JP4697510B2 - 穀粒胴割判別装置 - Google Patents

Description

本発明は、穀粒、例えば米粒の胴割を判別する装置に関し、特に、穀粒の検出光から胴割判別を行う判別手段に関する。

従来、この種の穀粒胴割判別装置としては以下のものがあった。穀粒胴割判別装置は、傾斜状のシュートからなる移送手段によって原料穀粒を流下させて移送終端部から空中に放出移送し、光学検出手段及び判別手段によって落下する穀粒に光を照射し、該穀粒からの検出光を基に胴割の有無を判別し、判別した胴割粒を選別するものとして知られている（特許文献１参照）。前記光学検出手段には、落下する前記穀粒にスリット光を照射する照射部を備えるとともに、穀粒の落下方向の２位置を焦点とし、前記スリット光の照射を受けた穀粒表面の２箇所からの透過光が受光できるように二つの受光センサーが配設してある。

前記判別手段は、前記二つの受光センサーが検出した受光データに基づいて、信号処理及び演算処理を行って胴割の判別を行う。前記判別手段では、前記各受光センサーで検出した２種の透過光波形の一方から他方を引き算し、該引き算値を微分して処理波形を得て更に該処理波形の高低レベル差を算出し、算出した高低レベルと予め設定したしきい値（基準レベル）との比較により胴割判別を行う（特許文献１）。

特開平１１−２１８４９５号公報

ところで、前記穀粒胴割判別装置には以下の問題点があった。すなわち、二つの受光センサーを必要とする点に関して、穀粒表面の２箇所からの透過光が検出できるように行う、二つの受光センサーの微妙な位置調節の難しさの点にある。またこれに加えて、二つの受光センサーを必要とすることによるコストアップの点もあった。
本発明は、上記問題点にかんがみ、コストアップすることなく、受光センサーの位置調節を容易にした穀粒胴割判別装置を提供することを技術的課題としたものである。

上記課題を解決するため、請求項１では、
穀粒を移送する移送手段と、
該移送手段によって移送された穀粒にスリット状の光を照射して得られる透過光を検出する光学検出手段と、
該光学検出手段で検出した透過光波形に基づいて穀粒の落下方向の２位置から２種の透過光波形を形成し、一方の透過光波形から他方の透過光波形を引き算した後、該引き算値を微分して微分の処理波形を算出して該微分の処理波形の高低レベル差を算出し、該高低レベル差があらかじめ設定された基準レベルよりも大きいときに胴割と判別する判別手段と、
を備えた穀粒胴割判別装置において、
前記光学検出手段には、穀粒よりも小さい大きさの複数の受光素子を有し、かつ、穀粒からの透過光を検出する一つのＣＣＤラインセンサーを備える一方、前記判別手段には、前記ＣＣＤラインセンサーにおける任意の一つの受光素子が順次受光した複数の画素データの中から画素データを受光した順番で任意の数だけ選択して第１の画素データグループを形成するとともに、前記第１の画素データグループで選択した画素データの中から同じものを一部選択し、かつ、前記複数の画素データの中から前記一部選択した画素データと連続して受光した画素データを順に任意の数選択して第２の画素データグループを形成し、前記第１の画素データグループの画素データと第２の画素データグループの画素データとからそれぞれ前記透過光波形を形成して前記２種の透過光波形を形成する波形形成回路を設け、該波形形成回路は、前記ＣＣＤラインセンサーにおける任意の複数の受光素子ごとに、該各受光素子で受光した画素データを基にして前記２種の透過光波形を形成し、前記判別手段は、前記受光素子ごとに形成された２種の透過光波形に基づいて胴割判別を行う、という技術的手段を講じた。

上記請求項１によると、前記判別手段は、一つのＣＣＤラインセンサーにおける一つの受光素子が受光した任意の数の画素データから２種の前記処理波形を形成し、一方の透過光波形から他方の透過光波形を引き算した後、該引き算値を微分して微分の処理波形を算出して該微分の処理波形の高低レベル差を算出し、該高低レベル差があらかじめ設定された基準レベルよりも大きいときに胴割と判別することとした。以下、更に詳細に説明する。前記波形形成回路は、ＣＣＤラインセンサーが検出した画素データのうち、同一の受光素子が受光した画素データの中から、連続する複数の画素データからなる第１グループと別の連続する複数の画素データからなる第２グループとを形成する。すなわち、第１グループの画素データは、前記受光素子に受光後の記憶順によって選択し、また、第２グループの画素データは、第１グループの各画素データよりも一つ前又は複数前に記憶された画素データを連続状に選択する。次いで、前記第１グループにおける各画素データの出力信号によって透過光波形を形成するとともに、第２グループの各画素データの出力信号によっても透過光波形を形成する。そして、このようにして前記波形形成回路によって形成された前記２種の透過光波形は、前記判別手段によって、一方の透過光波形から他方の透過光波形を引き算した後、該演算値を微分して処理波形を算出して該処理波形の高低レベル差が算出され、該高低レベル差があらかじめ設定された基準レベルよりも大きいときに「胴割」と判別する。

また、前記光学検出手段には穀粒にスリット状の光を照射する照射部を備えたので、穀粒の胴割部分と胴割していない部分とを透過した各透過光の明暗がはっきりし、胴割判別の精度が向上する。

さらに、前記波形形成回路は、前記ＣＣＤラインセンサーにおける任意の複数の受光素子ごとに、該各受光素子で受光した画素データを基にして前記２種の透過光波形を形成し、前記判別手段は、前記受光素子ごとに形成された２種の透過光波形に基づいて胴割判別を行うようにした。これによると、前記移送手段によって複数の列状となって移送（流下）される全穀粒について正確な胴割判別を行うことができる。

また、請求項２では、前記判別手段の胴割判別結果に基づいて胴割粒の選別を行う選別手段を備ることとした。これによって胴割粒を正常の米粒から選別除去することができる。

（削除）

本発明は、光学検出手段の受光センサーを一つのＣＣＤラインセンサーとする一方、判別手段に設けた波形形成回路によって、前記ＣＣＤラインセンサーにおける任意の一つの受光素子が順次受光した複数の画素データに基づいて２種の透過光波形を形成することができ、得られた２種の透過光波形に基づいて従来と同じ演算処理及び胴割判別が行えるものである。このため、従来と同一レベルの精度での胴割判別を一つのＣＣＤラインセンサー（受光センサー）によって行うことができるのでコストアップにならず、また、受光センサーの位置調節及び光軸調整なども容易になる。

以下、本発明の最良の実施の形態を説明する。本発明の最良の実施の形態を以下に説明する。図１は、本発明における穀粒胴割判別装置１の縦側断面図である。該穀粒胴割判別装置１は原料の穀物（以下「玄米Ｓ」という）を移送する移送手段２を備える。該移送手段２は原料ホッパー４及び振動フィーダ５からなる原料供給部３を備えるとともに、前記振動フィーダ５の搬送終端側に接続して下向きに傾斜したシュート２ａを備える。該シュート２ａには玄米Ｓをその頭部又は基部のいずれかを先頭とするように縦長方向に整列して流下させる複数列の溝（図示せず）を有し、該溝は玄米Ｓの幅程度とする。該シュート２ａの搬送終端側には、玄米Ｓの落下軌跡Ｇを挟んで上下に対峙した位置に、落下する玄米Ｓから放出（放射）される光を受光する光学検出手段６を各々配設する。

前記光学検出手段６は、落下軌跡Ｇ上の光学検出位置Ｐを通る水平線上にスリット状の光を照射するスリット光照射部７を設けるとともに、光学検出位置Ｐを挟んだ前記スリット光照射部７の反対側にＣＣＤラインセンサー８ｂを内蔵したＣＣＤカメラ８を設けて構成する。なお、前記光学検出位置Ｐから流下方向の落下軌跡Ｇに沿った位置には、胴割粒を選別するための選別手段９を構成する。該選別手段９は本実施の形態では、高圧エアーによる噴風ノズル９とした。

次に、玄米Ｓの胴割を判別する判別手段９を説明する（図２参照）。該判別手段１０は、ＣＣＤカメラ８に接続した入出力回路（以下「Ｉ／Ｏ」という）１１を有し、該Ｉ／Ｏ１１は、ＦＰＧＡ（Field Programble Gate Array）回路（以下「ＦＰＧＡ」という）１２を介して書き込み読み込み兼用記憶部（以下「ＲＡＭ」という）１３と演算部（ＣＰＵ）１４とに接続する。さらに、該ＣＰＵ１４は、入出力回路（Ｉ／Ｏ）１５を介してエジェクタバルブ駆動回路１６に接続して構成される。なお、前記ＦＰＧＡ１２には基準レベル（しきい値）を設定する。

前記ＣＣＤカメラ８の光軸８ａ及びスリット光照射部７の光軸（光路）７ａがそれぞれ前記光学検出位置Ｐと交わる位置の調整は、図４の（１）に示すように、光軸７ａが落下軌跡Ｇに対して直角となるように、また、光軸（光路）８ａが落下軌跡Ｇに対して９０度以外の角度である約６０度となるように設定する。該設定により、前記ＣＣＤカメラ８による、玄米Ｓの胴割部を通過したときの低光量の透過光の検出を行うことができる。また、図３は、ＣＣＤラインセンサー８ｂの受光素子Ａ〜Ｅが光学検出位置Ｐにおける玄米Ｓを受光するエリアの設定例を示す。このように本発明は受光センサーを１つにすることができるので、光軸調整は前記光軸８ａと光軸７ａの調整でよく、受光センサーの位置調節などが容易である。

次に、本実施の形態における作用を説明する。前記移送手段２の原料ホッパー４から振動フィーダ５を介してシュート２ａに供給された玄米Ｓは、シュート２ａの各溝内で、玄米の頭部又は基部のいずれかを先頭とするように整列されながら流下し、シュート６の下端から放出・移送される。この放出された各玄米Ｓは、前述の整列の向きのまま落下軌跡Ｇ上を落下する間に、光学検出位置Ｐにおいて、当該玄米Ｓの一方側にスリット光７ａが照射され、該スリット光７ａを受けた玄米Ｓを通過する光（透過光）は他方側のＣＣＤカメラ８のＣＣＤラインセンサー８ｂによる走査によって受光される。

図４の（１）〜（７）には、光学検出位置Ｐを通過する玄米Ｓが７回の走査（スキャン）によって光学検出されている例が示してある。図４の（１）では、玄米Ｓの先端部が光学検出位置Ｐに至ったとき、前記受光素子Ａ〜Ｅによりライン状にスキャンされ、各受光素子から画素データとしてＡ６，Ｂ６，Ｃ６，Ｄ６，Ｅ６が取得されている。次に、図４の（２）では、少し流下した玄米Ｓが上記と同様にスキャンされ、画素データとしてＡ５，Ｂ５，Ｃ５，Ｄ５，Ｅ５が取得される。以下同様に繰り返して、図４の（３）〜（７）の画素データが取得される。このように、ＣＣＤラインセンサー８ｂ（ＣＣＤカメラ８）で検出された受光データ（画素データ）は、前記Ｉ／Ｏ１１を介してＦＰＧＡ１２に取り込まれた後、ＲＡＭ１３に逐次記憶するとともに、ＣＰＵ１４にも送られる。前記ＲＡＭ１３に記憶された画素データの例を図５に示す。図５の例には、最新スキャンの画素データＡ０，Ｂ０，Ｃ０，Ｄ０，Ｅ０から８スキャン前の画素データＡ８，Ｂ８，Ｃ８，Ｄ８，Ｅ８までを記憶している。

次に、前記ＦＰＧＡ１２による胴割判別を説明する。ＦＰＧＡ１２は、前記ＲＡＭ１３に記憶された画素データ（図５）に基づいて、例えば、受光素子Ｃが検出した画素データＣ０〜Ｃ８から二つのグループを形成する。この２グループの形成は、最新スキャンＣ０から順に過去に記憶されたＣ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の７つの画素データを第１グループとし、第２グループは、最新スキャンＣ０から１スキャン前の画素データＣ１から順に過去に記憶されたＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７の７つの画素データとする。図５に、第１グループを実線枠で示し、第２グループを破線枠で示す。図６の（１）には、第１グループの画素データＣ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６のそれぞれの信号出力を示すとともに、隣り合う信号出力を結んで形成される波形（以下「波形ａ」という）を示す。また、図６の（２）には、第２グループの画素データＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７のそれぞれの信号出力を示すとともに、隣り合う信号出力を結んで形成される波形（以下「波形ａ’」という）を示す。本発明における「２種の透過光波形」とは、上記のようにして波形を形成する前記ＦＰＧＡ１２（すなわち波形形成回路）が形成した前記第１、第２グループの波形のことをいう。

前記ＦＰＧＡ１２は、波形ａから波形ａ’を引き算して図６の（３）の波形「ｂ」を算出した後、波形ｂを微分して図６の（４）の波形を算出する。ＦＰＧＡ１２は、図６の（４）の波形にある山状の頂部（高低レベル差）Ｋを検出し、該頂部Ｋの高さが前記基準レベル（しきい値）よりも大きい場合に「胴割」と判別する。第１グループと第２グループの演算による胴割検出の終了後、引き続き、前記ＦＰＧＡ１２は第１グループと、その後の最新スキャンで得た画素データを含む過去の７つの画素データからなる第３グループとの演算を行って上記と同様に胴割を判別する。このように、前記ＦＰＧＡ１２によって、最新スキャンにて得た画素データを含む過去の複数の画素データからなるグループと、１スキャン前以前（過去）に取得した複数の画素データからなるグループとから二つの透過光波形を順次形成し、該２波形に基づいて胴割判別を繰り返して行うことにより、後続して流下する穀粒の胴割を判別することができる。

前記ＦＰＧＡ１２は胴割を検出するとＣＰＵ１４に信号を送り、ＣＰＵ１４は所定の遅延時間をおいて、前記Ｉ／Ｏ１７を介して前記エジェクタバルブ駆動回路１８に信号を送り、該エジェクタバルブ駆動回路１８は、該信号に基づいて受光素子Ｃに対応した噴風ノズル９を駆動させる。該駆動によって噴風ノズル９は噴風し、この噴風によって胴割の玄米Ｓは落下軌跡Ｇから噴風除去される。

なお、胴割判別は、前記受光素子Ｃが検出した画素データＣ０〜Ｃ８だけでなく、これ以外の受光素子Ｂの画素データＢ０〜Ｂ８や、受光素子Ｄの画素データＤ０〜Ｄ８など、全ての受光素子の画素データについて行ったり、任意の数置きの例えば受光素子Ａ、受光素子Ｃ、受光素子Ｄの各画素データについて胴割判別を行うようにすることもできる。これによって、前記シュート２ａの全溝から放出される全玄米Ｓを光学検出位置Ｐにおいて胴割判別することができる。

また、上記説明では、一方のグループの画素データは１スキャン前以前の画素データとしたが、これに限ることなく、原料のシュート上の流下速度や流量などによって、２スキャン前以前又は３スキャン前以前などのように適宜変更できる事項である。またグループを何個の画素データで構成するかについても同様に適宜変更できる事項である。

なお、光学検出手段６における玄米Ｓへの照射光源は、上記のように、スリット光照射部７とした方がよいが、これ以外にも、スリット状でない、玄米Ｓに対して斜め方向から照射する斜光としても本発明の作用効果は得られる。

本発明における穀粒胴割判別装置の縦側断面図を示す。 判別手段のブロック図を示す。 ＣＣＤラインセンサーの受光素子が光学検出位置における玄米を受光するエリアを示した例である。 時間経過とともに落下する玄米が光学検出位置において光学検出されている状況を示した図である。 判別手段のＲＡＭに記憶された、各受光素子が取得した画素データを示す。 判別手段によって行われる胴割判別のステップを示す。

１ 穀粒胴割判別装置
２ 移送手段
２ａ シュート
３ 原料供給部
４ 原料ホッパー
５ 振動フィーダ
６ 光学検出手段
７ スリット光照射部
７ａ 光軸（スリット光）
８ ＣＣＤカメラ（受光センサー）
８ａ 光軸（ＣＣＤカメラ）
８ｂ ＣＣＤラインセンサー
９ 噴風ノズル（選別手段）
１０ 判別手段
１１ 入出力回路（Ｉ／Ｏ）
１２ ＦＰＧＡ回路
１３ 書き込み読み込み兼用記憶部（ＲＡＭ）
１４ 演算部
１５ 入出力回路（Ｉ／Ｏ）
１６ エジェクタバルブ駆動回路（噴風ノズル駆動回路）
Ａ〜Ｅ 受光素子
Ｇ 落下軌跡
Ｋ 高部（高低レベル差）
Ｐ 光学検出位置
Ｓ 玄米（穀物）

Claims (2)

1. 穀粒を移送する移送手段と、
   該移送手段によって移送された穀粒にスリット状の光を照射して得られる透過光を検出する光学検出手段と、
   該光学検出手段で検出した透過光波形に基づいて穀粒の落下方向の２位置から２種の透過光波形を形成し、一方の透過光波形から他方の透過光波形を引き算した後、該引き算値を微分して微分の処理波形を算出して該微分の処理波形の高低レベル差を算出し、該高低レベル差があらかじめ設定された基準レベルよりも大きいときに胴割と判別する判別手段と、
   を備えた穀粒胴割判別装置において、
   前記光学検出手段には、穀粒よりも小さい大きさの複数の受光素子を有し、かつ、穀粒からの透過光を検出する一つのＣＣＤラインセンサーを備える一方、前記判別手段には、前記ＣＣＤラインセンサーにおける任意の一つの受光素子が順次受光した複数の画素データの中から画素データを受光した順番で任意の数だけ選択して第１の画素データグループを形成するとともに、前記第１の画素データグループで選択した画素データの中から同じものを一部選択し、かつ、前記複数の画素データの中から前記一部選択した画素データと連続して受光した画素データを順に任意の数選択して第２の画素データグループを形成し、前記第１の画素データグループの画素データと第２の画素データグループの画素データとからそれぞれ前記透過光波形を形成して前記２種の透過光波形を形成する波形形成回路を設け、該波形形成回路は、前記ＣＣＤラインセンサーにおける任意の複数の受光素子ごとに、該各受光素子で受光した画素データを基にして前記２種の透過光波形を形成し、前記判別手段は、前記受光素子ごとに形成された２種の透過光波形に基づいて胴割判別を行うことを特徴する穀粒胴割判別装置。
2. 前記判別手段の胴割判別結果に基づいて胴割粒の選別を行う選別手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の穀粒胴割判別装置。

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