JP2006513402A - ばら状態で流れる生産物の品質評価方法 - Google Patents

Abstract

ばら状態の生産物の流れにおける該生産物の品質に関連したデータを、その監視ステーション通過中に発生する方法が開示されている。監視ステーションにおける生産物の少なくとも一部分の検査は、その流れが流れている間に間隔をおいて実施される。その検査は、一つ以上の色々な技術を使用して検査されるその部分における個々の生産物片を識別する。それら個々の生産物片は次いで選定基準に従って検査され、それら基準に合わないような個々の生産物片の量又は割合が確定される。そのような検査によって発生されるデータは、ばら状態の流れの品質表示を行うために分析される。

Description

この発明は、ばら状態で流れる生産物の品質評価、特に食品処理システムにおいてばら状態の流れにおける生産物の品質に関連したデータを発生する方法に関するものである。そのシステムは、一般的には選別や包装の内の一方、又は両方を行う。その種の選別過程については、米国特許第４５１３８６８号（Ｃｕｌｌｉｎｇ氏等）に記載されている。他の出願には配送と倉庫保管について記載されている。

ばら状態で流れる生産物を選別する技術は確立されており、一般的には、拒絶生産物が識別される観察ステーションと、その拒絶生産物が生産物の流れから除去される排出ステーションとを有している。しかし、そのような選別によって受け入れられない生産物がその流れから除去されるのに対して、その流れにおけるそれ自体全く受け入れ可能な生産物の特性に関して得られる付加価値情報が存在している。例えば、損傷したり又は寸法が不足した生産物のいくらかは、最後の流れにおいて全く受け入れ可能となり得るが、それにも拘らず、生産物が形成する最後の生産物の流れがどのような割合になっているかを示すことは、また、処理過程のより早い段階にある処理装置の性能を示すことにもなり得るので、価値あるものである。このことは、特に米に適用可能であり、その場合、籾殻を除去する機械の性能が劣っている場合には破損した米粒の数は望ましくない程高くなってしまい、また、貯蔵時に間違うと割れた米粒の割合がより高くなってしまう。本発明は、食品処理プラントにおいて、特に米が選別される処理段階に関連して、入って来る流れと出て行く流れの両方について行われるばら状態で流れる米の品質評価に対して、特にしかし非独占的に適用される。

生産物のばら状態の流れについての検査と分析を行う公知の技術では、サンプルは生産物の流れから採取され、個々の生産物片は検査のためにそのサンプルにおいて互いに機械的に分離されるようになっている。これには処理設備における追加的な機械の使用が要求される。本発明は、関連する処理設備との干渉を最小限に留めてそのような検査と分析を行うことが可能な手段を提供しようとするものである。

本発明によれば、生産物のばら状態の流れにおける該生産物の品質に関連したデータをその監視ステーション通過中に発生する方法において、その監視ステーションにおける生産物の少なくとも一部分の検査が、その流れが流れている間に間隔をおいて実施される。その検査は、上記選択された部分において個々の生産物片を識別し、それら個々の生産物片を選定された基準に従って調べる。これらの基準に合わないような個々の生産物片の数は、上記選択された部分における識別された個々の生産物片の合計数の割合として、生産物の流れの品質について有益な表示を行うものであり、また上述のように、食品処理システムにおける処理装置の性能に関するガイドを時には行う。そのような検査によって発生されるデータは、ばら状態の流れの品質の表示を行うために分析される。本方法は、生産物のばら状態の流れがその監視ステーション通過中にコンベヤベルトやシュートや、更に自由飛行状態で運ばれた状態で、色々な選別処理において使用される。本検査は、ばら状態の流れが最大流量となっている間に実施されるが、状況によっては、一時的に減量される必要性があるかもしれない。これらの状況における一般的な減量は、０〜８０％又は９０％の範囲である。しかし、当然減量すると、考慮されている生産物の処理全体を確実に混乱させることになるので、あらゆる減量は最小限に維持されることが望ましい。

本発明の方法における生産物の流れに在る該生産物の検査は、各々の部分の画像やスナップショットを作ることで行われる。画像は、選定された基準に従って評価される個々の生産物片を識別するために分析される。このような評価は、生産物片に対する損傷を確証したり、及び／又は色、寸法、大きさ及び形状の特徴のような生産物片固有の特徴が選定基準に合っているかどうかを確証したりするための公知の画像処理技術を使用して行われる。そのような分析において、個々の生産物片は、輪郭形状を写像すると共にそれらを予め設定されたガイドラインと関連付けることにより識別される。一つの予め設定されたガイドラインは、凹みの無い連続した輪郭を必要とするであろうが、それは米に役立つものである。これによって、輪郭形状が多くの場合少なくとも一つの凹みを有することとなる繋がったり、重なり合ったりした米粒から個々の米粒を識別する手段が提供される。しかし、幾つかの画像処理技術は、評価のために、そのように繋がったり、重なり合ったりした米粒から個々の米粒を効果的に分離することができる。別のガイドラインとして、サンプル面積とそれから導き出される大きさの数値とすることができる。寸法が採用された場合、監視ステーションを通るばら状態の流れの通過方向における寸法が算出されなければならない。好適な技術では、ライン走査カメラが使用され、その使用に際して流れの方向における計測値は、生産物の流れの速度、ライン走査周波数及び画素の有効寸法に依存している。そのような技術を使用して、個々の生産物片の長さは、監視ステーションを通過する方向に沿って且つそれを横切って採取される計測値の比較と関連して決定される。

本発明に係る方法で実施される検査は、生産物の流れが流れている間に通常間隔をおいて繰り返される。そのような検査や各々の検査では、監視ステーションにおいて生産物の部分部分の任意数の画像を作るようにすることができ、次に、その結果が速やかに分析されて、その流れにおける生産物の品質についての表示がほぼ同時に行われる。

その分析は、検査された生産物の一部分又は部分部分において識別された選定基準に合わない個々の生産物片の数を数えたり評価したりすることができ、またこの数値は、全てのばら状態の流れにおけるそのような生産物片の割合を推定するために使用される。この推定を行う際には、色々な要因を；特に識別された個々の生産物片の数を考慮に入れるための調節が行われる。これはばら状態の流れの流量に依存しており、そして、確実に十分な数の個々の生産物片が評価のために識別されるように、流量を減らすことも時には必要である。

上述のように、多くの生産物選別機械が、どの生産物を拒絶すべきかを決めるための検査技法を利用している。そのような技法は、米国特許第４５１３８６８号（以前に参照した）と米国特許第５６９２６２１号とに開示されている。このような技法を適用するために使用されるハードウェアは、選別に必要とされる情報に加えて、本発明の実施のために必要とされる情報を提供することができるようになっている。しかし、本発明の方法は、それ自身が選別処理の一部分ではないので、生産物のばら状態の流れの経路において、それを正確に位置決めすることは重要でない。

本発明は、選別処理内において又はそれとは分離して、米粒のばら状態の流れの品質評価に特に好適に適用される。一つの公知の米選別機構においては、生産物は約３０ｃｍ幅のシュートから選別ステーションに供給され、そのシュートに沿って米は１０，０００Ｋｇ／時間に及ぶ割合で流れる。その米は、選別ステーションに入る時には自由飛行状態になっており、そして、その流れにおける米の品質は、選別ステーションの上流側で、該ステーション内で、又はその下流側で発生されたデータに基づいて、本発明の方法を使用して判断される。

上記により本発明が、色々な用途を有するデータを発生する手段を提供するものであることが理解されるであろう。特定の機械での品質評価は、表示されたり、又は将来の参考のために単に記録されたりする。それが或る一定のレベルを下回る場合、それは或る形の警告又は警報を行うために使用される。更に、それはより早い段階での処理状態を示すものとしても使用される。本発明のユーザは、情報が使用される目的を選択することができる。

そこで、次に本発明を実施例によって、また添付の概略図面を参照して説明する。
図１に示された処理では、ホッパー２からの米は、振動機６に結合されたトレー４に供給される。米粒は、それによって徐々にシュート８に供給され、それに沿ってそれら米粒は重力により落下して、そのシュートからそれら米粒は選別ステーション１０へと自由落下して行く。それら米粒は、選別ステーションを通過している時に、どの米粒が後に排出ステーション１２において生産物の流れから除去されるべきかを決めるシステム２０によって、連続的に精査を受ける。除去された米粒は、『拒絶』貯蔵容器１４内に偏向される。除去されなかった米粒は続いて『受け入れ』貯蔵容器１６内に入る。

選別ステーション１０における本システム２０は、該選別ステーションにおいて米粒の周囲から受けたり、米粒の表面から反射される光を監視する複数の検出器１８を有している。各検出器は、この選別ステーションにおける生産物が流れる領域の一部からのみ光を受ける。

上記検出器１８は、生産物の流れから受け入れ不可能な米粒を除去又は『拒絶』するように排出ステーションの排出器２４に対して命令するプロセッサ２２に接続されている。このシステムは、基本的には米国特許第４５１３８６８号で説明されているものである。本発明をそのような特別な状況に適用する場合、『拒絶』命令は、変色したり、又は米粒を受け入れ不可能にする或る欠点を示している米粒に対してのみ適用されるであろう。例えば、単に不格好であったり、破損していたり、寸法の不足した米粒は、必ずしも拒絶されるとは限らない。しかし、プロセッサ２２はそのような米粒も監視し、そして、このような情報は本発明に従って選別された生産物の品質を評価するための基礎となる。

図２は、図１に示されたようなシュートから異なった割合で流れる米のばら状態の流れの一部分を拡大した画像を示している。図２Ａは、約１，０００Ｋｇ／時間の割合で、３０ｃｍ幅のばら状態の流れで自由落下している米粒を表している。図２Ｂは、約２，０００Ｋｇ／時間の割合で移動している流れからの同様な画像である。これら画像は、各々本発明に係る分析のために優れた基礎を提供するが、その割合は多くの場合商業的に受け入れられるには余りにも低くすぎる。図２Ｃの画像は、約３，５００Ｋｇ／時間の割合で移動している流れから、本発明に係る評価のための基礎を提供するのに十分な個々の米粒を示している。これは、米粒の選別に広く受け入れ可能な割合であり、もしこれが選別機械の運転速度であれば、その場合、本発明に係る分析は、何ら流量を落とす必要なしに実施される。しかし、もし図１に示されたような機械において流量を落とす必要があれば、その場合、これは振動機６の動作を制御することにより達成される。勿論、本発明は、写像処理がもはや個別化された粒子を何ら識別できなくなる点まで、あらゆる割合で移動するばら状態の流れについて実施することができるが、発生されるデータは、流量の割合が高くなればなる程、精度がより低くなるであろうことを心に留めておくべきである。

図２、特に図２Ｃに示されたような画像を分析する際には、個々の、又は個別化された米粒が先ず最初に識別される。もし、その分析がそのような個々に識別された米粒のみに基づくものであれば、その場合、分析に際して破損したものとして分類される米粒の数が、品質評価のための基礎となる。この数字は、画像における米粒の密度に応じて、米粒が小さくなればなる程、接触する確率がより低くなることを説明するのに適したものでなければならない。しかし、例えばライン走査カメラを使用した画像処理技術は、更に、接触している対象物を識別して、その画像を別々の要素や米粒へと分解することができ、それによって上記分析の基礎となる固体数を増やすことができる。個々の又は個別化された米粒がどのような方法で識別されるにしても、それら米粒は、色々な公知の画像処理技術によって無傷な米粒、又は破損した米粒のいずれかとして分類される。

ここまで本発明を特に米粒とそれらの選別とに関して詳述してきたが、本発明は、個々の生産物片が識別のために利用可能なあらゆるばら状態の生産物の流れの品質評価において、使用され得ることが理解されるであろう。本発明は、特に、しかし非独占的に穀類、コーヒ、豆類及びナッツなどの食品の取扱いにも役立つ。

検査技術を使用した選別処理を示している。 本発明に係る分析の基礎となる選択画像を示している。

Claims (21)

1. 生産物のばら状態の流れにおける該生産物の品質に関するデータを、その監視ステーション通過中に発生する方法であって、該監視ステーションにおける生産物の少なくとも一部分の検査は、その流れが流れている間に間隔をおいて実施され、その検査は、前記一部分における個々の生産物片を識別して、それら個々の生産物片を選定された基準に従って調べ、その基準に合わないような個々の生産物片の量又は割合を確定するものであり、そして、そのような検査によって発生されるデータは、上記ばら状態の流れの品質表示を行うために分析されることを特徴とする方法。
2. 上記生産物のばら状態の流れが、その監視ステーション通過中には自由飛行状態にある請求項１に記載の方法。
3. 上記生産物のばら状態の流れが、その監視ステーション通過中にはコンベヤベルト上に在る請求項１に記載の方法。
4. 上記生産物のばら状態の流れが、その監視ステーション通過中にはシュート上に在る請求項１に記載の方法。
5. 上記検査が、上記ばら状態の流れが最大流量となっている間に行われる請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 上記ばら状態の流れの流量が、上記検査が行われている期間には減量される請求項１から４のいずれかに記載の方法。
7. 上記流量が、上記検査が行われている期間には９０％に及ぶまで減量される請求項６に記載の方法。
8. 上記検査が、規則正しい間隔で繰り返し行われる請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 上記検査が、上記監視ステーションにおいて生産物の部分部分の画像を作ることと、それら画像を前述のように分析することとから成る請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 個々の生産物片が、輪郭形状を写像することにより識別される請求項９に記載の方法。
11. 輪郭形状が接触したり又は重なり合った生産物片を識別する際に、個々の生産物片の輪郭形状がそれから導き出される請求項１０に記載の方法。
12. 個々の生産物片は、面積、推定される容積又は凹みのない連続した輪郭形状の内の少なくとも一つに関して識別される請求項１０又は請求項１１に記載の方法。
13. 個々の生産物片は、ライン走査カメラを使用して直線的寸法に関して識別され、また、ばら状態の流れが監視ステーションを通過する方向における寸法は、その通過の推定速度、ライン走査周波数及び画素の有効寸法と関連して算出される請求項１２に記載の方法。
14. 個々の生産物片の長さは、上記通過方向に沿って且つそれを横切って採取された計測値の比較と関連して決定される請求項１３に記載の方法。
15. 上記選定された基準に合わないものと検査で識別された生産物片の数は、生産物のばら状態の流れにおけるそのような生産物片の割合を推定するために使われる請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
16. 選定された基準の一つは破損である請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
17. 選定された基準の一つは長さである請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
18. 上記ばら状態の流れにおける生産物を選別するための機械内に統合されている請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
19. 上記機械は、ばら状態の流れにおける生産物の周囲から受けた光、又は該生産物から反射された光を監視するための検出器と、該検出器からの信号に応答して選別作業を制御するためのプロセッサとを有しており、また、それら検出器とプロセッサは、更にばら状態の流れの品質を示すためのデータを提供する請求項１８に記載の方法。
20. 上記ばら状態の生産物は、米である請求項１から１９のいずれかに記載の方法。
21. その米は、３０ｃｍ幅の生産物の流れに存在していて、１０，０００ｋｇ／時間に及ぶ正規の作業流量で移動している請求項２０に記載の方法。

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