JP4465816B2 - 玄米色彩選別方法及び玄米色彩選別装置 - Google Patents
玄米色彩選別方法及び玄米色彩選別装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
粒選別後の玄米を原料として、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外の穀粒を原料玄米から排除する選別装置に係り、赤色波長域の穀粒色彩と緑色波長域の穀粒色彩とを検出して、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米と、それ以外の穀粒とに判別し、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外を排除（選別）する玄米色彩選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
穀粒を色彩選別する場合、図６のように受光した光を、好ましくは３波長に分解した色成分によって識別していた。そのため３波長分のセンサが必要であった。通常豆類を選別する場合は上記のように受光した光を色分解し原料豆を良品と不良品に識別している。また精米麦の場合は着色粒を識別するため特定の１波長を利用する。例えば緑色フィルタを備えた受光センサを移動する穀粒の前後に配置して、この受光センサの受光量の多少、つまり明暗で識別することが多い。ところが玄米の識別となると、原料に含まれる穀粒の品位が、整玄米、青未熟米、青死米、被害粒と多種になるため、特定の１波長では識別できないことがある。この場合、２〜３波長を使用して穀粒の反射光を色に分解して選別することが好ましいが、整玄米と、精米後に青色が消える青未熟米とを良品として、それ以外の品位の穀粒を不良品として選別する玄米用色彩選別機は存在しない。
【０００３】
一般的な色彩選別機と異なる粒状物品位判別装置と称される判別装置は、玄米を複数の品位に判別して品位ごとに選別し判別結果を表示するものである。このような玄米を品位ごとに判別し品位ごとに選別する装置は存在するが、この装置は大量の玄米を高速に判別して不要な品位の穀粒を選別する装置ではない。
【０００４】
乾燥後の籾粒を公知の籾摺り機で脱ぷして得られる玄米の選別は、網目の大きさによって、つまり玄米の粒径によって選別する公知の粒選別機が利用されるのが一般的である。この粒選別機を利用して得られる良品側の玄米には、粒径が所定粒径以上の整玄米（整粒）と青未熟、青死米、被害粒が含まれている。このようにして選別された玄米の品質検査では、青未熟、青死米、被害粒といった整玄米以外の穀粒の含有率によってその等級が決定される。等級を上げるために粒選別機の網目を大きくすると、整玄米以外の穀粒の混入率は低下し等級は上がるが歩留まりが著しく低下するものとなる。
【０００５】
等級の判定において、整玄米に対する青未熟粒の混入が所定の範囲を超えないものであれば、青未熟粒の混入によって等級が下がることはないので、許される混入率以内でできるだけ青未熟粒を残し歩留まりを向上させたい。青未熟粒は精米前の表面の色は青であるが、精米すると整玄米と変わらぬものとなるからである。したがって、精米しても着色粒となる穀粒、被害粒等は取り除き、青未熟粒を残す選別を実現したいが、従来の粒選別機では上記のように粒径だけで選別するので実現不可能である。
【０００６】
さらに従来の色彩選別機では、穀粒から受光する特定の１波長の光量の多少、つまり穀粒の明暗によって選別するので、青未熟粒、青死米、被害粒を含む玄米の選別は難しく、粒状物品位判別装置のように少なくとも２波長、例えば緑色波長と赤色波長を使用することになる。
【０００７】
しかしながら図７で示すように、緑色波長では被害粒と青未熟粒との差が微少であるためしきい値の設定が難しく整玄米を基準にしきい値を設けると青未熟粒と被害粒が共に排除され、赤色波長では整玄米と被害粒との間にしきい値を設けると、青未熟粒が被害粒と青死米と共に排除されてしまう。したがって、緑色波長、赤色波長ともに単独では被害粒（着色粒）や青死米だけを選別することはできない。
【０００８】
粒状物品位判別装置においては、玄米の反射光を受光して得られる赤色波長光量と緑色波長光量のＲ／Ｇ比と、透過反射光量比（Ｒ＋Ｇ）／Ｔによって複数品位に判別することができるが、反射光量と透過光量とを測定する受光素子が、緑色波長と赤色波長それぞれに必要なことから、多くの素子を必要とし、この装置をそのまま色彩選別装置に適用すると高価な装置となってしまう。
【０００９】
籾摺りして得られた玄米を粒選別すると、上記の整玄米を含む穀粒と、通称「屑米」と呼ばれる穀粒に選別されるが、この屑米にも整玄米に近い玄米が含まれており、この屑米からさらに被害粒を選別して整玄米を得たり、菓子原料となる玄米を得ることが行われている。この選別には揺動選別板を備える比重選別機が利用されているが、比重差で選別するため、言うなれば品位に関係なく同じ比重の穀粒が選別されるものとなり、この他に最適な装置が存在しないことから比重選別機を利用することが一般的となっている。しかしながら選別された穀粒に必要な整玄米が多く含まれ不要な被害粒が少ないことで、玄米の等級が向上することは当然のことであり、選別精度の良い選別装置の開発が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことから、玄米を原料として不良品を選別する玄米色彩選別装置の提供を課題とする。特に、粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、前後それぞれに１つの受光センサーを設けた従来の簡素な構成のままでの選別を可能とした玄米色彩選別装置の提供を課題とするものである。
【００１１】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる玄米色彩選別機の提供を課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、
原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光する緑色信号受光過程と、
原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光する赤色信号受光過程と、
緑色信号受光過程で得られる緑色信号と赤色信号受光過程で得られる赤色信号から、赤色信号／緑色信号の信号比を演算する演算過程と、
演算過程で演算された信号比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記信号比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、
緑色波長域の信号と所定値とを比較して信号が所定値を超えたとき信号を出力する第２比較過程と、
赤色波長域の信号と所定値とを比較して信号が所定値を超えたとき信号を出力する第３比較過程と、
第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、
を備える玄米色彩選別方法とした。
【００１３】
原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号と、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号とから演算した赤色信号／緑色信号の信号比に対応して、信号比が例えば１．０以下であれば青色が強い穀粒、例えば青未熟粒、青死米と判別し、信号比が１〜１．３であれば整玄米と判別し、信号比が１．３以上であれば赤色が強い穀粒、例えば被害粒と判別することが、従来の粒状物品位判別装置の判別技術として知られている。
【００１４】
本願では第１比較過程において、信号比を比較するためのしきい値を、青未熟粒とそれ以外の穀粒とに区分するためのしきい値、例えば信号比１．０をしきい値として設定し、まず信号比によって２区分に判別し、青未熟粒区分とそれ以外の区分のときのいずれか一方において判別信号を出力するものである。
【００１５】
同時に第２比較過程において、原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号を比較するためのしきい値を、緑色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の緑色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１６】
さらに第２比較過程と同時に、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号を比較するためのしきい値を、赤色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の赤色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１７】
排除信号出力過程においては、第１比較過程から青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの信号が出力されていれば排除信号を出力するものである。つまり、第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値であると判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力された場合には排除信号を出力しない。
【００１８】
第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値ではないと判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力されていない場合には、それが整玄米か着色粒であるかを第２比較過程と第３比較過程の出力信号によって判別する。つまり、第２比較過程における緑色あるいは第３比較過程における赤色において、例えばしきい値を超えた暗い信号があれば着色粒の信号として扱う。青未熟粒区分を示す信号が出力されず且つ第２比較過程と第３比較過程のいずれかより信号が出力されている場合には排除信号を出力する。
【００１９】
以上の方法により、判別に必要な信号受光過程は緑色信号受光過程と赤色信号受光過程とを備えておればよい。より具体的に装置の構成としては、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサとがそれぞれ１つ備えられておればよい。つまり、従来の前後一対に配置された緑色波長域の受光センサによって穀粒の拡散光を受光し、受光した穀粒拡散光の明暗によって白米中の着色粒を選別していた色彩選別装置において、一方の受光センサを赤色波長域の受光センサに置き換えるとともに、上述の演算回路と判別回路を追加することで本願の色彩選別装置が実現できる。よって、従来からある白米用色彩選別装置をそのまま利用して改造が可能である。
【００２０】
このことにより、色彩選別装置の入れ替えによって廃棄されていた従来の装置を有効に再利用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る玄米色彩選別装置の概要を図１により説明する。図１は玄米色彩選別装置１の主要部とその内部構造を簡略に示した要部側断面図である。上部に振動フィーダ装置２とタンク部３とからなる玄米供給部４と、振動フィーダ装置２から供給される玄米を所定軌跡に移送する傾斜した板上のシュート５を備え、該シュート５によって玄米を次の光学検出部６に放出供給する。
【００２２】
次の光学検出部６はシュート５から放出された玄米の落下軌跡を中心にしてほぼ対称的に、前光学検出部６ａと後光学検出部６ｂとを配置して構成してある。それぞれの光学検出部６ａ、６ｂには、玄米の落下軌跡に設定された視点Ｏを中心にして前後に、例えばＳｉ（シリコン）センサ素子からなる受光センサーを備えた可視光受光部７、８がシュート５の幅方向に対応して設けてあり、さらに照明用蛍光灯９、１０と、受光部７、８に対した背景板１２、１３とを備えている。可視光受光部７、８は、周知の集光レンズを備えた広角度カメラによって構成したものでもよい。
【００２３】
玄米落下方向に沿って光学検出部６の下方には選別部（排除手段）１５を配し、選別部１５は玄米の落下軌跡に対してエアーを噴射するエアーノズル１６とエアーノズル１６にエアーを供給する電磁弁１７とを備え、これらはシュート５の幅方向に複数設けてある。電磁弁１７にはエアーコンプレッサー１８のエアーが供給されており、電磁弁１７は後述する制御装置２０から出力される排除信号に応じてエアーノズル１６にエアーを放出する駆動回路１７となる。
【００２４】
受光部７、８は後述する制御装置２０を介して駆動回路１７に接続してあり、受光部７、８で受光された玄米の信号は制御装置２０で処理され、被害粒を検出したとき、制御装置２０は該当する駆動回路１７に排除信号を出力する。駆動回路１７は制御装置２０の排除信号を受けて駆動し、駆動回路２０に接続されたエアーノズル１６にエアーを供給し、被害粒はエアーノズル１６から噴出するエアーによって玄米の落下軌跡から排除され、不良品排出口２５より機外に排出される。また排除されない玄米は当初の米粒落下軌跡に沿って精品排出口２６から機外に排出される。
【００２５】
ところで受光部７は緑色波長域のバンドパスフィルターを備え、緑色波長域の光量を受光するものであり、受光部８は赤色波長域のバンドパスフィルタを備え、赤色波長域の光量を受光するものである。
【００２６】
制御装置２０について図２乃至図４により説明する。図２は制御装置２０とこれに関連する回路のブロック図であり、受光部７によって玄米の拡散光を受光した受光信号はアンプ３８で増幅されて、受光部８によって玄米の拡散光を受光した受光信号はアンプ３９で増幅されて、それぞれ制御装置２０に入力される。制御装置２０では受光部７、８の受光信号を演算判別回路２１で処理して、演算判別回路２１で排除すべき穀粒の信号を検出したとき遅延回路２２に排除信号を出力して、遅延回路２２を介して駆動回路１７に排除信号が出力される。
【００２７】
演算判別回路２１について図３により説明する。演算判別回路２１は、受光部７と受光部８の受光信号が入力される演算回路３０と、演算回路３０の演算値信号が入力される第１比較回路３１と、受光部７の受光信号が入力される第２比較回路３２と、受光部８の受光信号が入力される第３比較回路３３と、第１比較回路３１と第２比較回路３２及び第３比較回路３３の信号が入力される判別回路３４とを備えている。
【００２８】
演算判別回路２１の演算回路３０には、受光部７の緑色波長域の受光信号（光量）、受光部８の赤色波長域の受光信号（光量）が入力される。つまり、玄米流下軌跡中の同一視点から、流下する玄米の拡散光を受光部７、８が受光し、受光部のそれぞれに設けられたバンドパスフィルタによって、受光部７では緑色波長域の光を受光して光量値を出力し、受光部８では赤色波長域の光を受光して光量値を出力する。このようにして得られた光量値信号は演算回路３０に入力される。入力された信号は演算回路３０において、
【数１】
赤色波長域光量／緑色波長域光量＝Ｃ（演算値）
とした演算が行われる。
【００２９】
演算回路３０で演算された演算値は第１比較回路３１に入力される。第１比較回路では、演算値と基準値回路３５に予め設定された所定値とが比較され、演算値が所定値を超える値であれば第１比較回路３１から判別回路３４に信号が出力される。ここに基準値回路３５に予め設定された所定値は、青未熟粒とそれ以外の穀粒とを区分するために設定された値であり、例えば周知の粒状物判別装置における（赤色光量値／緑色光量値）比の値を借りれば、図４のＣ＝１．０を所定値としている。つまり、演算値が１．０を超えた値であれば第１比較回路３１から判別回路３４に信号が出力される。つまり青未熟粒ではなく青未熟粒以外の穀粒とした信号が出力される。演算値が１．０以下の値であれば、青未熟粒として第１比較回路３１から判別回路３４に信号は出力されない。第１比較回路３１の所定値は適切な区分が行えるように定めるものであり、本例に使用した値に限定されない。
【００３０】
受光部７で受光した緑色波長域の光量値は、第２比較回路３２にも入力される。第２比較回路３２では、光量値と基準値回路３６に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第２比較回路３２から判別回路３４に信号が出力される。受光部７で受光した光量値が基準値回路３６に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第２比較回路３２から判別回路３４に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００３１】
受光部８で受光した赤色波長域の光量値は、第３比較回路３３にも入力される。第３比較回路３３では、光量値と基準値回路３７に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第３比較回路３３から判別回路３４に信号が出力される。受光部８で受光した光量値が基準値回路３７に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第３比較回路３３から判別回路３４に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００３２】
ここで所定値について説明すると、背景板１２、１３の明るさを基準として、背景板よりも明るく見える玄米であれば基準信号（玄米が流れていない時の信号）よりも明るい側に玄米の明るさに応じた波形が出力され、背景板よりも暗く見える玄米であれば基準信号よりも暗い側に玄米の暗さに応じた波形が出力される。基準値回路に設定された所定値とは波形の高さを比較する基準であり、波形の高さが所定値よりも大きいときに比較回路から信号が出力される。
【００３３】
判別回路３４の一例を、最も簡略に表したロジック回路として図５に示したブロック図で説明する。第２比較回路３２と第３比較回路３３とはＯＲ回路４０に接続してあり、このＯＲ回路４０と第１比較回路３１とはＡＮＤ回路４１に接続してある。この回路によって、第１比較回路３１の出力信号と、第２比較回路３２または第３比較回路３３のいずれかの出力信号がＡＮＤ回路４１に入力されることによってＡＮＤ回路４１から排除信号が出力される。すなわち、第１比較回路３１によって青未熟粒区分以外の穀粒であると判断され且つ第２比較回路３２によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３３によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合に、受光部７、８で拡散光を得た対象玄米を被害粒あるいは着色粒と判断して排除信号を出力する。
【００３４】
第１比較回路３１によって青未熟粒区分の穀粒であると判断されると、第２比較回路３２によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３３によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合であっても、ＡＮＤ回路４１によって排除信号は出力されない。即ち第１比較回路３１によって、演算回路３０の演算値が青未熟粒区分の値であるとした場合には排除信号は出力されず、演算回路３０の演算値が青未熟粒区分以外の値であるとした場合には第２比較回路３２と第３比較回路３３の値が採用され、第２比較回路３２と第３比較回路３３のいずれかから出力があれば、該当の玄米を排除する信号が出力される。
【００３５】
【発明の効果】
粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、前後それぞれに１つの受光センサーを設けた従来の簡素な構成のままでの選別を可能とした玄米色彩選別装置が提供できた。
【００３６】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色彩選別装置の要部側断面図である。
【図２】本発明の信号処理ブロック図である。
【図３】演算判別回路を示すブロック図である。
【図４】Ｒ／Ｇ分光比と反射透過光比によって区分される穀粒品位を示す図である。
【図５】判別回路を示すブロック図である。
【図６】穀粒を３波長に色彩選別する場合の色成分を示した図である。
【図７】玄米品位ごとの波長に対する検出光量を示す図である。
【符号の説明】
１ 玄米色彩選別装置
２ 振動フィーダ装置
３ タンク部
４ 玄米供給部
５ シュート
６ 光学検出部
７ 可視光受光部
８ 可視光受光部
９ 照明用蛍光灯
１０ 照明用蛍光灯
１２ 背景板
１３ 背景板
１５ 選別部
１６ エアーノズル
１７ 電磁弁（駆動回路）
１８ エアーコンプレッサー
２０ 制御装置
２１ 演算判別回路
２２ 遅延回路
２５ 不良品排出口
２６ 精品排出口
３０ 演算回路
３１ 第１比較回路
３２ 第２比較回路
３３ 第３比較回路
３４ 判別回路
３５ 基準値回路
３６ 基準値回路
３７ 基準値回路
３８ アンプ
３９ アンプ
４０ ＯＲ回路
４１ ＡＮＤ回路
【発明の属する技術分野】
粒選別後の玄米を原料として、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外の穀粒を原料玄米から排除する選別装置に係り、赤色波長域の穀粒色彩と緑色波長域の穀粒色彩とを検出して、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米と、それ以外の穀粒とに判別し、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外を排除（選別）する玄米色彩選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
穀粒を色彩選別する場合、図６のように受光した光を、好ましくは３波長に分解した色成分によって識別していた。そのため３波長分のセンサが必要であった。通常豆類を選別する場合は上記のように受光した光を色分解し原料豆を良品と不良品に識別している。また精米麦の場合は着色粒を識別するため特定の１波長を利用する。例えば緑色フィルタを備えた受光センサを移動する穀粒の前後に配置して、この受光センサの受光量の多少、つまり明暗で識別することが多い。ところが玄米の識別となると、原料に含まれる穀粒の品位が、整玄米、青未熟米、青死米、被害粒と多種になるため、特定の１波長では識別できないことがある。この場合、２〜３波長を使用して穀粒の反射光を色に分解して選別することが好ましいが、整玄米と、精米後に青色が消える青未熟米とを良品として、それ以外の品位の穀粒を不良品として選別する玄米用色彩選別機は存在しない。
【０００３】
一般的な色彩選別機と異なる粒状物品位判別装置と称される判別装置は、玄米を複数の品位に判別して品位ごとに選別し判別結果を表示するものである。このような玄米を品位ごとに判別し品位ごとに選別する装置は存在するが、この装置は大量の玄米を高速に判別して不要な品位の穀粒を選別する装置ではない。
【０００４】
乾燥後の籾粒を公知の籾摺り機で脱ぷして得られる玄米の選別は、網目の大きさによって、つまり玄米の粒径によって選別する公知の粒選別機が利用されるのが一般的である。この粒選別機を利用して得られる良品側の玄米には、粒径が所定粒径以上の整玄米（整粒）と青未熟、青死米、被害粒が含まれている。このようにして選別された玄米の品質検査では、青未熟、青死米、被害粒といった整玄米以外の穀粒の含有率によってその等級が決定される。等級を上げるために粒選別機の網目を大きくすると、整玄米以外の穀粒の混入率は低下し等級は上がるが歩留まりが著しく低下するものとなる。
【０００５】
等級の判定において、整玄米に対する青未熟粒の混入が所定の範囲を超えないものであれば、青未熟粒の混入によって等級が下がることはないので、許される混入率以内でできるだけ青未熟粒を残し歩留まりを向上させたい。青未熟粒は精米前の表面の色は青であるが、精米すると整玄米と変わらぬものとなるからである。したがって、精米しても着色粒となる穀粒、被害粒等は取り除き、青未熟粒を残す選別を実現したいが、従来の粒選別機では上記のように粒径だけで選別するので実現不可能である。
【０００６】
さらに従来の色彩選別機では、穀粒から受光する特定の１波長の光量の多少、つまり穀粒の明暗によって選別するので、青未熟粒、青死米、被害粒を含む玄米の選別は難しく、粒状物品位判別装置のように少なくとも２波長、例えば緑色波長と赤色波長を使用することになる。
【０００７】
しかしながら図７で示すように、緑色波長では被害粒と青未熟粒との差が微少であるためしきい値の設定が難しく整玄米を基準にしきい値を設けると青未熟粒と被害粒が共に排除され、赤色波長では整玄米と被害粒との間にしきい値を設けると、青未熟粒が被害粒と青死米と共に排除されてしまう。したがって、緑色波長、赤色波長ともに単独では被害粒（着色粒）や青死米だけを選別することはできない。
【０００８】
粒状物品位判別装置においては、玄米の反射光を受光して得られる赤色波長光量と緑色波長光量のＲ／Ｇ比と、透過反射光量比（Ｒ＋Ｇ）／Ｔによって複数品位に判別することができるが、反射光量と透過光量とを測定する受光素子が、緑色波長と赤色波長それぞれに必要なことから、多くの素子を必要とし、この装置をそのまま色彩選別装置に適用すると高価な装置となってしまう。
【０００９】
籾摺りして得られた玄米を粒選別すると、上記の整玄米を含む穀粒と、通称「屑米」と呼ばれる穀粒に選別されるが、この屑米にも整玄米に近い玄米が含まれており、この屑米からさらに被害粒を選別して整玄米を得たり、菓子原料となる玄米を得ることが行われている。この選別には揺動選別板を備える比重選別機が利用されているが、比重差で選別するため、言うなれば品位に関係なく同じ比重の穀粒が選別されるものとなり、この他に最適な装置が存在しないことから比重選別機を利用することが一般的となっている。しかしながら選別された穀粒に必要な整玄米が多く含まれ不要な被害粒が少ないことで、玄米の等級が向上することは当然のことであり、選別精度の良い選別装置の開発が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことから、玄米を原料として不良品を選別する玄米色彩選別装置の提供を課題とする。特に、粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、前後それぞれに１つの受光センサーを設けた従来の簡素な構成のままでの選別を可能とした玄米色彩選別装置の提供を課題とするものである。
【００１１】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる玄米色彩選別機の提供を課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、
原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光する緑色信号受光過程と、
原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光する赤色信号受光過程と、
緑色信号受光過程で得られる緑色信号と赤色信号受光過程で得られる赤色信号から、赤色信号／緑色信号の信号比を演算する演算過程と、
演算過程で演算された信号比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記信号比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、
緑色波長域の信号と所定値とを比較して信号が所定値を超えたとき信号を出力する第２比較過程と、
赤色波長域の信号と所定値とを比較して信号が所定値を超えたとき信号を出力する第３比較過程と、
第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、
を備える玄米色彩選別方法とした。
【００１３】
原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号と、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号とから演算した赤色信号／緑色信号の信号比に対応して、信号比が例えば１．０以下であれば青色が強い穀粒、例えば青未熟粒、青死米と判別し、信号比が１〜１．３であれば整玄米と判別し、信号比が１．３以上であれば赤色が強い穀粒、例えば被害粒と判別することが、従来の粒状物品位判別装置の判別技術として知られている。
【００１４】
本願では第１比較過程において、信号比を比較するためのしきい値を、青未熟粒とそれ以外の穀粒とに区分するためのしきい値、例えば信号比１．０をしきい値として設定し、まず信号比によって２区分に判別し、青未熟粒区分とそれ以外の区分のときのいずれか一方において判別信号を出力するものである。
【００１５】
同時に第２比較過程において、原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号を比較するためのしきい値を、緑色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の緑色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１６】
さらに第２比較過程と同時に、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号を比較するためのしきい値を、赤色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の赤色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１７】
排除信号出力過程においては、第１比較過程から青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの信号が出力されていれば排除信号を出力するものである。つまり、第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値であると判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力された場合には排除信号を出力しない。
【００１８】
第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値ではないと判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力されていない場合には、それが整玄米か着色粒であるかを第２比較過程と第３比較過程の出力信号によって判別する。つまり、第２比較過程における緑色あるいは第３比較過程における赤色において、例えばしきい値を超えた暗い信号があれば着色粒の信号として扱う。青未熟粒区分を示す信号が出力されず且つ第２比較過程と第３比較過程のいずれかより信号が出力されている場合には排除信号を出力する。
【００１９】
以上の方法により、判別に必要な信号受光過程は緑色信号受光過程と赤色信号受光過程とを備えておればよい。より具体的に装置の構成としては、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサとがそれぞれ１つ備えられておればよい。つまり、従来の前後一対に配置された緑色波長域の受光センサによって穀粒の拡散光を受光し、受光した穀粒拡散光の明暗によって白米中の着色粒を選別していた色彩選別装置において、一方の受光センサを赤色波長域の受光センサに置き換えるとともに、上述の演算回路と判別回路を追加することで本願の色彩選別装置が実現できる。よって、従来からある白米用色彩選別装置をそのまま利用して改造が可能である。
【００２０】
このことにより、色彩選別装置の入れ替えによって廃棄されていた従来の装置を有効に再利用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る玄米色彩選別装置の概要を図１により説明する。図１は玄米色彩選別装置１の主要部とその内部構造を簡略に示した要部側断面図である。上部に振動フィーダ装置２とタンク部３とからなる玄米供給部４と、振動フィーダ装置２から供給される玄米を所定軌跡に移送する傾斜した板上のシュート５を備え、該シュート５によって玄米を次の光学検出部６に放出供給する。
【００２２】
次の光学検出部６はシュート５から放出された玄米の落下軌跡を中心にしてほぼ対称的に、前光学検出部６ａと後光学検出部６ｂとを配置して構成してある。それぞれの光学検出部６ａ、６ｂには、玄米の落下軌跡に設定された視点Ｏを中心にして前後に、例えばＳｉ（シリコン）センサ素子からなる受光センサーを備えた可視光受光部７、８がシュート５の幅方向に対応して設けてあり、さらに照明用蛍光灯９、１０と、受光部７、８に対した背景板１２、１３とを備えている。可視光受光部７、８は、周知の集光レンズを備えた広角度カメラによって構成したものでもよい。
【００２３】
玄米落下方向に沿って光学検出部６の下方には選別部（排除手段）１５を配し、選別部１５は玄米の落下軌跡に対してエアーを噴射するエアーノズル１６とエアーノズル１６にエアーを供給する電磁弁１７とを備え、これらはシュート５の幅方向に複数設けてある。電磁弁１７にはエアーコンプレッサー１８のエアーが供給されており、電磁弁１７は後述する制御装置２０から出力される排除信号に応じてエアーノズル１６にエアーを放出する駆動回路１７となる。
【００２４】
受光部７、８は後述する制御装置２０を介して駆動回路１７に接続してあり、受光部７、８で受光された玄米の信号は制御装置２０で処理され、被害粒を検出したとき、制御装置２０は該当する駆動回路１７に排除信号を出力する。駆動回路１７は制御装置２０の排除信号を受けて駆動し、駆動回路２０に接続されたエアーノズル１６にエアーを供給し、被害粒はエアーノズル１６から噴出するエアーによって玄米の落下軌跡から排除され、不良品排出口２５より機外に排出される。また排除されない玄米は当初の米粒落下軌跡に沿って精品排出口２６から機外に排出される。
【００２５】
ところで受光部７は緑色波長域のバンドパスフィルターを備え、緑色波長域の光量を受光するものであり、受光部８は赤色波長域のバンドパスフィルタを備え、赤色波長域の光量を受光するものである。
【００２６】
制御装置２０について図２乃至図４により説明する。図２は制御装置２０とこれに関連する回路のブロック図であり、受光部７によって玄米の拡散光を受光した受光信号はアンプ３８で増幅されて、受光部８によって玄米の拡散光を受光した受光信号はアンプ３９で増幅されて、それぞれ制御装置２０に入力される。制御装置２０では受光部７、８の受光信号を演算判別回路２１で処理して、演算判別回路２１で排除すべき穀粒の信号を検出したとき遅延回路２２に排除信号を出力して、遅延回路２２を介して駆動回路１７に排除信号が出力される。
【００２７】
演算判別回路２１について図３により説明する。演算判別回路２１は、受光部７と受光部８の受光信号が入力される演算回路３０と、演算回路３０の演算値信号が入力される第１比較回路３１と、受光部７の受光信号が入力される第２比較回路３２と、受光部８の受光信号が入力される第３比較回路３３と、第１比較回路３１と第２比較回路３２及び第３比較回路３３の信号が入力される判別回路３４とを備えている。
【００２８】
演算判別回路２１の演算回路３０には、受光部７の緑色波長域の受光信号（光量）、受光部８の赤色波長域の受光信号（光量）が入力される。つまり、玄米流下軌跡中の同一視点から、流下する玄米の拡散光を受光部７、８が受光し、受光部のそれぞれに設けられたバンドパスフィルタによって、受光部７では緑色波長域の光を受光して光量値を出力し、受光部８では赤色波長域の光を受光して光量値を出力する。このようにして得られた光量値信号は演算回路３０に入力される。入力された信号は演算回路３０において、
【数１】
赤色波長域光量／緑色波長域光量＝Ｃ（演算値）
とした演算が行われる。
【００２９】
演算回路３０で演算された演算値は第１比較回路３１に入力される。第１比較回路では、演算値と基準値回路３５に予め設定された所定値とが比較され、演算値が所定値を超える値であれば第１比較回路３１から判別回路３４に信号が出力される。ここに基準値回路３５に予め設定された所定値は、青未熟粒とそれ以外の穀粒とを区分するために設定された値であり、例えば周知の粒状物判別装置における（赤色光量値／緑色光量値）比の値を借りれば、図４のＣ＝１．０を所定値としている。つまり、演算値が１．０を超えた値であれば第１比較回路３１から判別回路３４に信号が出力される。つまり青未熟粒ではなく青未熟粒以外の穀粒とした信号が出力される。演算値が１．０以下の値であれば、青未熟粒として第１比較回路３１から判別回路３４に信号は出力されない。第１比較回路３１の所定値は適切な区分が行えるように定めるものであり、本例に使用した値に限定されない。
【００３０】
受光部７で受光した緑色波長域の光量値は、第２比較回路３２にも入力される。第２比較回路３２では、光量値と基準値回路３６に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第２比較回路３２から判別回路３４に信号が出力される。受光部７で受光した光量値が基準値回路３６に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第２比較回路３２から判別回路３４に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００３１】
受光部８で受光した赤色波長域の光量値は、第３比較回路３３にも入力される。第３比較回路３３では、光量値と基準値回路３７に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第３比較回路３３から判別回路３４に信号が出力される。受光部８で受光した光量値が基準値回路３７に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第３比較回路３３から判別回路３４に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００３２】
ここで所定値について説明すると、背景板１２、１３の明るさを基準として、背景板よりも明るく見える玄米であれば基準信号（玄米が流れていない時の信号）よりも明るい側に玄米の明るさに応じた波形が出力され、背景板よりも暗く見える玄米であれば基準信号よりも暗い側に玄米の暗さに応じた波形が出力される。基準値回路に設定された所定値とは波形の高さを比較する基準であり、波形の高さが所定値よりも大きいときに比較回路から信号が出力される。
【００３３】
判別回路３４の一例を、最も簡略に表したロジック回路として図５に示したブロック図で説明する。第２比較回路３２と第３比較回路３３とはＯＲ回路４０に接続してあり、このＯＲ回路４０と第１比較回路３１とはＡＮＤ回路４１に接続してある。この回路によって、第１比較回路３１の出力信号と、第２比較回路３２または第３比較回路３３のいずれかの出力信号がＡＮＤ回路４１に入力されることによってＡＮＤ回路４１から排除信号が出力される。すなわち、第１比較回路３１によって青未熟粒区分以外の穀粒であると判断され且つ第２比較回路３２によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３３によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合に、受光部７、８で拡散光を得た対象玄米を被害粒あるいは着色粒と判断して排除信号を出力する。
【００３４】
第１比較回路３１によって青未熟粒区分の穀粒であると判断されると、第２比較回路３２によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３３によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合であっても、ＡＮＤ回路４１によって排除信号は出力されない。即ち第１比較回路３１によって、演算回路３０の演算値が青未熟粒区分の値であるとした場合には排除信号は出力されず、演算回路３０の演算値が青未熟粒区分以外の値であるとした場合には第２比較回路３２と第３比較回路３３の値が採用され、第２比較回路３２と第３比較回路３３のいずれかから出力があれば、該当の玄米を排除する信号が出力される。
【００３５】
【発明の効果】
粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、前後それぞれに１つの受光センサーを設けた従来の簡素な構成のままでの選別を可能とした玄米色彩選別装置が提供できた。
【００３６】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色彩選別装置の要部側断面図である。
【図２】本発明の信号処理ブロック図である。
【図３】演算判別回路を示すブロック図である。
【図４】Ｒ／Ｇ分光比と反射透過光比によって区分される穀粒品位を示す図である。
【図５】判別回路を示すブロック図である。
【図６】穀粒を３波長に色彩選別する場合の色成分を示した図である。
【図７】玄米品位ごとの波長に対する検出光量を示す図である。
【符号の説明】
１ 玄米色彩選別装置
２ 振動フィーダ装置
３ タンク部
４ 玄米供給部
５ シュート
６ 光学検出部
７ 可視光受光部
８ 可視光受光部
９ 照明用蛍光灯
１０ 照明用蛍光灯
１２ 背景板
１３ 背景板
１５ 選別部
１６ エアーノズル
１７ 電磁弁（駆動回路）
１８ エアーコンプレッサー
２０ 制御装置
２１ 演算判別回路
２２ 遅延回路
２５ 不良品排出口
２６ 精品排出口
３０ 演算回路
３１ 第１比較回路
３２ 第２比較回路
３３ 第３比較回路
３４ 判別回路
３５ 基準値回路
３６ 基準値回路
３７ 基準値回路
３８ アンプ
３９ アンプ
４０ ＯＲ回路
４１ ＡＮＤ回路
Claims (3)
- 原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光する緑色信号受光過程と、
原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光する赤色信号受光過程と、
緑色信号受光過程で得られる緑色信号と赤色信号受光過程で得られる赤色信号から、赤色信号／緑色信号の信号比を演算する演算過程と、
演算過程で演算された信号比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記信号比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、
緑色波長域の信号と所定値とを比較して信号が所定値を超えたとき信号を出力する第２比較過程と、
赤色波長域の信号と所定値とを比較して信号が所定値を超えたとき信号を出力する第３比較過程と、
第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、
を備えることを特徴とする玄米色彩選別方法。 - 移送されるまたは流下する原料玄米に光を照射する照射手段と、
原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光する緑色受光センサと、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光する赤色受光センサと、を備える受光手段と、
緑色受光センサの受光信号と赤色受光センサの受光信号とが入力され、赤色信号／緑色信号の信号比を演算する演算手段と、
演算された信号比が入力され、信号比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記信号比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較部と、緑色受光センサの受光信号が入力され、緑色受光センサの受光信号と所定値とを比較して受光信号が所定値を超えたとき信号を出力する第２比較部と、赤色受光センサの受光信号が入力され、赤色受光センサの受光信号と所定値とを比較して受光信号が所定値を超えたとき信号を出力する第３比較部と、を備える比較手段と、
第１比較部と第２比較部及び第３比較部の出力信号が入力され、第１比較部から青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較部または第３比較部のいずれかの信号の入力によって排除信号を出力する判別手段と、
判別部の出力信号が入力され、該入力信号によって穀粒を排除する排除手段と、
を備えることを特徴とする玄米色彩選別装置。 - １つの緑色受光センサと１つの赤色受光センサとを、原料玄米の移動軌跡を中心にして対称位置に配置してなることを特徴とする請求項２記載の玄米色彩選別装置。
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