(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送コンベアの段差部において、合わせ鏡に対向配置したカメラで被選別物の外形形状や変色部の抽出を行なう精選別方法において、平面視Ｖ字状に二面を１２０°の合わせ角度で連結した合わせ鏡の連結部を含む中心面を該搬送コンベアの走行方向前方に前記合わせ鏡の二面が均等に向けられ、被選別物であるエダマメ莢の落下位置を前記中心面上に一致させてその長手方向を垂直状態で落下させ、その落下位置直上に照明部を設け、前記カメラを該中心面上前方で合わせ鏡に対向配置し、エダマメ莢の正面及び両側面により、正面像と二面から得られる各側面の各虚像とで、不要な多くの画像を取り込むことなく影のない鮮明な三画像を取得し、画像処理部でエダマメ莢を精選するエダマメ莢の精選別方法。
【請求項２】
上位の搬入コンベアと、該搬入コンベアと所定の段差を配した段差部を介して下位の搬出コンベアを連接し、両コンベア間の段差部に合わせ鏡が配置され、合わせ鏡にカメラが対向配置されて成る被選別物の精選別装置において、
前記段差部を四角筒状の画像取得部に内設し、該画像取得部内で前記合わせ鏡の二面である両鏡面を合わせ角度１２０°で連結した連結部を含む中心面を両コンベアの走行方向前方に向けるとともに、該鏡面の連結部を搬入コンベアの前端より所要距離後方へ位置して配設し、合わせ鏡の上方で搬入コンベアの前端下方の所要位置に、エダマメ莢の姿勢を垂直状態に制御する姿勢調節構造を設け、前記中心面上で前端を下方に向けて垂直状態で落下するエダマメ莢の落下位置直上で前記画像取得部の上部に照明部を設け、前記カメラを前記鏡面の連結部の中心面上前方で前記姿勢調節構造の下方に両鏡面に対向して四角筒状の画像取得部に配設して成るエダマメ莢の精選別装置。
【請求項３】
前記姿勢調節構造が、ガイド体の上端に係着される逆Ｕ状の溝形部材と該溝形部材に立設された立設部とから成る係合体と、係合体に邪魔板が揺動固定自在に支持されて成る邪魔板支持手段において、
係合体が立設部としてＴ字駒が立設される一対の移動子と、該移動子を位置決めする固定ネジとから成り、邪魔板が姿勢安定板として前記移動子のＴ字駒を案内するＴ字溝が下面に貫設され、上部両端に軸受が立設された支持体において該軸受に挿通された係止ネジのネジ軸によって傾斜姿勢が調節自在とされて成る請求項２記載のエダマメ莢の精選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業のエダマメ栽培におけるエダマメ莢の光学的選別技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
秋田県のエダマメ栽培は、平成１４年度作付け面積が７７４ha、収穫量が３５９０tと主要野菜の一つになっている。主な栽培品種は、早生種のサッポロミドリ、中生種のユキムスメ、中晩生種の錦秋、晩生種の秘伝等である。
エダマメ栽培では、播種や中耕培土、防除、収穫、脱莢、粗選別までの作業が機械化されており、手作業と比較して作業能率が大きく向上している。しかし、県内主要な生産地の出荷基準は、莢の充実や色等から三等級に分類しているため、上位等級の出荷には機械を利用した粗選別の後に人力での精選別作業が必要となり、作業能率が大幅に低減する。一方、エダマメは収穫後の鮮度低下が大きいため早期予冷が必要で、精選別作業の高能率化が求められている。高能率化に必要なエダマメの自動選別機は、莢の両面から傷や褐変などの変色部、莢の形状、粒数を高速に認識させる機能が必要で、マシンビジョンの複数化や遺伝的アルゴリズムを利用した形状判別手法の実験例があるが、研究室内の試験に止まり実用化まで至っていない現状にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、エダマメ莢の精選別作業の省力化、高能率化を達成できるエダマメ莢の精選別方法とその精選別装置の提供をその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決する請求項１に記載したエダマメ莢の精選別方法は、搬送コンベアの段差部において、合わせ鏡に対向配置したカメラで被選別物の外形形状や変色部の抽出を行なう精選別方法において、
前記搬送コンベアの幅方向中心であるコンベア中心に、平面視Ｖ字状に二面を１２０°の合わせ角度で連結した合わせ鏡の連結部を含む中心面を該搬送コンベアの走行方向前方に前記合わせ鏡の二面が均等に向けられ、被選別物であるエダマメ莢の落下位置を前記中心面上に一致させてその長手方向を垂直状態で落下させ、その落下位置直上に照明部を設け、前記カメラをＣＣＤカメラとして該中心面上前方で合わせ鏡に対向配置し、エダマメ莢の正面及び両側面により、正面像と二面から得られる各側面の各虚像とで、不要な多くの画像を取り込むことなく、影のない鮮明な三画像を取得し、画像処理部で該莢を精選して成る。
請求項２に記載したエダマメ莢の精選別装置は、上位の搬入コンベアと、該搬入コンベアと所定の段差を配した段差部を介して下位の搬出コンベアを連接し、両コンベア間の段差部に合わせ鏡が配置され、合わせ鏡にカメラが対向配置されて成る被選別物の精選別装置において、
前記段差部を四角筒状の画像取得部に内設し、該画像取得部内で前記合わせ鏡の二面である両鏡面を合わせ角度１２０°で連結した連結部を含む中心面を、両コンベアの走行方向前方に向けるとともに、該鏡面の連結部を搬入コンベアの前端より所要距離後方へ位置して配設し、合わせ鏡の上方で搬入コンベアの前端下方の所要位置に、エダマメ莢の姿勢を垂直状態に制御する姿勢調節構造を設け、前記中心面上で前端を下方に向けて垂直状態で落下するエダマメ莢の落下位置直上で前記画像取得部の上部に照明部を設け、前記カメラをＣＣＤカメラとして前記鏡面の連結部の中心面上前方で前記姿勢調節構造の下方に両鏡面に対向して四角筒状の画像取得部に配設して成る。
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載したエダマメ莢の精選別装置において、
前記姿勢調節構造が、ガイド体の上端に係着される逆Ｕ状の溝形部材と該溝形部材に立設された立設部とから成る係合体と、係合体に邪魔板が揺動固定自在に支持されて成る邪魔板支持手段において、
係合体が立設部としてＴ字駒が立設される一対の移動子と、該移動子を位置決めする固定ネジとから成り、邪魔板が姿勢安定板として、前記移動子のＴ字駒を案内するＴ字溝が下面に貫設され、上部両端に軸受が立設された支持体において、該軸受に挿通された係止ネジのネジ軸によって傾斜姿勢が調節自在とされて成る。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、搬入コンベアと搬出コンベアの段差部において、両コンベアの幅方向中心であるコンベア中心に合わせ角度１２０°の合わせ鏡のその連結部を含む中心面を合致させて両鏡面を両コンベアの走行方向前方へ向け、この中心面上で合わせ鏡の前方にＣＣＤカメラを対向配置して、該合わせ鏡の連結部の近傍で両者間に中心面上垂直にエダマメ莢を落下させて画像を取得するものであるから、その画像は長手方向を垂直状態としたエダマメ莢の正面像と左右側面の各虚像との三画像であり、しかも、前記段差部を内設する画像取得部のエダマメ莢の落下位置直上に照明部を設けたから、画像中の影が入ることなく鮮明なものとなり、したがって、エダマメ莢の外形形状と傷や褐変などの変色部をＣＣＤカメラで高速に画像処理でき、この処理情報によって精選別作業が省力化と高能率化が達成され、延いては栽培面積の拡大を誘発させて農家所得の増大に資するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
画像取得部に進入する上位の搬入コンベア上には、エダマメ莢がその長手方向を搬入方向に整列され、各個の識別がなされて段差部で下位の搬出コンベア上に落下されるが、このときエダマメ莢は姿勢安定板によってその姿勢が長手方向を垂直方向として制御される。姿勢安定板は落下するエダマメ莢の長手方向の後部が反転してその前後が逆転するのを防ぎ、その後部の反転貫性力に対して反力を付与し、前後が垂直状態となって落下させるから、搬入速度やエダマメ莢の性状に対応して姿勢安定板の鏡面上での取着位置や傾斜角度が選択される。一定条件下では固定的な形態で良いが処理するエダマメ莢の性状や搬入速度の変化に対しては、姿勢安定板が鏡面上で前後調節自在と傾斜角度調節自在により対応する。合わせ鏡の連結部の中心面上に垂直状態で落下するエダマメ莢は、その前方に構えるＣＣＤカメラで正面像と両側面の鏡面上の虚像との三画像として取得され、画像取得部で莢の外形形状と傷や褐変などの変色部の抽出を行うもので、この処理情報に基づき本発明以外の公知技術による不良のエダマメ莢は搬出コンベア上から除外される。
【実施例】
【０００７】
本発明のエダマメ莢の精選別方法を施したエダマメ莢の精選別装置Ａを実施例により説明すると、図１、図２に示すように、四角筒状の画像取得部１に対して、上下方向中間部の右方の開口部２から上位の搬入コンベア３を挿入支持し、搬入コンベア３より１５０mm以上の下方で搬入コンベア３と所要寸法オーバーラップして下位の搬出コンベア４を画像取得部１の下方に配設し、両コンベア３、４の段差部５には二面を１２０°の合わせ角度で連結した合わせ鏡６を、その連結部７を含む中心面を両コンベア３、４の幅方向中心であるコンベア中心に合致させるとともに、その連結部７を搬入コンベア３の前端部（エダマメ莢の落下位置）より１０mm後退した状態で設け、合わせ鏡６の上部には連結部７から４０mmの位置に姿勢安定板８を所要の傾斜角度を保って設け、そしてエダマメ莢１１の落下位置直上には図３に示すように、仮想線で示す照明部９を設け、連結部７の中心面上で姿勢安定板８の下方において画像取得部１の左方にＣＣＤカメラ１０を装着して成る。
【０００８】
このようにして成る精選別装置Ａは、搬入コンベア３で個体が光センサーなどの個体識別手段（図外）で識別されたエダマメ莢１１を画像取得部１へ順次に搬入し、先端部から落下したエダマメ莢１１は姿勢安定板８で姿勢が前を下にした垂直状態に制御され、姿勢安定板８の直下で合わせ鏡６の連結部７の中心面上の左方（前方）に構えるＣＣＤカメラ１０は、図４に示すように正面像１２とその左右の鏡面上の各側面の両虚像１３とによって全面の画像（三画像）を取得する。
すなわち、二面鏡から成る合わせ鏡６は光の直進性を利用して三つの画像、その一つがエダマメ莢１１の正面像（１８０°内の像）１２であり、二つ目が正面像１２の裏面で左側（ＣＣＤカメラ１０から見て）の鏡面に表れるその裏面左端から合わせ鏡６の連結部７の中心面までの９０°内の像（左側虚像１３）であり、三つ目が正面像１２の裏面で右側の鏡面に表れるその裏面右端から連結部７の中心面までの９０°内の像（右側虚像１３）である前記三画像が取得できる。そのとき画像はエダマメ莢１１の落下位置直上にある照明部９の照明により画像中に影が入ることなく鮮明なものとなる。
精選別装置Ａによるエダマメ精選別試験（処理速度：４s/個、シャッター速度：５００f/s）では、プレーン画像を目視で認識したものと二値化抽出法での認識による傷の認識率がいずれも７８.６％であった。また、数字を書き込んだサンプル莢ではプレーン画像の目視で全数字の８６.３％、二値化抽出法で７３.５％が認識できた。
次にエダマメ莢の姿勢調節構造Bについて説明すると、図５、図６に示すように、合わせ鏡６の上端に前後移動自在に係着される一対の移動子１４と、両移動子１４の上面に立設したＴ字駒１５を案内するＴ字溝１６を有して上部両端に軸受１７を立設した支持体１８と、支持体１８の両軸受１７に外方から挿通された係止ネジ１９のネジ軸にその両端が螺合されてその傾斜姿勢が調節自在に支持される姿勢安定板２０とから成り、姿勢安定板２０の前後調節は移動子１４の逆Ｕ字状の案内溝２１を形成する外側部の貫通ネジ孔に螺合する固定ネジ２２を緩めることによって移動子１４が案内溝２１において合わせ鏡６の上端上を移動し、移動子１４のＴ字駒１５を案内する支持体１８を介して姿勢安定板２０は前後に調節され、その位置決めは固定ネジ２２を鏡面の裏面に押し込むことによってなされる。
したがって、姿勢調節構造Ｂを設けた精選別装置Ａでは、エダマメ莢の搬入コンベア３による搬入速度や品種における重量等の性状に応じてその姿勢を画像取得に適した状態に姿勢安定板２０を調節できるから、該装置Ａの対応自由度が広範と成る。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明は、農業では品質管理の面でエダマメ莢に限らず栗の虫食い状態の判別等に利用されるほか、光学機器の分野や光学機器で取得された画像を処理するコンピューター関連の産業分野にも利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のエダマメ莢の精選別装置Ａの概略平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図４】エダマメ莢１１のＣＣＤカメラ１０による画像取得の説明図。
【図５】姿勢調節構造Ｂの平面図。
【図６】図５の正面図。
【符号の説明】
【００１１】
１：画像取得部
２：開口部
３：搬入コンベア
４：搬出コンベア
５：段差部
６：合わせ鏡
７：連結部
８：姿勢安定板
９：照明部
１０：ＣＣＤカメラ
１１：エダマメ莢
１２：正面像
１３：虚像
１４：移動子
１５：Ｔ字駒
１６：Ｔ字溝
１７：軸受
１８：支持体
１９：係止ネジ
２０：姿勢安定板
２１：案内溝
２２：固定ネジ
Ａ：エダマメ莢の精選別装置
Ｂ：姿勢調節構造
【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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