JP2022172692A - 農作物選別装置 - Google Patents

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Tomoyuki Shimizu
隆 宇野
Takashi Uno
伸明 田中
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咲子 高田
Sakiko Takada
健太郎 古澤
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Abstract

Figure 2022172692000001
【課題】複数の農作物の搬送過程において複数の農作物が搬送方向の前後に重なることを防止して、前記農作物それぞれの品質を正確に選定可能とする農作物選別装置の提供。
【解決手段】農作物選別装置1は、複数の農作物2を搬送する搬送手段4と、搬送手段4による農作物2の搬送過程で農作物2それぞれの品質を選定する選定手段6と、を備えている農作物選別装置1であって、搬送手段4は、ローラコンベアとされており、この搬送手段4において搬送方向の上流側には、当該搬送手段4としてのローラコンベア上に複数の農作物2を供給する際に当該農作物2それぞれを搬送方向に離隔させるとともに前記搬送方向と直交する方向に一列に並べるように搬送手段4上に搭載する整列手段5が設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、農作物選別装置に関する。
例えば特許文献1には、「貯溜ホッパー11の底部に設けた投入口11aから供給された長物作物Pを順次一個ずつ所定姿勢で搬送する搬送装置」が記載されている。
また、この特許文献1では、搬送コンベアの搬送面に搬送突起を一定間隔で取り付け、前記隣り合う搬送突起の間に長物作物を一つずつ収納するようにしている。
特許第3691541号公報
上記特許文献1では、搬送コンベア上に多くの長物作物が密集して供給されると、前記搬送コンベアの隣り合う搬送突起の間に複数の長物作物が上下方向に重なって収納されてしまう状態になりうる。
このような状態になると、搬送方向の下流側で長物作物の品質(外観、内部)を判定する過程において、正確な判定が行えなくなることが懸念される。
このような事情に鑑み、本発明は、複数の農作物の搬送過程において複数の農作物が搬送方向の前後に重なることを防止して、前記農作物それぞれの品質を正確に選定可能とする農作物選別装置の提供を目的としている。
本発明は、複数の農作物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段による農作物の搬送過程で農作物それぞれの品質を選定する選定手段と、を備えている農作物選別装置であって、前記搬送手段は、ローラコンベアとされており、この搬送手段において搬送方向の上流側には、当該搬送手段としてのローラコンベア上に複数の農作物を供給する際に当該農作物それぞれを搬送方向に離隔させるとともに前記搬送方向と直交する方向に一列に並べるように前記搬送手段上に搭載する整列手段が設けられていることを特徴としている。
この構成によれば、複数の農作物それぞれが搬送方向の前後に重なることを防止した状態で前記搬送手段としてのローラコンベア上に搭載することができる。
これにより、前記搬送過程において前記選定手段により農作物それぞれの品質を正確に選定することが可能になる。
ところで、上記農作物選別装置において、前記整列手段は、複数の農作物を前後左右に散らしながら前記搬送手段に向けて送る拡散ローラコンベアと、この拡散ローラコンベアから送られてくる農作物を、前記搬送手段としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラ間に配置させる仕切手段と、を備えている構成とすることができる。
この構成によれば、前記仮想ペアのローラ間に一つの農作物または複数の農作物をローラの中心軸線方向に一列に並べて配置することが可能になる。
これにより、複数の農作物それぞれが搬送方向の前後に重なることを確実に防止することが可能になる。
また、上記農作物選別装置において、前記仕切手段は、前記搬送方向に対向するように離隔配置される上流側スプロケットおよび下流側スプロケットと、前記上流側スプロケットと前記下流側スプロケットとに巻き掛けられかつ前記搬送手段による搬送速度と同一速度で前記搬送方向と同一方向に回転駆動される輪状部材と、この輪状部材の円周方向に離隔する複数箇所に径方向外向きに突出するように取り付けられる複数の仕切部材と、を備え、前記仕切部材それぞれの離隔間隔は、前記搬送手段としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラを挟む寸法に設定されている構成とすることができる。
この構成によれば、前記仕切手段の構成が比較的簡易であることを明らかにしており、設備コストを抑制できる。
また、上記農作物選別装置において、前記仕切手段は、前記搬送手段の搬送面よりも上方に設けられている構成とすることができる。
この構成によれば、前記仕切手段の設置が比較的簡易になることを明らかにしており、設置コストを抑制できる。
本発明によれば、複数の農作物の搬送過程において複数の農作物が搬送方向の前後に重なることを防止して、前記農作物それぞれの品質を正確に選定可能とする農作物選別装置を提供することができる。
本発明に係る農作物選別装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。 整列手段の構成を模式的に示す側面図である。 外観撮影手段および内部撮影手段の構成を模式的に示す図である。 外観撮影手段および内部撮影手段の駆動タイミングを説明するためのタイミングチャート図である。 指示手段の指示形態を説明するための図である。 図2において一点鎖線で囲む領域を拡大して示す図である。 整列手段の他の構成を模式的に示す図である。
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1から図6に本発明の一実施形態を示している。図中、1は農作物選別装置の全体を示している。
この農作物選別装置1は、例えば馬鈴薯やミカンなどの農作物2の品質(例えば色、大きさ、傷および腐敗の有無、傷および腐敗の状態)を判定し、品質が規格外であると判定した農作物2を取り出せるように構成されている。
この農作物選別装置1は、供給手段3、搬送手段4、整列手段5、選定手段6、取出手段7、指示手段8、調節手段9などを備えている。これらは図示しない制御手段によって制御される。
供給手段3は、搬送手段4の上流側の供給区間201に設けられていて、例えば選別前の農作物2が収納されている。この供給手段3は、例えばコンテナとされている。
搬送手段4は、供給手段3から供給された複数の農作物2を搬送するものであって、例えばローラコンベアとされている。
この搬送手段4は、左右一対の駆動スプロケット41、左右一対の従動スプロケット42、左右一対のチェーン43、複数のローラ44、モータ45などを備えている。
左右一対の駆動スプロケット41は、農作物2の搬送方向の下流側に設けられている。左右一対の従動スプロケット42は、農作物2の搬送方向の上流側に設けられている。
左右一対のチェーン43は、駆動スプロケット41と従動スプロケット42とに巻き掛けられていて、横方向に平行に離隔して対向するように配置されている。
複数のローラ44は、左右一対のチェーン43の対向間に自転可能に設けられていて、各ローラ44の長手方向が搬送方向に対して直交する方向(幅方向)に沿わされている。
モータ45は、その出力軸(図示省略)に固定される駆動スプロケット41を回転駆動することによりチェーン43を回転させる。
このような搬送手段4のローラ44上においては、農作物2の搬送方向の上流側から下流側に向けて、供給区間201、整列区間202、回転方向切替区間203、計測区間204、取出区間205が割り当てられている。
整列手段5は、搬送手段4の上流側の整列区間202に設けられていて、供給手段3からランダムな状態で供給される農作物2を搬送方向に離隔させるとともに前記搬送方向と直交する方向(横方向)に一列に並べるように整列する。
この整列手段5は、図2に示すように、拡散ローラコンベア51と、仕切手段52と、を備えている。
拡散ローラコンベア51は、供給手段3から複数の農作物2を受け取るとともに、当該複数の農作物2を前後左右に散らしながら搬送手段4に向けて送るものであって、搬送手段4としてのローラコンベアと基本的に同じ構成になっている。
この拡散ローラコンベア51のチェーン511の外形サイズは、搬送手段4としてのローラコンベアよりも大幅に短くなっているが、拡散ローラコンベア51のローラ512の外形サイズやローラ512それぞれの離隔寸法は、搬送手段4としてのローラコンベアのそれと同じにされている。
この拡散ローラコンベア51は、複数の農作物2を搬送手段4としてのローラコンベアの搬送速度の1/2の速度で搬送手段4に向けて送るよう調節される。なお、拡散ローラコンベア51の速度は搬送手段4としてのローラコンベアの搬送速度の1/2に限定されるものではなく、例えば1/4、1/8など任意に設定することができる。
仕切手段52は、拡散ローラコンベア51から送られてくる農作物2を、搬送手段4としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラ44を仮想ペアとしたときに当該各仮想ペアのローラ44間に配置させるものであって、搬送手段4の搬送面よりも上方に設けられている。
この仕切手段52は、図2に示すように、左右一対の上流側スプロケット521、左右一対の下流側スプロケット522、左右一対の輪状部材としてのチェーン523、仕切部材524などを備えている。
左右一対の上流側スプロケット521と左右一対の下流側スプロケット522とは、搬送方向に離隔して対向するように配置されている。上流側スプロケット521または下流側スプロケット522が不図示のモータにより回転駆動される。
左右一対のチェーン523は、左右一対の上流側スプロケット521と左右一対の下流側スプロケット522とに巻き掛けられていて、横方向に平行に離隔して対向するように配置されている。
仕切部材524は、チェーン523の円周方向に離隔する複数箇所に径方向外向きに突出するように取り付けられており、先端側にはブラシ525が設けられている。
この仕切部材524それぞれの離隔間隔は、搬送手段4としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラ44を挟む寸法に設定されている。
また、仕切部材524は、図2および図6に示すようにチェーン523に対して所定角度傾動可能に支持されている。
具体的に、仕切部材524は、図6に示すように、ヒンジ526を介してチェーン523に取り付けられており、ストッパ527により前記傾動方向と反対側に傾動することが防止されるようになっている。
選定手段6は、搬送手段4の上の計測区間204に設けられていて、搬送手段4により搬送される農作物2の品質が規格外か否かを判定するとともに、前記規格外の農作物2の位置を認識する。
この選定手段6は、図3に示すように、外観撮影手段61、内部撮影手段62、判定手段63、認識手段64などを備えている。
外観撮影手段61は、第1光源61aと、第1受光部61bとで構成されている。第1光源61aは、例えば可視光を放射する公知の白色LEDなどとすることができる。第1受光部61bは、第1光源61aから放射されて搬送手段4側から反射される可視光を撮影するものであって、例えば公知のCCDカメラまたはCMOSカメラなどとすることができる。
この外観撮影手段61は、搬送手段4の上の計測区間204において搬送方向の上流側(外観品質判定区間ともいう)に配置されていて、当該計測区間204の上流側全域を撮影することにより搬送手段4で搬送される農作物2の外観を撮影して、当該撮影画像を判定手段63に送信する。
内部撮影手段62は、第2、第3光源62a,62cと、第2、第3受光部62b,62dとで構成されている。
第2、第3光源62a,62cは、例えば近赤外線を放射する公知の近赤外線LEDなどとすることができる。第2、第3受光部62b,62dは、例えば公知のCCDカメラまたはCMOSカメラなどとすることができる。第2受光部62bは、第2光源62a直上の農産物2を透過した光(図3の一点鎖線参照)や、搬送手段4あるいは上流・下流に載置された他の農産物2で反射される近赤外線(図3の破線参照)を撮影する。第3受光部62dは、第2受光部62bと同様、第3光源62c直上の農産物2を透過した光や、搬送手段4あるいは上流・下流に載置された他の農産物2で反射される近赤外線を撮影する。
この内部撮影手段62は、搬送手段4の上の計測区間204において搬送方向の下流側(内部品質判定区間ともいう)に配置されていて、当該計測区間204の下流側全域を撮影することにより搬送手段4で搬送される農作物2の内部を撮影して、当該撮影画像を判定手段63に送信する。
なお、前記全域とは、計測区間204の上流側および下流側において搬送方向(X方向)の全長範囲と、当該搬送方向と直交する方向(Y方向)の全幅範囲とを含む。
判定手段63は、外観撮影手段61および内部撮影手段62で撮影した画像に基づいて農作物2の品質が規格外か否かを判定する。
具体的に、判定手段63は、外観撮影手段61による撮影画像に基づいて前記撮影した農作物2の品質(色、大きさ、傷の有無、傷の大きさなど)が規格外であるか否かを判定する他、内部撮影手段62による撮影画像に基づいて品質(腐敗状態)が規格外であるか否かを判定する。
なお、農作物2の品質が規格外であるか否かを判定する方法については、公知の方法を採用することができるので、ここでの詳細な説明は割愛する。
認識手段64は、搬送手段4の上の計測区間204において搬送方向の下流側(内部品質判定区間)に配置されていて、当該計測区間204の下流側全域を撮影することにより判定手段63で規格外と判定した農作物2の位置(X-Y座標)を認識するとともに、当該農作物2の追跡を行う。
この認識手段64は、第4光源64aと、第4受光部64bとで構成されている。第4光源64aは、例えば可視光を放射する公知の白色LEDなどとすることができる。第4受光部64bは、第4光源64aから放射されて搬送手段4側から反射される可視光を撮影するものであって、例えば公知のCCDカメラまたはCMOSカメラなどとすることができる。
なお、第1~第4光源61a,62a,62c,64aや第1~第4受光部61b,62b,62d,64bは、フレーム65に取り付けられている。また、第1~第4光源61a,62a,62c,64aの放射タイミングは、例えば図4(a)~(d)に示すように、互いに放射タイミングをずらすことで相互の干渉を防ぐように設定される。
取出手段7は、搬送手段4の上の取出区間205において搬送方向の上流側(自動取出区間ともいう)に配置されていて、規格外の農作物2を搬送手段4上から自動的に取り出すものであって、例えばロボットで構成することができる。
この取出手段7は、規格外の農作物2の位置(X-Y座標)に関する情報を受信し、この受信した情報に基づいて搬送手段4で搬送されてくる規格外の農作物2を取り出すように構成されている。
なお、前記取り出された規格外の農作物2は、例えば不図示の回収ボックスに収納することができる。また、前記ロボットとしては、例えばパラレルリンク型ロボット、スカラー型ロボットあるいは多関節型ロボットなどとすることができる。
指示手段8は、搬送手段4の上の取出区間205において搬送方向の下流側(指示区間または手動取出区間ともいう)に配置されていて、規格外の農作物2を指示するものであって、例えばプロジェクターとすることができる。
この指示手段8は、認識手段64から規格外の農作物2の位置(X-Y座標)に関する情報を受信し、この受信した情報に基づいて、例えば図5に示すように、搬送手段4で搬送されてくる規格外の農作物2に可視光を照射するとともに、当該可視光の照射位置を農作物2の移動に合わせて順次ずらすことにより、農作物2を追跡することができる。
ところで、選定手段6により選定した規格外の農作物2を、取出手段7で取り出す処理と指示手段8で指示する処理とのどちらに実行させるかについては、不図示の制御手段(特許請求の範囲の特定手段に測定する)により特定することができる。
そして、指示手段8が設けられている取出区間205の下流側では、規格外の農作物2に可視光が照射されているから、規格外の農作物2を作業者が手作業で取り出すことができる。
調節手段9は、選定手段6により選定した規格外の農作物2の数量や取出手段7の取り出し能力を考慮して搬送手段4による搬送速度を調節する。
具体的に、調節手段9は、搬送手段4のモータ45の駆動力を制御することによりチェーン43の搬送速度を調節して農作物2の搬送速度を調節する。チェーン43の搬送速度は、駆動スプロケット41に設けられた不図示のエンコーダによって認識される。
なお、調節手段9は、規格外の農作物2の数量が多い場合に搬送手段4による搬送速度を遅くする。
次に、上述した農作物選別装置1の動作を説明する。
まず、供給区間201において、供給手段3としてのコンテナに収容された選別前の農作物2が整列区間202の上流側(第1拡散区間)に配置される整列手段5の拡散ローラコンベア51上にランダムな状態で供給される。
この拡散ローラコンベア51上では、前記ランダムな状態で供給された農作物2が前後左右に散らされながら整列区間202の下流側(第2拡散区間)に送られる。
この整列区間202の下流側に送られた農作物2が搬送手段4としてのローラコンベア上に供給される際、農作物2それぞれが整列手段5の仕切手段52により整列される。
その際、農作物2が仕切部材524に当接したとしても、当該農作物2が仕切部材524の先端側に設けているブラシ525に当接することになるので、農作物2が損傷せずに済む。
具体的に、整列区間202の下流側では、搬送手段4としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラ44を仮想ペアとしたときに、当該各仮想ペアのローラ44間に一つの農作物2または複数の農作物2がローラ44の中心軸線方向に一列に並べられた状態で配置されるとともに、前記仮想ペアとなる二つのローラ44が仕切部材524により挟まれる。
そのため、当該二つのローラ44間に配置される農作物2が搬送方向に転がって位置ずれしないように不動に保持される。その際、農作物2が仕切部材524に当接したとしても、当該農作物2が仕切部材524の先端側に設けているブラシ525に当接することになるので、農作物2が損傷せずに済む。
しかも、農作物2が楕円形のような長物の場合には、前記二つのローラ44の間において農作物2の長手方向がローラ44の中心軸線方向に沿う姿勢(横向き姿勢と言う)に変更されることになる。
このようなことから、複数の農作物2が搬送方向の前後に重なることを防止できるようになる。
そして、農作物2が回転方向切替区間203を通過してから計測区間204の上流側(外観品質判定区間)を通過する過程において、外観撮影手段61により農作物2の外観を撮影する。
この計測区間204の上流側(外観品質判定区間)では、図3に示すように、各ローラ44か回転させられることにより、農作物2が各ローラ44の回転方向に対して逆方向に回転させられるようになっているので、農作物2の全周を外観撮影手段61により連続的に撮影できるようになる。
この外観撮影手段61により撮影された画像に基づいて、判定手段63が農作物2の品質(色、大きさ、傷の有無、傷の大きさなど)が規格外であるか否かを判定するとともに、当該規格外の農作物2が計測区間204の上流側(外観品質判定区間)に存在する数をカウントし、さらに認識手段64が前記規格外と判定した農作物2の位置(X-Y座標)を認識するとともに、当該農作物2の追跡を行う。
この後、農作物2が計測区間204の下流側(内部品質判定区間)を通過する過程において、内部撮影手段62により農作物2の内部が撮影される。
この計測区間204の下流側(内部品質判定区間)では、各ローラ44が非回転状態にさせられることにより、農作物2の内部の状態を内部撮影手段62により明確に撮影できるようになる。
この内部撮影画像に基づいて判定手段63が農作物2の品質(腐敗状態)が規格外であるか否かを判定とともに、認識手段64が前記規格外と判定した農作物2の位置(X-Y座標)を認識するとともに、当該農作物2の追跡を行う。
続いて、取出区間205の上流側(自動取出区間)では、取出手段7が、認識手段64から規格外の農作物2の位置(X-Y座標)に関する情報を受信し、この受信した情報に基づいて規格外の農作物2を自動的に取り出して、不図示の回収ボックスに収納する。
そして、取出区間205の下流側(手動取出区間)では、指示手段8が、認識手段64から規格外の農作物2の位置(X-Y座標)に関する情報を受信し、この受信した情報に基づいて搬送手段4で搬送されてくる規格外の農作物2に可視光を照射するとともに、例えば図5に示すように、当該可視光の照射位置を農作物2の移動に合わせて順次ずらすことにより、農作物2を追跡する。
これにより、指示手段8が設けられている取出区間205の下流側では、規格外の農作物2に可視光が照射されているから、規格外の農作物2を作業者が手作業で取り出しやすくなる。
つまり、この取出区間205の下流側では、上流側で規格外の農作物を取り出し損ねることが発生したような場合に、当該取り出し損ねた規格外の農作物2を作業者が手作業で取り出すことができるようになっているのである。
以上説明したように本発明を適用した実施形態によれば、複数の農作物2を拡散ローラコンベア51から搬送手段4としてのローラコンベア上に搭載する整列区間202において、複数の農作物2が整列手段5により搬送方向の前後に重なることを防止して、搬送手段4としてのローラコンベアにおける仮想ペアとなる二つのローラ44間に配置することができる。
これにより、計測区間204において選定手段6により農作物2それぞれの品質を正確に選定することが可能になる。その結果、農作物選別装置1の信頼性向上に貢献できる。
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
(1)上記実施形態で説明した農作物選別装置1の構成は、本発明の特徴に関する構成以外について特に限定されるものではなく、適宜に変更することができる。
(2)例えば図7に本発明の他の実施形態を示している。この実施形態において、図1から図6に示す実施形態と異なる構成は、図2に示す整列手段5の仕切手段52の設置場所を変更していることである。
この仕切手段52は、図2および図6に示す実施形態の仕切手段52と基本的に同じ構成であるものの、仕切手段52の仕切部材524は、図6に示すブラシ525が排除されているとともに、図6に示すヒンジ526やストッパ527が排除されることにより傾動不可能に取り付けられている。
そして、この実施形態の仕切手段52は、搬送手段4としてのローラコンベアの搬送方向の上流側において左右一対のチェーン43の対向間に搬送手段4としてのローラコンベアと上下方向の位置が同一になるように設けられている。
動作としては、仕切手段52のチェーン523の回転に伴い、仕切部材524が、搬送手段4としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラ44の間に入り込むようになっている。
しかも、チェーン523の回転に伴い、仕切部材524が搬送方向の上流側から下流側に向かう過程では、徐々に離反するように案内されることにより隣り合う二つのローラ44の間から抜け出るようになっており、さらに、搬送方向の上流側に戻る過程では、徐々に接近するように案内されることにより隣り合う二つのローラ44の間に入り込むようになっている。
この実施形態においても、図1から図6に示す実施形態と同様の作用、効果が得られる。
本発明は、農作物選別装置に好適に利用することが可能である。
1 農作物選別装置
2 農作物
3 供給手段
4 搬送手段
41 駆動スプロケット
42 従動スプロケット
43 チェーン
44 ローラ
45 モータ
5 整列手段
51 拡散ローラコンベア
511 チェーン
512 ローラ
52 仕切手段
521 上流側スプロケット
522 下流側スプロケット
523 チェーン(輪状部材)
524 仕切部材
525 ブラシ
526 ヒンジ
527 ストッパ
6 選定手段
61 外観撮影手段
62 内部撮影手段
63 判定手段
64 認識手段
65 フレーム
7 取出手段
201 供給区間
202 整列区間
203 回転方向切替区間
204 計測区間
205 取出区間

Claims (4)

  1. 複数の農作物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段による農作物の搬送過程で農作物それぞれの品質を選定する選定手段と、を備えている農作物選別装置であって、
    前記搬送手段は、ローラコンベアとされており、
    この搬送手段において搬送方向の上流側には、当該搬送手段としてのローラコンベア上に複数の農作物を供給する際に当該農作物それぞれを搬送方向に離隔させるとともに前記搬送方向と直交する方向に一列に並べるように前記搬送手段上に搭載する整列手段が設けられていることを特徴とする農作物選別装置。
  2. 請求項1に記載の農作物選別装置において、
    前記整列手段は、複数の農作物を前後左右に散らしながら前記搬送手段に向けて送る拡散ローラコンベアと、
    この拡散ローラコンベアから送られてくる農作物を、前記搬送手段としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラ間に配置させる仕切手段と、を備えていることを特徴とする農作物選別装置。
  3. 請求項2に記載の農作物選別装置において、
    前記仕切手段は、前記搬送方向に対向するように離隔配置される上流側スプロケットおよび下流側スプロケットと、前記上流側スプロケットと前記下流側スプロケットとに巻き掛けられかつ前記搬送手段による搬送速度と同一速度で前記搬送方向と同一方向に回転駆動される輪状部材と、この輪状部材の円周方向に離隔する複数箇所に径方向外向きに突出するように取り付けられる複数の仕切部材と、を備え、
    前記仕切部材それぞれの離隔間隔は、前記搬送手段としてのローラコンベアにおいて隣り合う二つのローラを挟む寸法に設定されていることを特徴とする農作物選別装置。
  4. 請求項2または3に記載の農作物選別装置において、
    前記仕切手段は、前記搬送手段の搬送面よりも上方に設けられていることを特徴とする農作物選別装置。
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