JP2005074412A - 表示調整機構を具えた粒状物色彩選別機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＣＤセンサによる粒状物の撮像画像をパネル上に表示させて、その表示を見ながら不良物に対する感度調整を行うことができる色彩選別機を提供する。
【解決手段】色彩選別機は、撮像画像と外形しきい値から外形二値データを出力する外形処理手段と、第１しきい値を超える部分を所定面積以上有する粒状物の不良箇所を第１不良画素二値データとして出力する第１不良判定手段と、第１のしきい値より大きい第２しきい値を超える部分を有する粒状物の不良箇所を第２不良画素二値データとして出力する第２不良判定手段を有する。第１不良画素二値データは薄焼モニター上に表示される。第２不良画素二値データは一部着色モニター上に表示される。外形二値データと、第１及び第２不良画素二値データは合成されて粒状物表示モニター上に表示される。操作者は、上記表示を見ながら各しきい値を調整することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は粒状物の色彩選別機に関し、より詳しくは、ＣＣＤセンサによって撮像されている粒状物の画像を操作パネル上に表示させ、この表示を見ながら不良粒の検知感度調整を行えるようにした表示調整機構を具備した色彩選別機に関する。

従来の色彩選別機においてバックグランド又は感度調整を行う場合は、センサ信号をオシロスコープやタッチパネル上にモニター表示させ、その信号を見て調整していた。具体的には、薄焼粒、一部着色粒の不良粒状物に対する薄焼感度、着色感度の感度調整は、バックグランドの信号レベルを１００％として、どの程度信号レベルが落ち込んだものを不良粒状物として判断するかを、実際の選別状態を見ながら調整していた。図６にその概念図を示す。同図は、薄焼感度をバックグランド信号を１００％とした場合に、その７５％の落ち込みを超えるものを薄焼き不良粒状物、５０％を超えるものを一部着色不良粒状物として判定する場合を示すものである。
この従来のバックグランド調整と感度調整は、実際の選別状態を見て行うものであるため、人間の感覚と経験に頼るところが多く、実際にＣＣＤセンサがどの様に粒状物を見ているか、信号処理部が何を不良として検出しているかといった部分が判然としないまま、実際の選別結果からそれらの部分を判断していた。
しかし、選別結果のみから判断すると、不良物の検知手段以降に設けられるエジェクタの性能やタイミング調整等の選別結果に影響を与える他の要因が入ってくるため、バックグランド調整と感度調整が、選別結果と必ずしも正確に結びつかないことがあった。

その他の従来技術として、特開平１１−９４７４９号公報に開示される技術がある。同公報は、色彩選別機において、各受光データにおける光量度数分布を操作パネル上に表示させ、この表示を見ながら操作者が適正光量範囲（上限しきい値と下限しきい値の幅）の設定が行える技術を開示する。しかし、この公報の技術も、実際の選別結果を見て、しきい値の調整が適切に行われているか否かを判断するものであり、その調整が操作者の感覚と経験に頼る点において前述の従来技術と変わるものではない。

特開平１１−９４７４９号公報

上述の如く、従来技術は何れも、選別された不良粒状物を実際に見て不良物検知のための各しきい値が適切に設定された状態であるか否かを判断していた。そして、その選別結果から、人間の感覚と経験に基づき、適正な選別結果となるまで、各しきい値の調整が必要により再度繰り返し実施されるというものであった。

そこで、本発明の第１の目的は、従来技術の斯かる実情に鑑み、ＣＣＤセンサ等の撮像手段によって撮像されている粒状物の画像を操作パネル上に表示させ、この表示を見ながら感度調整を操作者が正確に行えるようにした色彩選別機を提供することである。

本発明の第２の目的は、撮像手段によって撮像されている粒状物の全体像の表示に加えて、異なるしきい値に基づく、濃い着色部分を有する不良粒状物（一部着色粒）と薄い着色部分を一定面積以上有する不良粒状物（薄焼粒）とを個別に表示する機能を具えた色彩選別機を提供することである。

本発明の第３の目的は、個々の不良粒状物が、どういった信号に基づき不良品と検出されたかを、選別後、過去に戻って表示、確認することができる色彩選別機を提供することである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による表示調整機構を具えた粒状物色彩選別機は、
粒状物を連続状に移送する移送手段と、
移送される粒状物を検出位置において照明する照明手段と、
照明された粒状物を検出位置において撮像する撮像手段と、
撮像手段の画像信号と外形しきい値との比較に基づき粒状物の輪郭形状を外形二値データとして出力する外形処理手段と、
所定の濃さに対応したしきい値を超える部分を有する粒状物を不良粒状物として判定し、当該不良粒状物の不良部分を不良画素二値データとして出力する不良判定手段と、
外形処理手段からの外形二値データに、不良判定手段からの不良画素二値データを合成して表示する粒状物表示手段と、
不良判定手段からの不良画素二値データを表示する不良物表示手段と、
しきい値を各表示手段を見ながら変更するためのしきい値調整手段と、
を具備することを特徴とする。

上記色彩選別機において、不良判定手段は、第１の濃さに対応した第１しきい値を超える部分を所定面積以上有する粒状物を不良粒状物として判定し、当該不良部分を第１不良画素二値データとして出力する第１不良判定手段と、第１の濃さよりも更に濃い第２の濃さに対応した第２しきい値を超える部分を有する粒状物を不良粒状物と判定し、当該不良部分を第２不良画素二値データとして出力する第２不良判定手段とで構成される。

上記色彩選別機において、第１不良画素二値データが薄くて大きい着色部（薄焼粒）を、第２不良画素二値データが濃い着色部（一部着色粒）をそれぞれ表わす。

上記色彩選別機において、所定面積の決定は、第１しきい値を超える連続した画素の数によって行われる。

上記色彩選別機において、不良物表示手段は、第１不良判定手段からの第１不良画素二値データを表示する第１不良物表示手段と、第２不良判定手段からの第２不良画素二値データを表示する第２不良物表示手段とで構成される。

上記色彩選別機において、第１不良物表示手段が薄焼モニター、第２不良物表示手段が一部着色モニターである。

上記色彩選別機は更に、外形二値データ及び不良画素二値データを記憶するための画像メモリを具備しても良い。

上記色彩選別機において、しきい値は手動により変更可能である。

本発明の表示調整機構を具えた粒状物色彩選別機によれば、設定感度によって不良判定された不良粒状物を表示手段により確認後、感度の調整ができるので、従来のように選別された粒状物を見ながら感度調整等を行うものに比べて、より正確な感度調整を行うことができる。

本発明の表示調整機構を具えた粒状物色彩選別機によれば、粒状物の全体像の表示に加えて、異なるしきい値に基づく、濃い着色部分を有する不良粒状物（一部着色粒）と薄い着色部分を一定面積以上有する不良粒状物（薄焼粒）とが個別に表示されるので、各しきい値を個別に調整することができる。

本発明の表示調整機構を具えた粒状物色彩選別機によれば、粒状物の不良品判定を行う部分と、それより後段に設けられるエジェクタによる排除手段との間が精度の点で完全に分離できるので、トラブルシューティングが容易となる。具体的には、感度調整が表示調整機構により良好に設定されていても、実際の選別結果が良くなければ、その原因は、エジェクタの不良か調整が適切でないことを操作者は直ちに知ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。

図１〜図５は発明を実施する形態の一例である。図１は、本発明による色彩選別機１０の主要部とその内部構造を簡略化して示した要部側断面図である。色彩選別機１０は、その上部位置に、タンク１１と振動フィーダ１２とからなる粒状物供給部１３を有する。粒状物供給部１３から供給された粒状物は、粒状物が横方向に間隔を置いて並んで流下することが可能な所定幅を有した傾斜状シュート１４を連続状に自然流下した後、その下端部から所定落下軌跡に沿って空中に放出される。

所定の落下軌跡の周囲には、この落下軌跡を中心にして、ほぼ対称的に、少なくとも一対の光学検出装置１５ａ，１５ｂが配設される。光学検出装置１５ａは、ＣＣＤラインセンサ１６ａ，１７ａ、ランプ１８ａ、背景板１９ａなどから構成される。もう一方の光学検出装置１５ｂは、ＣＣＤラインセンサ１６ｂ，１７ｂ、ランプ１８ｂ、背景板１９ｂなどで構成される。光学検出装置１５ａ，１５ｂのＣＣＤラインセンサ１６ａ，１７ａ，１６ｂ，１７ｂは、落下軌跡の検出位置Ｏに到達した粒状物を撮像し、その撮像信号を後に詳述する制御装置２０に送る。制御装置２０は、ＣＣＤラインセンサからの撮像信号に基づき、後に構成と共に詳述するが、各粒状物の外形の特定、不良粒状物の判別を行う。制御装置２０が不良物を判定すると、排除信号が、エアノズル２１を含む排除装置２２の開閉バルブ２３に向けて制御装置２０から送られる。排除装置２２は、制御装置２０から送られてくる排除信号に基づき、エアノズル２１からのエアにより所定の落下軌跡から不良物のみを噴き飛ばし、そして不良物排出口２４から機外に排出する。排除装置２２が作動することなく所定の落下軌跡をそのまま通過してきた正常な粒状物は、良品排出口２５から回収される。

次に、図２を参照しながら、光学検出装置１５ａ，１５ｂのＣＣＤラインセンサ１６ａ，１７ａ，１６ｂ，１７ｂから出力される撮像信号を処理する制御装置２０を説明する。制御装置２０は、外形しきい値が設定された外形コンパレータ３１と、第１の濃さに対応した第１しきい値が設定される第１コンパレータ３２と、第１の濃さよりも濃い第２の濃さに対応した第２しきい値が設定される第２コンパレータ３３と、これらコンパレータからの出力信号を画像処理する画像処理回路３４と、該画像処理回路３４によって処理された各画像を一時的に記憶するための画像メモリ３５と、後述する外部装置と制御回路２０の間の信号の制御を行う入出力回路３６とを有する。制御装置２０は更に、上記各構成部品の動作を所定のプログラムによって管理する中央処理装置（ＣＰＵ）３７を中心的構成要素として有する。上記各構成部品は、このＣＰＵ３７を中心に有機的に結合されている。

制御装置２０の入出力回路３６を介して外部と接続される構成機器には、表示パネル４０、排除装置２２、しきい値調整入力部４１が含まれる。

ここで、図３を参照しながら、制御装置２０内の外形コンパレータ３１、第１コンパレータ３２及び第２コンパレータ３３によって、粒状物の外形及び不良粒状物がどのように検出されるかを説明する。図３（ａ）は、粒状物が例えばＣＣＤラインセンサ１６ａの走査線を横切って通過したときの信号を表わしている。先ず最初に粒状物の外形は、最も低いレベルに設定された外形しきい値を粒状物が通過したときに超えることによって検知され、その検出信号は、図３（ｂ）の粒状物の輪郭形状を表わす外形二値データとして画像処理回路３４に送られる。

次に、比較的薄い第１の濃さに対応した部分を有した粒状物がどのような場合に不良粒状物として検出されるかを説明する。粒状物が面積の異なる比較的薄い第１の濃さの着色部分Ｆ１，Ｆ２を２箇所有するものとする。この場合、図３（ａ）の信号波形には、第１の濃さに対応した第１しきい値を超える信号がＦ１，Ｆ２部分に対応して２箇所現れることになる。着色部分の面積は画素数に対応するものであり、進行方向最初の薄い着色部分Ｆ１の画素数は４、２番目の着色部分Ｆ２の画素数は３であることが分かる。本発明では、第１コンパレータ３２から出力される信号は、薄い着色部分の画素数が４以上のもののみが不良粒状物を表わすものとして設定されている。この設定により、図３（ｃ）の第１しきい値を超える不良部分を表わす第１不良画素二値データには、着色部分Ｆ１に相当する部分のみが現れ、後続の画像処理回路３４に送られる。薄い着色はあるものの、その面積が比較的小さい、例えばＦ２部分のみを有するような粒状物は良品として本願発明では扱われるため、選別作用の歩留まりを上げることができる。

次に、第１の濃さより濃い第２の濃さに対応した着色部分Ｆ３を有した粒状物がどのようにして不良粒状物として検出されるかを説明する。この場合、図３（ａ）の信号波形には、第２の濃さに対応した第２しきい値を超える信号がＦ３部分に対応して現れる。濃い着色部分であるので、この場合、着色部分の面積の大小に関係なく不良粒状物として認識され、その検出信号は、図３（ｄ）の第２しきい値を超える不良部分を表わす第２不良画素二値データとして画像処理回路３４に送られる。

上記説明では、一つの粒状物に、面積の異なる薄い着色部分が２箇所と濃い着色部分が１箇所あるものとして説明したが、実際の粒状物での着色箇所の数は様々である。もし、着色部分が、比較的面積が狭く、薄いものである上記説明のＦ２に相当する部分だけである場合には、製品品質にあまり影響を与えないものとして、正常な粒状物であると判定されることは上記説明から理解できる。

次に、上記構成において、ＣＣＤセンサによって撮像された粒状物がどのような態様で表示パネル４０上に表示されるかを図４を参照しながら説明する。本発明による表示調整機構は、定常運転開始前の調整時にだけ作動されるものである。そして、その調整時に用いられる粒状物サンプルは、正常粒状物と、着色部分の面積と濃さが予め分かっている不良粒状物との混合粒状物サンプルである。この粒状物サンプルを本願発明の色彩選別機に流すと、図４（ａ）に示すように、各粒状物の外形形状に着色部分の濃さと面積が図２の画像処理回路３４によって合成処理されて、表示パネル４０上の粒状物表示モニター４０ａに表示される。つまり、図４（ａ）は、ＣＣＤセンサが撮像した流下中の粒状物サンプルの全体画像を表示するものである。粒状物サンプルが実際に流下している状態をそのまま表示したのでは、速度が速すぎ操作者が観察し難いので、画像メモリ３５に一旦蓄積した後、適当な描画速度に落としてスロー表示することが好ましい。また、必要により静止画像として表示することも可能である。

図４（ｂ）は、濃い第２のしきい値が比較値として設定された第２コンパレータ３３からの第２不良画素二値データが、画像処理回路３４、入出力回路３６を経由して、表示パネル４０上の一部着色モニター４０ｂに、不良判定された濃い着色部分のみが表示されている様子を示す。図面上の破線は、粒状物表示モニター４０ａに示される各粒状物との対応関係を便宜上示しているのみで、実際にはモニター上に表示されない。第２のしきい値に基づく不良検出であるので、着色部分の面積の大小に関係なく表示されていることが分かる。一部着色モニター４０ｂ上の着色部分に触れることにより、その部分の画素数を表示するようにすることもできる。

図４（ｃ）は、第１のしきい値が比較値として設定された第１コンパレータ３２からの第１不良画素二値データが、画像処理回路３４、入出力回路３６を経由して、表示パネル４０上の薄焼モニター４０ｃ上に、不良判定された薄い着色部分のみが表示されている様子を示す。図面上の破線は、前記と同様に、粒状物表示モニター４０ａに示される各粒状物との対応関係を便宜上示しているのみで、実際にはモニター上に表示されない。第１のしきい値に基づく不良検出であるので、この場合、着色部分の面積が問題となり、所定の面積以上の着色部分のみが不良粒状物として薄焼モニター４０ｃ上に表示され、所定の面積に達していない粒状物表示モニター４０ａの右上部分にある二つの粒状物は不良粒状物扱いでなく、正常粒状物として扱われていることが理解できる。なお、この場合にも、薄焼モニター４０ｃ上の薄い着色部分に触れることにより、その部分の画素数を表示するようにすることもできる。

一部着色モニター４０ｂ、薄焼モニター４０ｃ上に不良粒状物として表示された粒状物に対しては、制御回路２０から入出力回路３６を介して排除装置２２に対して排除信号が発せられるので、もし選別後の粒状物の不良粒状物中にこれらに対応するものが含まれていない場合には、排除装置２２の動作タイミング等が適切に調整されていないことが分かるので、トラブルシューティングが本願発明の色彩選別機では極めて容易となる。

一旦各しきい値を調整した後、例えば、前回の調整時には不良粒状物として扱わず正常粒状物として扱ったもの（例えば、図４（ａ）の粒状物表示モニター４０ａに表示されている右上の二つの薄焼き粒状物）を、新たに不良粒状物として扱うことにするような場合には、図３に関連して説明した画素数を４から３に変更したり、しきい値調整入力部４１の操作でしきい値そのものを変更することによって容易にその目的を達成することができる。前回の調整状態が画像メモリ３５内に記憶されているので、再設定、変更は極めて容易に行うことができる。しきい値の変更、再設定などにより目的とする選別が行われるか否かは、再度、粒状物サンプルを流して選別することによって容易に確認できる。

図５を参照しながら、定常運転に先立って行われる感度調整作業の流れを説明する。ステップ５１で原料又は粒状物サンプルを本発明の色彩選別機１０に供給することにより作業が開始する。粒状物サンプルが検出位置に到達すると、ステップ５２において、ＣＣＤセンサで撮像される。ＣＣＤセンサによる撮像画像信号は、外形コンパレータ３１，第１コンパレータ３２及び第２コンパレータ３３に同時に並列的に供給される。外形コンパレータ３１では、ステップ５３において、外形しきい値との比較が行われ、各粒状物の輪郭形状を表わす外形二値データが出力される。ステップ５３と並行して、ステップ５４において、撮像画像信号は、第１コンパレータ３２で比較的薄い第１の濃さに対応した第１しきい値との比較が行われ、二値データが生成される。このとき、ステップ５５において、第１しきい値を超える画素数が連続して所定数以上の粒状物である場合のみ、その粒状物を不良粒状物と判定して、第１不良画素二値データとして出力する。ステップ５３，５４と並行して、ステップ５６において、撮像画像信号は、比較的濃い第２の濃さに対応した第２しきい値との比較が行われ、しきい値を超えれば二値データが生成される。この場合は、第２しきい値を超える画素数の数に関係なく、ステップ５７において、その粒状物を不良粒状物と判定して、第２不良画素二値データとして出力する。ステップ５５で得られた第１不良画素二値データは、ステップ５８において、薄焼粒として薄焼モニター４０ｃ上に表示される。ステップ５９では、ステップ５７で得られた第２不良画素二値データが、一部着色粒として一部着色モニター４０ｂ上に表示される。ステップ６０では、ステップ５３で得られた外形二値データと、ステップ５５で得られた第１不良画素二値データ及びステップ５７で得られた第２不良画素二値データとの合成が画像処理回路３４で行われる。ステップ６０で得られた合成画像は、ステップ６１において、粒状物表示モニター４０ａ上に表示される。ステップ６２では、ステップ５８及びステップ５９において不良粒状物として表示されたものが、選別作用において、正しく排除（選別）されたか否かを目視により確認する。目視によって不良粒状物が正しく排除又は選別されていることが確認されれば、一連の調整作業をステップ６３で終了し、以後、定常運転に移行される。ステップ６２による確認の結果、調整の必要がある場合には、ステップ６４において新たなしきい値がしきい値調整入力部４１より設定され、最初の粒状物サンプルの供給が行われるステップ５１に戻る。以後、上述したステップが繰り返して実行される。

なお、本発明の表示調整機構を具えた色彩選別機は、上述の図示実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

図１は、本発明による色彩選別機の概略側断面図である。 図２は、本発明による色彩選別機の制御装置のブロック図である。 図３は、ＣＣＤセンサで受光された信号とその二値化信号を示す図である。 図４は、表示パネル上に表示される粒状物全体画像、不良箇所を示す図である。 図５は、本発明による色彩選別機での感度調整作業の流れを表わす図である。 図６は、感度調整の概念を表わす図である。

符号の説明

１０ 色彩選別機
１１ タンク
１２ 振動フィーダ
１３ 粒状物供給部
１４ 傾斜状シュート
１５ａ，１５ｂ 光学検出装置
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ ラインセンサ
２０ 制御装置
２１ エアノズル
２２ 排除装置
２３ 開閉バルブ
２４ 不良物排出口
２５ 良品排出口
３１ 外形コンパレータ
３２ 第１コンパレータ
３３ 第２コンパレータ
３４ 画像処理回路
３５ 画像メモリ
３６ 入出力回路
３７ 中央処理装置（ＣＰＵ）
４０ 表示パネル
４０ａ 粒状物表示モニター
４０ｂ 一部着色モニター
４０ｃ 薄焼モニター
４１ しきい値調整入力部

Claims (8)

1. 粒状物を連続状に移送する移送手段と、
   移送される粒状物を検出位置において照明する照明手段と、
   照明された粒状物を検出位置において撮像する撮像手段と、
   撮像手段の画像信号と外形しきい値との比較に基づき粒状物の輪郭形状を外形二値データとして出力する外形処理手段と、
   所定の濃さに対応したしきい値を超える部分を有する粒状物を不良粒状物として判定し、当該不良粒状物の不良部分を不良画素二値データとして出力する不良判定手段と、
   外形処理手段からの外形二値データに、不良判定手段からの不良画素二値データを合成して表示する粒状物表示手段と、
   不良判定手段からの不良画素二値データを表示する不良物表示手段と、
   しきい値を各表示手段を見ながら変更するためのしきい値調整手段と、
   を具備することを特徴とする表示調整機構を具えた粒状物色彩選別機。
2. 不良判定手段は、第１の濃さに対応した第１しきい値を超える部分を所定面積以上有する粒状物を不良粒状物として判定し、当該不良部分を第１不良画素二値データとして出力する第１不良判定手段と、第１の濃さよりも更に濃い第２の濃さに対応した第２しきい値を超える部分を有する粒状物を不良粒状物と判定し、当該不良部分を第２不良画素二値データとして出力する第２不良判定手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の粒状物色彩選別機。
3. 第１不良画素二値データが薄くて大きい着色部（薄焼粒）を、第２不良画素二値データが濃い着色部（一部着色粒）をそれぞれ表わすことを特徴とする請求項２に記載の粒状物色彩選別機。
4. 所定面積の決定が、第１しきい値を超える連続した画素の数によって行われることを特徴とする請求項２に記載の粒状物色彩選別機。
5. 不良物表示手段は、第１不良判定手段からの第１不良画素二値データを表示する第１不良物表示手段と、第２不良判定手段からの第２不良画素二値データを表示する第２不良物表示手段とからなることを特徴とする請求項２に記載の粒状物色彩選別機。
6. 第１不良物表示手段が薄焼モニター、第２不良物表示手段が一部着色モニターであることを特徴とする請求項５に記載の粒状物色彩選別機。
7. 外形二値データ及び不良画素二値データを記憶するための画像メモリを更に具備することを特徴とする請求項１に記載の粒状物色彩選別機。
8. しきい値は手動により変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の粒状物色彩選別機。