(57)【要約】生産物の流れの中の生産物片を検査する装置であって、観察ステーションに自由飛行状態で搬送するために生産物片の流れを生成するシステムと、観察ステーションの中の生産物からの反射光を得るために、観察ステーションを一方の側方から照明する第１発光手段と、観察ステーションの中の生産物からの反射光を得るために観察ステーションを他方の側方から照明する第２発光手段と、観察ステーションの中の生産物片から反射され、観察ステーションを横切って伝達された、第１及び第２発光手段からの光を受光する走査システムと、観察ステーションにおける生産物の流れを連続的に照明するために、第１及び第２走査フェーズにおいて交互に第１及び第２発光手段を駆動する手段とを備えるもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産物の流れの中の生産物片を検査する装置であって、
観察ステーションに自由飛行状態で搬送するために、生産物片の流れを生成するシステムと、
前記観察ステーションの中の生産物からの反射光を得るために、前記観察ステーションを一方の側方から光で照明する第１の発光手段と、
前記観察ステーションの中の生産物からの反射光を得るために、前記観察ステーションを他方の側方から光で照明する第２の発光手段と、
前記観察ステーションの中の生産物片から反射され、前記観察ステーションを横切って伝達された、前記第１及び第２の発光手段からの光を受光する走査システムと、
前記観察ステーションにおける生産物の流れを連続的に照明するために、第１及び第２の走査フェーズにおいて交互に前記第１及び第２の発光手段を駆動する手段と、
を備える装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の発光手段は異なる波長範囲の光を発する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の発光手段は赤色及び青色の波長範囲の光を発し、前記第２の発光手段は赤色の波長範囲の光のみを発する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の発光手段の各々に対して背景照明を提供するために、前記観察ステーションの各側方に配された補助照明を含む、先行請求項の何れかに記載の装置。
【請求項５】
前記それぞれの発光手段は、前記それぞれの側方から第１の角度で前記観察ステーションを照明し、前記補助照明は前記第１の角度とは異なる第２の角度から前記それぞれの反対側の側方を照明する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の発光手段の各々は、少なくとも２つの異なる波長範囲で光を発するように動作可能であり、それにより、前記第２の発光手段は前記第１のフェーズにおいて背景照明を提供し、前記第１の発光手段は前記第２のフェーズにおいて透過照明を提供する、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の発光手段は発光ダイオードを備えている、先行請求項の何れかに記載の装置。
【請求項８】
前記それぞれの走査フェーズにおいて背景照明を提供するために、前記第１及び第２の発光手段の各々の後方に配された補助発光手段を含む、先行請求項の何れかに記載の装置。
【請求項９】
前記補助発光手段または前記補助照明は、異なる、変化する、または交番の波長範囲または振幅範囲で光を発する、請求項８に記載の、または請求項４に従属する先行請求項の何れかに記載の装置。
【請求項１０】
前記補助発光手段または前記補助照明は、異なる、変化する、または交番の電流入力に応答して光を発する、請求項８に記載の、または請求項４に従属する先行請求項の何れかに記載の装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の発光手段は異なる振幅範囲で光を発する、先行請求項の何れかに記載の装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の発光手段は異なる、変化する、または交番の電流入力に応答して光を発する、先行請求項の何れかに記載の装置。
【請求項１３】
本明細書において図２及び図３を参照して実質的に説明されている選別検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選別検査装置に関し、特に、例えば、穀類、米、ナッツ類、豆類、果実類、野菜類などのバルク食品を検査して選別するための選別検査装置に使われる光学検査技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
そのような装置の例は、国際公開第ＷＯ９８／０１８５７４号公報、欧州特許公開第０８３８２７４号公報、米国特許第４，６３０，７３６号明細書、及び英国特許公開第２４７１８８５号公報に記載されており、それらの全開示は参照により本明細書に含まれる。
そのようなタイプの装置では、選別対象である生産物の流れが、通常は自由飛行状態で、撮像領域及び選別領域を通じて次々に搬送される。上記撮像領域においては、指定された欠陥が探され、上記選別領域においては、欠陥が識別されて廃棄されるべき生産物が、生産物の流れから除去または分離される。その除去は、通常、生産物の流れに近接配置された１つ以上のエジェクタから、空気などの気体を一回以上噴出させる方法によって行われる。
【０００３】
そのような機械装置において、要求されるスループットは、通常、その処理プラントの他の部分における生産速度によって決定される。しかしながら、通常、要求されるスループットは高く、典型的には毎時あたりのトン数で計測される。それのため、小さい生産物の場合、スループットは非常に高速になり、毎秒多数の生産物が選別される。
【０００４】
食品生産者は、多くの場合に、光学式選別機械などの選別検査装置を使い、食品の欠陥を検出して上記生産物の流れから欠陥を有する生産物、すなわち基準外の全ての生産物を除去する。これにより、選別された生産物が顧客の合意したグレードまたは品質基準を満たすことが可能となるが、しかしその一方で、未だに、選別されていない生産物の流れからの総生産歩留りを、所定の期間において、可能な限り最大化している。通常、品質基準は異なるタイプの欠陥に対し個々に最大混入レベルを規定する。例えば、米を選別する場合、欠陥は、虫害を受けた「虫食い穀粒(peck-grains)」、白変した穀粒、または黄色の穀粒であり、これら混入物の最大レベルは、虫食い０．１％未満、白変１％未満、黄色０．２％未満といわれている。一部の顧客は灰色の穀粒の数量の制限も指定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書で使用される場合、「欠陥」または「不良」なる用語は、選別対象物品の汚損、及びその理由または別の理由により不満足な全ての物品／生産物の両方を含むと理解されるべきである。また、その用語は、異物または異質の生産物をも含むことができる。
【０００６】
光学式選別機械は、センサを使って撮像領域で取得された流れの中の生産物（または生産物の部分部分）の画像を連続的に分析するなどの既知の技法により、選別対象の生産物の欠陥を識別する。次いで、画像分析装置からの出力信号は、制御システムが必要に応じてエジェクタに指示して、画像で識別された欠陥及びそれら欠陥を有する生産物を排除するために使用される。
【０００７】
通常、センサは特定の種類の欠陥を検出するように最適化されている。センサまたはセンサ上のラインは特定の選別基準に対して最適化されるが、そのセンサまたはセンサ上のラインはまた、生産物が２種類以上の欠陥を有している、またはそれらの選別基準が互いに完全に独立ではない、の何れかの理由により、別の種類の欠陥を検出するのに役立つ可能性がある。最適化は、例えば、センサまたはセンサの画素のラインに特定のフィルタを付けることによるなど、各センサまたはセンサのラインに光の特定の波長、または光の波長群を検知させるようにすることよって可能である。それに代えてまたはそれに追加して、光源は、欠陥の検出を最適化するために、センサまたはそのセンサのラインの観察窓において、望ましい光の波長または波長群によって特徴付けられる生産物の流れの光、または、ある特定の望ましくない光の波長を除いた光が提供されるように調整されても良い。これは、生産物の流れを照明する前に発光された光をフィルタリングするフィルタで達成することもできる。光を点滅させることより、光の色を交互させることもできる。
【０００８】
上記最適化に関して言えば、所定の最適化によって、特定の形態の欠陥のみが検出されるとは限らない。例えば、虫食い穀粒を検出するように設計され、米のために最適化された検出基準は、白変した穀粒や黄色の穀粒の一部も除去のために識別する可能性がある。さらに、特別に最適化された検出基準は、典型的には一種類の欠陥の大部分を識別するけれども、必ずしも他の形態の欠陥の検出手段としては最適化されていない、または適切ではないため、一部の良好な生産物をも欠陥品として誤って分類する可能性がある。この理由のために、２つ以上の最適化を使っての異なった基準検出は、生産物が撮像領域を落下してまたは横切って通過する時に、複数のプリズムを使用して同時に、または逐次に、実行され、さらに、逐次色が変わる点滅光源を使用する可能性や、または２つ以上のセンサもしくはセンサの２つ以上のラインに異なるフィルタを使用する可能性がある。例えば、第１の欠陥基準検出は、撮像領域の第１の部分またはラインにおいて実行され、第１色、例えば青色の第１の光点滅が使用される可能性があり、第２の欠陥基準検出は、少し間隔を空けた通常下方の撮像領域の第２の部分またはラインにおいて実行され、第２色、例えば赤色の第２の光点滅が使用される可能性がある。こうして、これらの逐次検出は、２つの最適化された検出を実行させることにより、センサ（群）に２つ以上の異なる欠陥を最適に検査させることができ、その結果、個別最適化を用いた検出を提供することができる。適切または可能な場合、使用される最適化と検出される生産物の所定の特性を考慮すると、検出回路によって行われる逐次または個別の検出を、それらの間で相互チェックしたりまたは相互に関連付けたりすることが可能となるであろう。
【０００９】
しかしながら、逐次検出に関しては、点滅する光を使おうがフレーム毎の検出を行おうが、相互チェックまたは相互の関連付けを行うために、ある検出を次の検出と照合するという点で、問題が発生する。そして、それは、点滅の周波数もしくは画像フレームレートの周波数、またはその両方は、選別装置の所定の観察領域に対して、典型的には固定であるが、その一方で、観察領域を通過する生産物の流れの中の個々の、逐次の、生産物の通過スピード（速度）は、観察領域において固定ではなく、一部の生産物は他のものより早く移動する、という事実に関連する。結局のところ、生産物の速度は、装置の設計／機能、生産物自体の特性、周囲の環境条件、及び関与している様々な要素や生産物の間の個々の相互作用などといった多数の状況特性に依存している。例えば、米選別機において、米粒は、観察領域を事実上自由落下状態で通過する場合、送り面、すなわち撮像領域における速度は、通常、３．５ｍ／ｓから４．３ｍ／ｓの範囲になるであろう。その結果、特定の生産物が観察領域の各部分を通過し始める具体的なタイミングは、多少ランダムである。それ故に、検出過程における２つ以上の逐次段階で使用される、或るラインまたは或るセンサから次のものまでの検出画像に変動が生じる可能性があり、その結果、別々の検出を相互チェックすることが困難となり、検出精度に変動をもたらす可能性がある。これを補うため従来においては、生産物の流れの中にある生産物に対して点滅する光のタイミングを同期させようとするなどの試みがなされていたが、それは非常に複雑になりすぎる。それは、特に、選別装置が大量の個別の生産物の流れを特徴とし、各流れは、おそらく潜在的に、ほぼ毎時１トン超程度の生産物の流量で、１メートル幅を超えないため、穀粒の密度が非常に高く、そして、個別の生産物の流れの平均速度が互いに異なったり、または時間の経過と共に変化したりする可能性があるからである。その理由は、環境条件が変わり得るから、または、１つの機械上での異なる複数の流れが異なる働きをする、すなわち、フラットまたは主要な流れは３．９ｍ／ｓの平均速度を有し、再選別またはチャネルを通される流れは３．５ｍ／ｓの平均速度を有するが、両方共に同一の機械にある可能性があるからである。さらに、多様な生産物の流れは、それぞれが独自の観察領域を有する可能性が高く、従って独自のセンサ（群）及び光源（群）を有している。それ故に、検出性能を最適化するために、生産物のそれらの流れを別々に構成するかまたは同期することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、観察領域に自由飛行状態で搬送された生産物の流れの中にある生産物片を検査するための上記のような装置を対象とする。本装置は、生産物片が搬送される経路の相対する側方から観察領域を照明するための第１及び第２の発光手段を含んでいる。走査システムは、上記観察ステーションで生産物片から反射された上記第１及び第２の照明手段からの光と、上記観察ステーションを横切って伝達された光とを受光する。走査システムによって生成された信号は、分析のためにコンピュータへと伝送される。観察ステーションにおいて生産物の流れを順次照明するために、第１及び第２の発光手段を第１のフェーズ及び第２のフェーズで交互に駆動する手段が設けられる。この交互の照明は、識別対象である生産物片の両サイドで変色を可視化することができ、それにより、より包括的な検査を達成することが可能となる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態においては、上記装置は、観察ステーションの各側方の第１及び第２の発光手段の背後に補助照明を含むことができる。これは、第１及び第２の発光手段に対しての追加であり、各フェーズにおいて、第２及び第１の発光手段に対し背景照明をそれぞれ提供する。例えば、第１のフェーズにおいては、第１の発光手段は赤及び青の波長範囲の光で観察ステーションを照明し、第２の発光手段は赤の波長範囲の光のみを発光する。第２のフェーズにおいては、第１の発光手段が赤の波長範囲の光のみを発光するようにする一方で、第２の発光手段が赤及び青の波長範囲の光で観察ステーションを照明するようにする。この構成では、それぞれの発光手段は観察ステーションを異なる角度から照明することが好ましい。背景照明は両フェーズにおいて通常赤と青の波長範囲でも提供可能である。
【００１２】
波長（すなわち、色）を変更する代わりに、またはそれに加えて、その変更または交番は、光の振幅、すなわち輝度または強度を対象とすることも可能である。例えば、照明強度は、検査対象の生産物の種類に適合もしくは最適化するために、または、生産物の品質管理に対する顧客の要求、例えば米粒の白さに対する要求を満たすために、または、光源の製造許容誤差、例えば光源ごとに必ずしも完全に一致していないランプまたはＬＥＤの光出力を補正するために、交番され、調整され、または変更される。従って、第１及び第２の発光手段は、異なる振幅範囲で発光することができる。さらに、またはその代わりに、第１及び第２の発光手段は、異なるまたは交番の電流入力に応答して発光することができる。同様に、補助照明も、異なる、変化するまたは交番の波長または振幅の範囲で発光することができる。さらに、またはその代わりに、補助照明は、異なる、変化する、または交番の電流入力に応答して発光することができる。
【００１３】
第１及び第２の発光手段は非常に高速に交番駆動され、その結果、各フェーズにおいて、観察ステーションの同じ領域が各サイドから照明され、走査システムが同じ生産物片からの反射光を受ける。しかしながら、第１及び第２のフェーズ間の生産物片の移動に対応するために、走査システムにおける画素の形状を調整することができる。この調整については「カメラ統合型選別検査装置（Sorting and Inspection Apparatus with Camera Integration）」と題する同日に提出した同時係属出願にさらに詳しく記載されている。
【００１４】
本発明のこれらの及び他の特徴は、一例として示され、添付図面が参照される以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る選別検査装置の概略図である。
【図２】生産物の照明が欠陥検出処理の最適化のためにフェーズ化（段階化）された、本発明の一実施形態で使用される観察領域を示す図である。
【図３】生産物の照明が欠陥検出処理の最適化のためにフェーズ化された、本発明の一実施形態で使用される観察領域を示す図である。
【図４】従来の正方形の画素と比較して、細長い本発明の画素を用いることで改善されたデータ収集を説明する図である。
【図５】正方形の画素（図５）と比較して、細長い画素（図６）を用いた収集データの品質が改善されたことをさらに説明する図である。
【図６】正方形の画素（図５）と比較して、細長い画素（図６）を用いた収集データの品質が改善されたことをさらに説明する図である。
【図７】図７及び図８は、実現可能なカメラデータ統合技術の詳細に関するものである。それらは、本出願と同時に提出した「カメラ統合型選別検査装置」と題する同時係属出願にさらに説明されている。そのうち本図は、異なる速度を有する生産物の検出領域を横切る移動距離の相違を示す図である。
【図８】、センサの別々のラインにおける欠陥判定間の相互チェックを最適化するための、異なる速度を有する生産物の走査周期内におけるセクタの選択を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照して、選別検査装置を説明する。その装置は選別対象の生産物が充填されるホッパ２を有する。またその装置は選別対象の生産物が下って搬送される生産物シュート４も有し、上記ホッパ２の底部に取り付けられた振動フィーダは、上記シュート４の先端まで振動させる。
【００１７】
本実施形態において、上記生産物シュート４は実質的に垂直であり、おそらく垂直から１５度である。しかしながら、もし必要があれば、生産物シュート４はこれよりも水平にすることもできる。
【００１８】
生産物の上記シュート４からの出口となる該シュート４の下端に、観察領域６が設けられている。この領域６には、生産物が個々の速度で該観察領域６を落下しながら通過している時に、これら生産物の画像を取得し、個々の生産物が望ましくない欠陥を有しているか否かを判定するために、センサ１０及び検出回路１４が設けられる。プロジェクタ１２は、生産物に対して前方照明を提供し、一方、当技術分野で知られているように、バックライトまたは背景２２は、欠陥の誤検出の防止をアシストするために使用することができる。
【００１９】
その後、生産物は選別領域８を通って落下すなわち自由落下し続け、その選別領域８において、欠陥を有すると判定された生産物のすべてが、検出回路１４で制御されるエジェクタ１６によって自動的に排除される。その結果、これらの欠陥生産物は、上記エジェクタ１６により移動させられて欠陥ビン１８に収集される。一方、良好な生産物は落下し続けて良品ビン２０に入る。
【００２０】
上記センサ１０及び検出回路１４は、個々の生産物の速度を判定することもできるし、または別の速度センサをシュート４の出口に設けることもできる。
【００２１】
上記観察領域６を通過している時の生産物に対する照明を、代替的に、他の従来技術の選別／検査機械の照明システム（不図示）により提供することができる。
【００２２】
次に図２及び図３を参照して、実現可能なセンサ／光源の構成をさらに詳細に説明する。
【００２３】
上述の選別装置は、部分的には選別モジュール、すなわち、選別機の同一視可能な部分を構成する部材の集合として見做すことができ、それは機械の処理能力によってはいくつも存在する可能性がある。典型的には、選別装置は、１台のシュートに加えて関連するバイブレータ（群）と、エジェクタ群と、関連する光学系及び処理系を有するカメラ（群）とから構成される。上記各選別モジュールは、３００ｍｍ幅のシュート１台と、バイブレータ１台（分岐している場合は２台）と、エジェクタ６４台と、生産物の１５０ｍｍを各々が観察するカメラ４台（前方左、前方右、後方左、後方右）と、前景照明ブロック４台及び背景照明ブロック２台と、関連処理機器とから構成されてもよい。しかしながら、上記機能要素の幾つかを２つ以上の選別モジュールで共有することができる。これは、例えば次のような機械またはユニット１台当たりのモジュール性をもたらす可能性がある。
・フレーム１台。
・視点２つ。
・ＨＭＩ及びシステム制御ボード１枚（マスターユニットのみ）。
・システムサービスボード１枚。
・バイブレータ制御ボード１枚。
・３つ以上の選別モジュール。
・少なくとも１枚の選別ボード。
【００２４】
図示の装置において、例えば、米を選別する際に、その生産物は３．５７ｍ／ｓから３．９ｍ／ｓの間の垂直速度を有し、公称上は３．７ｍ／ｓであると予想される。しかしながら、３．５ｍ／ｓから４．３ｍ／ｓの間の搬送面速度が発生する可能性も大いにある。
【００２５】
この程度の生産物速度に対して望ましい選別性能を提供するためには、搬送面における画素寸法は、通常０．２９２ｍｍ×０．２９２ｍｍより大きくすべきではない。しかしながら、選別処理コストは、使用される画素数に比例する可能性があるので、画素数の最小化はコストの削減の利点を有する。
【００２６】
一般的に、上質の虫食い（小さい黒いスポット）選別は、高解像度によって達成可能である。そのような欠陥は、濃淡の変化／色欠陥（黄色／灰色／白変の穀粒）に比べて、はっきり見て分かり、単色の光を使って容易に検出することができる。
【００２７】
虫食いは色欠陥より簡単な処理を必要とするので、上記センサ（２色で検出する）からの２つの別々の欠陥検出データストリームを独立に処理することができるが、色欠陥には、２色解像度データストリームが好ましい。
【００２８】
スポット欠陥にも、色欠陥に使われる解像度より高解像度の単色データストリームを使うのが好ましい。
【００２９】
上記を考慮すると、センサ配列は、色欠陥を判定するための時間遅延ベースの２色システムと、それに加えて、小さい黒色スポットを検出するためのより高解像度の単色センサとから構成されていても良い。
【００３０】
米穀選別装置のための好ましい構成は、０．２９２ｍｍ×０．２９２ｍｍの画素解像度を使用する２色の色欠陥検出と、Ｘ軸（流れに直交）方向に０．１４６ｍｍ×Ｙ軸（流れに平行）方向に０．２９２ｍｍの画素解像度を使用する単色のスポット欠陥検出とを含むであろう。
【００３１】
より高い解像度により、より小さいスポットをより良く見ることができ、米粒上のスポットの大きさは、典型的には、一辺が０．８７５ｍｍの正方形と高さ（Ｙ）０．１４６ｍｍ×幅（Ｘ）０．０７２ｍｍとの範囲にあり、上記の画素サイズは、７９．１μｓ周期の電気光学走査（ＥＯＳ）に対して最適な構成となっている（すなわち、速度３．７ｍ／ｓのターゲット生産物がある場合）。このように、好ましい装置においては、２０４８画素が、生産物の流れの全幅（３００ｍｍ）に亘ってデータを取得し、画素ごとの画像取得は、水平方向（Ｘ）に０．１４６ｍｍであり、垂直方向（Ｙ）に０．２９２ｍｍである。
【００３２】
上記センサは５１２ラインを有することができるので、欠陥判定の目的のために２０４８画素×５１２ラインの画像をカメラから取得できる。
【００３３】
上記センサの様々な要素の同期を可能にするために、システム同期信号が装置の光源及び欠陥判定部に提供される。システム同期信号は矩形波であることが好ましい。
【００３４】
上記信号の周期は６８μｓ〜８４μｓの範囲内で変更可能であるのが好ましい。この周期は、生産物（この例では米粒）がカメラセンサ上の２つのライン間の距離を移動するのに必要な時間から導出される。上記の距離０．２９２ｍｍに対して、上記の信号周期の範囲は、約４．３ｍ／ｓから約３．５ｍ／ｓの間の生産物速度に相当する。
【００３５】
最小信号周期は、処理を実行するのに十分な時間が与えられるように、固定であることが好ましい。
【００３６】
好ましい構成において、上記信号の周期は０．７５μｓを超えないステップで変更可能とすべきであり、この最大のステップサイズは公称周期の１％に基づいている。
【００３７】
カメラの積分周期は上記システム同期信号から導出されるべきである。
【００３８】
「遅延ベースの」カラーシステム（下記参照）は、同一（Ｙ）位置に対して２色に対応するデータを調整する必要があるので、カメラの積分周期は変更可能である必要がある。これは、生産物が、１走査周期の間にセンサの第１のラインから次のラインに、例えば青のセンシングラインと赤のセンシングラインとの間で、移動したと仮定して実行され、それらのラインは、当該走査周期中に関連するデータを収集する。次いで、カメラの積分周期は、生産物の流れの中にある生産物の平均速度、公称速度または仮想速度に合致するように変更される。
【００３９】
図２及び図３を参照して、観察領域におけるフェーズ化（段階化）した照明またはフェーズ化された照明のコンセプトについて説明する。それは生産物の流れを相対する側方から交互に照明するもので、検出処理の最適化に役立つ。
【００４０】
図示の構成において、生産物の正面と背面では照明の配置が異なる。２つのカメラ／センサ／照明／背景が使われており、照明の配置は非対称である。
【００４１】
図示のように、生産物片は、自由飛行状態でシュート４から、概ね６で示される観察領域を通じて次々に搬送される。図２は、発光ダイオードアレイ２４から成る第１の発光手段が観察領域６の生産物を照明する走査動作の第１のフェーズを示す。生産物から反射された光は、信号を生成して分析のためにコンピュータ（不図示）に送信する上記ライン走査カメラ２６で受光される。図から分かるように、上記ダイオードアレイ２４は、約４０°の入射角度で、反射光の経路の両側に対称に配置される。
【００４２】
図２に示された上記第１の走査フェーズにおいて、観察領域６の反対側にあるダイオードアレイ２８から成る第２の発光手段も照明を提供する。このアレイ２８は、ダイオードアレイ２４とは異なる角度から、図示された配置では約２０°の入射角度で、観察ステーションを照明する。背景照明は補助光源３０により提供される。
【００４３】
図２に示す構成において、第１の走査フェーズでは、ＬＥＤアレイ２４は赤及び青の波長範囲の光で観察ステーションを照明し、その一方で、ＬＥＤアレイ２８は赤の波長範囲のみの照明を提供する。カメラ２６と一直線に配置された背景照明３０も赤及び青の波長範囲で提供される。
【００４４】
図３に示す第２の走査フェーズでは、上記ＬＥＤアレイ２４と２８の役割が逆転する。上記アレイ２４は赤の波長範囲の光のみを発光するように切り替えられ、その一方で、上記アレイ２８は赤及び青の波長範囲の光を発光するように切り替えられる。このフェーズにおいて、観察ステーションの中の生産物片から反射された光は、信号を生成して分析のためにコンピュータに送信する上記カメラ３２によって受光される。
【００４５】
色の変更の代わりに、またはそれに加えて、照明の強度を変えたり交番させたりすることもできる。
【００４６】
上記ＬＥＤアレイは、走査フェーズの間で連続的に切り替わるが、２つのカメラ２６及び３２は、双方のフェーズ期間において反射光を受光し上記コンピュータに信号を送信し続けることができる。上記コンピュータは、ある特定のフェーズにおいて受信した不要なデータを破棄するようにプログラムすることができる。このように、各カメラが、必要とする照明を各フェーズにおいてのみ得られるように、照明を交番させる。上記各フェーズ間において照明の違いは発生するが、それは上述した非対称性に起因するものである。
【００４７】
それ故に、フェーズ化では、上記生産物の正面と背面で照明の配置を異ならせるべきであり、通常、カメラ／センサ／照明／背景という構成が２つ使われる。例えば、図２及び図３に示す照明の配置は非対称であり、後方の前景は後方カメラに対して約４０°であり、前方の前景は前方カメラに対して約２０°である。
【００４８】
これらの照明の配置は互いに互換性がない可能性があるが、フェーズ化のコンセプトがその問題を回避するのに役立つ。
【００４９】
フェーズ化は、システム同期周期を２つの等しいフェーズ、「フェーズ＃１」及び「フェーズ＃２」、に分割することを含むことができる。フェーズ＃１は背面カメラにより使用されてもよく、同一側の前景に赤及び青色照明を配置した構成が用いられ、その反対側の前景には赤色照明のみが用いられる。フェーズ＃２は前景カメラにより使用されてもよく、同じく同一側の前景に赤及び青色照明が用いられ、その反対側の前景には赤色照明のみが用いられる。しかしながら、この構成において、各カメラが、必要とする照明を各フェーズにおいてのみ得られるように、照明を点滅させる。上記各フェーズ間において照明の違いは発生するが、それは上述した非対称性に起因するものである。
【００５０】
もう一方のカメラ用のフェーズの間に取得された任意のカメラデータは破棄されても良い。光は瞬間的にオンまたはオフしないので、そのようなデータを破棄することは有益である。
【００５１】
上記前景照明の点滅は、上記システム同期周期の２つのフェーズに関連して、２つの異なる形態で行うことができる。
【００５２】
カメラの画素形状は、生産物の流れの方向において、検出器のフォトサイトのｙ解像度が、その機械のｙ解像度（すなわち、本実施例では０．２９２ｍｍ）に等しくなるように変更されることが好ましい。
【００５３】
フェーズ＃１は次のように動作することができる（米選別）。上記後景により白変、虫食い、暗い黄色、淡い黄色、灰色、籾を分離することができる。前景のデータは単に破棄される。白変や虫食いから籾を、または灰色から淡い黄色を区別することは極めて困難である。また茶色の虫食いに関しても問題がある。
【００５４】
フェーズ＃２は次のように動作することができる。後景のデータは破棄され、前景では虫食いと籾とを分けること、または白変、虫食い、暗い黄色、淡い黄色、灰色、籾の除去を再度試みることのいずれかが可能である。
【００５５】
本発明の範囲内で他の構成も可能である。
【００５６】
次いで、図４を参照して、以下に別形状の画素が望ましい理由を説明する。図４は正方形の画素を、変更された長方形の画素（長さ０．２９２ｍｍ）に対して比較する。フェーズ化していない正方形画素の場合、フォトサイトはシステムのｙ解像度の半分の像を取得する。ＳＳ周期の開始時において、フォトサイトは瞬間的に、この場合ｙ解像度の半分の像を取得する。次いで、全ＳＳ走査周期の終了時に、上記画素は、生産物がＳＳ周期（システム設計によりｙ解像度に設定される）にこれら点の間を移動した距離だけ離れて、再び瞬間的にｙ解像度の半分の像を取得する。画素はこれらの点の間における全ての瞬時値を積分する。
【００５７】
フェーズ化している場合、上記フォトサイトは、該フォトサイトが積分を終了するＳＳ期間の半分の後に、終了点がフェーズ化していない場合と同一点になるように、初期に瞬時に全ｙ解像度の像を取得する。従って、この細長い画素は半分だけではなく、全部の情報を取得する。
【００５８】
上記選別装置はまた、色欠陥検出に特に有効な時空間的に調整されたセンサシステムを使用して欠陥検出を行う。これは、センサの２つのラインを交互に使用し、各ラインに別個のカラーフィルタを付けることによって実現でき、カラーの調整は、一方のライン出力信号を時間的に遅延させて他方とマッチングさせることによって達成される。走査と走査の間に、生産物が１つのライン幅の距離を落下する場合、すなわち、生産物が、システム走査周期が設定された仮想速度に相当する固定速度を有している場合、これは良好かつ簡単に機能する。しかしながら、生産物が異なる速度を有する場合、そのようなマッチングは失敗する。
【００５９】
それにもかかわらず、データの収集を簡単にするために、本発明の時空間的調整は、生産物のシュート（出口）速度の中央値にシステム走査周期を設定することを依然として含み、収集されたデータは、中央値から２０％までもの速度変動を補正するように処理される。
【００６０】
本発明では、装置で使用される走査周期は、ただ一つであるのが好ましい。それは、複数の走査周期は、ハードウェアの同期及び検出／除去の動作の点で技術的な悩みの種を引き起こす可能性があり、その上、画素の大きさ及び走査の長さも装置によって異なるであろうからである。従って、本発明の単一走査周期は、これらの要素を簡単にして、低い製造／設置コストを維持する。
【００６１】
本発明では、上記前景照明が点滅することが好ましく、これは上記走査周期に同期して行われる。そして、これも、すなわち巨大な幅（インフィル角度）の機械を有することなしに、複数の走査周期をサポートするのを不可能または困難にするであろう。
【００６２】
しかしながら、単一の点滅速度に関する問題は、公称値から最も逸脱した速度で移動する生産物に対して最適化されないということである。特に露光時間（すなわち光）に関してはトレードオフがあり得る。
【００６３】
従って、本発明は、この問題を、露光制御を使用して、ＳＳの半分内で、走査周期に対する全窓よりも小さい固定幅の窓（セクタ）を提供／生成することによって克服する。そのセクタまたは窓は、図８に示すように、いずれかの端でもクリップされない限り、ＳＳ周期の半分内の任意の場所にスライドさせることが可能である。
【００６４】
上記センサの各「色」ラインは独立の窓を使用しており、そして各窓は他方のラインからのものに完全に対応することができるので、予測される速度範囲内で生産物の任意の速度に対して良好なマッチングを達成することができる。それは、上記セクタが好適な時間遅延を有するように適切に選択されているからである。
【００６５】
従って、上記２つのセンサラインの露光窓間の時間的関係を変えることは、異なる距離を移動した生産物に対する色を調整しようとすることである。従って、本発明は、異なる生産物速度を補償するものである。
【００６６】
図７は、観察領域を異なる速度で移動する生産物に関する問題を説明するのに役立ち、小片が、異なる速度で、１つのラインに赤色フィルタが付き、１つのラインに青色フィルタが付いた２つのラインのセンサのフォトサイトに対して、どこまで移動するかを示している。
【００６７】
次いで、図８は、青色フィルタ付センサラインが赤色フィルタ付ラインの上流にある場合に対し、移動する欠陥によって例示されるような露光制御を使用した解決策を示す。
【００６８】
同一機械の異なるシュートで発生する平均生産物速度の３．５ｍ／ｓ及び４．２ｍ／ｓという最悪の場合について検討する。
【００６９】
システム同期（ＳＳ）は、それら極端な速度の各々における０．２９２ｍｍに相当する遅延の中央値に設定される。
【００７０】
遅延中央値＝（（０．２９２ｍｍ＠３．５ｍ／ｓ）＋（０．２９２ｍｍ＠４．２ｍ／ｓ））／２
＝（８３．４２９μｓ＋６９．５２４μｓ）／２
＝７６．４７７μｓ（３．８２ｍ／ｓ）
【００７１】
上記解決策では、上記各色のセンサの露光が、提供される照明（ＳＳの半分）窓内において、互いに対して時間内に移動することが要求される。
【００７２】
ＬＥＤが点滅されるので、半分のＳＳの各々は、前方と後方のカメラのいずれに対しても理想的な照明を有する。
【００７３】
各々の場合において、上記画素によって像が取得される上記青色センサの活性領域上にちょうど移動しつつある欠陥または生産物の位置が、その欠陥が０．２９２ｍｍ移動する時間と共に、検討される。その時間は、より早く移動中の欠陥に対してはより短く、より遅く移動中の欠陥に対してはより長い。
【００７４】
この解決策は、両方の色の露光時間が移動することで、各々の色は、この解決策でない場合に移動するであろう距離の半分を移動する必要があるだけであり、その結果、露光窓のサイズを可能な限り広く（Ｔ＝３１．７１μｓ）保つことができるので、最適であると考えられる。
【００７５】
本発明は単に例として説明した。従って、本明細書に添付の特許請求の範囲に定義されるように、本発明に対して細かい改変をすることができることが理解されるであろう。
【００７６】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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