JPS5987081A - 外観品位検査方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、果実類等の被検体の外観や品位、例えばその
大きさ、汚れ又は傷の付き丁合、着色度を電子光学的に
判別し、これにより階級別および等級別の判定を行い仕
分けを行う外観品位検査方式に関し、特に蜜柑の自動選
別に好適なものである。

従来、蜜柑等の大小を決める階級選別は篩式が用いられ
ているが、この方法を用いるときは蜜柑の移動距離が長
くなるとともに、蜜柑同志および各部材との衝突回数が
多く又転がり回数も多くなる。又、落下高も大になる。

これらは、いずれも兆“刊の品質を損う原因となってい
た。次に、着色や傷害の程度による等級選別は人手で行
っているが、この判定基準は必ずしも明確でなく、人に
よってばらつきがあり、又作業能率が上っていない。光
７１ｆｆｉ変換を用いた自動選別装置ξも試作されてい
たが、大きさと着色度又は傷だけの単能的なものに限ら
れており、構成が複雑であったり、判定結果が実際の電
相の状態を表わしておらず、いずれも実用に至っていな
い。

大きさの判定においては、搬送ベルトの中央ある場合と
両端に片寄った場合にある場合とでは検出される大きさ
が異なってくるが、従来用いていた方法は、中央からの
片寄りを検出しこのデータを用いて補正演算によって中
央における大きさを求めていた。音材の大きさは、蜜柑
のへたの付いている果頂部とその反対側の果基部と両者
の中間の赤道部に分けるとき、赤道部の最大直径で表わ
される。一方、従来技術においては、光電スイッチによ
って測定していたので、果頂部又は果底部を上にして搬
送されているときは１組の光電スイッチのオンオフによ
ってＭＩＩ定できるが、赤道部を下にしてすなわち縦長
の状態で搬送されて来たときは、多数の光電スイッチを
縦方向に配置し、このオンオフで測定する必要がある。

このとき、Ａ１１１定精度は縦方向の光電スイッチの間
隔になるので、測定精度を上げることは困難であり、装
置が複雑になる欠点があった。果皮色の判定は色の変化
に敏感な緑色光（Ｇ）と赤色光（Ｒ）、鈍感な赤外光（
ＩＲ）の３種の光波長により同一測定点の反射量を検知
し、ＩＲ／Ｒ，ＩＲ／Ｇを演算し、この結果から果皮色
を判定するものであるが、装置が複雑になり、演算結果
を利用しやすいように表示する手段が完成していなかっ
た。傷の判定は、従来も困難とされており次に掲げるよ
うな問題点があった。

その第一は、搬送ベルト上の蜜柑を側方から撮像すると
き、蜜柑が球形に近い形をしているので周辺の部分が暗
くなり傷と誤認するおそれがあること、第二に緑色の部
分はカメラ出力が低下するため、この緑色部分における
傷の検出が困難であること、第三に白色又は銀白色の傷
は他の部分とカメラ出力レベルにあまり差がないため検
出が困難であること、第四に傷ではないが特に反射率の
高い部分（以下「水泡」という。）を傷と誤認しやすい
こと、第五に蜜柑が球形に近い形状をしているため入射
光の入射角と反射光の反射角が等しくなる正規反射をす
る点が必ず存在するため、この部分に傷があってもその
傷を判別することができないこと等の問題があった。

とにある。第二の目的は、前記の判定結果を得るだめの
操作および判定結果を分りやすく、しかも利用しやすい
ように表示することにある。第三の目的は、判定結果に
より確実かつ能率的に品位選別を行うことにある。第四
の目的は、前記の富り翼をてきるだけ簡単な構成とする
ことにある。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図および第２−１〜第２−３図は、本発明の一実施
例であるみかん選別装置の全体構成を示す。

本例においては、みかんを東経、外傷および；？１色度
の３項目にわたり検査し、これらの検査結果にノ、（づ
きみかんの選別を行うものである。

図において、１００はみかんを供給する供ｋｎ　７４３
．２００は供給部１００から供給されたみかんの外観を
光学的に読み取る光学読取装置、３００は供給部１００
から供給されたみかんを光学読取装置２００を介して搬
送する搬送装置、４００は光学読取装置２００て読み取
ったみかんの画像情報に）１つきその果径、外傷および
着色度を検出する処理装置である。また、６００は搬送
装置３００によって光学読取装置２００を介して搬送さ
れてくるみかんを処理装置４００ての検査結果に基づき
仕分けする仕分は選別部である。

供給部１００において、１０１は選別すべきみかんの投
入部であり、その低部を図示の矢印方向へ移動する搬送
ベルト１０２となす。１０３は図示矢印方向へ移動する
搬送ベルトであり、そのベルト表面に無数の突起部を形
成し、振動を与えながらこのペルＩ・１０３を駆動する
。この結果、投入部１０１からベルト１０２によって搬
送されてきたみかんは、このベルト１０３により搬送さ
れるうちに一列に整列される。更に、＋０４は表面をＶ
字形状となした搬送ベルトてあり、そのＶ字形状とした
表面の谷１“ツ１３に、外周面に毛状ブラシを形成した
プーリ１０５および１０６を図示のような間隔で当接状
）ｉ：に配設する。ベル１＝１０３により搬送されてき
たみかん１日、このベルト１０４によって搬送装置３０
０へ向けて搬送される。その搬送の途中において、２つ
のプーリ１０５　　、１０Ｂを介して、みかんは表面か
り１１−ニソグされると共にその赤道部がへ、しｊ’）
＜ｉ対して水平の状態になるように整クリされろ。更に
、搬送ベルト１０３による搬送中に一列に並は７♂かっ
たみかんが、これらプーリ１０５　、１０１３によって
〜・列に整列される。

次に、搬送装置３００において、３０１は搬送ベルトで
あり、」二連のように搬送ベルト１０４によって一列状
１１！イで搬送されてきたみかんは、１個づつこのベル
ト３０１上に送り出される。ここて、搬送ベルト３０１
の搬送速度をベルト１０４のそれよりも速くしておく。

この結果、ベルｌ−１０４から順次送り出されたみかん
は、所定の間隔をもって搬送ベルト３０１上を搬送され
る。

光学読取装置２００においては、このように所定の間隔
を保って一列状態に搬送ネれるみかんの画像情報を順次
に読み取る。この読み取りの；ｉＴ　ｔｌｌｌは後述す
るが、第６図に示すように、搬送ベルト３０１を挟みオ
フセント状態に対向配置した２台のカメラ２０６．２１
ｆｌにより行う。読み取られた画像情報は、ケーブル２
８０を介１．て処理装置４００に送給される。

処理装置４００では、供給された画像情報に基づき、み
かんの果径、外傷および着色度を検査する。この処理装
置４００の外観を第３−１図および第３−２図に示す。

図において、４０１は主操作盤、４０２は副操作盤、４
０３は画像処理盤、４０４は電ｒ盤、４０５は外端盤、
４０６は副操作盤４０２と画像処理盤４０３との間に挿
入したブランクパネルであり、４０７はこれら各盤を収
納した収容う・ンクである。また、４０８は回転灯であ
る。

第４図には主操作盤４０１の詳細を示し、また、第５−
１図には副操作ａ　４０２のｉ工細を示す。

ここて、第５−１図の副操作盤４０２を参照して、木実
施例における選別機能の概要を次に述べる。

唱級Ｊ芦別（果径） １、果実の大きさの幅方向、高さ方向を二つのカメラで
計４１１１行い、３Ｔ７．均値を算出し、幅。

、ｒ；；；−３のいづれが大きい方の寸法をその果実の
一、Ｊ法とし、階級設定された階級に仕分けされる。果
実の寸法は、幅方向寸法、高さ方向寸法のいづれか大き
い方をその果実寸法とし、その階級に仕分けられる（ｉ
５−２図参照）。

２ ２、仕分けの分類は、ＬＬ、Ｌ、Ｍ、Ｓ、ＳＳ　、格外
の６つに仕分けが出来る。仕分けの設定規格値は選果規
格仕分は集計盤のデジタリストスイッチ（ｌ　ｍｍステ
ップで最大１２７　ｍｍ迄）任意に設定が出来る。

３、選果規格・仕分は集計盤の選果項目の゛°階級°′
をセットする。

設定値はＬＬ）Ｌ）Ｍ）Ｓ）ＳＳ）格外の条件て任、へ
に設定可能である。設定単位はｍｍで、ｏｏｏ〜＋２７
＋ｎｍ迄である。但し、１２８ｍ＋ｎ以１．は１２７ｍ
ｍとみなされる。

第５−３図に各階級を操作盤上の設定スインチ群との対
応関係を示す。なお、図において、破線で示すように対
応関係をあやまって、すなわち、仕分は設定を間違って
セットすると、仕分は設定異常ランプ（第３−１図にお
ける回転灯）４０８が点滅して設定ミスを知らせる。

ｌ、傷害度（キス）に依る選果は選果項目の°゛傷害度
゛′をセントする。

２、　果実の左右両方向から傷害度を面積値で検出し、
設定された等級の秀＋　ｊ升＋４良、格外の４階級に仕
分けされる。面積は画素数で表示されるが１００　≠ｆ
ｉｍｍ　２で面積に換初、出来る。

５１測画素数０〜３００Ｘ１００で３０１Ｘ１００以上
は３００Ｘ１００　と見なす。

３　設定イ１＾は秀＜優＜良く格外の条件で任意に設定
可能である。

設定中位画素数は０〜３００Ｘ１００の範囲である。

第５−４図に各傷害度と設定スインチ群との対応関係を
示す。この場合においても、仕分は設定を間違ってセン
トすると、設定異常ランプ４０８が点滅して設定ミスを
知らせる。

着色度選別 １、着色度に依る選果は選果項目の°゛着色度°。

をセットする。

２、果実表裏面の全反射光線と緑色反射光線の成分比を
６４レベルに分類し、各計／１１１１点のレベルヒスト
グラムを作成しくモニターディスプレイ町）、そのヒス
トグラムのセンター（＋７＋　ヲその果実の着色度とす
るので客観的な着色度を計４］１１出来る。

３、仕分けの分類は、秀、優、良、格外の４階級に仕分
けされる。仕分けの設定規格値は°°選果規格仕分は集
計盤″のデジクリストスイッチ１−６３ステツプ、■、
２桁で任だ、に設定が出来る。

第５−５図にこのように測定したヒスｉ・グラ１、の例
を示し、図において、実線で示す方が緑色の多いみかん
の場合であり、破線で示す方が緑色の少ない、すなわち
熟度の高いみかんの場合である。

なお、第５図において、 である。

次に、再び第１図に戻り、仕分は選別部８００において
、６０１−１，６０１−２．・・・はエアジェツトノズ
ルであり、搬送ヘルド３ｏｌの両側に一定間隔おきに交
互に配設する。６０２−１，８０２−２．・・・は受は
箱であり、搬送ベルｈ３０１を介して、それぞれノズル
８０１−１゜６０１−２．・・・の対向位置に配設する
。前述のように光学読取装置２００を介して搬送される
みかんは、その搬送のタイミングが後述のようにとられ
ている。処理装置４００での検査結果に基つき、その検
査結果に対応するエアジェツトノズルを、その検査され
たみかんかそのエアジエントノスルの配設イ１”ｌ；Ｉ
Ｎ：ｉに到った時に同期させて開くようになす。この結
果、不図示のエアジェッ！・供給部から供給され、エア
ジェツトノズルを介して噴射されるエアジェツトにより
、搬送ベル）　３０１上のみがんが、受は箱に向けて吹
き出される。このようにして、各受は箱１３０２−１，
６０２−２．・・・には、検査結果に基づき品位別に選
別されたみかんが１１ｊられる。なお、品位が所定の規
格に達しないものは、そのまま搬送ベル）　３０１によ
って搬送されて、排出箱等の所定の箇所へ排出される。

なお、第１表には本実施例におけるみかん識別性能の仕
様を示す。表に示すように、本実施例においては、エア
ジエントノスルを１０箇所に配列し、「品位選別」の項
に表示するように、１１段階にみかんの品位選別を行う
ものである。この品位選別は、「選別項目」に示すよう
に、「階級〆別」、「傷害度選別」および「着色度逆刷
」にノルつき行い得ることができ、いずれに基づき選別
を行うかは、第５−１図に示す副操作盤の゛選果項目゛
の選択スイッチの押下によって選定できる。

また、このように選定された項目に基づき仕分けされた
みかんの総数、各品位別の個数は、副操作盤４０２の下
半部に配設した１２個のカウンタにより集計される。

また、本実施例においては、第４図の主操作盤４０１お
よび第１表の「自動チェック能力」および「モニター表
示機能」の項に示すように、各操作スイッチの押下によ
り自動チェックか行われると共に、表示画面上に選別さ
れるみかんの画像表示’ｐｆ６）”行りれる。

第６図は、本実施例の光学系全体を示す。図示した２０
１は、１キロワツトのハロゲンランプを内蔵する投光器
である。２０２は、投光器２００から照射された光線の
うち赤外光のみを通過させると同時に、残りの可視光を
被検体２ｏ４、すなわち「みかん」に向けて反射し、さ
らにこの被検体２０４からの反射光をカメラ２０６に導
入するスリント（＝Ｉきのミラーである。このミラー２
０２のｊ工細図は第７−２図および第７−３図に示す。

搬送されてきた被検体２０４がカメラ２０６の＋Ｉ′Ｊ
：　＋ｉｉ＋に到達する時刻を検出するために、一対の
照光器２０８Ｐ　（ＰＨ１投光器ともいう）および受光
器２０８Ｒを（ＰＨ１受光器ともいう）搬送ベルト３０
１の両側に対向して配置する。なお、カメラ２０６　と
しては、後にｉＴｆ述するとおり、２種のＣＣＤライン
センサを備えるのか好適である。

本実施例では、被検体２０４の左右両側について品位（
大きさ、きす、色）を−１１ｉ定しているので、更に、
別個の投光器２１２９反Ｉｔ　ミラー２１４．２例のＣ
ＣＤラインセンサを備えたカメラ２１６、カフう２１６
の前方に対向配置された一対の照光器２１８Ｐ（ＰＨ２
投光器という）および受光器２＋８Ｒ（ＰＨ２受光器と
もいう）を、没ける。

第７−１図は、第６図に示した光学系の平面図を示す。

第６図に示した構成部分と同一の構成部分には、同一の
番号を付しである。第６図に示されていない構成部分と
して、基台２２０．送風用ファン２２２．カメラ台２２
４および２２６．投光器２０１およυ・２＋２の先竿を
それぞれ検知する光量センサ２２８および２３０がある
。このセンサ２２８および２３０の動作については、第
９１２１１において詳述する。なお、投光器２０１の光
量検知センサとしては、破線の２２８′　に示すとおり
、ミラー２０２の後方に配置することも可能である。た
だし、被検体２０４がらの反射光を受光しないようにす
るために、別個の遮へい手段（図示せず）を設ける必要
がある。

第７−２図は、第６図に示した反射ミラー２ｏ２の構成
を拡大して示す断面図である。ここで２４０゜２４２お
よび２４４はミラー、２４６はミラ一台、２４日はミラ
ー金具、２５０，２５２および２５４は平板を示す。

第７−３図は、第７−２図に示した反射ミラー２０２の
Ａ−Ａ　’線における断面図を示す。ここで２５６はミ
ラー押え、２５８はゴム板である。

本光学系に関し必要な１ＪＶ項を以下に詳述する。

ｌ）視野およびエレメントについて現実ノＳＥＭＳＯＲ
は様々な種類あるが、駆動ＣＬＯＫのＭＡＸ　、相対感
度曲線および価格等からＣ４Ｄ晶速タイプが好適である
。すなわち、Ｃ″Ｄは１０２４Ｐｉｘｅｌ／２０４８Ｐ
ｉｘｅｌであるが、Ｃ’　Ｄ１０２４ｂｉｔｃｃＩ］１
３３が好適である［ＣＩＥと回し］。

２）走査速度（処理能力）および光量について本項を検
討する時に関連する実現可能な処理能力と、光量とは見
過せない事項である。

ＬＩＮＥ　５ＥＮＳＯＲの露光時間を短かくすると、Ｃ
ＯＤ出力レベルを確保する為に必要な光量が増大する小
は周知のことである。一方、ミカ　　３ンの処理能力は
一般の自動表面検査装置の実現可能速度５ケ／ＳＥＣを
提案したが、これはＭクラスミカンｌ／７−当りの平均
用￥１０５　ｇとすると、約１．９ｔ／）ｌである。こ
れは九州大学中馬しホートより明らかである。

現在の手選別の現状は這果場の規模にもよるか最成期に
て小選果場で数トン、大選果場て２０〜３０ｔ／Ｈであ
る［選果場調査レポート　］　。

またが来場にては生産者から荷受Ｓれたみかんの１０％
を抜取りｉｒＰ　１ｄ［ｉ員が１１゛Ｐ価しているとの
・ハである。［農業機械学会誌第４１＠第４号Ｐ６７９
コ 以−１−から考えると生産者のＪ・１価点数を決定する
シ・１価用選別装置は （数　ト　ン〜３０　ト　ン）　×０１　≦　３　ト　
ン／Ｈとなる。従って本選別装置１〜２台を１つの訳果
場に設置すれば、評価用マシンは十分という小になる。

）被写界深度について第８−１図に示すように、搬送系
ベルト３０１上の果実２０４の中心精度及び球面体果実
表皮より生ずる像のぼけを考えたとき前者はできる限り
の精度を要求するも光学系設計において占位゛する必要
がある。

偵１：￥１０ｃｍのミカンを最大と考えｒ　＝　５０ｍ
ｍ更にベルト上の搬送精度ｄ＋　＋ｄ２を±５０ｍｍ程
１．（ｔ　’ｒえると被写界深度は約±７５ｍｍとなる
。Ｃ，１，Ｅの場合の光学系にて±２０ｍｍ程度が限度
である。

４）色分離フィルタについて緑成分の抽出用に使用され
るフィルターは固体撮像素子 （ＮＯＳ　、　ＧＣＤ　）の特性が赤〜赤外に最にｈ’
感度域がある事から実験より４９０〜５３０　ｎｍ伺近
のＢＰＦを使用した方がよい。

今、全可視光領域を含むＣＣＯ（以下、Ｗという）及び
Ｇ領域に透過域を有するＦｉｌｔｅｒを透過したＣＯＤ
　　（以下、Ｇという）出力それぞれに一定の定数演算
を施し更に除算処理を施したものを Ｃ＝Ｇ／Ｗ と表現し、色波長対Ｃ曲線を画くことにより、分＃特性
を知ることができ、適当なフィルタを選択することがで
る（Ｍ８−２図参照）。

５）緑感度の補正について 緑成分検出用Ｆ■ＬＴＥＲの挿入による光量減衰及びＣ
ＯＤのＧ領域感度低下の為Ｗ出力に比し著しいレベル低
下である。

勿論、後１１’ｌ！するＡＭＰ系でＧＡ　ＩＮをカバー
するもＳ／Ｎか非１僧に悪くなる。

色分離の為のＳＥＭＳＯＲは外傷識別５ＥＮＳＯＲに比
しその目的から走査速度を十分低下させ粗い垂直解像力
とする。

今、フィルタ等のレベル低下後のＧ用 ５ＥＮＳＯＲ出カはｗｃｙ）約１／Ｉ（どなる。

従って単にＷの８／ｌのＬＩＮＥ走査速度で同レベルの
ＲＥＳＰＯＮＳＥが得られる。

但し、分光によってＧ用５ＥＮＳＯＲに結像させる場合
は分光比率を回しくＴ＋ｃ＝ＴＨｗ）にする事は高速処
理走査用の光量−が実現不能となる（第８−３図参照）
。

第８−３図において、Ｇ−３Ｏ３はＧ用センサ、ＦＩＬ
はフィルタ、Ｗ−８ＮＳはＷ用センサを示す。そして、
ＴＨｗ＞ＴＨＣのように分光させ外傷識別用Ｗ出力は十
分出力できるよう配慮する必要がある。

分光させない方式は、後続する処理（Ｇ出力を利用した
外傷識別及びＧ／Ｗのモニター表示他）から考えＷとＧ
は同一位置を走査させる必要がある為考えられない。［
倍率等も同一にする必要あり。］ 従って実用上支障ない程度てきる限りＧ　ｌｌｌ５ＥＮ
ＳＯＲの走査速度を低下させ不足分は後続ＡＭＰ系で得
る方式とするのが々ｆ適である。

実際は、既に出願済の自動表面検査装；〆１（特願昭５
６−１２０１８４号、昭和５６年７月３］１コ出願）に
基づく経、ｖ！から、あるいは、みかん果表外傷の分解
限１ルよりＷ用５ＥＮＳＯＲは０．２〜０．３　ｍｍ毎
としＧ用５ＥＮＳＯＲは約１７４低速０）０．８〜１．
２ｍ＋ｎ／ＬＩＮＥ程度にするのが！Ｉｒ１ａテアルＣ
ｈ’ｙ８−４　ｕｅ＝＋ｍ）。

ミラー比率は ＴＨｗ：Ｔ＋ｑ＝７：３ この場合のＧ出力とＷ出力の比率は フィルタ等を更にｉ！！定し１７６→１／４程度のもの
を使用する。又Ｇ用５ＥＮＳＯＲを更に低速化してもよ
い［但し外傷識別にも一部Ｇ　７１ＪＳＥＮＳＯＲを使
用している為余り低速にはできない］。

第９−１図は光学系２００、搬送系３００および光学系
２００により読取られた画像情報を処理し、かつ本発明
装置を；ＩＪＩ御する画像処理／制御回路５００のブロ
ック図を示す。第６〜８図の説明において述へたように
、１！（（切器２０＋および２１２としてハロゲンラン
プを用いており、かかる１ｊ１１．切器２０１および２
１２が放射する光には熱線、すなわち赤外線が含まれて
いる。赤外線は、被検体であるみかん等の果実にとって
不都合であるのみならず、カメラＣＭｌおよび０Ｍ２に
配設されるＣＯＤは、一般に赤外線に敏感であるので、
その赤外線は可視光線の範囲内での被検体の傷を判別す
ることを困難にするという問題点に鑑みて、ベル）　３
０１の中心を軸として赤外線透過ミラーを円弧上に配設
し、非赤外光がみかんに照射されるようになし、赤外線
はミラー２０２および２１４を透過するようにしている
。

一方、照明器２０１および２１２から放射された光を受
光できる位置には、それぞれ光量センサ０ＰＴＩおよび
ＰＯＴ２を設け、照明器２０１および２１２の光量を検
出し、双方の光量センサの出力を照明器光量制御部５０
２に導く。それにより、照明器光量制御部５０２は照明
器２０１および２１２の照明状態を絶えず判定し、被検
体が一定の明るさで照明されるように照明器２０１およ
び２１２の光量を制御する。例えば、照明器２０１　ま
たは２１２の照度が低下した場合には、光景センサＯＰ
Ｔ　１または０ＰＴ２に入射される光量が低下するので
、照明器光量制御部５０２によって照明器２０１または
２１２の光量を増加させ、被検体２０４を一定の照度で
照明することができる。さらに、第７−１図示の破線の
位置に光量センサ０ＰＴＩ’　オよび０ＰＴ２’　を設
ければ、ミラー２０２および２１４に曇りが生じて光量
が低下した場合にも照明器２０１および２１２にががる
制御を施すことができ、好適である。また、ミラー２０
２および２１４に、送風機２２２によって風を当てて塵
埃が刺着しないようにし、以てミラー２０２および２１
４の曇りを防止することもできる。Ｐ）＋１およびＰ）
１２はそれぞれ、カメラＣ旧および０Ｍ２に近く配設す
る被検体通過センサとしての光電子スイッチであり、そ
れぞれ、ベルトの両側に投光器と受光器とを対向して配
置し、被検体２０４の通過を検知する。そして、光電子
スイッチＰＨ１およびＰＨ２は、それぞれ、カメラＣＭ
ｌおよび０Ｍ２の視野に被検体２０４が入る際の予備検
知信号と、被検体の通過終了の予備信号とを発生して、
それら信号を搬送系インタフェース５０４に供給する。

すなわち、被検体２０４の位置の状態、例えば、光電子
スイッチＰＨ１を被検体２０４が通過中であり、かつカ
メラＣ旧、の視野にも被検体２０４が捉えられている状
態、また光電子スイッチＰＨ１を被検体が通過しておら
ず、カメラＣＭＩには被検体２０４が捉えられている状
態等を判別するすることにより、連続的に搬送されてく
る被検体２０４相互の間隔が非常に狭い場合、例えば１
ｃｍ以下であっても、被検体それぞれの画像を処理する
ことができる。

また、ベルト駆動部３５０には例えば、ベルト３゜１が
１１進むときに１パルスを発生するロークリエンコーダ
等の回転位置センサ（不図示）を設け、そのパルスを搬
送系インターフェース５０４に導くことによって、ベル
ト３０１の搬送速度、および被検体の仕分は部１−Ｎへ
の到達予想時点を知ることかできる。従っ□て、マスタ
ーコントロールフロセサ５７０により、追跡シフトレジ
スタ５０８　ヲ介して電磁弁駆動部５０８を適宜駆動し
、検査された被検体について、対応する仕分は部１〜Ｎ
のうちのいずれかのノズルから圧縮空気を被検体の重心
に向けて送出することによ−〕て、所望の仕分けを行う
ことができる。

カメラＣ旧および０Ｍ２によって読取られた画像信号は
、まず波形整形回路５１０，５１２．５１４および５１
Ｂに供給される。これら波形整形回路は、ｃｃＤにより
掃引された波形をＡ／Ｄ変換する前に、アナログ系にて
それぞれ後述する処理に応じて波形を整形するものであ
り、以て画像処理／制御回路５００の演算処理の負担を
軽減することができる。

波形整形回路５１０ば被検体であるみかん２０４の外傷
処理用の回路であり、読取られた画像信号を外傷処理に
対応した波形に整形してＡ／Ｄ変換器５２０に供給する
。ここで、みかん２０４の外傷処理に際しては一般に次
の５項目についての波形整形を行う。

（１）　　パラボラ補正 みかんは球状の物体であり、第９−２図（Ａ）に示すみ
かん各部を掃引した波形は、照度が一様であれば矩形波
になるのであるが、みかんが球状物体であるところから
、同図（Ｂ）に示すようにいずれも周辺部においてレベ
ルが下り裾を引いた形となる。そこで、下を向いたパラ
ボラ曲線を重畳することにより補正を行うものである。

（２）　　線領域（Ｇ領域　）と可視光領域（Ｗ領域）
とのレベル差による外傷の誤判定 みかんは緑色からオレンジ色にわたる色が４１１！色し
ており、一般にＣＯＤはオレンジ色に対して敏感であり
、緑色に近刊くに従ってその感度は低下し、また外傷に
ついても感度は低下する。そこで、Ｇ領域を外傷と区別
するだめの波形整形を行う。

（３）　　水泡 みかんの表面には多数の水泡が存在するので、この水泡
の信号を除去して波形整形を行う。

（４）　　正反射 みかん表面には、照明軸をどのように選択しても照明に
対してハレーションが発生する個所が存在するので、こ
れを除去する。

（５）　　照明器２０１および２１２のフリシカ等によ
る画像信号の変動 照明器２０１および２１２の電源゛電圧変動があるとデ
ータに影響を及ぼす。又、交流１００Ｖの電源を選択す
ると、ＣＯＤは高速度に画像の読取りを行うので、照明
器２０１および２１２のフリッカが画像信号上の変動成
分として存在し、外傷の判別が困難となるので、そのフ
リシカを除去する。

ここで、第１の問題点については、第９−３に示すよう
に、画像信号を所定時間遅延させた信号を作成し、信号
波形の補正を行うことができる。また、平均的補正曲線
をリードオンリメモリに蓄え（ＲＯＭ化）、第８−４図
（Ａ）および（Ｂ）に示すように、その曲線を画像信号
波形に瓜ね合せることによって補ＩＥを行うこともでき
る。たたし、曲線を複数本ＲＯＭ化するのはコストおよ
び手間から無理であるのて、第８−５図（Ａ）に示すよ
うに、みかんの赤道部分の寸法、すなわち最大寸法Ｌ０
に対する曲線Ｃ０のみをＲＯＭ化しておき一般のＬ値に
対するＣ曲線は同図（Ｂ）に示すように演算によって発
生させる。更にＬ／２点へ補止曲線をシフト操作する。

また第２の問題点については、第８−６図（Ａ）および
（Ｂ）に示すように、画像信号波形に、前述のＧをＷで
除した偵Ｇ／ｗに比例したゲインを加えることで補正す
る。そして、第９−６図（Ｇ）に示すように、画像信号
についてのＧ／Ｗ　６１４が許容範囲内に無いときには
、外傷と判断する。さらに第３の問題点については、第
９−７図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、同図（Ｃ）
に示すような回路を用いて信号波形を所定時間遅延させ
、その遅延イ、旨号波形によって水泡信号をクリップす
る。

波形整形回路５１２はみかんの外形４１１号を波形整形
する回路であり、みかんの全体像の最大寸法を計測する
ために、みかんの輪郭のみを抜出す波形整形を行う。波
形整形回路５１４および５１６は、みかんの色を観測す
るための波形整形回路であり、例えば、緑色とオレンジ
色とでゲインを揃える。

また、カメラＣＭｌおよび０Ｍ２の検出した色彩をバラ
ンスよく揃える等の波形整形を行う。

５１１．５１５および５１７は、それぞれ、波形整形回
路５１０，５１４および５１Ｇが出力するカメラＣ旧に
よるデータとカメラＣＭ２によるデータとを切換えるス
イッチである。本発明においては、第１０図に示すよう
に１、カメラＣＭＩをｃｃＤが掃引している時間を、カ
メラＣＭ２についての積分時間、すなわち光量の蓄積時
間に割当て、カメラＣａ１１の駆動信号とカメラＣＭ２
の駆動信号とは交互に、それぞれカメラＣＭＩとカメラ
ｃＭ２　とに供給されるようにする。カメラＣ旧に駆動
信号が供給されてＣＯＤが信号ＣＭＩＷを、例えは１０
２４画素分について出力した後に、カメラＣＭ２に駆動
信号を供給されるように考り１号ネれており、従って、
ＣＣＵに供給するクロンク（７４吋の周波数をがかる点
がら選択する。このように、本発明装、買においては、
カメラＣ旧がＷ信号を出力終了し、その終了時点でカメ
ラＣＭ２に駆動４１′Ｊ号を供給し、カメラＣＭ２がＷ
信号を出力終了すると、その時点でカメラＣ旧に駆動信
号を供給するようにしているので、ＣＣＤの出力信号を
切換スイッチ５１１によって選択した場合に、カメラＣ
ＭＩおよび０Ｍ２のＣＯＤの出力信号を交互に、１つの
時系列信号として得ることができる。

一方、Ｇ信号については、例えば、第１０図示の駆動信
号に対して、Ｗ信号の４倍の蓄積時間をとることとする
。すなわち、ｗ４ｉ号の蓄積時間をＴｗ、およびＧ信号
の蓄積時間をＴｃとすると、ＴＯ＝　４　Ｘ　Ｔｗのよ
うに設定すれば、緑色に対する感度は、光量が低下した
場合においても、蓄積時間ＴＣが十分長いので、出力を
増加させることができる。

切換スイッチ５１１，５１５および５１７の出力信号を
、それぞれＡ／Ｄ変換器５２０，５２４および５２６に
供給する。本例においては、それぞれ６ビツトのＡ／Ｄ
変換器を用いて、供給されるアナログ値の画像信号につ
いて６４階調の分解間でデジタル変換を行う。なお、波
形整形回路５１２の出力する輪郭データについては、そ
の出力を２値化回路５２２に導く。第１１−１図はこの
２値化回路５２２のブロック図を示し、ＣＯＤのＷ信号
出力を、■水平走査毎に背景の黒レベルをサンプルホー
ルドしてしきい値を設定し、第１１−２図（Ａ）および
ＣＢ）に示すように輪郭データを抽出する。

Ａ１０変換器５２０の出力は前処理回路５３０に導かれ
る。前処理回路５３０は、第１２図に示すように信号の
平滑化および輪郭強調を行い、微少な外傷信号と面積の
大きい外傷信号とを、それぞれ、微小外傷分検出部５３
２とマクロ外傷分５３４とに供給する。双方の検出部５
３２および５３４の出力について、論理フィルタ５３６
においてノズル成分を除去し、周辺の画像データの相関
関係からそれぞれ、ミクロ外傷成分とマクロ外傷成分の
みが外傷判定処理回路５３８に供給されるようにする。

一方、２値化回路から出力される輪郭データは切換えス
イッチ５２３を介して論理フィルタ５４０に供給される
。論理フィルタ５４０は供給された信号について固立点
の除去、画素の欠落点の除去、縮小または拡大等を行い
、寸法用形状データ信号とマスク用形状データ信号とを
出力する。このマスク用形状データ信号を外傷判定処理
回路５３８に導き、マクロ外傷成分およびミクロ外傷成
分とアンド操作を行い、外来ノズルを除去し、みかん本
来の傷成分のみが判定されるようにする。また、外傷判
定処理回路５３８にはＷ−Ｇ計数化処理回路５４８（後
述）か出力する特殊領域信号を導き、緑色と非緑色との
境界領域を判定して、緑色領域を外傷と判断しないよう
にする。

寸法用形状信号はＸ−Ｙ径分離測定回路５４２ヲこ導か
れる。ＸφＹ径分離測定回路５４２Ｃ±、ｈ′ｆ１．＊
１条をミカンの姿勢を考えて縦（Ｙ）、横（Ｘ）の２方
ｉｉ＋求めるものである。このよう番こしてイリ・もれ
たＸおよびＹを最大径演算５４４に導き、ベルトの搬送
（ｅ置によるカメラ像の縮小、拡大ｉｌｌす番こ文４す
るエトＩ！Ｉ１１精度誤差を少なくする為それぞれのカ
メラＣＭＩ。

０Ｍ２で計測されたＬｘｌ、Ｌｙｌ、Ｌ＋＋２．Ｌｙ２
をとし、し×の場合はベルト搬送速度換算をした的］を
革ＤＩを求め、更に１４は光学倍率換算したＤｙを求め
る。Ｄｘ、Ｄｙに対し大小判別を施し犬きｌ、Ｘ方を最
大径とする。この手順を第１３図（Ａ）　　、　（Ｂ）
および（Ｃ）に示す。

Ａ／Ｄ変換器５２４のＷ信号出力は平均化処ＪＩ１回路
５４Ｇに導かれる。この平均化処理回路５４６は、Ｗ信
号二Ｇ信号の糸数化処理を行う場合、第１４図（Ａ）お
よび（Ｂ）に示すようにＷ信号の走査は非常に密に、例
えば９．２ｍｍピッチで行われており、これに対してＧ
信号の走査は、例えば１ｍｒｅピッチで行われている。

このため、Ｗ信号はばらつきかあるので、Ｗ信号の平均
値を求める回路である。例えば、Ｗ信号を読取る走査が
４回行われるものとすると、 Ｗ＝□　誓１／４ ．２ ｊ＋＝Ｉｉ のようにＷ信号の平均値を求め、その平均化された平均
化Ｗｍａ号をＷ：Ｇ係数化処理回路５４８に導く。また
、ＷＡＧ係数化処理回路５４８には、　Ａ／［変換器５
２６のＧ信号出力を導く。

讐：Ｇ係数化処理回路５４８においては、Ｗ／Ｇ値の係
数化を行う。ここで、平均化されたＷ値とＧ値とを比較
演算すれば、Ｇ　イＩＱが荒く掃引された積分和である
にもかかわらず、精度の高い色係数Ｗ／Ｇ値を求めるこ
とができる。

第１５図（Ａ）　　、　（Ｂ）　オヨび（Ｃ）はｗ：Ｇ
係数化処理回路５４８で得られた’１ＪＵＧ値について
のヒストグラム作成のための説明図であり、ここで同図
（Ａ）はみかんの球面体上に一定の間隔（ｘ、ｙ）でＷ
／Ｇ値を計測する態様を示す。また、同図（Ｂ）および
（Ｃ）はこのように得られた全体のサンプル数Ｓ。につ
いて、そのサンプル数を縦軸に、Ｗ　／　Ｇ　６Ｃ＋を
横軸にとってヒストグラムに表わしたものである。ここ
で、Ｗ／Ｇ値は、例えば０．５〜２の範囲でとらえられ
ているものとし、この範囲を６４分割し０．５以下を０
．２以上を８３として表現すると、概ね０．５　ｃｌ＋
Ｉ１０＜２の値が横軸の１ピツチとなり、（２−０，５
）÷６４の値が１つのレベル差となる。

ところで、みかんの表面には緑色からオレンジ色にかけ
て様々な色彩が混在しており、そのみかんの色彩を特定
することが困難である。人間がこれを観察する場合には
、比較的オレンジ色がかっている、あるいは緑色がかっ
ていると漠然と表現できるが、この人間の色彩感覚に近
付くために、本発明においては次のような処理を行う。

すなわち、全体のサンプル数Ｓ０は同図（Ｂ）および（
Ｃ）の曲線内の面積に相当するので、ヒストグラム係数
を着色度判定処理回路５５２に導き、その面積を２等分
するＳ、＝３２　＝ＳＯ／２となる点を発見し、このの
０〜６３のナンバー値Ｎをもってみかんの色彩とする。

曲線か同図（Ｃ）のような形状であれば、最高点の画素
数のにががるＮ値が存在することにはならないが、この
場合もｓ、＝３２＝Ｓｏ／２をみたす点をもってみがん
の色彩を特定するものとする。

以」−の外傷判定処理、最大径演算および補正波９、お
よび着色度判定処理は、それぞれマイクロコントロール
部５６０，５６２および５８４によって管理され、諸デ
ータはそれらコントロール部によって高速に処理される
。

また、５７０はマスタコントロールプロセッサテあり、
バス５７１を介して第９−１図示の各部を制御する。５
７２は自動運転制御部であり、例えば電源投入後の所定
時間照明器およびとウオーミングアツプする。また、電
源を切った場合に所定時間冷却ファンを駆動して光学系
を冷却する等の制御を行う。５７４は運転状態表示部で
あり、各部の故障等を表示する。５７６は集計メモリで
あり、仕分けされた所定等級数、例えばｌＯ等級につい
てみかんの集計数を記憶する。この集計数はプリンタ５
７８によってリストを作成することができる。また、５
８０はモニタ用メモリ表示制御回路、５８２はモニタで
あり、このモニタ５゛８２には集Ａイ数を表示させる他
、個々のみかんについて表面状態、ヒストグラムおよび
仕分は個所等をモニタさせることができる。前に説明し
たとおり、果物の」−Ｆ面を除く全範囲を検査しようと
するときは、果物を回転させて行う。このとき処理速度
が低下するので、これを補うため、第１６−１図に示す
ように回転走査を行う部分を並列に行うようにすればよ
い。

又、直線状態の搬送手段でなく、第１６−２図に示すよ
うに、公転する台」二に自転を行−）部分を設け、これ
にみかんを載せて検査を行うこともできなお、上記の実
施例はみかんに対するものであったが、他の果物に対し
ても適用できることはいうまでもない。このときは、そ
れぞれの果物の大きさ、色、および傷の付きゃすい場所
により適当な装置を製作する必要があるが、その方法は
前に説明した方法を参１ｊｉ％して容易に知ることがで
きる。着色度に関しては、例えば赤色のりんご等に夕Ｊ
してはＷ／ＲＪＮｊ色の果物に対してはＷ／Ｙ　　（Ｙ
は黄色光）の（ｆｉによって着色度を検出できることが
予想される。更に、本発明は、果物のみならず、他のｌ
！Ｊ品に対しても１心用することができ、大きさ。

着色度、傷の伺き丁合、記入文字・記号等の検出作業を
容易に自動化することができる。

以」二説明したとおり、本発明によれば、被検体の外観
品位を迅速かつ自動的に識別することができるので、能
率よい品位選別を行うことができ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるみがん選別跡ｊｔの全
体構成を示す斜視図、第２−１図は第１図の装置の平面
図、第２−２図は同じくその立面図、第２−３図は第２
−２図において矢印Ａ方向から見た光学読取装置の立面
図、第３−１図および第３−２図は第１図の処理装置の
正面図および一側面図、第４図は第１図の処理装置の主
操作盤を拡大して示す線図、第５−１図は第１図の処理
装置の副操作盤を拡大して示す線図、第５−２図および
第５−３図、第５−４図ならびに第５−５図はそれぞれ
第１図の装置の各選別機能を説明するための線図、第６
図は本実施例の光学系を示す斜視図、第７−１図は第６
図に示した光学系の平面図、第７−２図および第７−３
図は第６図に示したミラー２０２の−Ｔ細拡大図、第８
−１図は被写界深度についての説明図、および第８−２
図は色分離フィルタについての説明図、第８−３図およ
び第８−４図はＣＣＤラインセンサにおける緑感度の補
正について説明する図、第９−１図は光学系、搬送系お
よび画像処理／制御回路のブロック図、第８−２図（Ａ
）および（Ｂ）は、それぞれ、光学系によるみかんの走
査を説明する説明図およびその出力波形図、第９−３図
は信号波形の補ｉＥを行う回路を示すブロック図、第９
−４図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ平均的補正曲線
図および出力波形を示す図、第８−５図（Ａ）および（
Ｂ）は、それぞれ、平均的補正曲線図による補正および
補正回路を説明する図、第３−６図（Ａ）　、　（Ｂ）
および（Ｃ）は画像信号の色補正を説明する説明図、第
９−７図ＣＡ）、（Ｂ）および（Ｃ）は水泡信号の除去
を説明する説明図、第１θ図はタイミングチャート、第
１１−１図は２値化回路を示すブロック図、第１１−２
図（Ａ）および（Ｂ）は輪郭データの抽出を説明する図
、第１２図は波形の平滑化および輪郭強調を説明する図
、Ｑ’ｚ１３図（Ａ）　　、　（Ｂ）および（Ｃ）はみ
かんの外径測定を説明する図、第１４図（Ａ）および（
Ｂ）は、それぞれＷ信号の走査およびＧ信号の走査状態
を示す図、第１５図（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）はみか
んの色の決′Ａ！を説明する図、第１６−１図は複数個
の果実を同時に検査する方法を説明する図、第１６−２
図はみかんを回転させて外観品位を検査する方法の１例
を示す図である。 １００・・・供給部、 ２００・・・光学読取装置、 ２０１．２１２・・・投光器、 ２０６．２１ｆｌ・・・カメラ、 ２０２．２１４・・・スリット伺反射ミラー。 ２０４・・・被検体（みかん）、 ３００・・・搬送装置、 ：３０１・・・搬送ベルト、 ４００・・・処理装置、 ４０１・・・主操作盤、 ４０２・・・副操作盤、 ４０８・・・回転警告灯、 ５００・・・画像処理／制御回路、 ６００・・・仕分は選別部。 特　許　出　願　人　　池上通信＃１株式会社第３−１
図 第３−２図 第７−３図 一３図 一≦〜Ｇ−５ＮＳ ＝＝＝７＝　　　ＦＩＬ 、−４図 （Ａ） Ｌ５６−＋−Ｌ Ｌ（置 （Ａ） Ｂ　　　　Ｇ　　　　　　　ＯＲ ＡＳ 第１２図 又１ｊ　　　　　　　　又１よ 第１４図 告 ＣＭ２ 第１５図 手続補正者 ０３１５７年１２月を日 特許庁長官　若　　杉　和　　夫　殿 Ｊ、事件の表示 特馳１昭５７−７９Ｇ／ｆ４号 ２、発明の名称 外観品位検査方式 ３、補正をする者 事＋＝１との関係　　　　　　特　許出願人・ｆケガミ
ツウシンキ 池上テＩＱ信１＋：１株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被検体を整列させる第１手段と、 整列された被検体を搬送する第２手段と、該第２手段に
   より搬送されている被検体に対して所定波長範囲の光を
   照射する第３手段と、 前記光を照射された被検体からの光を受光して電気信号
   に変換する第４手段と、 前記電気信号に基いて前記被検体の表面の状態を表わす
   データを得る第５手段と、前記第２手段により搬送され
   ている前記被検体を、前記第５手段からの前記データに
   応じて仕分ける第６手段とを具備したことを特徴とする
   外観品位検査方式。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方式において、前記第
   ５手段は、前記被検体の大きさ、するデータを求めるこ
   とを特徴とする外観品位検査方式。 ３）特許請求の範囲第２項記載の方式において、前記被
   検体の大きさ、傷害の度合および着色の度合の基準値を
   それぞれ可変設定できるようにしたことを特徴とする外
   観品位検査方式。 ４）特許請求の範囲第２項または第３項に記載の方式に
   おいて、前記第５手段は、前記被検体の各々について、
   傷害および着色の度合に関する分布を表わすデータを貸
   出し、更に該分布を表わすデータに基いてその分布を表
   示する第７手・殺を備えたことを特徴とする外観品位検
   査方式。 ５）特許請求の範囲第２項記載の方式において、前記第
   ６手段は、前記被検体の大きさ、傷害の度合および着色
   の度合の組合せに応じて前記被検体を仕分けることを特
   徴とする外観品位検査方式。 ６）特許請求の範囲第５項記載の方式において、前記ｆ
   ｆ１６手段は、仕分けられた被検体の個数を、仕分けの
   等級に応じて、個別に記憶する手段を有することを特徴
   とする外観品位検査方式。 ７）特許請求の範囲第１項記載ないし第６項のいずれか
   の項に記載の方式において、前記第１ないし第６手段を
   同期させて動作さ−せるようにしたことを特徴とする外
   観品位検査方式。