JP7074241B2 - 光学式選別機 - Google Patents

Description

本発明は光学式選別機に関する。

被選別物に光源から光を照射した際に光学センサによって得られる光情報を使用して、被選別物に含まれる異物や不良品を判別して除去する光学式選別機（以下、単に選別機と呼ぶ）が従来から知られている。光学センサによって得られた光情報（例えば、色階調値）は閾値と比較され、その比較結果に基づいて、被選別物が良品であるか、それとも、異物または不良品であるかが判定される。

この種の選別機では、外気温の影響や経年劣化などによって、光源の光量が変動することがある。光源の光量の変動は判別精度（ひいては、選別精度）の低下を招く恐れがあるので、光量のばらつきを補償する技術が従来から開発されている。例えば、下記の特許文献１に開示される選別機では、被選別物に関する光情報を取得するセンサ（便宜上、第１の光学センサと呼ぶ）に加えて、追加的な光学センサ（便宜上、第２の光学センサと呼ぶ）が設けられ、この第２の光学センサによって光量の低下が検出されると、光量の低下が補償される。これにより、光源の光量の低下に起因して判別精度が低下することを抑制できる。また、第２の光学センサは、第１の光学センサによる光情報の取得の邪魔にならない位置に配置されているので、この選別機は、選別運転中にリアルタイムで光量の低下を補償できる。

特開昭６１－２１２７３４号

しかしながら、従来の選別機は、光源の光量の検出技術について改善の余地を残している。例えば、特許文献１に記載の選別機は、追加的な光学センサを必要とするので、装置構成が複雑化するとともに、コストも高価になる。このような問題は、キャリブレーションを目的として光源の光量を検出する場合に限られるものではなく、選別機において光源の光量を検出する種々の場合に広く共通するものである。例えば、光源の寿命判断を目的として光量の検出時を行う場合にも、このような問題は生じ得る。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の第１の形態によれば、光学式選別機が提供される。この光学式選別機は、移送経路上を移送中の被選別物に光を照射するように構成された光源と、光源から照射され、被選別物に関連付けられた光を検出するように構成された光学センサと、被選別物に関連付けられた光に関して光学センサによって取得される信号に基づいて、被選別物についての異物および／または不良品の判定を行うように構成された判定部と、光源から被選別物への光の照射方向における光源と移送経路との間の位置であって、被選別物に関連付けられた光の検出に影響しない位置に配置される少なくとも一つの中間部材であって、光源から照射される光を反射する反射領域を有する少なくとも一つの中間部材と、を備えている。光学センサは、さらに、光源から照射され、反射領域で反射した光を検出するように構成される。

「被選別物に関連付けられた光」とは、被選別物で反射した光である反射光であってもよいし、被選別物を透過した光である透過光であってもよいし、あるいは、反射光と透過光との両方であってもよい。

この光学式選別機によれば、光源から照射され、少なくとも一つの中間部材の反射領域で反射した光を光学センサによって検出することで、光源の光量を検出できる。さらに、少なくとも一つの中間部材は、光学センサが被選別物に関連付けられた光の検出に影響しない位置に配置されるので、光学式選別機の選別運転中に光源の光量をリアルタイムで検出することができる。しかも、光学センサは、被選別物に関連付けられた光の検出と、反射領域で反射した光の検出と、に共用できるので、光源の光量の検出のためだけに追加的な光学センサを設ける必要が無い。

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、光源は、被選別物の移送経路に対する第１の側に配置される第１の光源と、第１の側と反対の第２の側に配置される第２の光源と、を備えている。光学センサは、第１の側に配置される第１の光学センサと、第２の側に配置される第２の光学センサと、のうちの少なくとも一方を備えている。少なくとも一つの中間部材は、光非透過性を有し、光が移送経路側から少なくとも一つの中間部材を透過して光学センサに到達することを実質的に防止する。この形態によれば、光学センサが第１の光学センサを備えている場合、少なくとも一つの中間部材が第１の側に配置され、第２の側に位置する第２の光源から照射される光は、少なくとも一つの中間部材を透過して第１の側に位置する第１の光学センサに到達することがない。このため、第１の光源から放出され、反射領域で反射した光を第１の光学センサで検出する際に、当該反射光と一緒に、第２の光源から照射される光が第１の光学センサで検出されることがない。したがって、第２の光源から照射される光の影響を受けることなく、第１の光源の光量を正確に検出することができる。同様に、光学センサが第２の光学センサを備えている場合、少なくとも一つの中間部材が第２の側に配置され、第１の側に位置する第１の光源から照射される光は、少なくとも一つの中間部材を透過して第２の側に位置する第２の光学センサに到達することがない。したがって、第１の光源から照射される光の影響を受けることなく、第２の光源の光量を正確に検出することができる。

本発明の第３の形態によれば、第１または第２の形態において、光学式選別機は、光源および光学センサと、移送経路と、を仕切る透明部材を備えている。少なくとも一つの中間部材は、透明部材に貼り付け可能なシート状部材の形態である。この形態によれば、装置構成を簡素化できる。また、製造も容易であり、製造コストも安価となる。

本発明の第４の形態によれば、第３の形態において、少なくとも一つの中間部材は、透明部材に対して移送経路と反対側に配置される。この形態によれば、少なくとも一つの中間部材は、被選別物の移送に伴って発生する粉塵の影響を受けることがない。

本発明の第５の形態によれば、第１ないし第４のいずれかの形態において、光学センサは、直線状に配列された複数の受光素子を有するラインセンサまたはエリアセンサである。少なくとも一つの中間部材は、複数の受光素子が配列される方向である配列方向における移送経路の両脇に配置される。この形態によれば、第１の配列方向における移送経路の両脇で第１の光源の光量を検出できる。したがって、第１の光源の光量の局所的な傾向を把握しやすくなる。例えば、第１の配列方向における一方側での光源の光量が正常であり、他方側での光源の光量が異常である場合に、他方側での異常を正確に把握できる。

本発明の第６の形態によれば、第１ないし第５のいずれかの形態において、光学式選別機は、反射領域で反射した光についての光学センサによる検出結果に基づいてキャリブレーションを実行可能に構成されたキャリブレーション部を備えている。この形態によれば、光学式選別機の選別運転中にリアルタイムで光源の光量の変動を良好に補償することができる。特に、第６の形態を第２の形態と組み合わせれば、正確に検出された光源の光量に基づいて、より精度の高いキャリブレーションを行うことができる。さらに、光学センサが第１の光学センサおよび第２の光学センサの両方を備えていれば、第１の光源の光量と、第２の光源の光量と、のバランスを図ることもできる。

本発明の第７の形態によれば、第６の形態において、キャリブレーションは、検出結果に基づいて光源の光量を調節することを含む。この形態によれば、ノイズを増幅することなく、光源の光量の変動を補償できる。

本発明の第８の形態によれば、第６または第７の形態において、キャリブレーションは、光学センサによって取得される信号についてのゲインを検出結果に基づいて調節することを含む。この形態によれば、光源の光量調節能力に関係なく、光源の光量の変動を補償できる。

本発明の第９の形態によれば、第１ないし第８のいずれかの形態において、光学式選別機は、反射領域で反射した光についての光学センサによる検出結果に基づいて、光源の光量が第１の閾値と、第１の閾値よりも大きい第２の閾値と、によって境界付けられる第１の範囲内にないと判断されるときに、異常を報知するように構成された報知部を備えている。この形態によれば、光学式選別機の選別運転中にリアルタイムで光源の光量異常を報知できる。したがって、ユーザは、光源の光量異常に早期に気付くことができる。その結果、光源異常が発生しているにもかかわらず、光学式選別機の選別運転が継続されて、選別精度が悪化することが抑制される。

本発明の第１０の形態によれば、第６の形態を含む第９の形態において、キャリブレーション部は、検出結果に基づいて、光源の光量が第１の範囲内にはあるが、第１の閾値よりも大きい第３の閾値と、第３の閾値よりも大きく、第２の閾値よりも小さい第４の閾値と、によって境界付けられる第２の範囲にはないと判断されるときに、キャリブレーションを実行するように構成される。この形態によれば、光源の光量変動の程度が、キャリブレーションによって判定精度を適正に確保できる程度（これが第２の範囲として設定される）であれば、キャリブレーションを実行し、判定精度を適正に確保できない程度（これが第１の範囲として設定される）であれば、異常を報知するように、光学式選別機を構成できる。つまり、光源の光量変動の程度に応じて、適切な措置をとることができる。

本発明の第１１の形態によれば、第１ないし第１０のいずれかの形態において、光源は、複数の発光素子が直列に電気的に接続された発光素子グループを複数備えている。この形態によれば、一つの発光素子が故障、劣化などによって点灯不能になると、当該一つの発光素子が属する発光素子グループの複数の発光素子の全てが一緒に消灯する。このため、一つの発光素子が点灯不能になった際の光量変化が極めて大きくなる。したがって、点灯不能状態を容易に検知することができる。その結果、点灯不能状態に気付かずに光学式選別機の運転を継続して選別精度の低下を招くことを防止できる。

本発明の第１２の形態によれば、第５の形態を含む第１１の形態において複数の発光素子グループは、第１の発光素子グループと第２の発光素子グループとからなる。第１の発光素子グループは配列方向の一方側に配置され、第２の発光素子グループは、配列方向の他方側に配置される。この形態によれば、光源の複数の発光素子が、配列方向に並ぶ２つのグループに分けられ、各グループの光量を検出可能に少なくとも一つの中間部材が配置される。したがって、点灯不能状態を確実に検知することができる。

本発明の一形態によれば、少なくとも一つの中間部材は、光を実質的に反射しない低反射領域を有していている。光学センサは、さらに、低反射領域の光を検出するように構成される。低反射領域の光の検出結果は、反射領域で反射した光の光学センサによる検出結果に対してオフセット補正またはゲイン補正を行うために使用されてもよい。この形態によれば、光源の光量をいっそう正確に検出できる。低反射領域は、例えば、全反射率が１０％以下の領域とすることができる。

本発明の一形態によれば、キャリブレーション部は、キャリブレーションを光学式選別機の選別運転中に繰り返し実行する。この形態によれば、選別運転中に光源の光量の変動が生じても、当該変動をリアルタイムで補償できる。

本発明の一形態によれば、キャリブレーション部は、光学式選別機の選別運転中のみキャリブレーションを実行する。光学式選別機は、光学式選別機の選別運転停止中に選別運転中よりも光源の光量を低減させるように構成された光源制御部を備えている。この形態によれば、消費電力の低減、および、光源の劣化の抑制を図りつつ、キャリブレーションを良好に実行できる。

本発明の一形態によれば、光学センサは、直線状に配列された複数の受光素子を有するラインセンサまたはエリアセンサである。少なくとも一つの中間部材は、複数の受光素子が配列される方向と直交する任意の方向に見て、移送経路と重複しない位置に配置される。複数の受光素子は、移送中の被選別物に関連付けられた光を検出するが、反射領域で反射した光を検出しない受光素子と、移送中の被選別物に関連付けられた光を検出しないが、反射領域で反射した光を検出する受光素子と、を含む。

本発明の一形態によれば、少なくとも一つの中間部材は、移送経路側に位置する黒色の層と、移送経路と反対側に位置する白色の層と、を有していてもよい。白色の層は、反射領域を形成している。

本発明の一実施形態による光学式選別機の概略構成を示す模式図である。 光源と中間部材と光学センサの位置関係を示す模式図である。 中間部材の断面図である。 光源の発光素子の接続形態を示す図である。 代替実施形態による中間部材の断面図である。

図１は、本発明の一実施形態としての光学式選別機（以下、単に選別機と呼ぶ）１０の概略構成を示す模式図である。本実施形態では、選別機１０は、被選別物９０としての米粒（より具体的には、玄米または精白米）から異物（例えば、小石、泥、ガラス片など）および不良品（例えば、未熟粒、着色粒など）を選別するために使用される。ただし、被選別物９０は、玄米または精白米に限られるものではなく、任意の粒状物であってもよい。例えば、被選別物９０は、籾、麦粒、豆類（大豆、ひよこ豆、枝豆など）、樹脂（ペレット等）、ゴム片等であってもよい。

図１に示すように、選別機１０は、光学検出部２０と、貯留タンク７１と、フィーダ７２と、シュート７３と、良品排出樋７４と、不良品排出樋７５と、エジェクタ７６と、コントローラ８０と、を備えている。コントローラ８０は、選別機１０の動作全般を制御する。コントローラ８０は、判定部８１およびキャリブレーション部８２としても機能する。コントローラ８０の機能は、所定のプログラムをＣＰＵが実行することによって実現されてもよいし、専用回路によって実現されてもよいし、これらの組み合わせによって実現されてもよい。判定部８１およびキャリブレーション部８２は、一体的な一つの装置によって実現されてもよい。例えば、判定部８１およびキャリブレーション部８２は、一つのＣＰＵによって実現される二つの機能であってもよい。あるいは、判定部８１およびキャリブレーション部８２は、それぞれ個別の装置として実現されてもよい。コントローラ８０の機能の詳細については後述する。

貯留タンク７１は、被選別物９０を一時的に貯留する。フィーダ７２は、貯留タンク７１に貯留された被選別物９０を、被選別物移送手段の一例としてのシュート７３上に供給する。光学検出部２０は、シュート７３から滑り落ちた被選別物９０に対して光を照射し、被選別物９０に関連付けられた光（具体的には、被選別物９０を透過した透過光、および、被選別物９０で反射した反射光）を検出する。光学検出部２０からの出力、すなわち、検出された光の強度を表すアナログ信号は、ＡＣ／ＤＣコンバータ（図示省略）によって、所定のゲインで増幅され、さらに、デジタル信号に変換される。このデジタル信号（換言すれば、アナログ信号に対応する階調値）は、コントローラ８０に入力される。コントローラ８０は、入力された光の検出結果（つまり画像）に基づいて、判定部８１の処理として、被選別物９０が良品（つまり、品質が相対的に高い米粒）であるか、それとも、異物（つまり、米粒ではないもの）ないし不良品（つまり、品質が相対的に低い米粒）であるかを判定する。この判定は、被選別物９０の各々について行われる。この判定には、公知の任意の判定手法を採用可能である。この判定は、典型的には、画像データの階調値と、予め定められた閾値と、を比較することによって行われる。

被選別物９０が異物または不良品であると判定された場合、エジェクタ７６は、当該被選別物９０に向けてエア７７を噴射する。これによって、被選別物９０は、吹き飛ばされ、シュート７３からの落下軌道から逸脱して不良品排出樋７５に導かれる（図１に被選別物９１として示す）。一方、被選別物９０が良品であると判定された場合、エア７７は噴射されない。このため、良品であると判定された被選別物９０は、落下軌道を変えることなく、良品排出樋７４に導かれる（図１に被選別物９２として示す）。

以下、光学検出部２０およびコントローラ８０の機能の詳細について説明する。図１に示すように、光学検出部２０は、第１の光源３０ａと第１の光学センサ４０ａと第２の光源３０ｂと第２の光学センサ４０ｂとを備えている。第１の光源３０ａおよび第１の光学センサ４０ａは、被選別物９０の移送経路９５（換言すれば、シュート７３からの落下軌跡）に対して一方側（フロント側とも呼ぶ）に配置されている。第２の光源３０ｂおよび第２の光学センサ４０ｂは、被選別物９０の移送経路９５に対して他方側（リア側とも呼ぶ）に配置されている。「フロント側」は、特許請求の範囲における「第１の側」の一例として捉えてもよく、「リア側」は、特許請求の範囲における「第２の側」の一例として捉えてもよい。逆に、「フロント側」を特許請求の範囲における「第２の側」の一例として捉えてもよく、「リア側」を特許請求の範囲における「第１の側」の一例として捉えてもよい。

第１の光源３０ａは、移送経路９５上を移送中の（つまり、シュート７３から落下中の）被選別物９０に光３１ａを照射する。同様に、第２の光源３０ｂは、移送中の被選別物９０に光３１ｂを照射する。第１の光源３０ａは、単一の基板上に複数の発光素子３２ａが搭載された光源ユニットである。本実施形態では、発光素子３２ａとしてＬＥＤが使用される。このため、発光素子３２ａをＬＥＤ３２ａとも呼ぶ。複数のＬＥＤ３２ａは、赤色の光を放出するＬＥＤと、青色の光を放出するＬＥＤと、緑色の光を放出するＬＥＤと、を含んでいる。第２の光源３０ｂは、第１の光源３０ａと同一の構成を有しており、複数のＬＥＤ３２ｂを備えている。

図１では、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの各々の数は一つであるものとして示されているが、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの少なくとも一方は、複数であってもよい。例えば、二つの第１の光源３０ａが、移送経路９５上の検出位置に対する上側と下側とにそれぞれ配置されてもよい。同様に、二つの第２の光源３０ｂが、移送経路９５上の検出位置に対する上側と下側とにそれぞれ配置されてもよい。

第１の光学センサ４０ａおよび第２の光学センサ４０ｂは、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂから照射され、被選別物９０に関連付けられた光を検出する。具体的には、フロント側の第１の光学センサ４０ａは、フロント側の第１の光源３０ａから照射され、被選別物９０で反射した光３１ａと、リア側の第２の光源３０ｂから照射され、被選別物９０を透過した光３１ｂと、を検出可能である。リア側の第２の光学センサ４０ｂは、リア側の第２の光源３０ｂから照射され、被選別物９０で反射した光３１ｂと、フロント側の第１の光源３０ａから照射され、被選別物９０を透過した光３１ａと、を検出可能である。

第１の光学センサ４０ａは、本実施形態では、直線状に配列された複数の受光素子４１ａを有するラインセンサである。ただし、第１の光学センサ４０ａは、エリアセンサであってもよい。複数の受光素子４１ａが配列される方向を配列方向Ｄ１とも呼ぶ。配列方向Ｄ１は、シュート７３の幅方向（換言すれば、シュート７３の摺動面上における落下方向に直交する方向）でもある。また、第１の光学センサ４０ａは、本実施形態では、カラーＣＣＤセンサであり、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ個別に検出可能である。ただし、第１の光学センサ４０ａは、カラーＣＭＯＳセンサなどの他の形式のセンサであってもよい。第２の光学センサ４０ｂは、第１の光学センサ４０ａと同一の構成を有しており、配列方向Ｄ１に配列された複数の受光素子４１ｂを備えている。

光学検出部２０は、さらに、透明部材２１ａ，２１ｂを備えている。透明部材２１ａは、フロント側において、第１の光源３０ａおよび第１の光学センサ４０ａと、移送経路９５と、を仕切っている。これにより、第１の光源３０ａおよび第１の光学センサ４０ａと、移送経路９５と、が互いに隔離され、移送経路９５から飛散する粉塵が第１の光源３０ａおよび第１の光学センサ４０ａへ付着することが防止される。同様に、透明部材２１ｂは、リア側において、第２の光源３０ｂおよび第２の光学センサ４０ｂと、移送経路９５と、を仕切っている。

光学検出部２０は、さらに、フロント側およびリア側に中間部材５０をそれぞれ備えている。フロント側の中間部材５０は、第１の光源３０ａから被選別物９０への光３１ａの照射方向における第１の光源３０ａと移送経路９５との間の位置に配置される。リア側の中間部材５０は、第２の光源３０ｂから被選別物９０への光３１ｂの照射方向における第２の光源３０ｂと移送経路９５との間に配置される。

図２は、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂと、中間部材５０と、第１の光学センサ４０ａおよび第２の光学センサ４０ｂと、の配列方向Ｄ１における位置関係を示す模式図である。図示する位置関係は、フロント側とリア側とで同じであるから、以下では、主にフロント側について説明する。図２に示すように、フロント側では、第１の光学センサ４０ａの複数の受光素子４１ａが配列される配列方向Ｄ１に、複数（図示する例では１８個）の発光素子３２ａが配列されている。

図４は、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの各色成分用の発光素子３２ａ，３２ｂの接続形態を示している。第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂは、同一の接続形態を有しているので、以下では、第１の光源３０ａについてのみ説明する。図４に示すように、赤色の光を放出する複数の発光素子３２ａ（図中に「Ｒ」として示している）は、第１の発光素子グループＧ１と第２の発光素子グループＧ２とに分割されている。第１の発光素子グループＧ１では、複数（図示する例では９個）の発光素子３２ａが直列に電気的に接続されている。同様に、第２の発光素子グループＧ２では、複数（図示する例では９個）の発光素子３２ａが直列に電気的に接続されている。緑色の光を放出する複数の発光素子３２ａ（図中に「Ｇ」として示している）、および、青色の光を放出する複数の発光素子３２ａ（図中に「Ｂ」として示している）も、赤色の光を放出する複数の発光素子３２ａと同一の接続形態を有している。

図２に示すように、第１の発光素子グループＧ１は、配列方向Ｄ１の一方側に配置され、第２の発光素子グループＧ２は、配列方向Ｄ１の他方側に配置される。図２に示す「Ｖ１」は、第１の光学センサ４０ａの配列方向Ｄ１の総視野を表している。また、図２に示す「Ｖ２」は、原料視野、すなわち、被選別物９０が撮像され得る範囲を示している。原料視野Ｖ２の幅は、シュート７３の幅（換言すれば、移送経路９５の幅）に相当する。複数の受光素子４１ａは、配列方向Ｄ１において原料視野Ｖ２よりも外側に延在するように配列されている。これによって、配列方向Ｄ１における原料視野Ｖ２の両脇には、第１の光学センサ４０ａの非原料視野Ｖ３が確保されている。

中間部材５０は、透明部材２１ａのうちの、非原料視野Ｖ３に相当する領域に配置されている。つまり、中間部材５０は、被選別物９０に関連付けられた光を第１の光学センサ４０ａが検出するのに影響しない位置に配置されている。この位置は、換言すれば、配列方向Ｄ１と直交する任意の方向に見て、移送経路９５と重複しない位置である。本実施形態では、中間部材５０は、配列方向Ｄ１における移送経路９５の両脇に配置されている。

フロント側のこの中間部材５０は、フロント側の第１の光源３０ａから照射される光３１ａを反射する。中間部材５０で反射した光３１ａは、第１の光学センサ４０ａ（より具体的には、非原料視野Ｖ３に相当する受光素子４１ａ）によって検出される。中間部材５０は、原料視野Ｖ２と非原料視野Ｖ３との境界よりも、配列方向Ｄ１の外側に位置しているので、中間部材５０での反射光は、原料視野Ｖ２に相当する受光素子４１ａによって検出されることはない。逆に、被選別物９０に関連付けられた光は、非原料視野Ｖ３に相当する受光素子４１ａによって検出されることはない。同様に、リア側の中間部材５０は、リア側の第２の光源３０ｂから照射される光３１ｂを反射する。中間部材５０で反射した光３１ｂは、第２の光学センサ４０ｂ（より具体的には、非原料視野Ｖ３に相当する受光素子４１ｂ）によって検出される。

この説明から明らかなように、第１の光学センサ４０ａは、被選別物９０に関連付けられた光の検出と、中間部材５０で反射した光３１ａの検出と、に共用される。同様に、第２の光学センサ４０ｂは、被選別物９０に関連付けられた光の検出と、中間部材５０で反射した光３１ｂの検出と、に共用される。

本実施形態では、中間部材５０は、透明部材２１ａ，２１ｂに貼り付け可能なシート状部材の形態である。つまり、中間部材５０は、片面に接着剤を有するシート状部材である。このため、選別機１０の装置構成を簡素化できる。また、製造も容易であり、製造コストも安価となる。ただし、中間部材５０は、任意の形態で実現可能である。例えば、中間部材５０は、板状部材であってもよい。この場合、中間部材５０は、透明部材２１ａ，２１ｂから離間して配置されてもよい。

図３は中間部材５０の断面図である。図３では、透明部材２１ｂに貼り付けた中間部材５０を示している。図示するように、中間部材５０は２層構造を有している。具体的には、中間部材５０は、移送経路９５側に位置する第１の層５１と、移送経路９５と反対側に位置する第２の層５２と、を備えている。第１の層５１は、光非透過性を有している。第１の層５１は、本実施形態では黒色である。ただし、第１の層５１の色は、特に限定されるものではなく、例えば、青色、茶色などであってもよい。第１の層５１の材料および厚みは、第１の層５１が光不透過性を有する限りにおいて、任意に設定され得る。フロント側の中間部材５０の第１の層５１は、リア側の第２の光源３０ｂからの光３１ｂが移送経路９５側から中間部材５０を透過して第１の光学センサ４０ａに到達することを実質的に防止する。リア側の中間部材５０の第１の層５１は、フロント側の第１の光源３０ａからの光３１ａが移送経路９５側から中間部材５０を透過して第２の光学センサ４０ｂに到達することを実質的に防止する。

第２の層５２は、光反射性を有する材料から形成されている。第２の層５２は、例えば、不透明な白色であってもよい。フロント側の中間部材５０の第２の層５２は、第１の光源３０ａから照射される光３１ａを反射し、リア側の中間部材５０の第２の層５２は、第２の光源３０ｂから照射される光３１ｂを反射する。

本実施形態では、図３に示すように、中間部材５０は、透明部材２１ａ，２１ｂに対して移送経路９５と反対側に配置される。このため、中間部材５０は、被選別物９０の移送に伴って発生する粉塵の影響を受けない。しかも、第１の層５１の露出面（つまり、第２の層５２と反対側の面）が中間部材５０の透明部材２１ａ，２１ｂとの接着面となり、第２の層５２の露出面（つまり、光３１ｂを反射する反射面）は、接着剤を有さない。このため、接着剤が第２の層５２の反射性能を阻害するおそれがない。ただし、中間部材５０は、透明部材２１ａ，２１ｂに対して移送経路９５側に配置されてもよい。この場合であっても、第２の層５２の反射面は、透明部材２１ａ，２１ｂに密着することになるので、粉塵の影響を受けない。

上述した選別機１０によれば、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂから照射され、中間部材５０（より具体的には、第２の層５２）で反射した光３１ａ，３１ｂを第１の光学センサ４０ａおよび第２の光学センサ４０ｂでそれぞれ検出することで、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量を検出できる。中間部材５０は、被選別物９０に関連付けられた光の検出に影響しない位置に配置されるので、選別機１０の選別運転中に第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量をリアルタイムで検出することができる。しかも、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量を検出するための追加的な光学センサを必要としない。

さらに、選別機１０によれば、フロント側の中間部材５０の第１の層５１は、リア側の第２の光源３０ｂからの光３１ｂが移送経路９５側から中間部材５０を透過して第１の光学センサ４０ａに到達することを実質的に防止する。このため、非原料視野Ｖ３では、フロント側の第１の光源３０ａから照射され、中間部材５０で反射した光３１ａをフロント側の第１の光学センサ４０ａで検出する際に、光３１ａと一緒に、リア側の第２の光源３０ｂから照射される光３１ｂが第１の光学センサ４０ａで検出されることがない。したがって、第２の光源３０ｂから照射される光３１ｂの影響を受けることなく、第１の光源３０ａの光量を正確に検出することができる。同様に、第１の光源３０ａから照射される光３１ａの影響を受けることなく、第２の光源３０ｂの光量を正確に検出することができる。換言すれば、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂのうちの一方のみに光量変動が生じても、第１の光源３０ａの光量と、第２の光源３０ｂの光量と、を別々に正確に検出できる。

さらに、選別機１０によれば、配列方向Ｄ１における移送経路９５の両脇で、中間部材５０を利用して、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量を検出する。したがって、片側のみで光量を検出する場合と比べて、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量の局所的な傾向を把握しやすい。例えば、配列方向Ｄ１における一方側のみに光量異常が発生した場合に、当該異常を把握しやすい。

以上に説明した選別機１０では、さらに、中間部材５０を利用して検出される第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量に基づいて、キャリブレーションおよび報知を行うことができる。以下、その構成について説明する。本実施形態では、キャリブレーションは、コントローラ８０のキャリブレーション部８２によって、選別機１０の選別運転中に繰り返し実行される。具体的には、キャリブレーション部８２は、まず、上述のように中間部材５０を利用して取得された第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量を取得する。この光量は、ＲＧＢ色成分ごとに取得される。また、この光量は、配列方向Ｄ１の一方側および他方側のそれぞれについて取得される。つまり、配列方向Ｄ１の一方側に位置する第１の発光素子グループＧ１の光量と、他方側に位置する第２の発光素子グループＧ２の光量と、が別々に取得される。取得される光量は、非原料視野Ｖ３に相当する複数の受光素子４１ａまたは受光素子４１ｂでの検出結果の統計値（例えば、平均値、中央値など）であってもよい。

次いで、キャリブレーション部８２は、取得された光量が第１の範囲内にあるか否かを判断する。第１の範囲は、ＲＧＢ色成分ごとに予め設定されてもよい。この第１の範囲は、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２とによって境界付けられる範囲であり、理想の光量を表す基準値がこの第１の範囲内に含まれる。例えば、第１の閾値ＴＨ１は、基準値に対してマイナス３０％の値として設定されてもよく、第２の閾値ＴＨ２は、基準値に対してプラス３０％の値として設定されてもよい。

判断の結果、第１の発光素子グループＧ１および第２の発光素子グループＧ２の少なくとも一方に関して、光量が第１の範囲から外れた色成分が存在するときは、コントローラ８０は、報知部８５を介してユーザに光量異常を報知する。報知部８５は、選別機１０の操作盤のスクリーン、スピーカ、ライトなどの形態であってもよい。つまり、報知は、スクリーン上での表示、警告音、ライト点灯などの形態で行われ得る。この構成によれば、選別機１０の選別運転中にリアルタイムで第１の光源３０ａまたは第２の光源３０ｂの光量異常を報知できる。したがって、ユーザは、第１の光源３０ａまたは第２の光源３０ｂの光量異常に早期に気付くことができる。その結果、光源異常が発生しているにもかかわらず、選別機１０の選別運転が継続されて、選別精度が悪化することが抑制される。

特に、図４に示した接続形態によれば、一つの発光素子３２ａが故障、劣化などによって点灯不能になると、当該一つの発光素子３２ａが属する発光素子グループＧ１またはＧ２の複数の発光素子３２ａの全てが一緒に消灯する。このため、一つの発光素子３２ａが点灯不能になった際の光量変化が極めて大きくなる。したがって、点灯不能状態を容易に検知して、報知部８５を介して報知することができる。また、点灯不能を検知するための専用の回路を設ける必要が無くなり、コストダウンに繋がる。

一方、ＲＧＢ色成分の全てについて光量が第１の範囲内であれば、次いで、キャリブレーション部８２は、取得された光量が第２の範囲内にあるか否かを判断する。第２の範囲は、ＲＧＢ色成分ごとに予め設定されてもよい。この第２の範囲は、第３の閾値ＴＨ３（ＴＨ１＜ＴＨ３）と第４の閾値ＴＨ４（ＴＨ４＜ＴＨ２）とによって境界付けられる範囲であり、基準値がこの第２の範囲内に含まれる。そして、判断の結果、取得された光量が第２の範囲内になければ、キャリブレーション部８２は、キャリブレーションを実行する。ここでのキャリブレーションとは、検出された光量に応じて第１の光源３０ａ，第２の光源３０ｂの光量を調節する処理である。具体的には、キャリブレーション部８２は、色成分ごと、また、発光素子グループごとに、対応する受光素子４１ａ，４１ｂによる検出結果に基づいて、対応する発光素子３２ａ，３２ｂの光量を調節する。光量の調節によってキャリブレーションを行えば、ノイズを増幅することなく、第１の光源３０ａ，第２の光源３０ｂの光量の変動を補償できる。

本実施形態では、コントローラ８０は、ＰＷＭ制御によって、発光素子３２ａ，３２ｂの光量を調節する。より具体的には、選別機１０の出荷時には、コントローラ８０は、デューティ比５０％で発光素子３２ａ，３２ｂに電圧を印加するように設定されている。そして、キャリブレーション部８２は、デューティ比を増減させることによって、発光素子３２ａ，３２ｂの光量の変動を補償する。つまり、キャリブレーション部８２は、発光素子３２ａ，３２ｂの光量が基準値よりも多いときには、光量が基準値となるようにデューティ比を低減し、発光素子３２ａ，３２ｂの光量が基準値よりも少ないときには、光量が基準値となるようにデューティ比を増大させる。デフォルトのデューティ比を１００％未満とすることによって、光量が基準値よりも多いとき、および、基準値よりも少ないときの両方に対応できる。なお、デューティ比を変更しても、光量が基準値に達しないときは、コントローラ８０は、報知部８５を介して報知を行う。

一方、取得された光量が第２の範囲内にあれば、キャリブレーション部８２は、キャリブレーションを実行しないと決定する。つまり、光量の変動が、キャリブレーションを行う必要が無い程度に小さい場合には、キャリブレーションの実行は控えられる。この形態によれば、コントローラ８０の負荷を低減できる。

上述したコントローラ８０の処理によれば、選別機１０の選別運転中に第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの少なくとも一方の光量の変動が生じても、当該変動をリアルタイムで補償できる。しかも、上述した中間部材５０によって、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの各々の光量を別々に正確に検出できるので、キャリブレーションの精度も高くなる。そして、第１の光学センサ４０ａによって取得される信号の強度と、第２の光学センサ４０ｂによって取得される信号の強度とが、同一の基準範囲内に収まるようにキャリブレーションを行うことができる。このため、判定部８１による判定精度が向上する。

さらに、コントローラ８０の処理によれば、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量変動の程度が、キャリブレーションによって判定精度を適正に確保できる程度であれば、キャリブレーションが実行され、判定精度を適正に確保できない程度であれば、光量異常が報知される。このため、光量変動の程度に応じて、適切な措置をとることができる。

代替実施形態では、キャリブレーション部８２は、検出された光量が第１の範囲内であれば、キャリブレーションを実行する。つまり、検出された光量と基準値との差が、光量異常を報知する必要が無い程度であれば、当該差が非常に小さい場合であっても、キャリブレーションが行われる。この形態によれば、第１の光源３０ａおよび第１の光学センサ４０ａの光量の変動を、より厳密に補償することができる。

さらなる代替実施形態では、キャリブレーション部８２は、発光素子３２ａ，３２ｂの光量を調節する態様に代えて、原料視野Ｖ２に相当する受光素子４１ａ，４１ｂによって取得される信号についてのゲインを調節することによって、キャリブレーションを実行する。つまり、キャリブレーション部８２は、発光素子３２ａ，３２ｂの光量が基準値よりも多いときには、その比率分だけゲインを低減し、発光素子３２ａ，３２ｂの光量が基準値よりも少ないときには、その比率分だけゲインを増大させる。ゲインの変更は、本実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータでのゲインを変更することによって行われるが、第１の光学センサ４０ａおよび第２の光学センサ４０ｂが増幅回路を内蔵している場合は、当該増幅回路のゲインが変更されてもよい。この形態によれば、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量調節能力に関係なく、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量の変動を補償できる。

さらなる代替実施形態では、キャリブレーション部８２は、発光素子３２ａ，３２ｂの光量を調節する態様と、ゲインを調節する態様と、を組み合わせて、キャリブレーションを実行する。例えば、デフォルトのデューティ比を１００％に設定しておいてもよい。この場合、キャリブレーション部８２は、発光素子３２ａ，３２ｂの光量が基準値よりも多いときには、光量が基準値となるようにデューティ比を低減させ、発光素子３２ａ，３２ｂの光量が基準値よりも少ないときには、その比率分だけゲインを増大させる。この形態によれば、発光素子３２ａ，３２ｂの光量が適正な範囲内であるときに、光量を十分に確保できる。あるいは、デフォルトのデューティ比を１００％未満（例えば、９０％）に設定しておき、デューティ比を１００％に増大させても光量が基準値に達しないときに、不足分の光量に関してゲインの調節が行われてもよい。

図５は、代替実施形態としての中間部材１５０の断面を示している。中間部材１５０は、第１の層１５１と第２の層１５２とを備えている。第１の層１５１および第２の層１５２は、図３に示した第１の層５１および第２の層５２と同一の材料からそれぞれ形成されている。中間部材１５０は、第１の層１５１のみからなる１層構造部分と、第１の層１５１と第２の層１５２とからなる２層構造部分と、を有している点においてのみ、中間部材５０と異なっている。２層構造部分は、中間部材５０と同様の機能を有している。１層構造部分は、光を実質的に反射しない低反射領域として機能する。第１の光学センサ４０ａは、２層構造部分での反射光を検出する受光素子４１ａと、低反射領域の光を検出するが、上記反射光は検出しない受光素子４１ａと、を備えている。この点は、第２の光学センサ４０ｂも同様である。低反射領域の光の検出結果は、上記反射光の検出結果に対してオフセット補正またはゲイン補正を行うために使用され得る。低反射領域は、例えば、全反射率が１０％以下の領域であってもよい。

上述したキャリブレーション処理および報知処理は、任意のタイミングで実施可能である。例えば、これらの処理は、選別機１０の選別運転中に代えて、または、加えて、選別機１０の運転開始前に行われてもよい。さらに、選別機１０が、ワイパーによって透明部材２１ａ，２１ｂを清掃可能に構成されており、かつ、選別処理を一時的に中断して清掃を行うように構成されている場合には、キャリブレーション処理および報知処理が当該清掃時に行われてもよい。

あるいは、キャリブレーション部８２は、選別機１０の選別運転中にのみにキャリブレーションを実行してもよい。この場合、コントローラ８０は、選別機１０の選別運転停止中に選別運転中よりも第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量を低減させてもよい（この処理を光量低減処理とも呼ぶ）。光量の低減は、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂに供給する電流の値を下げることによって行われてもよい。光量低減処理によれば、消費電力の低減、および、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの劣化の抑制を図りつつ、キャリブレーションを良好に実行できる。この場合、選別運転停止中の電流値は、選別運転中の電流値の５～５０％（例えば、１０％）であってもよい。

選別運転停止中に第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂへの電流供給を完全には停止しない構成によれば、選別運転停止状態から選別運転を再開したときに、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの温度が収束して、それらの明るさが安定するまでの時間を短縮できる。つまり、暖気状態、または、それに近い状態を維持できる。

光量低減処理は、光学検出部２０を収容する開閉式機体カバーを備える選別機１０に適用すれば、特に有効である。この場合、作業者が光学検出部２０のメンテナンス作業のために機体カバーを開いたときに、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂが眩しすぎて作業を行いにくいとった事象が生じない。しかも、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂが完全に消灯する訳ではないので、選別機１０の周囲が暗い場合であっても、光学検出部２０が適度に照明される。このため、作業性が良い。

さらに、光量低減処理は、選別運転停止中かつ機体カバーが開いている場合（以下、第１の場合と呼ぶ）と、選別運転停止中かつ機体カバーが閉まっている場合（以下、第２の場合と呼ぶ）と、で異なる態様で行われてもよい。例えば、コントローラ８０は、第１の場合に、第２の場合よりも、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの光量を低減してもよい。例えば、第１の場合の電流値が選別運転中の電流値の５％であり、第２の場合の電流値が選別運転中の電流値の１０％であってもよい。この構成によれば、第２の場合では、上記の暖気に関する効果を高めることができ、第１の場合では、上記の作業性に関する効果を高めることができる。機体カバーの開閉は、公知の任意の方式のセンサによって、機械的、電気的、光学的または磁気的に検知されてもよい。

上述した光量低減処理は、キャリブレーション処理と切り離して実現することも可能である。例えば、コントローラ８０は、開閉式のカバーを開けたことをセンサで検知したときに光量低減処理を実行してもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、任意の省略が可能である。

例えば、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂは、ＬＥＤに代えて、任意の形式の発光素子によって構成されてもよい。発光素子は、例えば、蛍光灯、ＥＬなどであってもよい。また、選別機１０は、第１の光源３０ａ，３０ｂに代えて、または、加えて、近赤外線を照射する光源を備えていてもよい。この場合、近赤外光源用に、中間部材５０と同等の機能を有する追加的な中間部材が設けられてもよく、近赤外光源に関して、キャリブレーション処理および報知処理が行われてもよい。

さらに、中間部材５０の第１の層５１が省略されてもよい。あるいは、上述のキャリブレーション処理および報知処理の一方のみが実行されてもよい。あるいは、図４に示す接続形態は、他の種々の構成と切り離して、単独で採用されてもよい。例えば、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂは、複数の発光素子が直列に電気的に接続された発光素子グループを複数備えていてもよい。コントローラ８０は、原料視野Ｖ２に相当する受光素子４１ａまたは受光素子４１ｂの検出結果に基づいて、点灯不能状態の発生の有無を判断してもよい。この場合、非原料視野Ｖ３に相当する受光素子４１ａおよび受光素子４１ｂも省略され得る。また、コントローラ８０は、検出される受光素子４１ａまたは受光素子４１ｂの光量が所定値以下のときに、光量異常を報知してもよい。

また、第１の光学センサ４０ａおよび第２の光学センサ４０ｂの一方が省略されてもよく、あるいは、第１の光源３０ａおよび第２の光源３０ｂの一方が省略されてもよい。このような省略に伴い、被選別物９０に関連付けられた光は、反射光および透過光の一方とされてもよい。

さらに、中間部材５０の設置数は、１以上の任意の数とすることができる。

１０...選別機
２０...光学検出部
２１ａ，２１ｂ...透明部材
３０ａ...第１の光源
３０ｂ...第２の光源
３１ａ，３１ｂ...光
３２ａ，３２ｂ...発光素子
４０ａ...第１の光学センサ
４０ｂ...第２の光学センサ
４１ａ，４１ｂ...受光素子
５０，１５０...中間部材
５１，１５１...第１の層
５２，１５２...第２の層
７１...貯留タンク
７２...フィーダ
７３...シュート
７４...良品排出樋
７５...不良品排出樋
７６...エジェクタ
７７...エア
８０...コントローラ
８１...判定部
８２...キャリブレーション部
８５...報知部
９０，９１，９２...被選別物
９５...移送経路
Ｇ１...第１の発光素子グループ
Ｇ２...第２の発光素子グループ
Ｄ１...受光素子の配列方向
Ｖ１...第１の光学センサおよび第２の光学センサの総視野
Ｖ２...第１の光学センサおよび第２の光学センサの原料視野
Ｖ３...第１の光学センサおよび第２の光学センサの非原料視野

Claims (4)

1. 光学式選別機であって、
   移送経路上を移送中の被選別物に光を照射するように構成された光源と、
   前記光源から照射され、前記被選別物に関連付けられた光を検出するように構成された光学センサと、
   前記被選別物に関連付けられた光に関して前記光学センサによって取得される信号に基づいて、前記被選別物についての異物および／または不良品の判定を行うように構成された判定部と、
   前記光源から前記被選別物への前記光の照射方向における前記光源と前記移送経路との間の位置であって、前記被選別物に関連付けられた前記光の検出に影響しない位置に配置される少なくとも一つの中間部材であって、前記光源から照射される前記光を反射する反射領域を有する少なくとも一つの中間部材と、
   前記光源および前記光学センサと、前記移送経路と、を仕切る透明部材と
   を備え、
   前記光学センサは、さらに、前記光源から照射され、前記反射領域で反射した光を検出するように構成され、
   前記少なくとも一つの中間部材は、前記透明部材に対して前記移送経路と反対側に配置され、
   前記光源は、
   前記移送経路に対する第１の側に配置される第１の光源と、
   前記第１の側と反対の第２の側に配置される第２の光源と
   を備え、
   前記光学センサは、前記第１の側に配置される第１の光学センサと、前記第２の側に配置される第２の光学センサと、のうちの少なくとも一方を備え、
   前記少なくとも一つの中間部材は、前記第１の光源からの光および前記第２の光源からの光の両方が届く位置に配置されており、
   前記少なくとも一つの中間部材は、光非透過性を有し、光が前記移送経路側から前記少なくとも一つの中間部材を透過して前記光学センサに到達することを実質的に防止する
   光学式選別機。
2. 光学式選別機であって、
   移送経路上を移送中の被選別物に光を照射するように構成された光源と、
   前記光源から照射され、前記被選別物に関連付けられた光を検出するように構成された光学センサと、
   前記被選別物に関連付けられた光に関して前記光学センサによって取得される信号に基づいて、前記被選別物についての異物および／または不良品の判定を行うように構成された判定部と、
   前記光源から前記被選別物への前記光の照射方向における前記光源と前記移送経路との間の位置であって、前記被選別物に関連付けられた前記光の検出に影響しない位置に配置される少なくとも一つの中間部材であって、前記光源から照射される前記光を反射する反射領域を有する少なくとも一つの中間部材と
   を備え、
   前記光学センサは、さらに、前記光源から照射され、前記反射領域で反射した光を検出するように構成され、
   前記光源は、前記移送経路に対する第１の側に配置される第１の光源と、前記第１の側と反対の第２の側に配置される第２の光源と、を備え、
   前記光学センサは、前記第１の側に配置される第１の光学センサと、前記第２の側に配置される第２の光学センサと、を備え、
   前記少なくとも一つの中間部材は、前記第１の光源から照射される前記光を反射するように前記第１の側に配置された第１の中間部材と、前記第２の光源から照射される前記光を反射するように前記第２の側に配置された第２の中間部材と、を備え、
   前記第１の中間部材および前記第２の中間部材の各々は、前記第１の光源からの光および前記第２の光源からの光の両方が届く位置に配置されており、
   前記第１の中間部材は、光非透過性を有し、前記第２の光源からの光が前記第１の中間部材を透過して前記第１の光学センサに到達することを実質的に防止し、
   前記第２の中間部材は、光非透過性を有し、前記第１の光源からの光が前記第１の中間部材を透過して前記第２の光学センサに到達することを実質的に防止する
   光学式選別機。
3. 請求項２に記載の光学式選別機であって、
   前記第１の中間部材で反射した光についての前記第１の光学センサによる検出結果と、前記第２の中間部材で反射した光についての前記第２の光学センサによる検出結果と、に基づいて、前記第１の光源の光量と前記第２の光源の光量とのバランスを図るようにキャリブレーションを実行可能に構成されたキャリブレーション部を備える
   光学式選別機。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光学式選別機であって、
   前記光源は、複数の発光素子が直列に電気的に接続された発光素子グループを複数備える
   光学式選別機。

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