JP2017170400A - 粒状体選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粒状体の品質に基づく選別の正確さを維持しながらも調整負担が軽減できる粒状体選別装置が要望されている。【解決手段】粒状体の通過経路Ｇに配置された第１検査領域ＴＡ１及び第２検査領ＴＡ２、第１検査領域ＴＡ１に光学的照準を合わせた第１受光ユニット６Ａ及び第２検査領域ＴＡ２に光学的照準を合わせた第２受光ユニット６Ｂと、第１受光ユニットからの第１受光信号及びに第２受光ユニットからの第２受光信号に基づいて除外品を検出する第１評価部８１及び第２評価部８２と、第１受光信号と第２受光信号とに基づいて粒状体の通過速度を算定する速度算定部８３と、通過速度に基づいて除外品の分岐点への到達タイミングを推定し、除外経路に分岐させる分岐タイミングを算定する分岐タイミング算定部８４が備えられている。【選択図】図１

Description

本発明は、所定の通過方向で通過経路を通過する粒状体の品質状態を光学的に評価して、判定条件から外れた粒状体を除外する粒状体選別装置に関する。

特許文献１には、上方から上下方向で直線状に延びた通過経路に沿って落下してくる粒状体に対して、粒状体の通過方向で互いに重ならないように間隔をあけている第１検査領域と第２検査領域の２箇所で光学的検査を行い、その評価結果に基づいて粒状体を合格品と不合格品とに分けて回収する粒状体検査装置が開示されている。流動体の通過方向（落下方向）に関して、第２検査領域は、第１検査領域の下流側に位置し、評価結果に基づいて粒状体を区分けする選別ユニットは、さらに第２検査領域の下流側に位置する。

特開２０１５−２０３６２０号公報

上述したような構成の粒状体検査装置（粒状体選別装置）では、第１検査領域及び第２検査領域の通過中に不良品（または良品）と評価された粒状体が、選別ユニットに到達する正確なタイミングで、当該選別ユニットを動作させることが重要である。第１検査領域及び第２検査領域から選別ユニットまでの距離は設計寸法によって厳密に求めることが可能であるので、粒状体が通過経路を通過する速度、例えば落下速度が常に一定であると仮定すると、選別ユニットの動作タイミングを一度調整すれば、それ以後は正確に選別ユニットを動作させることが可能である。しかしながら、粒状体の速度は、粒状体の流れ密度、粒状体の形状、粒状体の重さによって変動する。このため、選別ユニットを正確なタイミングで動作させるための調整は、検査状況が変わる毎に、時間をかけて行わなければならない。このことは、検査業務の大きな負担となっていた。
このような実情から、粒状体の品質に基づく選別の正確さを維持しながらも調整負担が軽減できる粒状体選別装置が要望されている。

本発明による粒状体選別装置は、
被検査物である粒状体を所定の通過方向に沿って通過させる通過経路と、前記通過経路に配置された第１検査領域と、前記通過経路のうちの前記第１検査領域よりも下流側の位置に配置された第２検査領域と、前記通過経路のうちの前記第２検査領域よりも下流側に位置する分岐点において、前記通過経路から分岐する除外経路と、前記通過方向に対して交差する方向に延びる光軸を有するとともに前記第１検査領域に光学的照準を合わせた第１受光ユニットと、前記通過方向に対して交差する方向に延びる光軸を有するとともに、前記第２検査領域に光学的照準を合わせた第２受光ユニットと、前記第１受光ユニットからの第１受光信号に基づいて前記粒状体の良否を判定し、判定条件から外れた前記粒状体を除外品として検出する第１評価部と、前記第２受光ユニットからの第２受光信号に基づいて前記粒状体の良否を判定し、判定条件から外れた前記粒状体を除外品として検出する第２評価部と、前記除外品を前記除外経路に分岐させる選別ユニットと、前記第１受光信号と前記第２受光信号とに基づいて、前記通過経路における前記粒状体の通過速度を算定する速度算定部と、前記除外品として検出された前記粒状体の前記分岐点への到達タイミングを、前記通過速度に基づいて推定し、前記除外品を前記分岐点において前記選別ユニットを用いて前記通過経路から前記除外経路に分岐させるための分岐タイミングを算定する分岐タイミング算定部とを備えている。

この構成によれば、速度算定部は、通過経路を通過する粒状体の通過速度を、粒状体の第１検査領域での粒状体の検出を示す第１受光信号と第２検査領域での当該粒状体の検出を示す第２受光信号との信号間隔から算定することができる。粒状体の通過速度が得られると、第１検査領域または第２検査領域での評価によって除外品として検出された粒状体が、通過経路から除外経路への分岐点に達する到達タイミング、結果的には、選別ユニットを用いて除外品を精度良く分岐させることができる分岐タイミングが算定できる。この通過速度の算定に必要となる、通過経路における２点での粒状体の検出には、第１受光信号及び第２受光信号を利用できる。この第１受光信号及び第２受光信号に基づいて粒状体の通過速度を算定するアルゴリズムと、通過速度を用いて分岐点への到達タイミングを推定して、選別ユニットを動作させる分岐タイミングを算定するアルゴリズムとを備えるだけで、本発明の実現が可能であり、費用負担が少ない。

粒状体の通過経路での通過速度が得られると、当該通過速度と、分岐させるべき除外品としての粒状体が検出された位置から分岐点までの距離とから、この除外品を分岐させるタイミングを算定することができる。つまり、この分岐タイミングは、第１検査領域と第２検査領域とにおける粒状体に対する評価結果に基づいて算定することができる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記分岐タイミングは、前記第１評価部において前記除外品として検出された前記粒状体が前記分岐点に到達するタイミングとして算定される。第１受光信号は、第１検査領域を通過する粒状体を検出した信号であるので、当該第１受光信号によって除外品として検出された粒状体が分岐点に達するまでの時間は、第２検査領域で評価された粒状体が分岐点に達するまでの時間よりは長く、処理に余裕ができる点が有利である。
また、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記分岐タイミングは、前記第２評価部において前記除外品として検出された前記粒状体が前記分岐点に到達するタイミングとして算定される。第２検査領域で評価された粒状体が分岐点に達するまでの時間は、第１検査領域で評価された粒状体が分岐点に達するまでの時間よりは短く、処理の余裕は少なくなるが、その間での通過速度の変動等の外乱の影響を受ける可能性は低減する。
粒状体が除外品と評価されるのは、第１検査領域と第２検査領域との両方の通過時とは限らず、どちらか一方の通過時にしか評価されないということも十分にあり得る。このことから、上述した、２つの分岐タイミング算定が、独立的に実行可能なことが好ましい。

粒状体の通過速度の算定処理を構築するにあたって、粒状体品質の評価制御系をできる限り利用することがコスト的に好ましい。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記通過速度は、前記粒状体が前記第１検査領域を通過した時点から、同一の前記粒状体が前記第２検査領域を通過した時点までの時間と、前記第１検査領域から前記第２検査領域までの距離とを用いて算定される。この構成では、算定対象となる粒状体を検出した第１受光信号の発生時と当該粒状体を検出した第２受光信号の発生時との間の時間間隔をカウントすることで、粒状体が第１検査領域と第２軽鎖領域との間を通過する通過時間が算定され、結果的に通過速度が算定される。この構成では、第１受光信号が発生してから対応する第２受光信号が発生するまでの時間間隔をカウントするだけで、速度算定部の実現が可能となる。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記分岐タイミングの算定には、当該分岐タイミングに応じて除外される前記粒状体に先行して前記通過経路を通過した前記粒状体に関して算定された前記通過速度が用いられる。この構成では、評価された除外品それ自身の第１検査領域から第２検査領域までの通過時間を用いて通過速度を算定するのではなく、それより以前に、例えば検査開始時に最初に流れてくる粒状体を用いて算定された通過速度が利用される。これにより、検出不良や通過速度の算定エラーなどに起因する分岐不能や分岐精度の悪化を防ぐことができる。さらに、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記分岐タイミングの算定には、当該分岐タイミングに除外される前記粒状体に先行して前記通過経路を通過した複数の前記粒状体の夫々に関して算定された複数の前記通過速度の平均値が用いられる。この構成では、一回だけの算定による通過速度をそれ以後に用いるのではなく、通過速度の算定を数回行って、その平均値をとるので、通過速度がある程度変動する場合、より適切な通過速度を利用することが可能となる。

さらに、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記分岐タイミングの算定には、当該分岐タイミングに除外される前記粒状体に関して算定された前記通過速度が用いられる。この構成は、除外される粒状体それ自身の第１検査領域から第２検査領域までの通過時間を用いて通過速度を算定し、この通過速度を用いて分岐タイミングが算定される。したがって、除外品が特殊な通過速度特性を有しており、その速度が他の粒状体とは少し異なっていたとしても、正確に除外経路へ分岐させることができる。

検査効率を高めるために、通過経路の横断面は細長く形成することが好ましい。その際、粒状体の速度は、通過経路の幅方向の位置（例えば通過経路の両端領域と中央領域）によって異なることが少なくない。この問題を解決するためには、上述した粒状体の光学的検出、粒状体の速度算定、粒状体の分岐を、通過経路の横断方向で分割して、それぞれ独立した制御チャンネルで行うことが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記通過速度は、前記通過経路の幅方向に分割された区画ごとに算定され、前記分岐タイミング算定部による前記分岐タイミングの算定は、前記区画ごとに行われる。

粒状体が第１検査領域へ流下する際、通過経路の幅方向に偏向せずに、できるだけ直線的に流下することが好ましい。粒状体の斜行流下は速度のばらつきを生じさせ、正確な速度測定に悪影響を及ぼす。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記通過経路の一部を構成するとともに、前記粒状体を前記第１検査領域へ流下案内する搬送部材が備えられ、前記搬送部材の流下案内面には、前記通過方向に沿って複数の案内壁が延設されており、前記案内壁により前記通過経路が複数の通過経路区画に分割されている。この構成であれば、案内壁によって粒状体の幅方向に偏向が抑制される。

搬送部材における粒状体の流下速度は、粒状体と接触する、搬送部材の流下案内面の摩擦にも影響される。このため、粒状体の流下速度をできるだけ安定させるためには、前記搬送部材が金属材料からなり、前記流下案内面に対して摩擦を低減させる表面処理が施されていることが好適である。より具体的には、前記搬送部材はアルミ材であり、前記表面処理はアルマイト処理であることが好ましい。

選別ユニットによる、除外品の除外経路への分岐精度を高めるためには、環境変化などによる、検査対象となる粒状体の挙動変化（流下速度変動など）、粒状体の速度測定の測定誤差、選別ユニットの動作機器の挙動変化に、選別ユニットの動作制御を対応させることが好ましい。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記除外品を前記除外経路に分岐させるための、前記選別ユニットの作動開始時間または作動継続時間あるいはその両方が、変更可能である。これにより、選別ユニットは、上述した問題に対応することができ、高い精度で、除外品を除外経路へ分岐させることができる。同様の目的をさらに効果的に達成するため、本発明によるもう一つの好適な実施形態では、前記選別ユニットが、前記通過経路の幅方向に分割された区画毎に適合させた複数の選別サブユニットから構成されており、前記除外品を前記除外経路に分岐させるための、前記選別サブユニットの作動開始時間または作動継続時間あるいはその両方が独立して変更可能に構成されている。この構成では、通過経路の幅方向での粒状体流下速度の差異や速度測定なども吸収することができ、より高い精度で、除外品を除外経路へ分岐させることができる。

なお、本出願で定義されている、速度算定部が算定する通過速度及び分岐タイミング算定部が分岐タイミングの算定のために利用する通過速度は、物理的に厳密な意味での速度に限定されるわけではない。例えば、制御プログラム的には、第１検査領域から第２検査領域への通過時間によって設定されるルックアップテーブルを通じて、第１検査領域または第２検査領域における粒状体の通過タイミング（通過時刻）から、当該粒状体の分岐点への到着タイミング（到着時刻）、つまり分岐タイミングを導出することができる。このような技法も含め、通過速度の概念に基づいて分岐タイミングを算出する制御技法の全てが本発明に含まれる。

本発明による粒状体選別装置の基本的な選別制御原理を説明するための模式図である。 本発明による粒状体選別装置の基本的な選別制御原理を説明するための、図１とは異なる配置での模式図である。 本発明による粒状体選別装置の基本的な選別制御原理を説明するための図１及び図２とは異なる配置での模式図である。 本発明による粒状体選別装置の具体的な実施形態の１つである樹脂ペレット選別装置の全体側面図である。 第１検査領域と第２検査領域とにおける樹脂ペレット選別装置の縦断側面図である。 第１検査領域における光学要素の配置を模式的に示す平面図である。 制御装置における選別制御の機能を説明する機能ブロック図である。 ペレットの光学的検査を説明するための説明図である。 ペレットの光学的検査における正常と異常の判定基準を説明するための説明図である。 シュータに設けられた案内リブを示す正面図である。 シュータに設けられた案内リブの断面図である。

本発明による粒状体選別装置の具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて本発明を特徴付けている基本的な選別制御原理を説明する。ここでは、上方から上下方向で直線状に延びた通過経路Ｇに沿って移動してくる被検査物である粒状体を、その通過箇所である第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２で光学的検査を行う。第１検査領域ＴＡ１は、粒状体の通過方向で第２検査領域ＴＡ２の上流側に位置し、第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とは、所定距離だけ離れている。通過経路Ｇの第２検査領域ＴＡ２よりさらに下流側に位置する分岐点ＴＰで、除外経路Ｚが通過経路Ｇから分岐している。第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２との検査結果により、除外すべきと判定された粒状体は除外品として、除外経路Ｚに選別ユニットＳＤによって分岐される。

図１で示された例では、光学的検査の手法として、撮影素子を用いて通過経路Ｇを通過する粒状体を撮影し、その撮影画像を画像処理して、粒状体の品質（色ずれや形状ずれなど）を判定して、不良品を検知する画像評価手法を用いている。このため、通過方向に対して横断方向（例えば通過方向に直交）に延びる光軸ＯＡ１を有するとともに第１検査領域ＴＡ１に光学的照準を合わせた撮像素子を有する第１受光ユニット６Ａと、通過方向に対して横断方向（例えば通過方向に直交）に延びる光軸ＯＡ２を有するとともに第２検査領域ＴＡ２に光学的照準を合わせた撮像素子を有する第２受光ユニット６Ｂとが備えられている。第１受光ユニット６Ａから出力される第１受光信号（画像信号）は、予め設定されている画像処理を施された後、検知された粒状体が所定の判定条件（例えば、粒状体輪郭線内の色値や輝度値など）を満たすかどうかについて、第１評価部８１で評価される。同様に、第２受光ユニット６Ｂから出力される第２受光信号（画像信号）は、第２評価部８２で評価される。所定の判定条件から外れた粒状体は、除外品として、分岐点ＴＰで通過経路Ｇから除外経路Ｚに分岐される。除外品を除外経路Ｚに分岐させる選別ユニットＳＤとしては、粒状体の種別に応じて、種々の形態を採用することができる。さらに、通過経路Ｇが複数の粒状体が同時に通過できる横幅を有するので、ここでは、ライン状に並んだスリット状のノズルからエアーを吹き付ける方法が好都合である。ソレノイドで制御されるノズルからのエアーの吹き付け作用によってノズルの前を通過する除外品は、通過経路Ｇから除外経路Ｚに方向転換される。つまり、除外品が不良品とすれば、良品は通過経路Ｇをそのまま通過して良品ボックスに収納され、不良品は除外経路Ｚを経て不良品ボックスに収納される。

図１で示された例では、第１受光ユニット６Ａと第２受光ユニット６Ｂとは、通過経路Ｇに対して同じ側に配置されている。つまり、通過経路Ｇを通過する粒状体に対して、互いに離れた通過位置で同じ方向から撮影して得られる受光信号が選別評価のために用いられる。このような第１受光ユニット６Ａと第２受光ユニット６Ｂとの配置に、本発明は限定されるわけではない。例えば、図２に示すように、第１受光ユニット６Ａと第２受光ユニット６Ｂとが、通過経路Ｇに対して互いに反対側となる位置に配置することもできる。また、図１や図２で示された例では、第１光学ユニット１Ａの光軸ＯＡ１及び第２光学ユニット１Ｂの光軸ＯＡ２は通過経路Ｇに対して直角に交わっていたが、図３に示すように傾斜角θ１とθ２をもって交わるように構成してもよい。図３では、光軸ＯＡ１と通過経路Ｇのなす角度が傾斜角θ１であり、光軸ＯＡ２と通過経路Ｇのなす角度が傾斜角θ２であり、θ１＝θ２、θ１＜θ２、θ１＞θ２のいずれであってもよい。さらには、図では示さないが、第１受光ユニット６Ａと第２受光ユニット６Ｂとに加えて、第３や第４、あるいはそれ以上の受光ユニットを備えてもよい。

選別制御系の構成要素として、同一の粒状体を検知した第１受光信号と第２受光信号とに基づいて通過経路Ｇにおける当該粒状体の通過速度を算定する速度算定部８３が備えられている。第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２と分岐点ＴＰとの間の距離は設計的に既知である。１つの粒状体が検知された第１受光信号の発生時間と、当該粒状体が検知された第２受光信号の発生時間との差分をとれば、第１検査領域ＴＡ１から第２検査領域ＴＡ２までの粒状体の通過時間が得られ、その結果、その通過速度が算定できる。通過経路Ｇを通過する粒状体の通過速度がほぼ一定とすれば、第１検査領域ＴＡ１または第２検査領域ＴＡ２あるいはその両方で検出された粒状体の分岐点ＴＰを通過する時間を算定することができる。このことを利用して、分岐タイミング算定部８４は、算定されている通過速度に基づいて除外品の分岐点ＴＰへの到達タイミング（例えば時刻）を演算し、当該除外品を分岐点ＴＰで除外経路Ｚに分岐させる分岐タイミングを算定する。分岐タイミング算定部８４が、算定された分岐タイミングに基づいて、選別ユニットＳＤに動作信号を送出することで、選別ユニットＳＤによる除外品の選別が実行される。

通過経路Ｇの幅方向の位置によって粒状体の通過速度が異なることを考慮して、ここでは、第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２と選別ユニットＳＤとは、通過経路Ｇの横断方向で複数区画に区分けされ、それぞれの区画毎に、独立して受光信号の評価を行うため、受光信号系及び評価信号系の制御チャンネルが複数（１からｎチャンネル）用意され、各区画に割り振られる。例えば、通過経路Ｇの右端区画、中央区画、左端区画で独立的に粒状体は検出され、区画毎に通過速度が算定され、区画毎に分岐タイミングが算定され、選別ユニットＳＤが動作される。なお、選別ユニットＳＤのエアー吹き出しノズルは、区分けされた区画毎に制御されることが好ましいが、全ての区画で共通化してもよい。

速度算定部８３で算定された通過速度は、第１検査領域ＴＡ１または第２検査領域ＴＡ２で除外品と判定された粒状体の分岐点への到着時間、つまり分岐タイミングの算定に用いられる。この通過速度の算定が、選別処理の初期処理として行われるような場合では、複数回の通過速度の算定を実施し、その平均値や中間値などの代表値を通過速度として設定するようにしてもよい。もちろん、除外品と判定された粒状体それ自体の通過速度を算定して、当該通過速度を用いて分岐タイミングを算定してもよい。

次に本発明の具体的な実施形態を図４から図９を用いて説明する。この実施形態の粒状体選別装置は、粒状体としての半透明な樹脂ペレットを検査する装置であり、多数の樹脂ペレットを検査対象物として検査領域に送り込んで、正常物（合格品）であるか除外品（不合格品）であるかを光学的に評価する評価処理と、正常品と除外品との選別処理とを行なう。樹脂ペレットは、図１を用いて説明した基本原理に基づいて選別される。

図４に示すように、ペレットが一層で且つ幅広状態で、上下方向で間隔をあけた第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とを通過するように流下案内する搬送部材として、具体的には、この実施形態ではペレットを第１検査領域ＴＡ１へ流下案内する搬送部材として、傾斜姿勢のシュータ１１が備えられている。ペレットは、シュータ１１の上部側に設けられた貯留ホッパ１２から振動フィーダ１３によって振動搬送され、シュータ１１に投入される。投入されたペレットはシュータ１１の上面（表面）を流下しながら、第１検査領域ＴＡ１の手前で放出され、第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とを通過し、分岐点ＴＰで正常物と異常物とに選別される。

図４に示すように、外部から供給されたペレットが貯留される貯留ホッパ１２は、側面視で下端側ほど先細の筒状に形成され、振動フィーダ１３は、貯留ホッパ１２の下部から排出されるペレットを受止める受止め載置部１４と、その受止め載置部１４に振動を与える振動発生器１３Ａとを備えている。振動発生器１３Ａによって受止め載置部１４に振動を与えることで、受止め載置部１４の一端部からペレットが、シュータ１１の（横断方向）幅方向全幅に亘って実質的に一層状態で広がってシュータ１１上に供給される。シュータ１１は、幅方向全幅に亘って平坦な流下案内面を形成している平面板状のシュータ１１として構成されており、ペレットの通過経路Ｇの前半経路を形成している。

図５に拡大して示されているように、シュータ１１により流下案内されるペレットはシュータ１１から飛び出している間に検査を受ける。したがって、通過経路Ｇには、通過中のペレットを検査する第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とが配置されている。第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とは、互いに通過方向で間隔をあけて配置されている。第１検査領域ＴＡ１と第２検査領域ＴＡ２とを通過した正常なペレットは下方側の正常物回収部１６にそのまま落下して回収され、異常物は、選別ユニットＳＤとしてのエアー吹き付け装置１５による吹き付け作用によって方向転換されることによって分別され、異常物回収部１７に回収される。

なお、シュータ１１は、ペレットを流下案内面に沿ってスムーズに流下するように、この実施形態では約１５°〜２０°の傾斜角度αで傾斜しており（図４参照）、通過経路Ｇも同じ傾斜角度αで傾斜している。もちろん、粒状体の種類は、通過経路Ｇの形態によっては、傾斜角度αをほぼゼロとしてもよいし、９０°に近い角度を採用してもよい。

第１検査領域ＴＡ１に対応する位置にペレットを検査するための第１光学ユニット１Ａが備えられ、第２検査領域ＴＡ２に対応する位置にペレットを検査するための第２光学ユニット１Ｂが備えられている。第１光学ユニット１Ａは、通過経路Ｇを挟んだ右側、つまり装置後側に第１正面照明ユニット４Ａ及び第１受光ユニット６Ａが配置され、通過経路Ｇを挟んだ左側つまり装置前側に第１背面照明ユニット５Ａが配置されている。第１光学ユニット１Ａの光軸ＯＡ１は、通過経路Ｇに対して直交しているので、結果的には第１光学ユニット１Ａの光軸ＯＡ１は、水平線に対して傾斜角度αで傾斜している。また、第２光学ユニット１Ｂは、通過経路Ｇを挟んだ左側つまり装置前側に第２正面照明ユニット４Ｂ及び第２受光ユニット６Ｂ、通過経路Ｇを挟んだ右側つまり装置後側に第２背面照明ユニット５Ｂを配置している。第２光学ユニット１Ｂの光軸ＯＡ２も、通過経路Ｇに対して直交しているので、結果的には第２光学ユニット１Ｂの光軸ＯＡ２も、水平線に対して傾斜角度αで傾斜している。

第１光学ユニット１Ａと第２光学ユニット１Ｂとは、通過経路Ｇの延び方向で所定距離だけ離れて対向配置されるとともに、それぞれ上向き照射光軸姿勢と下向き照射光軸姿勢とで配置されている。しかしながら、第１光学ユニット１Ａと第２光学ユニット１Ｂとの構造は実質的に同じなので、ここでは第１光学ユニット１Ａだけを説明して、第２光学ユニット１Ｂは省略する。

図５と、模式的に描かれた図６とに示されているように、第１正面照明ユニット４Ａは、ライン照明モジュール４１として、その照明中心線でもある光軸ＯＡ１を挟んで２つのＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂが配置され、この２つのＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂの照射側を覆うように、２つのＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂに向けて膨出している湾曲状で板状の拡散部材４２が配置されている。ＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂは、それぞれ、ＬＥＤ素子が、１列以上でかつ通過経路Ｇの幅に対応する長さで並んでいる形態を有する。ＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂと拡散部材４２とは、取付フレーム１８ａに固定されている。その際、拡散部材４２は凸状となっている湾曲面側をＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａ、４１ｂと向き合う姿勢となっており、拡散部材４２の頂部を照明中心線でもある光軸ＯＡ１が通過している。拡散部材４２の凹状となっている湾曲面側、つまり第１検査領域ＴＡ１側は、ペレットの進入を阻止するためにガラス板４４がはめ込まれている。

第１受光ユニット６Ａは、撮影カメラで構成されており、レンズ部６１を内蔵したレンズ筒体６３と、ラインセンサ部６２を内蔵したセンサパック６４とからなる。レンズ筒体６３のすぐ前方には、フィルタ６６が配置されている。フィルタ６６は、収納ケース１８に固定されたフィルタブラケット６７に取り付けられた挟持枠体６７ａによって挟み込み支持されている。挟持枠体６７ａはネジによってフィルタ６６を締め付け固定しているので、接着剤で接合していようなものに比べて温度負荷に対して強い。この第１受光ユニット６Ａの光軸ＯＡ１は１対の細長板形状のミラー６０によって屈折されている。ミラー６０は、カメラを固定するカメラホルダ１８ｂにブラケット片６０ａを用いて固定されている。

この第１受光ユニット６Ａの光軸ＯＡ１は、第１正面照明ユニット４Ａの上下のＬＥＤリニアアレイモジュール４１ａと４１ｂとの間を通り抜け、さらに拡散部材４２の頂部に形成されたスリット４３及びガラス板４４を通過して、第１検査領域ＴＡ１に達する。スリット４３には、通過経路Ｇ側の面に分割処理膜４６ａが形成された光透過体４６がはめ込まれている。

第１背面照明ユニット５Ａは、面発光ユニット５３を用いており、面発光ユニット自体は良く知られており、本発明では特定の形態に限定されていない。この実施形態において、板状の導光部材５２の４つの側面に、それぞれライン照明モジュール５１としてのＬＥＤリニアアレイモジュールが取り付けられた面発光ユニット５３が使用されている。また、導光部材５２の投光面側に光透過保護板としてのガラス板５４が配置されている。

次に、図７を用いて、この粒状体選別装置における選別制御機能を説明する。制御機能は、実質的に、制御装置５に集約されている。図７に示すように、第１正面照明ユニット４Ａ、第２正面照明ユニット４Ｂ、第１背面照明ユニット５Ａ、第２背面照明ユニット５Ｂは、光量調整回路７１を介して制御装置５に接続されている。制御装置５には、タッチパネルを組み込んだ操作パネル８０（図４参照）も接続されており、操作パネル８０を介して光量調整のためのマニュアル操作信号が制御装置５に入力される。制御装置５は、入力されたマニュアル操作信号に基づいて、光量調整回路７１に制御信号を出力する。光量調整回路７１は、受け取った制御信号に基づいて、第１正面照明ユニット４Ａ、第２正面照明ユニット４Ｂ、第１背面照明ユニット５Ａ、第２背面照明ユニット５Ｂの各ライン照明モジュール４１、５１を個別に駆動制御し、その光量を調整する。

第１受光ユニット６Ａのラインセンサ部６２と第２受光ユニット６Ｂのラインセンサ部６２とは、制御装置５に接続されている。なお、ラインセンサ部６２は、複数の区画に区分けされ、区画毎にチャンネルが割り当てられている。したがって、第１受光ユニット６Ａからの第１受光信号及び第２受光ユニット６Ｂからの第２受光信号は、それぞれ、複数チャンネルで制御装置５に送り込まれ、制御装置５における各処理もチャンネル単位で行われる。

制御装置５には、異常物(不合格品)を選別するための機能部として、第１評価部８１、第２評価部８２、速度算定部８３、分岐タイミング算定部８４、弁制御部８５が、実質的にはソフトウエアまたはハードウエアあるいはその両方で構築されている。第１評価部８１には、第１受光ユニット６Ａのラインセンサ部６２で取得された第１受光信号が入力され、第２評価部８２には第２受光ユニット６Ｂのラインセンサ部６２で取得された第２受光信号が入力される。第１評価部８１は、第１受光信号に基づいて、第１検査領域ＴＡ１を通過するペレットが正常物（合格品）であるか、あるいは異常物(不合格品)であるかを評価する。第２評価部８２は、第２受光信号に基づいて、第２検査領域ＴＡ２を通過するペレットが正常物（合格品）であるか、あるいは異常物(不合格品)であるかを評価する。

第１評価部８１及び第２評価部８２でのペレット評価の一例を図８と図９とを用いて以下に説明する。
図８に示されたラインセンサ部６２と粒状体との関係から理解できるように、ラインセンサ部６２の各受光素子は、ペレットの通過方向に対する横断方向で延びた走査ラインで粒状体からの光を微小区画ｐで検出し、ペレットの品質状態に応じた受光量を出力する。この受光量（信号振幅値）は所定のしきい値と比較される。ここでは、しきい値として、正常な粒状体において得られる受光量に基づいて設定される上限しきい値ＴＨＨと下限しきい値ＴＨＬとが用いられる。この上限しきい値ＴＨＨと下限しきい値ＴＨＬとの間を適正光量範囲ΔＥとし、測定された受光量がこの適正光量範囲ΔＥに入れば正常とみなされ、この適正光量範囲ΔＥを外れると、異常とみなされる。なお、ここでは、微小区画ｐ単位の受光量でペレットの評価を行うのではなく、所定長さ分の微小区画ｐの集まりを評価単位として、評価される。このような評価単位は、検査対象物となるペレットの種類や品質仕様によって設定される。

例えば、粒状体の外周の一部の箇所に正常物と濃度が異なる異常箇所があるような場合に、その異常箇所からの反射光を受光した評価単位分のラインセンサ部６２の受光量が、適正光量範囲ΔＥを外れると、異常物の存在検出とみなされる。図９に異常物検出時のラインセンサ部６２の出力が模式的に示されている。図９において、ｅ０は、正常な粒状体からの標準的な反射光に対する出力電圧レベルである。受光素子の出力電圧が下限しきい値ＴＨＬよりも小さい出力電圧レベルであるｅ１やｅ２は、正常な粒状体よりも反射率が小さ過ぎる異常物を示している。受光素子の出力電圧が上限しきい値ＴＨＨよりも大きい出力電圧レベルであるｅ３は、正常な粒状体よりも反射率が大き過ぎる異常物を示している。

第１評価部８１は、特定ペレット（例えば、異常物と評価されたペレット、あるいは、検査プロセスにおいて最初に通過するペレットなど）を検知した際に、その特定ペレットの第１検査領域ＴＡ１を通過する第１通過時間（図７ではｔ１で示されているタイムスタンプ）を出力する。同様に、第２評価部８２は、その特定ペレットの第２検査領域ＴＡ２を通過する第２通過時間（図７ではｔ２で示されているタイムスタンプ）を出力する。

速度算定部８３は、第１評価部８１から送られてきた第１通過時間と第２通過時間とに基づいて、ペレットの通過速度、あるいは通過速度に依存する通過速度係数（パラメータ）を算定する。算定された通過速度、あるいは通過速度係数に基づいて、算定速度テーブル８３０が設定される。分岐タイミング算定部８４は、第１検査領域ＴＡ１または第２検査領域ＴＡ２あるいはその両方で、異常物と評価されたペレットが分岐点ＴＰを通過する通過時間を算定速度テーブル８３０から導出し、当該通過時間に基づいて、当該ペレットを分岐点ＴＰで除外経路Ｚへ分岐させる分岐タイミング：Ｔを出力する。

ペレットの通過速度は算定速度テーブル８３０に設定されているので、ペレットが第１検査領域ＴＡ１または第２検査領域ＴＡ２から分岐点ＴＰに到達する到達時間は、演算で求めることができる。しかしながら、毎回、通過速度を算定するのではなく、前もって算定された通過速度をその後の選別処理に用いる場合には、そのような演算に代えて、前もって算定された通過速度を用いて、第１通過時間：ｔ１と、第２通過時間：ｔ２とから、ペレットが分岐点ＴＰを通過する通過タイミング：Ｔを導出するルックアップテーブルを作成することで、毎回通過速度を算定する演算負荷を減らすことができる。このルックアップテーブルは、Ｔ＝Ｇ（ｔ１、ｔ２）で表される関数テーブルと等価である。

第２検査領域ＴＡ２の下方に配置されているエアー吹き付け装置１５は通過経路Ｇに開口した噴射ノズル１５ｂを有する（図５参照）。この噴射ノズル１５ｂへのエアー供給をオンオフする電磁弁１５ａへの制御信号は、弁制御部８５から出力される。つまり、エアー吹き付け装置１５は、異常物と評価されたペレット（例えば、樹脂処理過程で焼けて着色したペレットや、色の違うペレット等）が分岐点ＴＰを通過するときに噴射ノズル１５ｂからエアーを吹き付けて、当該ペレットを除外経路Ｚに分岐させ、異常物回収部１７に収納させる。選別ユニットＳＤであるエアー吹き付け装置１５の作動時間であるエアー供給のオン時間（電磁弁１５ａのオン時間）の長さ、つまり噴射の継続時間は、変更可能である。噴射の時間を長くすることで、良品を除外経路Ｚに分岐させる可能性は高くなるが、異常物を除外経路Ｚに分岐させる可能性も高くなり、安全側に制御する場合には、この継続時間を長くすることが好ましい。この噴射の継続時間を長くするには、噴射の開始時間を早めにすること、及び噴射の終了時間を遅らすこと、この２つの組み合わせで実現することができる。また、エアー吹き付け装置１５が通過経路Ｇの幅方向に分割された区画毎に適合させた複数のエアー吹き付けモジュールから構成されている場合、各エアー吹き付けモジュールのエアー供給のオン時間（電磁弁１５ａのオン時間）の長さ、つまり噴射の継続時間は、それぞれ独立的に変更可能とすることができる。

この実施形態では、ペレットの通過経路Ｇの前半経路として構成されている搬送部材としてのシュータ１１の流下案内面を形成している平板部の表面には、図１０と図１１に示すように、ペレットの通過方向に沿って複数の案内壁を作り出すべく案内リブ１１ａが所定の間隔をあけて形成されている。この案内リブ１１ａにより、通過経路Ｇの幅方向は複数の通過経路区画に分割されることになり、通過経路Ｇを流下するペレットの斜行は通過経路区画の幅内に限定される。この案内リブ１１ａの個数を増やすことで、通過経路区画の数、すなわち通過経路区画の幅を狭くすることができ、ペレットの斜行幅をさらに狭くすることができる。このシュータ１１は、アルミ材からなり、その表面である流下案内面は、摩擦を低減させる表面処理としてアルマイト処理が施されている。なお、図１０と図１１では、板材を線状に突出させた形態の案内リブ１１ａによって案内壁を作り出しているが、案内壁を作り出す形態はこれに限定されない。例えば、通過経路区画を縦溝として形成してもよい。

〔別実施形態〕
（１）上述した実施形態では、ライン照明モジュール４１は、その照明光軸が通過経路Ｇに対して直交するように配置されていたが、照明光軸が湾曲状の拡散部材４２の湾曲面の鉛直軸となるように配置してもよい。
（２）上述した実施形態では、選別ユニットＳＤとしてエアー吹き付け装置１５が用いられていたが、揺動板のような方向切換機構によって分別してもよい。また、異常物を選別ユニットＳＤによって分別するのではなく、正常物を分別するような構成を採用してもよい。
（３）上述した実施形態では、第１受光ユニット５Ａと第２受光ユニット５Ｂとの２つの受光ユニットが用いられていたが、３つ以上の受光ユニットを用いることができる。３つ以上の受光ユニットを用いた場合、各受光ユニット間での粒状体の通過速度を算定することができる。複数の通過速度が得られる場合、複数の通過速度の平均演算等を用いて、その代表値を決めることができる。

本発明は、樹脂ペレットを検査対象物とする粒状体選別装置の他、籾などの各種の粒状体を検査対象物とする粒状体選別装置に利用可能である。

１Ａ ：第１光学ユニット
１Ｂ ：第２光学ユニット
５ ：制御装置
６Ａ ：第１受光ユニット
６Ｂ ：第２受光ユニット
１５ ：エアー吹き付け装置
１５ａ ：電磁弁
１５ｂ ：噴射ノズル
１６ ：正常物回収部
１７ ：異常物回収部
８１ ：第１評価部
８２ ：第２評価部
８３ ：速度算定部
８４ ：分岐タイミング算定部
８５ ：弁制御部
８３０ ：算定速度テーブル
Ｇ ：通過経路
ＳＤ ：選別ユニット
ＴＡ１ ：第１検査領域
ＴＡ２ ：第２検査領域
ＴＰ ：分岐点
Ｚ ：除外経路

Claims (13)

1. 被検査物である粒状体を所定の通過方向に沿って通過させる通過経路と、
   前記通過経路に配置された第１検査領域と、
   前記通過経路のうちの前記第１検査領域よりも下流側の位置に配置された第２検査領域と、
   前記通過経路のうちの前記第２検査領域よりも下流側に位置する分岐点において、前記通過経路から分岐する除外経路と、
   前記通過方向に対して交差する方向に延びる光軸を有するとともに前記第１検査領域に光学的照準を合わせた第１受光ユニットと、
   前記通過方向に対して交差する方向に延びる光軸を有するとともに、前記第２検査領域に光学的照準を合わせた第２受光ユニットと、
   前記第１受光ユニットからの第１受光信号に基づいて前記粒状体の良否を判定し、判定条件から外れた前記粒状体を除外品として検出する第１評価部と、
   前記第２受光ユニットからの第２受光信号に基づいて前記粒状体の良否を判定し、判定条件から外れた前記粒状体を除外品として検出する第２評価部と、
   前記除外品を前記除外経路に分岐させる選別ユニットと、
   前記第１受光信号と前記第２受光信号とに基づいて、前記通過経路における前記粒状体の通過速度を算定する速度算定部と、
   前記除外品として検出された前記粒状体の前記分岐点への到達タイミングを、前記通過速度に基づいて推定し、前記除外品を前記分岐点において前記選別ユニットを用いて前記通過経路から前記除外経路に分岐させるための分岐タイミングを算定する分岐タイミング算定部と、
   が備えられている粒状体選別装置。
2. 前記分岐タイミングは、前記第１評価部において前記除外品として検出された前記粒状体が前記分岐点に到達するタイミングとして算定される請求項１に記載の粒状体選別装置。
3. 前記分岐タイミングは、前記第２評価部において前記除外品として検出された前記粒状体が前記分岐点に到達するタイミングとして算定される請求項１または２に記載の粒状体選別装置。
4. 前記通過速度は、前記粒状体が前記第１検査領域を通過した時点から、同一の前記粒状体が前記第２検査領域を通過した時点までの時間と、前記第１検査領域から前記第２検査領域までの距離とを用いて算定される請求項１から３のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。
5. 前記分岐タイミングの算定には、当該分岐タイミングに除外される前記粒状体に先行して前記通過経路を通過した前記粒状体に関して算定された前記通過速度が用いられる請求項１から４のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。
6. 前記分岐タイミングの算定には、当該分岐タイミングに除外される前記粒状体に先行して前記通過経路を通過した複数の前記粒状体に関して算定された複数の前記通過速度の平均値が用いられる請求項１から４のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。
7. 前記分岐タイミングの算定には、当該分岐タイミングに除外される前記粒状体に関して算定された前記通過速度が用いられる請求項１から４のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。
8. 前記通過速度は、前記通過経路の幅方向に分割された区画ごとに算定され、
   前記分岐タイミング算定部による前記分岐タイミングの算定は、前記区画ごとに行われる請求項１から７のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。
9. 前記通過経路の一部を構成するとともに、前記粒状体を前記第１検査領域へ流下案内する搬送部材が備えられ、前記搬送部材の流下案内面には、前記通過方向に沿って複数の案内壁が延設されており、前記案内壁により前記通過経路が複数の通過経路区画に分割されている請求項１から８のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。
10. 前記搬送部材は金属材料からなり、前記流下案内面に対して摩擦を低減させる表面処理が施されている請求項９に記載の粒状体選別装置。
11. 前記搬送部材はアルミ材であり、前記表面処理はアルマイト処理である請求項１０に記載の粒状体選別装置。
12. 前記除外品を前記除外経路に分岐させるための、前記選別ユニットの作動開始時間または作動継続時間あるいはその両方が、変更可能である請求項１から１１のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。
13. 前記選別ユニットが、前記通過経路の幅方向に分割された区画毎に適合させた複数の選別サブユニットから構成されており、前記除外品を前記除外経路に分岐させるための、前記選別サブユニットの作動開始時間または作動継続時間あるいはその両方が独立して変更可能である請求項１から１１のいずれか一項に記載の粒状体選別装置。

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