JPH0981749A - Fruit recognition device - Google Patents

Fruit recognition device

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Publication number
JPH0981749A
JPH0981749A JP7262002A JP26200295A JPH0981749A JP H0981749 A JPH0981749 A JP H0981749A JP 7262002 A JP7262002 A JP 7262002A JP 26200295 A JP26200295 A JP 26200295A JP H0981749 A JPH0981749 A JP H0981749A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fruit
fruits
light
end effector
ccd
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7262002A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Arima
誠一 有馬
Hiromichi Kawaguchi
川口  弘道
Minoru Matsuoka
実 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iseki and Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Original Assignee
Iseki and Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iseki and Co Ltd, Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd filed Critical Iseki and Co Ltd
Priority to JP7262002A priority Critical patent/JPH0981749A/en
Publication of JPH0981749A publication Critical patent/JPH0981749A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower the cost by performing stable fruit discrimination similar to that of an expensive two-wavelength system visual sensor system by using a general color CCD camera. SOLUTION: The CCD image sensors 2R, 2G, and 2B of R, G, and B of the color CCD camera 2 which picks up an image of a subject pick up lights of constant wavelengths that respective CCD elements sense; and the ratio between the density value corresponding to the illuminance of the light that the CCD image sensor 2R of R senses and the density value corresponding to the illuminance of the light that the CCD image sensor 2G of G senses is found, pixel by pixel, and a set of pixels which are large in the ratio R/G of density values is extracted as a fruit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーCCDカメ
ラの視覚情報により果実収穫マニピュレータを自動操縦
して果実を自動的に収穫する果実自動収穫機の果実認識
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fruit recognition device for an automatic fruit harvester that automatically operates a fruit harvesting manipulator based on visual information from a color CCD camera to automatically harvest fruits.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】図2に示すように、き
ゅうり、なす、トマト、ピーマンなどの果実と葉など果
実以外の部分では各波長における反射率が異なり、きゅ
うり、なすは850nmと550nm波長の近傍におい
て、トマトは980nmと670nm波長の近傍におい
て、ピーマンは1180nmと360nm波長の近傍に
おいて、特に、果実とそれ以外の反射率の差が著しい。
また、図3に示すように、カラーCCDカメラのR,
G,BそれぞれのCCD素子は、各波長における光源の
分光パワーに対する感度特性が異なり、850nm波長
の近傍はRのCCD素子が、550nm波長の近傍はG
のCCD素子がそれぞれ感応する。
As shown in FIG. 2, the reflectance at each wavelength is different between the fruits such as cucumbers, eggplants, tomatoes and bell peppers and the portions other than fruits such as leaves. In the vicinity of the wavelengths of 980 nm and 670 nm for tomatoes, and in the vicinity of the wavelengths of 1180 nm and 360 nm for peppers, the difference in reflectance between the fruits and the other is remarkable.
In addition, as shown in FIG.
The G and B CCD elements have different sensitivity characteristics with respect to the spectral power of the light source at each wavelength. The R CCD element is near the 850 nm wavelength and the G CCD is near the 550 nm wavelength.
Each CCD element is sensitive.

【0003】このことから、きゅうり、なすに関しては
RのCCD素子が感応する850nm波長近傍の光の濃
度値と、GのCCD素子が感応する550nm波長近傍
の光の濃度値との比R/Gをとると、果実と葉など果実
以外の部分を明瞭に識別できることが判る。本発明はこ
の知見にもとづいている。トマト、ピーマンなど緑系以
外の果実に関しても、光源をかえるなどして波長をずら
せることにより、果実と葉など果実以外の部分を識別す
ることができる。きゅうり、なすなどの果実より葉の方
が光源に近いと、RのCCD素子が感応する850nm
波長近傍では果実より葉の方の反射量が多くなることが
あるが、GのCCD素子が感応する550nm波長近傍
では果実の方が葉よりあいかわらず反射率が低い。そこ
で、RのCCD素子が感応する850nm波長近傍の光
の濃度値だけで果実を識別するのでなく、GのCCD素
子が感応する550nm波長近傍の光の濃度値との比R
/Gで果実を識別すれば、このような光源との距離によ
る影響を少なくできる。
From this, for cucumber and eggplant, the ratio R / G of the density value of the light near the 850 nm wavelength, which the R CCD element is sensitive to, and the density value of the light near the 550 nm wavelength, which the G CCD element is sensitive to. It can be seen that the non-fruit parts such as fruits and leaves can be clearly distinguished by taking. The present invention is based on this finding. With regard to non-green fruits such as tomatoes and bell peppers, it is possible to distinguish the portions other than fruits such as fruits and leaves by changing the wavelength by changing the light source. When the leaves are closer to the light source than the fruits such as cucumbers and eggplants, the R CCD element is sensitive to 850 nm
In the vicinity of the wavelength, the amount of reflection on the leaves is larger than that on the fruits in some cases, but the reflectance of the fruits is still lower than that of the leaves near the wavelength of 550 nm, which is sensitive to the G CCD device. Therefore, the fruit is not identified only by the density value of the light near the 850 nm wavelength that the R CCD element is sensitive to, but the ratio R to the density value of the light near the 550 nm wavelength that the G CCD element is sensitive to.
If the fruit is identified by / G, the influence of such a distance from the light source can be reduced.

【0004】850nmと550nm波長の2つの干渉
フィルタを使用した2波長方式視覚センサシステムがあ
れば、850nmと550nm波長近傍における果実と
葉など果実以外の部分の光の反射率の差を利用して、き
ゅうり、なすなどの果実を識別することができる。しか
し、このような2波長方式視覚センサシステムは市販さ
れておらず、開発するにしても、850nmと550n
m波長近傍の濃度値画像を正確に重ね合わせる必要があ
るため、高価なものとなる。
If there is a two-wavelength type visual sensor system using two interference filters with wavelengths of 850 nm and 550 nm, it is possible to use the difference in reflectance of light other than fruits such as fruits and leaves near the wavelengths of 850 nm and 550 nm. Can identify fruits such as, cucumbers and eggplants. However, such a dual-wavelength type visual sensor system is not commercially available, and even if it is developed, it is 850 nm and 550 n.
Since it is necessary to accurately superpose density value images in the vicinity of m wavelengths, it becomes expensive.

【0005】本発明は、汎用のカラーCCDカメラを使
用して、高価な2波長方式視覚センサシステムと同等の
果実識別効果を得ることを目的とする。
An object of the present invention is to use a general-purpose color CCD camera to obtain the fruit discrimination effect equivalent to that of an expensive two-wavelength type visual sensor system.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は以下のように構成した。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

【0007】すなわち、R,G,Bの光をそれぞれのC
CD素子で受光するカラーCCDカメラの画像を解析し
て果実認識を行う視覚センサシステムにおいて、RのC
CD素子が感応する光の濃度値と、GのCCD素子が感
応する光の濃度値の比R/Gを画素毎に求め、この濃度
値の比R/Gが大きい画素の集合を果実として抽出する
果実認識装置である。
That is, R, G, and B lights are respectively converted into C
In a visual sensor system that recognizes fruits by analyzing images from a color CCD camera that receives light from a CD element,
For each pixel, the ratio R / G of the density value of the light sensitive to the CD element and the density value of the light sensitive to the CCD element of G is obtained for each pixel, and a set of pixels having a large ratio R / G of this density value is extracted as a fruit. It is a fruit recognition device.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明の実施の形態の果実認識装置
のブロック図である。果実認識装置1は、被写体を撮像
してR,G,B画像信号を出力するカラーCCDカメラ
2と、画像入出力回路3を経由して前記R,G,B画像
信号を入力し、果実認識を行うCPU4とから構成され
る。
FIG. 1 is a block diagram of a fruit recognition device according to an embodiment of the present invention. The fruit recognition device 1 inputs a R, G, B image signal via a color CCD camera 2 which captures an image of a subject and outputs an R, G, B image signal, and an image input / output circuit 3 for fruit recognition. And a CPU 4 for performing.

【0010】CPU4は、また、画像入力するとき、例
えば早朝のように暗くて明るさが不足するようなとき、
画像入出力回路3を経由して制御信号を同期検出回路5
に送出して光源6を点灯させ、画像入力と光源6とを連
動させる。
The CPU 4 also inputs an image, for example, when it is dark and lacks in brightness as in the early morning.
The control signal is sent to the sync detection circuit 5 via the image input / output circuit 3.
To turn on the light source 6 to link the image input and the light source 6.

【0011】カラーCCDカメラ2は、光学レンズ2a
で受光した対象物の像を、図示しないプリズムで分光し
てR,G,Bの各CCDイメージセンサ2R、2G、2
Bの感光面に結像させる。光学レンズ2aの後段には光
学フィルタ2bを設けて受光する光の波長を制限する。
R,G,Bの各CCDイメージセンサ2R、2G、2B
は、それぞれのCCD素子が感応する一定の波長の光を
取り込み、ラスタ走査により各画素に当たっている光の
照度に応じた電気信号をアナログ信号として順次出力す
る。図3のRは、RのCCDイメージセンサ2Rが取り
込む近赤外領域の光の波長幅を示し、Gは、GのCCD
イメージセンサ2Gが取り込む550nm波長を中心と
した光の波長幅を示す。
The color CCD camera 2 has an optical lens 2a.
The image of the object received by the device is separated by a prism (not shown) into each of the R, G, B CCD image sensors 2R, 2G, 2
An image is formed on the photosensitive surface of B. An optical filter 2b is provided after the optical lens 2a to limit the wavelength of the received light.
R, G, B CCD image sensors 2R, 2G, 2B
Captures light of a fixed wavelength that each CCD element is sensitive to, and sequentially outputs, as an analog signal, an electrical signal corresponding to the illuminance of the light hitting each pixel by raster scanning. R in FIG. 3 indicates the wavelength width of light in the near-infrared region captured by the R CCD image sensor 2R, and G indicates the G CCD.
The wavelength width of light centered around the wavelength of 550 nm captured by the image sensor 2G is shown.

【0012】画像入出力回路3は、前記アナログ信号を
整形し、同期パルスに基づいて各画素を読み出してアナ
ログ信号をデジタル信号に変換し、R,G,B画像信号
を出力する。また、種々の画像処理アルゴリズムによ
り、雑音除去、ひずみ補正などの処理を行う。
The image input / output circuit 3 shapes the analog signal, reads each pixel based on the synchronizing pulse, converts the analog signal into a digital signal, and outputs an R, G, B image signal. Also, various image processing algorithms are used to perform processing such as noise removal and distortion correction.

【0013】CPU4は、画像入出力回路3が出力する
前記R,G,B画像信号を入力して果実認識を行う。本
発明の果実認識装置は、RのCCDイメージセンサ2R
が感応する光の照度に応じた濃度値と、GのCCDイメ
ージセンサ2Gが感応する光の照度に応じた濃度値の比
を画素毎に求める。そして、この濃度値の比R/Gが大
きい画素の集合を果実として抽出する。
The CPU 4 inputs the R, G, B image signals output from the image input / output circuit 3 and performs fruit recognition. The fruit recognition device of the present invention is an R CCD image sensor 2R.
For each pixel, the ratio of the density value according to the illuminance of the light to be sensed by and the density value according to the illuminance of the light to which the G CCD image sensor 2G is sensitive is obtained. Then, a set of pixels having a large density value ratio R / G is extracted as a fruit.

【0014】図3に示すように、RのCCDイメージセ
ンサ2Rが感応するR成分の光にはG成分の光が、Gの
CCDイメージセンサ2Gが感応するG成分の光にはB
成分の光が若干入ってくる。R成分の光については、近
赤外領域において対象物の反射率が高いためG成分の光
の影響は少ないが、G成分の光については、B成分の光
が影響してG成分の光の濃度値が安定しない場合があ
る。
As shown in FIG. 3, the R component light that the R CCD image sensor 2R is sensitive to is the G component light, and the G CCD image sensor 2G is sensitive to the G component light is the B component light.
A little light from the ingredients comes in. For the R component light, the effect of the G component light is small because the reflectance of the object is high in the near-infrared region, but for the G component light, the B component light affects the G component light. The density value may not be stable.

【0015】本発明の果実認識装置は、G成分の光の濃
度値を基準として、R成分の光の濃度値がどれだけ高い
かを判定して果実を識別しているため、基準となるG成
分の光の濃度値を安定させる必要がある。このため、B
成分を含め、それより短い波長の光がGのCCDイメー
ジセンサ2Gに入ってこないように、550nm近傍よ
り波長の短い光を遮断するフィルタを取り付ける。これ
により、2波長方式視覚センサシステムと同等の安定し
た果実識別を行うことができる。
Since the fruit recognition device of the present invention discriminates the fruit by judging how high the light density value of the R component is based on the light density value of the G component as a reference, the reference G It is necessary to stabilize the light density value of the component. Therefore, B
A filter for blocking light having a wavelength shorter than 550 nm is attached so that light having a shorter wavelength including the components does not enter the G CCD image sensor 2G. This enables stable fruit identification equivalent to that of the two-wavelength type visual sensor system.

【0016】本発明の果実認識装置は、850nmと5
50nm波長近傍における果実と葉など果実以外の部分
の光の反射率の差を利用して、きゅうり、なすなどの果
実を識別する。従って、850nmと550nm波長に
ピークがある分光放射特性をもつ光源6を使用して85
0nmと550nm波長近傍における果実と葉など果実
以外の部分の特徴的な光の反射特性をより強調すると、
果実の識別が容易になり、2値化のしきい値を一定にで
きる。このように、果実と葉など果実以外の部分の光の
反射特性をより強調すると、2波長方式視覚センサシス
テムと同等の容易さで果実識別を行うことができる。ま
た、しきい値を変える操作がなくなるので、画像処理時
間の短縮にもつながる。
The fruit recognition device of the present invention is 850 nm and 5
Fruits such as cucumbers and eggplants are identified by utilizing the difference in light reflectance between the fruits and leaves other than the fruits near the wavelength of 50 nm. Therefore, using a light source 6 having a spectral emission characteristic having peaks at 850 nm and 550 nm, 85
By further emphasizing the characteristic light reflection characteristics of non-fruits such as fruits and leaves near the wavelengths of 0 nm and 550 nm,
The fruits can be easily identified, and the threshold for binarization can be made constant. In this way, by further emphasizing the light reflection characteristics of the portion other than the fruit, such as the fruit and the leaf, the fruit can be identified with the same ease as the two-wavelength type visual sensor system. Further, since the operation of changing the threshold value is eliminated, the image processing time can be shortened.

【0017】次に、本発明に関連してきゅうりなどの果
実を収穫する果実収穫用エンドエフェクタについて説明
する。図4と図5に、このエンドエフェクタの平面図を
示す。図4は、エンドエフェクタ11が2本のフィンガ
12a、12bを開いて果実13を把持する前の状態を
示し、図5は、このエンドエフェクタ11が2本のフィ
ンガ12a、12bを閉じて果実13を把持したときの
状態を示す。
Next, a fruit harvesting end effector for harvesting fruits such as cucumbers will be described in connection with the present invention. 4 and 5 show plan views of this end effector. FIG. 4 shows a state before the end effector 11 opens the two fingers 12a and 12b and holds the fruit 13, and FIG. 5 shows that the end effector 11 closes the two fingers 12a and 12b and the fruit 13 is released. The state when gripping is shown.

【0018】このエンドエフェクタ11は、2本のフィ
ンガ12a、12bの基端にカム14a、14bを一体
に形成し、カム14a、14bとギア15a、15bを
同軸に固定する。ギア15a、15bには把持モータ1
6に直結するウォームギア17を噛合させる。カム14
a、14bのカム面が接触する位置にはマイクロスィッ
チ18a、18bを設ける。2本のフィンガ12a、1
2bの間の把持部内手前にはラバーで形成した果実受け
19を設ける。
In this end effector 11, cams 14a and 14b are integrally formed at the base ends of two fingers 12a and 12b, and the cams 14a and 14b and the gears 15a and 15b are fixed coaxially. The gripping motor 1 is used for the gears 15a and 15b.
The worm gear 17 directly connected to 6 is engaged. Cam 14
Microswitches 18a and 18b are provided at the positions where the cam surfaces of a and 14b contact. Two fingers 12a, 1
A fruit receiver 19 made of rubber is provided in front of the grip portion between 2b.

【0019】このエンドエフェクタ7は以上のような構
成で、把持モータ16を駆動してウォームギア17とギ
ア15a、15bを回転させ、2本のフィンガ12a、
12bを互いに逆方向に回転させる。この回転により、
2本のフィンガ12a、12bが開閉して果実13を把
持する。
The end effector 7 is configured as described above, and drives the gripping motor 16 to rotate the worm gear 17 and the gears 15a and 15b, thereby causing the two fingers 12a,
12b are rotated in the opposite directions. With this rotation,
The two fingers 12a and 12b open and close to grip the fruit 13.

【0020】図4に示す、2本のフィンガ12a、12
bが開いた状態では、カム14bのカム面が接触してマ
イクロスィッチ18bをオンにし、それ以上2本のフィ
ンガ12a、12bが開かないようにしている。これと
は逆に、図5に示す、2本のフィンガ12a、12bが
閉じた状態では、カム14aのカム面が接触してマイク
ロスィッチ18aをオンにし、それ以上2本のフィンガ
12a、12bが閉じないようにしている。
Two fingers 12a, 12 shown in FIG.
When b is open, the cam surface of the cam 14b contacts and turns on the microswitch 18b so that the two fingers 12a and 12b are prevented from opening. On the contrary, when the two fingers 12a and 12b shown in FIG. 5 are closed, the cam surfaces of the cams 14a come into contact with each other to turn on the micro switch 18a, so that the two fingers 12a and 12b are not moved. I try not to close it.

【0021】このエンドエフェクタ11は、マイクロス
ィッチ18aを作動させて2本のフィンガ12a、12
bが閉じる角度を制限し、径の小さいものは把持できな
いようにしている。収穫適期の果実の径はきゅうりなど
の場合30mm程度になり、これより著しく径が小さい
収穫適期でない果実は、このエンドエフェクタ11で把
持することができない。従って、このエンドエフェクタ
11は、収穫適期でない果実を誤って収穫できないよう
になっている。また、果実以外の主茎などの径は6〜8
mm程度であり、視覚部が主茎を果実と誤認識しても、
このエンドエフェクタ11は誤って主茎を切断したりす
ることがない。
The end effector 11 operates the microswitch 18a to operate the two fingers 12a, 12a.
The angle at which b is closed is limited so that objects with a small diameter cannot be gripped. In the case of cucumber or the like, the diameter of the fruit at the proper harvesting time is about 30 mm, and the fruit having a diameter significantly smaller than this and not at the proper harvesting time cannot be grasped by the end effector 11. Therefore, the end effector 11 cannot accidentally harvest fruits that are not in a proper harvest time. Moreover, the diameter of the main stems other than fruits is 6-8.
It is about mm, and even if the visual part mistakenly recognizes the main stem as a fruit,
The end effector 11 does not accidentally cut the main stem.

【0022】このエンドエフェクタ11は、2本のフィ
ンガ12a、12bを内側に回転させ、中の果実13を
包み込むようにして把持する。このとき、2本のフィン
ガ12a、12bは内側に傾斜し、中の果実13は手前
に引寄せられて果実受け19に当接する。
The end effector 11 rotates the two fingers 12a and 12b inwardly, and grips the inside fruit 13 so as to wrap it. At this time, the two fingers 12a and 12b incline inward, and the fruit 13 inside is pulled toward you and abuts on the fruit receiver 19.

【0023】従来、2枚の平板を水平に接近させて果実
13を把持していたが、これではカッタ刃を前後にスラ
イドさせて果柄を切断する際の前後方向の抗力が十分で
なく、適切に果柄を切断できない場合があった。このエ
ンドエフェクタ11は、内側に傾斜した2本のフィンガ
12a、12bと果実受け19の3点で果実13を包み
込むようにして把持する。従って、前後方向の抗力が十
分で、中の果実13がずれることなく果柄を確実に切断
できる。また、果実13を把持するフィンガ12a、1
2b中の位置がほぼ一定となるため、カッタ刃が移動す
る範囲を小さくすることができ、果柄以外の主茎などを
損傷させたりすることを少なくできる。さらに、エンド
エフェクタ11のマニピュレータを高速で移動させて
も、中の果実13が動いて姿勢を変えたり、脱落したり
することがない。
Conventionally, two flat plates were horizontally approached to grip the fruit 13, but this does not provide sufficient front-back resistance when the cutter blade is slid back and forth to cut the fruit pattern. In some cases, the fruit pattern could not be cut properly. The end effector 11 grips the fruit 13 so as to wrap the fruit 13 at three points of the two fingers 12a and 12b inclined inward and the fruit receiver 19. Therefore, the drag in the front-back direction is sufficient, and the fruit pattern can be reliably cut without the inner fruit 13 shifting. Also, fingers 12a, 1 for gripping the fruit 13
Since the position in 2b is almost constant, the range in which the cutter blade moves can be reduced, and damage to the main stem other than the fruit stem and the like can be reduced. Furthermore, even if the manipulator of the end effector 11 is moved at high speed, the fruit 13 inside does not move to change its posture or fall off.

【0024】このエンドエフェクタ11の2本のフィン
ガ12a、12bの回転軸には、カム14a、14bを
一体に形成する。この2本のフィンガ12a、12bに
より果実13を把持した場合、果実13と2本のフィン
ガ12a、12bおよび果実受け19との接点は、略正
三角形の頂点に位置する。従って、2本のフィンガ12
a、12bを開いたときは、2本のフィンガ12a、1
2bの先端の間隔を広くとることができ、2本のフィン
ガ12a、12bを閉じたときは、2本のフィンガ12
a、12bが果実13を包み込むような姿勢で内側に傾
斜する。また、果実13を把持するまでの回転角度を小
さく設計することにより、把持スピードを速くすること
ができ、モータの伝達機構も小型化できる。
Cams 14a and 14b are integrally formed on the rotary shafts of the two fingers 12a and 12b of the end effector 11. When the fruit 13 is gripped by the two fingers 12a and 12b, the contact points between the fruit 13 and the two fingers 12a and 12b and the fruit receiver 19 are located at the vertices of a substantially equilateral triangle. Therefore, two fingers 12
When a and 12b are opened, two fingers 12a and 1
The distance between the tips of 2b can be wide, and when the two fingers 12a and 12b are closed, the two fingers 12
The a and 12b incline inward in such a posture that the fruit 13 is wrapped around the fruit 13. Further, by designing the rotation angle until the fruit 13 is gripped to be small, the gripping speed can be increased and the transmission mechanism of the motor can be miniaturized.

【0025】次に、このエンドエフェクタ11の果柄切
断部について説明する。図6と図7に、この果柄切断部
の正面図と側面図を示す。果柄切断部21は、フレーム
22の上部にモータ23を取付け、モータ23の軸にピ
ニオン24を結合し、ピニオン24をラック25に噛合
し、ラック25を移動プレート26の基台26aに取付
ける。
Next, the fruit pattern cutting portion of the end effector 11 will be described. 6 and 7 show a front view and a side view of this fruit cutting portion. The fruit cutting section 21 mounts the motor 23 on the upper part of the frame 22, connects the pinion 24 to the shaft of the motor 23, meshes the pinion 24 with the rack 25, and mounts the rack 25 on the base 26a of the moving plate 26.

【0026】移動プレート26は、基台26aと固定部
26bおよび可動部26cで構成し、可動部26cの先
端にカッタ刃27を取付ける。基台26aと固定部26
bは一体に形成し、固定部26bと可動部26cは長孔
28を設けてピン29aで連結する。可動部26cに
は、別にもう1つのピン29bを取付け、ピン29aと
ピン29bはフレーム22に穿設した案内孔30aと案
内孔30bにそれぞれ摺動自在に嵌合する。
The moving plate 26 comprises a base 26a, a fixed portion 26b and a movable portion 26c, and a cutter blade 27 is attached to the tip of the movable portion 26c. Base 26a and fixing portion 26
b is integrally formed, and the fixed portion 26b and the movable portion 26c are provided with a long hole 28 and are connected by a pin 29a. Another pin 29b is separately attached to the movable portion 26c, and the pins 29a and 29b are slidably fitted in the guide holes 30a and 30b formed in the frame 22, respectively.

【0027】基台26aには、2本の案内杆31a、3
1bを挿通し、それぞれの案内杆31a、31bに、ば
ね32a、32bを巻き付ける。案内杆31a、31b
の先端には除去プレート33を取付け、その基端には支
持プレート34を取付ける。この支持プレート34は、
ラック35に連結し、それをポテンショメータ36のギ
ア36aに噛合する。
The base 26a has two guide rods 31a and 3a.
1b is inserted, and springs 32a and 32b are wound around the respective guide rods 31a and 31b. Guide rods 31a, 31b
The removal plate 33 is attached to the front end of the and the support plate 34 is attached to the base end thereof. The support plate 34 is
It is connected to the rack 35 and meshes with the gear 36 a of the potentiometer 36.

【0028】除去プレート33は、上部プレート33a
と下部プレート33bの2枚で構成し、両者の間隙をカ
ッタ刃27が上面と下面を接しながら出入する。
The removal plate 33 is an upper plate 33a.
And the lower plate 33b, and the cutter blade 27 moves in and out of the gap between them while the upper surface and the lower surface are in contact with each other.

【0029】この果柄切断部21は以上のような構成
で、果実13の果柄を切断するときは、モータ23を駆
動してピニオン24を正・逆回転させ、ラック25を果
実13の方向に前進・後退させる。ラック25を果実1
3の方向に前進させると、ラック25に取付けた移動プ
レート26の基台26aがばね32a、32bを押出
し、さらに、ばね32a、32bが除去プレート33を
果実13の方向に押出す。同時に、移動プレート26の
可動部26cの先端に取付けたカッタ刃27は、移動プ
レート26の移動に伴って果実13の方向に移動する。
The fruit pattern cutting section 21 is constructed as described above, and when cutting the fruit pattern of the fruit 13, the motor 23 is driven to rotate the pinion 24 forward and backward to rotate the rack 25 in the direction of the fruit 13. To move forward and backward. Rack 25 with fruit 1
When it is advanced in the direction of 3, the base 26a of the moving plate 26 attached to the rack 25 pushes the springs 32a and 32b, and the springs 32a and 32b push the removing plate 33 toward the fruit 13. At the same time, the cutter blade 27 attached to the tip of the movable portion 26c of the moving plate 26 moves in the direction of the fruit 13 as the moving plate 26 moves.

【0030】除去プレート33が果実13の方向に押出
されると、除去プレート33の支持プレート34に連結
するラック35も果実13の方向に移動し、ポテンショ
メータ36を回転させる。
When the removal plate 33 is pushed toward the fruit 13, the rack 35 connected to the support plate 34 of the removal plate 33 also moves toward the fruit 13 and rotates the potentiometer 36.

【0031】モータ23をさらに回転させ、移動プレー
ト26を停止位置まで移動させると、除去プレート33
は、ばね32a、32bに押出されて、果実13の果柄
に当接する。除去プレート33が果柄に当接した時点
で、除去プレート33はさらに先に進もうとするが、ば
ね32a、32bが除去プレート33を押す力より、果
柄の抗力の方が大きいため、除去プレート33はその場
で停止する。
When the motor 23 is further rotated to move the moving plate 26 to the stop position, the removing plate 33 is moved.
Is extruded by the springs 32a and 32b and comes into contact with the peduncle of the fruit 13. When the removal plate 33 comes into contact with the peduncle, the removal plate 33 tries to move further, but since the drag force of the peduncle is larger than the force of the springs 32a and 32b pushing the removal plate 33, the removal plate 33 is removed. The plate 33 stops on the spot.

【0032】このとき、把持部内に果実13が存在しな
いと、案内杆31a、31bの抜止めが基台26aに当
接して係止されるまで、除去プレート33はそのまま前
進してフレーム22の枠外に突出する。なお、移動プレ
ート26の初期位置と停止位置はラック25の下方に取
付けたマイクロスィッチ37で検出する。
At this time, if the fruit 13 does not exist in the gripping portion, the removing plate 33 is moved forward as it is until the stoppers of the guide rods 31a and 31b come into contact with the base 26a to be locked, and the removing plate 33 moves outside the frame 22. Project to. The initial position and the stop position of the moving plate 26 are detected by the micro switch 37 attached below the rack 25.

【0033】カッタ刃27を取付けた可動部26cは、
ピン29aとピン29bが嵌合する案内孔30aと案内
孔30bに導かれて移動する。可動部26cは、最初は
果実13の方向にそのままの姿勢で平行移動するが、次
の、案内孔30aの湾曲部の入口から終端に至る過程で
は、ピン29bを軸に回転移動する。この回転移動によ
り、可動部26cの先端に取付けたカッタ刃27を回転
させて果実13の果柄を切断する。このとき、カッタ刃
27は除去プレート33の上部プレート33aと下部プ
レート33bの間隙を上面と下面を接しながら回転移動
する。
The movable part 26c with the cutter blade 27 attached is
The pins 29a and 29b are guided and moved by the guide holes 30a and 30b into which the pins 29a and 29b fit. The movable portion 26c initially moves parallel to the fruit 13 in the same posture, but in the subsequent process from the entrance of the curved portion of the guide hole 30a to the end, the movable portion 26c rotates about the pin 29b. By this rotational movement, the cutter blade 27 attached to the tip of the movable portion 26c is rotated to cut the fruit pattern of the fruit 13. At this time, the cutter blade 27 rotationally moves in the gap between the upper plate 33a and the lower plate 33b of the removal plate 33 while contacting the upper surface and the lower surface.

【0034】図8と図9および図10に、エンドエフェ
クタ11と果柄切断部21の動作説明図を示す。図8に
おいて、2本のフィンガ12a、12bで果実13を把
持し、果実13の果柄の位置を検出して、除去プレート
33を果実13の方向に押出し、除去プレート33を果
実13の果柄に当接させる。図9において、カッタ刃2
7を果実13の方向に移動させて除去プレート33の間
隙からカッタ刃27を突出させる。図10において、カ
ッタ刃27の移動速度と同じ速度でエンドエフェクタ1
1のマニピュレータを手前に引きながら、カッタ刃27
を回転させて果実13の果柄を切断する。
8A, 8B, 9A, 9B, 10A, and 10B are diagrams for explaining the operation of the end effector 11 and the fruit cutting portion 21. In FIG. 8, the fruit 13 is grasped by the two fingers 12a and 12b, the position of the fruit pattern of the fruit 13 is detected, the removal plate 33 is pushed in the direction of the fruit 13, and the removal plate 33 is connected to the fruit pattern of the fruit 13. Abut. In FIG. 9, the cutter blade 2
7 is moved in the direction of the fruit 13 and the cutter blade 27 is projected from the gap of the removal plate 33. In FIG. 10, the end effector 1 is moved at the same speed as the moving speed of the cutter blade 27.
While pulling the manipulator No. 1 toward you, the cutter blade 27
Is rotated to cut the peduncle of the fruit 13.

【0035】この果柄切断部21は、果実13の果柄を
切断するとき、マニピュレータを手前に引いて、カッタ
刃27が果実13より先に行かないようにしている。従
って、果実13の奥にある主茎などを傷付けることがな
い。また、カッタ刃27の作動領域を十分確保すること
ができるので、確実に果実13の果柄を切断することが
できる。
When cutting the fruit pattern of the fruit 13, the fruit pattern cutting section 21 pulls the manipulator forward so that the cutter blade 27 does not go ahead of the fruit 13. Therefore, the main stem in the back of the fruit 13 is not damaged. Further, since the operating area of the cutter blade 27 can be sufficiently secured, the fruit pattern of the fruit 13 can be surely cut.

【0036】この果柄切断部21の除去プレート33
は、カッタ刃27を収納するときにカッタ刃27に付着
した植物から出る液や切りかすなどを除去する除去プレ
ートと、果実13の果柄を検出する果柄検出プレートの
役割を兼用している。従って、果柄検出プレートを別に
設けなくてよい分、スペースを小さくすることができ
る。また、この除去プレート33を上方にスライドさ
せ、葉柄などの障害物を押し退けて果実13の果柄を検
出するので、切断スペースを十分に確保できる。
The removal plate 33 of the fruit pattern cutting portion 21
Serves as both a removal plate that removes liquids and chips left by the plants attached to the cutter blade 27 when the cutter blade 27 is stored, and a fruit pattern detection plate that detects the fruit pattern of the fruit 13. . Therefore, it is not necessary to separately provide the fruit pattern detection plate, so that the space can be reduced. Further, since the removal plate 33 is slid upward and obstacles such as petioles are pushed away to detect the fruit pattern of the fruit 13, a sufficient cutting space can be secured.

【0037】この果柄切断部21の除去プレート33
は、カッタ刃27が出入する先端面を突起させているの
で、カッタ刃27に付着した植物から出る液や切りかす
などが、先端面の傾斜によって除去され易くなってい
る。
The removal plate 33 of the fruit pattern cutting portion 21
Since the tip surface into which the cutter blade 27 moves in and out is projected, the liquid and chips left from the plants adhering to the cutter blade 27 are easily removed by the inclination of the tip surface.

【0038】カッタ刃27に植物から出る液が付着して
凝固したり、切りかすなどが付着すると切断時の負荷が
大きくなり、1日に2,500本程度大量に切断するよ
うな場合、切れ味が悪くなり、モータ23の負荷電流も
大きくなる。この除去プレート33は、カッタ刃27に
付着した植物から出る液や切りかすなどを除去する。従
って、切断時の負荷を軽くして、切断面もきれいにな
る。また、モータ23を一定電流値内で、特に低電流で
駆動させることができるため、モータ23の寿命が長く
なる。
When the liquid coming out of the plant adheres to the cutter blade 27 and solidifies, or when cutting dust adheres to the cutter blade 27, the load at the time of cutting becomes large. Becomes worse, and the load current of the motor 23 also increases. The removal plate 33 removes the liquid, cutting chips, etc. from the plants attached to the cutter blade 27. Therefore, the load at the time of cutting is lightened and the cut surface is also clean. Moreover, since the motor 23 can be driven within a constant current value, particularly with a low current, the life of the motor 23 is extended.

【0039】この果柄切断部21は、1つのモータ23
で除去プレート33とカッタ刃27の両方を移動させ
る。従って、全体のモータ数を減らして、大部分をモー
タが占めるエンドエフェクタ11の重量を削減すること
ができる。また、果柄の検出と切断機構を簡素化でき、
エンドエフェクタ11をよりコンパクトにすることがで
きる。
The fruit pattern cutting section 21 includes one motor 23.
Both the removal plate 33 and the cutter blade 27 are moved by. Therefore, it is possible to reduce the total number of motors and reduce the weight of the end effector 11 in which most of the motors are occupied. In addition, the fruit pattern detection and cutting mechanism can be simplified,
The end effector 11 can be made more compact.

【0040】この果柄切断部21は、1つのモータ23
でカッタ刃27を果柄切断位置まで直進させ、その後、
果柄切断位置でカッタ刃27を回転させる。従って、カ
ッタ刃27の移動範囲を小さくでき、また、カッタ刃2
7を回転させて果柄を切断するので、切断荷重を小さく
して、果柄の切断工程を円滑、かつ、効率的にする。
The fruit cutting portion 21 is composed of one motor 23.
To move the cutter blade 27 straight to the fruit cutting position, then
The cutter blade 27 is rotated at the fruit cutting position. Therefore, the moving range of the cutter blade 27 can be reduced, and the cutter blade 2
Since 7 is rotated to cut the fruit pattern, the cutting load is reduced to make the fruit pattern cutting process smooth and efficient.

【0041】この果柄切断部21の除去プレート33
は、果実13の果柄を検出する果柄検出プレートの役割
も兼用している。図11に示すフローチャートを参照し
てこの除去プレート33の果柄検出処理について説明す
る。処理を開始すると(ステップ101)、近接スィッ
チがオンになるまで(ステップ103)、果実13に高
速アプローチし(ステップ102)、次に、タッチセン
サがオンになるまで(ステップ105)、果実13に低
速アプローチする(ステップ104)。タッチセンサが
オンになったら、マニピュレータを停止し(ステップ1
06)、2本のフィンガ12a、12bをクローズして
果実13を把持する(ステップ107)。そして、停止
位置を検出するマイクロスィッチ37がオンになるまで
(ステップ109)、除去プレート33を果実13の方
向に押出し(ステップ108)、マイクロスィッチ37
がオンになったら、除去プレート33の移動を停止する
(ステップ110)。ここで、ポテンショメータ36の
値が一定かどうかを判定し(ステップ111)、果実1
3が把持部内に確実に把持されていれば、除去プレート
33は果実13の果柄に当って移動しないのでポテンシ
ョメータ36の値は一定となる。従って、ポテンショメ
ータ36の値が一定であれば、果実13が把持部内に確
実に把持されたとして、次の果柄検出ステップへ進む
(ステップ112)。しかし、果実13を確実に把持し
ていなかったり、把持部内に果実13がない場合は、除
去プレート33は前方へ移動するため、ポテンショメー
タ36の値は変化する。従って、ポテンショメータ36
の値が一定でなければ、果実13が把持部内に確実に把
持されてないとして、収穫動作を繰り返す(ステップ1
13)。
The removal plate 33 of the fruit pattern cutting portion 21
Also serves as a fruit pattern detection plate for detecting the fruit pattern of the fruit 13. The fruit pattern detection processing of the removal plate 33 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. When the processing is started (step 101), the fruit 13 is rapidly approached (step 102) until the proximity switch is turned on (step 103), and then the fruit 13 is turned on until the touch sensor is turned on (step 105). A slow approach is taken (step 104). When the touch sensor turns on, stop the manipulator (step 1
06) The two fingers 12a, 12b are closed and the fruit 13 is gripped (step 107). Then, the removal plate 33 is pushed in the direction of the fruit 13 (step 108) until the microswitch 37 for detecting the stop position is turned on (step 109), and the microswitch 37 is pushed.
When is turned on, the movement of the removal plate 33 is stopped (step 110). Here, it is determined whether the value of the potentiometer 36 is constant (step 111), and the fruit 1
If 3 is securely gripped in the grip, the removal plate 33 does not move by hitting the peduncle of the fruit 13, so the value of the potentiometer 36 becomes constant. Therefore, if the value of the potentiometer 36 is constant, it is determined that the fruit 13 is reliably held in the gripping portion, and the process proceeds to the next fruit pattern detecting step (step 112). However, when the fruit 13 is not reliably gripped or when the fruit 13 is not in the gripping portion, the removal plate 33 moves forward, and the value of the potentiometer 36 changes. Therefore, the potentiometer 36
If the value of is not constant, it is determined that the fruit 13 is not securely gripped in the grip portion, and the harvesting operation is repeated (step 1
13).

【0042】従来、2本のフィンガ12a、12bを接
近させて果実13を把持するときのフィンガ12a、1
2bの移動量で果実13の把持を検出していたが、フィ
ンガ12a、12bの先端が主茎などに引っ掛ることも
あって確実でなかった。従って、この除去プレート33
の移動量で把持を検出する方法を組合せると、より確実
に把持部内に果実13が把持できたかどうかを確認する
ことができる。
Conventionally, the fingers 12a, 1 for gripping the fruit 13 by bringing the two fingers 12a, 12b close to each other
Although the grip of the fruit 13 was detected by the movement amount of 2b, it was not certain because the tips of the fingers 12a and 12b might be caught on the main stem or the like. Therefore, this removal plate 33
By combining the method of detecting the grip with the movement amount of, it is possible to more reliably confirm whether or not the fruit 13 can be gripped in the grip portion.

【0043】次に、トマトなどの果実を収穫するハンド
Aとは別に、収穫した果実を載置する棚を保持するハン
ドBを設けた果実収穫機について説明する。この果実収
穫機は、図12に示すように、ハンドAに相似移動する
ハンドBを設け、ハンドAが果実を収穫するときには常
に、ハンドAの直下に収穫した果実を載置する棚を保持
する。他方の果実を収穫するために収穫部が旋回する
際、走行装置による他の株への移動中など、収穫外の時
間を利用してこの棚をキャリーなど果実収納部分へ移動
させ、収納動作する。
Next, a fruit harvesting machine will be described which is provided with a hand B for holding a shelf for placing the harvested fruits, in addition to the hand A for harvesting fruits such as tomatoes. As shown in FIG. 12, this fruit harvesting machine is provided with a hand B that moves similar to the hand A, and when the hand A harvests fruits, always holds a shelf on which the harvested fruits are placed immediately below the hand A. . When the harvesting section turns to harvest the other fruit, the shelf is moved to the fruit storage part such as a carry by using the time outside the harvest, such as when moving to another stock by the traveling device, and the storage operation .

【0044】トマトのように傷みやすい果実は、シュー
タ内に落下させるようなことができないため、果実をも
ぎ取ってキャリーなどに収容する度にハンドを帰還させ
ていた。このため、果実1個当りの収穫時間が長く、収
穫量が多いと全体の収穫時間が極めて長くなる。この果
実収穫機は、収穫した果実を一旦棚で受けるので、収穫
する度にハンドを帰還させることがない。従って、果実
収納時間は0となってその分、収穫時間が短縮される。
A perishable fruit such as a tomato cannot be dropped into the shooter, so the hand was returned every time the fruit was torn off and stored in a carry or the like. Therefore, the harvest time per fruit is long, and if the harvest amount is large, the overall harvest time becomes extremely long. Since this fruit harvester receives the harvested fruits on the shelf once, the hand is not returned every time it is harvested. Therefore, the fruit storage time becomes 0, and the harvest time is shortened accordingly.

【0045】次に、いちごなどの果実を収穫する果実収
穫用エンドエフェクタについて説明する。図13と図1
4に、このエンドエフェクタの平面図と側面図を示す。
このエンドエフェクタ41は、フレーム42に案内レー
ル43を取付け、案内レール43にカッタ基台44を摺
動自在に係合させる。カッタ基台44の上部には、ソレ
ノイド45を取付け、ソレノイド45のプランジャをカ
ッタ刃46に連結する。カッタ基台44の下部には、ス
ライドモータ47を取付け、スライドモータ47の軸に
ピニオン48を結合し、ピニオン48をフレーム42に
敷設したラック49に噛合する。
Next, a fruit harvesting end effector for harvesting fruits such as strawberries will be described. 13 and 1
FIG. 4 shows a plan view and a side view of this end effector.
In this end effector 41, a guide rail 43 is attached to a frame 42, and a cutter base 44 is slidably engaged with the guide rail 43. A solenoid 45 is attached to the upper portion of the cutter base 44, and the plunger of the solenoid 45 is connected to the cutter blade 46. A slide motor 47 is attached to the lower part of the cutter base 44, a pinion 48 is coupled to the shaft of the slide motor 47, and the pinion 48 is meshed with a rack 49 laid on the frame 42.

【0046】カッタ刃46の下方に、2枚の櫛状プレー
ト50a、50bを上下に重ねて設け、上側の櫛状プレ
ート50aはロータリソレノイド51のプランジャに結
合し、下側の櫛状プレート50bはフレーム42に固定
する。櫛状プレート50a、50bの下方には、折曲軸
52aを軸に屈伸自在に中折れする発泡材などの弾性体
で形成した果実整列プレート52を設ける。この果実整
列プレート52の折曲軸52aには、ホールドモータ5
3の軸に結合したクランク機構の駆動杆54を連結す
る。櫛状プレート50a、50bと果実整列プレート5
2の間のカッタ基台44側中央には視覚センサ55を取
付ける。
Below the cutter blade 46, two comb-shaped plates 50a and 50b are provided one above the other, and the upper comb-shaped plate 50a is connected to the plunger of the rotary solenoid 51, and the lower comb-shaped plate 50b is It is fixed to the frame 42. Below the comb-shaped plates 50a and 50b, a fruit alignment plate 52 formed of an elastic material such as a foam material that bends and bends centering around a bending shaft 52a is provided. The hold motor 5 is attached to the bending shaft 52a of the fruit alignment plate 52.
The drive rod 54 of the crank mechanism connected to the shaft of No. 3 is connected. Comb plates 50a, 50b and fruit alignment plate 5
A visual sensor 55 is attached to the center of the cutter base 44 side between the two.

【0047】図15と図16および図17に、このエン
ドエフェクタ41の動作説明図を示す。図15におい
て、まず、果実整列プレート52を果実13の下方に進
入させる。図16において、ホールドモータ53を回転
させて駆動杆54を駆動し、果実整列プレート52を折
曲軸52aを軸に中折れさせて、果実13を手前に引き
寄せ、果実13を横1列に整列させる。次に、櫛状プレ
ート50a、50bを果実13の上方に進入させ、エン
ドエフェクタ41を下方にスライドさせて、果実13を
下方に引き下げ、果実13を同じ高さに揃える。図17
において、ロータリソレノイド51を駆動して上側の櫛
状プレート50aをスライドさせ、果実13の果柄を2
枚の櫛状プレート50a、50bの間に挟み込んで係止
する。この後、ソレノイド45を駆動してカッタ刃46
を突出させ、スライドモータ47を回転させてカッタ基
台44を案内レール43に沿ってスライドさせ、2枚の
櫛状プレート50a、50bに係止されて横1列に整列
する果実13の果柄を、カッタ刃46で逐次切断する。
FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17 are diagrams for explaining the operation of the end effector 41. In FIG. 15, first, the fruit alignment plate 52 is inserted below the fruit 13. In FIG. 16, the hold motor 53 is rotated to drive the drive rod 54, and the fruit alignment plate 52 is center-folded around the bending shaft 52a to draw the fruit 13 toward you and align the fruit 13 in one horizontal row. . Next, the comb-shaped plates 50a and 50b are advanced above the fruit 13 and the end effector 41 is slid downward to pull down the fruit 13 to align the fruits 13 at the same height. FIG.
In, the rotary solenoid 51 is driven and the upper comb-shaped plate 50a is slid to move the fruit pattern of the fruit 13 to 2
The comb-shaped plates 50a and 50b are sandwiched and locked. Then, the solenoid 45 is driven to drive the cutter blade 46.
And the cutter motor 44 is slid along the guide rail 43 by rotating the slide motor 47, and is locked by the two comb-shaped plates 50a and 50b to be aligned in one horizontal row. Are sequentially cut by the cutter blade 46.

【0048】いちごなどの果実13は、熟果、未熟果と
も略一定の高さに、数センチ程度のばらつきで栽培棚に
分布しているので、通常の方法で果実認識や熟度判定を
行うと、熟果が未熟果の陰に隠れて視覚センサ55で識
別できないことがある。このエンドエフェクタ41は、
いちごなどの果実13が、略一定の位置に分布し、果柄
が極めて長く、微量な力で移動可能であるという特性を
利用して、果実整列プレート52と2枚の櫛状プレート
50a、50bを使って、果実13を横1列に高さを揃
えて整列させる。従って、熟果が未熟果の陰に隠れるよ
うなことがなくなり、果実認識や熟度判定が容易にな
る。また、果実13が一定の位置に固定されるので、視
覚センサ55の視野を小さくすることができ、その分、
画素密度が上がるので、果実認識や熟度判定の精度が向
上する。
Since the fruits 13 such as strawberries are distributed in the cultivation shelves at a substantially constant height in both ripe and unripe fruits with a variation of several centimeters, fruit recognition and maturity determination are carried out by a usual method. In some cases, the ripe fruit may be hidden behind the unripe fruit and cannot be identified by the visual sensor 55. This end effector 41 is
The fruit alignment plate 52 and the two comb-shaped plates 50a and 50b are utilized by utilizing the characteristics that the fruits 13 such as strawberries are distributed in a substantially constant position, the fruit pattern is extremely long, and can be moved by a slight amount of force. Use to align the fruits 13 in a horizontal row with the same height. Therefore, the ripe fruit is not hidden behind the unripe fruit, and the fruit recognition and the ripeness judgment are facilitated. Moreover, since the fruit 13 is fixed at a fixed position, the visual field of the visual sensor 55 can be reduced, and accordingly,
Since the pixel density is increased, the accuracy of fruit recognition and maturity determination is improved.

【0049】このエンドエフェクタ41は、果実13の
果柄を係止して、果実認識や熟度判定を行い、果柄を切
断して果実13を収穫する。従って、果実13が揺れた
り、移動したりしないので、一度認識した果実13を再
認識するような手間がなくなる。また、果柄が固定され
るため、切断が容易で確実になる。
This end effector 41 locks the fruit pattern of the fruit 13, performs fruit recognition and maturity determination, and cuts the fruit pattern to harvest the fruit 13. Therefore, since the fruit 13 does not shake or move, it is not necessary to re-recognize the fruit 13 once recognized. Also, since the fruit pattern is fixed, cutting is easy and reliable.

【0050】いちごなどの果実表面は、極めて柔らか
く、圧力が加わると変色して商品価値が低下する。この
エンドエフェクタ41は、収穫前は、弾性体で形成した
果実整列プレート52に果実13を載せて横1列に整列
させる。収穫後は、中央を窪ませて平に伸した果実整列
プレート52の窪みに、収穫した果実13を載せて搬送
する。従って、柔らかい素材でできた果実整列プレート
52が接触するだけで、果実13を把持しないので、果
実13を傷付けることがない。また、エンドエフェクタ
41の機構を簡単で軽量、かつ、コンパクトにすること
ができる。
The surface of fruits such as strawberries is extremely soft and discolors when pressure is applied to reduce the commercial value. Before harvesting, the end effector 41 places the fruits 13 on a fruit alignment plate 52 formed of an elastic body and aligns the fruits 13 in one horizontal row. After harvesting, the harvested fruits 13 are placed and transported in the depressions of the fruit alignment plate 52 that is flattened with the center depressed. Therefore, the fruit 13 is not gripped because the fruit alignment plate 52 made of a soft material only comes into contact with the fruit, and the fruit 13 is not damaged. Moreover, the mechanism of the end effector 41 can be made simple, lightweight, and compact.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、汎用のカラーCCDカ
メラを使用して、RのCCD素子が感応する光の濃度値
と、GのCCD素子が感応する光の濃度値の比R/Gが
大きい画素の集合を果実として抽出することにより、高
価な2波長方式視覚センサシステムと同等の果実識別効
果が得られる。従って、果実自動収穫機のコストを大幅
に削減できるという効果を奏する。
According to the present invention, by using a general-purpose color CCD camera, the ratio R / G of the density value of light to which the R CCD element is sensitive and the density value of light to which the G CCD element is sensitive is R / G. By extracting a set of pixels having a large pixel as a fruit, a fruit identification effect equivalent to that of an expensive two-wavelength type visual sensor system can be obtained. Therefore, there is an effect that the cost of the automatic fruit harvester can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の果実認識装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a fruit recognition device of the present invention.

【図2】果実の反射率を示すグラフ側面図である。FIG. 2 is a side view of a graph showing reflectance of fruits.

【図3】CCDの感応特性を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a sensitive characteristic of a CCD.

【図4】開いたエンドエフェクタの平面図である。FIG. 4 is a plan view of an open end effector.

【図5】閉じたエンドエフェクタの平面図である。FIG. 5 is a plan view of a closed end effector.

【図6】果柄切断部の正面図を示す。FIG. 6 shows a front view of a fruit pattern cutting portion.

【図7】果柄切断部の側面図を示す。FIG. 7 shows a side view of a fruit pattern cutting portion.

【図8】エンドエフェクタと果柄切断部の動作説明図1
である。
FIG. 8 is an operation explanatory diagram 1 of an end effector and a fruit cutting portion.
It is.

【図9】エンドエフェクタと果柄切断部の動作説明図2
である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the end effector and the fruit cutting portion.
It is.

【図10】エンドエフェクタと果柄切断部の動作説明図
3である。
FIG. 10 is an operation explanatory diagram 3 of the end effector and the fruit cutting portion.

【図11】除去プレートの果柄検出処理のフローチャー
トである。
FIG. 11 is a flowchart of a fruit pattern detection process of a removal plate.

【図12】果実収穫機の動作説明図である。FIG. 12 is an operation explanatory view of the fruit harvesting machine.

【図13】エンドエフェクタの平面図である。FIG. 13 is a plan view of an end effector.

【図14】エンドエフェクタの側面図である。FIG. 14 is a side view of an end effector.

【図15】エンドエフェクタの動作説明図1である。FIG. 15 is an explanatory diagram 1 of the operation of the end effector.

【図16】エンドエフェクタの動作説明図2である。FIG. 16 is an explanatory diagram 2 of the operation of the end effector.

【図17】エンドエフェクタの動作説明図3である。FIG. 17 is an operation explanatory diagram 3 of the end effector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 果実認識装置 2 カラーCCDカメラ 2a 光学レンズ 2b 光学フィルタ 2R CCDイメージセンサR 2G CCDイメージセンサG 2B CCDイメージセンサB 3 画像入出力回路 4 CPU 5 同期検出回路 6 光源 11 エンドエフェクタ 12 フィンガ 13 果実 14 カム 15 ギア 16 把持モータ 17 ウォームギア 18 マイクロスィッチ 19 果実受け 21 果柄切断部 22 フレーム 23 モータ 24 ピニオン 25 ラック 26 移動プレート 27 カッタ刃 28 長孔 29 ピン 30 案内孔 31 案内杆 32 ばね 33 除去プレート 34 支持プレート 35 ラック 36 ポテンショメータ 41 エンドエフェクタ 42 フレーム 43 案内レール 44 カッタ基台 45 ソレノイド 46 カッタ刃 47 スライドモータ 48 ピニオン 49 ラック 50 櫛状プレート 51 ロータリソレノイド 52 果実整列プレート 53 ホールドモータ 54 駆動杆 55 視覚センサ 1 Fruit Recognition Device 2 Color CCD Camera 2a Optical Lens 2b Optical Filter 2R CCD Image Sensor R 2G CCD Image Sensor G 2B CCD Image Sensor B 3 Image Input / Output Circuit 4 CPU 5 Synchronization Detection Circuit 6 Light Source 11 End Effector 12 Finger 13 Fruit 14 Cam 15 Gear 16 Grip motor 17 Worm gear 18 Micro switch 19 Fruit receiver 21 Fruit pattern cutting part 22 Frame 23 Motor 24 Pinion 25 Rack 26 Moving plate 27 Cutter blade 28 Long hole 29 Pin 30 Guide hole 31 Guide rod 32 Spring 33 Removal plate 34 Support plate 35 Rack 36 Potentiometer 41 End effector 42 Frame 43 Guide rail 44 Cutter base 45 Solenoid 46 Cutter blade 47 Slide motor 48 Piny Down 49 rack 50 comb plate 51 rotary solenoid 52 fruits alignment plate 53 hold the motor 54 driving rods 55 visual sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 R,G,Bの光をそれぞれのCCD素子
で受光するカラーCCDカメラの画像を解析して果実認
識を行う視覚センサシステムにおいて、 RのCCD素子が感応する光の濃度値と、GのCCD素
子が感応する光の濃度値の比R/Gを画素毎に求め、こ
の濃度値の比R/Gが大きい画素の集合を果実として抽
出する果実認識装置。
1. A visual sensor system for recognizing fruits by analyzing an image of a color CCD camera which receives R, G, B lights by respective CCD elements, and a density value of light which the CCD element of R senses. A fruit recognition device that obtains, for each pixel, a ratio R / G of the density values of light to which the CCD elements of G and G are sensitive, and extracts a set of pixels having a large ratio R / G of the density values as a fruit.
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