JP7354869B2 - 莢果の検査装置、および莢果の検査方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、莢果の検査装置、および莢果の検査方法に関する。

莢果は、豆果とも称され、例えば、大豆、インゲン、エンドウ、ネムノキ、ハナズオウ、ルピナス、クローバ、カラスノエンドウなどが知られている。莢果は、莢が付いた状態で収穫され、莢が付いた状態で流通することが多い。例えば、未成熟な大豆を収穫した枝豆は、莢が付いた状態で流通している。

莢果は、農業生産物であり、成形や機械加工などを用いて人工的に製造したものではないため、莢の大きさや形状が様々であり、莢に入っている豆の大きさ、形状、数も様々である。しかしながら、莢果も商品であるため、市場に流通させる際や、消費者に販売する際に品質を管理する必要がある。

例えば、莢果を透過した光を用いて、莢の画像の画素数、莢の豆収容部分の画像の画素数、莢の豆収容部分以外の画像の画素数を求め、これらの画素数の少なくとも２つの比率に基づいて豆の収容状態を検査する技術が提案されている。

ところが、前述したように、莢の大きさや形状は様々であり、莢に入っている豆の大きさ、形状、数も様々であるため、単に、画素数（面積）の比率で豆の収容状態を検査すると、豆の収容状態を精度良く検出するのが困難となる。
そこで、豆の収容状態を精度良く検査することができる技術の開発が望まれていた。

特開２００８－２０３４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、豆の収容状態を精度良く検査することができる莢果の検査装置、および莢果の検査方法を提供することである。

実施形態に係る莢果の検査装置は、莢果に光を照射する光源と；前記莢果を透過した光によって前記莢果の画像を撮影する撮影部と；前記莢果の画像から莢の画素数を求め、求められた前記莢の画素数から前記莢に収容されているべき豆の数を設定し、前記莢果の画像から前記莢に収容されていた前記豆の画像を抽出して前記豆の数を特定し、前記設定された豆の数と前記特定された豆の数とを比較するコントローラと；を具備している。

本発明の実施形態によれば、豆の収容状態を精度良く検査することができる莢果の検査装置、および莢果の検査方法を提供することができる。

本実施の形態に係る検査装置を例示するための模式図である。 莢果の全体画像を例示するための模式図である。 莢果に収容されていた豆の画像を例示するための模式図である。 実施の形態に係る莢果の検査方法を例示するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る検査装置１を例示するための模式図である。
図１に示すように、検査装置１には、供給部１０、搬送部２０、検査部３０、不合格品処理部４０、合格品収容部５０、およびコントローラ６０を設けることができる。

供給部１０は、検査対象となる莢果１００を内部に複数収容することができる。また、供給部１０は、内部に収容されている莢果１００を搬送部２０に供給することができる。例えば、供給部１０は、振動装置が設けられたシュートや、複数の莢果１００が収容される空間の下部に設けられたベルトコンベア、内部に収容されている莢果１００を取り出して搬送部２０に供給するロボットなどとすることができる。

なお、莢果１００を搬送部２０に供給する構成は例示をしたものに限定されるわけではなく、収容されている莢果１００を搬送部２０に供給することができるものであればよい。ただし、莢果１００を搬送部２０に供給する際には、莢果１００同士が重ならないようにする必要がある。

なお、供給部１０は、省略することもできる。供給部１０が省略される場合には、作業者が、莢果１００を搬送部２０に供給すればよい。

搬送部２０は、例えば、莢果１００の供給位置から莢果１００の排出位置まで莢果１００を搬送する。搬送部２０は、例えば、供給部１０と合格品収容部５０との間に配置することができる。搬送部２０は、例えば、ベルトコンベアなどとすることができる。搬送部２０は、例えば、莢果１００が収容されたトレーを搬送するローラコンベアなどであってもよい。搬送部２０の莢果１００が載置される部分は、透光性を有する材料から形成されている。例えば、ベルトやトレーを透光性を有する樹脂などから形成することができる。

検査部３０は、例えば、莢果１００の供給位置から莢果１００の排出位置までの間に設けることができる。検査部３０は、光源３１および撮影部３２を有することができる。
光源３１は、搬送部２０により搬送されてきた莢果１００に光を照射する。莢果１００は植物であるため緑色系統の色となっている場合が多い。緑色系統の色を有する莢果１００を透過し、且つ、透過光の光量を多くするためには、３５０ｎｍ～７８０ｎｍの波長域を有する光を照射することが好ましい。光源３１は、例えば、３５０ｎｍ～７８０ｎｍの波長域を有する光を照射する発光素子（例えば、白色発光ダイオード）や、ピーク波長が５４０ｎｍ程度の光を照射する発光素子（例えば、緑色発光ダイオード）を備えたものとすることができる。

撮影部３２は、莢果１００を透過した光によって莢果１００の画像を撮影する。すなわち、撮影部３２は、光源３１から照射され、莢果１００を透過した光を受光することで莢果１００の画像データを取得する。撮影部３２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどとすることができる。撮影部３２は、莢果１００を搬送する搬送部２０を挟んで、光源３１の反対側に設けることができる。この場合、撮影部３２は、光源３１の上方に設けることもできるし、光源３１の下方に設けることもできる。ただし、ゴミなどが撮影部３２の受光部分に付くことを考慮すると、図１に示すように、撮影部３２は、光源３１の上方に設けることが好ましい。

また、撮影部３２の受光部分と莢果１００との間には、後述する画像処理に必要のない光をカットする光学フィルタを設けることもできる。例えば、５４０ｎｍ以下の波長の光をカットする光学フィルタを設けることができる。

不合格品処理部４０は、例えば、後述する豆の収容状態の検査において不合格となった莢果１００を排出する。なお以下においては、豆の収容状態の検査を、「粒数検査」と称する。

不合格品処理部４０は、例えば、不合格となった莢果１００を搬送部２０からコンテナなどに移動させる。不合格品処理部４０は、例えば、エアブローなどを用いて、不合格となった莢果１００をコンテナなどに向けて吹き飛ばすものとすることができる。不合格品処理部４０は、例えば、搬送部２０に設けられたシャッタなどにより、搬送部２０の下方に設けられたコンテナや、搬送部２０に隣接するベルトコンベアなどに不合格となった莢果１００を移動させるものとすることができる。不合格品処理部４０は、例えば、不合格となった莢果１００を吸引して、コンテナなどに移動させるものとすることができる。不合格品処理部４０は、例えば、不合格となった莢果１００を把持して、コンテナなどに移動させるロボットなどとすることができる。

また、莢果１００の厚みが薄かったり、小さかったり、軽かったりした場合は、不合格となった莢果１００を機械的に排出するのが難しい場合がある。この様な場合には、不合格品処理部４０は、例えば、インクジェット装置などとすることができる。例えば、インクジェット装置により不合格となった莢果１００に印を付けて、印の付いた莢果１００を作業者が除去するようにしてもよい。また、不合格品処理部４０は、例えば、不合格となった莢果１００に光を照射する照明装置などとしてもよい。例えば、照明装置により光が照射された莢果１００を作業者が除去するようにしてもよい。

合格品収容部５０は、例えば、後述する粒数検査において合格となった莢果１００を収容する。合格品収容部５０は、例えば、搬送部２０の排出側の端部の近傍に設けられたコンテナなどとすることができる。また、合格品収容部５０には、搬送部２０からの移動を促進するためのエアブローや振動装置などを設けることもできる。

コントローラ６０は、検査装置１に設けられた各要素の動作を制御する。コントローラ６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算素子と、半導体メモリなどの記憶素子を有することができる。コントローラ６０は、例えば、コンピュータとすることができる。記憶素子には、例えば、検査装置１に設けられた各要素の動作を制御する制御プログラム、粒数検査を行うための画像処理プログラム、粒数検査を行う際に必要となるデータなどを格納することができる。粒数検査を行う際に必要となるデータは、例えば、粒数検査を行う際に用いる閾値や莢果１００の品種などのデータとすることができる。なお、粒数検査を行う際に必要となるデータは、例えば、検査を行う際に、外部の機器からＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどを介して記憶素子に入力されるようにしてもよい。

コントローラ６０は、例えば、莢果１００の画像から莢の画素数を求める。コントローラ６０は、例えば、求められた莢の画素数から莢に収容されているべき豆１０１の数を設定する。コントローラ６０は、例えば、莢果１００の画像から莢に収容されていた豆１０１の画像を抽出して豆１０１の数を特定する。コントローラ６０は、例えば、設定された豆１０１の数と特定された豆１０１の数とを比較する。コントローラ６０は、例えば、特定された豆１０１の数が、設定された豆１０１の数未満の場合には、不合格と判定する。コントローラ６０は、例えば、特定された豆１０１の数が、設定された豆１０１の数以上の場合には、合格と判定する。
なお、粒数検査の詳細については後述する。

また、コントローラ６０には、作業者が莢果１００の品種、産地、処理数、日時などの作業データや、粒数検査を行う際に必要となるデータを入力するための入力装置を接続することもできる。入力装置は、例えば、キーボードやマウスなどとすることができる。また、コントローラ６０には、粒数検査の結果（例えば、合格品の数や不合格品の数など）や、検査中の画像などを表示する表示装置（例えば、フラットパネルディスプレイなど）を接続することもできる。また、コントローラ６０には、粒数検査の結果や検査中の画像などを出力するプリンタを接続することもできる。

次に、検査装置１の作用を例示する。
まず、作業者が検査対象となる莢果１００を供給部１０の内部に供給する。また、作業者は、莢果１００の品種、産地、処理数、日時などの作業データをコントローラ６０に入力する。そして、作業者は、スタートスイッチなどを押すことで検査装置１を起動させる。

検査装置１が起動すると、供給部１０が莢果１００を排出する。この際、莢果１００同士が重ならないように、ある程度の間隔を空けて莢果１００を排出することができる。排出された莢果１００は、搬送部２０に供給される。

搬送部２０に供給された莢果１００は、搬送部２０により、検査部３０に向けて搬送される。

検査部３０は、搬送されてきた莢果１００の粒数検査を行う。例えば、光源３１は、搬送されてきた莢果１００に、所定の波長を有する光を照射する。撮影部３２は、光源３１から照射され、莢果１００を透過した光を受光することで莢果１００の画像データを取得する。

取得された莢果１００の画像データは、コントローラ６０に入力される。コントローラ６０は、記憶素子に格納されている粒数検査を行うための画像処理プログラムを用いて、莢果１００における豆１０１の収容状態を検査する。
なお、豆１０１の収容状態の検査に関する詳細は後述する。

粒数検査において、不合格となった莢果１００は、不合格品処理部４０により排出される。不合格となった莢果１００は、例えば、コンテナなどに収容することができる。また、不合格品処理部４０は、不合格となった莢果１００に印を付けることができる。印の付いた莢果１００は、例えば、作業者が取り除くことができる。また、不合格品処理部４０は、不合格となった莢果１００に光を照射するなどして、作業者に知らせることができる。光が照射された莢果１００は、例えば、作業者が取り除くことができる。
粒数検査において、合格となった莢果１００は、合格品収容部５０に収容することができる。

次に、本実施の形態に係る莢果１００の検査方法について例示する。
図２は、莢果１００の全体画像を例示するための模式図である。
図３は、莢果１００に収容されていた豆１０１の画像を例示するための模式図である。
例えば、二値化処理を行う際の閾値を変えることで、図２に示すような莢果１００の全体画像と、図３に示すような莢果１００に収容されていた豆１０１の画像を取得することができる。

この場合、莢果１００に収容されていた豆１０１の画像データから豆１０１の数を知ることができる。ところが、単に、豆１０１の数が分かっても、莢果１００に収容されていた豆１０１の数が適切であったか否かはわからない。例えば、莢の豆収容部分（膨らんでいる部分）の数に比べて豆１０１の数が少ない、いわゆる実入りの少ない莢果１００となっている場合がある。

消費者は、莢の豆収容部分の数を見て、莢果１００に含まれている豆１０１の数を期待するので、豆１０１の数が少ないと消費者が違和感を観ずる場合がある。そのため、莢果１００に収容されていた豆１０１の数が、莢の豆収容部分の数よりも少なければ、実入りの少ない莢果１００として不合格品とすることが好ましい。

しかしながら、莢果１００は農業生産物であるため、豆収容部分の大きさや形状などが大きく変動する。そのため、莢の豆収容部分の数を精度良く検出することが難しい。莢の豆収容部分の数を精度良く検出できなければ、粒数検査の精度が低くなるので、不合格品の流通数が多くなるおそれがある。

この場合、莢果１００の全体画像のデータから莢の面積（画素数）を求め、莢果１００に収容されていた豆１０１の画像データから豆１０１の合計面積（画素数）を求め、莢の面積と豆１０１の合計面積との比率から粒数検査を行うことができる。このようにすれば、粒数検査の精度をある程度向上させることが可能である。しかしながら、前述したように、莢果１００は農業生産物であるため、莢の大きさや形状は様々であり、莢に入っている豆の大きさ、形状、数も様々なものとなる。またこれらは、莢果１００の品種、産地、生育状態、天候、収穫時期などにより変動する場合がある。そのため、単に、面積の比率で粒数検査を行うと、豆の収容状態を精度良く検出するのが困難となる場合がある。例えば、小さな豆１０１が収容されている場合に、面積の比率で粒数検査を行うと、豆１０１の数が適正であっても豆１０１の数が少ないと判定される場合がある。

そこで、本実施の形態に係る莢果の検査方法においては、以下の様にして豆１０１の収容状態を検査（粒数検査）するようにしている。
図４は、実施の形態に係る莢果の検査方法を例示するためのフローチャートである。
図４に示すように、まず、莢果を透過した光によって得られた莢果の画像から莢の画素数を求める。（ステップＳ１）
例えば、莢果１００の全体画像のデータから莢の画素数を求めることができる。
莢果１００の全体画像のデータは、例えば、図２に例示をしたように、撮影部３２により撮影された画像に二値化処理を施すことで取得することができる。

次に、求められた莢の画素数から当該莢に収容されているべき豆の数を設定（予測）する。（ステップＳ２）
例えば、莢の画素数が６０００以上、１３５００以下であれば豆１０１の数を２つと設定（予測）する。例えば、莢の画素数が１３５００を越え、１８０００以下であれば豆１０１の数を３つと設定（予測）する。なお、豆１０１の数を設定（予測）するための閾値は、例えば、莢果１００の品種、産地、生育状態、天候、収穫時期などにより変動するので、所定の数のサンプルを予め測定することで適宜変更することが好ましい。

次に、莢果の画像から莢に収容されていた豆１０１の画像を抽出して豆１０１の数を特定する。（ステップＳ３）
莢に収容されていた豆１０１の画像は、例えば、図３に例示をしたように、撮影部３２により撮影された画像に二値化処理を施すことで取得することができる。そして、画素値が所定の範囲となる領域を豆１０１と認識することができる。画素値が所定の範囲となる領域の数を豆１０１の数とすることができる。この際、画素値が所定の範囲となる領域と領域とが離間していることを確認することもできる。また、画素値が所定の範囲となる領域の大きさ（画素数）に基づいて、豆１０１の生育状態や商品価値を判断することもできる。

なお、例えば、撮影部３２がＣＣＤカメラである場合、ＣＣＤカメラの感度、すなわち、ＣＣＤに入光する光の明るさを、ステップＳ１における莢の画像の撮影の場合と、ステップＳ３における豆１０１の画像の撮影の場合とで、異ならせることができる。具体的には、ステップＳ１における莢の画像の撮影の場合に対する、ステップＳ３における豆１０１の画像の撮影におけるＣＣＤカメラの感度を高くすること、すなわち、ＣＣＤに入光する光の明るさを明るくすることができる。この様にすれば、莢および豆１０１の識別精度を向上させることができる。

次に、設定された豆１０１の数と特定された豆１０１の数とを比較する。（ステップＳ４）
特定された豆１０１の数が、設定された豆１０１の数未満の場合には、不合格と判定することができる。特定された豆１０１の数が、設定された豆１０１の数以上の場合には、合格と判定することができる。

本実施の形態に係る莢果の検査方法によれば、例えば、莢果１００の品種、産地、生育状態、天候、収穫時期などにより、豆１０１の大きさが変動したとしても豆１０１の収容状態を精度良く検査することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 検査装置、１０ 供給部、２０ 搬送部、３０ 検査部、３１ 光源、３２ 撮影部、４０ 不合格品処理部、５０ 合格品収容部、６０ コントローラ、１００ 莢果、１０１ 豆

Claims (4)

1. 莢果に光を照射する光源と；
   前記莢果を透過した光によって前記莢果の画像を撮影する撮影部と；
   前記莢果の画像から莢の画素数を求め、求められた前記莢の画素数から前記莢に収容されているべき豆の数を設定し、前記莢果の画像から前記莢に収容されていた前記豆の画像を抽出して前記豆の数を特定し、前記設定された豆の数と前記特定された豆の数とを比較するコントローラと；
   を具備した莢果の検査装置。
2. 前記コントローラは、前記特定された豆の数が、前記設定された豆の数未満の場合には、不合格と判定する請求項１記載の莢果の検査装置。
3. 莢果を透過した光によって得られた前記莢果の画像から莢の画素数を求め、求められた前記莢の画素数から前記莢に収容されているべき豆の数を設定し、前記莢果の画像から前記莢に収容されていた前記豆の画像を抽出して前記豆の数を特定し、前記設定された豆の数と前記特定された豆の数とを比較する莢果の検査方法。
4. 前記特定された豆の数が、前記設定された豆の数未満の場合には、不合格と判定する請求項３記載の莢果の検査方法。

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