JP7447834B2 - 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。異物または不良品であると判定された被選別物は、典型的には、エア噴射によって吹き飛ばされ、それによって、被選別物は、良品と、異物および不良品と、に選別される。

このような光学式選別機に関して、下記の特許文献１は、被選別物の不良部分の幅が大きいほど、エアの噴射期間を長く設定する技術を開示している。この技術は、幅が大きい不良部分を有する被選別物は大きい粒子（換言すれば、重量が大きい粒子）であると推定して、大きな重量に起因して吹き飛ばしにくい粒子を、長く設定された噴射期間で確実に吹き飛ばすことを意図している。

特許第４２０６５２２号公報

しかしながら、上記の光学式選別機は、選別精度の向上のために改良の余地を残している。

例えば、被選別物が米粒であり、米粒の端に小さな着色部分が存在する場合、上記の技術では、エアの噴射期間が短く設定されてしまう。この場合、着色部分を狙ってエアが噴射されると、噴射されたエアが米粒の端部に僅かに接触することに起因して、良品と区別されるのに十分な程度には当該米粒の軌道を変更できないといった事象（以下、小接触事象とも呼ぶ）が発生するおそれがある。このような事象は、選別精度の低下を招くことになる。

一方、着色部分を有する米粒全体の中心を検出し、この中心を狙ってエアが噴射される場合には、上記の事象は発生しにくくなる。しかしながら、米粒の中心検出は、複雑な信号処理を必要とするので、信号処理の負荷が大きくなり、その結果、処理時間が長くなる恐れがある。しかも、米粒の中心検出は、米粒の外郭を検出することを必要とするが、複数の米粒が互いに接触した状態で移送される場合、１粒の外郭を正確に検出することは難しい。米粒の外郭を正確に検出できない場合には、選別精度が低下することになる。

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、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の不良部分を検出するように構成された検出部と、不良部分に向けてエアを噴射して、不良部分を有する被選別物を選別するように構成された選別部と、エアの噴射を制御するように構成された噴射制御部と、を備えている。噴射制御部は、不良部分のディメンションの値が第１の値であるときに、被選別物に対する第１の噴射範囲にエアを噴射し、所定の条件を満たすときに、被選別物に対する第２の噴射範囲にエアを噴射する噴射範囲制御を実行するように構成される。第２の噴射範囲は、第１の噴射範囲よりも広い。所定の条件は、ディメンションの値が第１の値よりも小さい第２の値であることを含む。

「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。「不良部分」とは、品質が望ましくない部分（これは、被選別物の全体であってもよいし、あるいは、一部であってもよい）と異物（この場合、異物の全体が不良部分である）とのうちの一方または両方を意味する。不良部分の「ディメンション」とは、不良部分の面積、長さ、および幅のうちのいずれか、または、これらの任意の組み合わせを意味する。被選別物に対するエアの「噴射範囲」とは、ある瞬間においてエアが噴射される範囲に限らず、移送中の被選別物とともに移動する座標系における範囲を意味する。例えば、移送中の被選別物と、エアが噴射される領域と、の相対的な位置関係は、被選別物の移送に伴って刻々と変化するが、被選別物とともに移動する座標系においてエアが一瞬でも当たる座標領域の全体が被選別物に対するエアの「噴射範囲」となり得る。

この光学式選別機によれば、所定の条件を満たす場合には、被選別物に対するエアの噴射範囲は、不良部分のディメンションが第１の値であるときよりも、第１の値よりも小さい第２の値であるときに、広く設定される。換言すれば、不良部分が所定程度小さいときには、被選別物に対するエアの噴射範囲が拡張される。したがって、小さな不良部分が被選別物の端に存在する場合に不良部分に向けてエアを噴射したとしても、小接触事象が生じにくい。したがって、選別精度を向上させることができる。

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、噴射範囲制御は、ディメンションの値が第２の値であるときに、ディメンションの値が第１の値であるときよりも、エアの噴射期間を長い時間に設定する第１の制御を含む。この形態によれば、被選別物の移送方向におけるエアと被選別物との接触範囲を拡張できるので、小接触事象が生じにくくなる。したがって、選別精度を向上させることができる。第１の制御は、エアの噴射期間を変更することによって噴射範囲を変更する制御であると捉えることもできる。

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、選別部は、エアを選択的に噴射可能な複数のノズルであって、被選別物の移送方向に直交する方向である直交方向に配列された複数のノズルを備えている。噴射範囲制御は、ディメンションの値が第１の値であるときに、複数のノズルのうちの一つのノズルからエアを噴射し、ディメンションの値が第２の値であり、かつ、不良部分のうちの所定部分（例えば、任意の部分、または、中心）が、一つのノズルの直交方向におけるエアの噴射範囲の中心から所定距離以上、直交方向に離れているときに、複数のノズルのうちの、一つのノズルと、一つのノズルに隣接するノズルと、からエアを噴射する第２の制御を含む。この形態によれば、不良部分が所定程度小さく、かつ、隣接する二つのノズルのそれぞれの直交方向における噴射範囲の境界付近に不良部分の所定部分が存在する場合には、隣接する二つのノズルからエアが噴射され、直交方向におけるエアと被選別物との接触範囲を拡張できるので、小接触事象が生じにくくなる。したがって、選別精度を向上させることができる。第２の制御は、複数のノズルのうちのエアを噴射すべきノズルの数を変更することによって噴射範囲を変更する制御であると捉えることもできる。

本発明の第４の形態によれば、第３の形態において、複数のノズルの各々には、直交方向における被選別物の各検出位置に関しての噴射担当範囲が可変に対応付けられる。噴射制御部は、さらに、複数のノズルの各々が、対応する噴射担当範囲内に不良部分のうちの所定部分が位置するときにエアを噴射するように、エアの噴射を制御するように構成される。複数のノズルにそれぞれ対応する複数の噴射担当範囲は、ディメンションの値が第１の値であるときに、互いにオーバラップしないように設定されるとともに、ディメンションの値が第２の値であるときに、複数の噴射担当範囲のうちの任意の隣接する二つの噴射担当範囲が部分的に互いにオーバラップするように設定される。不良部分のうちの所定部分が、隣接する二つの噴射担当範囲のオーバラップ領域内に位置するときに、隣接する二つの噴射担当範囲に対応する二つのノズルからエアが噴射される。この形態によれば、単純な演算で第３の形態を実現可能である。

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、検出部は、さらに、不良部分の中心を検出するように構成される。噴射制御部は、さらに、不良部分の中心を基準として噴射範囲制御を行うように構成される。この形態によれば、より精度良く、噴射範囲制御を行うことができる。

本発明の第６の形態によれば、第２の形態を含む第５の形態において、第１の制御は、不良部分の中心に対してエアを噴射するタイミングが噴射期間の中央に位置するように、噴射期間の開始および終了のタイミングを設定することを含む。この形態によれば、不良部分が被選別物のうちの移送方向における一方側に位置している場合において、不良部分が移送方向のどちら側に偏っていても、当該不良部分を有する被選別物にエアを確実に当てることができる。したがって、選別精度を向上させることができる。

本発明の第７の形態によれば、第３の形態を含む第５の形態、または、第３の形態を含む第６の形態において、不良部分のうちの所定部分は、不良部分の中心である。この形態によれば、互いに隣接する二つのノズルからエアが噴射される機会が限定される。このため、二つのノズルから噴射されたエアが、不良部分を有する被選別物と一緒に、その近傍の他の被選別物の軌道も変更してしまうことを抑制できる。したがって、歩留りが向上する。

本発明の第８の形態によれば、第３または第４の形態において、不良部分のうちの所定の部分は、不良部分のうちの任意の部分である。つまり、第２の制御において、ディメンションの値が第２の値であり、かつ、不良部分のうちのいずれかの部分が、一つのノズルの直交方向におけるエアの噴射範囲の中心から所定距離以上、直交方向に離れていれば、複数のノズルのうちの、一つのノズルと、一つのノズルに隣接するノズルと、からエアが噴射される。この形態によれば、第７の形態と比べて、互いに隣接する二つのノズルからエアが噴射される機会が増える。このため、不良部分を有する被選別物の除去率が向上する。したがって、より良質な製品を得ることができる。

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。 一実施形態による選別処理の流れを示すフローチャートである。 不良部分を表す画像の一例を示す図である。 一実施形態によるノズル決定処理の流れを示すフローチャートである。 不良部分のディメンションに応じたノズルの決定方法を示す模式図であり、不良部分のディメンションの値が閾値よりも大きい場合を示している。 不良部分のディメンションに応じたノズルの決定方法を示す模式図であり、不良部分のディメンションの値が閾値以下である場合を示している。 一実施形態による噴射期間決定処理の流れを示すフローチャートである。 光学式選別機の効果を示す模式図である。 光学式選別機の効果を示す模式図である。

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、光源３０ａ，３０ｂと、光学センサ４０ａ，４０ｂと、選別部５０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、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、検出部８１および噴射制御部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。コントローラ８０の各機能は、一体的な一つの装置によって実現されてもよい。例えば、コントローラ８０の各機能が、一つのＣＰＵによって実現されてもよい。あるいは、コントローラ８０の各機能は、少なくとも二つの装置に分散配置されてもよい。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。シュート７３上に供給された被選別物９０は、シュート７３上を下方に向けて滑走し、シュート７３下端から落下する。シュート７３は、多数の被選別物９０を同時に落下させることができる所定幅を有している。以下の説明では、シュート７３から落下した後に被選別物９０が移送される方向（換言すれば、被選別物９０の落下方向）を移送方向Ｄ１とも呼ぶ。また、移送方向Ｄ１に直交する方向（換言すれば、シュート７３の幅方向）を直交方向Ｄ２とも呼ぶ。

光源３０ａは、被選別物９０の移送経路９５（換言すれば、被選別物９０の落下軌跡）に対して一方側（フロント側とも呼ぶ）に配置されており、光源３０ｂ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。光源３０ａ，３０ｂは、移送経路９５上を移送中の被選別物９０（つまり、シュート７３から滑り落ちた被選別物９０）に光３１ａ，３１ｂをそれぞれ照射する。本実施形態では、光源３０ａ，３０ｂの各々は、赤色光を放出する複数のＬＥＤと、緑色光を放出する複数のＬＥＤと、青色光を放出する複数のＬＥＤと、を備える光源ユニットである。ただし、光源３０ａ，３０ｂの仕様（例えば、数、発光形式、光３１ａ，３１ｂの波長領域など）は、特に限定されない。例えば、光源３０ａ，３０ｂとして、可視光を放出するＬＥＤに代えて、または、加えて、近赤外光を放出するＬＥＤが使用されてもよい。また、光源３０ａ，３０ｂの一方が省略されてもよい。

光学センサ４０ａはフロント側に配置されており、光学センサ４０ｂはリア側に配置されている。光学センサ４０ａ，４０ｂは、光源３０ａ，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、フロント側の光学センサ４０ａは、フロント側の光源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。リア側の光学センサ４０ｂは、リア側の光源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。

光学センサ４０ａ，４０ｂの各々は、本実施形態では、カラーＣＣＤセンサであり、直線状に配列された複数の受光素子を備えている。複数の受光素子は、直交方向Ｄ２（つまり、シュート７３の幅方向）に配列されている。このため、光学センサ４０ａ，４０ｂは、シュート７３の所定幅にわたって移送される多数の被選別物９０を同時に撮像することができる。光学センサ４０ａ，４０ｂの仕様は、特に限定されず、光源３０ａ，３０ｂの仕様に応じて任意に決定され得る。また、光学センサ４０ａ，４０ｂの一方が省略されてもよい。

光学センサ４０ａ，４０ｂ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、被選別物９０の不良部分を検出する。本実施形態では、この不良部分には、米のうちの、品質が高い米とは色彩が異なる部分と、異物（つまり、米粒ではないもの）の全体と、が含まれる。ただし、不良部分は、これらのうちの一方であってもよい。品質が高い米とは色彩が異なる部分は、例えば、着色粒、死米、被害粒または未熟粒の粒全体または一部分である。

選別部５０は、検出された不良部分に向けてエアを噴射して、不良部分を有する被選別物９０を選別する。具体的には、選別部５０は、複数のノズル５１と、ノズル５１に対応する数（本実施形態では、ノズル５１と同数であるが、ノズル５１の数と異なっていてもよい）の電磁バルブ５２と、を備えている。複数のノズル５１は、直交方向Ｄ２（つまり、シュート７３の幅方向）に配列されている。

複数のノズル５１は、複数の電磁バルブ５２をそれぞれ介して、コンプレッサ（図示せず）に接続されている。コントローラ８０からの制御信号に応じて複数の電磁バルブ５２が選択的に開かれることによって、複数のノズル５１は、不良部分を有する被選別物９０に向けてエア５３を選択的に噴射する。より具体的には、複数のノズル５１の各々には、直交方向Ｄ２における被選別物９０の各検出位置に関しての噴射担当範囲が対応付けられる。そして、複数のノズル５１の各々は、対応する噴射担当範囲内に不良部分のうちの所定部分（本実施形態では中心）が位置するときにエア５３を噴射する。このようなエア５３の噴射の制御は、コントローラ８０の噴射制御部８２の処理として実行される。このように、複数のノズル５１の各々には、直交方向Ｄ２における被選別物９０の各検出位置に関しての、エア５３の噴射を担当すべき範囲が割り当てられている。実際には、噴射担当範囲は、コントローラ８０に入力される画像上の直交方向Ｄ２の位置によって定義される。詳しくは後述するが、この噴射担当範囲は、本実施形態では可変に設定される。

不良部分を有する被選別物９０は、エア５３によって吹き飛ばされ、シュート７３からの落下軌道（つまり、移送経路９５）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、不良部分を有していない被選別物９０（以下、良品とも呼ぶ）には、エア５３は噴射されない。このため、良品は、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）。なお、シュート７３から落下した後の被選別物９０に向けてエア５３を噴射する構成に代えて、シュート７３上を滑走中の被選別物９０に向けてエア５３を噴射して、被選別物９０の移送経路を変更してもよい。また、被選別物移送手段として、シュート７３に代えて、ベルトコンベヤが使用されてもよい。この場合、ベルトコンベヤの一端から落下する被選別物に向けてエアが噴射されてもよい。あるいは、ベルトコンベヤ上で搬送中の被選別物に向けてエアが噴射されてもよい。

本実施形態による被選別物９０の選別処理には、被選別物９０に対するエア噴射範囲を可変に設定する噴射範囲制御が含まれる。そのような選別処理の詳細について以下に説明する。図２は、コントローラ８０によって実行される選別処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、所定サイズの画像データがコントローラ８０へ入力されるたびに繰り返し実行される。選別処理が開始されると、まず、コントローラ８０は、検出部８１の処理として、入力された画像データに基づいて被選別物９０の不良部分を検出する（ステップＳ１１０）。不良部分の検出は、不良部分であるか否かを判定するために予め定められた閾値と、画像データの階調値と、を比較することによって行われる。画像データを構成する各画素の階調値を、閾値以下であるか否かに基づいて２値化すれば、不良部分を容易に検出できる。例えば、ＲＧＢの各色の画像データが取得される場合には、色ごとに設定された閾値をそれぞれ用いて、２値化が行われてもよい。この場合、不良部分を表す画素は、いずれかの色に関して不良部分と判断された画素の集合体である。

次いで、コントローラ８０は、ステップＳ１１０で不良部分が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１２０）。判断の結果、不良部分が検出されなければ（ステップＳ１２０：ＮＯ）、コントローラ８０は、選別処理を終了する。

一方、不良部分が検出されれば（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、コントローラ８０は、処理をステップＳ１３０に進める。ステップＳ１１０において複数の不良部分が検出される場合には、ステップＳ１３０以降の処理は、不良部分ごとに実行される。画像上において、単一の不良部分は、不良部分を表す階調値を有する連続する複数の画素から構成され、不良部分を表す階調値を有する連続しない画素群は、互いに別の不良部分であると判断される。

ステップＳ１３０では、コントローラ８０は、検出部８１の処理として、検出された不良部分について、そのディメンションの値を検出する。ディメンションとは、不良部分の面積、長さ、および幅のうちのいずれか、または、これらの任意の組み合わせを意味する。本実施形態では、ディメンションは、不良部分の面積である。図３は、単一の不良部分を表す画像の一例を示している。図３において、格子の各々は、画像データを構成する画素を表している。説明の便宜上、直交方向Ｄ２と平行にＸ軸を定義し、移送方向Ｄ１と平行にＹ軸を設定する。不良部分を表す画素をハッチング（シングルハッチングまたはクロスハッチング）で示している。図３に示す例では、不良部分は、２３個の画素によって構成されており、コントローラ８０は、不良部分の面積の値を２３として検出する。

代替実施形態において、ディメンションが長さＬ１と幅Ｗ１との組み合わせとして定義される場合には、コントローラ８０は、図３に示す不良部分に基づいて、長さＬ１の値５と、幅Ｗ１の値７と、を検出してもよい。この代替実施形態では、長さＬ１は、移送方向Ｄ１における不良部分の最大範囲に基づいて定まり、幅Ｗ１は、直交方向Ｄ２における不良部分の最大範囲に基づいて定まる。

次いで、コントローラ８０は、検出部８１の処理として、不良部分の中心を検出する（ステップＳ１４０）。本実施形態では、コントローラ８０は、長さＬ１を規定する画素位置の中心に位置し、かつ、幅Ｗ１を規定する画素位置の中心に位置する画素を、不良部分の中心として検出する。図３の例では、長さＬ１は画素位置Ｙ２～Ｙ６によって規定され、幅Ｗ１は画素位置Ｘ２～Ｘ８によって規定されるので、（ｘ，ｙ）＝（Ｘ５，Ｙ４）の画素（クロスハッチングで示す）が中心として検出される。長さＬ１を規定する画素位置の数が偶数である場合には、それらの中央に位置する二つの画素位置のうちの任意の画素位置に基づいて、中心が決定されてもよい。幅Ｗ１を規定する画素位置の数が偶数である場合も同様である。

中心の検出は、この手法に限らず、公知の任意の手法によって行われ得る。例えば、コントローラ８０は、不良部分を構成する画素群から、不良部分の外郭を構成する画素を時計回りに一つずつ取り除いていき、最後に残った画素を不良部分の中心として検出してもよい。

次いで、コントローラ８０は、噴射制御部８２の処理として、ノズル決定処理を実行する（ステップＳ１５０）。ノズル決定処理とは、不良部分を有する被選別物９０を選別するために、複数のノズル５１のうちのいずれのノズル５１を使用してエア５３を噴射するのかを決定する処理である。ノズル決定処理は、不良部分のディメンションの値がどの程度であるかを条件の一つとして、被選別物９０に対する直交方向Ｄ２のエア噴射範囲を決定する制御（以下、第２の制御とも呼ぶ）のために行われる。第２の制御は、上述した噴射範囲制御のうちの一つである。本実施形態では、ステップＳ１５０は、不良部分の中心を基準として実行される。以下、ノズル決定処理の詳細について説明する。

図４は、一実施形態によるノズル決定処理の流れを示すフローチャートを示している。この処理では、コントローラ８０は、まず、ステップＳ１３０で検出したディメンションの値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１５１）。本実施形態では、ディメンションは面積として定義されるので、閾値は、面積の値に関して予め設定される。ディメンションの値が閾値以下であることは、不良部分が所定程度小さいことを意味している。閾値は、例えば、被選別物９０の標準的なディメンションの１／３程度に設定されてもよい。この場合、ステップＳ１５１では、不良部分が、被選別物９０の標準的な大きさの約１／３以下であるか否かが実質的に判断されることになる。

判断の結果、ディメンションの値が閾値よりも大きければ（ステップＳ１５１：ＮＯ）、コントローラ８０は、オーバラップ領域なしの噴射担当範囲を設定する（ステップＳ１５２）。「オーバラップ領域なし」とは、各ノズル５１に割り当てられた噴射担当範囲同士がオーバラップしないことを意味している。図５は、このようにして噴射担当範囲が設定される場合のノズル５１と噴射担当範囲との対応関係の一例を示している。図５では、説明の便宜上、直交方向Ｄ２に配列された多数のノズル５１のうちの配列の途中の３つのノズル５１のみをノズル５１ａ～５１ｃとして示している。ノズル５１ａ～５１ｃには、電磁バルブ５２ａ～５２ｃがそれぞれ接続されている。図５において、格子の各々は、コントローラ８０に入力された画像８５を構成する画素を表している。図５に示すように、ノズル５１ａ～５１ｃには、噴射担当範囲８６ａ～８６ｃがそれぞれ対応付けられている。噴射担当範囲８６ａ～８６ｃは、互いにオーバラップしないように設定されている。図示は省略しているが、実際には、画像８５上の直交方向Ｄ２に並ぶ全ての画素位置（換言すれば、直交方向Ｄ２における被選別物９０の全ての検出位置）は、多数のノズル５１に対応する噴射担当範囲のいずれかに属することになる。

一方、ディメンションの値が閾値以下であれば（ステップＳ１５１：ＹＥＳ）、コントローラ８０は、オーバラップ領域ありの噴射担当範囲を設定する（ステップＳ１５３）。「オーバラップ領域あり」とは、各ノズル５１に割り当てられた複数の噴射担当範囲のうちの任意の隣接する二つの噴射担当範囲が部分的にオーバラップすることを意味している。図６は、このようにして噴射担当範囲が設定される場合のノズル５１と噴射担当範囲との対応関係の一例を示している。この例でも、図５と同様に、３つのノズル５１ａ～５１ｃのみを示している。図６において、ノズル５１ａ，５１ｃと、それらに対応付けられた噴射担当範囲８６ａ，８６ｃと、の対応関係は、１点鎖線で表しており、ノズル５１ｂと、それに対応付けられた噴射担当範囲８６ｂと、の対応関係は、点線で表している。図６に示すように、隣接する二つのノズル５１ａ，５１ｂに対応する二つの噴射担当範囲８６ａ，８６ｂは、オーバラップ領域８７ａで互いにオーバラップしている。同様に、隣接する二つのノズル５１ｂ，５１ｃに対応する二つの噴射担当範囲８６ｂ，８６ｃは、オーバラップ領域８７ｂで互いにオーバラップしている。

代替実施形態において、ディメンションが長さＬ１と幅Ｗ１との組み合わせとして定義される場合には、ステップＳ１５１で使用される閾値は、長さＬ１および幅Ｗ１の両方に関して予め設定される。この場合、ステップＳ１５１では、長さＬ１が第１の閾値以下であることと、幅Ｗ１が第２の閾値以下であることと、の少なくとも一方が満たされる場合に、処理がステップＳ１５３に進められてもよい。さらなる代替実施形態では、ステップＳ１５１では、長さＬ１が第１の閾値以下であり、かつ、幅Ｗ１が第２の閾値以下である場合にのみ、処理がステップＳ１５３に進められてもよい。被選別物９０（ひいては、不良部分）は、どのような向きになった状態で移送されるかは分からないが、ディメンションを長さＬ１および幅Ｗ１の両方で定義しておけば、移送時の被選別物９０の向きに関係なく、不良部分の大きさを正確に把握できる。

次いで、コントローラ８０は、ステップＳ１５２またはステップＳ１５３で設定された噴射担当範囲のうちから、ステップＳ１４０で検出された不良部分の中心が属する噴射担当範囲に対応するノズル５１を、当該不良部分を有する被選別物９０を選別するためにエア５３を噴射すべきノズル（以下、要噴射ノズルとも呼ぶ）として決定する（ステップＳ１５４）。換言すれば、不良部分の中心を基準として、要噴射ノズルが決定される。

図５に示す例では、不良部分の中心８４は噴射担当範囲８６ｂに存在する。このため、噴射担当範囲８６ｂに対応するノズル５１ｂが要噴射ノズルとして決定される。図６に示す例では、不良部分の中心８４は、オーバラップ領域８７ａ内に位置する。つまり、不良部分の中心８４は、噴射担当範囲８６ａ内に位置するとともに、噴射担当範囲８６ｂ内にも位置する。このため、噴射担当範囲８６ａ，８６ｂに対応するノズル５１ａ，５１ｂが要噴射ノズルとして決定される。

このように、ノズル決定処理では、処理がステップＳ１５２からステップＳ１５４に進んだ場合には、直交方向Ｄ２における中心の位置がどこであっても、ステップＳ１５４では単一のノズル５１が決定される。一方、処理がステップＳ１５３からステップＳ１５４に進んだ場合、中心が直交方向Ｄ２においてオーバラップ領域内に位置するときは、ステップＳ１５４では二つのノズル５１が決定され、中心が直交方向Ｄ２においてオーバラップ領域内に位置しないときは、ステップＳ１５４では単一のノズル５１が決定される。

上述したノズル決定処理によれば、ディメンションの値が閾値よりも大きいときに、単一のノズル５１を要噴射ノズルとして決定し、ディメンションの値が閾値以下であり、かつ、不良部分がいずれかのノズル５１の直交方向Ｄ２におけるエア５３の噴射範囲の中心から所定距離以上、直交方向Ｄ２に離れているときに、上記の単一のノズル５１と、それに隣接するノズル（より具体的には、上記の単一のノズル５１に隣接する二つのノズル５１のうちの直交方向Ｄ２において不良部分の中心に近い方のノズル５１）と、を要噴射ノズルとして決定する処理を単純な演算で実現できる。

ここで説明を図２の選別処理に戻す。ノズル決定処理が終了すると、コントローラ８０は、噴射制御部８２の処理として、噴射期間決定処理を実行する（ステップＳ１６０）。噴射期間決定処理とは、エア５３の噴射期間（すなわち、噴射を継続する時間）を決定する処理である。噴射期間決定処理は、不良部分のディメンションの値がどの程度であるかを条件として、被選別物９０に対する移送方向Ｄ１のエア噴射範囲を決定する制御（以下、第１の制御とも呼ぶ）のために行われる。ここでのエア噴射範囲とは、移送中の被選別物９０とともに移動する座標系における範囲を意味する。第１の制御は、上述した噴射範囲制御のうちの一つである。以下、噴射期間決定処理の詳細について説明する。

図７は、一実施形態による噴射期間決定処理の流れを示すフローチャートである。この処理では、コントローラ８０は、まず、ステップＳ１３０で検出したディメンションの値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１６１）。ステップＳ１６１で使用される閾値は、典型的には、ステップＳ１５１で使用される閾値と同一である。ただし、両者は異なっていてもよい。

判断の結果、ディメンションの値が閾値よりも大きければ（ステップＳ１６１：ＮＯ）、コントローラ８０は、噴射期間をＴ１に設定する（ステップＳ１６２）。一方、ディメンションの値が閾値以下であれば（ステップＳ１６１：ＹＥＳ）、コントローラ８０は、噴射期間を、期間Ｔ１よりも長い期間Ｔ２に設定する（ステップＳ１６３）。

ここで説明を図２の選別処理に戻す。噴射期間決定処理が終了すると、コントローラ８０は、噴射制御部８２の処理として、ステップＳ１５０で決定したノズル５１（要噴射ノズル）から、ステップＳ１６０で決定した噴射期間でエア５３を噴射するように、電磁バルブ５２を制御し（ステップＳ１７０）、選別処理を終了する。要噴射ノズルの数が複数である場合には、それらの要噴射ノズルからは同時にエア５３が噴射されることとなる。

ステップＳ１７０によるエア５３の噴射に関して、本実施形態では、不良部分の中心を基準として、噴射遅れ時間が設定される。具体的には、不良部分の中心に対してエア５３を噴射するタイミングが噴射期間の中央に位置するように、噴射遅れ時間が設定される。換言すれば、噴射期間が期間Ｔ１，Ｔ２のいずれに設定される場合であっても、不良部分の中心に対してエア５３を噴射するタイミングが噴射期間の中央に位置するように、噴射期間の開始および終了のタイミングが設定される。こうすれば、不良部分が被選別物９０のうちの移送方向Ｄ１におけるどちら側に偏っている場合であっても、当該不良部分を有する被選別物９０にエア５３を確実に当てることができる。

上述した選別機１０によれば、被選別物９０の外郭や中心を検出することなく、被選別物９０の不良部分のディメンションの値に基づいて、エア５３の噴射範囲を適切に制御しつつ、不良部分に向けてエア５３が噴射される。被選別物９０の外郭や中心を検出する必要が無いので、信号処理の負荷が比較的小さくなり、処理の高速化を行える。また、複数の被選別物９０が接触した状態で移送されても、選別精度が低下しない。

エア５３の噴射範囲に関しては、第１の制御によって、不良部分のディメンションの値が閾値以下である場合に、移送方向Ｄ１におけるエア５３と被選別物９０との接触範囲が拡張される。また、第２の制御によって、不良部分のディメンションの値が閾値以下であり、かつ、不良部分がいずれかのノズル５１の直交方向Ｄ２におけるエア５３の噴射範囲の中心から所定距離以上、直交方向Ｄ２に離れているときに、直交方向Ｄ２におけるエア５３と被選別物９０との接触範囲が拡張される。したがって、小接触事象が生じにくくなり、選別精度を向上させることができる。

図８および図９は、選別機１０のそのような効果を示す模式図である。図８および図９において、格子の各々は、画像８５を構成する画素を表している。ハッチング部分は、不良部分を表し、黒い四角は、不良部分の中心を表している。また、図８および図９の左側は、不良部分のディメンションの値が閾値よりも大きい場合を表し、右側は、不良部分のディメンションの値が閾値以下である場合を表している。また、図８および図９において、矢印による範囲表示は、一つのノズル５１の噴射範囲を示している。

図８の左側に示すように、不良部分がある程度大きく、かつ、移送方向Ｄ１における被選別物９０の一方側の端部付近に不良部分が位置している場合、被選別物９０に対する噴射範囲Ａ１（これは、第１の制御によって拡張されていない）は、被選別物９０と十分な広さで重複するので、小接触事象は生じにくい。また、図８の右側に示すように、不良部分が小さく、かつ、移送方向Ｄ１における被選別物９０の一方側の端部付近に不良部分が位置している場合、従来の選別処理における噴射範囲Ａ１１と被選別物９０との重複部分は比較的小さいので、小接触事象が生じるおそれがある。一方、本実施形態によれば、第１の制御によってエア５３の噴射期間が図８の左側の場合と比べて長く設定され、その結果、移送方向Ｄ１方向に拡張された噴射範囲Ａ２が設定される。したがって、被選別物９０とエア５３との接触範囲が拡張され、小接触事象の発生が抑制される。

また、図９の左側に示すように、不良部分がある程度大きく、かつ、直交方向Ｄ２における被選別物９０の一方側の端部付近に不良部分が位置している場合、被選別物９０に対する噴射範囲Ａ１（これは、第１の制御または第２の制御によって拡張されていない）は、被選別物９０と十分な広さで重複するので、小接触事象は生じにくい。また、図９の右側に示すように、不良部分が小さく、かつ、直交方向Ｄ２における被選別物９０の一方側の端部付近に不良部分が位置している場合、従来の選別処理における噴射範囲Ａ１１と被選別物９０との重複部分は非常に小さいので、小接触事象が生じるおそれがある。一方、本実施形態によれば、第１の制御によってエア５３の噴射期間が図９の左側の場合と比べて長く設定されるとともに、第２の制御によって要噴射ノズルが二つに増えるので、移送方向Ｄ１および直交方向Ｄ２の両方に拡張された噴射範囲Ａ２が設定される。したがって、被選別物９０とエア５３との接触範囲が拡張され、小接触事象の発生が抑制される。

代替実施形態では、第１の制御において、不良部分のディメンションの値が閾値以下である場合（図７のステップＳ１６１：ＹＥＳ）、ディメンションの値が小さいほど噴射期間が段階的に長くなるように、噴射期間が可変に設定されてもよい。この場合、噴射期間は、線形的に変化するように設定されてもよいし、階段状に変化するように設定されてもよい。

代替実施形態では、第２の制御において、不良部分のディメンションの値が閾値以下である場合（図４のステップＳ１５１：ＹＥＳ）、ディメンションの値が小さいほどオーバラップ領域（図６の例では、オーバラップ領域８７ａ，８７ｂ）が段階的に大きくなるように、オーバラップ領域が可変に設定されてもよい。この場合、オーバラップ領域は、線形的に変化するように設定されてもよいし、階段状に変化するように設定されてもよい。

代替実施形態では、第１の制御は、不良部分の中心を基準として行われる構成に限られない。第１の制御において、不良部分のうちの所定部分に対してエア５３を噴射するタイミングが噴射期間の中央に位置するように、噴射期間の開始および終了のタイミングが設定されてもよい。第１の制御の基準となる所定部分は、上述の実施形態では、不良部分の中心として設定されたが、代替実施形態では、不良部分のうちから予め任意に選択され、設定され得る。

代替実施形態では、第２の制御は、不良部分の中心を基準として行われる構成に限られない。第２の制御において、ステップＳ１５４（図４参照）に代えて、不良部分のうちの所定部分（換言すれば、所定画素）が属する噴射担当範囲８６に対応するノズル５１が要噴射ノズルとして決定されてもよい。所定部分は、不良部分のうちの任意の部分として設定されてもよい。つまり、不良部分のうちのいずれかの部分が属する全ての噴射担当範囲８６に対応するノズル５１が要噴射ノズルとして決定されてもよい。この場合、例えば、不良部分の全体が二つの噴射担当範囲８６に亘って存在している場合、不良部分の中心がオーバラップ領域に存在するか否かにかかわらず、二つの噴射担当範囲８６に対応する二つのノズル５１からエア５３が噴射されることになる。この代替実施形態によれば、互いに隣接する二つのノズル５１からエアが噴射される機会が増え、不良部分を有する被選別物９０の除去率が向上する。したがって、より良質な製品を得ることができる。ユーザが歩留りを優先するか、それとも品質を優先するか、に応じて、この代替実施形態による構成と、図４に示した構成と、の間で制御モードを切換え可能にコントローラ８０が構成されてもよい。ただし、第２の制御の基準となる所定部分は、不良部分のうちから予め任意に選択され、設定され得る。

代替実施形態では、不良部分のディメンションの検出（図２のステップＳ１３０）において、画像のうちの移送方向Ｄ１の端部に不良部分を表す画素が存在する場合、コントローラ８０は、当該画像の一つ前、または、一つ後に入力される画像も参照して、複数の画像間での不良部分の連続性を判断してもよい。連続性がある場合には、複数の画像に亘って不良部分の外郭を決定し、それに基づいて不良部分のディメンションが検出されてもよい。

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、上述したフローチャートは、一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、フローチャートを構成する各処理は、処理順序の変更や、等価な処理への変更が可能である。

さらに、上述した第１の制御および第２の制御のうちの一方のみが単独で採用されてもよい。

１０...光学式選別機
３０ａ，３０ｂ...光源
３１ａ，３１ｂ...光
４０ａ,４０ｂ...光学センサ
５０...選別部
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ...ノズル
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ...電磁バルブ
５３...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...コントローラ
８１...検出部
８２...噴射制御部
８４...中心
８５...画像
８６ａ，８６ｂ，８６ｃ...噴射担当範囲
８７ａ，８７ｂ...オーバラップ領域
９０，９１，９２...被選別物
９５...移送経路

Claims (7)

1. 光学式選別機であって、
   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の不良部分を検出するように構成された検出部と、
   前記不良部分に向けてエアを噴射して、前記不良部分を有する被選別物を選別するように構成された選別部と、
   前記エアの噴射を制御するように構成された噴射制御部と
   を備え、
   前記噴射制御部は、前記不良部分のディメンションの値が第１の値であるときに、前記被選別物に対する第１の噴射範囲に前記エアを噴射し、所定の条件を満たすときに、前記被選別物に対する第２の噴射範囲に前記エアを噴射する噴射範囲制御を実行するように構成され、
   前記第２の噴射範囲は、前記第１の噴射範囲よりも広く、
   前記所定の条件は、前記ディメンションの値が前記第１の値よりも小さい第２の値であることを含む
   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、
   前記噴射範囲制御は、前記ディメンションの値が前記第２の値であるときに、前記ディメンションの値が前記第１の値であるときよりも、前記エアの噴射期間を長い時間に設定する第１の制御を含む
   光学式選別機。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学式選別機であって、
   前記選別部は、前記エアを選択的に噴射可能な複数のノズルであって、前記被選別物の移送方向に直交する方向である直交方向に配列された複数のノズルを備え、
   前記噴射範囲制御は、前記ディメンションの値が前記第１の値であるときに、前記複数のノズルのうちの一つのノズルから前記エアを噴射し、前記ディメンションの値が前記第２の値であり、かつ、前記不良部分のうちの所定部分が、前記一つのノズルの前記直交方向における前記エアの噴射範囲の中心から所定距離以上、前記直交方向に離れているときに、前記複数のノズルのうちの、前記一つのノズルと、該一つのノズルに隣接するノズルと、から前記エアを噴射する第２の制御を含む
   光学式選別機。
4. 請求項３に記載の光学式選別機であって、
   前記複数のノズルの各々には、前記直交方向における前記被選別物の各検出位置に関しての噴射担当範囲が可変に対応付けられ、
   前記噴射制御部は、さらに、前記複数のノズルの各々が、対応する噴射担当範囲内に前記不良部分のうちの前記所定部分が位置するときに前記エアを噴射するように、前記エアの噴射を制御するように構成され、
   前記複数のノズルにそれぞれ対応する複数の噴射担当範囲は、前記ディメンションの値が前記第１の値であるときに、互いにオーバラップしないように設定されるとともに、前記ディメンションの値が前記第２の値であるときに、前記複数の噴射担当範囲のうちの任意の隣接する二つの噴射担当範囲が部分的に互いにオーバラップするように設定され、
   前記不良部分のうちの前記所定部分が、前記隣接する二つの噴射担当範囲のオーバラップ領域内に位置するときに、前記隣接する二つの噴射担当範囲に対応する二つのノズルから前記エアが噴射される
   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、
   前記検出部は、さらに、前記不良部分の中心を検出するように構成され、
   前記噴射制御部は、さらに、前記不良部分の前記中心を基準として前記噴射範囲制御を行うように構成された
   光学式選別機。
6. 請求項２を従属元に含む請求項５に記載の光学式選別機であって、
   前記第１の制御は、前記不良部分の前記中心に対して前記エアを噴射するタイミングが前記噴射期間の中央に位置するように、前記噴射期間の開始および終了のタイミングを設定することを含む
   光学式選別機。
7. 請求項３を従属元に含む請求項５、または、請求項３を従属元に含む請求項６に記載の光学式選別機であって、
   前記不良部分のうちの前記所定部分は、前記不良部分の前記中心である
   光学式選別機。

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