JP2005265519A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、穀粒、例えば米粒の胴割を判別する装置に関し、特に、穀粒の検出光から胴割判別を行う判別手段に関する。
従来、この種の穀粒胴割判別装置としては以下のものがあった。穀粒胴割判別装置は、傾斜状のシュートからなる移送手段によって原料穀粒を流下させて移送終端部から空中に放出移送し、光学検出手段及び判別手段によって落下する穀粒に光を照射し、該穀粒からの検出光を基に胴割の有無を判別し、判別した胴割粒を選別するものとして知られている(特許文献1参照)。前記光学検出手段には、落下する前記穀粒にスリット光を照射する照射部を備えるとともに、穀粒の落下方向の2位置を焦点とし、前記スリット光の照射を受けた穀粒表面の2箇所からの透過光が受光できるように二つの受光センサーが配設してある。
前記判別手段は、前記二つの受光センサーが検出した受光データに基づいて、信号処理及び演算処理を行って胴割の判別を行う。前記判別手段では、前記各受光センサーで検出した2種の透過光波形の一方から他方を引き算し、該引き算値を微分して処理波形を得て更に該処理波形の高低レベル差を算出し、算出した高低レベルと予め設定したしきい値(基準レベル)との比較により胴割判別を行う(特許文献1)。
ところで、前記穀粒胴割判別装置には以下の問題点があった。すなわち、二つの受光センサーを必要とする点に関して、穀粒表面の2箇所からの透過光が検出できるように行う、二つの受光センサーの微妙な位置調節の難しさの点にある。またこれに加えて、二つの受光センサーを必要とすることによるコストアップの点もあった。
本発明は、上記問題点にかんがみ、コストアップすることなく、受光センサーの位置調節を容易にした穀粒胴割判別装置を提供することを技術的課題としたものである。
本発明は、上記問題点にかんがみ、コストアップすることなく、受光センサーの位置調節を容易にした穀粒胴割判別装置を提供することを技術的課題としたものである。
上記課題を解決するため、請求項1では、
穀粒を移送する移送手段と、
該移送手段によって移送された穀粒に光を照射して得られる透過光を検出する光学検出手段と、
該光学検出手段で検出した透過光波形に基づく演算によって処理波形を算出し、該処理波形の高低レベル差とあらかじめ設定した基準レベルとを比較して穀粒の胴割判別を行う判別手段と、
を備えた穀粒胴割判別装置において、
前記光学検出手段にはCCDラインセンサーを用い、前記判別手段は、CCDラインセンサーにおける任意の1つの受光素子が順次受光した複数の画素データから前記透過光波形を形成する波形形成回路を設けた、という技術的手段を講じた。
穀粒を移送する移送手段と、
該移送手段によって移送された穀粒に光を照射して得られる透過光を検出する光学検出手段と、
該光学検出手段で検出した透過光波形に基づく演算によって処理波形を算出し、該処理波形の高低レベル差とあらかじめ設定した基準レベルとを比較して穀粒の胴割判別を行う判別手段と、
を備えた穀粒胴割判別装置において、
前記光学検出手段にはCCDラインセンサーを用い、前記判別手段は、CCDラインセンサーにおける任意の1つの受光素子が順次受光した複数の画素データから前記透過光波形を形成する波形形成回路を設けた、という技術的手段を講じた。
上記請求項1によると、CCDラインセンサーは、移送手段によって移送された各穀粒を走査(スキャン)し、穀粒からの透過光を画素データとして受光する。前記判別手段は、前記波形形成回路によってCCDラインセンサーが順次受光した画素データのうちの、任意の1つの受光素子が受光した複数の画素データから前記透過光波形を形成する。そして得られた透過光波形により、該透過光波形を演算して処理波形を算出し、該処理波形の高低レベル差とあらかじめ設定した基準レベルとを比較して穀粒の胴割判別を行う。
また、請求項2では、前記判別手段は、複数の各受光素子の画素データごとに形成した各透過光波形に基づいて胴割判別を行うこととした。これによると、前記移送手段によって複数の列状となって移送(流下)される全穀粒について正確な胴割判別を行うことができる。
さらに、請求項3では、前記判別手段は、CCDラインセンサーにおける1つの受光素子が受光した任意の数の画素データから2種の前記処理波形を形成し、一方の透過光波形から他方の透過光波形を引き算した後、該引き算値を微分して微分の処理波形を算出して該微分の処理波形の高低レベル差を算出し、該高低レベル差があらかじめ設定された基準レベルよりも大きいときに胴割と判別することとした。以下作用を説明する。前記判別手段は、CCDラインセンサーが検出した画素データのうち、同一の受光素子が受光した画素データの中から、連続する複数の画素データからなる第1グループと別の連続する複数の画素データからなる第2グループとを形成する。すなわち、第1グループの画素データは、前記受光素子に受光後の記憶順によって選択し、また第2グループの画素データは、第1グループの各画素データよりも一つ前又は複数前に記憶された画素データを連続状に選択する。次いで、前記第1グループにおける各画素データの出力信号によって透過光波形を形成するとともに、第2グループの各画素データの出力信号によっても透過光波形を形成する。そして、形成された前記2種の透過光波形は、一方の透過光波形から他方の透過光波形を引き算した後、該演算値を微分して処理波形を算出して該処理波形の高低レベル差が算出され、該高低レベル差があらかじめ設定された基準レベルよりも大きいときに「胴割」と判別する。
また、請求項4では、前記光学検出手段は、スリット状の光を穀粒に照射する照射部を備えることとした。これによると、穀粒の胴割部分と胴割していない部分とを透過した各透過光の明暗がはっきりするので、胴割判別の精度が向上する。
さらに、請求項5では、前記判別手段の胴割判別結果に基づいて胴割粒の選別を行う選別手段を備ることとした。これによって胴割粒を正常の米粒から選別除去することができる。
本発明は、光学検出手段の受光センサーをCCDラインセンサーとし、また、判別手段は、前記CCDラインセンサーが順次受光した画素データのうちの、任意の1つの受光素子が受光した複数の画素データから前記透過光波形を形成する。そして得られた透過光波形に基づいて従来と同じ演算処理及び胴割判別が行えるものである。よって、従来と同一レベルの精度での胴割判別が、CCDラインセンサーによって行うことができる。しかも、CCDラインセンサーは1つにすることができるので、受光センサーの位置調節及び光軸調整などが容易になり、コストアップすることもない。
以下、本発明の最良の実施の形態を説明する。本発明の最良の実施の形態を以下に説明する。図1は、本発明における穀粒胴割判別装置1の縦側断面図である。該穀粒胴割判別装置1は原料の穀物(以下「玄米S」という)を移送する移送手段2を備える。該移送手段2は原料ホッパー4及び振動フィーダ5からなる原料供給部3を備えるとともに、前記振動フィーダ5の搬送終端側に接続して下向きに傾斜したシュート2aを備える。該シュート2aには玄米Sをその頭部又は基部のいずれかを先頭とするように縦長方向に整列して流下させる複数列の溝(図示せず)を有し、該溝は玄米Sの幅程度とする。該シュート2aの搬送終端側には、玄米Sの落下軌跡Gを挟んで上下に対峙した位置に、落下する玄米Sから放出(放射)される光を受光する光学検出手段6を各々配設する。
前記光学検出手段6は、落下軌跡G上の光学検出位置Pを通る水平線上にスリット状の光を照射するスリット光照射部7を設けるとともに、光学検出位置Pを挟んだ前記スリット光照射部7の反対側にCCDラインセンサー8bを内蔵したCCDカメラ8を設けて構成する。なお、前記光学検出位置Pから流下方向の落下軌跡Gに沿った位置には、胴割粒を選別するための選別手段9を構成する。該選別手段9は本実施の形態では、高圧エアーによる噴風ノズル9とした。
次に、玄米Sの胴割を判別する判別手段9を説明する(図2参照)。該判別手段10は、CCDカメラ8に接続した入出力回路(以下「I/O」という)11を有し、該I/O11は、FPGA(Field Programble Gate Array)回路(以下「FPGA」という)12を介して書き込み読み込み兼用記憶部(以下「RAM」という)13と演算部(CPU)14とに接続する。さらに、該CPU14は、入出力回路(I/O)15を介してエジェクタバルブ駆動回路16に接続して構成される。なお、前記FPGA12には基準レベル(しきい値)を設定する。
前記CCDカメラ8の光軸8a及びスリット光照射部7の光軸(光路)7aがそれぞれ前記光学検出位置Pと交わる位置の調整は、図4の(1)に示すように、光軸7aが落下軌跡Gに対して直角となるように、また、光軸(光路)8aが落下軌跡Gに対して90度以外の角度である約60度となるように設定する。該設定により、前記CCDカメラ8による、玄米Sの胴割部を通過したときの低光量の透過光の検出を行うことができる。また、図3は、CCDラインセンサー8bの受光素子A〜Eが光学検出位置Pにおける玄米Sを受光するエリアの設定例を示す。このように本発明は受光センサーを1つにすることができるので、光軸調整は前記光軸8aと光軸7aの調整でよく、受光センサーの位置調節などが容易である。
次に、本実施の形態における作用を説明する。前記移送手段2の原料ホッパー4から振動フィーダ5を介してシュート2aに供給された玄米Sは、シュート2aの各溝内で、玄米の頭部又は基部のいずれかを先頭とするように整列されながら流下し、シュート6の下端から放出・移送される。この放出された各玄米Sは、前述の整列の向きのまま落下軌跡G上を落下する間に、光学検出位置Pにおいて、当該玄米Sの一方側にスリット光7aが照射され、該スリット光7aを受けた玄米Sを通過する光(透過光)は他方側のCCDカメラ8のCCDラインセンサー8bによる走査によって受光される。
図4の(1)〜(7)には、光学検出位置Pを通過する玄米Sが7回の走査(スキャン)によって光学検出されている例が示してある。図4の(1)では、玄米Sの先端部が光学検出位置Pに至ったとき、前記受光素子A〜Eによりライン状にスキャンされ、各受光素子から画素データとしてA6,B6,C6,D6,E6が取得されている。次に、図4の(2)では、少し流下した玄米Sが上記と同様にスキャンされ、画素データとしてA5,B5,C5,D5,E5が取得される。以下同様に繰り返して、図4の(3)〜(7)の画素データが取得される。このように、CCDラインセンサー8b(CCDカメラ8)で検出された受光データ(画素データ)は、前記I/O11を介してFPGA12に取り込まれた後、RAM13に逐次記憶するとともに、CPU14にも送られる。前記RAM13に記憶された画素データの例を図5に示す。図5の例には、最新スキャンの画素データA0,B0,C0,D0,E0から8スキャン前の画素データA8,B8,C8,D8,E8までを記憶している。
次に、前記FPGA12による胴割判別を説明する。FPGA12は、前記RAM13に記憶された画素データ(図5)に基づいて、例えば、受光素子Cが検出した画素データC0〜C8から二つのグループを形成する。この2グループの形成は、最新スキャンC0から順に過去に記憶されたC1,C2,C3,C4,C5,C6の7つの画素データを第1グループとし、第2グループは、最新スキャンC0から1スキャン前の画素データC1から順に過去に記憶されたC2,C3,C4,C5,C6,C7の7つの画素データとする。図5に、第1グループを実線枠で示し、第2グループを破線枠で示す。図6の(1)には、第1グループの画素データC0,C1,C2,C3,C4,C5,C6のそれぞれの信号出力を示すとともに、隣り合う信号出力を結んで形成される波形(以下「波形a」という)を示す。また、図6の(2)には、第2グループの画素データC1,C2,C3,C4,C5,C6,C7のそれぞれの信号出力を示すとともに、隣り合う信号出力を結んで形成される波形(以下「波形a’」という)を示す。本発明における「2種の透過光波形」とは、上記のようにして波形を形成する前記FPGA12(すなわち波形形成回路)が形成した前記第1、第2グループの波形のことをいう。
前記FPGA12は、波形aから波形a’を引き算して図6の(3)の波形「b」を算出した後、波形bを微分して図6の(4)の波形を算出する。FPGA12は、図6の(4)の波形にある山状の頂部(高低レベル差)Kを検出し、該頂部Kの高さが前記基準レベル(しきい値)よりも大きい場合に「胴割」と判別する。第1グループと第2グループの演算による胴割検出の終了後、引き続き、前記FPGA12は第1グループと、その後の最新スキャンで得た画素データを含む過去の7つの画素データからなる第3グループとの演算を行って上記と同様に胴割を判別するる。このように、前記FPGA12によって、最新スキャンにて得た画素データを含む過去の複数の画素データからなるグループと、1スキャン前以前(過去)に取得した複数の画素データからなるグループとから二つの透過光波形を順次形成し、該2波形に基づいて胴割判別を繰り返して行うことにより、後続して流下する穀粒の胴割を判別することができる。
前記FPGA12は胴割を検出するとCPU14に信号を送り、CPU14は所定の遅延時間をおいて、前記I/O17を介して前記エジェクタバルブ駆動回路18に信号を送り、該エジェクタバルブ駆動回路18は、該信号に基づいて受光素子Cに対応した噴風ノズル9を駆動させる。該駆動によって噴風ノズル9は噴風し、この噴風によって胴割の玄米Sは落下軌跡Gから噴風除去される。
なお、胴割判別は、前記受光素子Cが検出した画素データC0〜C8だけでなく、これ以外の受光素子Bの画素データB0〜B8や、受光素子Dの画素データD0〜D8など、全ての受光素子の画素データについて行ったり、任意の数置きの例えば受光素子A、受光素子C、受光素子Dの各画素データについて胴割判別を行うようにすることもできる。これによって、前記シュート2aの全溝から放出される全玄米Sを光学検出位置Pにおいて胴割判別することができる。
また、上記説明では、一方のグループの画素データは1スキャン前以前の画素データとしたが、これに限ることなく、原料のシュート上の流下速度や流量などによって、2スキャン前以前又は3スキャン前以前などのように適宜変更できる事項である。またグループを何個の画素データで構成するかについても同様に適宜変更できる事項である。
なお、光学検出手段6における玄米Sへの照射光源は、上記のように、スリット光照射部7とした方がよいが、これ以外にも、スリット状でない、玄米Sに対して斜め方向から照射する斜光としても本発明の作用効果は得られる。
1 穀粒胴割判別装置
2 移送手段
2a シュート
3 原料供給部
4 原料ホッパー
5 振動フィーダ
6 光学検出手段
7 スリット光照射部
7a 光軸(スリット光)
8 CCDカメラ(受光センサー)
8a 光軸(CCDカメラ)
8b CCDラインセンサー
9 噴風ノズル(選別手段)
10 判別手段
11 入出力回路(I/O)
12 FPGA回路
13 書き込み読み込み兼用記憶部(RAM)
14 演算部
15 入出力回路(I/O)
16 エジェクタバルブ駆動回路(噴風ノズル駆動回路)
A〜E 受光素子
G 落下軌跡
K 高部(高低レベル差)
P 光学検出位置
S 玄米(穀物)
2 移送手段
2a シュート
3 原料供給部
4 原料ホッパー
5 振動フィーダ
6 光学検出手段
7 スリット光照射部
7a 光軸(スリット光)
8 CCDカメラ(受光センサー)
8a 光軸(CCDカメラ)
8b CCDラインセンサー
9 噴風ノズル(選別手段)
10 判別手段
11 入出力回路(I/O)
12 FPGA回路
13 書き込み読み込み兼用記憶部(RAM)
14 演算部
15 入出力回路(I/O)
16 エジェクタバルブ駆動回路(噴風ノズル駆動回路)
A〜E 受光素子
G 落下軌跡
K 高部(高低レベル差)
P 光学検出位置
S 玄米(穀物)
Claims (5)
- 穀粒を移送する移送手段と、
該移送手段によって移送された穀粒に光を照射して得られる透過光を検出する光学検出手段と、
該光学検出手段で検出した透過光波形に基づく演算によって処理波形を算出し、該処理波形の高低レベル差とあらかじめ設定した基準レベルとを比較して穀粒の胴割判別を行う判別手段と、
を備えた穀粒胴割判別装置において、
前記光学検出手段にはCCDラインセンサーを用い、前記判別手段は、CCDラインセンサーにおける任意の1つの受光素子が順次受光した複数の画素データから前記透過光波形を形成する波形形成回路を設けたことを特徴する穀粒胴割判別装置。 - 前記判別手段は、複数の各受光素子の画素データごとに形成した各透過光波形に基づいて胴割判別を行うことを特徴とする請求項1に記載の穀粒胴割判別装置。
- 前記判別手段は、CCDラインセンサーにおける1つの受光素子が受光した任意の数の画素データから2種の前記処理波形を形成し、一方の透過光波形から他方の透過光波形を引き算した後、該引き算値を微分して微分の処理波形を算出して該微分の処理波形の高低レベル差を算出し、該高低レベル差があらかじめ設定された基準レベルよりも大きいときに胴割と判別することを特徴とする請求項2に記載の穀粒胴割判別装置。
- 前記光学検出手段は、スリット状の光を穀粒に照射する照射部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の穀粒胴割判別装置。
- 前記判別手段の胴割判別結果に基づいて胴割粒の選別を行う選別手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の穀粒胴割判別装置。
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