JP7349218B1

JP7349218B1 - 卵表面検査装置

Info

Publication number: JP7349218B1
Application number: JP2023088223A
Authority: JP
Inventors: 彰則尾野
Original assignee: NIHON SENBETSU KAKO CO.,LTD.
Current assignee: NIHON SENBETSU KAKO CO.,LTD.
Priority date: 2023-05-29
Filing date: 2023-05-29
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2043-05-29

Abstract

【課題】卵を撮像した画像データから殻の凹凸を評価できる卵表面検査装置を提供する。【解決手段】本発明の卵表面検査装置は、卵を２本のローラで支持した状態で搬送するコンベアと、コンベア上の卵に白色光を照射するＬＥＤ光源及びコンベアの上方に設置され、搬送中の卵を撮像するカラーカメラを備えた撮像手段と、撮像した卵の画像に対し四角形サイズの検査画像を定め、検査画像のフルカラー画像をグレースケール画像に変換した後、グレースケール画像の中の検査ラインに対して、各画素のグレースケール値を殻表面の凹凸と見なして近似曲線を算出し、近似曲線に対する山と谷から粗さの標準偏差（ｍ）を算出し、標準偏差（ｍ）に基づいて殻の合否を判定する画像判定手段と、を備えている。【選択図】図８

Description

本発明は、殻の凹凸を評価できる卵表面検査装置に関する。

鶏卵の表面に、塊状に小さなぶつぶつができることがある。卵の中身には問題ないが、見栄えがよくないので分けることが望ましいとされる。特許文献１には、カラーＣＣＤカメラ、照明部、搬送ローラ、画像処理装置及び画像の判定部を備え、卵の殻の汚れを検査する汚卵検査装置が示される。しかしながら、卵の殻の凹凸は、他の部分と同じ白色であり細かいので、画像での判定が難しいという問題がある。

特開２００８－３０９６７８号公報

本発明は、卵表面を撮像した画像データから殻の凹凸を評価できる卵表面検査装置を提供することにある。

本発明による卵表面検査装置は、卵を２本のローラで支持した状態で搬送するコンベアと、前記コンベア上の卵に白色光を照射するＬＥＤ光源及び前記コンベアの上方に設置され、搬送中の卵を撮像するカラーカメラを備えた撮像手段と、撮像した卵の画像に対し四角形サイズの検査画像を定め、前記検査画像のフルカラー画像をグレースケール画像に変換した後、前記グレースケール画像の中の検査ラインに対して、各画素のグレースケール値を殻表面の凹凸と見なして近似曲線を算出し、前記近似曲線に対する山と谷から粗さの標準偏差（ｍ）を算出し、前記標準偏差（ｍ）に基づいて殻の合否を判定する画像判定手段と、を備えていることを特徴とする。

前記標準偏差（ｍ）をあらかじめ求めた正常な卵の標準偏差（σ）で割った値（ｍ／σ）が、所定の閾値（Ｔ）より大きいか小さいかで、殻の合否を判定することを特徴とする。

前記近似曲線が、ｘを変数とする４次関数で近似されることを特徴とする。

本発明による卵表面検査装置によれば、卵のフルカラー画像をグレースケール画像に変換し、グレースケール画像の中の検査ラインに対して、各画素のグレースケール値を殻表面の凹凸と見なし、粗さの標準偏差を算出したので、標準偏差による数値を使用いた判定ができる。卵の表面に影があるかの判定より、判定が正確にできる。

標準偏差（ｍ）をあらかじめ求めた正常な卵の標準偏差（σ）で割った判定値（ｍ／σ）を算出し、判定値があらかじめ定めた閾値（Ｔ）より大きいか小さいかで殻の合否を判定するので、より正確な安定した合否判定ができる。

近似曲線は、ｘを変数とする４次関数で近似したので、卵の表面の曲線に近い形状に近似できる。直線近似よりも正確な標準偏差が算定できる。

卵を検査する卵表面検査装置の平面図である。図１の撮像手段の詳細な構成図である。卵の検査画像の説明図である。フルカラーの検査画像を示す図である。カラーの画素からグレースケールの画素への変換例を示す図である。グレースケールに変換された検査画像を示す図である。検査ラインのグラフを示す図である。図７で近似曲線からの偏差を正規化したグラフである。卵表面検査装置の処理フローチャートである。グレースケール画像を疑似カラーで可視化する例である。疑似カラーで可視化した検査画像の例である。

以下、図面を参照して、本発明による卵表面検査装置を詳しく説明する。

図１は、卵を検査する卵表面検査装置１００の平面図である。卵表面検査装置１００は、コンベア７と、コンベア７の上に設置される撮像手段２０と、画像判定手段３０と、を備える。画像判定手段３０は、プロセッサとメモリと磁気ディスクを備えたコンピュータを使用できる。コンベア７は１レーンで、卵１を２本のローラ８で支持した状態で搬送方向に所定の速度で搬送する。本実施例では、卵１は鶏卵の生卵である。鶏卵の場合、殻の厚さは約０．３ｍｍである。殻の凹凸は０．１～０．３ｍｍ程度である。

図２は、図１の撮像手段２０の詳細な構成図である。撮像手段２０は、卵１に白色光を照射するＬＥＤ光源４と、搬送中の卵１を撮像するカラーカメラ５を備える。カラーカメラ５は、細かい凹凸を判定するのでエリアカメラよりは、ラインスキャンカメラが良い。卵表面の検査では、卵の色を判定することなどが想定され、他への応用ができることからカラーカメラを用いた。図２に示すように、ＬＥＤ光源４からの出射光１４は、ハーフミラー１０で折り返して、卵１への照射光１５となる。卵１からの反射光１６は、ハーフミラー１０を通過して、カメラ５への入射光１７となる。ラインセンサカメラの場合、卵１はコンベア７により搬送方向に移動しており、１ラインずつ撮像する。卵１に向かう照射光１５とカメラ５へ向かう入射光１７が同軸上にある構成となっている。この場合、卵１の外側（外周側）に位置する側面は、反射光が真上に向かわないので、上面に比べてやや暗く撮像される。

図３は、卵１の検査画像１１の説明図である。カラーカメラ５は、撮像範囲１９に卵１全体が入るように撮像する。灰色部分は背景２１である。卵１の外周側に位置する側面はやや暗く写るので、卵上部の明るい四角形サイズ部分を検査画像１１とした。卵１の殻は、どこも同じような凹凸の傾向を示すので、卵１の全周はチェックする必要がない。卵１は、上面の検査画像１１を検査するだけで良く、殻の全体的な状況が判定できる。

図４は、フルカラーの検査画像１１を示す図である。検査画像１１は、フルカラー画像からなり、ｎ×ｍ画素から構成されているとする。ｎとｍを１０００画素とし、１０００画素で２０ｍｍの長さを撮像した場合、１画素は約０．０２ｍｍのサイズとなる。カラーの画素２は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３バイトからなり、ＲとＧとＢは、それぞれ０～２５５の諧調を表現できる。ここで諧調は色の濃さや明るさを示す数値である。

図５は、カラーの画素２からグレースケールの画素３への変換例を示す図である。図５では、代表的なカラー色の変換例を５つ示している。カラーの画素２が（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（２５５、２５５、２５５）は白色で、グレースケールの画素３に変換した場合、白色のＧｓ＝２５５となる。黄色を示す（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（２５５、２５５、０）は、灰色のＧｓ＝１７０となる。赤色を示す（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（２５５、０、０）は、灰色のＧｓ＝８５となる。青色を示す（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（０、０、２５５）は、灰色のＧｓ＝８５となる。カラーで黒色を示す（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（０、０、０）は、グレースケールでは、黒色のＧｓ＝０となる。カラーの画素２から、グレースケールの画素３への変換には、上記のように（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３の変換式を使用した。これに限らず、重み付けをした変換式を使用してもよい。

図６は、グレースケールに変換された検査画像１１を示す図である。グレースケールの画素３は、１画素が０～２５５の諧調で表現できる。検査画像１１のＸ座標ｋの位置（Ａ－Ａで示す）に検査ライン６を定める。検査ライン６の各画素をｐ_１～ｐ_ｎとする。ｎは、例として１０００とした。

図７は、検査ライン６のグラフを示す図である。検査ライン６の各画素ｐ_１～ｐ_１０００をプロットすると、例として波線で示すようなジグザグ波形となる。右下がりになっているのは、図３に示すように、検査画像１１を卵１の中央よりやや下側に設定したので、検査画像１１の下側の明るさが低下していることを示す。グレースケールの画素の各数値は、殻表面の凹凸を反映した明るさになっている。検査ライン６の画素ｐ_１～ｐ_１０００の各数値の近似曲線は、太線で示すように求めることができる。近似曲線は、ｙ＝ａ１Ｘ^４＋ａ２Ｘ^３＋ａ３Ｘ^２＋ａ１Ｘ^１＋ａ５とした。ａ１～ａ５の係数を各画素の数値を基に求めると、ａ１が１．３０３ｅ^－９、ａ２が－１．１２７ｅ^－６、ａ３が０．０００２１１、ａ４が－０．０５０５、ａ５が２０４．８を算出できた。Ｘが０の時はＹが２０４．８なので、純粋な白（２５５）からは少し下がった値を示している。

図８は、図７で近似曲線９からの偏差を水平な直線に変換したグラフである。検査ライン６の画素ｐ_１～ｐ_１０００の各数値が、近似曲線９からどれくらい離れているかをプロットした。近似曲線９は水平としている。このグラフは、金属の表面粗さの評価と同じで、凹凸を表す山と谷の数値から、標準偏差（ｍ）を算出することができる。また、正常な卵の標準偏差（σ）をあらかじめ求めておき、判定値（ｍ／σ）を算出し、判定値（ｍ／σ）が閾値（Ｔ）より大きいか小さいかによって、卵の殻の凹凸に関する合否を判定する。

標準偏差（ｍ）の算出は、下記の式１で行なうことができる。ｍは、ｉ番目の山の高さ（又は谷の深さ）を二乗した値を求め、それらの全個数分の和を取り、ｎで割り、ルートを取って求める。なお、検査ライン６は１本に限るものではなく、複数の検査ライン６で合否を判定しても良い。

〔式１〕

図９は、卵表面検査装置１００の処理フローチャートである。Ｓ１は、カメラで搬送中の卵の表面を撮像してフルカラー画像を得る段階である。Ｓ２は、撮像した画像から検査画像を切り出す段階である。検査画像のサイズはｍ×ｎ（横がｍ画素、縦がｎ画素）とする。Ｓ３は、検査画像の各画素（ＲＧＢ）をグレースケール化し、グレースケールの検査画像を作成する段階である。Ｓ４は、検査画像の中に検査ラインを定める。Ｓ５は、検査ラインの各画素の値に対し、近似曲線を算定する段階である。Ｓ６は、近似曲線からの偏差を正規化して、山の高さと谷の深さのグラフにする段階である。Ｓ７は、標準偏差（ｍ）を算定する段階である。Ｓ８は、標準偏差（ｍ）を、正常な卵の殻の標準偏差（σ）で割り、判定値（ｍ／σ）を求め、判定値（ｍ／σ）が閾値（Ｔ）より大きいか小さいかで、殻の合否を判定する。判定値（ｍ／σ）が閾値（Ｔ）より大きい卵は、コンベアの上方に設けた挟み具で挟み上げて、別のコンベアに流すことができる。

図１０は、グレースケール画像を疑似カラーで可視化する例である。灰色は濃度が変化しても分かりにくい。そこで、２５５の諧調の数値を７レベルに分けて、赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の７色の疑似カラーを割り当てる。例えば、赤をグレースケールの２１７～２５５に割り当てたので、殻の凸部で白く反射する箇所は赤く表示されるので、検査画像をモニターに表示することで、作業者の確認が容易にできる。殻の凹部で暗い灰色の箇所は、青～藍に表示されるので、作業者の確認が容易にできる。

図１１は、図１０に準じた疑似カラーで可視化した検査画像１１の例である。検査画像１１は、図８のグレースケール画像を使用した。（ａ）に示すように、ＮＧ卵の場合、殻の表面に赤い塊部分があることがわかる。一方、（ｂ）に示すように、ＯＫ卵の場合、赤の部分はなく、黄の部分が多い。

グレースケール画像を疑似カラー化して、検査画像１１の赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の画素の数を数える。赤の画素数が多い場合や藍の画素数が多い場合は、殻に凹凸があるとして、ＯＫ卵とＮＧ卵の区別に活用することもできる。

本発明の卵表面検査装置は、卵のコンベアラインに適用でき、卵の殻の凹凸を評価する卵表面検査装置として好適である。

１卵
２画素（カラー）
３画素（グレースケール）
４ＬＥＤ光源
５カラーカメラ
６検査ライン
７コンベア
８ローラ
９近似曲線
１０ハーフミラー
１１検査画像
１２標準偏差
１３粗さ（凹凸）
１４ＬＥＤからの出射光
１５卵への照射光
１６卵からの反射光
１７カメラへの入射光
１９撮像範囲
２０撮像手段
３０画像判定手段
１００卵表面検査装置

Claims

卵を２本のローラで支持した状態で搬送するコンベアと、
前記コンベア上の卵に白色光を照射するＬＥＤ光源及び前記コンベアの上方に設置され、搬送中の卵を撮像するカラーカメラを備えた撮像手段と、
撮像した卵の画像に対し四角形サイズの検査画像を定め、前記検査画像のフルカラー画像をグレースケール画像に変換した後、前記グレースケール画像の中の検査ラインに対して、各画素のグレースケール値を殻表面の凹凸と見なして近似曲線を算出し、前記近似曲線に対する山と谷から粗さの標準偏差（ｍ）を算出し、前記標準偏差（ｍ）に基づいて殻の合否を判定する画像判定手段と、を備えていることを特徴とする卵表面検査装置。
前記標準偏差（ｍ）をあらかじめ求めた正常な卵の標準偏差（σ）で割った値（ｍ／σ）が、所定の閾値（Ｔ）より大きいか小さいかで、殻の合否を判定することを特徴とする請求項１に記載の卵表面検査装置。
前記近似曲線が、ｘを変数とする４次関数で近似されることを特徴とする請求項１に記載の卵表面検査装置。