JPH0233669A - 穀粒選別装置用穀粒分布検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば選別板によって仕分けられた穀粒、例
えば籾と玄米の境界領域における籾と玄米の分布状態を
画像処理を用いて検出する、特に籾摺機の選別装置のた
めの穀粒分布検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の選別装置において、玄米と籾との境界領域に光を
照射し、そこから反射されてくる反射光を受光するフォ
トセンサからの信号強度を利用して選別ｉｔの仕切板を
制御するものがあり、中でも利用する光として波長が０
．７５〜１０００μｍの赤外線を推薦しているものが、
特開昭５８−２０２７９号から知られている。しかしな
がら、仕切板の制御精度を上げるには、例えば玄米１０
００粒中に籾が数粒程度となるような制御をするには、
いずれにせよ玄米中の籾の混在割合に起因する反射光の
強度変化を利用する従来の技術では不可能であった。

このため、本出願人は昭和６３年６月６日に出願した特
願昭６３−１３９００３号の“玄米選別装置用の分布状
態検出装置″′において、境界領域をカラーテレビカメ
ラで撮像し、得られた色情報を色彩画像処理して一粒単
位の籾や玄米の位置を評価して、この結果に基づいて仕
切板を制御するを記載している。しかし、この技術では
仕切板の制御精度を飛躍的に向上させることが可能であ
るが、カラーテレビカメラはもちろん色彩画像処理装置
も大きなコストを必要とし、経済性の点で欠点を生じて
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、選別装置の仕切板の高い制御精度を可
能にすると共に経済的な穀粒分布検出装置を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、本発明による穀粒選別装置
用穀粒分布検出装置は、籾と玄米の境界領域を撮像する
撮像手段と、前記撮像手段のための赤外線ＬＥＤからな
る照明装置と、前記撮像手段から送られる近赤外線領域
の画像信号を処理して籾と玄米の分布画像を作り出す画
像処理手段とから構成されている。

〔作　用〕

上記のように構成された穀粒分布検出装置では、そのス
ペクトル成分が近赤外線領域に位置している赤外線ＬＥ
Ｄによって照明された籾と玄米との境界領域から得られ
る画像信号は近赤外線領域の信号であり、この近赤外線
領域の画像信号を取り込み、この画像信号つまり濃淡信
号から適当なしきい値を用いて２値化された境界画像が
作り出される。そして、この境界画像を基にして仕切板
が制御される。

〔効　果〕

赤外線ＬＥＤから発光される近赤外線領域の光が穀粒、
特に玄米と籾とに対してその反射光の輝度の差が著しい
ことに着目しているため、画像処理部には非常に鮮明な
信号が人力されることとなり、玄米と籾を一粒一粒分解
した正確な境界画像が作り出され、結果として仕切板の
高い制御精度が達成される。さらに、゛近赤外線領域の
光を取り扱っているということは色彩の処理が必要ない
ため、従来のような色彩画像処理装置に比べて、はるか
に安上がりに装置を構成することができるし、照明装置
も赤外線ＬＥＤが種々の家電製品のリモコン等種々の装
置に用いられている壜産品であることから従来用いられ
ていたハロゲンランプに較べはるかに安く製作すること
ができる。また、照明源として可視光を用いている場合
に比べ、外部光等の外乱の影響が少ないことも本発明の
付随的な利点である。

〔その他の作用・効果〕

本発明の好ましい実施態様において、照明装置の赤外線
ＬＥＤがストロボとして機能するように撮像手段に同期
して制御されるものがある。

このことによって、撮像手段には高価なシャッタ機構を
設ける必要がなくなる。しかも、−ＳＱ的な赤外線ＬＥ
Ｄを使っているのでその制御回路は大変簡単につくるこ
とができる。さらに本発明の好ましい実施態様において
、前記過像手段が撮像デバイスとしてＣＣＤを用いた白
黒テレビカメラとこのカメラ前面に設けられた可視光カ
ントフィルタから構成されているものがある。これは、
出願人により赤外線ＬＥＤと可視光カットフィルタの組
合せによって得られる可視領域に隣接する近赤外領域、
約０．９５μｍを中心とする領域の光を利用して十分に
鮮明な画像処理における穀粒分布を得ることができるこ
と及びこの領域の光に対する市販のＣＣＤカメラの感度
が本発明による画像処理手段の人力信号としては十分で
あることが実証されたために実現された。このことによ
り、本発明にょる穀粒分布検出装置はさらに経済的に構
成されることができるのである。

その他の特徴及び利点は、次の実施例の説明とともに明
らかにされる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図及び第６図に示すように、玄米の選別装置は、上
下複数段の選別板（１）と、籾摺後の選別対象処理物（
玄米と籾との混合物であって、以下において混合物と略
称する）を前記複数段の選別板（１）に供給する供給部
（Ａ）　　と、前記複数段の選別板（１）の＃端から排
出される選別後の処理物を回収する回収部（Ｂ）　　と
、基枠（Ｆ）　　とを主要部として構成されている。

前記供給ｉ１　（Ａ）は、前記基枠（Ｆ）　に支持され
る供給ホッパー（２）と、その供給ホンパー（２）から
各選別板（１）の始端部に混合物を案内する伸縮自在な
案内筒（３）とからなる。尚、詳述はしないが、各選別
板（１）の夫々に同量ずつの混合物が供給されるように
なっている。

前記複数段の選別板（１）は、その上面に混合物受は止
め用の多数の突起を備え且つ一体物となるように接続さ
れると共に、終端側はど下位でかつ横幅方向一端側はど
下位となる傾斜姿勢で設置され、さらには、上下方向に
沿う回転軸芯（Ｐ）周りで回転駆動されるようになって
おり、供給される混合物を、第４図に示すように、玄米
の領域（Ｇ）　と、籾と玄米とが混在する、いわゆる混
床の領域（Ｋ）であるところの本発明による装置によっ
て検出されるべき境界領域と、籾の領域（入１）との三
つの領域に選別するようになっている。すなわち、前記
混合物は選別板（１）の始端部で且つ横幅方向での傾斜
における上位側に相当する個所（Ｚ）　に供給される。

そして、玄米と籾との摩樫抵抗が籾の方が大であること
を主たる要因として、選別板（１）が回転駆動されるに
ともなって上述の如く三つの領域に選別されるようにな
っている。

選別板（１）の回転駆動構造について説明すれば、複数
段の選別板（１）を受は止め支持する支持枠（４）が、
基枠（Ｆ）に揺動自在に取りつけられた四本の吊下杆（
５）によって回転自在に吊り下げられている。そして、
前記上下方向に沿う回転軸芯（Ｐ）周りで回転自在な駆
動軸（６）が、支持枠（４）の下方に設けられ、その駆
動軸（６）の上端部に取り付けた円盤状体（６ａ）に、
前記回転軸芯（Ｐ）から偏位させた状態で上下方向に沿
う連結ピン（７）が取り付けられ、その連結ピン（７）
が前記支持枠（４）に連結されている。又、選別板駆動
用の電動モータ（８）が、伝動ベルト（９）によって前
記駆動軸（６）に連動連結されている。従って、電動モ
ータ（８）の作動に伴い、前記回転軸芯（Ｐ）　　と連
結ピン（７）との偏位に相当する半径で選別板（１）が
回転駆動されるようになっている。

尚、図中（１０）は、前記円盤状体（６ａ）に付設した
バランスウェイトである。ちなみに、詳述はしないが、
選別板（１）は、その横幅方向において下位となる一端
部を中心に、前記支持枠（４）に対して揺動調節できる
ようになっている。この揺動調節は、作業開始時などに
おいて混合米の湿り具合などに合わせて行われるもので
ある。

つまり、混合米が各選別板（１）上の横幅方向全体にわ
たって均等に分散するように、選別板（１）の横幅方向
での傾斜角度を１」節できるようになっている。

前記回収部（Ｂ）　　は、選別板（１）の終端部に接続
した回収用ホンバー（１１）と、玄米と混床とを分離す
る第一仕切板り１２）と、混床と籾とを分離する第二仕
切１ｆｆｌ（１３）とを備えている。説明を加えると、
回収用ホッパー（１１）の内部には、ネジ部（ｎ）を有
する回転軸（１４）とガイド軸（１５）とが平行姿勢で
、かつ、軸芯を横幅方向に向ける状態で架設されている
。前記第−仕切板〈１２）に付設した連結部（１２ａ）
が、前記ガイド軸（１５）に摺動自在に外嵌され、かつ
、前記回転軸（１４）のネジ部（ｎ）に螺合する状態で
設けられている。そして、第一仕切板（１２）の摺動操
作用の電動モータ（１６）が、回転軸（１４）に伝動ギ
ヤ機構によって連動連結され、もって電動モータ（１６
）の作動により第一仕切板（１２）を移動操作するよう
になっている。又、前記第二仕切板（１３）の連結部（
１３ａ）が、回転軸（１４）やガイド軸（１５）に摺動
自在に外嵌されると共に、第二仕切Ｉｆ（１３）をガイ
ド軸（１５）に固定するボルトなどの固定具（図示せず
）が、前記連結部（１３ａ）　に設けられている。従っ
て、第二仕切板（１３）は、固定具を緩締しながら、手
動によって移動調節されるようになっている。

尚、前記第一仕切板（１２）は、後で述べるように、玄
米の領域（Ｇ）　　と混床の領域（Ｋ）　　との境界に
合わせて自動的に移動調節され、前記第二仕切板（１３
）は、作業開始時などにおいて適宜調節されることにな
る。

前記第一仕切板は、前記選別板上における玄米と籾との
分布状態、つまり玄米と籾との境界を検出する次に説明
される穀粒分布検出装置から出力された情報にもとづい
て前記電動モータ（１６）を駆動する仕切板制御装置（
１０４）によって制御される。

前記穀粒分布検出装置は、第１図に示されているように
、撮像領域を照明する照明装置（５３）と撮像手段（５
０）とさらにこの撮像手段（５０）から送られてくる画
像信号を処理して２値化された籾と玄米との分布画像を
作り出す画像処理手段（１００）　　とから構成されて
いる。

照明＠置（５３）は、複数個の市販の赤外線Ｌ　Ｅ　Ｄ
　（５４）を備えており、これらのＬＥＤは撮像される
べき籾と玄米の境界領域に適正な光が達するように配設
されている。また、これらの赤外線Ｌ　Ｅ　Ｄ　（５４
）を駆動する回路は、第２ａ図に示されるように非常に
簡単なものでよい。この場合、給電しているかぎり、Ｌ
ＥＤは発光するが、変形例としての第２ｂ図で示される
ような回路を採用するなら、つまりＬＥＤの駆動をトラ
ンジスタを用いたスイッチングで行うことを可能にする
と、その制御信号を撮像手段と同期させることによって
この照明装置をストロボとして使うことができる。これ
による利点は、撮像手段がシャッタ機構を不必要とする
ことである。

前記撮像手段り５０）は、この実施例では、ＣＣＤを用
いた白黒テレビカメラ（５１）とこのカメラ前面に取り
付けられた可視光カットフィルタ（５２）とから構成さ
れており、さらに前記照明装置（５３）の赤外線ＬＥＤ
はその可視光カットフィルタ（５２）の周辺に一様に分
布されている。そしてこの撮像手段（５０）は第一仕切
板に取り付けられている。この構成では、普通のＣＣＤ
カメラの分光感度領域は可視領域とそれに続＜１．１μ
ｍ程度までの近赤外線領域であるが、赤外線ＬＥＤのス
ペクトル特性と、可視光カットフィルタのはたらきから
、前記画像処理手段（１００）に入力される画像信号は
実質的に約０．７６〜１．１μｍの近赤外線光に属する
ものであり、その画像信号はもはや色の情報は含んでぃ
ないが、前述したようにその信号は穀粒、特に籾と玄米
を区別するに十分に鮮明なものである。

前記画像処理手段（１００）　は、濃淡画像を作り出す
ためにテレビカメラ（５１）がら送られてくる画像信号
を量子化したうえて所定画素で平滑化演算しさらに輝度
むらを補正するため輝度に関して正規化する演算部（１
０１）　　と、この演算部（１０１）で得られた画像に
対して所定のしきい値でもって籾または玄米を１°″そ
れ以外を°”ｏパとして２１直化画像を作り出す２１直
化画像処理１（１０２）と、前記２！ａ化画像から穀粒
の大きさがら著しく外れた微小粒子を除去するとともに
玄米中の籾の分布を評価する評価部（１０３）　とから
、構成されている。前記しきい値は、例えば、籾と玄米
の見本を撮像・画像処理して得られたデータから作り出
すことができる。さらに画像処理手段（１００）　　は
、評価１１（１０３）での評価に応じて前記第一仕切（
反に対する制御信号を作り出す仕切板制御装置（１０４
）に接続している。なお、第−仕切板の制御においては
、玄米１０００粒中に２・３粒の籾しか混ざっていない
領域を玄米領域としてこの領域のものを回収すべく仕切
板制御が行われる。

次にこの画像処理手段（１００）における画像処理のア
ルゴリズムを第２図を用いて説明する。

＃１）テレビカメラ（５１）から取り込まれた画像信号
を量子化する、 ＃２）各画素の量子化された値を用いて画面の平滑化を
行う、 ＃３）画面を複数個の区画に分け、各区画での明るさの
平均値を求め、前記平滑化された画面における各画素の
値からその平均値を引くことにより照明の不均一等によ
る輝度むらを補正する、 ＃４）玄米と籾の見本を画像処理して算出されたしきい
値あるいはまえもって設定されたしきい１直を用いて前
記補正された画像から籾を示す２値化画面を作り出す、 ３５）　　２値化画面において籾として示される微少な
点は玄米の胚などによるノイズと判断されるのでこれを
取り除き、画面中の籾の分布を評価する。

前述した二５）の段階で、籾の数が異常な値となった場
合選別成上の混床の不足を原因とする選別板かろの直接
反射光によるものと判断して、この選別板上に混床を増
やすように制御することもできる。

さ・ちに、本実施例では籾と玄米の選別を取り扱ってＪ
）るが、その他の穀粒、例えば麦などの選別：ご応用す
ることも本発明の枠内で可能である。

なお、特許請求の範囲の項に図面との対象を便利にする
ために符号を記すが、この記入により本発明は添付図面
の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係わる穀粒選別装置用穀粒分布検出装置
の実施例を示し、第１図は穀粒分布検出装置のブロック
図、第２ａ図は赤外線ＬＥＤの駆動回路図、第２ｂ図は
第２ａ図の駆動回路の変形例を示す駆動回路図、第３図
は画像処理のアルゴリズムを示すチアート図、第４図は
選別板の回転駆動構造を示す概略平面図、第５図は玄米
選別装置の側面図、第６図は同装置の正面図である。 （５０）・・・・・・撮像手段、（５３）・・・・・・
照明装置、（１００）・・・・・・画像処理手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、籾や玄米等の穀粒の境界領域を撮像する撮像手段（
   ５０）と、前記撮像手段のための赤外線ＬＥＤ（５４）
   からなる照明装置（５３）と、前記撮像手段から送られ
   る近赤外線領域の画像信号を処理して籾と玄米の分布画
   像を作り出す画像処理手段（１００）とからなる穀粒選
   別装置用穀粒分布検出装置。 ２、前記照明装置（５３）の赤外線ＬＥＤ（５４）がス
   トロボとして機能するように前記撮像手段 （５０）に同期して制御される請求項１記載の穀粒選別
   装置用穀粒分布検出装置。 ３、前記撮像手段（５０）が、撮像デバイスとしてＣＣ
   Ｄを用いた白黒テレビカメラ（５１）とこのカメラ前面
   に設けられた可視光カットフィルタ（５２）から構成さ
   れている請求項１又２記載の穀粒選別装置用穀粒分布検
   出装置。