JP6884936B2

JP6884936B2 - 穀粒品質測定器

Info

Publication number: JP6884936B2
Application number: JP2016168621A
Authority: JP
Inventors: 由武青島; 治樹杉山; 晃花嶋; 松下　悟; 悟松下; 孝名倉
Original assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: JP2017026624A

Description

本発明は、例えば玄米や白米等の穀粒の各種品質を光学的に測定するための穀粒品質測定器に関する。

従来、穀粒の品質としての例えば外観を光学的に検出して、穀粒の品質を判定・選別する機器としては、例えば特許文献１に開示のものが提案されている。この機器は、筐体下部のホッパに連設されホッパ内の穀粒を筐体上部に配設された上部タンクまで昇降させる昇降機と、上部タンクの底面部に配設されて穀粒をシュートの上部に供給するフィーダと、このフィーダの排出口に連設されたシュートと、このシュートの下方に配設された撮像装置等を備えている。

そして、穀粒投入口としてのホッパに投入された穀粒が昇降機、上部タンク及びフィーダを介してシュートの上部に供給され、この穀物がシュート表面に形成された傾斜状態の複数の流下溝内に一粒ずつ収容されて流下し、シュートから落下放出される穀粒を２台のカメラを有する撮像装置で撮像し、その撮像データに基づいて穀粒の品質が判定されたり判別されるようになっている。

特許第５５９０８６１号公報

しかしながら、このような機器にあっては、撮像装置に２台のカメラが配設され、この各カメラで撮像した画像データを制御装置で処理して、穀粒の品質を判定等しているため、２台のカメラの配置スペースが必要となったりその防塵機構が必要となり、機器自体の機構が大型化し易い。また、各カメラの撮像画像を制御装置で処理するため、制御装置で取り扱う処理データ量が増加して制御が複雑化する等、機器自体を安価に形成することが困難であると共に、卓上型等の小型の測定器への対応が難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、１台のカメラを有効活用して最適な画像を得て、穀粒の品質を精度良く測定できると共に、測定器自体の小型化とコストダウンを図ることが可能な穀粒品質測定器を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、投入口、穀粒供給装置、シュート、撮像装置及び制御装置を具備し、前記投入口から投入された穀粒を、前記穀粒供給装置を介して前記シュートに供給すると共に該シュートを流下させて前記撮像装置に供給し、その撮像データに基づき前記制御装置で前記穀粒の品質を測定する穀粒品質測定器であって、前記撮像装置は、反射用光源及び透過用光源と、該各光源で得られる反射画像と透過画像を撮像する１台の撮像手段とを備え、前記制御装置は、前記撮像手段で撮像した各画像を処理して前記穀粒の品質を測定するものとされ、且つ、前記反射用光源及び透過用光源の反射光及び透過光の両方をそれぞれ反射させて前記１台の撮像手段に入射させることにより反射画像及び透過画像を取得させ得る反射鏡を具備するとともに、前記撮像装置は、その撮像手段が傾斜した前記シュートの裏面側に配設され、その撮影方向の前方に配設した前記反射鏡を介して前記シュートの下端から放出される穀粒の画像を撮像することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記制御装置が、前記撮像手段で撮像した画像を１ラインずつ切り出して結合することにより、１台のカメラで前記反射画像と透過画像を交互に取得する制御を行うことを特徴とする。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、撮像装置が反射用光源及び透過用光源と、該各光源で得られる反射画像と透過画像を撮像する撮像手段とを備え、制御装置が撮像手段で撮像した各画像を処理して穀粒の品質を測定するため、１台のカメラを有効活用して最適な画像を得て、穀粒の品質を精度良く測定できると共に、測定器自体の小型化とコストダウンを図ることが可能になる。
また、撮像手段が傾斜したシュートの裏面側に配設され、その撮影方向の前方に配設した反射鏡を介してシュートの下端から放出される穀粒の画像を撮像するため、シュートにより撮像手段の防塵化を図ることができたり、反射鏡の利用で撮像装置自体を小型として、測定器の筐体内に効果的に収納配置することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、制御装置が撮像手段で撮像した画像を１ラインずつ切り出して結合することにより、１台のカメラで複数の画像（反射画像と透過画像）を交互に取得する制御を行うため、画像の処理量を増加させることなく反射画像と透過画像を利用して、穀粒の画像を効率的に撮像・処理することができる。

本発明に係わる穀粒品質測定器の一実施形態を示す平面図同上面カバーを取り外した状態の平面図同その側面図同整列板の組み立て状態を示す側面図同図２の正面図同シュートの組立状態を示す平面図同その側面図同穀粒測定装置の制御系のブロック図同その動作の一例を示すフローチャート同撮像装置の動作の一例を示すタイミングチャート

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図１０は、本発明に係わる穀粒品質測定器の一実施形態を示している。図１に示すように、穀粒品質測定器１は、縦長箱状の筺体２を有し、この筺体２の各側面にはカバーが配置されると共に、上面の略中央位置には投入口としてのホッパ３が設けられ、前面には表示器としてのＬＣＤ４と測定ボタン５が設けられている。また、前面下部には試料受け皿６がその把手６ａを所定寸法外側に突出した状態で引き出し可能に配設されている。さらに、筐体２の右側面には測定結果を印字可能なプリンタ７が配設されている。

前記ホッパ３は、平面視方形状に形成されて、長方形状の底部開口にシャッタ８が後述する如く開閉可能に配設されている。そして、このホッパ３のシャッタ８下方には、図２〜図４に示すように、穀粒供給装置９が配設されている。この穀粒供給装置９は、平板状で表面処理された４枚の同一形状の整列板１０ａ〜１０ｄを有し、この各整列板１０ａ〜１０ｄは上下方向に２枚ずつ交互に角度９０°で交差するように配置されている。

このとき、整列板１０ａの下端が整列板１０ｂの上下方向（穀粒流下の流下方向）の下部に所定の間隙１１ａを有して連設され、整列板１０ｂの下端が交差する整列板１０ｃの下部に間隙１１ｂを有して連設されている。また同様に、整列板１０ｃの下端が交差する整列板１０ｄの下部に間隙１１ｂを有して連設されている。なお、４枚の整列板１０ａ〜１０ｄで形成される前記３つの間隙１１ａ、１１ｂの図４に示す寸法は、ｔ1≧ｔ２≧ｔ３に設定されている。これにより、互いに交差する一対の整列板１０ａ〜１０ｄで形成される上方の空間内に、図３の矢印イのような穀粒の流路が形成されている。

この穀粒供給装置９の下方には、シュート１３が所定角度傾斜状態で配設されている。このシュート１３は、平面視長方形状に形成され、図６に示すように、幅方向の両側にガイド１３ａがそれぞれ一体形成されると共に、その表面（裏面）には、長手方向（筐体の上下方向）に沿って所定幅で所定深さの流下溝１３ｂが複数併設状態で形成されている。そして、このシュート１３は、その上端が前記穀粒供給装置９の前記整列板１０ｄの下端下方に位置して、穀粒供給装置９から穀粒が排出供給され、また下端は筐体２の下部まで延設されている。

また、シュート１３の表面側には、抑え蓋（抑えカバー）１４が配設されている。この抑え蓋１４は、シュート１３の下部全域を略覆う大きさの平板で形成され、その表面側の上部中央位置には、ソレノイド１５が配設されている。このソレノイド１５が後述する如く制御装置２３の作動信号で作動することにより、抑え蓋１４とシュート１３の表面間の隙間が接近位置と離間位置とに設定されるようになっている。なお、前記接近位置の隙間寸法は、シュート１３上を一粒の穀粒が流下する際にそのスムーズな移動（流下）を妨げない寸法に設定され、前記離間位置の隙間寸法は、シュート１３と抑え蓋１４間に穀粒が詰まった場合に、それを取り除くことができたりあるいはシュート１３の表面の清掃が可能な寸法に設定されている。

前記シュート１３の下部には撮像装置１６が配設されている。この撮像装置１６は、カメラ１７と、反射用のミラー１８、及び光源としての反射用ＬＥＤ１９と透過用ＬＥＤ２０及びバックグランド用ＬＥＤ２１を有している。そして、これらが図３及び図７に示すように配置されている。このとき、反射用ＬＥＤ１９と透過用ＬＥＤ２０は、前記シュート１３の下端から放出（排出）される穀粒に光を照射し、その反射光や透過光が前記ミラー１８で反射されてカメラ１７に入射するようになっている。なお、カメラ１７は、シュート１３の下部の裏面側の空間に配置されている。

図８は、前記穀粒品質測定器１のブロック図を示している。図８に示すように、制御装置２３を構成するメイン基板は、例えば筐体２の前面カバー内部に配設され、そのＣＰＵ２４には、前記測定ボタン５、ＬＣＤ４、プリンタ７等が接続されると共にブザー２５、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）２６等が接続されている。また、ＦＰＧＡ２６には、前記カメラ１７、各ＬＥＤ１９〜２１、シャッタ８、ソレノイド１５等が接続されている。

そして、このように構成された穀粒品質測定器１は、図９に示すように動作する。すなわち、前記測定ボタン５がＯＮ操作（Ｓ１０１）されると、ホッパ３のシャッタ８がＯＮ（Ｓ１０２）となり所定のＯＮ時間が経過（Ｓ１０３）すると、シャッタ８がＯＦＦ（Ｓ１０４）となる。これにより、所定量の試料がホッパ３から穀粒供給装置９に供給されることになる。

シャッタ８がＯＦＦしたら、測定遅延時間が経過したか否かが判断（Ｓ１０５）され、遅延時間が経過した時点でカメラの取り込みが開始（Ｓ１０６）される。この取り込んだ画像データを演算（Ｓ１０７）して、その演算結果をＬＣＤ４に表示（Ｓ１０７）し、詰まり防止ソレノイド２７をＯＮして、ＯＮ時間が経過したか否かを判断（Ｓ１１０）する。そして、詰まり防止ソレノイド２７が所定時間ＯＮしたらＯＦＦ（Ｓ１１１）となり、一連の測定動作が終了（Ｓ１１２）する。

つまり、シャッタ８を所定時間開放し所定量の試料を穀粒供給装置９内に供給して、シュート１３から放出される試料を撮像装置１６で撮影し、その画像データを制御装置２３等で処理して得られた測定結果がＬＣＤ４に表示されることになる。また、例えば測定結果が表示されたら、詰まり防止ソレノイド２７が作動して、抑え蓋１４が離間してシュート１３と抑え蓋１４間に詰まっている試料が自動的取り除かれることになる。なお、前記ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の所要時間は約５秒で、従来の同種の測定器に対して大幅に短縮されることが確認されている。

図１０は、撮像装置１６の動作を示すタイミングチャートである。図１０に示すように、前記撮像装置１６によれば、カメラ１７と同期して反射用ＬＥＤ１９と透過用ＬＥＤ２０を交互に発光させてカメラクロックをＦＰＧＡ２６に取り込むと共に、これと同期させてカメラ１７の読み取りを開始し、各ＬＥＤ１９、２０の発光信号を出力することで、１ラインずつ異なる画像を取得するようにしている。そして、この画像に基づいて穀粒の品質が測定されることになる。

このように、前記穀粒品質測定器１によれば、撮像装置１６が反射用ＬＥＤ１９及び透過用ＬＥＤ２０と、該各ＬＥＤ１９、２０で得られる反射画像と透過画像を撮像するカメラ１７を備え、制御装置２３が撮像装置１６で撮像した各画像を処理して穀粒の品質を測定するため、１台のカメラ１７を有効活用して最適な画像を得て、穀粒の品質を精度良く測定できると共に、品質測定器１自体の小型化とコストダウンを図ることが可能になる。

また、制御装置２３が撮像装置１６で撮像した画像を１ラインずつ切り出して結合させることにより、反射画像と透過画像の２枚分を１スキャンで取得する制御を行うため、画像の処理量を増加させることなく反射画像と透過画像を利用して、穀粒の画像を効率的に撮像することができる。

また、撮像装置１６が傾斜したシュート１３の裏面側の空間内に配設され、その撮影方向の前方に配設したミラー１８を介してシュート１３の下端から放出される穀粒の画像を撮像するため、シュート１３によりカメラ１７等の防塵化を図ることができたり、ミラー１８の利用で撮像装置１６自体を小型として、品質測定器１の筐体２内に効果的に収納配置することができる。

また、この種の品質測定器の場合、本来２方向からの読み取りが必要なため、カメラや光源が２倍必要になるが、本発明の穀粒品質測定器１の場合は、反射光と透過光を有効利用することで、カメラと光源の数をともに削減できて、ローコスト、省スペース、小型化及び測定の高速化を実現できて、卓上形の穀粒品質測定器１にも好適に適用することが可能になる。

また、前記穀粒品質測定器１の場合、４枚の整列板１０ａ〜１０ｄからなる穀粒供給装置９を備えるため、穀粒の流下をその自重と整列板１０ａ〜１０ｄの傾斜角度等を利用して行うことができて、穀粒供給装置９や品質測定器１自体の構成を簡略化しつつ、整列板１０ａ〜１０ｄの傾斜角度や間隙１１ａ、１１ｂ寸法を所定に設定することで穀粒の流下速度を均一にできて、穀粒の品質測定精度を十分に高めることが可能になる。

さらに、撮像装置１６に穀粒を供給するシュート１３の表面に複数の流下溝１３ｂが形成されると共に、各流下溝１３ｂに対して所定位置に接離可能な抑え蓋１４を備えるため、シュート１３の表面側を覆う抑え蓋１４で各流下溝１３ｂ内での穀粒の重なりや流下溝１３ｂ外への外れ（飛び出し）が防止され、各流下溝１３ｂ内に穀粒を一粒ずつ確実に流下できて、穀粒の品質測定精度を十分に高めることができる。

なお、前記実施形態においては、撮像装置にカメラやＬＥＤ光源を設けたが、本発明はこれに限定されず、カメラの代わりに適宜の受光素子を採用したり、光源として他の適宜の光源を使用しても良い。また、撮像装置自体や各部品の配置位置等も一例であって、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。

本発明は、白米や玄米等の穀粒に限らず全ての穀粒に品質測定に利用できるし、その用途も穀粒の母集団のサンプル（試料）の品質を測定して母集団の品質を判定する検査用の品質測定器等への使用に限らず、母集団の各穀粒の品質をそれぞれ測定する品質測定器にも利用可能である。

１・・・・・・・・・穀粒品質測定器
２・・・・・・・・・筺体
３・・・・・・・・・ホッパ
４・・・・・・・・・ＬＣＤ
５・・・・・・・・・測定ボタン
６・・・・・・・・・試料受け皿
７・・・・・・・・・プリンタ
８・・・・・・・・・シャッタ
９・・・・・・・・・穀粒供給装置
１０ａ〜１０ｄ・・・整列板
１１ａ、１１ｂ・・・間隙
１３・・・・・・・・シュート
１３ｂ・・・・・・・流下溝
１４・・・・・・・・抑え蓋
１５・・・・・・・・ソレノイド
１６・・・・・・・・撮像装置
１７・・・・・・・・カメラ
１８・・・・・・・・ミラー
１９・・・・・・・・反射用ＬＥＤ
２０・・・・・・・・透過用ＬＥＤ
２１・・・・・・・・バックグランド用ＬＥＤ
２３・・・・・・・・制御装置
２４・・・・・・・・ＣＰＵ
２６・・・・・・・・ＦＰＧＡ

Claims

投入口、穀粒供給装置、シュート、撮像装置及び制御装置を具備し、前記投入口から投入された穀粒を、前記穀粒供給装置を介して前記シュートに供給すると共に該シュートを流下させて前記撮像装置に供給し、その撮像データに基づき前記制御装置で前記穀粒の品質を測定する穀粒品質測定器であって、
前記撮像装置は、反射用光源及び透過用光源と、該各光源で得られる反射画像と透過画像を撮像する１台の撮像手段とを備え、前記制御装置は、前記撮像手段で撮像した各画像を処理して前記穀粒の品質を測定するものとされ、且つ、前記反射用光源及び透過用光源の反射光及び透過光の両方をそれぞれ反射させて前記１台の撮像手段に入射させることにより反射画像及び透過画像を取得させ得る反射鏡を具備するとともに、前記撮像装置は、その撮像手段が傾斜した前記シュートの裏面側に配設され、その撮影方向の前方に配設した前記反射鏡を介して前記シュートの下端から放出される穀粒の画像を撮像することを特徴とする穀粒品質測定器。
前記制御装置は、前記撮像手段で撮像した画像を１ラインずつ切り出して結合することにより、１台のカメラで前記反射画像と透過画像を交互に取得する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の穀粒品質測定器。