JPH0716653B2 - 穀物選別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は籾摺り後の混合穀粒、例えば混合米を玄米と籾
とに選別する穀物選別装置に関するものである。

従来の技術 この種の選別装置は特開昭59−104681号のように構成さ
れている。第13図と第14図はその概要を示す。選別板１
は傾き駆動手段３と加振装置２を介して支持されてい
る。選別板１の上端部４に混合米５が供給されると、混
合米５は選別板１の傾きと振動によって選別板１の下端
部６に向かって移送される。この移送時には、第14図に
示すように選別板１の上面において籾層A1と混合米層A2
および玄米層A3の流動分布が発生する。B1は籾層A1と混
合米層A2との境界線、B2は混合米層A2と玄米層A3との境
界線である。選別板１の下端部６には、第１、第２の仕
切板7,8が設けられており、第１の仕切板７は境界線B
1、第２の仕切板８は境界線B2に対応させて位置決めさ
れている。第２の仕切板８には光電センサ９が取り付け
られており、混合米層A2と玄米層A3との光の反射率が異
なることを利用して境界線B2の位置を検出し、仕切板８
の位置が境界線B2の位置に一致するように仕切板駆動手
段10を制御して、仕切板８の位置が変更されている。

発明が解決しようとする課題 このような従来の構成では、光電センサ９の信号に基づ
いて仕切板８の位置が変更されて、仕切板８で区切られ
た区間Ｃから玄米だけを選別して取り出すことができる
が、光電センサ９による検出ではセンサの視界全体の明
るさのレベルの認識のため、個々の穀粒を認識してはお
らず、穀粒の層の厚さが変化したり、死米があると明る
さが異なって、制御の精度が悪い。そのため、仕切板８
は境界線B2の実際の位置よりも玄米層A3の内側に位置す
るよう安全側に設定して、選別された玄米に混合米が混
入しないようにされている。このように安全側に設定す
る必要があるため、選別によって取り出せる玄米の量が
減少して、処理能力が低いものである。

本発明は制御の精度を従来よりも向上させて処理能力を
高めることができる穀物選別装置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 本発明の穀物選別装置は、選別板の一側の待機位置をビ
ジョンセンサで撮像し、待機位置でのビジョンセンサの
画像を認識してこの待機位置にまで籾層が展開したこと
を検出すると前記ビジョンセンサを混合層と穀粒層の境
界に近付く方向に予め規定された標準位置へ横移動さ
せ、標準位置でのビジョンセンサの画像を認識して、こ
の検出内容に基づいて選別板の傾斜角度または仕切板を
移動させるとともに、電気的に書き換えが可能で選別板
における前記標準位置が書き込まれるメモリと、前記メ
モリへの書き込み操作実行前の状態では別に設定されて
いる基準位置のデータを前記標準位置のデータとしてビ
ジョンセンサの位置制御を実施し、前記書き込み操作実
行後の状態では前記メモリから読み出したデータを前記
標準位置のデータとしてビジョンセンサの位置制御を実
施する制御部とを設けたことを特徴とする。

作用 この構成によると、選別板の上の一点だけでなくて、ビ
ジョンセンサによって選別板のある区域の面を監視し、
ビジョンセンサの撮像した画像から籾の粒を認識し、そ
の籾混入量に基づいて選別板の傾き、あるいは仕切板の
位置の制御を実行することによって、制御精度が向上す
る。

ビジョンセンサを待機位置から標準位置へ自動的に移動
させて選別板の上面を監視しており、一台のビジョンセ
ンサによって運転開始の直後における選別板の上面での
混合穀粒の展開異常を併せて検出できる。

制御部は、メモリへの書き換え操作を検出するまでは別
に設定されている基準位置のデータを前記標準位置のデ
ータとしてビジョンセンサの位置制御を実施し、前記書
き込み操作実行後の状態では前記メモリから読み出した
データを前記標準位置のデータとしてビジョンセンサの
位置制御を実施するため、処理しようとする穀物の品
種、水分値などに応じて変化する混合層と穀粒層との境
界位置に対応して、仕切板を迅速に制御できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第12図に基づいて説
明する。なお、従来例を示す第13図〜第14図と同様の作
用を成すものには、同一の符号を付けて説明する。

第１図は本発明の穀物選別装置の構成を示す。第１図の
選別装置では、第14図における光電センサ９に代ってビ
ジョンセンサとしてのテレビカメラ11と画像処理装置12
が設けられている。ここでテレビカメラ11は電動式の横
移動テーブル13に取り付けられている。画像処理手段12
には入力信号として画像信号ａの他に、第２図に示すよ
うにテレビカメラ11が左端、右端に到達したことを検出
するリミットスイッチLS4,LS5、テレビカメラ11の位置
を検出するエンコーダEC1、選別板１が上限、下限角度
に到達したことを検出するリミットスイッチLS6,LS7、
選別板１の角度を検出するエンコーダEC3、仕切板８が
左端、右端に到達したことを検出するリミットスイッチ
LS8,LS9、仕切板８の位置を検出するエンコーダEC2の各
信号が入力されており、出力装置としては、横移動テー
ブル13の駆動モータM7、仕切板駆動手段10の駆動モータ
９、傾き駆動手段３の駆動モータM10、仕切板８を通過
して選別されて玄米昇降機〔第10図参照〕を通過した玄
米の払い出し経路を循環と排出に切り換える玄米切換シ
ャッタ14が接続されている。第11図はテレビカメラ11の
周辺部の構成を示す。画像処理手段12は、第４図に示す
ようにテレビカメラ11を待機位置から標準位置へ移動さ
せる第１の工程ａと、選別板１の角度を制御する第２の
工程ｂと、テレビカメラ11の位置を微調整する第３の工
程ｃと、仕切板８の位置を微調整する第４の工程ｄとか
ら構成されており、各工程の順を追って詳細に説明す
る。

第５図は第１の工程ａのフローチャートを示す。初期状
態においてテレビカメラ11は第３図に実線で示すように
選別板１の右端の待機位置Ｉにあって、選別板１の上面
を撮像して画像処理を開始する〔ａ−１〕。加振装置２
を運転するとともに、前段の籾摺機〔図示せず〕から混
合米５を選別板１の上端部４に供給すると、混合米が選
別板１を流下しながら籾層A1と混合米層A2および玄米層
A3に展開される。〔ａ−２〕では、撮像した画像から選
別板１の露出部分の全視野における割合を算出し、この
割合を〔ａ−３〕で判定する。〔ａ−３〕は視野内に籾
層A1が入ってきて、選別板１の露出部分が10パーセント
より少なくなるまで繰り返し〔ａ−２〕を実行する。
〔ａ−２〕の繰り返し回数が第１の所定回数に達した場
合には、これを〔ａ−４〕で検出して、加振装置２の停
止〔ａ−５〕、異常ブザーの鳴動〔ａ−６〕を行って全
動作を中止する停止動作〔ａ−７〕を実行する。

〔ａ−３〕において充分に展開されたと判定されると、
駆動モータM7を駆動〔ａ−８〕し、エンコーダEC1の位
置情報が予め設定されている標準位置のデータＹに達し
たか否かを〔ａ−９〕でチェックし、繰り返し〔ａ−
８〕を実行する。第３図に仮想線でテレビカメラ11の標
準位置IIを示す。〔ａ−９〕で一致が検出されてテレビ
カメラ11が標準板IIに達すると、次の第２の工程ｂに移
る。この時点において仕切板８は標準位置IIにある。

この第１の工程ａの〔ａ−８〕に達すると、第12図に示
す処理装置によって制御に使用する標準位置データが決
定されている。データ要求指示Ｓを制御部20が検出する
と、所定のレジスタ21のフラグビットをチェックする。
このレジスタ21、には電気的に書き換えが自在のメモリ
22〔このようなメモリは一般的にEEP−ROMと称されてい
る〕に設定スイッチ23から書き込み指示があるとフラグ
がセットされるように構成されており、レジスタ21にフ
ラグがセットされている状態を制御部20が検出しなかっ
た場合には、制御部20は読み出し専用メモリ24〔このよ
うなメモリは一般的にROMと称されている〕に予め設定
されている内容を標準位置データＹとして出力する。
〔ａ−８〕では、このようにして制御部20から出力され
る標準位置に基づいてテレビカメラ11が横移動させられ
る。選別しようとする穀物の品種、水分値などによって
上記の標準位置が適当で無くなったような場合には、設
定スイッチ23を介して前記EEP−ROM22に新規な標準位置
を設定すると、レジスタ21にフラグがセットされ、それ
以後の運転ではデータ要求指示Ｓを制御部20が検出する
とEEP−ROM22から読み出されたデータが、標準位置デー
タＹとして出力される。

第６図は第２の工程ｂのフローチャートを示す。〔ａ−
９〕に続く〔ｂ−１〕〔ｂ−２〕では所定間隔で第２の
所定回数にわたって画像を取り込み、そして籾粒を認識
し、毎回の画像に対して次の処理を行う。先ず、第７図
に示すように一回の画像の視野内を選別板１の幅方向に
ブロックBL1〜BL8に細分化し、〔ｂ−３〕で各回の読み
取り画像の各ブロックBL1〜BL8における籾粒の数の平均
値を算出し、〔ｂ−４〕では〔ｂ−３〕における平均値
の総和を求めて、標準位置IIにおけるテレビカメラ11の
視野内の籾粒の平均値とする。〔ｂ−４〕で検出された
籾粒の数がN5よりも大きいことを〔ｂ−５〕で検出すれ
ば、選別板１の傾きが不足であるとして、玄米切換シャ
ッタ14を循環側にセット〔ｂ−６〕する。なお、玄米切
換シャッタ14が循環状態では、玄米と選別されたものが
選別板１の上端部４に再供給されている。混合米と選別
されたものは玄米切換シャッタ14の状態にかかわらず選
別板１の上端部４に再供給され、籾と選別されたものは
玄米切換シャッタ14の状態にかかわらず籾摺機に再投入
される。

〔ｂ−６〕の次の〔ｂ−７〕では駆動モータM10を駆動
して選別角度を所定角度だけ上げる。そしてリミットス
イッチLS6をチェック〔ｂ−８〕して選別板１が上限位
置に達していない場合には、規定時間を計時〔ｂ−９〕
したのちに〔ｂ−１〕に戻る。〔ｂ−５〕で視野内の籾
粒の数がN5よりも小さくなるまで〔ｂ−７〕を繰り返し
実行し、視野内の籾粒の数がN5よりも小さくなると、選
別板１の傾きが適値に近付いたとして玄米切換シャッタ
14を後段への払い出し状態にセット〔ｂ−10〕し、次い
で〔ｂ−４〕の籾粒の数がN5よりも小さいN1よりも更に
小さいかをチェック〔ｂ−11〕し、N1より小さければ駆
動モータM10を駆動して選別角度を所定角度だけ下げ
る。そしてリミットスイッチLS7をチェック〔ｂ−13〕
して選別板１が下限位置に達していない場合には、〔ｂ
−９〕を実行する。〔ｂ−11〕でN1以上であると判定さ
れた場合には、次の第３の工程ｃに移る。

第８図は第３の工程のフローチャートを示す。〔ｂ−1
1〕に続く〔ｃ−１〕〔ｃ−２〕では、〔ｂ−１〕〔ｂ
−２〕と同様に画像を改めて読み取って、〔ｃ−３〕
〔ｃ−４〕を実行して選別板１の角度制御の完了後のテ
レビカメラ11の視野内の籾粒の数を求める。次に、〔ｃ
−４〕で求めた籾粒の数がN5〜N1の間のN3,N2〔但し、N
3＞N2〕と比較して、籾摺機に残っている籾が少なくな
った籾摺り末期であるか、または何らかの原因で籾が異
常増加したかをチェック〔ｃ−５〕〔ｃ−６〕する。籾
摺り末期でない場合、または籾が定常の場合には、〔ｃ
−７〕において〔ｃ−４〕で求めた籾粒の数がN5よりも
小さなN1.5よりも大きいかをチェックし、大きい場合に
は、駆動モータM7,M9を駆動してテレビカメラ11と仕切
板８を左へ、ここでは最初に標準位置IIから規定距離だ
け移動させる〔ｃ−８〕。次いでリミットスイッチLS4,
LS8をチェック〔ｃ−９〕して、テレビカメラ11または
仕切板８が左端に到達していれば、〔ｃ−10〕〜〔ｃ−
12〕の異常処理を実行する。〔ｃ−９〕で正常であれば
〔ｃ−１〕に戻る。

〔ｃ−７〕でN1.5よりも小さいと判定されると、玄米切
換シャッタ14を排出状態にセット〔ｃ−13〕し、次に
〔ｃ−４〕で求めた籾粒の数がN1.5よりも更に小さいN
0.5よりも小さいか否かをチェック〔ｃ−14〕し、小さ
ければ駆動モータM7,M9を駆動してテレビカメラ11と仕
切板８を右側へ所定距離だけ移動させる〔ｃ−15〕。そ
して、リミットスイッチLS5,LS9をチェック〔ｃ−16〕
して、テレビカメラ11または仕切板８が右端に到達して
いれば〔ｂ−１〕に戻る。〔ｃ−16〕でリミットを検出
していなければ〔ｃ−１〕に戻る。〔ｃ−14〕で籾粒の
数がN0.5以上と判定された場合には、次の第４の工程ｄ
に移る。〔ｃ−５〕でN3よりも大きいと判定された場合
には、玄米切換シャッタ14を循環状態にセット〔ｃ−1
7〕し、駆動モータM7,M9を駆動してテレビカメラ11と仕
切板８を左に所定距離だけ移動〔ｃ−18〕させ、次に
〔ｃ−９〕を実行する。

〔ｃ−６〕でN2よりも大きいと判定された場合には、玄
米切換シャッタ14を循環状態にセット〔ｃ−19〕し、駆
動モータM7,M9を駆動してテレビカメラ11と仕切板８を
左に所定距離だけ移動〔ｃ−20〕させ、次に〔ｃ−９〕
を実行する。

第９図は第４の工程ｄのフローチャートを示す。ここで
は仕切板８は、最初に第７図に示すようにテレビカメラ
11の視野内における三角印で示す中央位置IIIにある。
各ブロックBL1〜BL8の境界位置をSB1〜SB7とし、視野の
左側の限界位置をSB0、視野の右側の限界位置をSB8とす
ると、仕切板８は位置SB4にある。〔ｄ−１〕では〔ｃ
−３〕で求めた各ブロックBL1〜BL8の籾粒の数AB1〜AB8
のうちAB1が、N5よりも小さいN1より大きいかをチェッ
クし、大きければ〔ｃ−８〕に戻ってテレビカメラ11と
仕切板８を左側へ移動させる。〔ｄ−１〕で以下である
と判定されると、（AB1＋AB2）の和がN1より大きいかを
チェック〔ｄ−２〕し、大きければ〔ｃ−８〕に戻って
再びテレビカメラ11と仕切板８を左側へ移動させる。
〔ｄ−２〕で以下であると判定されると、（AB1＋AB2＋
AB3）の和がN1より大きいかをチェック〔ｄ−３〕し、
大きければ駆動モータM9を駆動して仕切板８を位置SB2
へ移動させる〔ｄ−４〕。そしてリミットスイッチLS8
をチェック〔ｄ−５〕し、仕切板８が左端に到達してい
れば〔ｃ−10〕〜〔ｃ−12〕の異常処理を実行する。
〔ｄ−５〕で正常であった場合には〔ｄ−６〕を介して
〔ｃ−１〕へ戻る。〔ｄ−３〕で以下であると判定され
ると、（AB1＋AB2＋AB3＋AB4）の和がN1より大きいかを
チェック〔ｄ−７〕し、大きければ駆動モータM9を駆動
して仕切板８を位置SB3へ移動させる〔ｄ−８〕。そし
て〔ｄ−５〕を介してリミットスイッチLS9をチェック
〔ｄ−６〕し、仕切板８が右側に到達していれば〔ｂ−
１〕へ戻る。〔ｄ−６〕右端に到達していないと判定さ
れた場合には、〔ｃ−１〕へ戻る。〔ｄ−７〕で以下で
あると判定されると、 （AB1＋AB2＋AB3＋AB4＋AB5）の和がN1より大きいかを
チェック〔ｄ−９〕し、大きければ駆動モータM9を駆動
して仕切板８を位置SB4へ移動させる〔ｄ−10〕。そし
て〔ｄ−５〕を実行する。〔ｄ−９〕で以下であると判
定されると、（AB1＋AB2＋AB3＋AB4＋AB5＋AB6）の和が
N1より大きいかをチェック〔ｄ−11〕し、大きければ駆
動モータM9を駆動して仕切板８を位置SB5へ移動させる
〔ｄ−12〕。そして〔ｄ−５〕を実行する。〔ｄ−11〕
で以下であると判定されると、（AB1＋AB2＋AB3＋AB4＋
AB5＋AB6＋AB7）の和がN1より大きいかをチェック〔ｄ
−13〕し、大きければ駆動モータM9を駆動して仕切板８
を位置SB6へ移動させる〔ｄ−14〕。そして〔ｄ−５〕
を実行する。このようにして、〔ｄ−1,2,3,7,9,11,1
3〕の各ステップを繰り返し実行し仕切板８の位置が、
テレビカメラ11の視野における籾混入位置の近傍位置に
微調整される。なお、〔ｄ−13〕で以下であると判定さ
れた場合には、〔ｃ−15〕へ戻る。

このようにして、仕切板８を最適の位置に高精度で制御
して、玄米だけをきわめて効率よく選別できる。

最後に、第10図は選別板１で選別された玄米の排出と循
環経路の詳細を示す。選別された玄米は玄米昇降機15で
持ち上げられたのち、その玄米昇降機15の排出口の近傍
に配設されている前記玄米切換シャッタ14によって排出
と循環とが切り換えられており、選別板１の近くに玄米
切換シャッタ14を設けた場合に比べて次のような効果が
ある。

つまり、選別板１の近くに玄米切換シャッタ14を設けた
場合には、籾の異常増加を検出して玄米切換シャッタ14
を循環に切り換える前に、籾が多く含まれた玄米が排出
されてしまう。そのため、この場合には異常検出からシ
ャッタの切り換え完了までの時間を非常に短かくする必
要がある。これに対して、本方式は玄米切換シャッタ14
が玄米昇降機15を介して上げた位置に設置されているの
で、玄米が選別板１の出口からシャッタ14まで移動する
時間が確保できて、上記のように玄米中に籾が混入する
という不具合が生じない。

上記の実施例では、第３の工程ｃにおいてテレビカメラ
11と仕切板８を〔ｃ−８〕または〔ｃ−15〕で同時に移
動させているが、テレビカメラ11の移動の完了後に仕切
板８を追従させて移動させても同様である。

上記の実施例では、選別して抽出すべき目的物が玄米で
ある場合を例に挙げて説明したが、麦などの穀物を選別
して抽出する場合も同様である。

発明の効果 以上のように本発明によると、選別板の上面の標準位置
を撮像するよう位置決めされたテレビカメラの画像を認
識して、仕切板の位置制御を実施するため、従来のよう
に光電センサによって反射率の違いをスポット検出して
制御している場合に比べて監視範囲が広く、しかもビジ
ョンセンサの撮像した画像から籾の粒を認識し、その籾
混入量に基づいて選別板の傾き、ならびに仕切板の位置
の制御を実行しているため、その制御精度は従来と比べ
ものにならないほど高精度の位置制御を実現でき、仕切
板を安全側に設定せずとも、目的の穀物だけをきわめて
効率よく選別して抽出できる。

さらに待機位置から標準位置へビジョンセンサを移動さ
せて選別板の上面を監視しているため、一台のビジョン
センサで展開異常の検出、仕切板、選別角度の制御を実
現できる。

上記の標準位置は、設定変更を実施するまでは予め設定
された基準位置が採用されているが、電気的に書き換え
が自在なメモリに新規な位置情報が設定されると、それ
以後は新規な位置情報を標準位置とする制御部を設けた
ため、処理する穀物の品種や水分に適した標準位置にビ
ジョンセンサを移動させて仕切板、選別角度の制御を実
施するため、これらの制御を迅速に実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の穀物選別装置の実施例の正面図、第２
図は同装置における画像処理手段の周辺の入出力装置の
模式説明図、第３図は同装置の要部平面図、第４図は同
装置における画像処理手段のフローチャート図、第５図
は第４図における第１の工程のフローチャート図、第６
図は第４図における第２の工程のフローチャート図、第
７図はテレビカメラの視野と画像処理の説明図、第８図
は第４図における第３の工程のフローチャート図、第９
図は第４図における第４の工程のフローチャート図、第
10図は同装置の玄米循環・排出経路の説明図、第11図は
第２図に示す要部の詳細図、第12図は標準位置データの
切換部分の構成図、第13図は従来の選別装置の正面図、
第14図は同装置の要部平面図である。 １…選別板、２…加振装置、３…傾き駆動装置、８…仕
切板、11…テレビカメラ、12…画像処理装置、13…横移
動テーブル、14…玄米切換シャッタ、Ｉ…待機位置、II
…標準位置、BL1〜BL8…テレビカメラの視野を選別板の
幅方向に分割したブロック、AB1〜AB8…各ブロックBL1
〜BL8における籾粒の平均数、20…制御部、22…メモ
リ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−111487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−196788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−146479（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】選別板の一側の待機位置をビジョンセンサ
   で撮像し、待機位置でのビジョンセンサの画像を認識し
   てこの待機位置にまで籾層が展開したことを検出すると
   前記ビジョンセンサを混合層と穀粒層の境界に近付く方
   向に予め規定された標準位置へ横移動させ、標準位置で
   のビジョンセンサの画像を認識して、その検出内容に基
   づいて選別板の傾斜角度または仕切板を移動させるとと
   もに、電気的に書き換えが可能で選別板における前記標
   準位置が書き込まれるメモリと、前記メモリへの書き込
   み操作実行前の状態では別に設定されている基準位置の
   データを前記標準位置のデータとしてビジョンセンサの
   位置制御を実施し、前記書き込み操作実行後の状態では
   前記メモリから読み出したデータを前記標準位置のデー
   タとしてビジョンセンサの位置制御を実施する制御部と
   を設けた穀物選別装置。