【手続補正書】
【提出日】平成17年8月5日(2005.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】          明細書
【発明の名称】      粒状物色彩選別機における光学検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物を移送させる移送手段と、
該移送手段から放出される粒状物の落下軌跡の周囲にあっては、照明部によって照明された背景板及び粒状物から得られる光を受光するＣＣＤリニアセンサーを有する光学検出手段と、
前記ＣＣＤリニアセンサーが受光した受光信号を基にあらかじめ設定したしきい値と比較して良・不良の判定を行なう判定部を有する制御手段と、
該制御手段からの不良信号によって不良品の選別除去を行なう選別手段と、を有する粒状物色彩選別機における光学検出手段において、
前記照明部は赤光源、緑光源及び青光源を備え、前記ＣＣＤリニアセンサーは赤・緑・青の波長を検出可能な受光素子を連設し、前記制御手段は、粒状物が前記ＣＣＤリニアセンサーにおける光学検出範囲を通過する間に前記赤光源、緑光源及び青光源を順次切換え、この順次切換えに同期して前記ＣＣＤリニアセンサーは粒状物からの光を受光することを特徴とする粒状物色彩選別機における光学検出手段。
【請求項２】
前記ＣＣＤリニアセンサーの１スキャンの速度（Ｔ）、粒状物の落下速度（Ｖ）及び前記ＣＣＤリニアセンサーにおける光学検出範囲（Ｌ）は、Ｖ≦Ｌ／３Ｔの条件を満たすものとする請求項１記載の粒状物色彩選別機における光学検出手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穀物や樹脂ペレットなどの原料粒状物に混入する着色粒や異物などを選別する色彩選別機に係り、特に、その光学検出手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の色彩選別機は、傾斜状の流下樋の上流側から原料粒状物を供給して流下させ、前記流下樋の下端部から落下軌跡Ａに沿って放出される粒状物に光を照射し、光学検出位置ａの粒状物から得られる光を受光センサーで受光検出し、該検出値を基に着色粒や異物の判別・除去を行なうものとして知られている。前記受光センサーには、着色粒の判別用としてＲＧＢの三原色を利用したＣＣＤリニアセンサー（以下、「カラーＣＣＤリニアセンサー」という）が用いられている。
【０００３】
このカラーＣＣＤリニアセンサーには次の形態のものがある。第１の形態は、Ｒ（赤）の波長だけを透過させるフィルターを備えたＣＣＤリニアセンサー１００（以下「Ｒ−ＣＣＤリニアセンサー」という）、Ｇ（緑）の波長だけを透過させるフィルターを備えたＣＣＤリニアセンサー１０１（以下、「Ｇ−ＣＣＤリニアセンサー」という）及びＢ（青）の波長だけを透過させるフィルターを備えたＣＣＤリニアセンサー１０２（以下、「Ｂ−ＣＣＤリニアセンサー」）をそれぞれ独立して配設したものや（図１０参照）、前記Ｒ−ＣＣＤリニアセンサー、Ｇ−ＣＣＤリニアセンサー及びＢ−ＣＣＤリニアセンサーを備え，前記粒状物からの光をダイクロイックミラー１０３などによって前記各ＣＣＤリニアセンサーに入光させるようにしたものである（図１１参照）。
【０００４】
また，第２の形態は、前記Ｒ−ＣＣＤリニアセンサー１００、Ｇ−ＣＣＤリニアセンサー１０１及びＢ−ＣＣＤリニアセンサー１０２を上下方向に３列状態に連設したものである（図１２参照）。
【０００５】
さらに，第３の形態は、一列状態のＣＣＤリニアセンサー１０４であって、該ＣＣＤリニアセンサー１０４は、Ｒ（赤）の波長だけを透過させるフィルターを装着した受光素子１０４ａ、Ｇ（緑）の波長だけを透過させるフィルターを装着した受光素子１０４ｂ及びＢ（青）の波長だけを透過させるフィルターを装着した受光素子１０４ｃを順番に一列に連設したものである（図１３参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各カラーＣＣＤリニアセンサーにはそれぞれ以下のような問題点があった。第１の形態のものは、３つのＣＣＤリニアセンサー１００，１０１，１０２やダイクロイックミラー１０３などを必要とするため、光学検出手段の大型化やコスト高となる問題がある。第２の形態のものは、３つのＣＣＤリニアセンサー１００，１０１，１０２が３列状態で連設してあるので第１の形態のものよりはコンパクトなセンサーとなるが、前記Ｒ−ＣＣＤリニアセンサー１０１、Ｇ−ＣＣＤリニアセンサー１０１及びＢ−ＣＣＤリニアセンサー１０２のそれぞれには同一の光学検出位置ａからの光ではなく、上下方向にズレた各焦点ａ１，ａ２，ａ３からの光が入光する（図１２参照）。このため、粒状物の光学検出される面においては、１スキャンを実行した際に，前記Ｒ−ＣＣＤリニアセンサー１０１、Ｇ−ＣＣＤリニアセンサー１０１及びＢ−ＣＣＤリニアセンサー１０２はそれぞれ，対応した焦点ａ１，ａ２又はａ３のいずれかから光学検出するので、例えば、Ｒ波長を受光した部分からは，Ｇ及びＢの波長データの検出が行なわれないことになり、光学検出される面の全面からＲＧＢの波長データを得ることが困難であった。よって、ＲＧＢによる良・不良の判別精度の更なる向上が望まれていた。
【０００７】
第３の形態のものは、横一列状態のＣＣＤリニアセンサー１０４であるため、第２の形態よりも光学検出手段をコンパクトである。しかしながら、連設した前記各受光素子には、前述のように、Ｒの波長だけを透過させるフィルター、Ｇの波長だけを透過させるフィルター及びＢの波長だけを透過させるフィルターが受光素子の連設順に装着してあるので、図１４に示すように、光学検出位置ａにおいて、一方から他方にかけてＲＧＢの各波長が順に光学検出されることになる。このため、１粒状物Ｓの光学検出される面において、Ｒの波長を検出した部分については、Ｇ及びＢの波長は光学検出されず（図１５参照）、第２の形態と同様にＲＧＢによる良・不良の判別精度の更なる向上が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記問題にかんがみ、選別精度を向上させ、かつ、低コスト化した粒状物色彩選別機を提供することを技術的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、
粒状物を移送させる移送手段と、
該移送手段から放出される粒状物の落下軌跡の周囲にあっては、照明部によって照明された背景板及び粒状物から得られる光を受光するＣＣＤリニアセンサーを有する光学検出手段と、
前記ＣＣＤリニアセンサーが受光した受光信号を基にあらかじめ設定したしきい値と比較して良・不良の判定を行なう判定部を有する制御手段と、
該制御手段からの不良信号によって不良品の選別除去を行なう選別手段と、を有する粒状物色彩選別機における光学検出手段において、
前記照明部は赤光源、緑光源及び青光源を備え、前記ＣＣＤリニアセンサーは赤・緑・青の波長を検出可能な受光素子を連設し、前記制御手段は、粒状物が前記ＣＣＤリニアセンサーにおける光学検出範囲を通過する間に前記赤光源、緑光源及び青光源を順次切換え、この順次切換えに同期して前記ＣＣＤリニアセンサーは粒状物からの光を受光するという技術的手段を講じるものである。
【００１０】
また、前記ＣＣＤリニアセンサーの１スキャンの速度（Ｔ）、粒状物の落下速度（Ｖ）及び前記ＣＣＤリニアセンサーにおける光学検出範囲（Ｌ）は、Ｖ≦Ｌ／３Ｔの条件を満たすようにするとよい。
【００１１】
上記手段によると、所定の光学検出範囲を粒状物が通過する間に，赤光源、緑光源及び青光源が順次切換えられ、この切換えに同期して前記ＣＣＤリニアセンサーは、各粒状物の光学検出される面の全面からの光を順次受光する。このため、各粒状物の光学検出される面の全面からの赤、緑及び青の３波長のカラー信号を得ることができる。また，前記Ｖ≦Ｌ／３Ｔの条件を満たすように，１スキャンの速度（Ｔ），粒状物の落下速度（Ｖ）及び光学検出範囲（Ｌ）を設定することにより，粒状物が光学検出範囲（Ｌ）を通過する間に，該粒状物の全面からの赤，緑及び青の光を確実に検出することができ，よって，３色による粒のカラーイメージを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態における一例を示した色彩選別機１の正面図であり、該色彩選別機１は、着色粒選別部１ａと異物選別部１ｂとから構成してある。図２は着色粒選別部１ａを示した側断面図である。前記着色粒選別部１ａは、上部に、原料粒状物の供給タンク３、該供給タンク３内の粒状物を送り出す振動フィーダ２及び該振動フィーダ２によって送り出された粒状物を流下させる傾斜状の流下樋５を備えた移送手段４が設けてある。前記流下樋５の下端部から放出される粒状物の落下軌跡Ａの周囲には光学検出手段６が設けてある。該光学検出手段６は、粒状物の表側と裏側とを光学検出するために前記落下軌跡Ａを挟んだ両側に設けてある。この両側の各光学検出手段６ａ，６ｂには、赤、緑及び青の波長（光線）を検出するＣＣＤリニアセンサー７及び集光レンズ８を内蔵した可視光受光部９、赤、緑及び青のそれぞれの光線を照射する光源１４，１５，１６からなる照明部１１及び背景板１２が備えてある。前記各光源１４，１５，１６はＬＥＤ光源により構成するのがよい。
【００１３】
前記ＣＣＤリニアセンサー７は、赤、緑及び青のいずれの光線であっても検出可能な、例えばＳｉ素子からなる複数の受光素子７ａを一列状に連設したものを用いる（図３参照）。前記可視光受光部９においては、前記落下軌跡Ａの光学検出位置ａからの光又は背景板１２からの反射光が前記ＣＣＤリニアセンサー７に入光するように集光レンズ８等の調整がしてある。また、前記落下軌跡Ａにおいて、前記ＣＣＤリニアセンサー７の光学検出位置（焦点）ａは、図３に拡大して示したように，落下軌跡Ａに沿った所定の長さ（Ｌ）（単位：ｍｍ）（光学検出範囲）にしてある（図３参照）。そして，前記ＣＣＤリニアセンサー７の１スキャンの速度をＴ（単位：ｓ）、粒状物の落下速度をＶ（単位：ｍｍ／ｓ）としたとき、これらと前記光学検出範囲（Ｌ）との関係が，Ｖ＝Ｌ／３Ｔの条件を満たすようにするとよい。
【００１４】
前記落下軌跡Ａに沿った前記光学検出位置ａの下方には光学検出によって判別された着色粒（不良品）を選別するための選別手段１８が備えてある。該選別手段１８は、前記落下軌跡Ａの近傍に配設した噴射ノズル１９、該噴射ノズル１９と管路で接続した開閉弁２０及び該開閉弁２０と管路で接続した高圧エアー源（図示せず）とから構成してある。前記落下軌跡Ａに沿った前記噴射ノズル１９の下方には、良品の粒状物を収容する収容筒１３が構成してある。
【００１５】
次に，制御手段２１を説明する（図４参照）。該制御手段２１は、中心となる中央演算部２２（以下、「ＣＰＵ」という）（判定部）に、読み出し専用記憶部２３（以下、「ＲＯＭ」という）、読み出し・書き込み用の記憶部２４（以下、「ＲＡＭ」という）及び入出力回路２５（以下、「Ｉ／Ｏ」という）がそれぞれ電気的に接続して構成してある。前記Ｉ／Ｏ２５は、画像処理回路２９、増幅器（図示せず）及びアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機（図示せず）を介して前記可視光受光部９に接続してあり、また、通電回路２８を介して前記赤の光源１４、緑の光源１５及び青の光源１６に接続してあり、さらに、前記選別手段１８にも接続してある。前記通電回路２８は、前記ＣＰＵ２２からの信号によって各光源への通電を切換え、各光源の点灯の切換えを行なうものである。前記ＲＯＭ２３には、前記着色粒選別部１ａの制御を行なう制御プログラムが内蔵してある。
【００１６】
次に，前記異物選別部１ｂを説明する（図５参照）。図５は異物選別部１ｂを示した側断面図である。前記異物選別部１ｂは、前述の着色粒選別部１ａと構成が似ているので、以下に異なる部分のみを説明する。前記着色粒選別部１ａと同じ構成部分は図２の着色粒選別部１ａの説明に用いた同じ符号を用い、ここでの説明は省略することとする。
【００１７】
前記着色粒選別部１ａと構成が異なる部分は、各光学検出手段６ａ，６ｂに、前記可視光受光部９に換えてＩｎＧａＡｓ素子からなる複数の受光素子を連設してなる受光センサー、集光レンズを備えた近赤外光受光部１０、開口１７を設けた背景板１２及びハロゲンランプの光源２６を備えた点である（図５参照）。また、制御手段２７を異物選別部１ｂ用として備える。該制御手段２７は、前記制御手段２１と同様、中心となるＣＰＵ２２に、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４及びＩ／Ｏ２５がそれぞれ電気的に接続して構成してある（図６参照）。前記Ｉ／Ｏは、前記近赤外光受光部１０と増幅器（図示せず）を介して接続してあり、また、前記選別手段１８に接続してある。前記ＲＯＭ２３には、前記異物選別部１ｂの制御を行なう制御プログラムが内蔵してあり、前記近赤外光受光部１０が検出した受光信号と所定のしきい値とを比較して、選別信号を選別手段１８に出すようにしてある。前記近赤外光受光部１０においては、前記背景板１２の開口１７を通して落下軌跡Ｃの光学検出位置Ｐからの光又は背景板１２からの反射光が受光センサーに入光するように集光レンズ等の調整がしてある。
【００１８】
なお、前記着色粒選別部１ａの供給タンク３への原料粒状物の投入は、図１に示した昇降機３１によって行われ、また、前記着色粒選別部１ａによって着色粒が選別・除去された原料粒状物は、当該着色粒選別部１ａに備えた通路３０から昇降機３２に供給され、該昇降機３２によって前記異物選別部１ｂの供給タンク３に供給されるようにしてある。
【００１９】
次に、上記色彩選別機１の作用を説明する。前記着色粒選別部１ａにおいて、前記移送手段４によって流下樋５上を流下する原料粒状物は、前記流下樋５の下端部から放出され、落下軌跡Ａを描きながら落下する（図２参照）。前記可視光受光部９は、前記落下軌跡Ａにおける光学検出位置（焦点）ａを通過する粒状物からの光を受光する。このとき、赤の光源１４、緑の光源１５及び青の光源１６は、前記ＣＰＵ２２から通電回路２８に送られる信号に応じて切換えられる。この切換えは、前記光学検出位置ａにおける光学検出範囲Ｌを粒状物Ｓが通過する間に、図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように順次切換え、光学検出範囲Ｌを通過する間に赤の光線、緑の光線及び青の光線を粒状物Ｓに照射するようにしてある。そして、前記可視光受光部９の前記ＣＣＤリニアセンサー７は、光源が切換わるごとにスキャンを行い、各色の光線が照射された時の粒状物Ｓからの光を受光する。
【００２０】
図８の（Ａ）は、前記ＣＣＤリニアセンサー７のスキャン、赤の光源１４の点灯、緑の光源１５の点灯、青の光源１６の点灯及び前記ＣＣＤリニアセンサー７が受光した受光信号の読み出し，の各タイミングを示したタイムチャートが示してある。図８の（Ａ）に示すように、受光信号の読み出しは、例えば、緑の受光信号の読み出しは、光源の点灯が緑から次の青に切換わった時に行なうようにする。この読み出された受光信号は前記増幅器及びＡ／Ｄ変換器を介して前記画像処理回路２９に入る。該画像処理回路２９は、図８の（Ｂ）に示すように、読み出した赤、緑及び青の各受光信号を赤、緑及び青の各受光信号（波長）に順次分解するとともに、各受光信号ごとの粒状物のイメージを形成する。すなわちこれは，前記光学検出位置ａの光学検出範囲Ｌの間において、図７（Ａ）に示した最上位置の粒状物Ｓから得た赤の光（波長）からなるイメージ、図７（Ｂ）に示した光学検出範囲Ｌの中間位置の粒状物Ｓから得た緑の光からなるイメージ，及び図７（Ｃ）に示した光学検出範囲の最下位置の粒状物Ｓから得た青の光からなるイメージを基にして１粒状物における全面のカラー信号を認識したことになる。このようにして認識した１粒状物の全面におけるカラー信号は予め設定したしきい値と比較され、当該カラー信号にしきい値から外れた部分が検出されると，該カラー信号に対応した粒状物を着色粒（不良品）として判別し、この判別結果に基づいてＣＰＵ２２は前記選別手段１８に信号を出して前記着色粒を噴風選別する。
【００２１】
前記可視光受光部９によって良品とされた粒状物は、前記収容筒１３及び前記通路３０を介して昇降機３２に供給され、前記異物選別部１ｂの供給タンク３に投入される。該供給タンク３に投入された粒状物は、前記着色粒選別部１ａと同じく，流下樋５を流下し、該流下樋５の下端部からハロゲンランプ光を受けながら落下軌跡Ｃを描いて落下する。そして、前記近赤外光受光部１０は落下軌跡Ｃの光学検出位置Ｐにおける粒状物から得られる光を検出し、前記ＣＰＵ２２は、得られた検出値と予め設定したしきい値とを比較して異物を判別する。判別された異物は、前記ＣＰＵ２２からの信号を受けた前記選別手段１８からの噴風によって選別される。前記近赤外光受光部１０によって良品とされた粒状物は前記収容筒１３に収容され、機外に排出される。このように、原料粒状物は，前記着色粒選別部１ａ及び異物選別部１ｂの作用によって，混入した着色粒及び異物が選別される。
【００２２】
以上のように本発明によれば、前記着色粒選別部１ａにおいて、前記ＣＣＤリニアセンサー７は赤、緑及び青の波長を検出可能な受光素子７ａを一列に連設し、前記光学検出範囲Ｌを通過する間に，赤光源、緑光源及び青光源を順次切換え、この切換えに同期して粒状物からの光を前記ＣＣＤリニアセンサー７によって受光するので、各粒状物の全面からの赤、緑及び青の波長を検出して粒単位のカラー信号が得られ，よって、着色粒の選別精度が向上する。
【００２３】
ところで，ＶとＬ／３Ｔとの条件式については、前述のＶ（粒状物の落下速度）＝Ｌ（光学検出位置（焦点）ａの所定の長さ）／３Ｔ（１スキャンの速度）以外に、Ｖ＜Ｌ／３Ｔの条件式としてもよい（図９参照）。この場合には、検出ずみの同じ色の波長を重複して受光することになるので、１粒状物のカラーイメージを得る際に，重複色の受光データを使用しないようにする必要がある。なお、前記条件式に関し，Ｖ＞Ｌ／３Ｔとすると，逆に赤、緑及び青のいずれかの光を受光できないので、赤、緑及び青の３色がそろったカラー信号が得られない。
【００２４】
なお、本発明における移送手段は、前述の流下樋方式に限ることなく、ベルトコンベア方式など、一定の落下軌跡で粒状物を放出させるものであればよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、粒状物が所定の光学検出範囲を通過する間に赤光源、緑光源及び青光源を順次切換え、この切換えに同期してＣＣＤリニアセンサーが、各粒状物の光学検出される面の全面から，赤、緑及び青の各波長の検出を行なう。このため、各粒状物の全面からの赤、緑及び青の３波長のカラー信号を得ることができるので、着色粒の判別精度が向上するので選別精度がより向上する。また、ＣＣＤリニアセンサーは赤・緑・青のいずれの波長であっても検出可能な受光素子を一列に連設したものを用いるので，光学検出手段はコンパクトであり、コストアップすることもない。さらに，１スキャンの速度（Ｔ），粒状物の落下速度（Ｖ）及び光学検出範囲（Ｌ）の設定を，Ｖ≦Ｌ／３Ｔの条件を満たすように設定することにより，粒状物が光学検出範囲（Ｌ）を通過する間に，該粒状物の全面からの赤，緑及び青の光を確実に検出することができ，よって，３色による粒のカラーイメージを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の色彩選別機の概略を示す正面図である。
【図２】
着色粒選別部を示す側断面図である。
【図３】
可視光受光部と光学検出位置の関係を示した図である。
【図４】
着色粒選別部の制御手段を示したブロック図である。
【図５】
異物選別部を示す側断面図である。
【図６】
異物選別部の制御手段を示したブロック図である。
【図７】
光学検出位置を通過する粒状物と光源の切換えを示した図である。
【図８】
ＣＣＤリニアセンサーのスキャン、各光源の点灯切換え及び受光信号の信号処理の関係を示したタイムチャートである。
【図９】
ＶとＬ／３Ｔとの関係において、検出されるＲＧＢの受光信号を示した図である。
【図１０】
光学検出手段に３つのＣＣＤリニアセンサーを備えた従来例である。
【図１１】
３つのＣＣＤリニアセンサーとダイクロイックミラーを備えた従来例である。
【図１２】
３つのＣＣＤリニアセンサーを上下方向に３列状態に連設した従来例である。
【図１３】
一列状態に受光素子を連設した従来のＣＣＤリニアセンサーである。
【図１４】
上記一列状態のＣＣＤリニアセンサーと光学検出位置との関係を示した平面図である。
【図１５】
粒状物が上記一列状態のＣＣＤリニアセンサーによって光学検出されるイメージを示した図である。
【符号の説明】
１  色彩選別機
１ａ  着色粒選別部
１ｂ  異物選別部
２  振動フィーダ
３  供給タンク
４  移送手段
５  流下樋
６ａ  光学検出手段
６ｂ  光学検出手段
７  ＣＣＤリニアセンサー
７ａ  受光素子
８  集光レンズ
９  可視光受光部
１０  近赤外光受光部
１１  照明部
１２  背景板
１３  収容筒
１４  光源
１５  光源
１６  光源
１７  開口
１８  選別手段
１９  噴射ノズル
２０  開閉弁
２１  制御手段
２２  中央演算部（ＣＰＵ）
２３  読み出し専用記憶部（ＲＯＭ）
２４  読み出し・書き込み用の記憶部（ＲＡＭ）
２５  入出力回路（Ｉ／Ｏ）
２６  光源（ハロゲンランプ）
２７  制御手段
２８  通電回路
２９  画像処理回路
３０  通路
３１  昇降機
３２  昇降機
Ａ  落下軌跡
ａ  光学検出位置（焦点）
Ｃ  落下軌跡
Ｌ  光学検出範囲
Ｐ  光学検出位置
Ｓ  粒状物
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003205269.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2003205269.tif 000002