっている。このような処理を実行する制御部４においては、実際の穀粒の品質判定に用いられる補正係数を割り出すために、疑似粒の光学的測定値の平均値や分布状態および平均値の差をデータとして用いるようになっている。
【００２５】
一方、制御部４では、上述した補正係数が割り出されると、その補正係数が所定の許容範囲にある場合には割り出された補正係数を更新して実際の穀粒を対象とした品質判定の際の光学的測定値の補正に用い、許容範囲を逸脱している場合には異常状態として判断するようになっている。
このような異常状態の発生があるかどうかを判断する機会としては、穀粒品質判定装置の定期点検時などが相当している。
この機会には、点検対象の品質判定装置において再度、疑似粒を用いた光学的測定が行われ、得られた光学的測定値と初期値として登録された基準値に相当する光学的測定値とを比較することが行われる。
比較差が生じる理由としては判定処理に用いられる測定部材の汚れや故障などの経時的な変化あるいは装置自体の異常が挙げられる。このため、制御部４では、点検時などにおいて再度疑似粒を用いて得られた光学的測定値と基準値と比較し、その比較差が所定の許容範囲を逸脱している場合には経時的な精度の悪化として判断し、精度維持のための対策、つまり点検や修理などの処置が採れるようにしている。
【００２６】
本実施形態は以上のような構成により、穀粒品質判定装置の製造段階では、均質の疑似粒を用いた光学的測定に基づいて光学測定値の補正が行われることにより、品質判定装置毎でばらついていた判定レベルを統一化することができる。
一方、穀粒品質判定装置が実際に使用されている段階では、定期点検時などにおいて再度判定レベルを装置の出荷時での判定レベルに戻して使用できるかどうかが光学的測定値の比較差により判別され、出荷時での判定レベルに戻せない場合には、装置に用いられている構成部品あるいは装置自体の点検や修理を促すことができる。
【００２７】
図３は、制御部４において実施される光学的測定値の補正状態を示す線図であり、（Ａ）は、補正前を、そして（Ｂ）は補正後をそれぞれ示している。
図３において、横軸は出荷時で設定された基準値となる測定値を示し、縦軸は点検時での測定値（図３（Ａ））および補正後の測定値（図３（Ｂ））を示している。
図３（Ａ）において、点検時において疑似粒を用いて得られた光学的測定値が基準値と比較されて比較差がある場合にその比較差が割り出され、光学測定値が補正されると、図３（Ｂ）に示すように、比較差が解消される傾向となる。このように均質の疑似粒を用いた処理が行われることにより穀粒品質判定装置毎で判定レベルが統一化できることになる。
【００２８】
図４は、制御部４の作用を説明するためのフローチャートである。
図４において、投入する疑似粒の品質ランクの種類を操作パネルにおけるキーボード等によって指定する（ＳＴ１）。
疑似粒が投入されると装置では測定部３により必要な品質ランク毎の光学測定が実施される（ＳＴ２）。測定が進行すると、全粒数の測定が完了したかどうか判別され（ＳＴ３）、完了した場合には測定で得られた光学的測定値が記憶部４Ｃに管理データとして登録される（ＳＴ４）。
この後、全ての品質ランクの種類に関して補正整数を設定するための光学的測定値が得られたかどうかが判別され（ＳＴ５）、未だ完了していない場合には、完了していない品質ランクの種類を表示する（ＳＴ６）。
【００２９】
管理データとして取り込まれた光学的測定値は疑似粒の基準値と比較される（ＳＴ７）。
光学的測定値と基準値とが比較されて比較差がある場合には、その比較差が解消できる補正係数が割り出され、その補正係数が所定の許容範囲内にあるかどうかが判別される（ＳＴ８）。所定の許容範囲内である場合には、その補正係数を更新して実際の穀粒を測定した際の光学的測定値を補正できるようにし（ＳＴ９）、所定の許容範囲を逸脱している場合には点検・修理を促す警報を行う（ＳＴ１１）。なお、ステップＳＴ７において光学的測定値と基準値と一致している場合には、判定レベルの設定が完了して出荷可能であることを外部認識できるように表示などが行われることもある（ＳＴ１０）。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明によれば、品質判定に用いられる標準試料を実物試料ではなく均質な状態で大量生産可能な樹脂成型品で構成された疑似粒を用いるので、経時的な品質劣化を防止して常に同じ品質の標準試料を対象として穀粒品質判定装置の精度管理を行うことが可能となる。特に、穀粒品質判定装置毎での判定レベルを同じ品質の標準試料である疑似粒を用いて統一化することができるので、装置毎での品質判定精度が一致しないというような不具合を確実に防止することができる。
しかも、標準試料として用いられる疑似粒は形態の異なるものを任意に製造することも可能であるので、胴割粒判別も複数種類の試料データを準備できることで可能となる。
【００３１】
請求項３および４記載の発明によれば、疑似粒を対象とした光学的測定値に関する平均値や分布状態あるいは平均値の差を精度管理用データとして用いるようにしているので、比較項目の選択幅を拡大させることができる。これにより、少ないデータを用いた場合と違って、採用する項目を増やす分だけ精度を高めることが可能となる。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、疑似粒を測定する際に基準値となる光学的測定値と製造段階で疑似粒を測定した各装置の光学的測定値との間に比較差がある場合にその比較差を解消するための補正係数を求めて実際の穀粒から得られる光学的測定値を補正することができるので、装置毎で共通する基準値（疑似粒を測定する際の基準値）を用いることにより装置毎での判定レベルがばらつくようなことをなくすことが可能になる。
【００３３】
請求項６記載の発明によれば、光学的測定値の比較差が所定の許容範囲にあるか逸脱しているかを判別するだけで、装置に用いられている部材の経時的な劣化や故障状態を判別することが可能となる。これにより、経時的な精度の低下を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による精度管理方法が適用される穀粒品質判定装置の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示した穀粒品質判定装置のシステム構成を説明するための図である。
【図３】図２に示したシステム構成により実施される光学的測定値の補正状態を説明するための線図である。
【図４】図２に示しシステム構成に用いられる制御部の作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１　試料皿
３　測定部
３Ａ　上側ラインセンサ
３Ｂ　下側ラインセンサ
４　制御部
４Ａ　駆動制御部
４Ｂ　演算制御部
４Ｃ　記憶部
５　表示部

Claims

穀粒サンプルの各一粒毎に光照射することにより該サンプルからの反射光および透過光を検出し、該検出した結果を予め設定されている判定レベルと比較してサンプルの品質ランクを判定する穀粒品質判定に際して、均一品質で大量生産可能な材料で形成された疑似粒を測定して得た光学的測定値をその基準値と比較し、精度を維持・管理することを特徴とする穀粒品質判定装置の精度管理方法。
請求項１記載の穀粒品質判定装置の精度管理方法において、上記疑似粒は、実際の穀粒の色、形状および損傷状態に似せて成形された樹脂部材が用いられることを特徴とする穀粒品質判定装置の精度管理方法。
請求項１または２記載の穀粒品質判定装置の精度管理方法において、
上記疑似粒を複数種類用意し、各疑似粒の光学的測定値に関する平均値や分布状態を精度管理データとして用いることを特徴とする穀粒品質判定装置の精度管理方法。
請求項１または２記載の穀粒品質判定装置の精度管理方法において、
上記疑似粒を複数種類用意し、各疑似粒の光学的測定値に関する平均値の差を精度管理データとして用いることを特徴とする穀粒品質判定装置の精度管理方法。
請求項１乃至４のうちの一つに記載の穀粒品質判定装置の管理方法において、
疑似粒を測定する際に基準となる光学的測定値と、製造段階で疑似粒を測定した各装置の光学的測定値とを比較し、比較差を解消するための補正係数を求め、実際の穀粒測定時に該補正係数を光学的測定値に導入することを特徴とする穀粒品質判定装置の精度管理方法。
請求項１乃至４のうちの一つに記載の穀粒品質判定装置の精度管理方法において、
疑似粒を測定した際に基準となる光学的測定値と、点検時に疑似粒を測定した各装置の光学的測定値とを比較し、比較差が所定の許容範囲内である場合に補正係数を更新し、所定の許容範囲を逸脱する場合には点検、修理を促して判定精度を維持させることを特徴とする穀粒品質判定装置の精度管理方法。