JP5332268B2 - 光学式米粒選別機 - Google Patents
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そこで、本発明は上記問題点にかんがみ、胴割粒の判別精度を向上させることを第1の技術的課題とし、また、この胴割粒の選別に加えて着色粒及び異物も同時に選別できる光学式米粒選別機を提供することを第2の技術的課題とするものである。
原料の各米粒を整列させて移送する移送手段(5)と、
該移送手段(5)から放出された前記原料米粒の落下軌跡(R)における光学検出位置(P)に対し、横一線状の可視光を照射する可視光照射部(9)、該可視光照射部(9)からの照射光を受けた前記光学検出位置(P)の各原料米粒からの反射光及び/又は透過光を検出するCCDカメラ(8)を備えてなる米粒を光学検出する光学検出手段(6)と、
該光学検出手段(6)による光学検出データに基づいて前記原料米粒中における胴割粒を判別する判別手段(20)と、
該判別手段(20)が判別した胴割粒を選別する選別手段(19)と、
を有する光学式米粒選別機において、
前記CCDカメラ(8)は、モノクロCCDラインセンサ(8a)を内蔵したモノクロCCDカメラ(8)とするとともに、該モノクロCCDラインセンサ(8a)のセンサ光軸(8b)が前記原料米粒の落下軌跡(R)における光学検出位置(P)とほぼ直交するように配設し、
また、前記可視光照射部(9)は、前記落下軌跡(R)を挟んだ前記モノクロCCDカメラ(8)の反対側に可視光域における同一波長又は異なる波長をそれぞれ照射する第1照射部(10)及び第2照射部(11)を備え、前記第1照射部(10)は、前記モノクロCCDラインセンサ(8a)のセンサ光軸(8b)を挟んで該センサ光軸(8b)となす各内角度(α1,α2)がほぼ同一となるように配設した一方照射部(10a)及び他方照射部(10b)からなり、前記第2照射部(11)は前記センサ光軸(8b)と重合しない位置に配設し、
さらに、前記モノクロCCDラインセンサ(8a)の走査のタイミングに合わせて前記第1照射部(10)と第2照射部(11)との点灯を切り換える光源点灯切換手段(27)を備え、前記判別手段(20)は、前記モノクロCCDラインセンサ(8a)によって、第1照射部(10)が点灯している時に走査して得た第1撮像データと、第2照射部(11)が点灯している時に走査して得た第2撮像データとの光量差を演算して米粒における亀裂部分(L)を特定して胴割粒か否かを判別する、という技術的手段を講じた。
前記判別手段(20)は、前記第1撮像データから第1米粒画像を形成するとともに前記第2撮像データから第2米粒画像を形成し、前記第1米粒画像と第2米粒画像の互いに対応した画素の光量差を演算することによって亀裂部分(L)を特定するものであるとよい。
前記第1照射部(10)及び第2照射部(11)はLED光源によって構成するとよい。
前記判別手段(20)は、前記第1撮像データ及び/又は第2撮像データに基づいて、予め設定したしきい値と比較して着色粒を判別するとともに、前記選別手段(19)に選別信号を出力するものであるとよい。
本発明の光学式米粒選別機1は、原料米粒Kを貯留する原料タンク2と、該原料タンク2から排出された原料米粒を後述する傾斜シュート3に順次送り出す振動フィーダ4と、下方傾斜させた前記傾斜シュート3とからなる移送手段5を構成する。前記傾斜シュート3の下方傾斜角度は、約45度とした。前記傾斜シュート3において原料米粒を滑走・流下させる傾斜面には、流下方向に沿って形成した溝3aを複数列隣接して構成し、該溝3aの幅Wを米粒Kの幅寸法に相当する、3.3ミリメートルとして、原料米粒Kを米粒の長さ方向に整列させて流下させるようにしてある(図2(a))。前記傾斜シュート3の下端部近傍には、原料米粒Kの落下軌跡Rに沿った位置に、光学検出手段6と選別手段19とを順次配設する。
前記光学検出手段6は、前記落下軌跡R上における光学検出位置Pを中心として、その一方側(フロント側)の光学検出手段6aに照射部7を構成し、他方側(リヤ側)の光学検出手段6bにCCDカメラ8を構成する(図1参照)。本発明は、前記CCDカメラ8については、カラーCCDカメラを採用することなく、これよりもコスト面において安価な、可視光域の一種類の波長に高い感度を有し、その波長の明暗度(明るさの程度)を検出するモノクロCCDカメラ(モノクロCCDラインセンサ8aを内蔵)8を採用し、カラーCCDカメラを採用したときと同様の選別効果が得られるものである。前記モノクロCCDカメラ(モノクロCCDラインセンサ8a)8は、該センサ光軸(センサ光路)8bが前記光学検出位置Pとほぼ直交するように配設する。また、前記モノクロCCDカメラ8から前記光学検出位置Pを通過したセンサ光軸8b上(前記フロント側)には、背景板8cを配設する。該背景板8cは、良品の色(反射率)と同じ色のものとする。なお、前記CCDは、「Charge Coupled Devices」の略である。また、前記モノクロCCDカメラ8はサンプリング周波数が40MHz(メガヘルツ)の高速タイプのものとし、米粒Kの縦方向を約80回スキャンして後述する元画像を形成するようにしてある。
前記選別手段19は、本実施例においては、高圧エアーを空気銃のように噴風させる高圧空気噴風手段19としたが、これ以外に、ソレノイドを使った板ばね式のものを使用してもよい。前記高圧空気噴風手段19は、前記光学検出位置Pよりも下方位置の落下軌跡Rに向かって高圧エアーを噴風するように、前記各溝(チャンネル)3aごとに一つの噴風口19bを配設させるように、複数の噴風口19bを横一線状に隣接してなる噴風ノズル19aを備える(図1及び図2(b))。該噴風ノズル19aの各噴風口19bは管路を介してそれぞれの電磁弁に接続し、該各電磁弁は高圧エアー供給源と連通している。前記各電磁弁は後述する前記エジェクタバルブ駆動回路32と接続し、該エジェクタバルブ駆動回路32からの噴風信号を受けて瞬間的に弁を開閉するように構成されている。これにより、判別された不良粒は、空気銃のような高圧噴風エアーを瞬間的に受けて落下軌跡Rから選別除去される。
前記光学式米粒選別機1には判別手段20を構成する(図1)。該判別手段20は、前記モノクロCCDカメラ8、モノクロCCDカメラ14及び近赤外カメラ15が撮像したデータ(光学検出データ)を基に、原料米粒中に混入した胴割粒、着色粒及び異物を判別するものである。前記判別手段20の構成は、図3に示したように、中央演算処理部(以下「CPU」という。)21を中心に、該CPU21に対して読み出し書き込み用記憶部(RAM)22及び前記中央演算部21に接続した読み出し専用記憶部(ROM)23が接続してある。また、前記前記モノクロCCDカメラ8、モノクロCCDカメラ14及び近赤外カメラ15には、入出力回路(I/O)24及び画像処理回路25を介してCPU21に接続してある。前記画像処理回路25にはRAM26が接続してある。
前記光学式米粒選別機1の選別運転を開始すると、原料米粒は、図2(b)に示したように、前記原料タンク2及び振動フィーダ4を介して傾斜シュート3に供給され、該傾斜シュート3の各溝(チャンネル)3aに沿って流下し、下端部から整列状態で放出される。放出された原料米粒Kには前記光学検出位置Pにおいて、前記光学検出手段6a(前記フロント側)から、前記可視光照射部9(第1照射部10<照射LED10a,10b>と第2照射部11<照射LED11a>)と前記近赤外光照射部12(照射LED12a)とからの各照射光が照射され、また、前記光学検出手段6b(前記リヤ側)から、前記照射LED16a,16bと照射LED17とからの各照射光が照射される。
次に、前記判別手段20による胴割粒の判別方法(判別アルゴリズム)を説明する(図6)。図6には、図5(米粒画像形成のアルゴリズム)で説明したようにして、肌ずれを生じているとともに胚芽が残った胴割粒を前記モノクロCCDカメラ8によって撮像して得た元画像から形成された第1米粒画像と第2米粒画像とが示してある。該第2米粒画像は、元画像から奇数スキャンの撮像データを抜き出して合体し、かつ、所定のしきい値によって二値化して亀裂部分、胚芽部分及び肌ずれ部分が検出されたものとなっている。一方、前記第1米粒画像は、元画像から偶数スキャンの撮像データを抜き出して合体し、かつ、所定のしきい値によって二値化して胚芽部分及び肌ずれ部分が検出されたものとなっている(亀裂部分が検出されない)。
着色粒の判別は、前記第1米粒画像及び/又は第2米粒画像を用いて前記判別手段20が判別する。前記第1米粒画像及び/又は第2米粒画像は、前記第1照射部10と前記第2照射部11による照射光が当たった米粒表面の反射光等を基にして形成されているため、当該第1米粒画像及び/又は第2米粒画像に米粒の着色部分も検出される。したがって、例えば、図7に示したように、米粒画像の各画素の光量値を所定のしきい値(着色部分の判別用)で二値化して着色部分を検出し、該着色部分の画素数によって選別すべき着色粒(不良品)か否かを判別し、着色粒をした場合には、選別信号を前記エジェクタバルブ駆動回路32に出力する。なお、着色粒の判別においては、上述のモノクロCCDカメラ8(リヤ側)の米粒画像による判別に加えて、前記モノクロCCDカメラ14(フロント側)の米粒画像も加味して判別することにより、原料米粒における着色部分の検出を表・裏の両面において行うことができる。
異物の判別は、前記近赤外カメラ15の検出光に基づいて前記判別手段20が判別する。例えば、図8に示したように、近赤外カメラ15で検出した原料米粒K(光学検出位置Pにおける横一線)の検出値(電圧値)を所定のしきい値と比較し、検出値(電圧値)がしきい値より下がると異物と判定し、その検出値が下がった位置に該当する噴風口19b(電磁弁)に対し、選別信号を前記エジェクタバルブ駆動回路32に出力する。
以下に実施例2として、本発明の別の実施例を示す(符号は実施例1と同一とする。)。実施例1と異なる点は、前記第1照射部10の波長と、前記第2照射部11の波長とを異ならせた点のみである。すなわち、図9に示したように、例えば前記第1照射部10(照射LED10a,10b)の波長を緑色波長(前述のとおり)にし、前記第2照射部11(照射LED11a)を赤色波長(前述のとおり)にする。その他は実施例1と全く同一であり、モノクロCCDカメラのスキャンに同期させて前記第1照射部10と第2照射部11の点灯を交互に切換え、図10に示したように、これによって取得した米粒の元画像から前記第1米粒画像(緑画像)と第2米粒画像(赤画像)とをそれぞれ形成し、胴割粒の判別も同様に前記第2米粒画像から第1米粒画像を引き算処理して亀裂画像Lだけを検出可能にし、胴割判別を行なう。このほかの、着色粒の判別及び異物の判別は実施例1と同様にすればよく説明は省略する。
2 原料タンク
3 傾斜シュート
3a 溝
4 振動フィーダ
5 移送手段
6a 光学検出手段(フロント側、一方側)
6b 光学検出手段(リヤ側、他方側)
7 照射部
8 CCDカメラ(モノクロCCDカメラ)
8a モノクロCCDラインセンサ
8b センサ光軸
8c 背景板
9 可視光照射部
10 第1照射部
10a 照射LED(一方照射部)
10b 照射LED(他方照射部)
11 第1照射部
11a 照射LED
12 近赤外光照射部
12a 照射LED
13a LED素子
13b 集光レンズ
14 モノクロCCDカメラ
14a モノクロCCDラインセンサ
14b センサ光軸
15 近赤外カメラ
15a 近赤外光ラインセンサ
16 照射LED
16a 照射LED(可視光)
16b 照射LED(可視光)
17 照射LED(近赤外光)
18 背景板
19 選別手段(高圧空気噴風手段)
19a 噴風ノズル
20 判別手段
21 中央演算処理部(CPU)
22 読み出し書き込み用記憶部(RAM)
23 読み出し専用記憶部(ROM)
24 入出力回路(I/O)
25 画像処理回路
26 読み出し書き込み用記憶部(RAM)
27 タイミング発生回路(光源点灯切換手段)
28 入出力回路(I/O)
29 LED電源回路(第1照射部用)
30 LED電源回路(第2照射部用)
31 LED電源回路(近赤外光照射部)
32 エジェクタバルブ駆動回路
G 画素
J 受光素子
K 原料米粒
L 亀裂部分(亀裂画像)
P 光学検出位置
R 原料米粒Kの落下軌跡
W 幅
Claims (6)
- 原料の各米粒を整列させて移送する移送手段(5)と、
該移送手段(5)から放出された前記原料米粒の落下軌跡(R)における光学検出位置(P)に対し、横一線状の可視光を照射する可視光照射部(9)、該可視光照射部(9)からの照射光を受けた前記光学検出位置(P)の各原料米粒からの反射光及び/又は透過光を検出するCCDカメラ(8)を備えてなる米粒を光学検出する光学検出手段(6)と、
該光学検出手段(6)による光学検出データに基づいて前記原料米粒中における胴割粒を判別する判別手段(20)と、
該判別手段(20)が判別した胴割粒を選別する選別手段(19)と、
を有する光学式米粒選別機において、
前記CCDカメラ(8)は、モノクロCCDラインセンサ(8a)を内蔵したモノクロCCDカメラ(8)とするとともに、該モノクロCCDラインセンサ(8a)のセンサ光軸(8b)が前記原料米粒の落下軌跡(R)における光学検出位置(P)とほぼ直交するように配設し、
また、前記可視光照射部(9)は、前記落下軌跡(R)を挟んだ前記CCDカメラ(8)の反対側に可視光域における同一波長又は異なる波長をそれぞれ照射する第1照射部(10)及び第2照射部(11)を備え、前記第1照射部(10)は、前記CCDラインセンサ(8a)のセンサ光軸(8b)を挟んで該センサ光軸(8b)となす各内角度(α1,α2)がほぼ同一となるように配設した一方照射部(10a)及び他方照射部(10b)からなり、前記第2照射部(11)は前記センサ光軸(8b)と重合しない位置に配設し、
さらに、前記CCDラインセンサ(8a)の走査のタイミングに合わせて前記第1照射部(10)と第2照射部(11)との点灯を切り換える光源点灯切換手段(27)を備え、前記判別手段(20)は、前記CCDラインセンサ(8a)によって、第1照射部(10)が点灯している時に走査して得た第1撮像データと、第2照射部(11)が点灯している時に走査して得た第2撮像データとの光量差を演算して米粒における亀裂部分(L)を特定して胴割粒か否かを判別することを特徴とする光学式米粒選別機。 - 前記判別手段(20)は、前記第1撮像データから第1米粒画像を形成するとともに前記第2撮像データから第2米粒画像を形成し、前記第1米粒画像と第2米粒画像の互いに対応した画素の光量差を演算することによって亀裂部分(L)を特定する請求項1に記載の光学式米粒選別機。
- 前記第1照射部(10)及び第2照射部(11)は、420nm〜520nmの青色波長、500nm〜580nmの緑色波長及び600nm〜710nmの赤色波長の中から選択した同一波長又は互いに異なる波長を照射するものとする請求項1又は請求項2に記載の光学式米粒選別機。
- 前記第1照射部(10)及び第2照射部(11)はLED光源によって構成する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光学式米粒選別機。
- 前記判別手段(20)は、前記第1撮像データ及び/又は第2撮像データに基づいて、予め設定したしきい値と比較して着色粒を判別するとともに、前記選別手段(19)に選別信号を出力する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光学式米粒選別機。
- 前記光学検出手段には、前記光学検出位置に近赤外光を照射する近赤外光照射部を備えるとともに、前記光学検出位置からの近赤外光を検出する近赤外光センサを備え、前記判別手段は、前記近赤外光センサが検出した光学検出値に基づいて異物を判別するとともに、前記選別手段に選別信号を出力する請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光学式米粒選別機。
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