JP7111275B2 - 光学式選別機 - Google Patents

Description

本発明は、光学式選別機に関する。

移送中の選別対象物に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、選別対象物が異物または不良品であるか否かを判別し、異物および不良品を除去する光学式選別機（以下、単に選別機とも呼ぶ）が従来から知られている。この種の選別機では、典型的には、異物または不良品として判別された選別対象物に対してエアを噴射して、当該選別対象物の軌道を変更することによって（つまり、良品として判定された選別対象物とは異なる軌道に変更することによって）、異物および不良品が除去される。

上記の構成では、選別対象物の移送経路上において、選別対象物が光学センサによって撮像される位置（以下、撮像位置とも呼ぶ）と、選別対象物がエアによって軌道を変更される位置（以下、軌道変更位置とも呼ぶ）と、は異なっている。このため、選別機は、異物または不良品として判別された選別対象物が撮像位置から軌道変更位置まで移動したタイミングでエアを噴射する必要がある。つまり、選別機は、撮像の瞬間から所定時間（撮像位置から軌道変更位置までの移動に要する時間）だけ遅れたタイミングでエア噴射による軌道変更を行う必要がある。選別対象物を撮像してからエアを噴射するまでの時間は、遅れ時間とも称される。

従来、この遅れ時間は、試験を行うことによって最適な値に設定されていた。このような設定作業は、少しずつずらされた多数の遅れ時間を仮設定し、仮設定された遅れ時間ごとに選別精度を測定するといった試行錯誤を必要とするので、大きな工数を必要としていた。このようなことから、試行錯誤を必要とすることなく、遅れ時間を決定可能な技術の開発が試みられている。

例えば、下記の特許文献１，２では、遅れ時間を自動的に決定可能な選別機を開示している。具体的には、特許文献１，２に記載された選別機は、選別対象物の移送経路上の二地点（説明のために、第１の地点および第２の地点と呼ぶ）で光をそれぞれ検出する二つの光学センサ（説明のために、第１の光学センサおよび第２の光学センサと呼ぶ）を備えている。一つの選別対象物が第１の光学センサによって第１の地点で検出された後、第２の光学センサによって第２の地点で検出されるまでの時間に基づいて、選別対象物の移送速度が算出される。第１の地点と第２の地点との距離は既知であるから、選別対象物の移送速度は、第１の地点と第２の地点との距離を、その間の移動に要した時間で除算することによって容易に算出できる。こうして得られた選別対象物の移送速度に基づいて、遅れ時間が決定される。

特許第３０７９９３２号 特開２０１７－１７０４００号

しかしながら、特許文献１，２に記載された技術では、第１の光学センサによって第１の地点で検出された選別対象物と、第２の光学センサによって第２の地点で検出された選別対象物と、の同一性の判定が必要となる。選別対象物が一つずつ十分な間隔をあけて移送されるのであれば、このような同一性の判定は容易であるが、実際の選別機では、その処理能力を確保するために、ほぼ同一の形状を有する大量の選別対象物が同時に移送される。このような状況では、同一性の判定は非常に困難であるから、移送速度の算出は不正確になるおそれがある。移送速度の算出精度が低下すると、選別精度が低下することになる。

このようなことから、選別対象物の移送速度をより正確に算出できる選別機が求められる。

本発明は、上述の課題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、移送中の粒状の選別対象物に向けて光を放出するように構成された光源と、カラーセンサと、を備えている。カラーセンサは、赤色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子であるＲ素子群と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子であるＧ素子群と、青色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子であるＢ素子群と、を有し、移送中の選別対象物に関連付けられた光を検出するように構成される。Ｒ素子群とＧ素子群とＢ素子群とのうちの少なくとも二つの素子群が選別対象物の移送方向に互いに離間するように配置される。光学式選別機は、さらに、カラーセンサによって取得された信号に基づいて、選別対象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、カラーセンサによって得られるカラー画像について、少なくとも二つの素子群が選別対象物の移送方向に互いに離間していることに起因して生じる色ずれの量を算出するように構成された色ずれ量算出部と、少なくとも二つの素子群の移送方向における離間距離と、色ずれ量と、カラーセンサの１スキャンに要する時間であるスキャン時間と、に基づいて、選別対象物の移送速度を算出するように構成された速度算出部と、速度算出部によって算出された移送速度に基づいて決定されるタイミングで、判定部の判定結果に基づいて決定される特定の選別対象物の軌道を変更するための軌道変更動作を行うように構成された選別装置と、を備えている。

この光学式選別機によれば、Ｒ素子群とＧ素子群とＢ素子群とのうちの少なくとも二つの素子群が選別対象物の移送方向に離間していることによって生じる色ずれの量に基づいて、選別対象物の移送速度を算出できる。換言すれば、一つのカラーセンサのみを用いて選別対象物の移送速度を算出できる。したがって、離間した２地点における選別対象物の同一性を判定する必要が無いので、選別対象物の移送速度をより正確に算出できる。

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、Ｒ素子群とＧ素子群とＢ素子群とは、移送方向に互いに離間するように配置される。色ずれ量算出部が算出する色ずれの量は、Ｒ素子群を介して得られるＲ画像と、Ｇ素子群を介して得られるＧ画像と、の間での色ずれの量と；Ｒ画像と、Ｂ素子群を介して得られるＢ画像と、の間での色ずれの量と；Ｇ画像とＢ画像の間での色ずれの量と、のうちの少なくとも一つを含む。この形態によれば、Ｒ素子群とＧ素子群とＢ素子群とが互いに平行かつ離間して配置された３ラインセンサまたは４ラインセンサに第１の形態を適用することができる。

本発明の第３の形態によれば、第２の形態において、色ずれ量算出部が算出する色ずれの量は、Ｒ画像とＧ画像との間での色ずれの量と、Ｒ画像とＢ画像との間での色ずれの量と、Ｇ画像とＢ画像の間での色ずれの量と、を含む。この形態によれば、より多くの色の画像間で色ずれ量を算出し、それに基づいて移送速度を算出するので、移送速度として、より平均的な値を得ることができる。換言すれば、算出される移送速度に大きな誤差が生じにくくすることができる。

本発明の第４の形態によれば、第１の形態において、Ｒ素子群とＧ素子群とＢ素子群とは、ベイヤー配列となるように配置されている。色ずれ量算出部が算出する色ずれの量は、前記Ｒ素子群を介して得られるＲ画像と、前記Ｂ素子群を介して得られるＢ画像と、間での色ずれの量である。この形態によれば、Ｒ素子群とＧ素子群とＢ素子群とがベイヤー配列となるように配置された２ラインセンサに第１の形態を適用することができる。

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、色ずれ量算出部は、選別対象物の粒ごと、および／または、カラー画像上で重なり合っている粒群ごとに色ずれの量を算出する。速度算出部は、色ずれ量算出部によって算出された複数の色ずれの量の代表値に基づいて移送速度を算出する。この形態によれば、色ずれの量を精度良く算出することができ、ひいては、カラー画像上に存在する選別対象物の全体の傾向を反映した移送速度を精度良く算出することができる。

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、判定部は、異物および不良品の両方の判定を行う。色ずれ量算出部は、異物を表す画像領域である異物画像領域を含み、異物以外の選別対象物を表す画像領域である非異物画像領域を含まない第１の領域と、異物画像領域を含まず、非異物画像領域を含む第２の領域と、をカラー画像から抽出し、第１の領域の色ずれ量と、第２の領域の色ずれ量と、をそれぞれ算出する。速度算出部は、選別対象物の移送速度として、異物の移送速度と、異物以外の選別対象物の移送速度と、をそれぞれ算出する。特定の選別対象物は、異物と不良品とを含む。選別装置は、異物の前記移送速度に基づいて決定されるタイミングで異物に対して軌道変更動作を行うとともに、異物以外の選別対象物の移送速度に基づいて決定されるタイミングで不良品に対して前記軌道変更動作を行う。この形態によれば、異物と不良品との間で移送速度が大きく異なる場合であっても、異物と不良品とに対して異なる移送速度が算出されるので、両者の移送速度の違いを反映して、精度良く選別を行うことができる。

本発明の第７の形態によれば、第１ないし第６のいずれかの形態において、速度算出部は、予め定められたイベントが発生するたびに移送速度を算出する。選別装置は、少なくとも最新の移送速度に基づいて決定されるタイミングで軌道変更動作を行う。この形態によれば、移送速度は、予め定められたイベントが発生するたびに、そのときの処理条件を反映した値に更新される。したがって、選別精度を高めることができる。上記タイミングは、過去に算出された移送速度のうちの最新の移送速度のみに基づいて決定されてもよいし、あるいは、最新の移送速度と、それよりも前に算出された少なくとも一つの移送速度と、に基づいて決定されてもよい。後者の場合、例えば、直近に算出された複数の移送速度の移動平均（例えば、最新の移送速度と、一つ前の移送速度と、二つ前の移送速度と、の移動平均）に基づいて上記タイミングが決定されてもよい。

本発明の第８の形態によれば、第７の形態において、予め定められたイベントは、光学式選別機の運転が開始されたことを含む。この形態によれば、前回の運転時から処理条件（例えば、選別対象物の性状）が変わったとしても、その処理条件の変化に速やかに対応できる。

本発明の第９の形態によれば、第７または第８の形態において、予め定められたイベントは、光学式選別機が所定時間継続して運転を行ったことを含む。この形態によれば、処理条件の変化に対して、いっそう細かく対応することができる。例えば、選別対象物の供給量（つまり移送量）の変化に伴う移送速度の変化にも対応することができる。

本発明は、上述の形態に限られるものではなく、種々の態様で実現可能である。例えば、カラーセンサによって得られるカラー画像について色ずれの量を算出する色ずれ量算出機能と、カラーセンサの少なくとも二つの素子群の離間距離と、色ずれ量と、カラーセンサの１スキャンに要する時間であるスキャン時間と、に基づいて、選別対象物の移送速度を算出する速度算出機能と、をコンピュータに実現させるプログラムの形態や、当該プログラムをコンピュータで読み取り可能に記憶した記憶媒体の形態でも実現可能である。

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。 カラーセンサにおける光学素子の配置を示す模式図である。 一つの選別対象物における１スキャンで撮像される領域を例示する説明図である。 色ずれ量の算出方法の一例の説明図である。 移送速度の算出方法の一例の説明図である。 遅れ時間の算出方法の一例の説明図である。

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、選別対象物（以下、単に対象物と呼ぶ）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、被害粒、死米など）を選別するために使用される。ただし、対象物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、対象物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、選別装置６０と、制御装置８０と、を備えている。制御装置８０は、選別機１０の動作全般を制御する。制御装置８０は、判定部８１、色ずれ量算出部８２、および、速度算出部８３としても機能する。制御装置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（例えば、ＰＬＤ、ＡＳＩＣなど）によって実現されてもよいし、ＣＰＵと専用回路との組み合わせによって実現されてもよい。また、制御装置８０の機能は、一体的な一つのデバイスに割り当てられてもよいし、複数のデバイスに分散的に割り当てられてもよい。制御装置８０の機能の詳細については後述する。

貯留タンク７１は、対象物９０を一時的に貯留する。フィーダ７２は、貯留タンク７１に貯留された対象物９０をシュート７３上に供給する。光学検出部２０は、シュート７３から滑り落ちた対象物９０に対して光を照射し、対象物９０に関連付けられた光（具体的には、対象物９０を透過した透過光、および／または、対象物９０によって反射された反射光）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）によってデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、制御装置８０に入力される。制御装置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、対象物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、対象物９０の各々について行われる。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。ただし、この判定には、公知の任意の判定手法を採用可能である。

選別装置６０は、所定のタイミングで、判定部８１の判定結果に基づいて決定される特定の対象物９０の軌道を変更するための軌道変更動作を行う。この所定のタイミングの決定方法については後述する。本実施形態では、選別装置６０は、エジェクタの形態であり、特定の対象物９０に向けてエア６１を噴射することによって、当該対象物９０の軌道を変更する。また、本実施形態では、特定の対象物９０は、判定部８１によって異物または不良品であると判定された対象物９０である。選別装置６０による軌道変更動作、すなわち、エア６１の噴射によって、異物または不良品であると判定された対象物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。一方、対象物９０が良品であると判定された場合、エア６１は噴射されない。このため、良品であると判定された対象物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。異物または不良品であると判定された対象物９０に対してエア６１を噴射する構成に代えて、良品であると判定された対象物９０に対してエア６１が噴射されてもよい（いわゆる逆打ち）。また、軌道変更動作は、エア６１の噴射に限定されるものではなく、公知の任意の他の方法が採用されてもよい。

以下、光学検出部２０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、光源３１，３２と、カラーセンサ４０，５０と、を備えている。光源３１およびカラーセンサ４０は、対象物９０の移送経路（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。一方、光源３２およびカラーセンサ５０は、対象物９０の移送経路に対して他方側（リア側とも呼ぶ）に配置されている。

光源３１は、移送中の（つまり、シュート７３から落下中の）複数の対象物９０に向けて光３３を放出する。同様に、光源３２は、移送中の複数の対象物９０に向けて光３４を放出する。光３３，３４の各々は、赤色に対応する波長と、緑色に対応する波長と、青色に対応する波長と、を有している。本実施形態では、光源３１，３２は、いわゆるカラーＬＥＤである。ただし、光源３１，３２は、他の任意の発光素子（例えば、ハロゲンランプ）であってもよい。また、図１では、光源３１，３２の数は、それぞれ一つであるものとして示されているが、光源３１，３２のうちの少なくとも一方の光源の数は、複数であってもよい。

カラーセンサ４０，５０は、移送中の対象物９０に関連付けられた光を検出する。フロント側のカラーセンサ４０は、フロント側の光源３１から放出され、対象物９０で反射された光３３（以下、反射光３３とも呼ぶ）と、リア側の光源３２から放出され、対象物９０を透過した光３４（以下、透過光３４とも呼ぶ）と、を検出可能である。リア側のカラーセンサ５０は、リア側の光源３２から放出され、対象物９０で反射された光３４（以下、反射光３４とも呼ぶ）と、フロント側の光源３１から放出され、対象物９０を透過した光３３（以下、透過光３３とも呼ぶ）と、を検出可能である。

カラーセンサ４０，５０によってどのような光が検出されるかは、光源３１，３２の点灯パターンによって定まる。光源３１と光源３２とが同時に点灯する第１の点灯パターンでは、カラーセンサ４０は、反射光３３と透過光３４とが合成された光（以下、反射透過光とも呼ぶ）を検出し、カラーセンサ５０は、反射光３４と透過光３３とが合成された反射透過光を検出する。光源３１が点灯し、光源３２が消灯する第２の点灯パターンでは、カラーセンサ４０は、反射光３３を検出し、カラーセンサ５０は、透過光３３を検出する。光源３１が消灯し、光源３２が点灯する第３の点灯パターンでは、カラーセンサ４０は、透過光３４を検出し、カラーセンサ５０は、反射光３４を検出する。第１ないし第３の点灯パターンのいずれを採用するかは、対象物９０の種類、性状、除去したい異物または不良品の種類に応じて、任意に決定され得る。第１ないし第３の点灯パターンのいずれか一つのみが採用されてもよい。あるいは、第１ないし第３の点灯パターンのうちの二つ以上の点灯パターンが、所定の時間間隔で交互に、または、予め定められた繰り返し規則で出現してもよい。

カラーセンサ４０，５０は、本実施形態では、カラーＣＣＤセンサである。より具体的には、カラーセンサ４０，５０の各々は、赤色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子（以下、Ｒ素子と呼ぶ）と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子（以下、Ｇ素子と呼ぶ）と、青色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子（以下、Ｂ素子と呼ぶ）と、を有している。Ｒ，Ｇ，Ｂとは、ＲＧＢ色空間のＲ，Ｇ，Ｂをそれぞれ意味している。これらの光学素子の各々は、集光レンズと、カラーフィルタと、光電変換素子と、を備えている。カラーフィルタの各々は、検出すべき光の色（例えば、Ｒ素子であれば、赤色）に対応する波長の光を透過させ、その他の波長の光を透過させない特性を有している。カラーセンサ４０，５０は、カラーＣＣＤセンサに限定されるものではなく、カラーＣＭＯＳセンサなどの他の形式のカラーセンサであってもよい。

図２は、カラーセンサ４０における光学素子の配置を示す模式図である。図示するように、カラーセンサ４０は、複数のＲ素子４１が１列に配列されたＲ素子群４４と、複数のＧ素子４２が１列に配列されたＧ素子群４５と、複数のＢ素子４３が１列に配列されたＢ素子群４６と、を備えている。複数のＲ素子４１、複数のＧ素子４２、および、複数のＢ素子４３は、いずれも、対象物９０の移送方向Ｄ１に直交する方向に１列に配列されている。換言すれば、Ｒ素子群４４、Ｇ素子群４５およびＢ素子群４６は、対象物９０の移送方向Ｄ１に互いに離間するように平行に配置されている。この説明から明らかなように、カラーセンサ４０は、いわゆる３ラインセンサである。Ｒ素子群４４とＧ素子群４５との離間距離はＬ１であり、Ｇ素子群４５とＢ素子群４６との離間距離はＬ２であり、Ｒ素子群４４とＢ素子群４６との離間距離はＬ３（＝Ｌ１＋Ｌ２）である。通常、Ｌ１＝Ｌ２であるが、Ｌ１とＬ２とが異なる値であってもよい。カラーセンサ５０は、カラーセンサ４０と同一の構成を有しているので、その説明は省略する。

周知のように、カラーセンサ４０，５０は、一つの対象物９０に関連付けられた光を複数のスキャンで検出する。図３に示すように、本実施形態では、一つの対象物９０について１０回（説明を簡素化するために、実際よりも少ない回数であるものとして例示している）のスキャンによって画像データが取得される。図３に示される１～１０の数字は、当該数字が付された領域が、何回目のスキャンによって撮像される領域であるかを示している。例えば、「２」が付された領域は、２回目のスキャンによって画像データが取得されることを示している。

上述した選別機１０では、制御装置８０は、運転中に対象物９０の移送速度（より具体的には、カラーセンサ４０またはカラーセンサ５０によって撮像される瞬間の移送速度）を決定する。そして、制御装置８０は、軌道変更動作の対象とすべき特定の対象物９０を判定部８１の処理として判別すると、選別装置６０に指令を送出して、決定した移送速度に基づいて決定されるタイミングで（つまり、決定した移送速度に基づいて決定される遅れ時間で）特定の対象物９０に対して軌道変更動作（すなわち、エア６１の噴射）を選別装置６０に行わせる。以下、遅れ時間の設定のための移送速度の決定方法について詳しく説明する。

移送速度の決定のために、制御装置８０は、まず、色ずれ量算出部８２の処理として、カラーセンサ４０によって取得されるカラー画像について色ずれの量を算出する。カラーセンサ４０では、Ｒ素子群４４、Ｇ素子群４５およびＢ素子群４６は同時にスキャンを行うが、Ｒ素子群４４、Ｇ素子群４５およびＢ素子群４６が移送方向Ｄ１に互いに離間しているので、厳密には、この離間距離分だけ対象物９０の撮像箇所が各色間でずれることになる。このため、Ｒ素子群４４によって取得される赤色画像と、Ｇ素子群４５によって取得される緑色画像と、Ｂ素子群４６によって取得される青色画像と、の間で、移送方向Ｄ１に対応する画像上の方向にずれが生じるのである。この色ずれの量は、画像を構成する単位である１画素よりも小さい単位で算出される。

本実施形態では、色ずれ量算出部８２は、赤色画像と緑色画像との間の色ずれ量Ｓｒｇと、緑色画像と青色画像との間の色ずれ量Ｓｇｂと、赤色画像と青色画像との間の色ずれ量Ｓｒｂと、を算出する。図４は、色ずれ量の算出方法の一例を示す説明図である。図４では、赤色画像９２Ｒと緑色画像９２Ｇとの色ずれ量Ｓｒｇを、対象物９０の粒単位で算出するものとして説明する。色ずれ量の算出においては、色ずれ量算出部８２は、まず、１粒の対象物９０の赤色画像９２Ｒ、および、当該１粒の対象物９０の緑色画像９２Ｇの各々に対して、１画素よりも細かい分解能で共通の座標を設定する。例えば、ｘ方向（移送方向Ｄ１に対応する方向に直交する方向）およびｙ方向（移送方向Ｄ１に対応する方向）の各々について、１／１０００画素単位の座標点が設定されてもよい。この場合、１画素には、１００００００（＝１０００×１０００）個の座標点が割り当てられる。この分解能は、色ずれ量の所望の算出精度に応じて任意の値に設定され得る。

次いで、色ずれ量算出部８２は、各座標点の色階調値（１画素に相当する１００個の座標点の階調値は互いに同一である）に基づいて、赤色画像９２Ｒの赤色濃度重心座標９３Ｒと、緑色画像９２Ｇの緑色濃度重心座標９３Ｇと、を算出する。濃度重心座標は、ｘ座標およびｙ座標の各々について、座標点ごとに座標値と階調値とを乗算した値の総和を、座標点ごとの階調値の総和で除算することによって算出することができる。

そして、色ずれ量算出部８２は、図４に示すように、ｙ方向、すなわち、移送方向Ｄ１に対応する方向における赤色濃度重心座標９３Ｒと緑色濃度重心座標９３Ｇとの離間距離を、赤色画像９２Ｒと緑色画像９２Ｇとの色ずれ量Ｓｒｇ（単位は画素）として取得する。ただし、色ずれ量の計算は、濃度重心を利用した上述の方法に限らず、公知の任意の方法によって行い得る。

本実施形態では、このような手法を用いて、対象物９０の粒ごと、および／または、カラー画像上で重なり合っている粒群ごとに色ずれの量が算出される。対象物９０の粒または粒群を表す画像領域以外の画像領域（以下、ブランク領域とも呼ぶ）は、色ずれ量の算出対象領域から除外される。ブランク領域は、カラー画像を２値化することによって容易に除去することができる。このように、粒または粒群単位で色ずれ量を算出すれば、色ずれ量を精度良く算出することができる。ただし、色ずれ量算出部８２は、カラー画像を複数の領域（この領域は、複数の粒が含まれ得る大きさである）に分割し、複数の領域の各々で色ずれ量が算出されてもよい。

粒ごと、および／または、重なり合う粒群ごとに、赤色画像９２Ｒと緑色画像９２Ｇとの色ずれ量Ｓｒｇを算出すると、色ずれ量算出部８２は、算出された複数の色ずれ量Ｓｒｇの代表値Ｒｒｇを算出する。同様にして、色ずれ量算出部８２は、複数の色ずれ量Ｓｇｂの代表値Ｒｇｂと、複数の色ずれ量Ｓｒｂの代表値Ｒｒｂと、を算出する。これらの代表値は、本実施形態では平均値であるが、中央値などであってもよい。

次いで、制御装置８０は、速度算出部８３の処理として、色ずれ量Ｓｒｇ，Ｓｇｂ，Ｓｒｂの代表値Ｒｒｇ，Ｒｇｂ，Ｒｒｂに基づいて対象物９０の移送速度を算出する。カラーセンサ４０の１スキャンに要する時間をスキャン時間Ｔとすると、赤色画像９２Ｒと緑色画像９２Ｇとの色ずれ量Ｓｒｇに基づいて算出される対象物９０の移送速度Ｖｒｇは、例えば、下式（１）によって得られる。式（１）において、Ｌ１＞０である。また、式（１）において、色ずれ量Ｓｒｇの単位は、距離を表す単位である。例えば、離間距離Ｌ１および色ずれ量Ｓｒｇの単位は「ｍｍ」であり、スキャン時間Ｔの単位は「ｍｓ」であり、この場合、得られる移送速度Ｖｒｇの単位は「ｍ／ｓ」となる。上述したように、色ずれ量算出部８２が、「画素」を単位とする色ずれ量Ｓｒｇを取得する場合には、「画素」を単位とする色ずれ量Ｓｒｇに、カラーセンサ４０の画素サイズ（ｍｍ）（つまり１画素当たりの大きさ）を乗じることによって、「ｍｍ」を単位とする色ずれ量Ｓｒｇが得られる。移送速度Ｖｒｇは、式（１）に限らず、実験等に基づいて、色ずれ量Ｓｒｇを変数として含む他の式によって算出されてもよい。
Ｖｒｇ＝（Ｌ１＋Ｓｒｇ）／Ｔ ・・・（１）

同様にして、色ずれ量Ｓｇｂに基づいて算出される対象物９０の移送速度Ｖｇｂは、下式（２）によって得られ、色ずれ量Ｓｒｂに基づいて算出される対象物９０の移送速度Ｖｒｂは、下式（３）によって得られる。式（２）および式（３）において、Ｌ２＞０、Ｌ３＞０である。
Ｖｇｂ＝（Ｌ２＋Ｓｇｂ）／Ｔ ・・・（２）
Ｖｒｂ＝（Ｌ３＋Ｓｒｂ）／Ｔ ・・・（３）

本実施例では、式（１）～（３）に代入するＳｒｇ，Ｓｇｂ，Ｓｇｂの値として、上述した代表値Ｒｒｇ，Ｒｇｂ，Ｒｇｂが使用され、その結果、複数の粒および／または粒群の平均的な移送速度Ｖｒｇ，Ｖｇｂ，Ｖｇｂが得られる。そして、速度算出部８３は、移送速度Ｖｒｇ，Ｖｇｂ，Ｖｇｂの代表値（本実施形態では平均値）を、遅れ時間の設定のための移送速度として決定する。

光源３１，３２が上述した第１ないし第３の点灯パターンのうちの二つ以上の点灯パターンで点灯される場合には、当該二つ以上の点灯パターンごとに、それぞれの点灯パターンで得られる画像に基づいて移送速度をそれぞれ算出し、それらの代表値（例えば平均値）を遅れ時間の設定のための移送速度として決定してもよい。あるいは、二つ以上の点灯パターンのうちの一部の点灯パターン（例えば、一つの点灯パターン）で得られる画像のみに基づいて移送速度を算出し、当該移送速度を遅れ時間の設定のための移送速度として決定してもよい。この場合、決定した移送速度は、二つ以上の点灯パターンで共通して用いられてもよい。

また、本実施形態では、カラーセンサ４０によって得られる画像のみに基づいて色ずれ量を算出し、当該色ずれ量に基づいて遅れ時間の設定のための移送速度を決定したが、カラーセンサ４０によって得られる画像に代えて、または、加えて、カラーセンサ５０によって得られる画像に基づいて色ずれ量を算出してもよい。カラーセンサ４０によって得られる画像と、カラーセンサ５０によって得られる画像と、に基づいて色ずれ量を算出する場合、この２種類の色ずれ量の平均値が使用されてもよいし、あるいは、２種類の色ずれ量からそれぞれ算出される２種類の移送速度の平均値が使用されてもよい。

このようにして決定された移送速度に基づいて遅れ時間ｔを設定する手法の一例について、図６を参照して以下に説明する。上述の手法で決定された移送速度は、撮像位置Ｐ１での速度である。この速度を、ここでは初速ｖ_０とする。また、水平方向に対してシュート７３の傾斜がなす角度をθとする。また、撮像位置Ｐ１における２次元座標（水平方向および鉛直方向の座標）を原点とし、選別装置６０によって対象物９０が軌道を変更される位置である軌道変更位置Ｐ２の座標を（ｘ，ｙ）とする。このとき、ｘ，ｙの座標値は、重力加速度を考慮して、次式（４），（５）で表される。ｇは重力加速度を表す。

ここで、撮像位置Ｐ１と軌道変更位置Ｐ２との距離ｄ１は次式（６）で表される。

また、水平方向と直線Ｐ１・Ｐ２とがなす角度をθ１とし、エアの噴射方向（ここでは、シュート７３の傾斜に直交するものとする）と水平方向とがなす角度をθ２とし、エアの噴射方向と鉛直方向とがなす角度をθ３とすると、θ１～θ３は、それぞれ次式（７）～（９）で表される。

θ２＝９０－θ ・・・（８）
θ３＝１８０－９０－θ２＝９０－θ２ ・・・（９）
式（８），（９）から式（１０）が得られる。
θ３＝９０－（９０－θ）＝θ ・・・（１０）
さらに、エアの噴射方向と直線Ｐ１・Ｐ２とがなす角度をθ４とすると、θ４は次式（１１）で表される。
θ４＝θ３＋（９０－θ１） （θ４＜９０）・・・（１１）
式（１０），（１１）から式（１２）が得られる。
θ４＝θ＋（９０－θ１） ・・・（１２）

ここで、撮像位置Ｐ１から選別装置６０の位置（より具体的には、エア噴射位置）までの距離をｄとすると、ｄは図６に示す三角形の関係から式（１３）で表される。
ｄ＝ｄ１ｓｉｎθ４ ・・・（１３）
式（６），（７），（１２），（１３）から式（１４）が得られる。

ｄおよびθは既知であり、ｖ_０は速度算出部８３の処理によって決定されているから、式（４），（５），（１４）を満たすｔを求めることによって、遅れ時間ｔが算出され得る。算出された移送速度および／または遅れ時間は、制御装置８０のメモリに保存される。

上述した遅れ時間ｔの算出方法は一例に過ぎず、速度算出部８３の処理によって決定された移送速度に基づいて、任意の手法で遅れ時間ｔが設定されてもよい。例えば、空気抵抗を加味した補正が行われてもよい。

上述した選別機１０によれば、Ｒ素子群４４、Ｇ素子群４５およびＢ素子群４６の移送方向Ｄ１における離間距離Ｌ１～Ｌ３と、この離間距離Ｌ１～Ｌ３に起因して生じる赤色画像と緑色画像と青色画像との間の色ずれの量と、カラーセンサ４０および／またはカラーセンサ５０の１スキャンに要する時間であるスキャン時間と、に基づいて、遅れ時間の設定に用いる対象物９０の移送速度が算出される。したがって、離間した２地点における対象物９０の同一性を判定する必要が無いので、対象物９０の移送速度をより正確に算出できる。

また、選別機１０では、赤色画像と緑色画像との色ずれ量Ｓｒｇと、緑色画像と青色画像との色ずれ量Ｓｇｂと、赤色画像と青色画像との色ずれ量Ｓｒｂと、に基づいて、移送速度を算出するので、移送速度として、より平均的な値を得ることができる。換言すれば、算出される移送速度に大きな誤差が生じにくくすることができる。ただし、色ずれ量Ｓｒｇ，Ｓｇｂ，Ｓｒｂのうちの一つまたは二つに基づいて移送速度が算出されてもよい。こうすれば、制御装置８０の演算負荷を低減できる。

上述した遅れ時間の設定のための移送速度の決定は、選別機１０の出荷前に、サンプルの対象物９０を処理することによって行われてもよい。こうすれば、選別機１０の出荷前に従来から行われていた移送速度の決定のための試行錯誤を行う必要が無い。

さらに、遅れ時間の設定のための移送速度の決定は、予め定められたイベントが発生するたびに行われてもよい。この場合、選別機１０は、少なくとも最新の移送速度に基づいて決定されるタイミングで軌道変更動作を行ってもよい。「少なくとも最新の移送速度に基づく」とは、過去に算出された移送速度のうちの最新の移送速度のみに基づくことと、最新の移送速度と、それよりも前に算出された少なくとも一つの移送速度と、に基づくことと、を含む。後者の場合、上記タイミングは、例えば、直近に算出された複数の移送速度の移動平均（例えば、最新の移送速度と、一つ前の移送速度と、二つ前の移送速度と、の移動平均）に基づいて決定されてもよい。こうすれば、移送速度は、予め定められたイベントが発生するたびに、そのときの処理条件を反映した値に更新されるので、選別精度を高めることができる。

この予め定められたイベントは、選別機１０の運転が開始されたことを含んでいてもよい。こうすれば、前回の運転時から処理条件（例えば、対象物９０の性状）が変わったとしても、その処理条件の変化に速やかに対応できる。運転が開始されてから新たに移送速度が決定されるまでの期間は、以前に決定された移送速度が使用されてもよいし、あるいは、デフォルト値として設定された移送速度が使用されてもよい。

また、予め定められたイベントは、選別機１０が所定時間継続して運転を行ったことを含んでいてもよい。この所定時間は、任意の長さで設定され得る。所定時間は、例えば、１分または５分などであってもよい。こうすれば、処理条件の変化に対して、いっそう細かく対応することができる。例えば、対象物９０の供給量（つまり移送量）の変化に追従して、移送速度を更新することができる。

予め定められたイベントが複数種類のイベントを含む場合には、発生するイベントの種類に応じて、直近の複数の移送速度のうちのいずれに基づいて軌道変更動作のタイミングを決定するのかが変更されてもよい。例えば、選別機１０の運転が開始されたとのイベントが発生したときには、過去に算出された移送速度のうちの最新の移送速度のみに基づいて上記タイミングが決定されてもよい。また、選別機１０が所定時間継続して運転を行ったとのイベントが発生したときには、選別機１０の運転開始後に直近に算出された複数の移送速度に基づいて（例えば、直近に算出された所定数の移送速度の移動平均に基づいて）上記タイミングが決定されてもよい。

さらに、遅れ時間の設定のための移送速度が、粒ごと、および／または、重なり合う粒群ごとにリアルタイムで決定され、当該粒ごと、および／または、重なり合う粒群ごとに、遅れ時間が個別に設定されてもよい。つまり、対象物９０の特定の粒または重なり合う粒群が撮像位置Ｐ１から軌道変更位置Ｐ２に移送されるまでの間に、当該特定の粒または重なり合う粒群の画像に基づいて当該特定の粒または重なり合う粒群の移送速度を決定し、当該移送速度に基づいて遅れ時間を設定して、当該遅れ時間に基づいて、当該特定の粒または重なり合う粒群に対して軌道変更動作が行われてもよい。こうすれば、選別精度をさらに向上できる。

さらに、判定部８１が異物および不良品の両方の判定を行い、制御装置８０が、異物および不良品に対してエア噴射を行うように選別装置６０を制御する態様では、色ずれ量算出部８２は、異物と不良品とで異なる移送速度を決定してもよい。具体的には、色ずれ量算出部８２は、異物を表す画像領域である異物画像領域を含み、異物以外の対象物９０を表す画像領域である非異物画像領域を含まない第１の領域と、異物画像領域を含まず、非異物画像領域を含む第２の領域と、をカラー画像から抽出し、第１の領域の色ずれ量と、第２の領域の色ずれ量と、をそれぞれ算出してもよい。この場合、速度算出部８３は、異物の移送速度と、異物以外の対象物９０の移送速度（つまり、不良品用の移送速度）と、をそれぞれ算出する。そして、制御装置８０は、異物の移送速度に基づいて決定されるタイミングで異物に対してエア噴射を行うとともに、異物以外の対象物９０の移送速度に基づいて決定されるタイミングで不良品に対してエア噴射を行うように、選別装置６０を制御する。こうすれば、異物と不良品との間で移送速度が大きく異なる場合であっても、その移送速度の違いを反映して、精度良く選別を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、上記した実施形態は、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、カラーセンサ４０，５０は、上述した３ラインセンサに代えて、Ｒ素子群とＧ素子群とＢ素子群とのうちの少なくとも二つの素子群が移送方向Ｄ１に互いに離間するように配置される任意のカラーセンサであってもよい。例えば、カラーセンサ４０，５０は、Ｒ素子群、Ｇ素子群およびＢ素子群に加えて、カラーフィルタを有していない複数の素子からなるモノクロ素子群を備える４ラインセンサであってもよい。この場合も、上述の実施形態と同様に、Ｒ素子群、Ｇ素子群およびＢ素子群から得られる赤色画像、緑色画像および青色画像のうちの少なくとも二つを使用して、移送速度を決定できる。あるいは、カラーセンサ４０，５０は、ベイヤー配列のカラーセンサであってもよい。この場合は、Ｒ素子群およびＢ素子群から得られる赤色画像と青色画像との色ずれ量に基づいて移送速度を決定できる。

１０...光学式選別機
２０...光学検出部
３１，３２...光源
３３，３４...光
４０，５０...カラーセンサ
４１...Ｒ素子
４２...Ｇ素子
４３...Ｂ素子
４４...Ｒ素子群
４５...Ｇ素子群
４６...Ｂ素子群
５０...カラーセンサ
６０...選別装置
６１...エア
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
８０...制御装置
８１...判定部
８２...色ずれ量算出部
８３...速度算出部
９０...対象物
９２Ｒ...赤色画像
９２Ｇ...緑色画像
９３Ｒ...赤色濃度重心座標
９３Ｇ...緑色濃度重心座標

Claims (9)

1. 光学式選別機であって、
   移送中の粒状の選別対象物に向けて光を放出するように構成された光源と、
   赤色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子であるＲ素子群と、緑色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子であるＧ素子群と、青色に対応する波長を有する光を検出するための複数の光学素子であるＢ素子群と、を有し、前記移送中の選別対象物に関連付けられた光を検出するように構成されたカラーセンサであって、前記Ｒ素子群と前記Ｇ素子群と前記Ｂ素子群とのうちの少なくとも二つの素子群が前記選別対象物の移送方向に互いに離間するように配置されたカラーセンサと、
   前記カラーセンサによって取得された信号に基づいて、前記選別対象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、
   前記カラーセンサによって得られるカラー画像について、前記少なくとも二つの素子群が前記選別対象物の移送方向に互いに離間していることに起因して生じる色ずれの量を算出するように構成された色ずれ量算出部と、
   前記少なくとも二つの素子群の前記移送方向における離間距離と、前記色ずれ量と、前記カラーセンサの１スキャンに要する時間であるスキャン時間と、に基づいて、前記選別対象物の移送速度を算出するように構成された速度算出部と、
   前記速度算出部によって算出された前記移送速度に基づいて決定されるタイミングで、前記判定部の判定結果に基づいて決定される特定の選別対象物の軌道を変更するための軌道変更動作を行うように構成された選別装置と
   を備える光学式選別機。
2. 請求項１に記載の光学式選別機であって、
   前記Ｒ素子群と前記Ｇ素子群と前記Ｂ素子群とは、前記移送方向に互いに離間するように配置され、
   前記色ずれ量算出部が算出する前記色ずれの量は、
   前記Ｒ素子群を介して得られるＲ画像と、前記Ｇ素子群を介して得られるＧ画像と、の間での色ずれの量と、
   前記Ｒ画像と、前記Ｂ素子群を介して得られるＢ画像と、の間での色ずれの量と、
   前記Ｇ画像と前記Ｂ画像の間での色ずれの量と
   のうちの少なくとも一つを含む
   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、
   前記色ずれ量算出部が算出する前記色ずれの量は、前記Ｒ画像と前記Ｇ画像との間での色ずれの量と、前記Ｒ画像と前記Ｂ画像との間での色ずれの量と、前記Ｇ画像と前記Ｂ画像の間での色ずれの量と、を含む
   光学式選別機。
4. 請求項１に記載の光学式選別機であって、
   前記Ｒ素子群と前記Ｇ素子群と前記Ｂ素子群とは、ベイヤー配列となるように配置されており、
   前記色ずれ量算出部が算出する前記色ずれの量は、前記Ｒ素子群を介して得られるＲ画像と、前記Ｂ素子群を介して得られるＢ画像と、間での色ずれの量である
   光学式選別機。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光学式選別機であって、
   前記色ずれ量算出部は、前記選別対象物の粒ごと、および／または、前記カラー画像上で重なり合っている粒群ごとに前記色ずれの量を算出し、
   前記速度算出部は、前記色ずれ量算出部によって算出された複数の前記色ずれの量の代表値に基づいて前記移送速度を算出する
   光学式選別機。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の光学式選別機であって、
   前記判定部は、前記異物および前記不良品の両方の判定を行い、
   前記色ずれ量算出部は、
   前記異物を表す画像領域である異物画像領域を含み、前記異物以外の選別対象物を表す画像領域である非異物画像領域を含まない第１の領域と、前記異物画像領域を含まず、前記非異物画像領域を含む第２の領域と、を前記カラー画像から抽出し、
   前記第１の領域の色ずれ量と、前記第２の領域の色ずれ量と、をそれぞれ算出し、
   前記速度算出部は、前記選別対象物の前記移送速度として、前記異物の移送速度と、前記異物以外の選別対象物の移送速度と、をそれぞれ算出し、
   前記特定の選別対象物は、前記異物と前記不良品とを含み、
   前記選別装置は、前記異物の前記移送速度に基づいて決定されるタイミングで前記異物に対して前記軌道変更動作を行うとともに、前記異物以外の選別対象物の前記移送速度に基づいて決定されるタイミングで前記不良品に対して前記軌道変更動作を行う
   光学式選別機。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の光学式選別機であって、
   前記速度算出部は、予め定められたイベントが発生するたびに前記移送速度を算出し、
   前記選別装置は、少なくとも最新の前記移送速度に基づいて決定されるタイミングで前記軌道変更動作を行う
   光学式選別機。
8. 請求項７に記載の光学式選別機であって、
   前記予め定められたイベントは、前記光学式選別機の運転が開始されたことを含む
   光学式選別機。
9. 請求項７または請求項８に記載の光学式選別機であって、
   前記予め定められたイベントは、前記光学式選別機が所定時間継続して運転を行ったことを含む
   光学式選別機。

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