JPS63238531A - 果実等の色判定方式 - 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 この発明は、果実等の色判定方式に関し、果実等の色選
別装置、色彩評価装置等に利用できる。

従来の技術、および発明が解決しようとする問題点 従来、果実を複数の色センサで検出位置を複数箇所検出
するものはあったが、これら複数の検出値から一果実体
の色総合判定値を求める方法は確立されていなかった。

被検出物体の色検出においては、物体の表面の傷やつや
、あるいは照明光源の直接反射光等が色検出のノイズと
なって検出され、このノイズを含んだ色検出値の平均値
を求めると誤差が大きくなるので、ノイズ光を除外して
色検出値を求めることが要求されていた。

問題点を解決するための手段 この発明は、果実（１）を一個並びにのせて移送する果
実コンベア（２）の移送行程で照明された果実（１）の
色を検出する複数の色センサ（３）（３）・・・と、こ
の各センサ（３）の色検出値をモ均化した色判定値を算
出する演算処理部（４）とを有した果実等の色判定装置
において、この演算処理部（４）に、各色センナ（３）
の所定時間内の検出値のうちの最大値又は最小値の近傍
の適数検出値によって各平均検出値を算出する平均化プ
ログラム（５）を有した果実等の色判定方式の構成とす
る。

発明の作用、および効果 果実コンベア（２）に果実（１）を一個並びにのせて移
送する行程の色検出装置部で、果実（１）が照明されて
移送されるとき、複数の色センサ（３）が複数の方向か
らこの果実の色を検出する。この色センサ（３）を例え
ば赤色（Ｒ）から緑色（Ｇ）の間の色を検出しうる（Ｒ
Ｇ）形態の色センサ（３）とした場合、みかんが赤色が
強いほどのぞましい色とすると、この長波長の赤色を最
大値として強調するような電子的処理回路で強調すると
、その反対側の最小値側に短波長側の緑色が検出され、
黄色はこれら赤（Ｒ）と緑（Ｇ）との夫々の適宜比率の
混合色として中間の小値側に表わされる。また一般に、
光源の反射光や傷等の色は赤色（Ｒ）から離れた側に表
れるもので、各色センサ（３）が検出する一定時間内の
スキャニング毎の多数の検出値のうち、最大値すなわち
赤色（Ｒ）の最も強い検出値近傍の適数の検出値だけを
採用し、他を除外して、平均化プログラム（５）で複数
の色センサ（３）の各平均値を算出して、更にこれら色
センサ（３）の数だけの平均値を更に平均する判定値を
、相加平均、相乗平均等の適当な方法による平均値算出
法で判定値とすることができる。最大値は演算処理回路
の設は方により逆転して最小値として表わすことができ
るものである。

このため光源の反射光、傷やつや等のノイズとなる短波
長側の色を消去した色判定値を算出して各色判定個別に
果実（１）を選別する場合等において、正確な判定と、
それに基づ〈選別ができるのでよい。

実、流側 尚、図例において、果実（１）はみかんを例示し１色と
しては橙色に加わる赤色の強いほど望ましい色とする。

果実コンベア（２）は、選別コンベアを例示し、４！１
枠（６）前後に軸装される各スプロケット（７）間に架
設されるエンドレスチェン（８）に、長手方向を左右方
向に向けた細幅の受体（９）をチェノ（８）の移送方向
（イ）に沿って連設し、この受体（９）は、左右方向の
何れか一側の支軸を支点として側方へ転倒可能に設けら
れ、係合片で係合されて果実（１）受姿勢に維持される
もので、移送方向（イ）上手側から、果実（１）をのせ
る供給部（１０）、色を検出する色検出装置（１１）、
色検出装置（１１）の色判定に起因して色等級別の各取
出口（１２）に分級する取出部（１３）、チェノ（８）
の移送速度を検出するロータリエンコータ（１４）、及
び、チェノ（８）を伝動回転させるモータ（！５）を有
した駆動部（１６）に分類される。　　（１７）は、受
体（９）の係合片の係合を外すロータリンレノイドを有
した受体（９）の転倒具である。

色センサ（３）は、果実（１）のみかんの色検出に適し
た赤（Ｒ）と、緑（Ｇ）との光線の波長間で、（Ｒ）と
（Ｇ）とを適宜比率で混合出色しうる黄赤、黄、黄緑、
の各色の波長を検出して電圧値に変えて出力するＲＧ形
態の南限の色センサ（３）としているが、これに限定さ
れるものでは′ない。この色センサ（３）は、該色検出
装置（１１）に立設した支柱板（１８）に設ける果実（
１）及び受体（９）の通過口（１９）の周縁の、支柱板
（１８）の移送方向（イ）下手側面に、左右、上、斜上
左右、に５個（３Ａ）　　（３Ｂ）　　（３Ｇ）　　（
３Ｄ）　　（３Ｅ）が配設しである。また、各色センサ
（３）は、センサハウジング（２０）にレンズ（２１）
を有し、このレンズ（２１）から約［１０ｍｍ１＠れた
果実（１）表面の約２０ｓ＋ｓ直径円の範囲を検出すべ
く、レンズ（２＋）を透過した光線をセンサ部（２２）
に受け、色信号処理回路（２３）によって電圧値に変え
て、出力電圧（ｖＯ）として出力する構成である。

色検出装置（１１）には、この他、該支柱板（１８）上
部に、移送方向（イ）前後水平状に設けられた取付部（
２４）に、支柱板（１８）を挾んで、色評価用の蛍光灯
からなる前後の照明灯（２５）を設けると共に、該左右
の色センサ（ＩＡ）　、　　（３Ｅ）の後面に、投受光
形態の光電スイッチ（２８）を設け、果実（１）をこの
スイッチ（２６）で検出して、色検出値の演算処理部（
４）への読込みを開始する構成としている０色検出装置
（１１）の外郭は、上方と前後左右を覆って１前後の通
過口（２７）に遮光シー）　（２８）を垂設した外光を
遮る遮光カバー（２９）を設けて外光の遮光構成してい
る。また下方に−もカバー（４３）を設けている。

演算処理部（４）は、ｃ　ｐ　ｕ　（３０）を主体とし
た制御ブロックを構成し、５個の色センサ（３Ａ）（３
Ｂ）　　（３Ｃ：）　　（３０）　　（３Ｅ）を入力機
構とし、これら各センサ（３）の検出信号をマルチプレ
クサ（３１）　、　Ａ／Ｄ変換器（３２）を経由させて
ｃｐｕ　（３０）に入力し、泪鴫定開始用光電スイッチ
（２Ｂ）のＯＮ信号をｃ　ｐ　ｕ　（３０）に入力して
検出値の読込み開始命令とするもので、ｃｐｕ（３０）
の演算処理によって、検出値出力インターフェイス（３
３）を経由して、受体（９）の転倒制御、その他階級別
果実個数集計等に出、力する構成のものである。

（３４）はタイマーである。

各センサ（３）の出力タイミングとｃｐｕ（３Ｑ）の入
力タイミングの設定は、第７図に示すように、縦軸を電
圧（Ｖ）、横軸を時間（Ｔ）として比較のため縦並べに
して示すもので、測定開始用光電スイッチ（２８）が果
実（１）体を検出してスイッチＯＮする前に、各色セン
サ（３）が果実（１）の検出開始するように該各センサ
（３）と光電スイッチ（２６）との関係位置を該色検出
装置（１１）部において設けている。光電スイッチ（２
６）ＯＮと同時にｃｐｕ（３０）への検出値読込みのス
キャニングを開始し、スキャニング（ロ）の間隔時間（
１）毎にＮ回の読込回数だけスキャニングを行ない、こ
れを該光電スイッチ（２６）のＯＦＦまでの間に行なう
タイミング構成である。

平均化プログラム（５）は、第８図に示すＣｐｕ　（３
０）への検出値読込み平均化プログラムのフローチャー
トにおいて、ステップ■は、光゛＋Ｅスイッチ（２Ｂ）
ＯＮか？の判断ステップ、ステップ■は１色センサ（３
Ａ）　　（３Ｂ）　（、３Ｃ）　　（３Ｄ）　　（３Ｅ
）のＡ／Ｄ変換した検出値の読込み、の処理ステップ、
ステップ■は、所定のＮ回読込済か？の判断ステップ、
ステー２プ■は、各色センサ（３Ａ）〜（３Ｅ）の夫々
平均化、の処理ステップで、ここまでが平均化プログラ
ム（５）であるが、ここで平均化された５個の平均値を
更に平均するステップ■の、各色センサ（３Ａ）〜（３
Ｅ）の各平均値の平均化、の処理ステップで１個の果実
（１）体の色判定値を算出し、ステップ■の、色判定値
出力、の処理を行なう構成としている。

ステップ■による果実（１）の色判定値出力によって、
この果実（１）を所定の取出口（１２）に取出す制ｙＪ
構成は、第９図の制御ブロック図のように、ｕ　ｃ　ｐ
　ｕ　（３０）による検出値出力インターフェイス（３
３）からの出力電圧信号を入力する検出値入力インター
フェイス（３５）と、設定値ｌ　（３６）、設定値２　
（３？）　、設定値３　（３８）　、設定値４　（３９
）　、・・・の分級設定値を定めた分級基準設定Ｂ　（
４０）と、該ロータリエンコーダ（１４）とのこれらを
入力機器とするｃ’ｐｕ（４１）と、該転倒具（１７）
のロータリンレノイドへ出力する出力インターフェイス
（４２）と、各取出口の転倒具（１７Ａ）（１７Ｂ）（
１７Ｃ）・・・とで構成している。

モータ（１５）によって駆動回転される果実コンベア（
２）のチェノ（８）に設けた受体（９）１に、コンベア
（２）移送上手側の供給部（１０）で一個並びにのせら
れた果実（１）のみかんが、移送されて色検出装置（１
１）部において通過口（２７）の遮光シー）　（２８）
を押し開いて遮光カバー（２３）内に進入し、照明灯（
２５）に照明されて通過口（Ｉ９）をくぐり、配置され
た５個の色センサ（３Ａ）　　（３Ｂ）　　（３Ｇ）　
　（３Ｄ）　　（３Ｅ）に検出され始めると、直ちに光
電スイッチ（２６）に検出されてスイッチＯＮされると
き、演算処理部（４）のｃｐｕ（３０）への読込みが開
始される。この読込みは、第７図のようにスキャン時間
間隔を秒の間隔でＮ回繰返して検出値の読込みが行なわ
れるものであるが、第８図の読込み平均化プログラムの
フローチャートによって説明すると、ステップ■の光電
スイッチ（２６）ＯＮか？で、ＯＮＬ、てぃない間はこ
のステップ■を繰返しているが、スイッチＯＮになると
同時にステップ■の色センサ（３Ａ）〜（３Ｅ）のＡ／
Ｄ変換した検出値の読込み処理を行なう。この読込みは
Ｎ回行なうと設定しているもので、ステップ■の所定の
Ｎ回読込み済か？の判断を繰返し、これがＹＥＳとなる
とき読込みを終り　・、ステップ■に移行する。この時
のデータの状態を第１１図によって説明する。

Ｃコで示すものは各センサ（３）の１０の検出値のうち
の最大値を示す。またＣつは最大値×９０％（小数点以
下切捨）の検出値を平均化対象値を示す。しかしこの平
均化対象値の選定規格はこれに限らない。尚、この表の
数値の大きさは、色センサ（３）の検出実値をｍｖで表
わした数値のｌＯ倍程度の大きさで示している。

読込回数Ｎを１０回とし、平均化範囲を最大１０値とし
て各センサ（３Ａ）〜（３Ｅ）の１０回の検出値が表に
示すようになったとき、該フローチャートのステップ■
の、色センサ（３Ａ）〜（３Ｅ）の夫々の平均化、にお
いて、例えば最大値×９０％（小数点以下切捨）の検出
値未満は消去するような平均化を行なうものである。そ
して、平均化された検出平均値は、表の、「採用値の相
加平均」値のようになるものである。

色の分類法のなかで最もぐｉ純な原始的なカラーサーク
ル（仏門）を第１０図に示すが、赤（Ｒ）から緑（Ｇ）
までの範囲（ハ）を検出しうる色センサ（３）を利用し
てみかん果実（１）を検出するものである０色各別の数
値は各色の中心波長を「ｎｍＪ　　（ナノメートル）＝
１０ｍ単位で示すもので、赤から黄、緑に至る方向に、
順に波長が短くなっている。

また、一般に人間の目に最も鮮やかな色を知覚させるも
のは単色光であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３
種類の単色光の混合により、すべての色が表わせると云
う原理がある。

ＲＧ形態の色センサ（３）は、この波長の数値に比例し
た検出電圧値を出力できるもので、例えばその出力電圧
値を１０倍するだけで赤（Ｒ）色の検出電圧値と緑（Ｇ
）色の検出電圧値とは差が１０倍になって、赤（Ｒ）色
を最大値として他の色の検出値との差を拡げて強調する
電子回路は容易にできるものである。この最大値は回路
の組み方によって逆転して赤（Ｒ）を最小値としても表
わせるものである。また照明灯（２５）の照明光が果実
（１）の表面のつやのある場所で反射した光やみかん表
面の葉摺れによる白傷などは、ＲＧ形態の色センサ（３
）で検出すると、黄色又は白色の色として検出するし、
極端な場合、果実（１）が無い場合の照明光や、その検
出部周辺での反射光を検出させると薄黄色に検出するも
のである。このような現象があるので１図例のように赤
（Ｒ）と、赤（Ｒ）とＤ　（Ｇ）との中間色である色色
との検出値差を拡大するように赤（Ｒ）色を増幅強調し
た上で、前記のような赤（Ｒ）を最大値とした場合の平
均化プログラム（５）によって平均すると１反射光や白
傷等のノイズと云うべき黄色に近い検出値の色は消去さ
れて平均値の算出ができるものである。これは、柿、ト
マト等にも利用できる。

色検出装置（１１）部と演算処理部（４）とで色の検出
と判定値の算出をされると、ｃ　ｐ　ｕ　（３０）から
出力された果実（１）の色判定値は、ｃｐｕ（４１）に
よる制御回路に入力インターフェイス（３５）を経由し
てこのｃ　ｐ　ｕ　（４１）に入力される。

ｃｐｕ（４１）は、入力された色判定値を分級設定器（
４０）の設定値（３Ｂ）　　（３７）　　（３８）　　
（３９）・・・と比較して入力判定値が１例えば設定値
１　（３［３）の範囲内にあると判断すると、この設定
値１　（３１３）に対応する取出口（１２）の転倒具（
＋７Ａ　）と色検出装置（１１）の果実検出部までの予
め記憶した距離を、ロータリエンコーダ（１４）による
コン、ベア（２）速度（移動距離／時間）検出値と比較
して取出口（１２）の転倒具（１７Ａ）の位置まで当該
果実（１）が進行してくるとき、この果実（１）を受け
る複数の受体（９）の係合を転倒具（＋７Ａ　）のロー
タリンレノイドを作動させて係合解除して転倒させ、果
実（１）を落下させて取出すものである。

このような作用によって、果実（１）の表面の傷やつや
、光源の反射光等の検出値を消去して複数の各色センサ
（３）の検出値を正確化して、色判定値によって正確な
分級ができるものである。

また、複数のエリアセンサ（カラーテレビカメラやカラ
ーテレビカメラ）で画像処理をする高価で、検出速度が
遅くまた精度が劣る形態に比して、安価で対象物の表面
の出来る限り広範囲の部分の平均色を高速で簡単に測定
できるのでよい。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の一実施例を示すもので、第１図は平面
図、第２図はその側面図、第３図はその一部の正立面図
、第４図１士その側面図、第５図は一部の作用図、第６
図は制御ブロック図、第７図は一部の作用図、第８図は
制御プログラムのフローチャート、第９図は制御ブロッ
ク図、第１Ｏ図は作用説明図、第１１図は検出データ表
である。 図中、符号（１）は果実、（２）は果実コンベア、（３
）は色センサ、（４）は演算処理部、（５）は平均化プ
ログラムを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 果実（１）を一個並びにのせて移送する果実コンベア（
   ２）の移送行程で照明された果実（１）の色を検出する
   複数の色センサ（３）（３）・・・と、この各センサ（
   ３）の色検出値を平均化した色判定値を算出する演算処
   理部（４）とを有した果実等の色判定装置において、こ
   の演算処理部（４）に、各色センサ（３）の所定時間内
   の検出値のうちの最大値又は最小値の近傍の適数検出値
   によって各平均検出値を算出する平均化プログラム（５
   ）を有した果実等の色判定方式。