JP7088337B1 - 粒状物の跳ね検出装置及び跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流下する粒状物の跳ねを定量的に把握することが可能な、光学式選別機を提供すること。【解決手段】粒状物２を搬送させる搬送手段と、前記搬送手段により搬送される前記粒状物２を撮像可能な撮像手段４，５と、前記撮像手段４，５によって取得したデータに基づいて、前記搬送手段上を搬送される前記粒状物２における跳ねの有無を判別可能な跳ね判別手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、流下する粒状物の跳ねを検出可能な、粒状物の跳ね検出装置及び跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置に関する。

従来、光学式の粒状物選別装置においては、複数の種類の穀粒等の粒状物を対象として選別作業を行うことができる。しかし、粒状物の種類や形状、大きさ、流量等によっては搬送手段となるシュート上での流下状態が異なることが想定される。このような状況で粒状物がシュート上を流下すると、粒状物がシュート上を跳ねながら（バウンドしながら）流下することとなる。粒状物がシュート上を跳ねながら流下すると、粒状物がシュート下端から放出される際に正常な流下軌跡を通過せず、正確に粒状物を選別することができない。これが、粒状物選別装置にあっては、選別精度低下の要因となる。

光学式の粒状物選別装置においては、従来から前述した粒状物の「跳ね」を抑制するために様々な技術的手段が講じられている。

特許文献１には、真に球形状ではない大豆を被選別物とした場合であってもシュート上での「跳ね」を抑制することができる粒状物選別装置が開示されている。このものは、粒状物を流下させるシュートのシュート底面に噴風孔を多数設け、この噴風孔から被選別物に噴風すべく上記シュート底面の背面側に蓄気室を設けて、この蓄気室に送風機を連通させるという技術的手段を講じたものである。すなわち、シュート上を流下する被選別物は、噴風孔からの噴風によってわずかに浮上しながら流下することとなる。これにより、被選別物が傾斜したシュートの底面に接触して跳ねることなく整列した流下状態となり、検出部における被選別物の流下軌道を同一にすることができるといった作用・効果の記載がある。

しかしながら、特許文献１に記載の発明にあっては、シュート底面に噴風孔を多数設け、この噴風孔から被選別物に噴風すべく上記シュート底面の背面側に蓄気室を設けて、この蓄気室に送風機を連通させるという大掛かりな構成が必要となる。また、種々の穀粒等の粒状物の種類や形状、大きさ、流量等に臨機応変に対応するのが難しいといった問題がある。

特許文献２は、上記同様、真に球形状ではない大豆を被選別物とした場合の粒状物選別装置の発明であって、傾斜流下路の上端部に、当該傾斜流下路への大豆の供給量を調整するシャッターを設け、さらに、その下流側に振動供給路と傾斜流下路とを直線状に配置して、傾斜流下路を流下する大豆の「跳ね」を抑制しようとしたものである。
しかしながら、特許文献２に記載の発明も特許文献１に記載の発明と同様に、種々の穀粒等の粒状物の種類や形状、大きさ、流量等に臨機応変に対応するのが難しいといった問題がある。

特許文献３及び特許文献４には、長粒種米のような細長い粒状物や、パーボイル米のような表面に粘性を有する粒状物を被選別物とし、これを大量に供給した場合であっても、粒状物の流れのムラや、粒状物がシュート上で跳ねて流下方向に分散することを抑制することのできる光学式選別機用のシュートが開示されている。

すなわち、特許文献３には、複数の突部が形成される表面を有して被選別物を振動フィーダから受け取る第一部分と、当該第一部分から連続し、下端から被選別物を自由落下させる第二部分とをシュートに備えた構成が開示されている。これにより、振動フィーダから供給される被選別物を受け取る第一部分が、複数の突部が形成される表面を有するため、当該第一部分に落下する被選別物を確実に分散させることができ、粒状物の流れのムラを防ぐ。その結果、不良品の検出ミスを防ぎ、選別精度を向上させることができるとの作用・効果の記載がある。

また、特許文献４には、粒状物が流下するシュートの表面全体に滑らかな起伏を形成することで、粒状物が互いに重なったり結合したりした状態で流下することや、粒状物の流れのムラや跳ねを抑制することが記載されている。
しかしながら、特許文献３及び特許文献４に記載の発明は、長粒種米のような細長い粒状物やパーボイル米のような表面に粘性を有する粒状物に特化したものであり、種々の穀粒等の粒状物の種類や形状、大きさ、流量等に臨機応変に対応するのが難しいといった問題がある。

特許文献５には、手動で螺子を回転させてシュートの傾斜角度を可変とした技術が開示されている。すなわち、シュートの傾斜角度を微調整することで、穀粒の正常な流下軌跡を維持させ、穀粒の品質を光学的に判別することが記載されている。

特開昭６３－０８４６８０号公報 特開昭６３－０９３３８７号公報 特開２０１３－０００６８４号公報 特開２０１３－０４３１６４号公報 実公昭６０－２６０１１号公報

本発明者らは、特許文献５に記載の考案のように、シュートの傾斜角度を可変とするという簡単な操作であれば、種々の穀粒等の粒状物の種類や形状、大きさ、流量等に適宜対応することが可能であると考えた。しかしながら、シュートの傾斜角度が、種々の穀粒等の粒状物の種類や形状、大きさ、流量等に応じて適正であるのかどうか（例えば、真に球形状ではない大豆や、長粒種米のような細長い粒状物、パーボイル米のような表面に粘性を有する粒状物など、それぞれに「跳ね」の生じない適正な傾斜角度は何度か）は全く解明されておらず不明であった。すなわち、シュートの傾斜角度の調整は、従来から作業者の目視によって感覚的に行われているために、作業者による選別精度のバラツキが生じている虞（おそれ）がある。

本発明は上記問題点にかんがみ、シュート上を流下する粒状物の跳ねを定量的に把握することが可能な粒状物の跳ね検出装置及び跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置を提供することを技術的課題とする。また、流下する粒状物の跳ねを抑制する跳ね抑制装置を備え、上記跳ね検出装置による跳ねの検出信号に基づいて跳ね抑制装置を制御し、粒状物の選別精度を向上させることが可能な粒状物選別装置を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するため本発明は、
粒状物を搬送させる搬送手段と、
前記搬送手段により搬送される前記粒状物を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段によって取得したデータに基づいて、前記搬送手段上を搬送される前記粒状物における跳ねの有無を判別可能な跳ね判別手段と、を備えたことを特徴とする粒状物の跳ね検出装置とした。

また、請求項２記載の発明では、
前記撮像手段は、
前記搬送手段により搬送される前記粒状物を一方側から撮像可能な第１撮像手段と、
前記第１撮像手段と対向する他方側から前記粒状物を撮像可能な第２撮像手段と、を備え、
前記跳ね判別手段は、前記第１撮像手段によって撮像された前記粒状物の画像と前記第２撮像手段によって撮像された前記粒状物の画像との画素ずれの検出結果に基づいて、前記粒状物における跳ねの有無を判別可能であることを特徴とする跳ね検出装置とした。

さらに、請求項３記載の発明では、
前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記搬送手段により搬送される前記粒状物の跳ねを抑制することが可能な跳ね調整手段を備えることを特徴とする粒状物の跳ね検出装置とした。

そして、請求項４記載の発明では、
前記搬送手段により搬送される前記粒状物に対して噴風を噴射することが可能なエジェクタを備え、
前記跳ね調整手段は、前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記エジェクタによる噴風の噴射時間及び／又は噴射範囲を調整可能である
請求項３に記載の粒状物の跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置とした。

また、請求項５記載の発明では、
前記搬送手段は、前記粒状物を一定方向に流下させるシュートであり、
前記シュートから放出された前記粒状物に対して噴風を噴射することが可能なエジェクタと、
前記シュートの傾斜角度を調整可能なシュート傾斜角調整機構と、
前記シュートを流下する前記粒状物の跳ねを抑制することが可能な跳ね調整手段と、を備え、
前記跳ね調整手段は、前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記シュートの傾斜角度と、前記エジェクタによる噴風の噴射時間及び／又は噴射範囲と、を調整可能である
請求項１又は２のいずれかに記載の粒状物の跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置とした。

そして、請求項６記載の発明では、
前記搬送手段は、前記粒状物を一定速度で搬送方向に投げ出して自由落下させるベルトコンベアであり、
前記ベルトコンベアから放出された前記粒状物に対して噴風を噴射することが可能なエジェクタと、
前記ベルトコンベア上で搬送される前記粒状物の跳ねを抑制可能な跳ね調整手段と、
を備え、
前記跳ね調整手段は、前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記ベルトコンベアのベルトテンションの張力、前記ベルトコンベアの搬送速度、及び前記ベルトコンベアと同期して前記粒状物を前記ベルトコンベアに押し付ける押し付けローラの押し付け力のうちのいずれかと、前記エジェクタによる噴風の噴射時間及び／又は噴射範囲と、を調整可能である
請求項１又は２のいずれかに記載の粒状物の跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置とした。

上記発明によれば、撮像手段によって、流下する粒状物の跳ねの有無を判別することが可能となり、これに基づいて、粒状物の跳ねを抑制する措置を実行することが可能となる。例えば、光学式の粒状物選別装置に本発明を適用することにより、不良粒の選別精度を向上することが可能となる。

上記発明によれば、第１撮像手段と第２撮像手段とによって撮像された粒状物の画像から、定量的に画素ずれを検出することが可能となり、粒状物における跳ねの有無を高精度に判別することができる。

上記発明によれば、跳ねの判別結果に基づいて、跳ね調整手段により、粒状物の跳ねを抑制することができる。

上記発明によれば、跳ね調整手段により、画素ずれ検出手段の検出結果に基づくエジェクタによる噴風の噴射時間及び／又は噴射範囲が調整可能となり、選別対象となる粒状物を確実に選別することができる。

光学式選別機に備えられた、粒状物の品質を判別するための撮像手段を利用し、跳ね検出することが可能となる。これにより、新たに跳ね検出のための撮像手段を設ける必要がなくなり、既存の品質を判別するための撮像手段によって効率的に、低コストで跳ね検出が可能となる。

本実施形態における光学式選別機の運転前の制御フローである。 撮像手段による、通常の流下軌跡から外れた粒状物の撮像態様を説明する図である。 画素ずれが縦ずれである場合の態様を示した図である。 画素ずれに基づく跳ね量の閾値を説明する図である。 撮像手段による、通常の流下軌跡から外れた粒状物の撮像態様を説明する図である。 画素ずれが横ずれである場合の態様を示した図である。 流下する粒状物の画素ずれを示した図である。 本実施形態における光学式選別機の運転中の制御フローである。 エジェクタによる噴風の噴射範囲を説明する図である。 シュートの傾斜角度を調整する機構を説明する断面図である。 シュートの傾斜角度を調整する機構の別実施形態を説明する断面図である。 粒状物の飛散率に基づくシュートの傾斜角度の制御フロー図である。 飛散率と傾斜角度調整回数の関係を示したグラフである。 粒状物の飛散率に基づくシュートの傾斜角度の別実施形態による制御フロー図である。 飛散率と傾斜角度調整回数の関係を示したグラフである。

以下、本実施形態における粒状物の跳ね検出装置について図面を用いて説明する。
本実施形態の粒状物の跳ね検出装置は、例えば、粒状物２を選別する光学式の粒状物選別装置（光学式選別機１）に備えられる。そして、シュート３上を流下するとともに、当該シュート３下端から放出されて自由落下により光学検出部に至る被選別物としては、米、麦、豆類、コーンなどの穀粒のほか、工業製品の原料となるガラス製や樹脂製の粒状物２などを適宜選択することができる。

（試運転中における跳ね検出）
図１には、本実施形態の光学式選別機１の稼働運転前の試運転において、シュート３上を流下する被選別物としての粒状物２の跳ねを検出することと、粒状物２の跳ねの検出結果から粒状物２の跳ねを抑制するように調整することとを併せた制御フローが示されている。光学式選別機１の稼働運転前の試運転では、シュート３上を流下する粒状物２に跳ねが生じていると、粒状物２がシュート３下端から放出されて自由落下する際に、通常の流下軌跡から外れた軌道で粒状物２が光学検出部によって検出される。そして、光学検出部における跳ねの検出結果に応じて、シュート３上を流下する粒状物２の跳ねを抑制するように必要な調整が行われる。

図２に示すように、光学式選別機１には、粒状物２を流下させるシュート３と、当該シュート３下端から放出されて自由落下する粒状物２を撮像することが可能な撮像手段４，５と、当該撮像手段４，５から取得した画像データを分析して良品・不良品を判別するとともに、不良品と判別された場合に除去信号を出力して選別部のエジェクタを駆動するなどの制御を行う不図示の制御部と、を少なくとも備えている。

続いて、本実施形態における光学式選別機１における粒状物２の跳ね検出装置の制御構成について図１の制御フローに基づいて説明する。まず、光学式選別機１の稼働運転前の試運転では、不図示の制御部が備える画素ずれ検出手段によって、粒状物２の前方画像（フロント画像）と後方画像（リア画像）との差分が算出される（ステップＳ１０１）。

より詳細に説明すると、図２に示されるように、シュート３下端から放出された粒状物２は、一方側（本実施形態では前方）から撮像することが可能な第１撮像手段４と、流下軌跡６を挟んで前記第１撮像手段４と対向する他方側（本実施形態では後方）から粒状物２を撮像することが可能な第２撮像手段５とによって、粒状物２の前方画像と後方画像とがそれぞれ撮像される。粒状物２がシュート３上を跳ねることなく正常にシュート３下端から放出される場合は、粒状物２が流下軌跡６に沿った軌道で自由落下し、点Ａにおいて、第１撮像手段４と第２撮像手段５とによって撮像されることとなる。このとき、第１撮像手段４と第２撮像手段５とは、いずれも点Ａを監視するように焦点が合わされており、粒状物２が点Ａに到達したときの第１撮像手段４と第２撮像手段５とによる撮像のタイミングは、ほぼ同じタイミングとなる。

一方、粒状物２がシュート３上で跳ね、シュート３下端から放出されて自由落下する際、通常の流下軌跡６よりも上方に外れた軌道で流下した場合（図２の符号２の黒色楕円）には、まず、第１撮像手段４によって符号２の黒色楕円が撮像される（図２の左側の図を参照）。次いで、図２の左側の図から、わずかに粒状物２が自由落下して図２の右側の図に示された位置に至ったタイミングで、第２撮像手段５によって符号２の黒色楕円が撮像される。

すなわち、第１撮像手段４と第２撮像手段５とがともにラインセンサであり、点Ａを監視しているとすれば、図２の左側の図に示したタイミングで第１撮像手段４によって符号２の黒色楕円を撮像するときは、第２撮像手段５では、符号２の黒色楕円は監視されていない。その後、図２の右側の図に示したタイミングになると、第１撮像手段４では符号２の黒色楕円は撮像できず、第２撮像手段５により符号２の黒色楕円が監視されることになる。つまり、第１撮像手段４と第２撮像手段５とで、撮像される粒状物２の撮像位置が異なり、それぞれの撮像手段４，５が撮像するタイミングに時間差が生じることとなる。なお、撮像画像は点Ａからずれているので、焦点（ピント）はわずかにぼけているかも知れない。

したがって、第１撮像手段４によって撮像された粒状物２の前方画像と、第２撮像手段５によって撮像された粒状物２の後方画像を重ねると、図３に示されるように、流下方向に撮像タイミングの時間差による画素ずれが生じる（以下、流下方向の画素ずれを「縦ずれ」という。）。画素ずれは、不図示の制御部における画素ずれ検出手段によって、前方画像と後方画像との差分として定量的に算出される。画素ずれは、正常な流下軌跡６からの粒状物２の跳ねが大きくなるほど大きくなる。

本実施形態では、画素ずれの面積を算出し、撮像された粒状物２の全体面積に対する画素ずれの割合によって、粒状物２の跳ねを定量的に把握できるように構成されている。しかし、粒状物２の跳ねを定量的に把握する方法としては、必ずしも面積によるものに限られるものではなく、例えば、前方画像の粒状物２の重心位置と、後方画像の粒状物２の重心位置との離間距離を算出することで、粒状物２の跳ねを定量的に把握することも可能である。

次いで、図１の制御フロー図では、撮像された粒状物２が、跳ねた粒状物２であるか否かが判別される（ステップＳ１０２）。撮像された粒状物２が跳ねた粒状物２であるか否かは、跳ねの程度を判別することにより行われ、図４に示されるように、画素ずれ検出手段によって検出された画素ずれの割合（例えば、撮像された各粒状物の面積和における、画素ずれ面積和の割合）を跳ね量とし、当該跳ね量に所定の閾値を設定して、不図示の制御部における跳ね判別手段によって粒状物２の跳ねを判別している。ステップＳ１０２において、跳ね量が閾値Ａ未満（領域１）であれば、粒状物２は跳ねた粒状物２ではないと判別し、ステップＳ１０９に至り、試運転を終了して通常の稼働運転が開始可能となる。なお、図４における跳ね量の閾値Ａを０（閾値Ａ＝０）とし、画素ずれが僅かでも検出されれば、粒状物２が跳ねた粒状物２であるとしてステップＳ１０３の判断処理へ進むように構成することも可能である。

一方、ステップＳ１０２における判別において、跳ね量が図４に示される閾値Ａ以上（領域１又は領域２）であると判断された場合（閾値Ａ≦跳ね量）は、粒状物２が跳ねた粒状物２であると判別され、ステップＳ１０３の判断処理へ進む。そして、ステップＳ１０３では、検出された画素ずれに基づく跳ね量が図４に示される閾値Ｂ以上（領域３）であるか否かが判別される。

ステップＳ１０３において画素ずれに基づく跳ね量が図４に示される閾値Ｂ以上（領域３）でないと判別された場合（閾値Ａ≦跳ね量＜閾値Ｂ）は、粒状物２に対して噴風を噴射して選別するエジェクタの、噴風の噴射範囲を拡大する制御が跳ね調整手段によって実行される（ステップＳ１０８）。図９には、粒状物２に対する噴風の噴射範囲の一例が図示されているが、エジェクタによる噴風の噴射時間を延長することで、粒状物２の流下方向における噴風の噴射範囲を拡大することができる。これにより、流下方向に画素ずれのある粒状物２に対して確実に噴風を噴射することができるので、粒状物２の選別精度をより向上させることができる。

一方、ステップＳ１０３において画素ずれに基づく跳ね量が図４に示される閾値Ｂ以上（領域３）であると判別された場合（閾値Ｂ≦跳ね量）は、画素ずれに基づく跳ね量が閾値Ｂを超えたと判別した回数をカウントアップ（ステップＳ１０５）するとともに、粒状物２の跳ねを抑制する調整が跳ね調整手段によって行われる（ステップＳ１０６）。本実施形態における粒状物２の跳ねを抑制する調整は、後述するシュート傾斜角調整機構によって光学式選別機１のシュート３の傾斜角度を変更することや、粒状物２の流量を調節することによって行われる。

粒状物２の跳ねを抑制する調整が行われた後は、図１に示されるようにループして繰り返し粒状物２の跳ねが監視される。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３において画素ずれに基づく跳ね量が閾値Ｂ以上（領域３）であると判別された回数Ｎが、予め設定した設定回数（本実施形態では５回）を超えたか否かが判別される。回数Ｎが予め設定した設定回数を超えたと判別された場合は、不図示の表示装置や発光手段などでアラーム表示が行われるとともに、シュート３へ粒状物２を供給するフィーダ８（図１０等参照）の動作が停止される（ステップＳ１０７）。

（稼働運転中における跳ね検出）
図８には、前述した試運転の後に行われる稼働運転中の制御フローが示されている。光学式選別機１の稼働運転中においても、試運転時と同様に、流下する粒状物２の跳ねを監視し、光学式選別機１に対する必要な調整が行われる。

光学式選別機１の稼働運転中は、図１の試運転時のステップＳ１０１と同様に、不図示の制御部が備える画素ずれ検出手段によって、粒状物２の前方画像と後方画像との差分が算出される（ステップＳ２０１）。図７には、シュート３上を流下しシュート３下端から放出された複数の粒状物２の画素ずれのイメージ画像が示されている。図示されるように、第１撮像手段４によって撮像された粒状物２の前方画像と、第２撮像手段５によって撮像された粒状物２の後方画像とを重ねることによって、重複画素以外の部分が画素ずれとして検出される。そして、画素ずれは、画素ずれ検出手段によって前方画像と後方画像との差分として定量的に算出される。

本実施形態では、画素ずれを面積として算出しているが、必ずしも面積に限られるものではなく、前方画像の粒状物２の重心位置と、後方画像の粒状物２の重心位置との離間距離を算出するように構成することも可能である。

続いて、図８の制御フロー図では、撮像された粒状物２が跳ねた粒状物２であるか否かが判別される（ステップＳ２０２）。撮像された粒状物２が跳ねた粒状物２であるか否かは、前述した試運転時の制御と同様に、画素ずれ検出手段によって検出された画素ずれの割合を跳ね量とし、当該跳ね量に所定の閾値を設定して判別を行っている（図４参照）。ステップＳ２０２において、跳ね量が閾値Ａ未満（領域１）であれば、粒状物２は跳ねた粒状物２ではないと判別し、ループして繰り返し粒状物２に跳ねがあるか否かが監視される。なお、図４における跳ね量の閾値Ａを０（閾値Ａ＝０）とし、画素ずれが僅かでも検出されれば、粒状物２が跳ねた粒状物２であるとしてステップＳ２０３の判断処理へ進むように構成することも可能である。

一方、ステップＳ２０２における判別において、跳ね量が図４に示される閾値Ａ以上（領域１又は領域２）であると判断された場合（閾値Ａ≦跳ね量）は、粒状物２が跳ねた粒状物２であると判別され、ステップＳ２０３の判断処理へ進む。そして、ステップＳ２０３では、検出された画素ずれに基づく跳ね量が図４に示される閾値Ｂ以上（領域３）であるか否かが判別される。

ステップＳ２０３において画素ずれに基づく跳ね量が図４に示される閾値Ｂ以上（領域３）でないと判別された場合（閾値Ａ≦跳ね量＜閾値Ｂ）は、試運転時と同様に、粒状物２に対して噴風を噴射して選別するエジェクタの噴風の噴射範囲を、画素ずれに基づく跳ね量の程度に応じて跳ね調整手段によって拡大する制御が実行される（ステップＳ２０８）。

一方、Ｓ２０３において画素ずれに基づく跳ね量が図４に示される閾値Ｂ以上（領域３）であると判別された場合（閾値Ｂ≦跳ね量）は、画素ずれに基づく跳ね量が閾値Ｂ以上（領域３）と判別された回数をカウントアップ（ステップＳ２０５）するとともに、エジェクタによる噴風の噴射範囲を、画素ずれに基づく跳ね量の程度に応じて跳ね調整手段によって拡大する制御が実行される（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６において実行される噴射範囲の拡大範囲は、ステップＳ２０８で行われる噴射範囲の拡大範囲よりも大きなものとなる。

ステップＳ２０６によってエジェクタによる噴風の噴射範囲を拡大する制御が実行された後は、図８に示されるようにループして繰り返し粒状物２が跳ねた粒状物２であるか否かが監視される。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において画素ずれが閾値を超えたと判断された回数Ｎが、予め設定した設定回数（本実施形態では５回）を超えたか否かが判定される。回数Ｎが予め設定した設定回数を超えた場合は、不図示の表示装置や発光手段などでアラーム表示が行われるとともに、シュート３へ粒状物２を供給するフィーダ８（図１０等参照）の動作が停止される（ステップＳ２０７）。

以上、試運転中及び稼働運転中における制御態様を説明したが、画素ずれに基づく跳ね量の各閾値の設定に際しては、試運転中及び稼働運転中ともに、それぞれ同じ閾値を設定してもよいし、試運転中と稼働運転中とでそれぞれ異なる閾値を設定するようにしてもよい。また、前述の実施形態では、画素ずれの面積と粒状物２の全体面積に対する画素ずれの割合から跳ね量を算出し、閾値を設定することによって各判別処理を行った。しかし、必ずしもこのような形態に限られるものではなく、上記画素ずれの割合に閾値を設定するようにしてもよい。また、前述した実施形態では、粒状物２の跳ねの程度を判別するために、画素ずれに基づく跳ね量を求めたが、跳ねの程度を判別する方法として飛散率を求めるようにしてもよい。すなわち、シュート３を流下する単位粒数当たりの跳ねた粒状物２の粒数の割合によって飛散率を求め、当該飛散率に閾値を設定して各判別処理を行うことも可能である。さらに、前述したように、前方画像の粒状物２の重心位置と、後方画像の粒状物２の重心位置との離間距離に基づいて跳ね量を算出し、閾値を設定してもよいし、上記重心位置の離間距離に閾値を設定するようにしてもよい。

（比較試験の結果）
上記した本実施形態の粒状物の跳ね検出装置を備えた光学式選別機１において、粒状物２の選別精度について比較試験を行った。比較試験は以下に示す３つの条件で行った。
試験（１）では、粒状物２の跳ねの有無に関わらず、品質的に不良粒であると判定された粒状物２に対して、通常の噴射範囲でエジェクタの動作を行った。
試験（２）では、不良粒の選別率９９．９９％を目指して、粒状物２の跳ねの有無に関わらず、不良粒と判定された全ての粒状物２に対して、エジェクタによる噴射時間を延長し、流下方向の噴風の噴射範囲を拡大した。
試験（３）では、跳ねた不良粒に対してのみ、エジェクタの噴射時間を延長して流下方向の噴風の噴射範囲を拡大し、跳ねていない不良粒に対しては試験（１）と同様に、通常の噴射範囲でエジェクタの動作を行った。

上記した比較試験の結果、試験（２）の条件下では、不良粒であると判定された粒状物２の選別率は、ほぼ１００％であったが、不良粒ではないものも多く選別されてしまい、エジェクタによって選別された粒状物２のうち、約半分が不良粒ではないものが選別されてしまっていた。一方、本実施形態のような制御で行った試験（３）の条件下では、試験（１）よりも高い選別率となり、さらに、選別された粒状物２のうち、ほとんどの粒状物２が実際に不良粒であった。

以上の比較試験の結果から、跳ねた粒状物２に対してのみ噴射時間を延ばして噴風の噴射範囲を拡大することで、不良粒であるとして選別された粒状物２における不良粒の割合を大幅に下げることなく、選別率を向上させて、高精度な粒状物２の選別が可能となることが判った。

（シュート傾斜角調整機構について）
図１０には本実施形態における、シュート傾斜角調整機構の断面図が図示されている。図示されるように、光学式選別機１の内部にモータ３０を設け、当該モータ３０の動作によってシュート３と直接的又は間接的に連結されたシャフト３１が回転するように構成されている。さらに、シュート３は粒状物２を供給するフィーダ８の底面との交点を支点（図示ｆ）にして、図中の破線で示される範囲において、シュート３の傾斜角度（図示ａ）が調整可能となっている。

また、上記モータ３０及びシャフト３１を使用したシュート傾斜角調整機構に特に限定されるものではなく、例えば、図１１に示されるような構成とすることもできる。具体的には、光学式選別機１の内部に巻取機４０を設け、当該巻取機４０の動作によってシュート３と直接的又は間接的に連結されたチェーン４１を巻取り可能に構成されている。そして、シュート３は粒状物２を供給するフィーダ８の底面との交点を支点（図示ｆ）にして、図中の破線で示される範囲において、シュート３の傾斜角度（図示ａ）を調整することができる。

シュート傾斜角調整機構のモータ３０や巻取機４０は、光学式選別機１の制御部の制御によってシュート３の傾斜角度を変更することが可能となっている。これにより、前述した試運転時のＳ１０６の跳ね調整が実行される場合には、自動的に適切なシュート３の傾斜角度に変更される。

（別実施形態）
以上、本実施形態における粒状物の跳ね検出装置について、光学式選別機１に適用した制御構成を説明した。しかし、必ずしも、前述の実施形態に限定されるものでなく、以下に示す種々の変更が可能である。

例えば、画素ずれ検出手段によって粒状物２の前方画像と後方画像との差分を算出する原理として、図５及び図６には横ずれの検出原理が図示されている。図５には、粒状物２が跳ねることなく正常に流下軌跡６を流下した場合の平面位置である通過平面ライン７と、図示される撮像範囲において粒状物２の前方画像を撮像する第１撮像手段４及び後方画像を撮像する第２撮像手段５が示されている。図５における奥行き方向は粒状物２の流下方向となる。図示されるように、跳ねた粒状物２が撮像される場合は、第１撮像手段４と第２撮像手段５で撮像した撮像範囲において、図示されるような画素ずれが生じる。

すなわち、図６に示されるように、第１撮像手段４によって撮像された粒状物２の前方画像と、第２撮像手段５によって撮像された粒状物２の後方画像を重ねたときに、図示されるような画素ずれが生じる。画素ずれは、画素ずれ検出手段によって粒状物２の前方画像と後方画像との差分として定量的に算出される。前述の実施形態と同様に、画素ずれを面積として算出してもよいし、前方画像の粒状物２の重心位置と、後方画像の粒状物２の重心位置との離間距離を算出するように構成することも可能である。

前述の図２に示した画素ずれ（縦ずれ）の検出原理と、図５に示した画素ずれ（横ずれ）の検出原理は、画素ずれ検出手段においてその両方の原理に基づいて画素ずれを算出することが可能である。このように構成することで、いずれか一方の検出原理による検出方法を採用した場合よりも、より精度良く粒状物２の跳ねを検出することが可能とる。さらに、光学式選別機１に適用した場合には、跳ねた粒状物２をより確実に判別して、不良粒の選別精度を向上することが可能となる。

加えて、画素ずれ（横ずれ）の検出に基づいて、図９に示されるように、跳ね調整手段によってエジェクタにおける水平方向の噴風の噴射範囲を拡大することができる。このように、噴風の噴射範囲を拡大することにより、跳ねた粒状物２をより確実にエジェクタによって選別することが可能となる。

前述の実施形態では、光学式選別機１の試運転時の跳ねを抑制する調整（ステップＳ１０６）が実行される際に、光学式選別機１の制御部の制御によって自動的に適切なシュート３の傾斜角度に変更するように構成した。しかし、これに限定されず、例えば、光学式選別機１に設けられた不図示のタッチパネルや遠隔操作用ＰＣ等を利用して、作業者がシュート３の傾斜角度を直接入力して傾斜角度を変更するように構成することができる。

作業者がシュート３の傾斜角度を直接入力して傾斜角度を変更するような場合は、粒状物２が跳ねる割合（例えば、シュート上を流下した全粒数に対し、跳ね検出手段により「跳ね」と識別された粒状物２の粒数の割合や、シュート上を流下した単位粒数当たりの跳ねた粒状物２の粒数の割合。）（以下、「飛散率」という。）を測定するとよい。経験的に、シュート３の傾斜角度が大きくなれば、流下する粒状物２の流下速度が大きくなる一方、粒状物２への空気抵抗やシュート３底面との摩擦抵抗によって粒状物２の跳ねが起こり易くなり、飛散率が上がってしまう。逆に、シュート３の傾斜角度が小さくなれば、粒状物２の跳ねが起こり難くなって飛散率が下がる。このような傾向から、図１３に示されるように、飛散率を抑えつつ、必要な流量を確保することができる飛散率の適正な基準範囲を設定することができる。

そして、粒状物２の飛散率が上記した適正な基準範囲内に収まるように、図１２に示されたフローに従って、シュート３の傾斜角度を調整することができる。例えば、光学式選別機１の稼働運転前の試運転において、粒状物２の飛散率を測定する。次に、現状の飛散率が図１３の基準範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ３０１）。飛散率が基準範囲外ではない（基準範囲内である）のであれば、シュート３の傾斜角度を変更することなく稼働運転を開始することが可能となる（ステップＳ３０５）。

一方、飛散率が基準範囲外であると判別された場合は、続いて飛散率が基準範囲を超えているか否かが判別される（ステップＳ３０２）。飛散率が基準範囲を超えていないのであれば、シュート３の傾斜角度を大きくし（ステップＳ３０４）、飛散率が基準範囲を超えている場合は、シュート３の傾斜角度を小さくして（ステップＳ３０３）、測定される粒状物２の飛散率が基準範囲内に収まるまで、シュート３の傾斜角度の調整を行う。

別実施形態として、図１５に示されるように、粒状物２の飛散率が基準値以下となるように、図１４に示されたフローに従って、シュート３の傾斜角度を調整することも可能である。例えば、光学式選別機１の稼働運転前の試運転において、粒状物２の飛散率を測定する。そして、シュート３の傾斜角度を初期化して（ステップＳ４０１）、現状の飛散率が図１５の基準値を超えているか否かを判別する（ステップＳ４０２）。飛散率が基準値を超えていなければ、シュート３の傾斜角度を変更することなく稼働運転を開始することが可能となる（ステップＳ４０４）。

一方、飛散率が基準値を超えていると判別された場合は、シュート３の傾斜角度を小さくして（ステップＳ４０３）、飛散率が基準値以下となるまで繰り返しシュート３の傾斜角度の調整を行うようにすればよい。

前述の実施形態では、粒状物２の跳ねの有無や、画素ずれを検出するために、図２に示されるように、シュート３から放出された粒状物２の前方側に第１撮像手段４と、後方側に第２撮像手段５を設けた。しかし、このような実施形態に限定されず、流下軌跡６の側方に撮像手段を設け、正常に粒状物２が流下する際の流下軌跡６と撮像された粒状物２との離間状態を検出して、粒状物２の跳ねの有無や、跳ねの程度を検出することも可能である。例えば、流下する粒状物２の重心位置と、流下軌跡との離間距離に基づいて、粒状物２の跳ねの有無を判別することができる。

前述の実施形態の、図８に示された稼働運転中の制御フローでは、ステップＳ２０６において画素ずれに基づく跳ね量の程度に応じて跳ね調整手段によって噴風の噴射範囲を大きくするようにしたが、シュート３の傾斜角度を調整するように構成してもよい。さらに、噴風の噴射範囲の拡大を所定回数行った後に、シュート３の傾斜角度を調整するように構成してもよい。すなわち、粒状物２の跳ねが大きいと、画素ずれも大きくなる。そうすると、エジェクタの調整のみで対処するよりも、シュート３の傾斜角度を再調整する方が、粒状物２の跳ねを効果的に抑制（飛散率の低下）しつつ、粒状物２の選別精度を向上できる場合がある。

前述の実施形態では、粒状物の跳ね検出装置を光学式選別機１に適用した実施形態について説明したが、必ずしも光学式選別機１に限定して用いられるものではなく、幅広く、粒状物２の跳ねを検出する手段として利用することが可能である。

前述の実施形態では、本発明の粒状物の跳ね検出装置を光学式選別機１に適用した実施形態を説明した。従来、光学式選別機１には、粒状物２の品質を判別するために、粒状物２を挟んで前後に撮像手段が設けられているが、このような品質を判別するための撮像手段を第１撮像手段４及び第２撮像手段５として利用し、得られた画像に基づいて跳ね検出を行うようにしてもよい。このようにすれば、新たに跳ね検出のための撮像手段を追加で設ける必要がなくなり、光学式選別機１の大幅な仕様の変更作業が不要となることから、低コストで粒状物２の跳ね検出が可能となる。

また、前述の実施形態では、光学式選別機１の搬送手段として粒状物２を一定方向に流下させるシュート３を主体に説明したが、これに限らず、搬送手段として粒状物２を一定速度で搬送方向に投げ出して自由落下させるベルトコンベアであってもよい（図示せず）。このベルトコンベア上での前記粒状物２の跳ねを抑制するためには、跳ね調整手段によってベルトコンベアのベルトテンションの張力、ベルトコンベアの搬送速度、及び、ベルトコンベアと同期し、粒状物２をベルトコンベアに押し付ける押し付けローラの押し付け力、のいずれかを調整するとよい。

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組み合わせ、又は、省略が可能である。

１ 光学式選別機
２ 粒状物
３ シュート
４ 第１撮像手段
５ 第２撮像手段
６ 流下軌跡
７ 通過平面ライン
８ フィーダ
３０ モータ
３１ シャフト
４０ 巻取機
４１ チェーン

Claims (7)

1. 粒状物を搬送させる搬送手段と、
   前記搬送手段により搬送された前記粒状物を撮像可能な撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得したデータに基づいて、前記搬送手段上を搬送された前記粒状物における跳ねの有無を判別可能な跳ね判別手段と、を備え、
   前記撮像手段は、
   前記搬送手段により搬送された前記粒状物を、該粒状物の流下軌跡よりも前方側から撮像可能な第１撮像手段と該粒状物の流下軌跡よりも後方側から撮像可能な第２撮像手段と、を備え、
   前記跳ね判別手段は、前記第１撮像手段によって撮像された前記粒状物の画像と前記第２撮像手段によって撮像された前記粒状物の画像との画素ずれのうち、画像の縦ずれおよび横ずれのうちの少なくともいずれかの検出結果に基づいて、前記粒状物における跳ねの有無を判別可能である
   ことを特徴とする粒状物の跳ね検出装置。
2. 前記跳ね判別手段は、前記画素ずれの面積に基づいて前記粒状物の跳ね量を算出することが可能である
   請求項１に記載の粒状物の跳ね検出装置。
3. 前記跳ね判別手段は、前記第１撮像手段によって撮像された画像の前記粒状物の重心と、前記第２撮像手段によって撮像された画像の前記粒状物の重心との間の離間距離に基づいて前記粒状物の跳ね量を算出することが可能である
   請求項１又は２のいずれかに記載の粒状物の跳ね検出装置。
4. 前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記搬送手段により搬送される前記粒状物の跳ねを抑制することが可能な跳ね調整手段を備える
   請求項１乃至３のいずれかに記載の粒状物の跳ね検出装置。
5. 前記搬送手段により搬送された前記粒状物に対して噴風を噴射することが可能なエジェクタを備え、
   前記跳ね調整手段は、前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記エジェクタによる噴風の噴射時間及び／又は噴射範囲を調整可能である
   請求項４に記載の粒状物の跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置。
6. 前記搬送手段は、前記粒状物を一定方向に流下させるシュートであり、
   前記シュートから放出された前記粒状物に対して噴風を噴射することが可能なエジェクタと、
   前記シュートの傾斜角度を調整可能なシュート傾斜角調整機構と、
   前記シュートを流下する前記粒状物の跳ねを抑制することが可能な跳ね調整手段と、を備え、
   前記跳ね調整手段は、前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記シュートの傾斜角度と、前記エジェクタによる噴風の噴射時間及び／又は噴射範囲と、を調整可能である
   請求項１乃至３のいずれかに記載の粒状物の跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置。
7. 前記搬送手段は、前記粒状物を一定速度で搬送するベルトコンベアであり、
   前記ベルトコンベアから放出された前記粒状物に対して噴風を噴射することが可能なエジェクタと、
   前記ベルトコンベア上で搬送される前記粒状物の跳ねを抑制可能な跳ね調整手段と、
   を備え、
   前記跳ね調整手段は、前記跳ね判別手段の判別結果に基づいて、前記ベルトコンベアのベルトテンションの張力、前記ベルトコンベアの搬送速度、及び前記ベルトコンベアと同期して前記粒状物を前記ベルトコンベアに押し付ける押し付けローラの押し付け力のうちのいずれかと、前記エジェクタによる噴風の噴射時間及び／又は噴射範囲と、を調整可能である
   請求項１乃至３のいずれかに記載の粒状物の跳ね検出装置を備えた粒状物選別装置。

Images