(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段と、
該搬送手段の終端から、前記ベルトの移動方向又は該移動方向と交差する方向に放出された複数の豆類を放出後に撮像する一又は複数の撮像手段と、
一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する良否判定手段と、
前記搬送手段の終端から落下する複数の豆類に対して圧縮空気を噴射する噴射手段と
を有し、
検査対象となる豆類ごとの表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良品であると判定された豆類を排除する豆類選別装置において、
前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類について、前記一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて前記搬送手段の終端から放出後の移動ベクトルを算出するベクトル算出手段と、
算出された移動ベクトルに基づいて落下時の軌跡を豆類ごとに算出する軌跡算出手段と
を備え、
前記噴射手段は、前記搬送手段の終端から放出された複数の豆類のうち、前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類を、算出された軌跡に基づいて指定された位置からの圧縮空気の噴射により吹き飛ばして排除することを特徴とする豆類選別装置。
【請求項２】
前記噴射手段は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、
前記良否判定手段で不良品であると判定された豆類の落下時の軌跡に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項１に記載の豆類選別装置。
【請求項３】
前記良否判定手段で不良品であると判定された豆類の周囲に存在する良品であると判定された豆類との位置関係を算出する位置関係算出手段を備え、
算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することを特徴とする請求項２に記載の豆類選別装置。
【請求項４】
算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを、良品であると判定された豆類が不良品であると判定された豆類と同時に排除される可能性が低くなるよう決定することを特徴とする請求項３に記載の豆類選別装置。
【請求項５】
算出された位置関係に応じて、不良品であると判定された豆類の中心座標を補正する位置補正手段を備え、
補正された中心座標に基づいて、圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することを特徴とする請求項４に記載の豆類選別装置。
【請求項６】
前記搬送手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の豆類選別装置。
【請求項７】
ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段と、
該搬送手段の終端から、前記ベルトの移動方向又は該移動方向と交差する方向に放出された複数の豆類を放出後に撮像する一又は複数の撮像手段と、
一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する良否判定手段と、
前記搬送手段の終端から落下する複数の豆類に対して圧縮空気を噴射する噴射手段と
を有し、
検査対象となる豆類ごとの表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良品であると判定された豆類を排除する豆類選別装置で実行することが可能な豆類選別方法において、
前記豆類選別装置は、
前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類について、前記一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて前記搬送手段の終端から放出後の移動ベクトルを算出する工程と、
算出された移動ベクトルに基づいて落下時の軌跡を豆類ごとに算出する工程と
を含み、
前記噴射手段は、前記搬送手段の終端から放出された複数の豆類のうち、前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類を、算出された軌跡に基づいて指定された位置からの圧縮空気の噴射により吹き飛ばして排除することを特徴とする豆類選別方法。
【請求項８】
前記噴射手段は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、
不良品であると判定された豆類の落下時の軌跡に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項７に記載の豆類選別方法。
【請求項９】
前記豆類選別装置は、
不良品であると判定された豆類の周囲に存在する良品であると判定された豆類との位置関係を算出する工程を含み、
算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することを特徴とする請求項８に記載の豆類選別方法。
【請求項１０】
前記豆類選別装置は、
算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを、良品であると判定された豆類が不良品であると判定された豆類と同時に排除される可能性が低くなるよう決定することを特徴とする請求項９に記載の豆類選別方法。
【請求項１１】
前記豆類選別装置は、
算出された位置関係に応じて、不良品であると判定された豆類の中心座標を補正する工程を含み、
補正された中心座標に基づいて、圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することを特徴とする請求項１０に記載の豆類選別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種豆類の外観を検査して、商品として不適当な豆を効率良く選別することが可能な豆類選別装置及び豆類選別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
黒豆、大豆、金時豆等の豆類を収穫し、脱穀した後乾燥させて出荷する場合、転選機等の粗選機、色彩選別機等により粗選別を実行した後、最終的には人による手選りを実行することで、良質の豆だけを選別して出荷している。手選りは、熟練した作業者を必要とすることから、最近では人材の確保が困難になってきている。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１では、豆のひび割れ、はじけ等の有無を検査する選別装置が開示されている。特許文献１に開示されている選別装置では、豆を加熱し、温度分布を赤外線カメラの画像から解析することにより良否判定を行うことで、人手を介することなく、あるいは削減して、低コストで豆類の良否判定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１３９０４号公報
【特許文献２】特許第４９６５３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、豆が不良であると判定された原因の多くは、豆の表面というよりも豆の輪郭に表れることが多く、特許文献１のように赤外線カメラによる豆表面の温度分布の画像解析だけでは十二分に不良品を選別することができないという問題点があった。また、不良品をエジェクタにより良品群の中から排除しているが、実際には不良品のみを正確に排除することは困難であり、特許文献１には正確に排除するための工夫については開示も示唆もされていない。
【０００６】
また、特許文献２には、粒体の落下速度、２つのカメラの撮像位置、及びエアノズルの設置位置に応じて、エアノズルの動作タイミングを制御する形状検査装置が開示されている。しかし、良品であると判定された豆類と不良品であると判定された豆類との接触状態によっては豆類が移動方向に対して斜め方向に放出される場合も生じうる。このように豆類が斜め方向に放出された場合にどのエアノズルを噴射させるかを制御する方法については、引用文献２には開示も示唆もされておらず、正しく不良品であると判定された豆類だけを排除することができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、豆類の外観を検査して、商品として不適当な豆類が移動方向に対して斜め方向に放出された場合であっても、不良品であると判定された豆類だけを排除することが可能な豆類選別装置及び豆類選別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために第１発明に係る豆類選別装置は、ローラの回転により移動させることが可能なベルトで構成された搬送手段と、該搬送手段の終端から、前記ベルトの移動方向又は該移動方向と交差する方向に放出された複数の豆類を放出後に撮像する一又は複数の撮像手段と、一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する良否判定手段と、前記搬送手段の終端から落下する複数の豆類に対して圧縮空気を噴射する噴射手段とを有し、検査対象となる豆類ごとの表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良品であると判定された豆類を排除する豆類選別装置において、前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類について、前記一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて前記搬送手段の終端から放出後の移動ベクトルを算出するベクトル算出手段と、算出された移動ベクトルに基づいて落下時の軌跡を豆類ごとに算出する軌跡算出手段とを備え、前記噴射手段は、前記搬送手段の終端から放出された複数の豆類のうち、前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類を、算出された軌跡に基づいて指定された位置からの圧縮空気の噴射により吹き飛ばして排除することを特徴とする。
【０００９】
また、第２発明に係る豆類選別装置は、第１発明において、前記噴射手段は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、前記良否判定手段で不良品であると判定された豆類の落下時の軌跡に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することが好ましい。
【００１０】
また、第３発明に係る豆類選別装置は、第２発明において、前記良否判定手段で不良品であると判定された豆類の周囲に存在する良品であると判定された豆類との位置関係を算出する位置関係算出手段を備え、算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することが好ましい。
【００１１】
また、第４発明に係る豆類選別装置は、第３発明において、算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを、良品であると判定された豆類が不良品であると判定された豆類と同時に排除される可能性が低くなるよう決定することが好ましい。
【００１２】
また、第５発明に係る豆類選別装置は、第４発明において、算出された位置関係に応じて、不良品であると判定された豆類の中心座標を補正する位置補正手段を備え、補正された中心座標に基づいて、圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することが好ましい。
【００１３】
また、第６発明に係る豆類選別装置は、第１乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記搬送手段は、前記ベルトの終端の前記ローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送することが好ましい。
【００１４】
次に、上記目的を達成するために第７発明に係る豆類選別方法は、該搬送手段の終端から、前記ベルトの移動方向又は該移動方向と交差する方向に放出された複数の豆類を放出後に撮像する一又は複数の撮像手段と、一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて豆類ごとに良否判定する良否判定手段と、前記搬送手段の終端から落下する複数の豆類に対して圧縮空気を噴射する噴射手段とを有し、検査対象となる豆類ごとの表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて不良品であると判定された豆類を排除する豆類選別装置で実行することが可能な豆類選別方法において、前記豆類選別装置は、前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類について、前記一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて前記搬送手段の終端から放出後の移動ベクトルを算出する工程と、算出された移動ベクトルに基づいて落下時の軌跡を豆類ごとに算出する工程とを含み、前記噴射手段は、前記搬送手段の終端から放出された複数の豆類のうち、前記良否判定手段により不良品であると判定された豆類を、算出された軌跡に基づいて指定された位置からの圧縮空気の噴射により吹き飛ばして排除することを特徴とする。
【００１５】
また、第８発明に係る豆類選別方法は、第７発明において、前記噴射手段は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有し、不良品であると判定された豆類の落下時の軌跡に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射することが好ましい。
【００１６】
また、第９発明に係る豆類選別方法は、第８発明において、前記豆類選別装置は、不良品であると判定された豆類の周囲に存在する良品であると判定された豆類との位置関係を算出する工程を含み、算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することが好ましい。
【００１７】
また、第１０発明に係る豆類選別方法は、第９発明において、前記豆類選別装置は、算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを、良品であると判定された豆類が不良品であると判定された豆類と同時に排除される可能性が低くなるよう決定することが好ましい。
【００１８】
また、第１１発明に係る豆類選別方法は、第１０発明において、前記豆類選別装置は、算出された位置関係に応じて、不良品であると判定された豆類の中心座標を補正する工程を含み、補正された中心座標に基づいて、圧縮空気を噴射する前記ノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定することが好ましい。
【００１９】
第１発明及び第７発明では、検査対象となる豆類ごとの表面の画像を取得し、取得した画像に基づいて豆類ごとに良否判定をし、不良品であると判定された豆類を排除する。不良品であると判定された豆類について、一又は複数の撮像手段で撮像された画像に基づいて搬送手段の終端から放出後の移動ベクトルを算出し、算出された移動ベクトルに基づいて落下時の軌跡を豆類ごとに算出する。噴射手段は、搬送手段の終端から放出された複数の豆類のうち、不良品であると判定された豆類を、算出された軌跡に基づいて指定された位置からの圧縮空気の噴射により吹き飛ばして排除する。これにより、ベルトの移動方向に対して斜め方向に不良品であると判定された豆類が放出された場合であっても、豆類の落下軌跡が算出されていることから圧縮空気を噴射するノズルの位置を正確に決定することができ、不良品であると判定された豆類だけを正確に排除することが可能となる。
【００２０】
第２発明及び第８発明では、噴射手段は、圧縮空気を噴射するノズルを複数有しており、不良品であると判定された豆類の落下時の軌跡に対応する位置に配置されているノズルのみから圧縮空気を噴射する。これにより、不良品であると判定された豆類のみを正確に排除することが可能となる。
【００２１】
第３発明及び第９発明では、不良品であると判定された豆類の周囲に存在する良品であると判定された豆類との位置関係を算出し、算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射するノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定するので、圧縮空気を噴射するノズルを正しく決定するだけでなく、圧縮空気を噴射するタイミングについても正確に調整することができ、不良品であると判定された豆類のみを正確に排除することが可能となる。
【００２２】
第４発明及び第１０発明では、算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射するノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを、良品であると判定された豆類が不良品であると判定された豆類と同時に排除される可能性が低くなるよう決定する。圧縮空気を噴射するノズルの位置は連続的ではなく不連続であるので、豆類の位置関係によっては必ずしも不良品であると判定された豆類に近接するノズルから噴射しない方が不良品であると判定された豆類を確実に排除できる場合も生じうる。したがって、不良品であると判定された豆類と良品であると判定された豆類との位置関係に応じて、最も確実に不良品であると判定された豆類を排除できるノズルと圧縮空気を噴射するタイミングとを決定することにより、より正確に不良品であると判定された豆類のみを排除することが可能となる。
【００２３】
第５発明及び第１１発明では、算出された位置関係に応じて、不良品であると判定された豆類の中心座標を補正し、補正された中心座標に基づいて、圧縮空気を噴射するノズル及び圧縮空気を噴射するタイミングを決定する。不良品であると判定された豆類の補正された位置に基づくので、良品であると判定された豆類に影響を与えることなく不良品であると判定された豆類だけを正確に排除することが可能となる。
【００２４】
第６発明では、ベルトの終端のローラの頂部から水平方向に飛び出す速度で豆類を搬送するので、豆類がベルトの終端のローラの頂部から自由落下する自由落下曲線は、放出方向が搬送方向に対して斜め方向であった場合であってもベルトによる搬送速度により一意に定まり、不良品であると判定された豆類の近傍に存在する良品であると判定された豆類を誤って吹き飛ばす可能性を抑制することができ、不良品であると判定された豆類だけを正確に排除することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ベルトの移動方向に対して斜め方向に不良品であると判定された豆類が放出された場合であっても、豆類の落下軌跡が算出されていることから圧縮空気を噴射するノズルの位置を正確に決定することができ、不良品であると判定された豆類だけを正確に排除することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置の外観構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１係る豆類選別装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１係る豆類選別装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置の制御装置のＣＰＵの豆画像の分割処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置の豆の画像が互いに接触している場合の候補点の抽出方法を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置の移動ベクトル算出方法を示す模式図である。
【図７】臨界速度Ｖｔを求めるための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置の制御装置の機能ブロック図である。
【図９】従来の豆類選別装置における圧縮空気噴射ノズルの決定方法を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置における圧縮空気噴射ノズルの決定方法を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置における不良品であると判定された豆の中心座標の変更方法の説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置の制御装置のＣＰＵの中心座標補正処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係る豆類選別装置及び豆類選別方法について、図面に基づいて具体的に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。
【００２８】
また、本発明は多くの異なる態様にて実施することが可能であり、実施の形態の記載内容に限定して解釈されるべきものではない。実施の形態を通じて同じ要素には同一の符号を付している。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置の外観構成を示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置１は、供給装置２５の供給口２５ａから供給された各種の豆類を、ベルト（搬送手段）２０の上面に搭載する。なお、本実施の形態１における豆類とは、黒豆、大豆、金時豆等の豆全般を意味しており、以下、「豆」と記載する。
【００３０】
ベルト２０は、ローラ２１の回転により矢印方向に移動する。それに伴い、上面に搭載された豆も矢印方向に移動する。ローラ２１の回転速度を制御装置１０で制御することにより、豆の移動速度を制御することができる。
【００３１】
豆はローラ２１の頂部から放出されて自由落下する。自由落下する途中で、カメラ（撮像手段）３０ａ、３０ｂにより豆表面の画像を撮像する。カメラ３０ａ、３０ｂは、それぞれラインセンサカメラであり、それぞれ豆が自由落下する放物線上の異なる位置を撮像する。例えば、それぞれの位置において、０．１ｍｓ経過して豆が０．１ｍｍ移動する都度１ラインの一次元画像データを取得し、順次一次元画像データを集積することにより二次元画像を得ることができる。それぞれの位置で撮像された画像を解析することにより、自由落下する豆の軌跡を算出することができる。
【００３２】
ここで大切なことは、算出する軌跡は三次元軌跡であるという点である。ローラ２１の頂部から放出される豆は、ベルト２０の移動方向に放出されるものが多い。しかし、隣接する豆との位置関係や重なり具合、互いの干渉によって、ベルト２０の移動方向に対して斜め方向に放出される場合もありうる。したがって、豆の移動方向をカメラ３０ａ、３０ｂで撮像された画像に基づいて決定することで、自由落下する豆の軌跡を三次元軌跡として求めることが可能となる。
【００３３】
豆は、ローラ２１の頂部まで、すなわちベルト２０の終端にまで運ばれ、そこから放出されて自由落下する。良否判定により良品であると判定された豆は、ノズルから噴射される圧縮空気の影響を受けることなく、自由落下しながら手選用コンベア６０へと放出される。制御装置１０は、噴射装置（噴射手段）４０の動作を制御して、良否判定により不良品であると判定された豆が自由落下する軌跡上に位置するノズルから圧縮空気を噴射して、不良品であると判定された豆だけを不良品排出シューター５０へと誘導する。
【００３４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置１の制御装置１０の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置１の制御装置１０は、少なくともＣＰＵ（中央演算装置）１１、メモリ１２、記憶装置１３、Ｉ／Ｏインタフェース１４、ビデオインタフェース１５、通信インタフェース１６、接続インタフェース１７及び上述したハードウェアを接続する内部バス１８で構成されている。
【００３５】
ＣＰＵ１１は、内部バス１８を介して豆類選別装置１の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部の動作を制御するとともに、記憶装置１３に記憶しているコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。メモリ１２は、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の揮発性メモリで構成され、コンピュータプログラムの実行時にロードモジュールが展開され、コンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。
【００３６】
記憶装置１３は、内蔵される固定型記憶装置（ハードディスク）、ＲＯＭ等で構成されている。記憶装置１３に記憶しているコンピュータプログラムは、通信インタフェース１６を介して接続されている外部コンピュータからダウンロードされ、実行時には記憶装置１３からメモリ１２へ展開して実行される。もちろん、プログラム及びデータ等の情報を記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体からダウンロードされたコンピュータプログラムであっても良い。
【００３７】
接続インタフェース１７は内部バス１８に接続されており、豆類選別装置１の各種装置、例えばカメラ（撮像手段）３０（３０ａ、３０ｂ）、ローラ（搬送手段）２１、噴射装置（噴射手段）４０等と接続されており、それぞれの動作を制御する。不良品であると判定された豆の移動軌跡に応じて噴射装置４０による圧縮空気を噴射するノズル及び噴射タイミングを決定する。
【００３８】
通信インタフェース１６は内部バス１８に接続されており、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の外部のネットワークに接続されることにより、外部コンピュータとデータ送受信を行うことが可能となっている。
【００３９】
Ｉ／Ｏインタフェース１４は、キーボード、マウス等を含む入力装置３５と接続され、データの入力を受け付ける。また、ビデオインタフェース１５は、表示装置３６と接続され、所定の画像を表示する。
【００４０】
以下、上述した構成の豆類選別装置１の動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置１の制御装置１０の機能ブロック図である。図３において、制御装置１０の画像取得手段３０１は、カメラ３０ａ、３０ｂの動作を制御して、搬送手段であるベルト２０の終端から放出された豆を、自由落下中に撮像する。
【００４１】
良否判定手段３０２は、撮像された画像に基づいて豆ごとに良否判定する。豆１つ１つについて良否判定するためには、撮像された画像の中で豆が重なり合う、互いに接触する等により一体となっている部分の画像を、豆ごとの画像に分割することが好ましい。図４は、本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置１の制御装置１０のＣＰＵ１１の豆画像の分割処理の手順を示すフローチャートである。
【００４２】
図４において、制御装置１０のＣＰＵ１１は、豆の表面を撮像した画像を取得する（ステップＳ４０１）。ＣＰＵ１１は、取得した画像に対して二値化処理を実行して輪郭線を抽出する（ステップＳ４０２）。
【００４３】
具体的には、豆の表面を黒画素に、背景部分を白画素に、それぞれ二値化処理し、豆の画像の内部に点在する白画素部分を黒画素に補正する。これにより、豆の輪郭線をより明確に抽出することができる。
【００４４】
ＣＰＵ１１は、豆の画像の接触部分の端点の候補点を抽出する（ステップＳ４０３）。例えばハリスのコーナフィルタ等を用いることで、輪郭線の連続性を解析し、連続性が途切れている点を接触部分の端点の候補点として抽出する。より高い精度で豆の画像の接触部分の端点であるか否かを判断するために、コーナフィルタで抽出した複数の接触部分の端点の候補点が、画像を切断する対象として適当であるか否かを判断する。
【００４５】
判断する方法は、特に限定されるものではないが、例えば候補点の座標を中心とした一定の半径（半径１０画素）の円領域における黒画素の割合で判断しても良い。図５は、本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置１の豆の画像が互いに接触している場合の候補点の抽出方法を説明するための模式図である。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、豆の画像５１、５２が接触している場合、コーナフィルタにより候補点Ｐ１、Ｐ２が抽出される。また、豆の画像５２には、豆の輪郭線に突起等が生じており、候補点Ｐ３も抽出されている。
【００４７】
ここで、図５（ｂ）に示すように、候補点Ｐ１を中心とした半径１０画素の円領域５３について、黒画素の割合を算出する。黒画素の割合が所定の閾値の範囲内、例えば６０−９０％の範囲内である場合には、豆の画像の接触部分の端点の候補点として適当であると判断する。図５（ｂ）の場合は約８０％なので、豆の画像の接触部分の端点の候補点として適当であると判断することができる。図５（ｃ）の場合も、候補点Ｐ２を中心とした半径１０画素の円領域５４について、同様の判断をすることができる。
【００４８】
一方、図５（ｄ）の場合、候補点Ｐ３を中心とした半径１０画素の円領域５５について、黒画素の割合が約４０％なので、豆の画像の接触部分の候補点としては不適当（何らかの不良発生点）であると判断をすることができる。
【００４９】
図４に戻って、ＣＰＵ１１は、抽出された複数の候補点の中から一の候補点を選択して（ステップＳ４０４）、選択された一の候補点に近接する他の候補点が存在するか否かを判断する（ステップＳ４０５）。
【００５０】
具体的には、選択された一の候補点から所定の距離の範囲内に候補点が存在するか否かを判断する。ＣＰＵ１１が、選択された一の候補点に近接する他の候補点が存在すると判断した場合（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、選択された一の候補点と他の候補点との間を結ぶ線分上で、画素が白→黒→白と変化しているか否かを判断する（ステップＳ４０６）。
【００５１】
ＣＰＵ１１が、画素が白→黒→白と変化していると判断した場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、２つの候補点を結ぶ線分を、接触する豆の画像を分割する分割線を白画素として描画する（ステップＳ４０７）。
【００５２】
ＣＰＵ１１が、選択された一の候補点に近接する他の候補点が存在しないと判断した場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）、あるいはＣＰＵ１１が、選択された一の候補点と他の候補点との間を結ぶ線分上で、画素が白→黒→白と変化していないと判断した場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、すべての候補点を選択したか否かを判断する（ステップＳ４０８）。
【００５３】
ＣＰＵ１１が、まだ選択されていない候補点が存在すると判断した場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、他の候補点を選択して（ステップＳ４０９）、処理をステップＳ４０５へ戻して、上述した処理を繰り返す。ＣＰＵ１１が、すべての候補点が選択されたと判断した場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、処理を終了する。
【００５４】
図４に示す処理で、まだ分割することができなかった豆が存在しているか否かは、例えば撮像された豆の画像の面積比に基づいて判断しても良いし、周知の方法であれば何でも良い。これにより、撮像された画像の中で豆が互いに接触している場合であっても、確実に画像を分割することができ、１つ１つの豆ごとに良否判定を行うことができる。
【００５５】
図３に戻って、良否判定手段３０２は、撮像された画像に基づいて豆ごとに良否判定を行う。具体的には、１つ１つの豆の画像から輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線の連続性を解析することで、輪郭線が所定の連続性を維持しているか否かを判断する。連続性が維持できていない場合には、豆の周囲の近傍において、皮切れ、発芽等の不良が生じている豆、すなわち当該豆は不良品であると判定する。
【００５６】
移動ベクトル算出手段３０３は、良否判定手段３０２により不良品であると判定された豆について、カメラ３０ａ、３０ｂで撮像された画像に基づいて搬送手段であるベルト２０の終端から放出後の移動ベクトルを算出する。図６は、本発明の実施の形態１に係る豆類選別装置１の移動ベクトル算出方法を示す模式図である。
【００５７】
図６に示すように、ベルト２０の端部（終端）から放出された豆は、通常はベルト２０の移動方向へ放出され、例えば放出後４０ｍｍの位置に配置されているカメラ３０ａで豆の位置Ｑ１が撮像され、その後２０ｍｍ離れた位置に配置されているカメラ３０ｂで豆の位置Ｑ２が撮像される。豆の位置Ｑ１、Ｑ２に基づいて豆の移動速度Ｖ（＝搬送速度）及び噴射装置４０のどのノズル４１の位置を通過するかを算出することができる。図６の例では、ノズル４１ａの位置を通過するので、制御装置１０は、放出された豆の通過時にノズル４１ａから圧縮空気を噴射するよう制御する。
【００５８】
一方、ベルト２０の端部（終端）から放出された豆が互いに干渉することにより、ベルト２０の移動方向に対して斜め方向に放出される場合も生じうる。例えば放出後４０ｍｍの位置に配置されているカメラ３０ａで豆の位置Ｑ３が撮像され、その後２０ｍｍ離れた位置に配置されているカメラ３０ｂで豆の位置Ｑ４が撮像された場合、豆の位置Ｑ３、Ｑ４に基づいて豆の移動速度Ｖ’を算出する。
【００５９】
移動速度Ｖ’は、ベルト２０の移動方向に対して角度θ斜め方向なので、ベルト２０の移動方向をＸ軸方向、ベルト２０の移動方向に直交する方向をＹ軸方向とすると、移動速度Ｖ’は、Ｘ軸方向の速度ＶｘとＹ軸方向の速度Ｖｙとに分割された移動ベクトルを算出することができる。したがって、噴射装置４０のノズル４１を通過する時点で、Ｙ軸方向にどれだけずれたノズル４１の位置を通過するかを算出することができる。図６の例では、ノズル４１ｂの位置を通過するので、制御装置１０は、放出された豆の通過時にノズル４１ｂから圧縮空気を噴射するよう制御する。
【００６０】
図３に戻って、軌跡算出手段３０４は、算出された移動ベクトルに基づいて落下時の軌跡を豆ごとに算出する。具体的には、Ｘ軸方向の速度Ｖｘでの自由落下の軌跡と、Ｙ軸方向の速度ＶｙによるＹ軸方向への変位とで、三次元座標系における豆の軌跡を算出する。
【００６１】
豆類選別手段３０５は、良否判定手段３０２において不良であると判定された豆について、軌跡算出手段３０４で算出された軌跡に応じて、豆が通過する位置に対応する噴射装置４０のノズル４１の位置を決定する。
【００６２】
ベルト２０の終端、すなわちローラ２１の頂部まで移動した豆６１は、落下する。ベルト２０の移動速度に応じて、落下当初はローラ２１に沿って落下運動する場合もあれば、そのまま自由落下運動する場合も生じる。自由落下運動をする場合には、移動速度に応じて落下軌跡が一意に定まるので、噴射装置４０により確実に不良品であると判定された豆だけに圧縮空気を当てる（噴射する）ことができる。すなわち、制御装置１０は、不良品であると判定された豆６１の自由落下する軌跡を算出して、噴射装置４０に対して、不良品であると判定された豆６１が通過する位置に対応する位置に配置されているノズル４１からのみ圧縮空気を噴射するよう指示信号を送信する。
【００６３】
そこで、豆が確実に自由落下運動を開始する最低の移動速度を臨界速度Ｖｔとして算出する。図７は、臨界速度Ｖｔを求めるための説明図である。
【００６４】
まず、臨界速度Ｖｔは、ローラ２１の頂部Ｐを通過した直後から自由落下運動に移行する速度であるので、豆６１は、ローラ２１の頂部Ｐから水平方向に飛び出す速度とも言える。
【００６５】
次に、頂部Ｐの直上に豆６１が到達した場合、豆６１がローラ２１の表面に沿って移動したときの重心の軌跡は、豆６１のベルト２０表面からの重心高さとローラ２１の半径Ｒとの和をｒとして、（式１）で表す円運動と考えることができる。なお、（式１）は、原点をローラ２１の回転中心とし、上下方向をＺ軸（上方が正）、前後方向をＸ軸（移動方向が正）としている。
【００６６】
【数１】
0006732561.tif 000002
【００６７】
実際には、ローラ２１の上半分における移動軌跡だけを考えれば良いので、豆６１の重心位置は（式２）で表すことができる。
【００６８】
【数２】
0006732561.tif 000003
【００６９】
一方、頂部Ｐから自由落下運動に移行する場合の豆６１の重心の軌跡は、ベルト２０の移動速度をｖ、重力加速度をｇとして（式３）で表すことができる。
【００７０】
【数３】
0006732561.tif 000004
【００７１】
頂部Ｐからただちに自由落下運動するためには、Ｘが０以上ｒ以下の範囲で、Ｚ’がＺ以上である。例えばｒ＝１１．５ｍｍとし、重力加速度ｇ＝９８００ｍｍ／ｓ2 として、臨界速度Ｖｔは３３６ｍｍ／秒、すなわち２０．１ｍ／分となる。
【００７２】
臨界速度Ｖｔ以上の速度で頂部Ｐから放出することにより、豆６１のＸＺ平面における自由落下曲線が一意に定まるので、これにＹ軸方向の移動速度、及び放出時のベルト２０の幅方向の位置を決定することができれば、圧縮空気を噴射する噴射装置４０のノズル４１を正確に決定することができる。したがって、不良品であると判定された豆６１だけを確実に排除することができる。
【００７３】
以上のように本実施の形態１によれば、搬送手段であるベルト２０の移動方向に対して斜め方向に不良品であると判定された豆が放出された場合であっても、豆の落下する軌跡が算出されていることから圧縮空気を噴射する噴射装置４０のノズル４１の位置を正確に決定することができ、不良品であると判定された豆だけを正確に排除することが可能となる。
【００７４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置の外観構成は、実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置１は、不良品であると判定された豆と良品であると判定された豆との相対的な位置関係によって、圧縮空気を噴射する噴射装置４０のノズル４１の位置を制御する点で実施の形態１とは相違する。
【００７５】
以下、本実施の形態２に係る豆類選別装置１の動作について説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置１の制御装置１０の機能ブロック図である。図８において、制御装置１０の画像取得手段３０１は、カメラ３０ａ、３０ｂの動作を制御して、搬送手段であるベルト２０の終端から放出された豆を、自由落下中に撮像する。
【００７６】
良否判定手段３０２は、撮像された画像に基づいて豆ごとに良否判定する。実施の形態１と同様に、豆１つ１つについて良否判定できるように、撮像された画像の中で豆が重なり合う、互いに接触する等により一体となっている部分の画像を、豆ごとの画像に分割している。
【００７７】
良否判定手段３０２は、撮像された画像に基づいて豆ごとに良否判定を行う。具体的には、１つ１つの豆の画像から輪郭線を抽出し、抽出された輪郭線の連続性を解析することで、輪郭線が所定の連続性を維持しているか否かを判断する。連続性が維持できていない場合には、豆の周囲の近傍において、皮切れ、発芽等の不良が生じている豆、すなわち当該豆は不良品であると判定する。
【００７８】
移動ベクトル算出手段３０３は、良否判定手段３０２により不良品であると判定された豆について、カメラ３０ａ、３０ｂで撮像された画像に基づいて搬送手段であるベルト２０の終端から放出後の移動ベクトルを算出する。
【００７９】
軌跡算出手段３０４は、算出された移動ベクトルに基づいて落下時の軌跡を豆ごとに算出する。具体的には、Ｘ軸方向の速度Ｖｘでの自由落下の軌跡と、Ｙ軸方向の速度ＶｙによるＹ軸方向への変位とで、三次元座標系における豆の軌跡を算出する。
【００８０】
位置関係算出手段３０６は、不良品であると判定された豆を中心として、不良品であると判定された豆の周囲に存在する良品であると判定された豆との位置関係を算出する。制御装置１０は、算出された位置関係に応じて圧縮空気を噴射するノズル４１及びノズル４１から圧縮空気を噴射するタイミングを決定する。
【００８１】
図９は、従来の豆類選別装置１における圧縮空気噴射ノズルの決定方法を示す模式図であり、図１０は、本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置１における圧縮空気噴射ノズルの決定方法を示す模式図である。図９に示すように、一定間隔で配置されているノズル４１のうち、不良品であると判定された豆Ｂ３を排除するべく、豆Ｂ３に最も近接するノズル４１ａから圧縮空気を噴射させる。つまり、不良品であると判定された豆Ｂ３の位置のみを把握していれば足りる。
【００８２】
しかし、この方法で圧縮空気を噴射するノズル４１ａを決定する場合、良品であると判定される豆の位置次第では、良品であると判定された豆にも圧縮空気が当たり、良品であると判定された豆も排除される恐れがあるという問題があった。図９の例では、ノズル４１ａから圧縮空気を噴射した場合、噴射タイミングによっては不良品であると判定された豆Ｂ３だけでなく、良品であると判定された豆Ｂ１、Ｂ２まで排除される恐れがある。
【００８３】
そこで、本実施の形態２に係る豆類選別装置１では、不良品であると判定された豆Ｂ３を中心として、良品であると判定された豆Ｂ１、Ｂ２までの中心間距離と角度を算出して位置関係を把握し、位置関係に応じて、良品であると判定された豆Ｂ１、Ｂ２が不良品であると判定された豆Ｂ３と同時に排除される可能性が低くなるように、圧縮空気を噴射するノズル４１及び圧縮空気の噴射タイミングを変更している。図１０の例では、ノズル４１ｂから圧縮空気を噴射するように変更することで、不良品であると判定された豆Ｂ３のみを排除することが可能となっている。
【００８４】
位置関係に応じて、良品であると判定された豆Ｂ１、Ｂ２が不良品であると判定された豆Ｂ３と同時に排除される可能性が低くなるように、圧縮空気を噴射するノズル４１及び圧縮空気の噴射タイミングを変更する方法は、様々な方法が考えられる。例えば本実施の形態２では、不良品であると判定された豆Ｂ３と良品であると判定された豆Ｂ１、Ｂ２との距離及び角度に応じて、不良品であると判定された豆Ｂ３の位置、すなわち座標値を補正して、補正された座標値に基づいて圧縮空気を噴射するノズル４１及び圧縮空気の噴射タイミングを決定している。
【００８５】
具体的には、不良品であると判定された豆Ｂ３と良品であると判定された豆Ｂ１、Ｂ２との距離及び角度に応じて不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標を補正する位置補正手段３０７（図８参照）を備え、補正後の中心座標に基づいて圧縮空気を噴射するノズル４１及び圧縮空気の噴射タイミングを決定する。図１１は、本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置１における不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標の変更方法の説明図である。
【００８６】
図１１では、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標を（ｘ０，ｙ０）、良品であると判定された豆Ｂ１の中心座標を（ｘ１，ｙ１）、良品であると判定された豆Ｂ２の中心座標を（ｘ２，ｙ２）とする。この場合、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標から良品であると判定された豆Ｂ１の中心座標までの距離ｄ１及び方向θ１は、（式４）で求めることができる。なお、Ｙ軸方向とは豆の放出方向、Ｘ軸方向とは豆の放出方向に直交する、ノズル４１の長手方向とする。
【００８７】
【数４】
0006732561.tif 000005
【００８８】
同様に、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標から良品であると判定された豆Ｂ２の中心座標までの距離ｄ２及び方向θ２は、（式５）で求めることができる。
【００８９】
【数５】
0006732561.tif 000006
【００９０】
本実施の形態２では、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標からの距離が短いほど、不良品であると判定された豆Ｂ３へ噴射される圧縮空気の影響を受けやすいので、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標の補正値を大きくすることが好ましい。そこで、補正係数をｋとすると、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標からの距離の逆数に補正係数ｋを乗算することで、中心座標の補正ベクトルの大きさを求めることができる。
【００９１】
すなわち、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標の、良品であると判定された豆Ｂ１との位置関係に基づく補正ベクトルの大きさａ１と角度φ１は、（式６）で求めることができる。
【００９２】
【数６】
0006732561.tif 000007
【００９３】
同様に、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標の、良品であると判定された豆Ｂ２との位置関係に基づく補正ベクトルの大きさａ２と角度φ２は、（式７）で求めることができる。
【００９４】
【数７】
0006732561.tif 000008
【００９５】
このように求めた補正ベクトルのベクトル和を、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標（ｘ０，ｙ０）に加算することにより、不良品であると判定された豆Ｂ３の中心座標を補正することができる。
【００９６】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る豆類選別装置１の制御装置１０のＣＰＵ１１の中心座標補正処理の手順を示すフローチャートである。制御装置１０のＣＰＵ１１は、不良品であると判定された豆を決定し（ステップＳ１２０１）、決定された豆と、決定された豆の周囲に存在する、良品であると判定された豆との間の中心点ベクトル、具体的には両者の中心間距離と角度とを算出する（ステップＳ１２０２）。
【００９７】
ＣＰＵ１１は、良品であると判定された豆ごとに、中心点ベクトルに基づいて不良品であると判定された豆の中心座標を補正する補正ベクトルを算出する（ステップＳ１２０３）。ＣＰＵ１１は、算出された補正ベクトルを合成して（ステップＳ１２０４）、ベクトル和として不良品であると判定された豆の中心座標を補正する補正ベクトルを算出する（ステップＳ１２０５）。
【００９８】
ＣＰＵ１１は、算出された補正ベクトルに基づいて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向それぞれの補正量を算出して、補正された中心座標に基づいて、圧縮空気を噴射するノズル４１の位置を決定する（ステップＳ１２０６）。これにより、不良品であると判定された豆が補正された中心座標に存在すると仮定して圧縮空気を噴射するノズル４１の位置を決定することで、良品であると判定された豆を誤って排除する可能性を低減することができる。
【００９９】
なお、豆の放出方向（Ｙ軸方向）についても補正できるので、圧縮空気を噴射するタイミングについても効果的に変更することが可能となる。
【０１００】
図８に戻って、豆類選別手段３０５は、良否判定手段３０２において不良であると判定された豆について、軌跡算出手段３０４で算出された軌跡及び位置関係算出手段３０６で算出されて記憶されている位置関係に基づいて補正された中心座標に応じて、豆が通過する位置に対応し、しかも良品であると判定された豆を誤って排除する可能性の低い噴射装置４０のノズル４１の位置を決定する。そして、圧縮空気を噴射するタイミングも、補正された中心座標に応じて決定することができる。
【０１０１】
以上のように本実施の形態２によれば、搬送手段であるベルト２０の移動方向に対して斜め方向に不良品であると判定された豆が放出された場合であっても、豆の落下する軌跡が算出されていることから圧縮空気を噴射する噴射装置４０のノズル４１の位置を正確に決定することができ、不良品であると判定された豆だけを正確に排除することが可能となる。
【０１０２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変更、改良等が可能である。例えば、カメラ３０ａ、３０ｂは、ラインセンサカメラを採用しているが、豆の表面を撮像することができるカメラであれば特に限定されるものではない。また、上記実施例ではカメラを２基備えているが、確実に豆の表面を撮像できるカメラ、例えば二次元センサカメラ等であれば、１基でも構わない。いずれの場合も一定の時間間隔で連続して豆の表面を撮像することにより、ベルト２０の端部（終端）から放出された豆の移動ベクトルを確実に算出することが可能となる。
【０１０３】
また、実施の形態２における、位置関係に応じて、良品であると判定された豆Ｂ１、Ｂ２が不良品であると判定された豆Ｂ３と同時に排除される可能性が低くなるように、圧縮空気を噴射するノズル４１及び圧縮空気の噴射タイミングを変更する方法についても、実施の形態２に開示された、不良品であると判定された豆の中心座標の補正に限定されるものではなく、例えばＸ軸方向の変位、Ｙ軸方向の変位を別個に算出して、それぞれ圧縮空気を噴射する噴射装置４０のノズル４１の位置の決定、圧縮空気の噴射タイミングの変更に用いる方法であっても良い。
【符号の説明】
【０１０４】
１  豆類選別装置
１０  制御装置
１１  ＣＰＵ
１２  メモリ
１３  記憶装置
２０  ベルト（搬送手段）
２１  ローラ（搬送手段）
３０ａ、３０ｂ  カメラ（撮像手段）
４０  噴射装置（噴射手段）
【図１】
0006732561.tif 000009
【図２】
0006732561.tif 000010
【図３】
0006732561.tif 000011
【図４】
0006732561.tif 000012
【図５】
0006732561.tif 000013
【図６】
0006732561.tif 000014
【図７】
0006732561.tif 000015
【図８】
0006732561.tif 000016
【図９】
0006732561.tif 000017
【図１０】
0006732561.tif 000018
【図１１】
0006732561.tif 000019
【図１２】
0006732561.tif 000020