(57)【要約】【課題】被検査体としての苺１の下面を載置する搬送トレイ２の下面側を含めて複数の部分を同時に撮像して判定できるようにする。【解決手段】苺１を載置した透明な搬送トレイ２の外周部２ａの下面側に対して浮揚手段２０により浮揚力を与えて、搬送トレイ２を載置部から浮揚させ、浮揚状態の搬送トレイ２より下面方向及び上面方向の複数方向から苺１の下面を含む複数箇所を、レンズ部７が設けられた複数本の光ファイバ６を備えた撮像手段９にて同時に撮像し、表示装置１１の単一の画面に、前記各光ファイバ６による撮像画面データを同時に表示させることにより、苺１の表面の複数の部分を同時に認識して、迅速に判定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
果実等の立体状の被検査体を載置した透明な搬送トレイを載置部から浮揚させる浮揚手段と、
前記浮揚状態の搬送トレイより下面方向及び上面方向の複数方向から被検査体を撮像する撮像手段とを備えたことを特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
前記浮揚手段は、前記搬送トレイの下面外周部位に対して浮揚力を付与することを特徴とする請求項１に記載の画像認識装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、先端にそれぞれレンズ部を設けた複数本の光ファイバを備えて、前記各光ファイバを支持する支持体を前記被検査体及び透明トレイに対して接近及び離間するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の画像認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送トレイに載置された苺等の果実等の立体状の被検査体を複数方向から同時に撮像できる画像認識装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蜜柑等の果実である被検査体をカラービデオカメラ等の撮像装置で撮像して得られた撮像画面データを処理して、果実の大きさ、成熟度等の等級判定することは、特許文献１及び２等にて知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−９１５５０号公報
【特許文献２】
特開平８−２２５１４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各先行技術では、１台のカラービデオカメラで被検査体を一度に一方向からのみ撮像できるだけであるから、例えば、被検査体の上面の画像データのほか、被検査体の下面の画像データを得るには、被検査体を反転装置で１８０度反転させてから再度撮像する必要があるため、一つの被検査体を判定するために時間が掛かり、作業能率が悪いという問題と、反転装置を必要とするから装置が高価になると共に、例えば苺等のように熟した被検査体の表面が柔らかくデリケートであるものを反転させていると、そのこと自体で被検査体の表面が崩れる等、品質の劣化を招くという問題もあった。
【０００５】
本発明は、これらの従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、透明な搬送トレイに載置したままで被検査体を複数の方向から同時に撮像できて、被検査体を傷つけないようにすると共に判定作業を迅速にできる画像認識装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の画像認識装置は、果実等の立体状の被検査体を載置した透明な搬送トレイを載置部から浮揚させる浮揚手段と、前記浮揚状態の搬送トレイより下面方向及び上面方向の複数方向から被検査体を撮像する撮像手段とを備えたものである。
【０００７】
そして、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像認識装置において、前記浮揚手段は、前記搬送トレイの下面外周部位に対して浮揚力を付与するように構成したものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像認識装置において、前記撮像手段は、先端にそれぞれレンズ部を設けた複数本の光ファイバを備えて、前記各光ファイバを支持する支持体を前記被検査体及び透明トレイに対して接近及び離間するように構成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を具体化した実施形態について説明する。図１（ａ）は本発明に係る画像認識装置の概略平面図、図１（ｂ）は浮揚手段の第１実施形態の平面図、図２（ａ）及び図２（ｂ）は浮揚手段の第１実施形態の側面から見た説明図、図３は浮揚手段の第２実施形態の側断面図、図４は撮像手段の実施形態を示す側面図、図５は要部斜視図、図６は浮揚手段の第３実施形態の側面から見た説明図である。
【００１０】
果実の一例としての苺１は透明な材質、例えば透明な合成樹脂等から成る小型の搬送トレイ２に１個ずつ載置され、その搬送トレイ２は不透明な材質のフリーパン３上に載せられて、図示しない荷受け部から搬送コンベヤ等の移送ライン４に沿って移動され、本発明の画像認識装置５が備えられた判別部Ａへ搬送されるものとする（図１（ａ）参照）。
【００１１】
なお、フリーパン３には搬送される物品の固体別の認識のためのＩＤチップ（図示せず）が埋め込み等により装着されている。また、フリーパン３の平面部略中央には搬送トレイ２の載置位置がずれないようにする突起等の嵌合部３ａが形成されている。
【００１２】
図１に示すように、画像認識装置５は、先端にレンズ部７を備えた複数本の光ファイバ６とこの複数の光ファイバ６の基端部を束ねた接続部６ａを介して接続される単一のカラービデオカメラ等のカメラ部８とを有する撮像手段９と、この撮像手段９により得られた撮像画面データを処理するコンピュータ等の画像処理装置１０と、カラーＣＲＴディスプレイ又はＴＦＴ液晶、ＥＬ液晶、ＦＥＤ液晶等のカラー液晶ディスプレイ等のカラー表示装置１１と、判別結果の出力装置１２とを備える。
【００１３】
また、判定部Ａには、ここで一旦停止させたフリーパン３のＩＤチップから識別信号を読取るための読取り部１５と、前記搬送トレイ２を移送ライン４の上面から適宜寸法だけ浮揚させるための浮揚手段２０とが配置されている。
【００１４】
浮揚手段２０の第１実施形態は図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すようにエア力によるものであって、搬送トレイ２は平面視円形状でその外周部位は断面が下向きの傘状の空気溜め部２ａがリング状に形成されている。浮揚手段２０における機枠２１には、平面視において、フリーパン３の移送方向と直交する方向に延びる一対の筒状のアーム２２、２２の間隔（前記移送方向の間隔）を拡狭させる第１アクチュエータ２３と、この第１アクチュエータ２３ごと、前記一対のアーム２２、２２を昇降させる第２アクチュエータ２７とが配置されている。第１アクチュエータ２３及び第２アクチュエータ２７はそれぞれエアシリンダ等であっても良いし、正逆回転可能なステップモータであっても良い。前記一対のアーム２２、２２の断面筒状の先端部２２ａ，２２ａは平面視で略半円弧状に形成され、その半径は、搬送トレイ２における外周部位の空気溜め部２ａの平面視形状に略一致している。
【００１５】
前記各先端部２２ａ，２２ａの上面には、圧縮空気を前記空気溜め部２ａに向かって噴射するための多数のノズル２４が適宜間隔で穿設され、前記各アーム２２の基端には圧縮空気の供給部（タンク等）２５からのホース２６が接続されている（図１（ｂ）参照）。なお、各先端部２２ａ，２２ａの先端部（自由端）は閉じていることはいうまでもない。
【００１６】
この構成により、苺１は搬送トレイ２に１個ずつ載置され、その搬送トレイ２はフリーパン３上に載せられて移送ライン４によって移送される。判定部Ａでフリーパン３が一旦停止するまでは、前記第１アクチュエータ２３を作動させて前記一対の半円弧状の先端部２２ａ，２２ａの間隔が搬送トレイ２の外周より広い間隔に拡げられ、且つ第２アクチュエータ２７の作動により、一対の先端部２２ａ，２２ａが前記搬送トレイ２上の苺１よりも上の位置に保持されている。これにより、フリーパン３と搬送トレイ２並びに被検査体である苺１はアーム２２及び先端部２２ａ，２２ａと干渉しない。
【００１７】
フリーパン３が停止した後、前記第２アクチュエータ２７を作動させて、前記一対の先端部２２ａ，２２ａがフリーパン３の上面と搬送トレイ２の空気溜め部２ａとの上下隙間に位置するように下降させた後、第１アクチュエータ２３を作動させて、一対の先端部２２ａ，２２ａの間隔を狭めて、当該一対の先端部２２ａ，２２ａを搬送トレイ２の空気溜め部２ａの下方に位置させる。  この状態で、前記供給部２５から圧縮空気を一対の筒状のアーム２２、２２に送り、両先端部２２ａ，２２ａのノズル２４から圧縮空気を噴射させると、その空気が空気溜め部２ａで受けられ、苺１を載せた搬送トレイ２が適宜高さまで浮揚する。
【００１８】
この浮揚状態の搬送トレイ２の上面及び下面に対して撮像手段９を接近させて、当該搬送トレイ２に載置された苺１の複数の箇所を同時に撮像して、被検査体である苺の大きさ、や品質（等級）を判定するのである。
【００１９】
この場合、撮像手段９の実施形態としての前記各光ファイバ６は可撓性を有するものであるので、少なくとも各光ファイバ６の先端部から中途部までをワイヤ状の支持体１３にてらせん状に巻回して支持させ、被検査体である苺１の表面の複数の箇所を例えば左右、前後、斜め上下（もしくは真上と真下）の箇所から撮像できるように配置する（図２、図４及び図５参照）。
【００２０】
作動装置１４により前記支持体１３の少なくとも一部を移動させて、各光ファイバ６の先端のレンズ部７が搬送トレイ２の上面及び下面側から被検査体である苺１の表面に対して接近する位置と、苺１の表面から離れた位置とに選択的に配置させるためのものであり、その一例として、例えば、支持体１３の少なくとも一部をＴｉ−Ｎｉ合金やＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金等の形状記憶合金で形成する。その場合、支持体に添設したヒータ（図示せず）で記憶合金部を所定温度に加熱するように作動装置１４を働かせると、図４の二点鎖線に示すように、各光ファイバ６の先端部が苺１から上方及び下方等において離間し、作動装置１４における冷風を前記記憶合金部をに吹きかけて冷却すると、図４の実線で示すように各光ファイバ６の先端部（レンズ部７）が苺１の複数の部分に対して各方向から接近するように支持体１３が変位するのである。
【００２１】
前記複数の光ファイバ６により撮像した撮像画面データを一つの表示装置１１の画面に一度に表示するように構成する。図示実施形態では、６本の光ファイバが配置されているので、表示装置１１には６画面が一度（同時）に表示される。
【００２２】
被検査体としての立体状の苺１の品質（等級）を判定するには、その被検査体の大きさと、表面の熟した色（赤み）の度合いと、その色の分布面積の大小等を判別するために、前記６本の光ファイバ６により得られた６つの撮像画面データから判定するものであり、前記画像処理装置１０に予めインストールされた判定基準のためのソフト（アプリケーションプログラム）により、判定を実行する。また、前記表示装置１１を観察する作業者の目視によって判定を実行しても良い。
【００２３】
前記撮像手段９による被検査体の撮像作業が終了すると、前記作動装置１４を作動させて、光ファイバ６が搬送トレイ２の下面側から離れたのち上昇させると共に搬送トレイ２の上面側で苺１の表面に接近していた光ファイバ６も離れて上昇させて、全ての光ファイバ６が搬送トレイ２及びフリーパン３の移動に邪魔ならない位置に保持される。この後、ノズル２４からの圧縮空気の噴射を停止させて、搬送トレイ２の浮揚を解除し、当該搬送トレイ２がフリーパン３に載置された後に、前記第１アクチュエータ２３を作動させて、前記一対の筒状のアーム２２、２２の間隔を拡げ、両先端部２２ａ，２２ａを搬送トレイ２の空気溜め部２ａより外周に位置させる。その後第２アクチュエータ２７を作動させて、搬送トレイ２上の苺１よりも上方まで両先端部２２ａ，２２ａが来るように両アーム２２、２２を上昇させて位置保持する。この後、移送ライン４を作動させてフリーパン３を移送させる。
【００２４】
これらの、アーム２２、２２の作動、圧縮空気の噴射、光ファイバ６の移動、撮像手段９による撮像等の動作を、移送ライン４でのフリーパン３の移動、停止に同期させて一連のシーケンス制御で実行して良い。
【００２５】
なお、判定結果は、フリーパン３のＩＤチップの識別番号ごとに記憶され、搬送ラインの搬送下流側に設けた図示しない選別装置に前記出力装置１２に信号を送り、選別装置ではフリーパンのＩＤチップを読み取って、級別の選別ラインに所定のフリーパンが搬送されるようして選別できるのである。
【００２６】
図３に示す、浮揚手段２０の第２実施形態は、機械的なものであって、搬送トレイ２は平面視円形状でその外周部位２ａ′は平坦なリング板状に形成されている。浮揚手段２０における機枠２１には、平面視において、フリーパン３の移送方向と直交する方向に延びる一対のアーム２２、２２の間隔を拡狭させる第１アクチュエータ２３と、この第１アクチュエータ２３ごと、前記一対のアーム２２、２２を昇降させる第２アクチュエータ２７とが配置されている。第１アクチュエータ２３及び第２アクチュエータ２７はそれぞれエアシリンダ等であっても良いし、正逆回転可能なステップモータであっても良い。前記一対のアーム２２、２２の先端部２２ａ，２２ａは平面視で略半円弧状に形成され、その半径は、搬送トレイ２における外周部位２ａ′のリング板状の部分に略一致している。第２実施形態では、前記一対のアーム２２、２２の先端部２２ａ，２２ａに圧縮空気を供給しない点が相違しており、前記両先端部２２ａ，２２ａを搬送トレイ２の外周部位２ａ′下面に当接させた状態で第２アクチュエータ２７を作動させて搬送トレイ２を持ち上げることで、当該搬送トレイ２をフリーパン３に対して浮揚状態にするものである。その他の作動のタイミングや撮像手段９の構成、作用は、第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００２７】
図６は浮揚手段２０の第３実施形態を示し、搬送トレイ２における外周部位２ａ′はリング板状に形成され、その外周部位２ａ′の下面には、リング状且つ平板状に形成された永久磁石２９が固定されている。他方、機枠２１には、平面視において、フリーパン３の移送方向と直交する方向に延びる一対のアーム２２、２２の間隔を拡狭させる第１アクチュエータ２３と、この第１アクチュエータ２３ごと、前記一対のアーム２２、２２を昇降させる第２アクチュエータ２７とが配置されている。前記一対のアーム２２、２２の先端部には、平面視で半円リング状に形成された電磁石３０、３０を固定する。この電磁石３０３０を合わせた状態のときの平面視形状は、前記永久磁石２９の平面視形状と略一致している。また、前記電磁石３０、３０はＯＮ・ＯＦＦのスイッチ制御可能な電源装置３１にコード３２にて接続されている。
【００２８】
この第３実施形態によれば、判定部Ａでフリーパン３が一旦停止するまでは、前記第１アクチュエータ２３を作動させて前記一対の半円弧状の電磁石３０、３０の間隔が搬送トレイ２の外周より広い間隔に拡げられ、且つ第２アクチュエータ２７の作動により、一対の電磁石３０、３０が前記搬送トレイ２上の苺１よりも上の位置に保持されている。フリーパン３が停止した後、前記第２アクチュエータ２７を作動させて、前記一対の電磁石３０、３０をフリーパン３の上面と搬送トレイ２の外周部２ａ′下面の永久磁石２９、２９との上下隙間に位置するように下降させた後、第１アクチュエータ２３を作動させて、一対の電磁石３０、３０の間隔を狭めて、当該一対の電磁石３０、３０を搬送トレイ２における永久磁石２９、２９と対峙させる。この状態で、電源装置３１から電力を供給して一対の電磁石３０、３０を磁化し、前記永久磁石２９、２９との間で反発力を付与して苺１ごと搬送トレイ２を適宜高さまで浮揚させる。この浮揚状態で前記撮像手段９により透明な搬送トレイ２の載置された苺１の下面等を撮像して撮像画面データを得ることは前記各実施形態と同じである。
【００２９】
撮像作業が終了すると、前記作動装置１４を作動させて、光ファイバ６が搬送トレイ２の下面側から離れたのち上昇させると共に搬送トレイ２の上面側で苺１の表面に接近していた光ファイバ６も離れて上昇させて、全ての光ファイバ６が搬送トレイ２及びフリーパン３の移動に邪魔ならない位置に保持される。この後、電磁石３０、３０に対する電力をＯＦＦさせて、搬送トレイ２の浮揚を解除し、当該搬送トレイ２がフリーパン３に載置された後に、前記第１アクチュエータ２３を作動させて、前記一対の筒状のアーム２２、２２の間隔を拡げ、両電磁石３０、３０を搬送トレイ２の外周部２ａ′より外周に位置させる。その後第２アクチュエータ２７を作動させて、搬送トレイ２上の苺１よりも上方まで両電磁石３０、３０が来るように両アーム２２、２２を上昇させて位置保持する。この後、移送ライン４を作動させてフリーパン３を移送させるのである。
【００３０】
前記各実施形態において、作動装置１４により、支持体１３を水平方向及び上下方向に機械的に移動させて、光ファイバ６の先端部が苺１及び搬送トレイ２に対して接近及び離間するように構成しても良い。
【００３１】
本発明においては、被検査体は苺ばかりでなく、その他の果実や野菜等にも適用できることはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明によれば、透明な搬送トレイに載せられた立体状の被検査体はその下面及び上面を含めて複数の箇所を同時に撮像できるから、被検査体を反転させる必要がなく、当該被検査体を傷つけることなく、被検査体の大きさや等級を迅速に判別できるという効果を奏する。
【００３３】
そして、請求項２に記載の発明によれば、浮揚手段は、前記搬送トレイの下面外周部位に対して浮揚力を付与するように構成したものであるから、搬送トレイを浮揚させた状態のときに、前記外周部に対する浮揚手段に邪魔されることなく、当該搬送トレイの略中心部に載置されている被検査体の下面を撮像するための撮像手段を接近させることができ、被検査体を確実に判別できるという効果を奏する。
【００３４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像認識装置において、前記撮像手段は、先端にそれぞれレンズ部を設けた複数本の光ファイバを備えて、前記各光ファイバを支持する支持体を前記被検査体及び透明トレイに対して接近及び離間するように構成したものである。
【００３５】
従って、搬送トレイ上の被検査体を複数の方向から撮像する時の例えば搬送下流側から被検査体に接近させた光ファイバの先端部（レンズ部）を、撮像作業後には搬送トレイ及び被検査体の搬送の邪魔にならない箇所に支持体にて移動させることができる。換言すると、撮像時のみ被検査体に接近させるように光ファイバを移動できるから、被検査体が小さくても、その被検査体の表面に近接するようにレンズ部を配置できて、鮮明で大きい撮像画面データを得ることができ、画像の認識、判定を正確にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の画像認識装置の概略平面図、（ｂ）は浮揚手段の第１実施形態の平面図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態における搬送トレイの浮揚状態及び撮像状態を示す側断面図、（ｂ）は浮揚前及び浮揚解除後の状態を示す側断面図である。
【図３】浮揚手段の第２実施形態を示す側断面図である。
【図４】本発明の画像認識装置の概略ブロック図である。
【図５】搬送トレイに載った被検査体としての苺の上面及び下面の複数の箇所を同時に撮像する光ファイバの配置例を示す斜視図である。
【図６】浮揚手段の第３実施形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
１        被検査体としての苺
２        搬送トレイ
２ａ，２ａ′    外周部
３        フリーパン
４        移送ライン
５        画像認識装置
６        光ファイバ
７        レンズ部
８        カメラ部
９        撮像手段
１０        画像処理装置
１１        表示装置
１２        出力装置
１３        支持体
１４        作動装置
１５        読取り部
２０        浮揚手段
２２、２２      アーム
２２ａ，２２ａ    先端部
２３        第１アクチュエータ
２４        ノズル
２５        圧縮空気の供給部
２７        第２アクチュエータ
２９        永久磁石
３０        電磁石
３１        電源装置
【図１】
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【図２】
2004198297.tif 000004
【図３】
2004198297.tif 000005
【図４】
2004198297.tif 000006
【図５】
2004198297.tif 000007
【図６】
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