JP2016007583A - 豆類外観検査装置、及び豆類外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】豆類の外観を検査して、商品として不適当な豆類を効率良く選別することが可能な豆類外観検査装置及び豆類外観検査方法を提供する。
【解決手段】検査対象となる豆類の表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良であると判定された豆類を選別する。ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段と、搬送手段に搭載された複数の豆類を撮像する撮像手段と、撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する良否判定手段と、搬送手段の終端から落下する豆類に対して圧縮空気を噴射する噴射手段とを備える。噴射手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から落下する豆類のうち、不良と判定された豆類のみを、自由落下曲線上の所定の位置において圧縮空気の噴射により吹き飛ばして選別する。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種豆類の外観を検査して、商品として不適当な豆を効率良く選別することが可能な豆類外観検査装置及び豆類外観検査方法に関する。

黒豆、大豆、金時豆等の豆類を収穫し、脱穀した後乾燥させて出荷する場合、転選機等の粗選機、色彩選別機等により粗選別を実行した後、最終的には人による手選りを実行することで、良質の豆だけを選別して出荷している。手選りは、熟練した作業者を必要とすることから、最近では人材の確保が困難になってきている。

そこで、例えば特許文献１では、豆のひび割れ、はじけ等の有無を検査する選別装置が開示されている。特許文献１に開示されている選別装置では、豆を加熱し、温度分布を赤外線カメラの画像から解析することにより良否判定を行うことで、人手を介することなく、あるいは削減して、低コストで豆類の良否判定を行うことができる。

特開２００４−１１３９０４号公報

しかし、豆が不良であると判定された原因の多くは、豆の表面というよりも豆の輪郭に表れることが多く、特許文献１のように赤外線カメラによる豆表面の温度分布の画像解析だけでは十二分に不良品を選別することができないという問題点があった。また、不良品をエジェクタにより良品群の中から排除しているが、実際には不良品のみを正確に排除することは困難であり、特許文献１には正確に排除するための工夫については開示も示唆もされていない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、豆の外観を検査して、商品として不適当な豆を効率良く選別することが可能な豆類外観検査装置及び豆類外観検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る豆類外観検査装置は、検査対象となる豆類の表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良であると判定された豆類を選別する豆類外観検査装置において、ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段と、該搬送手段に搭載された複数の豆類を撮像する撮像手段と、撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する良否判定手段と、前記搬送手段の終端から落下する豆類に対して圧縮空気を噴射する噴射手段とを備え、前記噴射手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から落下する豆類のうち、前記良否判定手段により不良と判定された豆類のみを、自由落下曲線上の所定の位置において圧縮空気の噴射により吹き飛ばして選別することを特徴とする。

また、第２発明に係る豆類外観検査装置は、第１発明において、前記搬送手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送することを特徴とする。

また、第３発明に係る豆類外観検査装置は、第１又は第２発明において、撮像された画像から、輪郭線を抽出する手段と、抽出された輪郭線の連続性を解析して、豆類の接触部分の端点を抽出する手段と、抽出された接触部分の端点を結ぶ分割線を特定し、豆類の画像を分割する手段とを備え、前記良否判定手段は、分割された豆類の画像ごとに良否判定することを特徴とする。

また、第４発明に係る豆類外観検査装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記噴射手段は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、前記良否判定手段で不良と判定された豆類の位置に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することを特徴とする。

また、第５発明に係る豆類外観検査装置は、第１乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記噴射手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部に近接する位置であって、前記良否判定手段で不良と判定された豆類と良品と判定された豆類とを選別可能な位置に配置されていることを特徴とする。

次に、上記目的を達成するために第６発明に係る豆類外観検査方法は、検査対象となる豆類の表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良であると判定された豆類を選別する豆類外観検査装置で実行することが可能な豆類外観検査方法において、前記豆類外観検査装置は、ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段を備え、該搬送手段に搭載された複数の豆類を撮像し、撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定し、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から落下する豆類のうち、不良と判定された豆類のみを、自由落下曲線上の所定の位置において圧縮空気の噴射により吹き飛ばして選別することを特徴とする。

また、第７発明に係る豆類外観検査方法は、第６発明において、前記搬送手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送することを特徴とする。

また、第８発明に係る豆類外観検査方法は、第６又は第７発明において、前記豆類外観検査装置は、撮像された画像から、輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線の連続性を解析して、豆類の接触部分の端点を抽出し、抽出された接触部分の端点を結ぶ分割線を特定し、豆類の画像を分割し、分割された豆類の画像ごとに良否判定することを特徴とする。

また、第９発明に係る豆類外観検査方法は、第６乃至第８発明のいずれか１つにおいて、前記豆類外観検査装置は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、不良と判定された豆類の位置に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することを特徴とする。

第１発明及び第６発明では、検査対象となる豆類の表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良であると判定された豆類を選別する。豆類外観検査装置は、ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段を備えており、搬送手段に搭載された複数の豆類を撮像し、撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する。ベルトの終端のローラの頂部から落下する豆類のうち、不良と判定された豆類のみを、自由落下曲線上の所定の位置において圧縮空気の噴射により吹き飛ばして選別する。これにより、豆類がベルトの終端のローラの頂部から自由落下する自由落下曲線は、ベルトの搬送速度により一意に定まるので、不良と判定された豆類の近傍に存在する良品と判定された豆類を誤って吹き飛ばす可能性を抑制することができ、不良と判定された豆類を正しく選別することが可能となる。

第２発明及び第７発明では、ベルトの終端のローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送するので、豆類がベルトの終端のローラの頂部から自由落下する自由落下曲線は、ベルトによる搬送速度により一意に定まり、不良と判定された豆類の近傍に存在する良品と判定された豆類を誤って吹き飛ばす可能性を抑制することができ、不良と判定された豆類を正しく選別することが可能となる。

第３発明及び第８発明では、撮像された画像から、輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線の連続性を解析して、豆類の接触部分の端点を抽出し、抽出された接触部分の端点を結ぶ分割線を特定し、豆類の画像を分割し、分割された豆類の画像ごとに良否判定する。これにより、豆類が重なって撮像された場合のように、隣接する豆類の画像が互いに接触している場合であっても、一の豆類ごとに良否判定することができ、不良と判定された豆類を正しく選別することが可能となる。

第４発明及び第９発明では、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、不良と判定された豆類の位置に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射するので、不良と判定された豆類のみを正しく選別することが可能となる。

第５発明では、噴射手段を、ベルトの終端のローラの頂部に近接する位置であって、不良と判定された豆類と良品と判定された豆類とを選別可能な位置に配置するので、豆類の重力加速度による鉛直方向の分速度が小さく、短い噴射時間で確実に豆類に命中させることができる。噴射時間を短くすることで、単位時間当たりの選別処理量を増やすことができ、装置全体として処理量を増大させることが可能となる。

本発明によれば、豆類がベルトの終端のローラの頂部から自由落下する自由落下曲線は、ベルトによる搬送速度により一意に定まるので、不良と判定された豆類の近傍に存在する良品と判定された豆類を誤って吹き飛ばす可能性を抑制することができ、不良と判定された豆類を正しく選別することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の外観構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の制御装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の制御装置のＣＰＵの豆類画像の分割処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の豆類の画像が互いに接触している場合の候補点の抽出方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の豆類の画像が互いに接触している場合の分割線の特定方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の制御装置のＣＰＵの豆類画像の他の分割処理の手順を示すフローチャートである。 豆類の位置座標を決める方法の例示図である。 臨界速度Ｖを求めるための説明図である。 本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置における噴射装置の位置を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置及び豆類外観検査方法について、図面に基づいて具体的に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。

また、本発明は多くの異なる態様にて実施することが可能であり、実施の形態の記載内容に限定して解釈されるべきものではない。実施の形態を通じて同じ要素には同一の符号を付している。

図１は、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置の外観構成を示す正面図である。本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１は、図示しない供給装置から供給された各種の豆類を、ベルト（搬送手段）２０の上面に搭載する。なお、本実施の形態における豆類とは、黒豆、大豆、金時豆等の豆全般を意味しており、以下、「豆」と記載する。

ベルト２０は、ローラ２１の回転により矢印方向に移動する。それに伴い、上面に搭載された豆も矢印方向に移動する。ローラ２１の回転速度を制御装置１０で制御することにより、豆の移動速度を制御することができる。

ローラ２１に到達するまでの位置で、カメラ（撮像手段）３０により豆表面の画像を撮像する。カメラ３０は、上側照明装置３１により豆の表面を照射し、下側照明装置３２により豆の輪郭を浮き上がらせた状態で撮像する。撮像された画像は制御装置１０へ送信され、豆ごとに良否判定を実行する。

豆は、ローラ２１の頂部まで、すなわちベルト２０の終端に到達した場合、手選用コンベア６０へ放出される。制御装置１０は、噴射装置（噴射手段）４０の動作を制御して、良否判定により不良と判定された豆の位置に対応するノズルから圧縮空気を噴射して、不良品排出シューター５０へ投げ入れる。

図２は、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１の制御装置１０の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１の制御装置１０は、少なくともＣＰＵ（中央演算装置）１１、メモリ１２、記憶装置１３、Ｉ／Ｏインタフェース１４、ビデオインタフェース１５、通信インタフェース１６、接続インタフェース１７及び上述したハードウェアを接続する内部バス１８で構成されている。

ＣＰＵ１１は、内部バス１８を介して豆類外観検査装置１の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部の動作を制御するとともに、記憶装置１３に記憶しているコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。メモリ１２は、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の揮発性メモリで構成され、コンピュータプログラムの実行時にロードモジュールが展開され、コンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。

記憶装置１３は、内蔵される固定型記憶装置（ハードディスク）、ＲＯＭ等で構成されている。記憶装置１３に記憶しているコンピュータプログラムは、通信インタフェース１６を介して接続されている外部コンピュータからダウンロードされ、実行時には記憶装置１３からメモリ１２へ展開して実行される。もちろん、プログラム及びデータ等の情報を記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体からダウンロードされたコンピュータプログラムであっても良い。

接続インタフェース１６は内部バス１８に接続されており、豆類外観検査装置１の各種装置、例えばカメラ（撮像手段）３０、ローラ（搬送手段）２１、噴射装置（噴射手段）４０等と接続されており、それぞれの動作を制御する。不良と判定された豆の搬送位置に応じて噴射装置４０による圧縮空気の噴射タイミングを特定する。

通信インタフェース１６は内部バス１８に接続されており、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の外部のネットワークに接続されることにより、外部コンピュータとデータ送受信を行うことが可能となっている。

Ｉ／Ｏインタフェース１４は、キーボード、マウス等を含む入力装置３５と接続され、データの入力を受け付ける。また、ビデオインタフェース１５は、表示装置３６と接続され、所定の画像を表示する。

以下、上述した構成の豆類外観検査装置１の動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１の制御装置１０の機能ブロック図である。図３において、制御装置１０の画像取得手段３０１は、カメラを含む撮像手段の動作を制御して、搬送手段であるベルト２０に搭載されて運ばれてくる豆を撮像する。

良否判定手段３０２は、撮像された画像に基づいて豆ごとに良否判定する。豆１つ１つについて良否判定するためには、撮像された画像の中で豆が重なり合う、互いに接触する等により一体となっている部分の画像を、豆ごとの画像に分割することが好ましい。図４は、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１の制御装置１０のＣＰＵ１１の豆画像の分割処理の手順を示すフローチャートである。

図４において、制御装置１０のＣＰＵ１１は、豆の表面を撮像した画像を取得する（ステップＳ４０１）。ＣＰＵ１１は、取得した画像に対して二値化処理を実行して輪郭線を抽出する（ステップＳ４０２）。

具体的には、豆の表面を黒画素に、背景部分を白画素に、それぞれ二値化処理し、豆の画像の内部に点在する白画素部分を黒画素に補正する。これにより、豆の輪郭線をより明確に抽出することができる。

ＣＰＵ１１は、豆の画像の接触部分の端点の候補点を抽出する（ステップＳ４０３）。例えばハリスのコーナフィルタ等を用いることで、輪郭線の連続性を解析し、連続性が途切れている点を接触部分の端点の候補点として抽出する。より高い精度で豆の画像の接触部分の端点であるか否かを判断するために、コーナフィルタで抽出した複数の接触部分の端点の候補点が、画像を切断する対象として適当であるか否かを判断する。

判断する方法は、特に限定されるものではないが、例えば候補点の座標を中心とした一定の半径（半径１０画素）の円領域における黒画素の割合で判断しても良い。図５は、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１の豆の画像が互いに接触している場合の候補点の抽出方法を説明するための模式図である。

図５（ａ）に示すように、豆の画像５１、５２が接触している場合、コーナフィルタにより候補点Ｐ１、Ｐ２が抽出される。また、豆の画像５２には、豆の輪郭線に突起等が生じており、候補点Ｐ３も抽出されている。

ここで、図５（ｂ）に示すように、候補点Ｐ１を中心とした半径１０画素の円領域５３について、黒画素の割合を算出する。黒画素の割合が所定の閾値の範囲内、例えば６０−９０％の範囲内である場合には、豆の画像の接触部分の端点の候補点として適当であると判断する。図５（ｂ）の場合は約８０％なので、豆の画像の接触部分の端点の候補点として適当であると判断することができる。図５（ｃ）の場合も、候補点Ｐ２を中心とした半径１０画素の円領域５４について、同様の判断をすることができる。

一方、図５（ｄ）の場合、候補点Ｐ３を中心とした半径１０画素の円領域５５について、黒画素の割合が約４０％なので、豆の画像の接触部分の候補点としては不適当（何らかの不良発生点）であると判断をすることができる。

図４に戻って、ＣＰＵ１１は、抽出された複数の候補点の中から一の候補点を選択して（ステップＳ４０４）、選択された一の候補点に近接する他の候補点が存在するか否かを判断する（ステップＳ４０５）。

具体的には、選択された一の候補点から所定の距離の範囲内に候補点が存在するか否かを判断する。ＣＰＵ１１が、選択された一の候補点に近接する他の候補点が存在すると判断した場合（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、選択された一の候補点と他の候補点との間を結ぶ線分上で、画素が白→黒→白と変化しているか否かを判断する（ステップＳ４０６）。

ＣＰＵ１１が、画素が白→黒→白と変化していると判断した場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、２つの候補点を結ぶ線分を、接触する豆の画像を分割する分割線として白画素として描画する（ステップＳ４０７）。

分割線を特定する方法は特に限定されるものではない。例えば、隣接する候補点間を結ぶ線分について、該線分から一定画素、例えば１０画素離れた位置に設けた仮想線分について、黒画素の割合を算出して、一定の閾値以上（９０％以上）である場合に分割線として適当であると判断することができる。図６は、本発明の実施の形態に係る外観検査装置１の豆の画像が互いに接触している場合の分割線の特定方法を説明するための模式図である。

図６（ａ）に示すように隣接する候補点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ線分ｄ１に対して、線分ｄ１から１０画素離れた位置に設けられた平行線分ｄ２を想定する。図６（ａ）の例では、平行線分ｄ２上の黒画素の割合が約１００％であるので、分割線として適当であると判断して、線分Ｐ１Ｐ２を分割線として特定する。

一方、図６（ｂ）に示すように、隣接する候補点Ｐ１、Ｐ３を結ぶ線分ｄ３に対して、線分ｄ３から１０画素離れた位置に設けられた平行線分ｄ４を想定する。図６（ｂ）の例では、平行線分ｄ４上の黒画素の割合が９０％を大きく下回るので、分割線として不適当であると判断して、線分Ｐ１Ｐ３を分割線として特定しない。

図４に戻って、ＣＰＵ１１が、選択された一の候補点に近接する他の候補点が存在しないと判断した場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）、あるいはＣＰＵ１１が、選択された一の候補点と他の候補点との間を結ぶ線分上で、画素が黒→白→黒と変化していないと判断した場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、すべての候補点を選択したか否かを判断する（ステップＳ４０８）。

ＣＰＵ１１が、まだ選択されていない候補点が存在すると判断した場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、他の候補点を選択して（ステップＳ４０９）、処理をステップＳ４０５へ戻して、上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ１１が、すべての候補点が選択されたと判断した場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、処理を終了する。

図４に示す処理で、まだ分割することができなかった豆が存在しているか否かは、例えば以下のような処理で判断することができ、分割することができる。図７は、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１の制御装置１０のＣＰＵ１１の豆の画像の他の分割処理の手順を示すフローチャートである。

図７において、制御装置１０のＣＰＵ１１は、図４の処理により分割された豆の二値化画像に対してラベリング処理を実行し（ステップＳ７０１）、輪郭線で囲まれているすべての豆の画像の平均面積Ｓａを算出する（ステップＳ７０２）。ＣＰＵ１１は、一の豆の画像を選択する（ステップＳ７０３）。

ＣＰＵ１１は、選択した一の豆の画像の面積Ｓｉを算出し（ステップＳ７０４）、算出した平均面積Ｓａに対する面積Ｓｉの割合Ｓａ／Ｓｉが所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ７０５）。ＣＰＵ１１が、割合Ｓａ／Ｓｉが所定値以上であると判断した場合（ステップＳ７０５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、当該豆の画像は未分割であると判断してメモリ１２に一時記憶する（ステップＳ７０６）。

ＣＰＵ１１が、算出した平均面積Ｓａに対する面積Ｓｉの割合Ｓａ／Ｓｉが所定値より小さいと判断した場合（ステップＳ７０５：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、すべての豆の画像を選択したか否かを判断する（ステップＳ７０７）。ＣＰＵ１１が、まだ選択されていない豆の画像が存在すると判断した場合（ステップＳ７０７：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、他の豆の画像を選択して（ステップＳ７０８）、処理をステップＳ７０４へ戻して、上述した処理を繰り返す。

ＣＰＵ１１が、すべての豆の画像が選択されたと判断した場合（ステップＳ７０７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、メモリ１２に一時記憶されている豆の画像の中から一の豆の画像を選択する（ステップＳ７０９）。ＣＰＵ１１は、当該豆の画像を包含する疑似楕円画像を特定し（ステップＳ７１０）、特定された疑似楕円画像の長軸と直交する方向の線分のうち、白い画素数の最小の線分を特定する（ステップＳ７１１）。ＣＰＵ１１は、特定された線分に沿って黒を分割する線分として描画し、メモリ１２から当該豆の画像を削除する（ステップＳ７１２）。

ＣＰＵ１１は、メモリ１２に一時記憶されたすべての豆の画像を選択したか否かを判断する（ステップＳ７１３）。ＣＰＵ１１が、まだ選択されていない豆の画像がメモリ１２に一時記憶されていると判断した場合（ステップＳ７１３：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、メモリ１２に一時記憶されている他の豆の画像を選択して（ステップＳ７１４）、処理をステップＳ７１０へ戻して、上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ１１が、メモリ１２に一時記憶されているすべての豆の画像が選択されたと判断した場合（ステップＳ７１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、処理を終了する。これにより、撮像された画像の中で豆が互いに接触している場合であっても、確実に画像を分割することができ、１つ１つの豆ごとに良否判定を行うことができる。

図３に戻って、良否判定手段３０２は、撮像された画像に基づいて豆ごとに良否判定を行う。具体的には、１つ１つの豆の画像から輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線の連続性を解析することで、輪郭線が所定の連続性を維持しているか否かを判断する。連続性が維持できていない場合には、豆の周囲の近傍において、皮切れ、発芽等の不良が生じている豆、すなわち当該豆は不良であると判定する。

豆類選別手段３０３は、良否判定手段３０２において不良であると判定された豆の搬送手段であるベルト２０の幅方向の位置に応じて、豆の位置に対応する噴射装置４０のノズルの位置を特定する。図８は、豆の位置座標を決める方法の例示図である。ベルト２０の幅方向をＹ軸として、ベルト２０の一方の幅の端部を原点とすることにより、ベルト２０に搭載された豆６１の座標値をＹ座標値として取得することができる。

制御装置１０は、取得したＹ座標値に搭載されている豆６１のうち、不良と判定された豆６１の位置を抽出して、噴射装置４０に対して、不良と判定された豆６１の位置に対応する位置に配置されているノズル４１からのみ圧縮空気を噴射するよう指示信号を送信する。

ベルト２０の終端、すなわちローラ２１の頂部まで移動した豆６１は、落下する。ベルト２０の移動速度に応じて、落下当初はローラ２１に沿って落下する場合もあれば、そのまま自由落下運動する場合も生じる。自由落下運動をする場合には、移動速度に応じて落下軌跡が一意に定まるので、噴射装置４０により確実に不良と判定された豆だけに圧縮空気を当てることができる。

そこで、豆が確実に自由落下運動を開始する最低の移動速度を臨界速度Ｖとして算出する。図９は、臨界速度Ｖを求めるための説明図である。

まず、臨界速度Ｖは、ローラ２１の頂部Ｐを通過した直後から自由落下運動に移行する速度であるので、豆６１は、ローラ２１の頂部Ｐから水平方向に飛び出す速度とも言える。そこで、頂部Ｐの直上に豆６１が到達した場合、豆６１がローラ２１の表面に沿って移動したときの重心の軌跡は、豆６１のベルト２０表面からの重心高さとローラ２１の半径Ｒとの和をｒとして、（式１）で表す円運動と考えることができる。なお、（式１）は、原点をローラ２１の回転中心とし、上下方向をＺ軸（上方が正）、前後方向をＸ軸（移動方向が正）としている。

実際には、ローラ２１の上半分における移動軌跡だけを考えれば良いので、豆６１の重心位置は（式２）で表すことができる。

一方、頂部Ｐから自由落下運動に移行する場合の豆６１の重心の軌跡は、ベルト２０の移動速度をｖ、重力加速度をｇとして（式３）で表すことができる。

頂部Ｐからただちに自由落下運動するためには、Ｘが０以上ｒ以下の範囲で、Ｚ’がＺ以上である。例えばｒ＝１１．５ｍｍとし、重力加速度ｇ＝９８００ｍｍ／ｓ² として、臨界速度Ｖは３３６ｍｍ／秒、すなわち２０．１ｍ／分となる。

これにより、豆６１の自由落下曲線が一意に定まるので、ベルト２０の幅方向の位置さえ特定することができれば、噴射装置４０から噴射された圧縮空気により、不良と判定された豆６１だけを確実に他の豆と選別することができる。

以上のように本実施の形態によれば、豆６１がベルト２０の終端のローラ２１の頂部から自由落下する自由落下曲線は、ベルト２０による搬送速度により一意に定まるので、不良と判定された豆６１の近傍に存在する良品と判定された豆が誤って噴射装置４０により吹き飛ばされることなく、不良と判定された豆６１を正しく選別することが可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変更、改良等が可能である。例えば、豆の画像の輪郭線の連続性を厳格に評価するためには、接触している豆の画像を分割した線分近傍において連続性が失われていないようにしておく必要がある。

そこで、図４及び図７の処理により豆の画像を１つ１つに分割した場合、分割するために描画した線分の端部については、例えばスプライン関数等により豆６１の画像の輪郭線に連続性を持たせるように補正することが好ましい。これにより、豆６１の画像の輪郭線における微細な連続性の欠陥に対しても評価することが可能となり、良否判定の精度を高く維持することが可能となる。

また、噴射装置４０の取り付け位置によって、不良と判定された豆６１の単位時間当たりの最大選別量が変動する。図１０は、本発明の実施の形態に係る豆類外観検査装置１における噴射装置４０の位置を示す模式図である。

図１０に示すように、多くの装置は、自由落下曲線９１に沿って落下してくる豆６１を迎え撃つように、ベルト２０の終端のローラ２１の頂部とは離れた位置、例えば自由落下曲線９１の下方に噴射装置４０ｂを配置している。この場合、重力加速度による鉛直方向の分速度も大きくなっているので、矢印９２の方向で不良と判定された豆を確実にとらえるには、相応の噴射時間を要する。したがって、誤って、良品と判定された豆６１に対して圧縮空気を噴射してしまうおそれがあり、それを回避するには豆６１の搬送速度を下げる又は豆６１の供給量を下げる必要があった。

そこで、噴射装置４０ａを、ベルト２０の終端のローラ２１の頂部に近接する位置であって、不良と判定された豆６１と良品と判定された豆６１とを選別可能な位置に配置する。これにより、重力加速度による鉛直方向の分速度が大きくなる前に、矢印９３の方向で不良と判定された豆６１を確実にとらえることができるので、噴射時間を短くすることができる。したがって、単位時間当たりの選別処理量を増やすことができるので、豆類外観検査装置１全体として処理量を増大させることが可能となる。

１ 豆類外観検査装置
１０ 制御装置
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１３ 記憶装置
２０ ベルト（搬送手段）
２１ ローラ（搬送手段）
３０ カメラ（撮像手段）
４０、４０ａ、４０ｂ 噴射装置（噴射手段）

Claims (9)

1. 検査対象となる豆類の表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良であると判定された豆類を選別する豆類外観検査装置において、
   ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段と、
   該搬送手段に搭載された複数の豆類を撮像する撮像手段と、
   撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する良否判定手段と、
   前記搬送手段の終端から落下する豆類に対して圧縮空気を噴射する噴射手段と
   を備え、
   前記噴射手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から落下する豆類のうち、前記良否判定手段により不良と判定された豆類のみを、自由落下曲線上の所定の位置において圧縮空気の噴射により吹き飛ばして選別することを特徴とする豆類外観検査装置。
2. 前記搬送手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送することを特徴とする請求項１に記載の豆類外観検査装置。
3. 撮像された画像から、輪郭線を抽出する手段と、
   抽出された輪郭線の連続性を解析して、豆類の接触部分の端点を抽出する手段と、
   抽出された接触部分の端点を結ぶ分割線を特定し、豆類の画像を分割する手段と
   を備え、
   前記良否判定手段は、分割された豆類の画像ごとに良否判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の豆類外観検査装置。
4. 前記噴射手段は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、
   前記良否判定手段で不良と判定された豆類の位置に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の豆類外観検査装置。
5. 前記噴射手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部に近接する位置であって、前記良否判定手段で不良と判定された豆類と良品と判定された豆類とを選別可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の豆類外観検査装置。
6. 検査対象となる豆類の表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良であると判定された豆類を選別する豆類外観検査装置で実行することが可能な豆類外観検査方法において、
   前記豆類外観検査装置は、
   ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段を備え、
   該搬送手段に搭載された複数の豆類を撮像し、
   撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定し、
   前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から落下する豆類のうち、不良と判定された豆類のみを、自由落下曲線上の所定の位置において圧縮空気の噴射により吹き飛ばして選別することを特徴とする豆類外観検査方法。
7. 前記搬送手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送することを特徴とする請求項６に記載の豆類外観検査方法。
8. 前記豆類外観検査装置は、
   撮像された画像から、輪郭線を抽出し、
   抽出された輪郭線の連続性を解析して、豆類の接触部分の端点を抽出し、
   抽出された接触部分の端点を結ぶ分割線を特定し、豆類の画像を分割し、
   分割された豆類の画像ごとに良否判定することを特徴とする請求項６又は７に記載の豆類外観検査方法。
9. 前記豆類外観検査装置は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、不良と判定された豆類の位置に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の豆類外観検査方法。