JP5560431B2 - 莢果判別構造 - Google Patents

Description

本発明は、莢への豆の収容状態を判別する莢果判別構造に関する。

エダマメ莢の精選別方法としては、ＣＣＤカメラでエダマメ莢の画像を取得し、画像処理部でエダマメ莢の外形形状と変色部の抽出を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

ここで、このようなエダマメ莢の精選別方法では、莢への豆の収容状態を適切に判別できるのが好ましい。
特開２００５−２７９５２４公報

本発明は上記事実を考慮し、莢への豆の収容状態を適切に判別できる莢果判別構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の莢果判別構造は、莢に豆が収容された莢果へ莢果の幅方向外側から光を投光する投光部と、前記投光部が投光して莢果に遮られない光を受光する受光部と、を有し、莢果の厚さを測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づく莢果の所定厚さ以上の位置の数及び莢果の所定厚さ未満の位置の数に基づき莢への豆の収容状態を判別する判別手段と、を備えている。

請求項２に記載の莢果判別構造は、請求項１に記載の莢果判別構造において、前記測定手段は、相対移動される莢果の厚さを測定することを特徴としている。

請求項１に記載の莢果判別構造では、測定手段が莢果の厚さを測定すると共に、判別手段が測定手段の測定結果に基づき莢への豆の収容状態を判別する。このため、莢への豆の収容状態を適切に判別することができる。

また、測定手段において、投光部が莢果へ光を投光すると共に、投光部が投光して莢果に遮られない光を受光部が受光する。このため、測定手段が莢果の厚さを適切に測定することができる。

さらに、判別手段が、莢果の所定厚さ以上の位置の数及び莢果の所定厚さ未満の位置の数に基づき、莢への豆の収容状態を判別する。このため、莢への豆の収容状態を一層適切に判別することができる。

請求項２に記載の莢果判別構造では、測定手段が相対移動される莢果の厚さを測定する。このため、測定手段を小型化することができる。

図１には、本発明の莢果判別構造が適用されて構成された実施の形態に係る莢果選別装置１０の主要部が上方から見た平面図にて示されており、図２には、莢果選別装置１０の主要部が右方から見た側面図にて示されている。さらに、図３には、莢果選別装置１０が右方から見た模式図にて示されている。なお、図面では、莢果選別装置１０の前方を矢印ＦＲで示し、莢果選別装置１０の上方を矢印ＵＰで示す。

本実施の形態に係る莢果選別装置１０は、搬送手段としての第１コンベア１２を備えている。第１コンベア１２では、一対の第１ローラ１４に無端帯状の第１ベルト１６が巻き掛けられており、第１コンベア１２が駆動されて、一対の第１ローラ１４が回転されることで、第１ベルト１６が回動されて、第１ベルト１６の上側部分が前方へ移動される共に、第１ベルト１６の下側部分が後方へ移動される。このため、第１ベルト１６の上側部分上に莢果１８（本実施の形態ではエダマメの莢果）が載置されることで、第１ベルト１６によって莢果１８が前方へ搬送される。

第１ベルト１６の上側部分上に載置される莢果１８は、脱莢機（図示省略）や手作業によって枝から離脱された（もぎ取られた）後のものであり、莢果１８は、通常、莢２０内に所定数の豆２２（子実、実）が収容されている（図１及び図２では莢２０内に２つの豆２２が収容されている莢果１８を例示）。

第１ベルト１６の上側には、整列部２４が設けられており、整列部２４は、第１ベルト１６によって前方へ搬送される莢果１８を前後方向に一列に整列させると共に、当該莢果１８の長手方向を前後方向へ向けた状態にする。

第１コンベア１２の前側かつ下側には、移動手段としての第２コンベア２６が設けられており、第２コンベア２６の後端は、第１コンベア１２の前端の下側に配置されている。第２コンベア２６では、一対の第２ローラ２８に無端帯状の第２ベルト３０が巻き掛けられており、第２コンベア２６が駆動されて、一対の第２ローラ２８が回転されることで、第２ベルト３０が回動されて、第２ベルト３０の上側部分が前方へ移動される共に、第２ベルト３０の下側部分が後方へ移動される。これにより、第１ベルト１６によって前方へ搬送された莢果１８が第１ベルト１６の前端から第２ベルト３０の上側部分上に落下されることで、莢果１８が前後方向に一列に整列されると共に長手方向を前後方向へ向けられた状態で第２ベルト３０によって前方へ搬送される。

第２ベルト３０の上側には、測定手段としての光電センサ３２が設けられており、光電センサ３２は、光を感知するセンサであり、投光部３４と受光部３６とが設けられている。投光部３４と受光部３６とは、第２ベルト３０の左右両外側に接して配置されて、互いに対向されており、投光部３４は、受光部３６へ向けて一定時間（例えば２ｍｓｅｃ）毎に一定光量の光を投光可能にされると共に、受光部３６は、投光部３４から投光された光を受光可能にされている。

第２ベルト３０によって前方へ搬送される莢果１８が投光部３４と受光部３６との間を通過する際には、受光部３６が、投光部３４から投光されて莢果１８に遮られた光を受光せずに、投光部３４から投光されて莢果１８に遮られない光を受光する。

このため、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８が通過しない際には、受光部３６が最高光量の光（投光部３４から投光された光を受光できる最大量の光）を受光する。一方、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８が通過する際には、莢果１８の厚さが厚い位置程、受光部３６が少量の光を受光する。これにより、光電センサ３２は、受光部３６が受光した光の光量に基づき、莢果１８の連続する長手方向位置毎の厚さを測定可能にされている。

例えば、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８における莢２０に豆２２が収容されていない長手方向位置（以下「莢位置」という）が通過する際には、莢果１８の莢位置の厚さは薄いため、受光部３６が高光量の光（上記最高光量の光に比し僅かに少量の光）を受光する。一方、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８における莢２０に豆２２が収容されている長手方向位置（以下「実位置」という）が通過する際には、莢果１８の実位置の厚さは厚いため、受光部３６が低光量の光（上記高光量の光に比し少量の光）を受光する。

光電センサ３２は、判別手段としての制御部３８に接続されており、光電センサ３２は、受光部３６が受光した光量が少ない程、低い光電レベルの信号を、制御部３８に出力する。

図４〜図７に示す如く、制御部３８では、光電センサ３２から入力した信号の光電レベルに対して「莢レベル」と「実レベル」とが予め設定される。「莢レベル」は、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８の莢位置が通過した際の光電レベルにされる。「実レベル」は、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８の所定厚さの実位置（豆２２の厚さが特定厚さの位置）が通過した際の光電レベルにされる。また、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８が通過しない際には、光電レベルが「最高レベル」になる。

制御部３８では、光電レベルが「最高レベル」未満になってから再度「最高レベル」になる間に、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８が通過していると判断されて、当該莢果１８に対して、光電レベルが「莢レベル」以下になる回数と光電レベルが「実レベル」以下になる回数とが、カウンタによってカウントされる。

制御部３８では、莢果１８に対して、「良品下限回数」と「良品上限比率」とが予め設定される。「良品下限回数」は、莢２０に所定数（本実施の形態では２つ）の特定厚さ以上の豆２２が収容されている莢果１８の場合における光電レベルが「実レベル」以下になる回数にされる。「良品上限比率」は、莢２０に所定数よりも１つ少ない数（本実施の形態では１つ）の特定厚さ以上の豆２２と１つの特定厚さ未満の豆２２とが収容されている莢果１８の場合における光電レベルが「実レベル」以下になる回数に対する光電レベルが「莢レベル」以下になる回数（光電レベルが「実レベル」以下になる回数を含んでも含まなくてもよい）の比率にされる。

以上により、制御部３８では、莢果１８に対して、光電レベルが「莢レベル」以下になる回数と光電レベルが「実レベル」以下になる回数とに基づいて、当該莢果１８が良品（莢２０に特定厚さ以上の豆２２が所定数以上収容されている莢果１８）か不良品（良品以外の莢果１８）かが判別（判定）される。

図３に示す如く、第２ベルト３０の前端の下側には、選別部を構成するエジェクタ４０（選別装置）が設けられており、エジェクタ４０は、第２ベルト３０によって前方へ搬送されて第２ベルト３０の前端から自由落下する莢果１８の落下軌跡の前方に配置されている。エジェクタ４０は、例えばソレノイド又は空気の駆動力によって作動可能にされており、第２ベルト３０の前端から１つずつ自由落下する莢果１８がエジェクタ４０の後方に到達した際にエジェクタ４０が作動されることで、エジェクタ４０が当該莢果１８を瞬間的に後側へ弾いて、当該莢果１８の落下軌跡が後側へ変更される。

エジェクタ４０は、制御部３８に接続されており、エジェクタ４０は、制御部３８の制御によって作動可能にされている。これにより、制御部３８が良品と判別した莢果１８がエジェクタ４０の後方に到達した際には、エジェクタ４０が作動されないことで、当該莢果１８の落下軌跡は後側へ変更されない。一方、制御部３８が不良品と判別した莢果１８がエジェクタ４０の後方に到達した際には、エジェクタ４０が作動されることで、当該莢果１８の落下軌跡が後側へ変更される。

エジェクタ４０の下側には、選別部を構成する選別板４２が設けられており、選別板４２の上端は、第２ベルト３０の前端から自由落下する莢果１８の落下軌跡の後側に配置されている。選別板４２の前側は、良品領域にされており、制御部３８が良品と判別して落下軌跡がエジェクタ４０によって後側へ変更されない莢果１８が選別板４２の前側に落下する。一方、選別板４２の後側は、不良品領域にされており、制御部３８が良品と判別して落下軌跡がエジェクタ４０によって後側へ変更された莢果１８が選別板４２の後側に落下する。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

以上の構成の莢果選別装置１０では、第１ベルト１６によって莢果１８が前方へ搬送されて、整列部２４によって莢果１８が前後方向に一列に整列されると共に長手方向を前後方向へ向けられた状態にされる。さらに、莢果１８が第１ベルト１６の前端から第２ベルト３０に落下されて、莢果１８が前後方向に一列に整列されると共に長手方向を前後方向へ向けられた状態で第２ベルト３０によって前方へ搬送されることで、莢果１８が光電センサ３２の投光部３４と受光部３６との間を通過する。

投光部３４は、受光部３６へ向けて一定時間毎に一定光量の光を投光しており、受光部３６は、投光部３４から投光された光を受光する。このため、投光部３４から投光された光を莢果１８が遮って、受光部３６が受光する光量が少なくなることで、光電センサ３２が、受光部３６が受光する光量に基づき莢果１８の長手方向位置毎の厚さを測定して、受光部３６が受光した光量が少ない程低い光電レベルの信号を制御部３８に出力する。

制御部３８では、光電レベルが「最高レベル」未満になってから再度「最高レベル」になる間に、投光部３４と受光部３６との間を莢果１８が通過していると判断される。

図４に示す如く、莢果１８において、光電レベルが「莢レベル」以下になる回数が１回以上あり、光電レベルが「実レベル」以下になる回数が「良品下限回数」未満である際には、莢２０に所定数（２つ）未満の特定厚さ以上の豆２２のみが収容されていると判断されて、当該莢果１８が不良品（少実莢果）と判別される。

図５に示す如く、莢果１８において、光電レベルが「莢レベル」以下になる回数が１回以上あり、光電レベルが「実レベル」以下になる回数が０回である際には、莢２０に特定厚さ未満の豆２２のみが収容されていると判断されて、当該莢果１８が不良品（未熟莢果）と判別される。

図６に示す如く、莢果１８において、光電レベルが「莢レベル」以下になる回数が１回以上あり、光電レベルが「実レベル」以下になる回数に対する光電レベルが「莢レベル」以下になる回数の比率が「良品上限比率」より大きい際には、莢２０に所定数（２つ）未満の特定厚さ以上の豆２２と１つ以上の特定厚さ未満の豆２２とが収容されていると判断されて、当該莢果１８が不良品（低熟莢果）と判別される。

図７に示す如く、莢果１８において、光電レベルが「莢レベル」以下になる回数が１回以上あり、図４〜図６において莢果１８が不良品と判別されない際には、莢２０に所定数（２つ）以上の特定厚さ以上の豆２２が収容されていると判断されて、当該莢果１８が良品と判別される。

投光部３４と受光部３６との間を通過した莢果１８は、第２ベルト３０によって更に前方へ搬送されて、第２ベルト３０の前端から自由落下することで、エジェクタ４０の後方に到達する。

制御部３８が良品と判別した莢果１８がエジェクタ４０の後方に到達した際には、エジェクタ４０が作動されないことで、当該莢果１８の落下軌跡が変更されずに、当該莢果１８が選別板４２の前側の良品領域に落下する。一方、制御部３８が不良品と判別した莢果１８がエジェクタ４０の後方に到達した際には、エジェクタ４０が作動されることで、当該莢果１８の落下軌跡が後側へ変更されて、当該莢果１８が選別板４２の後側の不良品領域に落下する。これにより、莢果１８が良品と不良品とに選別される。

ここで、上述の如く、光電センサ３２が莢果１８の長手方向位置毎の厚さを測定して、制御部３８が光電センサ３２の測定結果に基づき莢２０への豆２２の収容状態（莢果１８の熟度であり莢２０に収容される豆２２の厚さ及び個数）を判別する。このため、莢２０への豆２２の収容状態を適切に判別することができ、莢果１８を良品と不良品とに適切に選別することができる。

また、上述の如く、光電センサ３２では、投光部３４が莢果１８へ光を投光すると共に、投光部３４が投光して莢果１８に遮られない光を受光部３６が受光する。このため、光電センサ３２が莢果１８の長手方向位置毎の厚さを適切に測定することができる。

さらに、上述の如く、制御部３８が、莢果１８の所定厚さ以上の位置の数（光電レベルが「実レベル」以下になる回数）及び莢果１８の所定厚さ未満の位置の数（光電レベルが「莢レベル」以下になる回数）に基づき、莢２０への豆２２の収容状態を判別する。このため、莢２０への豆２２の収容状態を一層適切に判別することができる。

また、上述の如く、光電センサ３２が第２ベルト３０によって搬送される莢果１８の長手方向位置毎の厚さを測定する。このため、光電センサ３２が莢果１８の長手方向位置毎の厚さを同時に測定する必要がなく、光電センサ３２を小型化することができる。

なお、本実施の形態では、莢果１８としてエダマメの莢果を使用したが、莢果１８としてインゲンマメ、エンドウ又はソラマメの莢果を使用してもよい。

本発明の実施の形態に係る莢果選別装置の主要部を示す上方から見た平面図である。 本発明の実施の形態に係る莢果選別装置の主要部を示す右方から見た側面図である。 本発明の実施の形態に係る莢果選別装置を示す右方から見た模式図である。 本発明の実施の形態に係る莢果選別装置において莢果が不良品（少実莢果）と判別される際に光電センサが出力する光電レベルの時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る莢果選別装置において莢果が不良品（未熟莢果）と判別される際に光電センサが出力する光電レベルの時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る莢果選別装置において莢果が不良品（低熟莢果）と判別される際に光電センサが出力する光電レベルの時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る莢果選別装置において莢果が良品と判別される際に光電センサが出力する光電レベルの時間変化を示すグラフである。

符号の説明

１０ 莢果選別装置（莢果判別構造）
１８ 莢果
２０ 莢
２２ 豆
３２ 光電センサ（測定手段）
３４ 投光部
３６ 受光部
３８ 制御部（判別手段）

Claims (2)

1. 莢に豆が収容された莢果へ莢果の幅方向外側から光を投光する投光部と、前記投光部が投光して莢果に遮られない光を受光する受光部と、を有し、莢果の厚さを測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に基づく莢果の所定厚さ以上の位置の数及び莢果の所定厚さ未満の位置の数に基づき莢への豆の収容状態を判別する判別手段と、
   を備えた莢果判別構造。
2. 前記測定手段は、相対移動される莢果の厚さを測定することを特徴とする請求項１記載の莢果判別構造。

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