JP2018103116A - 選別システム及びトレイ - Google Patents

Abstract

【課題】農産物の輪郭の検出精度を向上させて、外部品質を厳密に判定する。【解決手段】スイカＷを載せた状態で外部品質判定装置を通過するトレイ１０上に複合シート１６を設ける。複合シート１６は、遮光シート３０上に青色の有彩色シート３２が層状に重ねられて構成されている。このトレイ１０が、スイカＷを載せた状態で外部品質判定装置４２が有するカメラに撮像されると、画像におけるトレイ１０の表面がスイカＷの表面色とは異なる青色になる。当該青色を特徴として画像中のトレイ１０とスイカＷを判別することで、スイカＷの輪郭の検出精度が向上する。【選択図】図２

Description

本発明は、農産物を選別する選別システム、及び当該選別システムにおいて用いられるトレイに関する。

収穫された農産物は、集出荷施設に搬入されて、選別システムによって等階級ごとに選別される。選別システムでは、農産物を載せたトレイが搬送コンベヤによって搬送される。搬送コンベヤの経路上には、糖度などの内部品質を判定する内部品質判定装置と、丸みや傷の有無などの外部品質を判定する外部品質判定装置が設けられている。各判定装置によって内部品質と外部品質が判定されると、当該判定結果に基づいて農産物の等階級が決定される。等階級が決定された農産物は、搬送コンベヤの終端に接続された仕分コンベヤによって等階級ごとに仕分けられ、箱詰装置によって箱詰めされ、出荷される。

このような選別システムで用いられるトレイに関する技術が特許文献１に記載されている。当該トレイには農産物が載せられる受座が設けられており、受座の中心には貫通孔が開設されている。また、受座に載せられた農産物を支持する弾性支持片が設けられている。この弾性支持片は、農産物の周面を支持するとともに、内部品質を判定する際に、貫通孔に外乱光が進入するのを防止しており、内部品質の判定精度を向上させている。

特開２００４−１０７０５３号公報

ところで、消費者は、店頭に並べられた農産物を購入するに際して、農産物の良し悪しを見た目で判断することが多く、形状が歪なものや目立った傷があるものは売れ残ってしまう。このように、農産物の見た目も商品価値に大きく影響しており、より厳密に外部品質を判定することが求められている。

ここで、選別システムにおける外部品質の判定は、主に、トレイに載せられた農産物をカメラで撮像し、生成された画像から農産物の輪郭を検出し、当該輪郭に基づいて農産物の丸みや傷の有無を検出することにより行われている。しかしながら、上記した従来のトレイは、その表面が黒色であったため、カメラにより生成された画像中のトレイの特徴を検出するのが困難であった。このため、農産物の表面色の個体差によっては、画像中の農産物の輪郭（トレイと農産物の境界）の検出精度が得られず、外部品質の厳密な判定が困難となるおそれがあった。

そこで、本発明は、農産物の輪郭の検出精度を向上させて、外部品質を厳密に判定し得る選別システム及びトレイを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、農産物を選別する選別システムであって、前記農産物を載せた状態で移動するトレイと、前記トレイの移動経路に設けられ、前記農産物の外部品質を判定する外部品質判定装置と、を備え、前記外部品質判定装置は、前記トレイに載置された状態の農産物を撮像する撮像手段を有し、前記トレイは、前記撮像手段によって撮像される表面が、前記農産物の表面色とは異なる有彩色であることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、農産物を載せた状態で、該農産物の外部品質を判定する外部品質判定装置を通過し、該外部品質判定装置が有する撮像手段に該農産物を載せた状態で撮像されるトレイであって、前記撮像手段によって撮像される表面が、前記農産物の表面色とは異なる有彩色であることを特徴とする。

本発明によれば、外部品質判定装置において撮像されるトレイの表面が農産物の表面色とは異なる有彩色となっている。このため、撮像手段で生成された画像中の各画素が有する有彩色成分に基づいてトレイを明確に判別することができる。これにより、画像中の農産物の輪郭を高い精度で検出でき、農産物の丸みの程度や傷の有無などの外部品質の判定精度が向上する。

本発明の第１実施形態に係る選別システムの概略図 （ａ）上記選別システムに用いられるトレイの平面図、（ｂ）当該トレイのＡ−Ａ断面図、（ｃ）スイカを載せた状態のトレイのＡ−Ａ断面図 上記選別システムの外部品質判定装置の概略図 上記選別システムの内部品質判定装置の概略図 上記選別システムのシステムブロック図 本発明の第２実施形態に係る選別システムに用いられるトレイの断面図

以下、スイカの選別システムを例にして、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、各図に渡って示された同一の符号は、同一または同様の構成を示している。

［第１実施形態］
図１に示す選別システム２は、複数のスイカＷを等階級別に選別するシステムであって、複数の農家から搬入されたスイカＷを集荷し、箱詰めして出荷する集出荷施設に設置される。

農家から搬入されたスイカＷは、並列配置された複数のプールコンベヤ４のいずれかに、例えば、農家別に移される。各プールコンベヤ４の下流側端部には、スイカ搬送コンベヤ６がプールコンベヤ４と直角をなすよう設置されている。スイカ搬送コンベヤ６は、箱詰装置８を経て空になったトレイ１０を返送する返送コンベヤ１２の下流側端部と接続されており、この接続箇所までスイカＷを搬送する。この接続箇所において、スイカ搬送コンベヤ６によって搬送されてきたスイカＷは、返送コンベヤ１２によって搬送されてきた空のトレイ１０に載置される。

トレイ１０は、選別システム２に用いられる各コンベヤ１２，３８，７２，７６，９０の無端搬送体には連結されていない、いわゆるフリートレイであり、図２に示すように、トレイ本体１４と、複合シート１６と、を備えている。

トレイ本体１４は、合成樹脂が成型されたものであり、底部１８、外周壁部２０、頂部２２、受座部２４、及び内周壁部２６から構成されている。底部１８は、円板状であり、その中心に孔２８が開設されている。孔２８の周縁（底部１８の内周縁）には円筒状の内周壁部２６が垂直に立設されている。また、底部１８の外周縁には円筒状の外周壁部２０が垂直に立設されている。外周壁部２０は内周壁部２６よりも高く延出しており、その上端には頂部２２が内側に向かって水平に延出している。頂部２２は平面視において円環形状に形成されており、その内側の縁から内周壁部２６の上端にかけてすり鉢状の受座部２４が設けられている。このように構成されているトレイ本体１４の内部には、トレイ１０毎に一意に付与された識別情報を記憶するＲＦＩＤタグ（不図示）が内蔵されている。また、トレイ本体１４上には、複合シート１６が設けられている。

複合シート１６は、遮光シート３０上に有彩色シート３２が層状に重ねられて構成されている。遮光シート３０は、光を通さない色、例えば黒色の弾性シートであって、平面視において円形状に形成されている。この遮光シート３０は、その外縁部がトレイ本体１４の頂部２２に接着されている。また、遮光シート３０の中心には、内周壁部２６の内径より若干小さい孔３４が開設されている。有彩色シート３２は、青色の弾性シートであって、平面視において円形状に形成されている。この有彩色シート３２は、その外縁部が遮光シート３０の外縁部に接着されている。また、有彩色シート３２の中心には、遮光シート３０の孔３４よりも若干大きい孔３６が開設されている。このような遮光シート３０や有彩色シート３２は、例えば厚みが１〜２ｍｍ程度のゴム製又は樹脂製のシートが用いられる。このように構成されているトレイ１０上にスイカＷが乗せられると、図２（ｃ）に示すように、複合シート１６の内側部分がスイカＷの外形に沿って下方に湾曲することとなる。

図１に戻り、スイカＷを載せたトレイ１０は、チェーンコンベヤ３８へと移される。チェーンコンベヤ３８は、トレイ１０の幅よりも若干狭い間隔で平行に配された２条のチェーン９２（図３，４）を有している。チェーンコンベヤ３８の搬送経路の中程には、計測器４０、外部品質判定装置４２、及び内部品質判定装置４４（以下、これらをまとめて「機器４０，４２，４４」という。）が設けられている。各機器４０，４２，４４にトレイ１０が進入する度に、チェーンコンベヤ３８は、トレイ１０の搬送を一時停止させ、機器４０，４２，４４による処理が終わると搬送を再開する。

計測器４０は、スイカＷの質量や体積を測定する装置であり、例えば特開平４−２７８６３号公報に記載された装置が用いられる。

外部品質判定装置４２は、スイカＷの外部品質を判定する装置であって、例えば図３に示すように、撮像手段であるカメラ４６と、コンピューター４８と、を備えている。カメラ４６は、チェーンコンベヤ３８の上方に配置されており、下方を通過するトレイ１０を撮像するように下向きに設置されている。カメラ４６はＵＳＢなどの所定のインターフェースを介してコンピューター４８と接続されており、カメラ４６によって生成された画像がコンピューター４８へと送信される。

コンピューター４８は、そのメモリ５０に格納されたプログラムをロードして、ＣＰＵ５２が次の処理を実行する。

ＣＰＵ５２は、インターフェースを介してカメラ４６から画像を受信する。このように、コンピューター４８は画像を受信する受信手段として機能する。

画像を受信すると、ＣＰＵ５２は、当該画像を２値化し、２値化した画像におけるスイカＷの輪郭を検出する。このように、コンピューター４８は輪郭を検出する検出手段として機能する。ここで、本実施形態では、ＲＧＢ色空間におけるＢ値など、各画素を表現する色空間における青色指標値について閾値を定め、当該閾値と各画素の青色指標値を比較することにより２値化することとしている。当該閾値は、事前に複数のトレイ１０を撮像し、生成された各画像中のトレイ１０の青色指標値を採取し、採取された青色指標値に基づいて定められている。閾値と各画素の青色指標値を比較した結果、当該閾値よりも青色指標値が高い画素をトレイ１０として認定し、閾値よりも青色指標値が低い画素をスイカＷの画素と認定して、スイカＷの輪郭が検出される。

輪郭が検出されると、ＣＰＵ５２は、当該輪郭に基づいてスイカＷの丸みを測定し、さらに当該輪郭の内側における傷の有無を検出する。そして、丸みの測定結果や傷の有無に基づいて外部品質を判定する。このように、コンピューター４８は、検出された輪郭に基づいてスイカの外部品質を判定する判定手段として機能する。

外部品質が判定されると、ＣＰＵ５２は、当該外部品質を選別コンピューター５４（図５）へと送信する。

図４に示す内部品質判定装置４４は、代表的には、スイカＷを透過した光のスペクトルに基づいて糖度や熟度並びに果肉傷害などのスイカＷ内部の品質を判定する装置である。例えば、ケース９４内に設けられた複数のハロゲンランプ５６と、光ファイバー５８と、分光光度計６０と、コンピューター６２と、から構成されている。複数のハロゲンランプ５６は、チェーンコンベヤ３８の上方に配され、トレイ１０上のスイカＷに対して側方から光を照射する。スイカＷに照射された光は、スイカＷの内部を拡散透過する。透過した光（透過光）は、トレイ１０の内周壁部２６の内側および底部１８の孔２８によって形成される貫通孔を通じてスイカＷの下面に対向配置された光ファイバー５８の入光端６４に入光する。光ファイバー５８の出光端６６の先には分光光度計６０が配置されており、分光光度計６０によって透過光のスペクトルが測定される。測定されたスペクトルはコンピューター６２へと送られる。コンピューター６２は、受信したスペクトルに基づいてスイカＷの糖度（Ｂｒｉｘ値）や熟度並びに果肉傷害などの内部品質を判定する。判定された外部品質は選別コンピューター５４（図５）へと送信される。

各機器４０，４２，４４は、処理対象となっているスイカＷを載せたトレイ１０の識別情報を読み取るＲＦＩＤリーダ（不図示）を有しており、読み取った識別情報に処理結果（測定結果および判定結果）を対応付けて図５に示す選別コンピューター５４へ送信する。選別コンピューター５４のＣＰＵ６８は、識別情報および処理結果を受信すると、処理結果に基づいてスイカＷの等階級を判定し、判定した等階級を識別情報に対応付けてメモリ７０に記憶する。

図１に戻り、スイカＷを載せたトレイ１０は、各機器４０，４２，４４を通過すると、チェーンコンベヤ３８の先に接続されているライン形の仕分コンベヤ７２へと送られる。この仕分コンベヤ７２には、プッシャー８２（図５）を有する複数の仕分分岐部７４を介して、等階級別に設けられたプールコンベヤ７６が接続されている。この仕分コンベヤ７２のインダクション部８８には、仕分けられるトレイ１０の識別情報を読み取る仕分用ＲＦＩＤリーダ８０が設置されている。仕分用ＲＦＩＤリーダ８０は、図５に示すように、読み取った識別情報を仕分コンピューター７８へと送信する。仕分コンピューター７８は、選別コンピューター５４に対して、受信した識別情報に対応する等階級の送信をリクエストする。選別コンピューター５４のＣＰＵ６８は、リクエストを受け取ると、メモリ７０から識別情報に対応する等階級を抽出し、仕分コンピューター７８に送信する。仕分コンピューター７８は、受信した等階級に対応するプールコンベヤ７６（図１）のプッシャー８２を駆動する。

図１に戻り、各プールコンベヤ７６の先端には、仕分コンピューター７８（図５）によって開閉制御されるストッパー８４が設けられており、プールコンベヤ７６に送られたトレイ１０は、閉鎖状態のストッパー８４によって停止させられる。これにより各プールコンベヤ７６には、トレイが貯留されることとなる。仕分コンピューター７８は、トレイの貯留数をカウントし、所定数のトレイが貯留されたときにストッパー８４を開放する。これにより所定数のトレイ１０が、箱詰装置８へと続くコンベヤ９０に排出される。なお、プールコンベヤ７６の上流には、トレイ１０が送られてきたことを検出する光電センサー８６が設けられており、当該光電センサー８６からの信号が仕分コンピューター７８に入力される。

箱詰装置８は、トレイ１０上のスイカＷを吸盤によって持ち上げ、箱に収納する。このようにして、スイカＷは等階級ごとに箱詰めされる。空になったトレイ１０は返送コンベヤ１２によって返送される。

本実施形態では、有彩色シート３２がトレイ本体１４上に配されていることで、外部品質判定装置４２において撮像されるトレイ１０の表面色がスイカＷの表面色（主に緑色）とは異なる青色となる。このため、カメラ４６で生成された画像中の各画素の青色成分を特徴として２値化処理を行うことで、トレイ１０を明確に判別することができる。これにより、画像中のスイカＷの輪郭を高い精度で検出でき、スイカＷの丸みの程度や傷の有無などの外部品質の判定精度が向上する。

また、有彩色シート３２の下側には遮光シート３０が配されているので、内部品質判定装置４４において外乱光が貫通孔内に進入することを防止することができる。このため、内部品質の判定精度を向上させることができる。

本実施形態は上記の態様に限定されない。以下、本実施形態の変形例について説明する。

［変形例１］
複合シート１６の有彩色シート３２は、青色に限られず、選別対象となる農産物の表面色の補色など、他の有彩色であってもよい。当該態様においては、外部品質判定装置４２のコンピューター４８は、当該他の有彩色を指標する指標値について閾値を予め定めて記憶しておき、当該閾値に基づいてカメラ４６から受信した画像を２値化する。

［変形例２］
上記複合シート１６は、遮光シート３０と有彩色シート３２の２層構造に限定されない。例えば、遮光シート３０と有彩色シート３２との間に、色移りを防止するシート（不図示）を介在させた３層構造であってもよい。

［変形例３］
複合シート１６は、複数のシートが積層された態様に限られず、シートの表面が塗装されることで、遮光層と有彩色層が形成された態様であってもよい。例えば、遮光シート３０の上面が有彩色で塗装された態様であってもよい。また、有彩色シート３２の下面が黒色などの遮光色で塗装された態様であってもよい。さらには、色移りを防止するシートの上面が有彩色で塗装され、当該シートの下面が遮光色で塗装されてもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る選別システムは、トレイが第１実施形態と異なっており、その余の構成は第１実施形態と同一である。したがって、以下では、図６に基づいて、トレイ１００について詳細に説明することとし、第１実施形態と同一の構成についてはその説明を省略する。

本実施形態のトレイ１００は、合成樹脂によって成型されたフリートレイであり、中心に孔１２８が開設された円板状の底部１１８と、当該孔１２８の周縁（底部１１８の内周縁）から垂直に立設された円筒状の内周壁部１２６と、底部１１８の外周縁に垂直に立設された円筒状の外周壁部１２０と、外周壁部１２０の上端から内側に向かって形成された円環形状の頂部１２２と、頂部１２２の内縁から内周壁部１２６の上端の間に設けられたすり鉢状の受座部１２４と、から構成されている。

ここで、本実施形態では、頂部１２２および受座部１２４の表面に、有彩色層１３２が形成されている。有彩色層１３２は、青色の層であって、例えば頂部１２２および受座部１２４に貼り付けられた青色のゴム製シートである。

本実施形態によれば、上記した第１実施形態と同様に、外部品質判定装置４２において撮像されるトレイ１００の表面色がスイカＷの表面色とは異なる青色となり、カメラ４６で生成された画像中の各画素の青色成分を特徴として２値化処理を行うことで、トレイ１００を明確に判別することができる。これにより、画像中のスイカＷの輪郭を高い精度で検出でき、スイカＷの丸みの程度や傷の有無などの外部品質の判定精度が向上する。また、トレイ１００の構成を簡素化することができる。

また、実施形態２も実施形態１と同様に、有彩色層１３２は青色以外の有彩色であってもよい。また、有彩色層１３２は、シートにより形成されたものに限られず、塗装により形成されてもよい。また、有彩色層１３２と受座部１２４の間にクッション剤を設けてもよい。

本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。本発明は、その趣旨に反しない範囲で様々な変形が可能である。

例えば、本発明のトレイは、フリートレイに限られず、コンベヤと一体的になって移動するトレイであってもよい。

２ … 選別システム
３０ … 遮光シート
３２ … 有彩色シート
４２ … 外部品質判定装置
４６ … カメラ
Ｗ … スイカ

Claims (5)

1. 農産物を選別する選別システムであって、
   前記農産物を載せた状態で移動するトレイと、
   前記トレイの移動経路に設けられ、前記農産物の外部品質を判定する外部品質判定装置と、
   を備え、
   前記外部品質判定装置は、前記トレイに載置された状態の農産物を撮像する撮像手段を有し、
   前記トレイは、前記撮像手段によって撮像される表面が、前記農産物の表面色とは異なる有彩色であることを特徴とする選別システム。
2. 前記外部品質判定装置は、前記撮像手段によって生成された画像から前記農産物の輪郭を検出する検出手段を有し、
   前記検出手段は、前記有彩色に応じて画像を２値化することにより前記輪郭を検出することを特徴とする請求項１に記載の選別システム。
3. 農産物を載せた状態で、該農産物の外部品質を判定する外部品質判定装置を通過し、該外部品質判定装置が有する撮像手段に該農産物を載せた状態で撮像されるトレイであって、
   前記撮像手段によって撮像される表面が、前記農産物の表面色とは異なる有彩色であることを特徴とするトレイ。
4. 前記有彩色は青色であることを特徴とする請求項３に記載のトレイ。
5. 前記表面の内側に、光を遮光する遮光層が形成されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のトレイ。

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