JP2017185414A

JP2017185414A - 果菜選別装置

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Publication number: JP2017185414A
Application number: JP2016073683A
Authority: JP
Inventors: 山岡　和彦; Kazuhiko Yamaoka; 和彦山岡
Original assignee: Nishikigawa kk
Current assignee: Nishikigawa kk
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-12

Abstract

【課題】フリートレイ式の果菜選別装置は大型で複雑な構造である。【解決手段】循環搬送の搬送コンベアに供給部と規格計測手段と取出部を設け、少なくとも取出部は受皿を横２列以上で搬送し、取出部上方に取出部撮影カメラとプロジェクタを設け、コンピュータは取出部に２以上の領域を設定でき且つ各領域に規格を設定できる領域設定手段と、取出部撮影カメラの画像から受皿の位置を計測し且つ規格計測手段の規格情報をリンクして受皿の位置と果菜の規格を保持する受皿情報保持手段と、領域内を移動する果菜に各領域に対応した規格のものとそうでないものとに区別するマーカー画像を動画像として生成しプロジェクタに出力する動画像生成手段を備える。マーカー画像は白色光と果菜を変色させる光とで規格の区別を可能とする。【選択図】図１

Description

本発明は桃やリンゴ、イチゴなどの農産物をフリートレイに載せて搬送し、画像センサなどで規格を判別して選別する果菜選別装置に関するものである。

フリートレイ式の選別装置は、果菜を載せて搬送する多数の円盤状のフリートレイ（以下トレイと記す）とこれらを循環搬送するベルトコンベアやローラコンベアで構成された搬送コンベアを備える。搬送コンベアの構成やレイアウトは多様であるが、基本的な例の一つとして特許文献１に示されるものがある。搬送コンベアの最初の区間は空のトレイに果菜を載せる供給部となっており、続く区間には果菜の規格を判別するための画像センサや内部品質を計測する光センサなどが設けられている。そして続く区間の搬送コンベアには本線から枝分かれして多数の貯留コンベアが設けられている。貯留コンベアは選別する規格別に設けられるため規格数が多い場合には２０本以上設けられることもある。そしてこの本線の搬送コンベアと貯留コンベアとの接続部には移動するトレイを横に押し出すための排出装置が設けられている。この排出装置は高速移動するトレイを確実に押し出すことができ且つトレイに載せられた果菜が転倒したりしないように押出時のショックを和らげるような工夫がされている。このような装置の例としては特許文献２に記載のものがある。また貯留コンベアはある程度の数のトレイをストックできるように数ｍの長さを有している。また各貯留コンベアは終端部で１８０度折り返されて返還コンベアを経由して本線の搬送コンベアに戻される様になっており、すべての貯留コンベアに排出されたトレイは最終的に供給部に戻される様になっている。

前記貯留コンベアの終端にはストッパが設けられており、本線から流れてきたトレイはこのストッパのところで一時的に停止されストックされる。そしてストッパに接する先頭トレイから果菜が取り出された時に、一時的にストッパが開いて空のトレイだけが本線側に戻されるようになっている。

前記搬送コンベアの供給部は１本のコンベアラインで構成されることもあるが、特許文献１ではラインが２本に分かれたものとなっており、計測部の手前で１列に合流される様になっている。

特開２００６−１７５４４３号公報特開２００４−１３７０４５号公報

前記トレイ式の果菜選別装置には次のような課題がある。
（１）規格別に多数の貯留コンベアが設けられ、さらにそれぞれにトレイを本線に戻すための返還コンベアも必要となるため、全体としてトレイを搬送するコンベアは長大になる。これは装置費をアップさせるだけでなく、設置に大きな建物も必要になり、初期の事業費やその後の維持コストも共に高額になる。
（２）仕分けする規格の数分の貯留コンベア、返還コンベア、排出装置、ストッパが必要であるため構成部品が多く、また制御も複雑となるためトラブルが発生しやすい。特に排出装置がある分岐箇所やストッパ、合流個所でトレイの予期せぬ動きでトレイつまり等のトラブルが発生しやすい。トラブルが発生すると装置を一時停止させなければならず、施設の能率低下の原因にもなる。

（３）規格別に長尺な貯留コンベアが設けられていてもトレイから果菜を取り出すことができるのは様々な要因で各貯留コンベアの終端部だけであることが多く、１本の貯留コンベアに対して一人の箱詰要員しか配置できないことが多い。装置の大きさの割に箱詰め作業に割り当てできる人数は少ない。箱詰めロボットを導入する場合はこの限りでないが、ロボットの導入はコスト面で困難な場合が多い。
（４）各貯留コンベアの長さが仮に２ｍとしてもトレイ直径が１３０ｍｍ前後とするとストックできる数は高々１５個であり、連続して同じ規格の果菜が流れてくると、貯留コンベアの終端部で一人で箱詰め作業をしていると箱詰めが間に合わず容易に貯留コンベアが満杯になってしまう。この場合は装置全体を一時停止しなければならないので、能率がさらに低下してしまう。このようなことを防ぐためにはさらに装置に余裕を持たせるため貯留コンベアの数を増やしたりコンベア長を長くしたりしなければならないが、限度がある。
（５）トレイ式は選別時の果菜へのダメージが少ないので導入を希望する団体も多いが、以上の理由などからあきらめざるを得ない団体もある。

本発明の果菜選別装置では、果菜を載せて搬送させる多数の受皿とこれら受皿を循環搬送する搬送コンベアを備え、搬送コンベアの最初の区間に受皿に果菜を載せる供給部が設けられ、続く区間に受皿で搬送される果菜の規格を計測する規格計測手段が設けられ、続く区間に受皿から果菜を取り出す取出部が設けられ、少なくとも同取出部の搬送コンベアは受皿を横２列以上で搬送可能であり、また取出部の上方には同取出部全体を撮影可能とする１台もしくは複数台の取出部撮影カメラと同取出部に動画を投射可能とする１台もしくは複数台のプロジェクタとが設けられ、前記動画を生成するコンピュータが規格計測手段と取出部撮影カメラとプロジェクタとに接続されて設けられ、同コンピュータは、前記取出部に２以上の異なる領域を任意に設定可能であり且つ各領域に任意の規格を設定可能とする領域設定手段と、前記取出部撮影カメラで連続的に撮影される画像から各受皿の位置を連続的に計測し且つ規格計測手段からの規格情報をリンクして各受皿の位置と果菜の規格を保持する受皿情報保持手段と、前記領域設定手段及び受皿情報保持手段とから各領域内を移動する果菜にそれぞれの領域に設定された規格に属する果菜と属さない果菜にと区別するマーカー画像を果菜の移動に合わせて動画像として生成してプロジェクタに出力可能とする動画像生成手段を備える様にすることができる。

本発明の果菜選別装置では、マーカー画像は、領域に設定された規格に属する果菜は白色光を照射し、属さないものは果菜の補色又はその他の色を投射して変色させて表示させることができる。

本発明の果菜選別装置では、コンピュータは、取出部撮影カメラで撮影される画像から果菜の取出しを検出すると共に取り出された果菜の規格が領域で設定されている規格と異なった場合に果菜の誤取出しを検出する誤取出検出手段を備え、誤取出しを音及び／又はマーカー画像で報知可能とすることができる。

本発明の果菜選別装置では、取出部の搬送コンベアの幅方向の列が独立したレーンに仕切られており、各レーンは取り出す果菜の規格を予め割り当て可能であり、規格計測手段と取出部との間には、規格判別手段の規格情報に基づいて果菜を載せた受皿を割り当てられた規格のレーンに振り分ける振分け手段が設ける様にすることができる。

本発明の果菜選別装置には次の様な効果がある。
（１）取出部の搬送コンベアに２つ以上の領域を設定できしかも領域ごとに取り出す果菜の規格を設定でき、各領域ではプロジェクタから果菜にマーカー画像が投射されて領域内の果菜が該当規格のものであるかそうでないかが目視で区別できる様になっているため、作業者はこのマーカー画像が投射された果菜を見て搬送コンベアから直接に果菜を取り出して選別することができる。よって貯留コンベア、排出装置、変換コンベアが不要となり、選別装置の構造が大幅に簡素化され、コストを大幅に低下することができ、設置スペースも大幅に削減できる。果菜受皿の分岐や合流もないためこれらに関係するトラブルもない。
（２）受皿は搬送コンベアを周回する構造のため、万一受皿からの果菜の取出しが間に合わなくても受皿は周回してまた戻ってくるので、作業が間に合わなくて装置を止めなければいけなくなる必要はない。

（３）取出部の搬送コンベアを幅広にして２列以上で受皿を搬送すると、単位長あたりの受皿の搬送数を増やすことができ、作業者は多くの果菜に手が届く様になる。またその中に目的規格の果菜が存在する確率も高くなり、貯留コンベアがなくても継続的に果菜を取り出すことが可能となる。また２つの領域の隣接場所に作業者が立つようにすれば、同時に２つの規格のものを取り出すことも容易であり、一人で２つの規格の果菜を効率よく箱詰めすることができる。
（４）取出部の搬送コンベアが受皿を２列以上で搬送できるため、規格計測手段の搬送コンベアが一般的な１列搬送の場合には、取出部における搬送コンベアの搬送速度を落とすことができ、作業者はゆっくりと搬送される果菜をよく見て正確に取り出すことができ、作業はしやすくなる。

（５）マーカー画像は果菜の色を変色させて規格の違いを表現するため、例えば移動する球形の果菜に文字や記号を投射して表示させる場合と比較して、より直感的にそして素早く正確に取り出すべき果菜を見つけ、取り出すことができ、作業能率の向上につながる。
（６）作業者が領域内で設定外規格の果菜を誤って取り出すと、コンピュータの誤取出検出手段がその誤りを検出して音及び／又はマーカー画像に表示するため、うっかりミスを防止できる。

（７）振分け手段で規格に応じてレーンを切り替えて受皿を搬送できるため、レーンの位置でも果菜の規格を判別することができる様になる。
（８）例えば取出部に４レーン設けて各レーンに４つずつ異なる規格を割り当てると、合計で最大１６規格を設定することもできる。この場合各レーンには最大４規格が混在するが、レーン長手方向に４つ領域を設定して同一レーン内の異なる規格についはプロジェクタからのマーカー画像で規格を区別することができる。よって規格数が多くても、レーンへの規格の割り当てと領域への規格の割り当ての組み合わせで運用することもできる。

本発明の果菜選別装置の第１の実施形態を示した全体図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。本発明の果菜選別装置における受皿であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。本発明の果菜選別装置の他の実施形態を示した全体の平面図

図１に本発明の果菜選別装置の第１の実施形態を示す。
図１の１はリンゴや桃、梨、トマトなどの略球形の果菜である。図１の２は円盤状に成形された受皿（フリートレイとも呼ばれる）であり、果菜１を載せて搬送させるためのものである。図２に示すように本実施形態における受皿２は黒色のプラスチック製で、本体直径は１３０ｍｍ、本体外周面にはバーコード２０を貼り付けてある。上面には黒色のゴム素材などで窪み２１が形成され、この窪み２１に果菜１を載せて保持できる。前記バーコード２０は受皿２毎にすべて異なるユニークな番号にしてあり、個々の受皿２の識別が可能である。

図１の３は搬送コンベアであり、複数のベルトコンベアとローラコンベアを組み合わせて周回ラインに構成されている。この搬送コンベア３には多数の受皿２が載せられており、これらが循環搬送される様になっている。この搬送コンベア３の最初の区間は供給部４となっており、同供給部４は１本の幅細のベルトコンベア２２で構成され、受皿２を縦１列で搬送することができる。この実施形態における搬送速度は受皿２が毎秒２個移動する速さとしてある。またベルトコンベア２２の横に図中に破線で示すように複数の作業員が立つことができ、空の受皿２に果菜１を載せ置くことができる。

前記搬送コンベア３の供給部４の次の区間は供給部４から続く幅細のベルトコンベア２２であり、途中に画像センサ２３を有する規格計測手段５が設けられている。画像センサ２３は受皿２に載って搬送される果菜１を撮影してその大きさ、色、形状、傷などを測定し、図示されていない画像処理装置で規格（等階級）を決定する。この規格計測手段５は果菜１の規格をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの５つに分けることができるものとする。本発明においては本区間に内部品質センサを設けて果菜１の糖度を測定したりベルトスケールを設けて受皿２ごと果菜１の重量を測定することもできる。

前記搬送コンベア３のさらに次の区間は作業員が果菜１を取り出す取出部６となっている。この実施形態では受皿２を横２列で且つＵ字状にターンさせて往復４列で搬送できる様にしてある。具体的には、受皿２を横２列で搬送できる２本の幅広のベルトコンベア２４、２５と１本の１８０度のカーブコンベア２６で構成され、第１のベルトコンベア２４は受皿２を図中矢印ａ方向に搬送し、続いてカーブコンベア２６は受皿２をＵターンし、第２のベルトコンベア２５は受皿２を矢印ｂ方向に搬送する様になっている。これらベルトコンベア２４、２５及びカーブコンベア２６のセンターには仕切り２７が設けられており、受皿２を左右２列に独立させて搬送する２つのレーン１１が設けられている。またベルトコンベア２４、２５は上流側のベルトコンベア２２の約１／２の速度動作する様にしてある。即ち取出部６における受皿２の速度は上流の供給部４のベルトコンベア２２に比べて半分となっている。

またこの実施形態では規格計測手段５のベルトコンベア２２と取出部６のベルトコンベア２４との間に縦１列で搬送されてくる受皿２を左右のレーン１１に振り分ける振分け手段１２を設けてある。この振分け手段１２は受皿２を搬送する短冊状のスラットが左右に横移動される様になっているものであり、受皿２を順番に１列目、２列目、そして再び１列目と繰り返し振り分けて送り出す動作になっている。また取出部６の横には図中に破線で示すように複数の作業員が立てるようになっており、各作業員は手前側のベルトコンベア２４からだけでなく手を少し伸ばして奥のベルトコンベア２５の受皿２からも果菜１を取り出すことができる。よって手前のベルトコンベア２４で受皿２から果菜１を取り損ねても、必要なら奥のベルトコンベア２５から果菜１を取り出すことができ、さらには１周してから手前のベルトコンベア２４で取り出すこともできる。

前記取出部６の先は横２列で搬送される受皿２を１列に整列させて再び供給部４へ送り返すリターン部２８となっている。このリターン部２８は、２列の受皿２をガイド２９で幅寄せして１列にするローラコンベア３０と、続く幅細のベルトコンベア３１及び１８０度カーブコンベア３２で構成されている。このリターン部２８のコンベア速度は供給部４のコンベア速度に近くしてある。

前記供給部４の入口と規格計測手段５の出口にはそれぞれバーコードリーダー３３、３４が設けられている。供給部４側のバーコードリーダー３３には通過する受皿２の上の果菜１の有無を検出する光電センサ３５も設けられている。このバーコードリーダー３３、３４の出力と光電センサ３５の出力は後述のコンピュータ９に入力される様になっている。

前記取出部６の上方には同取出部内の全受皿２を撮影可能とする様に取出部撮影カメラ７（７ａ、７ｂ）が搬送コンベア３の長手方向に沿って２台設けられている。それぞれの撮影視野３６ａ、３６ｂは図１に二点鎖線で示される様になっており、また隣接部は少しオーバーラップさせてあり、これら２台のカメラ７ａ、７ｂは振分け手段１２を含む取出部６内のすべての受皿２を見逃すことなく撮影できる。取出部撮影カメラ７ａ、７ｂは毎秒３０フレームのレートで画像を収集でき、この画像により後述のコンピュータ９は受皿２の位置をリアルタイムで検出できる様になっている。なお各取出部撮影カメラ７ａ、７ｂは解像度が１９２０ｘ１０８０以上の高解像度カラーエリアセンサであるが、より高解像度のもの、よりフレームレートが高いものを用いることもできる。

前記取出部６の上方には取出部撮影カメラ７ａ、７ｂとペアでプロジェクタ８（８ａ、８ｂ）を２台設けてある。この実施形態では各プロジェクタ８ａ、８ｂの投影エリアをペアとなるカメラ７ａ、７ｂの撮影視野３６ａ、３６ｂと一致させてある。なおプロジェクタ８ａ、８ｂもカメラ７ａ、７ｂと同じく１９２０ｘ１０８０程度の高解像度が望ましい。明るさは３０００ルーメン以上のものが望ましい。

前記規格計測手段５、取出部撮影カメラ７ａ、７ｂ、プロジェクタ８ａ、８ｂは１台のコンピュータ９（以下ＰＣと記載する）と接続されている。規格計測手段５からはＲＳ−２３２Ｃケーブルを通じて計測の度にＰＣ９に果菜１の規格情報が入力され、２台の取出部撮影カメラ７ａ、７ｂからはＵＳＢケーブルを通じてＰＣ９に毎秒３０フレームで画像が入力され、２台のプロジェクタ８ａ、８ｂにはディスプレイケーブルを通じてＰＣ９から毎秒６０フレームの動画が出力される様になっている。またＰＣ９はこれらの入出力のための複数のインターフェイスを備えており、また内部で行われる画像処理高速化のためにＧＰＵ又はＦＰＧＡを備えている。

前記ＰＣ９は以下の手段を備えており、これらはＰＣ９にインストールされたソフトウエアにより実現されている。
第１の手段は領域設定手段である。この手段は取出部撮影カメラ７ａ、７ｂの撮影視野３６ａ、３６ｂ内の任意の位置に任意の大きさの領域１０を設定でき且つ各領域１０に任意の規格を設定できるものである。この場合は、取出部撮影カメラ７ａ、７ｂの視野３６ａ、３６ｂ内に図１に破線で示す合計５つの領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅを設定してある。第１、第２の領域１０ａ、１０ｂは第１の撮影視野３６ａ内に、第３〜第５の領域１０ｃ、１０ｄ、１０ｅは第２の撮影視野３６ｂ内に設定してあり、第１の領域から第５までの領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅには順番に規格計測手段５の判定規格であるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの規格を一つずつ設定してある。この場合、第１の領域１０ａはＡ規格の果菜１の取り出し口となり、第２の領域１０ｂはＢ規格の果菜１の取り出し口となる具合の設定である。この領域１０の設定はＰＣでマウスなどを使って撮影視野３６ａ、３６ｂ内に自由に設定することができ、領域１０は隣同士が隣接しても離れる設定でもよい。また形も四角形でなくてもよい。例えば取出部６の搬送コンベア３がカーブしている場合にはそのカーブに合わせた形状とすることができる。領域１０の境界は搬送コンベア３側に明示させるとよいが、領域１０を度々変更する場合はプロジェクタ８から投射する後述のマーカー画像に領域境界を示す画像を含めてもよい。また領域１０への規格の割り当ては１つずつでも２つずつでも任意であり、変更も適宜行える。

第２の手段は受皿情報保持手段である。この手段は取出部撮影カメラ７ａ、７ｂの撮影画像から移動する受皿２の平面位置を連続的に計測すると共に規格計測手段５から出力される規格情報を受信して移動中の各受皿２に果菜１の規格情報をリンクさせるものである。本手段では２台の取出部撮影カメラ７ａ、７ｂの各撮影画像をオーバーラップ部分を除去してつなぎ合わせた取出部全体を映す合成画像に変換し、この合成画像を１／３０秒毎に画像処理して走行する全受皿２の中心位置を得ることができる様になっている。この受皿２の中心位置は、人の手が撮影視野内に入って一時的に受皿２が見えなくなってもその間の受皿２の移動量を推定して受皿２の追跡が可能となっており、常に安定的に計測できる様になっている。本ＰＣ９の受皿情報保持手段ではこれらの情報から、取出部６を走行する全受皿２の平面位置と載っている果菜１の規格情報を保持できるようになっている。空の受皿２については果菜１が載っていないという情報を持っている。

さらに本実施形態では受皿情報保持手段は、２つのバーコードリーダー３３、３４のバーコード情報と光電センサ３５の果菜有無情報も入力されている。このため例えば、ある受皿２が第１のバーコードリーダー３３を通過した際に光電センサ３５で果菜無し状態、即ち空状態となり、続いて規格計測手段５を通過して第２のバーコードリーダー３４を通過した際に当該受皿２に果菜１の規格情報があると、当該受皿２の果菜１は供給部４で新規に載せられたものであると判定でき、或いは第１のバーコードリーダー３３を通過した際に受皿２に果菜１が載っていてそれが光電センサ３５で検出された場合は、その受皿２の果菜１は供給部４より前で載せられたものであると判定でき、この場合は果菜１は周回してきたものであると判定できる。この様に果菜１が供給部４で新規供給されたものか既に周回してきたものかの情報も併せて保持できるようになっている。この情報は選別装置に別途接続される果菜の計数集計システムに出力させて正しい計数カウントに利用できる。

第３の手段は動画像生成手段である。この手段は領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ内を移動する果菜１にそれぞれの領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅで設定された規格に属する果菜１と属さない果菜１にと区別できるマーカー画像を生成する様にしたもので、さらに同マーカー画像を果菜１の移動に合わせて毎秒６０フレームの動画像として生成し、プロジェクタ８ａ、８ｂから出力できる様にしたものである。マーカー画像はプロジェクタ８ａ、８ｂから投射すると該当する規格の果菜１にはその果菜１の大きさで白色光が投射され、該当しない規格の果菜１にはその大きさで補色光が投射され、作業者からは白色光を投射された果菜１は果菜本来の色に見え、補色が照射されて果菜１は灰色に変色されて見える様になる。即ちＡ規格が設定されている領域１０ａの場合は、Ａ規格の果菜１だけ白色光が投射され、他の果菜１には補色光が投射されるので、作業者が自然色の果菜１を取り出すと結果として規格Ａのものだけを取り出すことができる。

前記マーカー画像の作成にはいろいろな方法がある。一つの例として、取出部撮影カメラ７ａ、７ｂで撮影される前記合成画像を画像処理して全果菜１についてそれぞれのシルエットを得ることができ、果菜１毎の大きさのマーカーを作成できる。また前記受皿情報保持手段から受皿２の位置、そして果菜１の位置が得られ、果菜１毎のマーカーの位置をリアルタイムに取得できる。また受皿情報保持手段による果菜１の規格と領域設定手段による領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ別の設定規格とから、各領域内で果菜１のマーカーを当該領域に設定された規格のものとそうでないものとを判別でき、設定された規格のものについてはマーカーを白色に設定し、設定外規格のものについてはマーカーを果菜の補色に設定する。そしてこの様な果菜１毎のマーカーを多数有するマーカー画像を２台の取出部撮影カメラ７ａ、７ｂ別に分離生成する。またこの一連の処理を毎秒６０回繰り返して果菜１の動きにリアルタイムで追従する多数のマーカーを有するマーカー画像を毎秒６０フレームの動画像として生成することができる。

前記マーカー画像は、果菜１が複雑な模様を持っている場合や果菜１の個体別の色のばらつきが大きい場合は、固定的な色を補色として設定しにくいため、果菜１別にカラー画像を取得して同画像をリアルタイムで補色画像に変換しこの補色画像を投射する様にしてもよい。本発明では果菜１に投射する色は白色光と補色光に限られない。例えば領域１０に設定された規格の果菜１には投射すると赤色に見える色を投射し、領域１０に設定されていない規格の果菜１には投射すると青色に見える色を投射し、果菜１を赤青で識別できる様にすることもできる。

第４の手段は誤取出検出手段である。この手段は前記合成画像に映っている画像を画像処理して果菜１の取り出しを検出し、各領域１０内で設定規格でない果菜１が取り出されたときには誤規格の取出しが発生したと判定することができるものである。誤規格の取出しがあるとビープ音で報知させるとともに、誤った取出しの受皿２に赤色光をフラッシュさせて投射する様になっている。作業者は赤色フラッシュされた受皿２を見て果菜１を戻すことができる。果菜１の取出しを検出するにあたり、取出部撮影カメラ７ａ、７ｂとそれぞれペアでデプスカメラを設けてもよい。デプスカメラの視野は取出部撮影カメラ７ａ、７ｂと同じにして同視野内の物体の３次元距離を計測できるようにする。このようにすることで受皿２に載ったままの果菜１と取り出されてデプスカメラに近づいた果菜１とを直接に距離差で検出できるようになる。デプスカメラにはいくつもの方式のものがあるが、例えばＴＯＦと呼ばれる光が物体に反射して戻ってくる時間を計測する方式のものを利用することができる。また最近はカラーカメラとデプスカメラが一体化されたものもあるのでこのようなものを用いてもよい。

第５の手段は外観規格計測手段である。この手段は前記合成画像に映っている画像を画像処理して取出部６において果菜１一つひとつの大きさ、変形、色に基づく外観規格を計測するものである。前記規格計測手段５の画像センサ２３で果菜１を一つずつ撮影して画像処理するより画像解像度は下がるものの、一昔前の５１２ｘ５１２ピクセルのカメラで撮影するのと比較すれば同じ程度の精度を得ることができる。しかも合成画像は毎秒３０回繰り返し撮影されるため、何度も判定を繰り返すことができ、例えば受皿２に載った果菜１の向きが悪い場合に果菜１を正しい向きに置きなおして改めて規格を判定させることもできる。受皿情報保持手段はこの外観規格計測手段の外観規格と規格計測手段５の計測規格とのどちらも使用することができ、例えば規格計測手段５の画像センサ２３が故障のときに一時的に外観規格計測手段の外観規格で果菜１の規格を決定することもできる。別な利用方法として、規格計測手段５に画像センサ２３を設けず、内部品質センサのみを設け、受皿情報保持手段はこの内部品質センサの計測規格と外観規格計測手段の外観規格とから最終的な規格を決定するようにすることもできる。

（他の実施形態）
本発明において図１の取出部６の搬送コンベア３の構成は２列でなく３列や４列の構成しとしてもよい。横の列数が増えるとそれだけ取出部６の搬送速度を下げることができ、果菜１の数も多くなるので作業もしやすくなる。また果菜１がイチゴである場合には受皿２の直径を半分程度に小さくできるため、受皿２を横５列以上としてもよい。

本発明において図１の取出部６の搬送コンベア３はＵターン部を含まない単純なストレートに構成してもよいし、必要ならば円弧状にしてもよいし、Ｌ字状に構成してもよい。どのように構成しても取出部６の先に設けるリターン部２８で多列を１列に戻して供給部４に送り出す構成にすればよい。

本発明において果菜１の規格数が多い場合、例えば４等級４階級で合計１６規格ある場合は次のようにすることができる。図１の前記取出部６の搬送コンベア３のレーン１１を４本に増やし、各レーン１１に一つずつ異なる等級を割り当て、他方各レーン１１に４階級を混在させるものとする。前記振分け手段１２は規格判別手段５の規格情報に基づいて第１の等級を１番目のレーン１１へ、第２の等級を２番目のレーン１１へと等級別に振り分ける様に制御させる。この場合例えば第１のレーン１１には第１の等級とこの等級に属する４つの階級の果菜１が混在して搬送される様になる。ＰＣ９の領域設定手段では取出部６の搬送方向に沿って４つの領域１０を設定し、１番目の領域１０から順番に第１の階級、第２の階級と合計４階級を設定する。この様にすることで等級はレーン１１でも判別でき、階級はプロジェクタ８からのマーカー画像により判別できる。本発明においてレーン１１への規格の割り当て方や領域１０の数や領域１０への規格の割り当て方は上記説明に限られず、いろいろな設定が可能である。例えば４レーン１１のうち２レーン１１ずつをペアにして同じ規格を割り当てるなども可能である。

本発明において図１の取出部６の搬送コンベア３は仕切り２７でレーン１１を独立させなくてもよい。そしてこの場合は、機械による強制的な振分け手段１２を設けずに、例えば下り傾斜させた幅広のローラコンベアを設けて低速の幅広のベルトコンベア２４に乗り継ぎさせる様な方法でもよい。ベルトコンベア２４は低速のため入口で受皿２は詰まり気味となってローラコンベア部分で自然に左右に散らばる様になる。即ち本件発明において振分け手段１２は必須ではない。なお受皿２は搬送コンベア３の上を整列せずにバラバラな状態で搬送されるが、位置は取出部撮影カメラ７の画像から追跡できる。

本発明では図３に示すように受皿２の上面の周縁にリング状の白色板３７を設けてもよい。このリング状の白色板３７に果菜１への光の投射と同時にリング状の光を投射させ、設定規格のものの場合はリング状の白色光を、非該当規格のものはリング状の紫色光を投射させて、受皿２にも色でマーキングできる様にしてもよい。また受皿２のリング状の白色板３７に一箇所黒色のマーク３８を表示させ、このマーク３８の方角で受皿２の回転角度を計測することができる。このマーク３８を前記合成画像に対する画像処理で読み取って各受皿２の回転角度を検出すると、通常はマーク３８の向きがそれぞれランダムになることから、移動する沢山の受皿２をトレースする際に移動速度だけで予想するよりも精度を向上できる。

本発明において図１の供給部４の区間の搬送コンベア３も受皿２を２列以上で搬送できる様にしても良い。列を増やすとこの区間の搬送コンベア３の速度を落とすことができ、手載せ作業がよりし易くなる。

本発明において図１の規格計測手段５の区間の搬送コンベア３も２列以上にしても良い。近年の画像センサは高解像度であり同時に広範囲を撮影して複数の果菜の画像を得ることができる。またコンピュータの処理も高速であり、まとめて複数の果菜の規格を判定することができる。よって２列以上で搬送される受皿２の果菜１をまとめて画像処理して規格を判定することができる。この場合は続く取出部６との間に振分け手段１２を必要としない。

本発明において果菜選別装置は図４に示すように供給部４の区間、規格計測手段５が設けられる区間、取出部６の区間を含むすべての区間の搬送コンベア３を複数列搬送としてもよい。この場合、搬送コンベア３は全周にわたり仕切り２７が設けられ独立した３つのレーン１１を有している。規格計測手段５は画像センサ２３が３列で流れる果菜１を３つ同時に画像処理してそれぞれ規格を計測する。また取出部撮影カメラ７（７ａ、７ｂ、７ｃ）は３台設け、それぞれ図に二点鎖線で示される撮影視野３６ａ、３６ｂ、３６ｃを撮影できる。即ち周回する搬送コンベア３全体を撮影することができ、ＰＣ９は装置内のすべての受皿２の位置を検出できる様になっている。そしてＰＣ９の受皿情報保持手段は規格計測手段５からの規格情報をリンクしてすべての受皿２の位置と果菜１の規格を保持できる。プロジェクタ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）もカメラとペアで３台設けてあり投射範囲はカメラの撮影視野３６ａ、３６ｂ、３６ｃにそれぞれ一致させてある。但しマーカー画像が投射される領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは図に破線で示される様に投影できるエリアの一部であり、領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの外の部分、例えば供給部４の区間には白色光を照射して単なる照明として機能する様にしてある。この例では周回する全受皿２の位置と果菜１の有無を含む全規格情報を保持できるため、受皿２にバーコードは不要である。

本発明において取出部撮影カメラ７とプロジェクタ８とは必ずペアで設ける必要はない。さらに取出部撮影カメラ７の台数とプロジェクタ８の台数を同じにする必要もない。取出部撮影カメラ７は取出部６を移動するすべての受皿２を撮影できる様に適切に配置すればよい。プロジェクタ８はコンピュータ９で設定される領域１０にマーカー画像を投射できればよくその配置も要件を満たせは自由である。

本発明の果菜選別装置は、リンゴや桃、梨、トマト或いはイチゴなどの各種果菜の選別に使用される装置に関するものである。

１果菜
２受皿
３搬送コンベア
４供給部
５規格計測手段
６取出部
７取出部撮影カメラ
８プロジェクタ
９コンピュータ
１０領域
１１レーン
１２振分け手段

Claims

果菜を載せて搬送させる多数の受皿とこれら受皿を循環搬送する搬送コンベアを備え、搬送コンベアの最初の区間に受皿に果菜を載せる供給部が設けられ、続く区間に受皿で搬送される果菜の規格を計測する規格計測手段が設けられ、続く区間に受皿から果菜を取り出す取出部が設けられ、少なくとも同取出部の搬送コンベアは受皿を横２列以上で搬送可能であり、また取出部の上方には同取出部全体を撮影可能とする１台もしくは複数台の取出部撮影カメラと同取出部に動画を投射可能とする１台もしくは複数台のプロジェクタとが設けられ、前記動画を生成するコンピュータが規格計測手段と取出部撮影カメラとプロジェクタとに接続されて設けられ、同コンピュータは、前記取出部に２以上の異なる領域を任意に設定可能であり且つ各領域に任意の規格を設定可能とする領域設定手段と、前記取出部撮影カメラで連続的に撮影される画像から各受皿の位置を連続的に計測し且つ規格計測手段からの規格情報をリンクして各受皿の位置と果菜の規格を保持する受皿情報保持手段と、前記領域設定手段及び受皿情報保持手段とから各領域内を移動する果菜にそれぞれの領域に設定された規格に属する果菜と属さない果菜にと区別するマーカー画像を果菜の移動に合わせて動画像として生成してプロジェクタに出力可能とする動画像生成手段を備えたことを特徴とする果菜選別装置。
前記マーカー画像は領域に設定された規格に属する果菜は白色光を照射し、属さないものは果菜の補色又はその他の色を投射して変色させて表示させるものであることを特徴とする請求項１記載の果菜選別装置。
前記コンピュータは、取出部撮影カメラで撮影される画像から果菜の取出しを検出すると共に取り出された果菜の規格が領域で設定されている規格と異なった場合に果菜の誤取出しを検出する誤取出検出手段を備え、誤取出しを音及び／又はマーカー画像で報知可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の果菜選別装置。
前記取出部の搬送コンベアの幅方向の列が独立したレーンに仕切られており、各レーンは取り出す果菜の規格が予め割り当て可能であり、規格計測手段と取出部との間には、規格判別手段の規格情報に基づいて果菜を載せた受皿を割り当てられた規格のレーンに振り分ける振分け手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の果菜選別装置。