WO2010041388A1 - 画像読み取り装置用トレイ - Google Patents

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WO2010041388A1
WO2010041388A1 PCT/JP2009/005064 JP2009005064W WO2010041388A1 WO 2010041388 A1 WO2010041388 A1 WO 2010041388A1 JP 2009005064 W JP2009005064 W JP 2009005064W WO 2010041388 A1 WO2010041388 A1 WO 2010041388A1
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granular material
reflector
tray
background
image
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原正純
石突裕樹
竹内宏明
越智龍彦
平野修一
鄭軍
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株式会社サタケ
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Publication date
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8592—Grain or other flowing solid samples

Definitions

  • the present invention relates to a technique for measuring the shape of a granular material such as cereal, and in particular, by using an image obtained by an image reading device such as a scanner or a copying machine, the three axes of the length, width and thickness of the granular material.
  • the present invention relates to a tray used when measuring a dimension in a direction.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe an aligner for placing a plurality of grains in an aligned state on a reading surface of a scanner. If the aligner is used, a plurality of grains are described. Can be easily and simultaneously imaged.
  • the conventional method can measure the dimensions in the length and width directions, but cannot measure the dimensions in the “thickness” direction.
  • the present invention makes it possible to measure the length, width, and thickness of a granular material in three axial directions using an image obtained by an image reading device such as a scanner. It is a technical problem to provide a tray for use.
  • the present invention provides a transparent bottom plate, one or more backgrounds standing upright in the direction perpendicular to the bottom plate, and 1 provided in parallel with the background at a predetermined interval.
  • a tray for placing a granular material on a reading surface of an image reading device such as a scanner in which one or a plurality of reflectors are disposed, among the granular materials placed on the bottom plate of the tray,
  • the granular material placed between the background and the reflector not only the planar image in the length direction and the width direction of the granular material, but also the side image in the thickness direction is captured by the imaging means of the image reading device.
  • a technical means was adopted in which light from the thickness direction of the granular material is bent and guided by the reflector in the optical axis direction of the imaging means.
  • the technical means of configuring the reflector of the tray with a prism or a mirror was taken. For this reason, it is suitable for making the light from the side part of a granular material enter into an imaging means.
  • the bottom plate was removed from the tray, and it was possible to perform the measurement by placing the granular material directly on the reading surface of the image reading apparatus.
  • the present invention in measuring the shape of a granular material using an image by a reading device, not only the length and width dimensions obtained from the flat portion of the granular material, but also the thickness dimension obtained from the side surface portion can be measured. It becomes possible. For this reason, it is possible to obtain accurate granularity thickness information and to determine the quality of the granular material with high accuracy.
  • the side surface of the granular material is imaged by providing a background or a reference plate, so that it is possible to obtain not only the thickness dimension but also the color information of the side surface of the granular material. . For this reason, it is possible to determine the quality with high accuracy based on the color information of the flat surface portion and the side surface portion of the granular material.
  • the present invention aligns and places the granular material to be measured using the alignment plate, the distance between the granular material and the reflector can be kept constant. It became possible to reduce the influence on the measurement.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a state in which a tray and an alignment plate according to Embodiment 1 of the present invention are set in an image reading apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view of the tray according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view and a partial cross-sectional view of the tray according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of the tray according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of the alignment plate according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the alignment plate according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a state in which a tray and an alignment plate according to Embodiment 1 of the present invention are set in an image reading apparatus.
  • FIG. 2 is a perspective view of the tray according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view and a partial cross-
  • FIG. 7 is a perspective view of a state in which the alignment plate is fitted to the tray according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a state in which the alignment plate is fitted to the tray according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a cross section AA in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the tray in a state where the granular material is placed according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a tray when a mirror is used as a reflector in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the three-axis direction of the granular material.
  • FIG. 13 is a perspective view of the alignment frame body according to the second embodiment of the present invention.
  • 14A and 14B are a plan view and a partial cross-sectional view of the alignment frame body according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view of the alignment frame body according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view of an alignment frame according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a view showing a cross section AA in FIG.
  • FIG. 18 is a perspective view illustrating a state in which the alignment frame in the second embodiment of the present invention is set in the image reading apparatus.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the alignment frame body in a state where a granular material is placed according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of an alignment frame when a mirror is used as a reflector in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a state in which an aligner 2 including the tray 3 and the alignment plate 4 according to the first embodiment is set in the image reading apparatus 1.
  • An existing scanner can be used for the image reading apparatus 1.
  • Canon Inc. CANOSCAN 4400F was used.
  • the tray 3 is formed in a rectangular frame shape in plan view, and includes a bottom plate 5, side walls 6 ⁇ / b> A, 6 ⁇ / b> B, 6 ⁇ / b> C and 6 ⁇ / b> D, and a grip portion 7.
  • the bottom plate 5 is a transparent plate and is made of, for example, acrylic resin. As shown in FIG. 4, the bottom plate 5 is a single transparent plate, and is provided with holes 11A and 11B for fitting reflectors 10A and 10B described later.
  • the bottom plate 5 is attached to the lower side of a rectangular frame formed from the side walls 6A, 6B, 6C and 6D. For this reason, although not shown, a groove for fitting the bottom plate 5 is provided below the side walls 6A, 6B, 6C and 6D.
  • the bottom wall 5 may be directly fixed to the lower end surfaces of the side walls 6A, 6B, 6C and 6D.
  • the baseplate 5 is one board
  • the baseplate 5 is the part between the right holding part 7 and the reflector 10B of FIG. You may divide and provide in three parts, the part between the holding part 7 and the reflector 10A, and the part between the reflector 10A and the reflector 10B.
  • the bottom plate 5 may be provided separately for each sheet. That is, the bottom plate 5 is not limited to being formed by a single sheet, and may be formed by a plurality of sheets.
  • a reference plate 8 and a background 9 standing in a direction perpendicular to the bottom plate 5 are arranged.
  • the reference plate 8 acquires image information for correcting the image signal.
  • the image information obtained by imaging the reference plate 8 is used to correct the machine difference between a plurality of image reading devices.
  • the position where the reference plate 8 is disposed is not particularly limited as long as it is on the space of the bottom plate 5 and may be disposed at a location convenient for design. Further, the shape is not particularly limited, but it is desirable that the shape is rectangular in designing. In the present embodiment, the reference plate 8 has a rectangular shape, and one end in the longitudinal direction of the reference plate 8 is disposed so as to contact the side wall 6C.
  • the background 9 is provided on the bottom plate 5 for the purpose of easily recognizing (extracting) the granular material from the image by image processing such as binarization when capturing an image of the side surface of the granular material.
  • the background 9 is arranged on a straight line connecting the midpoint of the side wall 6A and the midpoint of the side wall 6C, with one end in contact with the side wall 6A and the other end in contact with the reference plate 8. It has been. When the reference plate 8 is not disposed, the other end may be extended to a position in contact with the side wall 6C.
  • the height of the background 9 does not need to be higher than the side walls 6A to 6D, and may be several mm higher than the thickness (Z) of the granular material to be measured. For this reason, the height of the background 9 varies depending on the thickness of the granular material to be measured, but is generally about 4 mm to 15 mm, and if the granular material is a rice grain, the height is 4 mm to 10 mm. Good.
  • the background 9 may be formed of resin or the like.
  • the width of the background 9 (“E” in FIG. 3) depends on the material, but if the width is too thick, the space for placing the granular material to be measured decreases, so it is desirable that the background 9 be thin. However, a thickness that does not allow the background to be seen is necessary. Therefore, in this embodiment, the background 9 is made of resin and the width is 3 mm. Further, the background 9 is preferably a color that is difficult to see through such as black or blue and is different from the granular material to be measured. For this reason, when the granular material is brown rice, blue is desirable.
  • the background 9 is disposed on the bottom plate 5 so that an image obtained by imaging the side surface of the granular material is imaged as the background of the granular material. In this embodiment, since the image has a structure in which only the side surface of the granular material and the background 9 are imaged, it is easy to recognize (extract) the granular material from the image.
  • the reflector 10A is provided so as to be positioned in parallel to the background 9. Unlike the background 9, the reflector 10 ⁇ / b> A is not provided on the bottom plate 5, but is attached so as to fit into a hole 11 ⁇ / b> A provided in the bottom plate 5, and as shown in the cross-sectional view of FIG. 3, The bottom surface and the bottom surface of the reflector 10A are attached so as to be one plane.
  • the method of attaching the reflector 10A is not particularly limited.
  • attachment portions 12 are provided at both ends of the reflector 10A, one end is a groove 13A of the side wall 6A, and the other end is a reference. What is necessary is just to fit and attach to the groove
  • FIG. At that time, if the hole 14 is provided in the attachment portion 12 and the hole 14 is fitted to the protrusion 15 provided corresponding to the groove 13A of the side wall 6A and the groove 13B of the reference plate 8, the attachment becomes easy. If the reference plate 8 is not disposed, the other end of the reflector 10A may be attached to the side wall 6C.
  • the reflector 10B provided in the position on the opposite side of the reflector 10A with respect to the background 9 is attached by the same method as the reflector 10A.
  • FIG. 5 is a plan view of the alignment plate 4
  • FIG. 6 is a cross-sectional view.
  • the alignment plate 4 is a rectangular plate in a plan view, and is used by being fitted from above into a space surrounded by the side walls 6A, 6B, 6D of the tray 3 and one end of the reference plate 8.
  • the alignment plate 4 is provided with a background protrusion 16 and reflector protrusions 17 and 18.
  • the background protrusion 16 is a cover that covers the background 9 on the tray 3 when the alignment plate 4 is fitted to the tray 3, and the reflector protrusion 17 includes the reflector 10A and the reflector protrusion.
  • the part 18 is a cover that covers the reflector 10B. Therefore, the cross-sectional shapes of the background protrusion 16 and the reflector protrusions 17 and 18 are shapes that can cover the background 9 and the reflectors 10A and 10B, as shown in FIG.
  • a grip portion 19 for making the alignment plate 4 easy to handle is provided in a state of being raised from the peripheral edge portion of the alignment plate 4.
  • the grip portion 19 may be appropriately designed in a shape that is easy for the user to use.
  • the alignment plate 4 is provided with a plurality of holes 20. It is preferable to form the holes 20 in an orderly manner as shown in the drawing, rather than randomly forming them on the alignment plate, considering that image processing, which is a subsequent process, is performed. Thereby, for example, when an image captured by the image reading device 1 is subjected to image processing by a personal computer or the like after the image capturing, it is possible to easily extract the particulate matter as a measurement target from the image.
  • the shape of the hole 20 is desirably a shape similar to the granular material to be measured. For example, when measuring a long grain rice grain, the shape of the hole 20 is approximately rectangular with a length of 8.5 mm and a width of 2.8 mm. By doing so, it is possible to align a plurality of rice grains in a state in which the orientation in the major axis direction is unified.
  • the depth of the hole 20 varies depending on the size of the granular material to be measured, but in order to prevent a plurality of granular materials from entering one hole 20, the depth is slightly shallower than the thickness of the granular material. do it. It should be noted that the holes 20 of the alignment plate 4 have no bottom and are completely open.
  • the alignment plate 4 is fitted to the tray 3. Thereby, the alignment plate 4 is set on the bottom plate 5 of the tray 3 (FIGS. 7 and 8). Next, a plurality of granular materials to be measured are put on the alignment plate 4. At this time, the particulate matter is also contained in the hole 20A provided between the background protrusion 16 and the reflector protrusion 17 and between the background protrusion 16 and the reflector protrusion 18. As described above, a granular material is also introduced between them. Then, the grip portion 7 of the tray 3 is gripped, and the tray 3 is rocked back and forth and left and right so that the granular material is accommodated in the holes 20 and 20A of the alignment plate 4.
  • FIG. 9 is a view showing a cross section AA in FIG. 8, and shows a state in which the particulate matter is contained in the holes 20 and 20A, respectively.
  • the aligner 2 (tray 3 and alignment plate 4) is placed on the reading surface of the image reading apparatus 1 in a state where the charged granular materials are contained in the holes 20 and 20A. Then, the gripping portion 19 of the alignment plate 4 is grasped, and the alignment plate 4 is removed upward from the tray 3 as shown in FIG. At this time, all of the particulate matter contained in the holes 20 and 20 ⁇ / b> A remains in a state of being placed on the bottom plate 5 of the tray 3. Moreover, since the direction of a granular material is controlled by the shape of the holes 20 and 20A, they are placed in alignment with the major axis direction facing a certain direction.
  • the shape of the granular material placed on the bottom plate 5 of the tray 3 is imaged by the image reading device 1. At that time, since the plane image and the side image are captured between the reflector 10A and the background 9 and between the reflector 10B and the background 9, a plane image and a side image are captured. In addition, the thickness dimension can be measured.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the tray 3 in a state where a granular material is placed between the reflectors 10A and 10B and the background 9 (cross-section AA in FIG. 3).
  • the prisms are arranged as the reflectors 10A and 10B, so that the light including the image information of the surface in the thickness direction of the particulate matter placed on the bottom plate 5 of the tray 3 Are bent and guided by the prisms in the directions of arrows ⁇ and ⁇ , that is, in the direction of the reading surface of the image reading apparatus 1, respectively. For this reason, the image of the granular material in the thickness direction can be captured by the image reading apparatus 1.
  • the cross section is a right-angled isosceles triangle, one side of the isosceles is directed to the side of the granular material, and the other side is the image. It is arranged toward the reading surface of the reading device 1.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the tray 3 when mirrors are used for the reflectors 10A and 10B.
  • the mirror 21A as the reflector 10A and the mirror 21B as the reflector 10B
  • the light including the image information of the surface in the thickness direction of the granular material placed on the bottom plate 5 of the tray 3 is reflected on the mirror 21A.
  • 21B are guided by being bent in the directions of arrows ⁇ and ⁇ , that is, in the direction of the reading surface of the image reading apparatus 1, respectively. For this reason, the image of the granular material in the thickness direction can be captured by the image reading apparatus 1.
  • the mirrors 21A and 21B may have a flat reflecting surface, but may have a convex shape or a concave shape depending on the purpose of measurement.
  • the number of backgrounds is not limited to one. If there is a margin on the bottom plate 5 of the tray 3, a plurality of backgrounds are provided. A background can be provided. In that case, it is possible to increase the number of granular materials whose thickness can be measured by providing reflectors according to the number of arranged backgrounds.
  • the symbol F in FIG. 10 will be described.
  • Symbol F indicates the distance between the reflectors 10A and 10B and the granular material. If this distance F is not constant, the measurement may be affected. However, in this embodiment, the particles are aligned and placed using the alignment plate 4, and therefore the reflectors 10A and 10B and the particles The distance F can be made constant.
  • the distance F is 0.5 mm to 1.5 mm, preferably 0.8 mm to 1.2 mm, and more preferably about 1.0 mm.
  • FIG. 13 to 20 are explanatory diagrams of Embodiment 2 of the present invention.
  • the aligner 2 includes the tray 3 and the alignment plate 4, but the aligner 2 ⁇ / b> B can also include the alignment frame 3 ⁇ / b> B and the alignment plate 4.
  • FIG. 13 shows an alignment frame 3B according to the second embodiment.
  • the only major difference between the alignment frame 3B and the tray 3 is the presence or absence of the bottom plate 5. That is, the alignment frame 3 ⁇ / b> B is obtained by removing the bottom plate 5 from the tray 3. For this reason, portions common to the tray 3 will be described using the same reference numerals.
  • the reference plate need not be arranged when only the three-axis measurement of the granular material is performed. Since the reference frame is not provided on the alignment frame 3C, the background 9 is disposed in a state of being suspended from the side walls 6A and 6C on two opposite sides. In this case, both ends of the background 9 may be fixed by bonding the surfaces in contact with the side walls 6A and 6C, respectively. Further, the background 9 may be arranged in a state of being suspended from the side walls 6B and 6D.
  • an alignment plate is used in the same manner as the tray 3 and the alignment frame 3B.
  • the alignment plate used at this time may be changed in design so that the size of the alignment plate 4 can be applied to the alignment frame 3C.
  • the alignment frame 3B has no bottom plate, and therefore when placed on the reading surface 23 of the image reading apparatus 1, the background 9 and the reflector It is desirable to configure so that the bottom surfaces of 10A and 10B are in contact with the reading surface 23.
  • the alignment frame 3B is placed on the reading surface 23 of the image reading apparatus 1.
  • the alignment plate 4 is fitted from above the alignment frame 3B.
  • the lower surface of the alignment plate 4 is in contact with the reading surface 23.
  • a plurality of granular materials are put on the alignment plate 4.
  • the particulate matter is also contained in the hole 20A provided between the background protrusion 16 and the reflector protrusion 17 and between the background protrusion 16 and the reflector protrusion 18. So that Then, the surface is leveled by hand so that the charged granular material fits in the holes 20 and 20A of the alignment plate 4.
  • FIG. 16 is a plan view of the aligner 2B in a state where the alignment plate 4 is fitted to the alignment frame 3B.
  • FIG. 17 is a view showing a cross section AA in FIG. 16, and shows a state where the particulate matter is contained in the holes 20 and 20A.
  • the shape of the granular material placed on the reading surface 23 is imaged by the image reading device 1. At that time, since the plane image and the side image are captured between the reflector 10A and the background 9 and between the reflector 10B and the background 9, a plane image and a side image are captured. In addition, the thickness dimension can be measured.
  • FIG. 19 shows an alignment frame in a state where a granular material is placed between the reflector 10A and the background 9 and between the reflector 10B and the background 9 after the alignment plate 4 is removed.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of 3B (cross-section AA in FIG. 14). Normally, when imaging is performed using a scanner, only the part where the granular material faces the reading surface 23 of the scanner is imaged.
  • the prisms as the reflectors 10A and 10B, the light including the image information of the surface in the thickness direction of the granular material placed on the reading surface 23 is They are guided by being bent in the directions of arrows ⁇ and ⁇ , that is, in the direction of the reading surface of the image reading apparatus 1, respectively. For this reason, the image of the granular material in the thickness direction can be captured by the image reading apparatus 1.
  • the cross section is a right-angled isosceles triangle, one side of the isosceles is directed to the side of the granular material, and the other side is
  • the image reading apparatus 1 is disposed toward the reading surface side.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the alignment frame 3B when mirrors are used for the reflectors 10A and 10B.
  • the mirror 21A as the reflector 10A and the mirror 21B as the reflector 10B
  • the light including the image information of the surface in the thickness direction of the granular material placed on the reading surface 23 is reflected by the mirrors 21A and 21B.
  • the mirrors 21A and 21B Are bent and guided in the directions of arrows ⁇ and ⁇ , that is, in the direction of the reading surface of the image reading apparatus 1, respectively. For this reason, the image of the granular material in the thickness direction can be captured by the image reading apparatus 1.
  • the mirrors 21A and 21B may have a flat reflecting surface, but may have a convex shape or a concave shape depending on the purpose of measurement.
  • prisms and mirrors can be used for the reflectors 10A and 10B in the same manner as the alignment frame 3B.
  • the present Example demonstrated the case where one background was arrange
  • the particles in an aligned manner, and as the particles, not only suitable for the use of grains such as rice and wheat, but also in a granular form such as resin pellets. It can be used if it is.

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Abstract

　スキャナー等の画像読み取り装置を使用して、安価で容易に粒状物の長さ、幅及び厚さの３軸方向の寸法測定が行える粒状物用のトレイを提供することを技術的課題とする。 　透明な底板と、該底板に対し垂直方向に立設するバックグランドと、前記バックグランドに平行に所定の間隔を空けて設けられた反射体とが配設された、画像読み取り装置の読み取り面上に粒状物を載置するためのトレイにおいて、前記トレイの底板に載置された粒状物の厚さ方向の側面画像を、前記画像読み取り装置の撮像手段で受光できるように、前記粒状物の厚さ方向からの光を前記反射体によって、前記撮像手段の光軸方向に折り曲げて導く、という技術的手段を講じた。

Description

画像読み取り装置用トレイ
　本発明は、穀類等の粒状物の形状を測定するための技術に関し、特に、スキャナーや複写機等の画像読み取り装置による画像を利用して、粒状物の長さ、幅及び厚さの３軸方向の寸法を測定する際に用いるトレイに関する。
　従来、既存のスキャナーを使用して粒状物を撮像し、撮像して得た画像をパソコン等により処理することで、前記粒状物の形状を測定することが行われている。特許文献１や特許文献２には、複数の穀粒をスキャナーの読み取り面上に整列した状態で載置させるための整列器について記載されており、該整列器を使用すれば、複数の穀粒を容易に、かつ同時に撮像することが可能である。
　しかし、粒状物の形状測定において高精度な測定を行うためには、長さ（Ｘ）と幅（Ｙ）の寸法だけではなく、図１２に示す厚さ（Ｚ）の寸法も測定する必要がある。ところが、上記従来の方法では、長さ及び幅方向の寸法の測定を行うことはできるが、「厚さ」方向の寸法を測定することは不可能であった。
　このため、スキャナーによる画像を利用し粒状物の形状を測定する場合において、粒状物の長さ及び幅方向寸法だけでなく、「厚さ」方向寸法の測定も行える手段が望まれていた。
特開２００４－１５０９５６号公報 特開２００４－１５６９１８号公報
　本発明は上記問題点にかんがみて、スキャナー等の画像読み取り装置による画像を利用して、粒状物の長さ、幅及び厚さの３軸方向の寸法を測定することを可能とする、粒状物用のトレイを提供することを技術的課題とする。
　上記課題を解決するため本発明は、透明な底板と、該底板に対し垂直方向に立設する１つ又は複数のバックグランドと、前記バックグランドに平行に所定の間隔を空けて設けられた１つ又は複数の反射体とが配設された、スキャナー等の画像読み取り装置の読み取り面上に粒状物を載置するためのトレイにおいて、前記トレイの底板に載置された粒状物のうち、前記バックグランドと反射体との間に載置された粒状物については、該粒状物の長さ方向及び幅方向の平面画像だけでなく、厚さ方向の側面画像を、前記画像読み取り装置の撮像手段で受光できるように、前記粒状物の厚さ方向からの光を前記反射体によって、前記撮像手段の光軸方向に折り曲げて導く、という技術的手段を講じた。
　また、前記トレイの底板上に効率良く粒状物を載置するために、前記バックグランドを覆うバックグランド用突出部と、前記バックグランド用突出部に平行して設けられた前記反射体を覆う反射体用突出部と、粒状物に類似した形状の複数の孔とが設けられた整列板を、上方から嵌合させて粒状物を整列させる、という技術的手段を講じた。
　さらに、前記トレイの反射体を、プリズム又はミラーで構成する、という技術的手段を講じた。このため、粒状物の側面部からの光を撮像手段に入光させるのに適している。
　その上、前記バックグランドと前記反射体との間に載置される粒状物を、前記整列板によって、前記反射体から所定の距離だけ離れて載置する、という技術的手段を講じた。
　そして、前記トレイから底板を取り除き、画像読み取り装置の読み取り面に直接粒状物を載置して測定を行うことを可能とした。
　本発明によれば、読み取り装置による画像を利用した粒状物の形状測定において、該粒状物の平面部から得られる長さと幅の寸法だけでなく、側面部から得られる厚さの寸法も測定も可能となる。このため、正確な粒状物の厚さ情報を得て粒状物の品位判別を高精度に行うことが可能である。
　また、本発明によれば、粒状物の側面部を、バックグランドや基準板を設けて撮像するので、厚みの寸法だけでなく、該粒状物の側面の色彩情報等を得ることも可能である。このため、粒状物の平面部及び側面部の色彩情報等に基づいた高精度の品位判別も可能である。
　さらに、本発明は、整列板を用いて測定対象の粒状物を整列させて載置するので、該粒状物と前記反射体との距離を一定に保つことができ、この効果により、前記距離による測定への影響を削減することが可能となった。
図１は、本発明の実施例１におけるトレイ及び整列板を画像読み取り装置にセットした状態を示した斜視図である。 図２は、本発明の実施例１におけるトレイの斜視図である。 図３は、本発明の実施例１におけるトレイの平面図及び部分断面図である。 図４は、本発明の実施例１におけるトレイの構造を示した図である。 図５は、本発明の実施例１における整列板の平面図である。 図６は、本発明の実施例１における整列板の断面図である。 図７は、本発明の実施例１におけるトレイに整列板を嵌合させた状態の斜視図である。 図８は、本発明の実施例１におけるトレイに整列板を嵌合させた状態の平面図である。 図９は、図８における断面Ａ－Ａを示した図である。 図１０は、本発明の実施例１における、粒状物が載置された状態でのトレイの断面図である。 図１１は、本発明の実施例１における、反射体にミラーを用いた場合のトレイの断面図である。 図１２は、粒状物の３軸方向を示す図である。 図１３は、本発明の実施例２における整列用枠体の斜視図である。 図１４は、本発明の実施例２における整列用枠体の平面図及び部分断面図である。 図１５は、本発明の実施例２における整列用枠体の斜視図である。 図１６は、本発明の実施例２における整列用枠体の平面図である。 図１７は、図１６における断面Ａ－Ａを示した図である。 図１８は、本発明の実施例２における整列用枠体を画像読み取り装置にセットした状態を示した斜視図である。 図１９は、本発明の実施例２における、粒状物が載置された状態での整列用枠体の断面図である。 図２０は、本発明の実施例２における、反射体にミラーを用いた場合の整列用枠体の断面図である。
　本発明を実施するための形態を図面を参照しながら実施例に基づいて説明する。
　図１～１１は、本発明の実施例１の説明図である。
　図１は、実施例１のトレイ３と整列板４とから構成される整列器２を画像読み取り装置１にセットした状態を示した斜視図である。なお、画像読み取り装置１には既存のスキャナーを使用することができる。本実施例では、キヤノン社のＣＡＮＯＳＣＡＮ４４００Ｆを使用した。
　トレイ３は、図２、図３及び図４に示すように、平面視で矩形枠状に形成され、底板５と、側壁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄと、把持部７から構成されている。
　底板５は、透明な板であって、例えば、アクリル樹脂等を用いて構成する。図４に示すように、底板５は、１枚の透明な板であって、後述する反射体１０Ａ、１０Ｂを嵌め込むための穴１１Ａ及び１１Ｂが設けられている。この底板５は、側壁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄから形成される矩形状の枠の下側に取り付けられている。このため、図示していないが、側壁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄの下側には、底板５を嵌め込むための溝が設けられている。底壁５は、側壁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄの下端面に直接固定されてもよい。
　なお、本実施例は、底板５が１枚の板である場合について示しているが、例えば、底板５を、図３の右側の把持部７と反射体１０Ｂとの間の部分と、左側の把持部７と反射体１０Ａとの間の部分と、反射体１０Ａと反射体１０Ｂとの間の部分の３枚に分けて設けてもよいし、後述するバックグランド９の右側と左側との２枚に分けて底板５を設けるようにしてもよい。つまり、底板５は１枚で形成される場合に限定されるわけではなく、複数枚で形成してもよい。
　側壁６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄに囲まれた底板５上のスペースには、基準板８と、底板５に対し垂直方向に立設したバックグランド９とが配置されている。基準板８は、例えば、画像読み取り装置１により得られる画像信号をコンピュータに送り処理することで粒状物等の形状を測定する場合において、当該画像信号を補正するための画像情報を取得するためのものであるが、単に粒状物の３軸の測定だけを行う場合には配置しなくてもよい。なお、前記基準板８を撮像して得る前記画像情報は、複数の画像読み取り装置間の機体差を補正するために使用する。
　なお、基準板８を配置する位置は、前記底板５スペース上であれば特に限定されることはなく、設計上都合の良い箇所に配置すればよい。また、形状についても特に限定されることはないが、設計するうえでは矩形状とするのが望ましい。本実施形態では、基準板８の形状を矩形状とし、該基準板８の長手方向の一端を側壁６Ｃに接するように配置している。
　前記バックグランド９は、粒状物の側面の画像を撮像する際に、該画像から２値化等の画像処理によって粒状物を認識（抽出）しやすくすることを目的として底板５上に設けている。バックグランド９は、本実施例では、側壁６Ａの中点と側壁６Ｃの中点とを結ぶ一直線上に配置され、その一端は側壁６Ａに、もう一方の端は基準板８に接するように設けられている。なお、基準板８を配置しない場合は、前記もう一方の端は側壁６Ｃに接する位置まで延伸すればよい。
　また、バックグランド９の高さは、側壁６Ａ～６Ｄより高くする必要はなく、測定する粒状物の厚さ（Ｚ）よりも数ｍｍ高くなるようにすればよい。このため、前記バックグラウンド９の高さは、測定する粒状物の厚さによって異なることになるが、一般には４ｍｍ～１５ｍｍ程度、前記粒状物が米粒である場合には、４ｍｍ～１０ｍｍとすればよい。なお、バックグランド９は、樹脂等で形成すればよい。
　バックグランド９の幅（図３の「Ｅ」）は、材質によるが、あまり幅が厚すぎると測定する粒状物を載置するスペースが減少してしまうので、薄い方が望ましい。しかし、背景が透けない程度の厚さは必要である。このため、本実施例では、バックグランド９を樹脂で形成し、幅は３ｍｍとした。また、バックグランド９の色は黒色や青色等の透けにくい色で、かつ測定する粒状物と異なる色が望ましい。このため、前記粒状物が玄米である場合には、青色が望ましい。バックグランド９は、粒状物の側面を撮像した画像に、該粒状物の背景として撮像されるように底板５上に配設されている。そして、本実施例では、当該画像には、粒状物の側面及びバックグランド９のみが撮像される構造としているので、該画像から粒状物を認識（抽出）することが容易である。
　本実施例では、反射体１０Ａがバックグランド９に平行に位置するように設けられている。この反射体１０Ａは、バックグランド９とは異なり、底板５上に設けるのではなく、底板５に設けられた孔１１Ａに嵌め込むように取付け、図３の断面図で示すように、底板５の底面と、反射体１０Ａの底面とが１つの平面となるように取り付ける。
　また、反射体１０Ａの取付け方は特に限定されないが、例えば、図４で示すように、反射体１０Ａの両端に取付部１２を設け、一端を側壁６Ａの溝１３Ａに、もう一方の端を基準板８の溝１３Ｂに嵌め込んで取り付ければよい。その際、取付部１２に孔１４を設け、側壁６Ａの溝１３Ａ及び基準板８の溝１３Ｂにそれぞれ対応して設けた突起１５に孔１４を嵌合させる構造とすれば取り付けやすくなる。なお、基準板８を配置しない場合は、反射体１０Ａの前記もう一方の端を側壁６Ｃに取り付けるようにすればよい。
　なお、バックグラウンド９に対して反射体１０Ａの反対側の位置に設けられた反射体１０Ｂは、反射体１０Ａと同様の方法で取り付けられている。
　次に、整列板４について説明する。図５は、整列板４の平面図であって、図６は断面図である。整列板４は、平面視で矩形状のプレートであって、トレイ３の側壁６Ａ、６Ｂ、６Ｄ及び基準板８の一端で囲まれたスペースに上方側から嵌合して使用する。
　整列板４には、バックグランド用突出部１６、反射体用突出部１７、１８が設けられている。バックグランド用突出部１６は、整列板４をトレイ３に嵌合した際に、トレイ３上のバックグランド９を覆うカバーであって、反射体用突出部１７は反射体１０Ａ、反射体用突出部１８は反射体１０Ｂをそれぞれ覆うカバーである。したがって、バックグランド用突出部１６、反射体用突出部１７、１８のそれぞれの断面形状は、図６に示すように、バックグラウンド９、反射体１０Ａ、１０Ｂを覆うことが可能な形状となる。
　また、整列板４を取り扱いやすくするための把持部１９が、整列板４の周縁部から立ち上げられた状態で設けられている。把持部１９については、ユーザーが使用しやすい形状に適宜設計すればよい。
　整列板４には、複数の孔２０が設けられている。孔２０は、整列板にランダム状に形成するよりも、図で示しているように整然と整列させて形成した方が、後工程である画像処理を行うことを考慮すると望ましい。これにより、例えば画像読み取り装置１で撮像された画像が、撮像後に、パソコン等により画像処理される際、前記画像から測定対象である粒状物の抽出を容易に行うことができる。孔２０の形状は、測定する粒状物に類似する形状が望ましく、例えば、長粒種の米粒を測定する場合には、孔２０の形状を、長さ８．５ｍｍ、幅２．８ｍｍの略矩形状とすることで、長軸方向の向きを統一させた状態で複数の米粒を整列させることが可能である。
　また、孔２０の深さは、測定する粒状物の大きさによって異なるが、１つの孔２０に複数の粒状物が入るのを防止するために、該粒状物の厚さよりも僅かに浅い程度とすればよい。なお、整列板４の孔２０には底はなく、完全に開口した状態である。
　次に、本実施例の作用及び効果について説明する。　
　まず、トレイ３に整列板４を嵌合させる。これにより、トレイ３の底板５上に整列板４がセットされる(図７及び図８)。次に、整列板４上に測定を行う複数の粒状物を投入する。その際、バックグランド用突出部１６と反射体用突出部１７との間と、バックグランド用突出部１６と反射体用突出部１８との間に設けられている孔２０Ａにも粒状物が収まるように、これらの間にも粒状物を投入する。そして、トレイ３の把持部７を掴んで、前記粒状物が整列板４の孔２０、２０Ａに収まるように前後左右にトレイ３を揺する。
　図９は、図８における断面Ａ－Ａを示した図であって、粒状物が孔２０、２０Ａにそれぞれ収まっている状態を表している。
　投入した粒状物が、孔２０、２０Ａに収まった状態で、整列器２（トレイ３及び整列板４）を画像読み取り装置１の読み取り面上に静置する。そして整列板４の把持部１９を掴んで、図１に示すように、トレイ３より整列板４を上方へ取り外す。この際、孔２０、２０Ａに収まっていた粒状物は、全てトレイ３の底板５上に載置された状態で残る。また、孔２０、２０Ａの形状により、粒状物の方向が制御されるので、長軸方向が一定方向を向いた状態で、整列して載置されている。
　トレイ３の底板５上に載置された粒状物は、画像読み取り装置１によって、その形状が撮像される。その際、反射体１０Ａとバックグランド９との間及び反射体１０Ｂとバックグランド９との間に載置された粒状物は、平面画像と側面画像とが撮像されるので、長さと幅だけでなく、その厚さ寸法も測定することが可能となる。
　ここで、粒状物の側面画像が撮像される仕組みについて説明する。
　図１０は、反射体１０Ａ、１０Ｂとバックグランド９との間に粒状物が載置された状態でのトレイ３の断面図（図３中の断面Ａ－Ａ）である。通常、スキャナーを使用して寸法測定用の画像を撮像する場合、粒状物がスキャナーの読み取り面に面している箇所のみが撮像される。これに対して本実施例では、反射体１０Ａ、１０Ｂとしてプリズムを配置していることにより、トレイ３の底板５上に載置されている粒状物の厚さ方向の面の画像情報を含む光が、前記プリズムによって、それぞれ矢印α、βの方向、つまり、画像読み取り装置１の読み取り面の方向に折り曲げて導かれる。このため、粒状物の厚さ方向の画像も画像読み取り装置１によって撮像が可能となる。
　なお、反射体１０Ａ、１０Ｂにプリズムを用いる場合には、図１０で示したようにその断面を直角二等辺三角形とし、二等辺のうち一方の辺を粒状物側面に向け、他方の辺を画像読み取り装置１の読み取り面に向けて配設する。
　ところで、前記プリズムの代わりに、反射体１０Ａ、１０Ｂとしてミラーを用いることも可能である。図１１は、反射体１０Ａ、１０Ｂにミラーを用いた場合のトレイ３の断面図である。反射体１０Ａとしてミラー２１Ａ、反射体１０Ｂとしてミラー２１Ｂを配置することにより、トレイ３の底板５上に載置されている粒状物の厚さ方向の面の画像情報を含む光が、前記ミラー２１Ａ、２１Ｂによって、それぞれ矢印α及びβの方向、つまり、画像読み取り装置１の読み取り面の方向に折り曲げて導かれる。このため、粒状物の厚さ方向の画像も画像読み取り装置１によって撮像が可能となる。
　前記ミラー２１Ａ、２１Ｂには、反射面が平面のものを使用すればよいが、測定する目的に応じて、凸状や凹状のものを使用してもよい。
　なお、本実施例では、バックグランドを１つ配設した場合について説明したが、バックグランドの数は１つに限定されるわけでなく、トレイ３の底板５上に余裕があれば、複数のバックグランドを配設することが可能である。その際、配設したバックグランドの数に合わせて反射体を設けるようにすることで、厚みを測定可能な粒状物の数を増やすことが可能となる。
　ここで、図１０中の符号Ｆについて説明する。符号Ｆは、反射体１０Ａ、１０Ｂと粒状物との距離を示している。この距離Ｆが一定でないと測定に影響が生じる可能性があるが、本実施例では、整列板４を使用して粒状物を整列させて載置するため、反射体１０Ａ、１０Ｂと粒状物との距離Ｆを一定にすることができる。粒状物が米粒である場合には、距離Ｆを０．５ｍｍ～１．５ｍｍ、望ましくは０．８ｍｍ～１．２ｍｍ、より望ましくは１．０ｍｍ程度とするのがよい。
　図１３～２０は、本発明の実施例２の説明図を示す。
　実施例１では、整列器２をトレイ３と整列板４から構成したが、整列器２Ｂを整列用枠体３Ｂと整列板４から構成することもできる。図１３は、実施例２における整列用枠体３Ｂを示すものである。整列用枠体３Ｂとトレイ３との大きな相違点は、底板５の有無だけである。即ち、整列用枠体３Ｂは、トレイ３から底板５を取り除いたものである。このため、トレイ３と共通する部分については同じ符号を使用して説明する。
　また、実施例１と同様、図１５に示す整列用枠体３Ｃのように、単に粒状物の３軸の測定だけを行う場合には基準板を配置しなくてもよい。整列用枠体３Ｃには基準板が設けられていないので、バックグランド９を、向かい合う二辺の側壁６Ａ及び６Ｃに懸架させた状態で配設している。この場合、バックグランド９の両端が、側壁６Ａ、６Ｃにそれぞれ接する面を接着するなどして固定すればよい。また、バックグランド９を側壁６Ｂ及び６Ｄに懸架させた状態で配設してもよい。
　なお、整列用枠体３Ｃにおいても、トレイ３及び整列用枠体３Ｂと同様に整列板を使用する。この際に使用する整列板については、整列板４のサイズを整列用枠体３Ｃに適用できるように設計変更すればよい。
　図１４の部分断面図（断面Ａ－Ａ）に示すように、整列用枠体３Ｂは、底板がないために、画像読み取り装置１の読み取り面２３に置いたときに、バックグランド９、反射体１０Ａ、１０Ｂの底面が、読み取り面２３に接する位置にあるように構成することが望ましい。
　次に、本実施例の整列器２Ｂの使用方法について説明する。
　まず、整列用枠体３Ｂを画像読み取り装置１の読み取り面２３上に静置する。その状態で、整列用枠体３Ｂの上方から整列板４を嵌合させる。この時点で整列板４の下側の面は、読み取り面２３に接している。次に、整列板４上に複数の粒状物を投入する。その際、バックグランド用突出部１６と反射体用突出部１７との間と、バックグランド用突出部１６と反射体用突出部１８との間に設けられている孔２０Ａにも粒状物が収まるように投入する。そして、前記投入した粒状物が整列板４の孔２０、２０Ａに収まるよう手作業で表面をならす。
　図１６は、整列用枠体３Ｂに整列板４を嵌合させた状態の整列器２Ｂの平面図である。また、図１７は、図１６における断面Ａ－Ａを示した図であって、粒状物が孔２０、２０Ａに収まっている状態を示すものである。
　投入した粒状物が、孔２０、２０Ａに収まった状態で、図１８に示すように、整列板４の把持部１９を掴んで、整列用枠体３Ｂを上方へ取り外す。この際、孔２０、２０Ａに収まっていた粒状物は、全て画像読み取り装置１の読み取り面２３上に載置された状態で残る。また、孔２０、２０Ａの形状により、粒状物の方向が制御されるので、長軸方向が一定方向を向いた状態で、整列して載置されている。
　読み取り面２３上に載置された粒状物は、画像読み取り装置１によって、その形状が撮像される。その際、反射体１０Ａとバックグランド９との間及び反射体１０Ｂとバックグランド９との間に載置された粒状物は、平面画像と側面画像とが撮像されるので、長さと幅だけでなく、その厚さ寸法も測定可能となる。
　ここで、粒状物の側面画像が撮像される仕組みについて説明する。
　図１９は、整列板４が取り外された後で、反射体１０Ａとバックグランド９との間及び反射体１０Ｂとバックグランド９との間に粒状物が載置された状態での整列用枠体３Ｂの断面図（図１４中の断面Ａ－Ａ）である。通常、スキャナーを使用して撮像を行う場合、粒状物がスキャナーの読み取り面２３に面している箇所のみが撮像される。これに対して本実施例では、反射体１０Ａ、１０Ｂとしてプリズムを配置していることにより、読み取り面２３上に載置されている粒状物の厚さ方向の面の画像情報を含む光が、それぞれ矢印α、βの方向、つまり、画像読み取り装置１の読み取り面の方向に折り曲げて導かれる。このため、粒状物の厚さ方向の画像も画像読み取り装置１によって撮像が可能となる。
　プリズムを、反射体１０Ａ、１０Ｂに用いる場合には、図１９で示したようにその断面を直角二等辺三角形とし、二等辺のうちの一方の辺を粒状物の側面に向け、他方の辺を画像読み取り装置１の読み取り面の側に向けて配設する。
　本実施例では、前記プリズムの代わりに、反射体１０Ａ、１０Ｂとしてミラーを用いることも可能である。図２０は、反射体１０Ａ、１０Ｂにミラーを用いた場合の整列用枠体３Ｂの断面図である。反射体１０Ａとしてミラー２１Ａ、反射体１０Ｂとしてミラー２１Ｂを配置することにより、読み取り面２３上に載置されている粒状物の厚さ方向の面の画像情報を含む光が、前記ミラー２１Ａ、２１Ｂによって、それぞれ矢印α、βの方向、つまり、画像読み取り装置１の読み取り面の方向に折り曲げて導かれる。このため、粒状物の厚さ方向の画像も画像読み取り装置１によって撮像が可能となる。
　前記ミラー２１Ａ、２１Ｂには、反射面が平面のものを使用すればよいが、測定する目的に応じて、凸状や凹状のものを使用すればよい。
　ところで、整列用枠体３Ｃについても、整列用枠体３Ｂと同様に反射体１０Ａ、１０Ｂに、プリズムやミラーを使用することができる。
　なお、本実施例では、バックグランドを１つ配設した場合について説明したが、バックグランドの数は１つに限定されるわけでなく、複数のバックグランドを配設することが可能である。その際、配設したバックグランドの数に合わせて反射体を設けるようにすることで、厚みが測定可能な粒状物の数を増やすことが可能となる。
　本実施例によれば、粒状物を整列して載置することが可能であり、前記粒状物として、米や麦等の穀粒の使用に適するだけでなく、樹脂ペレット等、粒状の形態をしているものであれば使用することが可能である。
１　画像読み取り装置
２　整列器
２Ｂ　整列器
３　トレイ
３Ｂ　整列用枠体
３Ｃ　整列用枠体
４　整列板
５　底板
６Ａ　側壁
６Ｂ　側壁
６Ｃ　側壁
６Ｄ　側壁
７　把持部
８　基準板
９　バックグランド（背景板）
１０Ａ　反射体
１０Ｂ　反射体
１１　孔
１２　取付部
１３　溝
１４　孔
１５　突起
１６　バックグランド用突出部
１７　反射体用突出部
１８　反射体用突出部
１９　把持部
２０　孔
２０Ａ　孔
２３　画像読み取り装置１の読み取り面
 

Claims (5)

  1. スキャナー等の画像読み取り装置の読み取り面上に粒状物を載置するためのトレイであって、
    透明な底板と、該底板に対し垂直方向に立設する１つ又は複数のバックグランドと、前記バックグランドに平行に所定の間隔を空けて設けられた１つ又は複数の反射体とが配設され、
    前記底板上に載置された粒状物のうち、前記バックグランドと反射体との間に載置された粒状物については、該粒状物の長さ方向及び幅方向の平面画像だけでなく、厚さ方向の側面画像を、前記画像読み取り装置の撮像手段で受光できるように、前記粒状物の厚さ方向からの光を前記反射体によって、前記撮像手段の光軸方向に折り曲げて導くことを特徴とするトレイ。
  2. 前記バックグランドを覆うバックグランド用突出部と、前記バックグランド用突出部に平行して設けられた前記反射体を覆う反射体用突出部と、粒状物に類似した形状の複数の孔とが設けられた整列板を、上方から嵌合させて粒状物を整列させることを特徴とする請求項１に記載のトレイ。
  3. 前記反射体が、プリズム又はミラーで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトレイ。
  4. 前記バックグランドと前記反射体との間に載置される粒状物が、前記整列板によって、前記反射体から所定の距離だけ離れて載置されることを特徴とする請求項２又は３に記載のトレイ。
  5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のトレイは枠体の下側に底板が取り付けられたものであって、該枠体から底板を取り除き、画像読み取り装置の読み取り面に直接粒状物を載置して画像の読み取りを行うこと特徴とする整列用枠体。
     
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