JP2023020442A - 近赤外線異物選別機 - Google Patents

Abstract

【課題】近赤外線を用いた異物選別機を提供する。【解決手段】本実施例の近赤外線異物選別機１０００は、搬送コンベア上の異物を検査する近赤外線異物選別機において、前記搬送コンベア上の測定対象に近赤外線を照射する照射手段１０１０と、前記測定対象からの反射光の中から所定の３種類の波長を検出する検出手段１０２０と、検出された前記３種類の波長に基づいて、前記搬送コンベア上の異物の有無を判定する判定手段１０３０と、搬送コンベア上の所定範囲内にある前記異物に対して気体を噴射する噴射手段１０４０と、備え、前記検出手段によって前記異物が検出されると、前記噴射手段は、前記異物に対して気体を噴射することにより、前記異物が前記搬送コンベアの外の任意の方向に排出されるように構成されたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、異物選別機に関するものであり、特に、複数波長の近赤外線を用いて異物を選別する装置に関する。

食品などの対象物を搬送するコンベアにおいては、異物が混入することを防止するために、搬送コンベア上の対象物の状態を個別に検査する必要がある。このような対象物の状態を検査する検査装置としては、特許文献１から特許文献４に示すように、内容物がパッケージに収容された対象物に赤外線を照射することによって透過画像を取得し、当該透過画像に基づいて対象物の状態を検出する検査装置が知られている。

特許文献１（特許６４８４０７５）の検査装置は、包材や箱等のパッケージ内に食品等の内容物を収容して出荷するような対象物の搬送ラインにおける検査装置に関するものであり、解決する技術的課題は、光照射部又は光受光部の少なくとも一方にゴミ又は塵埃等が付着することに起因する、光受光部における光受光量の低下を抑制できる検査装置を提供することである。

特許文献２（特許６６６８２４９）の検査装置は、物質の流れを検査する装置、ならびにそのような装置を含むシステムに関するものであり、解決する技術的課題は、物質の流れを検査する改善された装置を提供することである。

特許文献３（特許６２７５９１１）の色彩選別機は、被選別物中の異物を除去するための色彩選別機に関するものであり、解決する技術的課題は、被選別物の比重が小さくても、適切に異物を除去することができる色彩選別機を提供することである。

特許文献４（特許５５６９７９９）の色彩選別機は、色彩選別機に関するものであり、解決する技術的課題は、一次選別部と二次選別部との間において、選別アルゴリズム及びエジェクターノズルの作動の両者を異ならせ、良粒の巻き添えによる歩留まり低下を抑制することができる色彩選別機を提供することである。

しかしながら、特許文献１から４に開示されている装置は、搬送コンベア上の異物を効率的に除去することまでは考慮されていない。

特許６，４８４，０７５号 特許６，６６８，２４９号 特許６，２７５，９１１号 特許５，５６９，７９９号

本発明の一態様によると、搬送コンベア上の異物を効率的に除去することができる装置を提供することである。

本発明の一態様によると、
搬送コンベア上の異物を検査する近赤外線異物選別機において、
前記搬送コンベア上の測定対象に近赤外線を照射する照射手段と、
前記測定対象からの反射光の中から所定の３種類の波長を検出する検出手段と、
検出された前記３種類の波長に基づいて、前記搬送コンベア上の異物の有無を判定する判定手段と、
搬送コンベア上の所定範囲内にある前記異物に対して気体を噴射する噴射手段と、備え、
前記検出手段によって前記異物が検出されると、前記噴射手段は、前記異物に対して気体を噴射することにより、前記異物が前記搬送コンベアの外の任意の方向に排出されるように構成されたことを特徴とする近赤外線異物選別機を提供する。

本発明の一態様によると、搬送コンベア上の異物を非破壊検査で検出して効率的に除去することができる。例えば、従来のＸ線・色彩選別機では除去できなかった異物も検出して排出することができる。これによって、歩留まりの向上や安心・安全面の向上といった効果が期待できる。

本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

図１は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を制御する情報処理装置のブロック図を示す。 図２は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を制御する情報処理装置で実行される情報処理をフローチャートで示す。 図３は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を上面から見た概略図を示す。 図４は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を側面から見た概略図を示す。 図５は、本発明の一実施例による噴射手段の付加的な態様を示す。 図６は、本発明の一実施例による噴射手段の更なる付加的な態様を示す。

図１は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を制御する情報処理装置１０００のブロック図を示す。

本実施例の情報処理装置１０００は、照射手段１０１０と、検出手段１０２０と、判定手段１０３０と、噴射手段１０４０を備える。更に、制御パラメータＤＢ１１１０と、異物検出ＤＢ１１２０と、判定結果ＤＢ１１３０とを備える。更に、制御部１２１０とインターフェイス部１２２０を備える。

照射手段１０１０は、搬送コンベア１３１０上の測定対象１３２０に近赤外線を照射することができる。ここで、照射手段１０１０の具体例は、近赤外線ライン照明である。

検出手段１０２０は、測定対象１３２０から反射された近赤外線を検出することができる。ここで、検出手段１０２０の具体例は、近赤外３波長ラインセンサカメラである。

判定手段１０３０は、搬送コンベア上にゴミ又は塵埃等が付着することに起因して異物選別の精度が低下する可能性もあるので、照射手段１０１０から照射された近赤外線から任意の３種類の波長を検出して解析することにより、異物であるか否かを判定することができる。 噴射手段１０４０は、搬送コンベア１３１０上の所定範囲内にある異物に対して気体（空気など）を噴射することができる。

制御パラメータＤＢ１１１０は、本実施例における異物選別機を制御するにあたって必要な制御パラメータを記憶しているデータベースである。例えば、異物を排出する際に、噴射手段１０４０が異物に噴射する気体の量や時間などである。また、検査対象ごとの搬送コンベアの搬送速度なども記憶している。

異物検出ＤＢ１１２０は、異物検出に関する検出パラメータなどを記憶しているデータベースである。例えば、測定対象から反射した光から検出すべき赤外線の波長の組み合わせの範囲などである。

判定結果ＤＢ１１３０は、異物検出の際の判定結果などを記録するデータベースである。例えば、異物と判定された対象物の数（時間あたりの数）である。

制御部１２１０は、上述した各手段１０１０－１０４０や各ＤＢ１１１０－１１３０やインターフェイス部１２２０を制御することができる。

インターフェイス部１２２０は、情報処理装置１０００の外部とネットワーク（図示せず）を介して必要なデータを送受信することができる。

さらに、本実施例における異物選別機の情報処理装置１０００では、検出手段１０２０によって異物が検出されると、噴射手段１０４０は、異物に対して気体を噴射することにより、異物が搬送コンベア１３１０の外側（下側など）の任意の方向に排出されて任意のボックス（異物収集箱）に収容できるように構成されている。

本実施例の異物選別機は、複数（本実施例では３種類）の近赤外線を照射することにより、例えば、同色異物を検出することや、水分量を測定することや、腐敗状態を検出することができる。具体的には、例えば、従来の色彩選別機では選別できない同色異物を検出し除去することができる。また、対象物の水分量の含有量が所定範囲外（所定範囲以上または以下でもよい）の異物を検出し除去することができる。また、所定の範囲を超えて腐敗しているものも異物であると判定し除去することができる。

さらに、本実施例の異物選別機は、搬送コンベアによって搬送される対象物に近赤外線を照射し、対象物から反射した光に基づいて対象物であるか異物でるかを判定するように構成されている。更に、本実施例の異物選別機は、コンベアの一端に対して空気（エア）などの気体を連続的に噴き付ける噴射手段１０４０を備えている。ここで、照射手段１０１０は、図３や図４でも示されれているように、コンベアの一端側（上流側）に配置されている一方で、噴射手段１０４０は、コンベアの反対側の一端側（下流側）に配置されている。このような配置により、上流側の一端で近赤外線を照射して判定している間、コンベア上で搬送されている対象物や異物が判定することができる。そして、異物と判定された対象物が、コンベアの下流に到達したときに、噴射手段１０４０により、コンベアの外側（例えば、下側）の任意の方向にある異物を収集するボックス（異物収集箱１３３０）などに排出することができる。

また、本実施例では異物のみが噴射手段１０４０により１つの異物収集箱に排出するように構成されているが、別の実施例として、異物の種類（カテゴリ）を判定して、判定された種類に応じた複数の異物収集箱のそれぞれに仕分けできるように噴射手段１０４０からの気体の噴射方向や噴射量が変化するように構成されてもよい。

本実施例における異物選別機は、コンベアに断続的に気体を噴き付けるので、コンベアにゴミ又は塵埃等が付着することも抑制できる。この結果、コンベアにゴミ又は塵埃等が付着することに起因する異物検出精度の低下を抑制できる。

本実施例における異物選別機は、噴射手段１０４０における単位時間当たりの気体の噴付量を切り替える手段を更に備えていてもよい。このような噴射手段を備えることにより、異物に対して噴き付ける気体の噴付量を状況に合わせて切り替えることができるので、異物（ゴミ又は塵埃等）を効果的に除去することができる。

また、本実施例における異物選別機では、噴射手段１０４０が、対象異物により、噴付量を切り替えてもよい。このような噴射手段１０４０によれば、例えば、対象異物の大きさなどに応じて、異物に対する噴付量が、通常の噴付量よりも多くなるように切り替えることにより、通常の噴付量では除去できないようなゴミ又は塵埃等を除去することができる。また、通常よりも多い気体で異物が除去できたことが記録または学習することができれば、そのフィードバックにより、特定の異物に対する噴射量をデータとして記録することができるようになる。

また、本実施例における異物選別機の別の実施例として、コンベアによって搬送される対象物に気体を噴き付けて排出させる第２の噴射手段を、噴射手段１０４０の後段に配置してもよい。これにより、異物だけでなく、正常な対象物も所定の場所に収集することができるようになる。なお、噴射手段１０４０における単位時間当たりの気体の噴付量（圧力・流量）と、第２の噴射手段における噴付量は異なっていてもよい。また、本実施例における異物選別機の更に別の実施例として、噴射手段１０４０の前段に第２の噴射手段が配置されてもよい。

本実施例における異物選別機は、異物の比重が相対的に小さくても、適切に異物を除去することができる。例えば、異物にのみ気体が当たるように、噴射手段のノズル（電磁弁）などが可能な限り、コンベア上の異物に近づけるように、噴射手段が可動するように構成されてもよい。別の実施例として、噴射手段１０４０が、異物に応じたノズル（例えば、太さの違うノズル）が選択できるように構成されてもよい。このような噴射手段を備えることにより、例えば、気体の噴射の際の気流のバラつきを低減することができるので、異物を適切に除去することができるようになる。さらに別の構成として、噴射用の空気取り込み口の空気の取り込み量を調整する開口調整手段をさらに備えてもよい。

本実施例における異物選別機においては、異物の噴射により、良品の巻き添えによる歩留まり低下を抑制するように構成されてもよい。例えば、噴射手段に、複数のノズルを並列に並べて、異物の中心に一番近いノズルから気体が噴射できるように構成されてもよい。

また、別の実施例として、複数のノズルのうち、上述した状況に応じて、または異物の形状などに応じて、１つまたは複数のノズルから同時に気体が噴射できるように構成されてもよい。

図２は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を制御する情報処理装置で実行される情報処理をフローチャートで示す。

Ｓ２０１０では、照射手段により、搬送コンベア上の測定対象に近赤外線を照射する。

Ｓ２０２０では、検出手段により、測定対象からの反射光の中から所定の３種類の波長を検出する。

Ｓ２０３０では、判定手段により、検出された３種類の波長に基づいて、搬送コンベア上の異物の有無を判定する、

Ｓ２０４０では、噴射手段により、搬送コンベア上の所定範囲内にある異物に対して気体を噴射する。そして、検出手段によって異物が検出されると、噴射手段は、異物に対して気体を噴射することにより、異物が搬送コンベアの外の任意の方向に排出されるように制御する。

図３は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を上面から見た概略図を示す。

本実施例の近赤外線異物選別機では、搬送コンベア１３１０上に測定対象物１３２０が矢印方向（左から右方向）に流れている。測定対象物１３２０が、照射手段１０１０の下を通過したときに、少なくとも３種類以上の近赤外線を含む所定の周波数範囲内の近赤外線が照射される。そして、測定対象物１３２０から反射した近赤外線を検出する検出手段１０２０は、予め決定された少なくとも３つの周波数の近赤外線を検出する。そして、判定手段１０３０では、検出された近赤外線を基に、異物であるか否かを判定する。ここで、異物であるか否かの判定基準は、検出された３つの周波数の近赤外線が、所定範囲内のレベルにあるか、所定の閾値を超えていることにより異物であるか否かを判定してもよい。そして、異物であると判定されると、異物が搬送コンベア１３１０上の所定位置（噴射手段１０４０に近い位置）に到達すると、噴射手段１０４０は異物に対して気体を噴射して、異物収集箱１３３０に移動させる。異物と判定されなかった対象物は、良品である（異物ではない）ので、そのままコンベア等で搬送されて、搬送コンベアの下流から、任意の収集箱に収集される。なお、別の実施例として、異物と判定されなかった対象物が、噴射により、任意の収集箱に収集されるのではなく、別のコンベアに移動されて搬送されるような構成でもよい。

図４は、本発明の一実施例による近赤外線異物選別機を側面から見た概略図を示す。搬送コンベア１３１０から異物が搬送されることが検知されると、噴射手段１０４０は、異物であると判定された対象物に対して気体を噴射する。これにより、異物と判定された対象物は、噴射方向に配置された異物収集箱１３３０に収容される。一方、異物と判定されなかった対象物は、搬送コンベア１３１０の端部に到達すると、搬送コンベアの搬送運動の勢いで搬送方向に飛び出して、次の搬送コンベア１３１１へ移動する。なお、前段の搬送コンベア１３１０と後段の搬送コンベア１３１１との間隔は、搬送コンベアの搬送速度（分速数十メートル程度）、搬送される対象物の平均寸法や平均重量や水分含有量を基に計算されてもよい。

本実施例の近赤外線異物選別機によれば、例えば、高速で搬送中の対象物を照射手段や検出手段などの組み合わせにより異物であるか否かを瞬時に判定し、当該判定に基づく排出信号を噴射手段に出力することにより、異物を適切に排出することができるようになる。

本実施の異物選別機では、特に、食品（特に、乾物などの水分が少ない食品）に異物が含まれているか否かを判定するときに有用である。水分が多い食品は搬送コンベアのベルト部分に付着しやすいからである。

図５は、本発明の一実施例による噴射手段１０４０の付加的な態様を示す。噴射手段１０４０は、搬送コンベア１３１０の搬送方向に対して移動可能なように構成されて、当該搬送コンベア１３１０からの距離を調整できるように構成されてもよい。このような構成を採用することによって、例えば異物の形状や重量などに応じて適切に除去することができるようになる。例えば、噴射手段１０４０が、搬送コンベア１３１０に近すぎて異物が適切に除去できない場合がある。除去したい異物の表面積がある程度広いと、噴射手段１０４０から噴射される気体の圧力や流量のロス（損失）が大きくなるからである。このような場合には、異物の大きさ等に応じて、噴射手段１０４０を搬送コンベアからある程度離れるように制御する。これにより、噴射手段１０４０から噴射された気体が当たる異物の表面積が相対的に広がることになるので異物を除去する方向に押し出す力が相対的に増すことになり（すなわち、噴射される気体の圧力や流量が適切になり）、異物が適切に除去できるようになる。また、検出手段１０２０が、検出した反射波に基づいて、異物の形状や重量をある程度予測することができれば、制御パラメータＤＢ１１１０にアクセスして、噴射手段１０４０から噴射する気体の圧力や流量の情報を取得して、噴射手段１０４０に伝達するように構成されてもよい。

図６は、本発明の一実施例による噴射手段１０４０の更なる付加的な態様を示す。噴射手段１０４０は、気体を噴射することにより異物を除去する機能を有しているので、異物を確実に排除することができるか否かで製品品質全体に影響を与える。そのため、噴射手段１０４０は、製造前の点検で、気体の圧力や流量や噴射音から正常であることを確認できる機能を備えてもよい。

具体的には、例えば、図６に示すように、噴射手段１０４０の前段に圧力・流量センサ１０４１を配置すると共に、噴射手段１０４０の後段にマイク１０４２を配置する。そして、圧力・流量センサ１０４１とマイク１０４２からの出力信号を受信して噴射手段１０４０の機能が正常に動作しているか否かを判定するためのコントローラ１０４３を配置する。

圧力・流量センサ１０４１は、噴射手段１０４０から噴射するために入力される気体の圧力・流量を検知するためのセンサである。

マイク１０４２は、噴射手段１０４０から噴射された気体の音（および／または振動音など）を検知して、当該検知された音の周波数や振幅などから噴射された気体の圧力・流量を推定して、その推定量をコントローラ１０４３に出力する。

コントローラ１０４３は、圧力・流量センサ１０４１から検知された気体の圧力・流量と、マイク１０４２から推定された気体の圧力・流量を比較して、噴射手段１０４０の機能が正常か否かを判定する。圧力・流量センサ１０４１から検知された気体の圧力・流量と、マイク１０４２から推定された気体の圧力・流量とはそれぞれ異なるが、噴射手段１０４０が正常に作動していれば、両者の圧力・流量は、所定の相関関係がある。例えば、噴射手段１０４０が正常に作動していれば、圧力・流量センサ１０４１から検知された気体の圧力・流量と、マイク１０４２から推定された気体の圧力・流量の少なくとも一方の総和は、概ね一致する。もしくは、圧力・流量センサ１０４１から検知された気体の圧力・流量が増加すると、マイク１０４２から推定された気体の圧力・流量も同程度に増加する。一方で、例えば、マイク１０４２から推定された気体の圧力・流量の少なくとも一方が、圧力・流量センサ１０４１から検知された気体の圧力・流量よりも所定の相関関係を外れて圧力が低いおよび／または流量が少ない場合や、圧力・流量センサ１０４１検知された気体の圧力・流量が増加しても、マイク１０４２から推定された気体の圧力・流量が増加しないまたは増加量が極めて小さいまたは変化しない場合には、噴射手段１０４１から気体が漏れているか噴射手段１０４１の噴射部分のノズルにゴミなどが詰まっている可能性が考えられる。そのような場合、コントローラ１０４３は、噴射手段１０４１が正常に作動していない可能性があることをアラームの形式で表示手段（図示せず）などを介してユーザ（作業者）に示すようにしてもよい。

また、コストや機能選択の観点を考慮した別の実施例として、圧力・流量センサ１０４１を使用せずに、マイク１０４２のみを使って、コントローラ１０４３が、製造前の点検で、気体の圧力や流量や噴射音から正常であることを確認できる機能を備えてもよい。例えば、マイク１０４２から推定された気体の圧力・流量が、所定値を超えた場合には、噴射手段１０４０が正常に作動していない可能性があることをアラームの形式で表示手段（図示せず）などを介してユーザ（作業者）に示すようにしてもよい。

上述した異物選別機とは別の実施例として、照射手段１０１０および検出手段１０２０の後段に、更に、別の照射手段および別の検出手段を備えてもよい。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

情報処理装置１０００、照射手段１０１０、検出手段１０２０、判定手段１０３０、噴射手段１０４０、圧力・流量センサ１０４１、マイク１０４２、コントローラ１０４３、制御パラメータＤＢ１１１０、異物検出ＤＢ１１２０、判定結果ＤＢ１１３０、制御部１２１０、インターフェイス部１２２０、搬送コンベア１３１０、１３１１、測定対象物１３２０、異物収集箱１３３０

Claims (3)

1. 搬送コンベア上の異物を検査する近赤外線異物選別機において、
   前記搬送コンベア上の測定対象に近赤外線を照射する照射手段と、
   前記測定対象からの反射光の中から所定の３種類の波長を検出する検出手段と、
   検出された前記３種類の波長に基づいて、前記搬送コンベア上の異物の有無を判定する判定手段と、
   搬送コンベア上の所定範囲内にある前記異物に対して気体を噴射する噴射手段と、備え、
   前記検出手段によって前記異物が検出されると、前記噴射手段は、前記異物に対して気体を噴射することにより、前記異物が前記搬送コンベアの外の任意の方向に排出されるように構成されたことを特徴とする近赤外線異物選別機。
2. 前記噴射手段は、前記搬送コンベアの搬送方向に対して移動可能なように構成されることにより、前記噴射手段と前記搬送コンベアとの間の間隔の調整が可能になることを特徴とする請求項１に記載の近赤外線異物選別機。
3. 前記噴射手段が正常に動作しているか否かを判定する手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の近赤外線異物選別機。

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