JPH0875657A

JPH0875657A - 米粒判別装置

Info

Publication number: JPH0875657A
Application number: JP20864694A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kasai; 康笠井
Original assignee: KET KAGAKU KENKYUSHO KK
Current assignee: KET KAGAKU KENKYUSHO KK
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】従来下部からの照明だけでは判別が難しかっ
た粉状質粒などの光の透過量の少ない試料において、粒
長の測定精度を胴割粒の選別性能を低下させること無く
向上させる。【構成】透明な回転板の周辺に設けられたくぼみ中に
位置された米粒に、上下２方向からかつ米粒の長軸方向
に対して傾斜した方向から光を照射して、その米粒内ま
たは米粒表面で拡散反射された光をラインイメージセン
サ上に結像させ、その米粒の像の長軸方向に沿った方向
の光強度分布を検出し、その光強度分布に基づきその米
粒の胴割の存在、砕粒か否かの判別、ならびに粒長の測
定を行うようにした米粒判別装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、米粒判別装置に係
り、特に胴割粒等の米粒の欠陥や米粒の長さを検出する
米粒判別装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】米粒の胴割れは、米粒に生ずる亀裂のこ
とであって、米粒の長軸方向に対し直交する方向に生ず
るのが殆どである。

【０００３】従来、この胴割れは、図１４に示すように
楕円形のくぼみに米粒を乗せ、その米粒の下部に斜め方
向から細い光通路を通して光を当て、このとき胴割れ部
にできる明暗により視覚的に胴割れの有無を判別する方
法がある。更に、図１５のように、米粒の長軸方向と平
行に２個のフォトダイオードを配置し、これらの受光量
の差から米粒の胴割れを自動的に検出する方法がある。
しかしながらこれら従来のように、下方からの照明を上
方で検出する方法では、粉状質粒のように粉を固めたよ
うな性質の米や着色粒等は光の透過量がきわめて少ない
ので、透過光量が殆んど検出できず、従って粒長の測定
が困難であった。

【０００４】今日では、米の自由化が問題になり、実際
に輸入米が市場に流通するなかで、長粒種と呼ばれる米
の取扱いがクローズアップされ、米粒の長さ（粒長）に
対する関心が高まっている。このような中で、従来胴割
粒を主に検出する目的の為に設計された照明装置では前
出のような理由により粒長の測定が十分とは言い難かっ
た、また長さを測定する為に発光部を受光部と同じ側に
設けると、胴割粒の測定が困難になる。

【０００５】精米業者において、米の形質として関心が
高い問題として、精米前では精米時の歩どまりを左右す
る胴割粒、精米後に米の炊飯特性、特に味に対して影響
の大きいとされる砕粒がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粉状
質粒のように光の透過量の少ない試料においても、胴割
粒や砕粒の選別性能を低下させること無く、粒長の測定
選別を可能とした米粒判別装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による米粒判定装
置は、上面に米粒を収容するための楕円形のくぼみを形
成すると共に、そのくぼみの下部が光を透過する材料で
構成された米粒保持体と、米粒の長軸方向に対し傾斜し
た方向よりそれぞれ米粒全体に米粒保持体の上方と下方
から光を照射する手段と、米粒内で乱反射された光と米
粒表面で反射された光とを米粒の長軸方向に沿って感知
して、米粒の長軸方向に沿った光の強度分布を検出する
手段と、その光強度分布検出手段で検出された光強度分
布が所定値以上の変化率をもってくぼみ状に低下してか
ら上昇する部分の存在を検出するくぼみ検出手段と、そ
のくぼみ検出手段でくぼみの存在を検出したとき該米粒
を胴割米と判定する手段と、を備えている。

【０００８】

【作用および発明の効果】本発明によれば、米粒に対し
上下両方向から光を照射しているので、正常米に対して
は、米粒内で乱反射された光を光強度分布検出手段で検
出し胴割の有無および粒長の検出ができ、しかも粉状質
粒や着色粒のような光の透過がきわめて少ない米粒に対
しては、その米粒の表面からの反射光を検出して粒長の
測定をすることができる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の全体的構成を示す図、図２か
ら図４は本発明の要部を示す説明図である。図１から図
４において、回転板１の周辺近傍にその回転板の回転軸
を中心とする円周上に多数の楕円形のくぼみ２を設け
る。これらくぼみ２に米粒が一粒づつ収容され、くぼみ
の下側は透明部材が用いられている。回転板１はモータ
３によって回転駆動される。

【００１０】回転板１の一部を挟み込むように光学系保
持ブロック４が設置され、図４と図５に示すように、光
源５より光ファイバ６を通して回転板の上下方向でかつ
斜め方向からくぼみ２中の米粒に対し光を照射する光照
射部７，８に光を導く。光照射部７，８から照射された
光は米粒内で乱反射され、あるいは米粒表面で反射さ
れ、結像光学系９を通してラインイメージセンサ１０上
に結像される。センサ１０での検出信号は増幅器１２で
増幅され、マイクロコンピュータ１３へ送られて信号処
理される。

【００１１】マイクロコンピュータ１３による信号処理
の結果は、表示部１４に表示される。必要に応じてプリ
ンタ１５を備え、これにデータを打ち出すこともでき
る。また、マイクロコンピュータ１３を外部コンピュー
タ１６等に接続することもできる。

【００１２】キーボード１７は所要のデータや指令等を
入力するためのものである。

【００１３】光学系保持ブロック部４で光学的方法で判
別された良米粒と不良米粒は、選別器１９で別々の容器
へ送られる。この選別器はコンプレッサ２０から送られ
る圧搾空気により前述の光学的判別結果に従って異なる
方向へ吹き飛ばす構成になっている。

【００１４】回転板１を回転させて米粒が所定の測定位
置に来たことは、図６に示すように各くぼみ２に対応し
て光反射体８Ａ，８Ｂ，８Ｃが設けられ、これを位置検
出センサ２２で検知して、この検知信号をマイクロコン
ピュータ１３へ送る。この検知信号によってラインイメ
ージセンサ１０からの検出信号の取込タイミングが決め
られる。

【００１５】なお、もう１つの光学系ブロック２４は、
光源５から光ファイバ２５，２６を通して米粒Ｇに光を
照射する光照射部２７，２８を有し、米粒Ｇ内で散乱さ
れた光は、検出器２９で検出され、増幅器３０を介して
マイクロコンピュータ１３へ送られる。この検出器２９
の検出値が極端に小さいときは粉状質粒であると判定す
ることができる。

【００１６】また、光照射部２７，２８の位置を必要に
応じて移動させることができるようにすることができ
る。

【００１７】以上説明したように、回転板１のくぼみに
乗せられた米粒Ｇに、その光透過材料を通して米粒の長
軸方向に対して傾斜した下方向から光を照射すると共
に、米粒にその光透過材料を通さずに米粒の長軸方向に
対して傾斜した上方向から光を照射する。米粒内で散乱
透過された光と、表面および内部で拡散反射された光の
その米粒の長軸方向の強度分布をラインイメージセンサ
１０で全ラインに渡り同時に検出保持し、この検出信号
をマイクロプロセッサ１３に取り込んでＡ／Ｄ変換して
ＲＡＭに記憶する。後述するように、この強度分布につ
いて、その変化率を計算したり、所定強度レベルと比較
することなどにより、米粒の胴割れの有無、長さまたは
砕粒かどうか等の米粒の状態検出を行う。

【００１８】回転板１はくぼみ２の下側のみを透明にし
てもよく、図５に示すように、透明板１ａ上に楕円形の
貫通孔２をもうけた不透明板１ｂを重ね合わせた構造に
してもよい。各くぼみ２に入れられた米粒は、図示のよ
うに、米粒の長軸方向に対して傾斜した下方向から回転
板１を通して光が照射されると共に、米粒の長軸方向に
対して傾斜した上方向から回転板１を通さず直接米粒に
光が照射される。米粒に照射された光は米粒内で拡散透
過されるとともに、表面および内部で拡散反射し、米粒
の上面は明るく光るように見える。その拡散光による米
粒表面の明暗は光学系９によってラインイメージセンサ
１０上に結像される。このラインイメージセンサは１２
８個の受光素子のアレイからなる。ラインイメージセン
サの代わりにエリアセンサでもよい。なお米粒が無い部
分では、光は保持体１で拡散せず直進するので、光学系
９には入射しない。従って暗部として受光素子に検出さ
れる。

【００１９】図６に示すように、各くぼみ２Ａ，２Ｂ，
２Ｃに対応して位置検出用の光反射体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ
が取付られていて、この光反射体を位置検出センサ１５
で検出することにより各米粒の検出タイミングを決定し
ているが、この光反射体の代わりに位置検出用の孔を形
成し、この孔をフォトカプラ等の位置検出センサで検出
することによって各米粒の検出タイミングを決定するよ
うにしてもよい。また光反射体８を磁性物質に代えても
よい。

【００２０】図７は、ラインイメージセンサ１０からの
電気信号の処理回路を示すブロック図である。ラインイ
メージセンサ１０からの電気信号は、ビデオアンプ１２
で増幅されＡ／Ｄコンバータ３２でＡ／Ｄ変換されてＲ
ＡＭ３３に記憶される。ＣＰＵ３４はＲＯＭ３５に記憶
されたプログラムに従って動作される。駆動回路３６は
周期的に図８（ｂ）に示すようなスタートパルス５を発
生し、ラインイメージセンサ１０に送信する。ラインイ
メージセンサ１０は、このスタートパルスを受信する
と、図８（ａ）に示す駆動回路３６からのクロックパル
スφ₁に従って順次ラインイメージセンサの各受光素子
を走査し信号を検出する。その検出信号は、図８（ｃ）
のような信号波形Ｖ₀₁をしており、ビデオアンプ１２に
送られる。ビデオアンプ１２により増幅された検出信号
は、ピークホールド回路３７により検出信号の最大値で
図８（ｄ）に示す信号Ｖ₀₂のようにサンプリングされ、
図８（ｅ）に示すパルスφ₂のタイミングでＡ／Ｄ変換
される。図８（ｆ）に示すパルスφ₃でピークホールド
回路のホールド信号を解除する。その結果、得られたデ
ジタル信号はＲＡＭ３２に記憶される。

【００２１】ラインイメージセンサ１０は、この実施例
では１２８個の検出要素（画素）からなり、その電荷蓄
積時間はほぼ１ｍｓ程度であるから、全画素を１ｍｓ程
度の微小期間で走査することができる。従って、米粒の
揺らぎによる位置の移動の影響は殆ど無視できる。

【００２２】ＣＰＵ３４は、位置検出センサ２２から信
号を受けると駆動回路３６にパルスの発生を停止させ
る。このとき、ＲＡＭ３３に記憶された画像信号を読出
し、ＲＯＭ３５に記憶されたプログラムに従って、後で
説明するように画像信号を計算して胴割れ、および長さ
を求める。

【００２３】図９は、ＲＡＭに記憶された画像信号の例
を示すものである。図９（ａ）は、胴割れの無い米粒の
検出信号、図９（ｂ）は１条の胴割れのある米粒の検出
信号、図９（ｃ）は砕粒米の場合の検出信号、図９
（ｄ）は粉状質米の場合の検出信号である。図９（ｅ）
は従来装置により下方のみから粉状質粒に光を照射した
場合の検出信号である。図６（ｅ）を図６（ｄ）と比較
して理解できるように、本発明の装置ではピーク部で約
３倍の検出値を得ることができる。

【００２４】次に、米粒の胴割れを判別する動作を図１
０に基づき説明する。このプログラムの動作が開始され
ると、まず、ステップ１０１で、ＲＡＭ３３中のカウン
タｉに１がセットされる。次いで、ステップ１０２で、
ＲＡＭ３３中のカウンタＣの値が０にリセットされる。
そして、ステップ１０３でカウンタｉの値が画素数１２
８に等しいかどうかを判断する。今は、一回目であるの
で、ここではＮＯと判断されステップ１０４に進み、ｉ
番目の画素信号Ｖ_iが（ｉ＋１）番目の画素信号Ｖ_i+1
＋ΔＶよりも大きいか否かを判断する。これは、図９
（ｂ）に示されるように、米粒の胴割れがあるときは画
素信号の分布に現れるくぼみ部の右下がりになる部分を
検出するものである。なお、ΔＶを加算しているのは、
米粒表面の傷による小さなくぼみとか、アンプゲインの
変動による僅かな出力変動を無視できるようにしたもの
である。特に、胴割れがなければ、ここではＮＯと判断
され、ステップ１０５でカウンタｉに１カウントさせて
ステップ１０３に戻るが、胴割れがあるときはステップ
１０４でＹＥＳと判断され、ステップ１０６に進む。こ
こでカウンタｉが１カウントされ、ステップ１０７で、
カウンタｉの内容が画素数１２８に等しいかどうかを判
断する。ここで、ＮＯと判断されたとすると、ステップ
１０８でｉ番目の画素信号Ｖ_iにΔＶを加算した値が
（ｉ＋１）番目の画素信号Ｖ_i+1よりも小さくなったか
どうかを判断する。これは、画素信号の分布のくぼみ部
が右上がりになったかどうかを判断するものである。画
素信号分布が右下がりか、あるいはくぼみの底部である
ときはＮＯと判断され、ステップ１０６に戻る。ステッ
プ１０８でＹＥＳと判断されたときは、ステップ１０９
でカウンタＣに１カウント与え、さらに、ステップ１０
５でカウンタｉに１カウント与えてステップ１０３に戻
る。

【００２５】ステップ１０３又は１０７でカウンタｉの
内容が１２８に等しくなったと判断されたときは、ステ
ップ１１１に進み、ここでカウンタＣの内容が０である
かどうか判断される。ＹＥＳであれば、ステップ１１２
で胴割れなしの表示がされこのプログラムを終了する
が、ＮＯであれば、ステップ１１３でカウンタＣが１で
あるかどうか判断される。ここで、ＹＥＳと判断されれ
ばステップ１１４で１条の胴割れがあることが表示され
このプログラムを終了する。ステップ１１３で、ＮＯと
判断されればステップ１１５で２条以上の胴割れがある
ことが表示され、このプログラムを終了する。

【００２６】次に、砕粒米の有無を検出するプログラム
について図１１に基づき説明する。図１１を参照する
に、ステップ１２０において、カウンタｉに１をセット
し、次いでステップ１２１でＲＡＭ３３内のレジスタＣ
１，Ｃ２を０にリセットする。次ぎにステップ１２２で
カウンタｉの値が画素数１２８よりも大きくなったかど
うかを判断する。いまは最初にあるので、ここではＮＯ
と判断され、次のステップ１２３で、ｉ番目の画素信号
の大きさがスレッショルドレベルＶｔｈよりも大きいか
どうか判断する。このスレッショルドレベルは、米粒は
照明装置により明るく見えるが米粒の周囲の光は光学系
に入射しないので暗く見えることを利用して、各画素信
号が米粒の存在する位置のものであるか否かを判別する
ためのレベルであり、図９中にＶｔｈと示されている。
まだ米粒の存在位置まで達していなければステップ１２
３でＮＯと判断され、ステップ１２４でカウンタｉに１
カウント加えてステップ１２２に戻る。ステップ１２３
でＹＥＳと判断されれば、米粒の端部における画素信号
であるから、ステップ１２６でレジスタＣ１にその時の
カウンタの内容をセットし、米粒の一端の位置を記憶す
る。

【００２７】次に、ステップ１２７で、カウンタｉに１
カウント加えて、そのカウント値が１２８より大きくな
ったかどうかステップ１２８で判断する。いまは、米粒
の一端にさしかかったばかりであるから、ここではＮＯ
と判断され、ステップ１２９でｉ番目の画素信号Ｖｉが
スレッショルドレベルＶｔｈよりも大きいか、すなわ
ち、まだ米粒上からの光による画素信号が続いているか
どうかを判断する。まだ米粒上にあれば、ここでＹＥＳ
と判断されステップ１２７に戻る。米粒の他端を過ぎた
時、ステップ１２９でＮＯと判断され、ステップ１３０
でこの時の米粒の他端の位置を表すカウンタｉの内容を
レジスタＣ２にセットする。そして、ステップ１３２で
レジスタＣ２の値からＣ１の値を引き、その米粒の長さ
Ｌを算出する。この計算は、引き算によって得られた値
に、検出素子の配置間隔を結像倍率で割って得た値を掛
ければよい。そしてステップ１３３で、この米粒の長さ
Ｌが、正常な米粒の長さよりも短いある所定の値Ｌｒよ
りも小さいかどうか判断する。ここでＮＯと判断されれ
ば、正常な米粒であるから１３４で正常であることが表
示されこのプログラムを終了するが、ＹＥＳと判断され
れば、ステップ１３５で砕粒米と表示してこのプログラ
ムを終了する。

【００２８】ステップ１２２または１２８でＹＥＳと判
断されたときは米粒が存在しなかったか、何らかのエラ
ーがあったのであるから、ステップ３６，３６′でエラ
ー表示をしてこのプログラムを終了する。

【００２９】図９（ｄ）と図９（ｅ）は同じ粉状質米の
検出信号であるが、照明方法の違いによって検出信号の
スレッショルドレベルＶｔｈを同じにすると上記プログ
ラムによる粒長の算出で図９（ｅ）は砕粒米と誤って判
定されてしまうことになる。

【００３０】図４において、米粒Ｇの代わりに光が散乱
透過および拡散反射するするような標準板３８（たとえ
ば乳白色なガラス板）を置くか、もしくは、標準板３８
を固定した米粒保持体１と置き換えて測定し検出信号を
得る。

【００３１】得られた検出信号は図１２のＲＯＭ３５も
しくはデータを揮発しないように設計されたＲＡＭ３３
に記憶しておく。光源５の光量変化によりラインイメー
ジセンサ１０の検出信号に変化が生じた場合、前述の標
準板３８を測定しＲＯＭ３５もしくはＲＡＭ３３に記憶
されているデータと比較し、必要な補正処理を行う。

【００３２】この補正処理の実施例を図１２に基づき説
明する。図１３（ａ）は製品出荷時の標準板での検出波
形とその面積Ｓ１であり、ＲＯＭ３５に記憶されてい
る。図１３（ｂ）は実際の米粒測定現場での標準板の検
出波形とその面積Ｓ２である。変化率Ｋ＝Ｓ１／Ｓ２を
計算し、以降の測定においてはラインイメージセンサ１
０の検出信号ＶｉにＫを乗じ、その値（Ｖｉ’＝Ｋ×Ｖ
ｉ）を検出信号として胴割れおよび粒長を計算する。こ
の乗算処理は図１２のＣＰＵ３４において行う方法と、
Ａ／Ｄコンバータ３２とＲＡＭ３３の間に乗算器もしく
は変換回路４０を置くことによって処理する方法があ
る。

【００３３】なお、図１３（ａ）に示す製品出荷時の測
定面積Ｓ１は、ラインイメージセンサ１０での画素数、
即ちサンプル数は１２８個あり、各サンプルの検出信号
をＶ _1nとすれば、

【数１】と表わすことができる。同様に、図１３（ｂ）に示す測
定現場での測定面Ｓ２は、

【数２】と表わすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】本発明の要部を示す斜視図である。

【図３】本発明の構成概念を示す説明図である。

【図４】本発明に係る回転板の一実施例を示す図であ
る。

【図５】本発明に係る回転板の他の実施例を示す図であ
る。

【図６】本発明に係る回転板の位置検出の説明図であ
る。

【図７】本発明に係る回路部の一実施例を示すブロック
図である。

【図８】図７に示す回路中の要部における波形図であ
る。

【図９】（ａ）から（ｄ）は図７に示す回路部で検出さ
れＲＡＭに記憶された検出信号の波形図であり、（ｅ）
は従来の検出系で検出された粉状質粒の検出信号の波形
図である。

【図１０】本発明に係る米粒の胴割検出のための一実施
例を示すフローチャートである。

【図１１】本発明に係る米粒の長さを測定するための一
実施例を示すフローチャートである。

【図１２】本発明に係る電気回路部の補正機能を備えた
他の実施例を示すブロック図である。

【図１３】図１２に示す回路の動作を説明するための図
である。

【図１４】従来の装置の概略図である。

【図１５】従来の装置の他の例を示す概略部である。

【符号の説明】

１回転板２くぼみ５光源６光ファイバ７，８光照射部９結像光学系１０ラインイメージセンサ１３マイクロコンピュータ１７キーボード２２位置検出センサＧ米粒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に米粒を収容する少なくとも１つの
楕円形のくぼみを形成すると共に、少なくともそのくぼ
みの下部が光を透過する材料で構成された米粒保持体
と、前記米粒の長軸方向に対し傾斜した方向よりそれぞれ該
米粒全体に前記米粒保持体の上方と下方から光を照射す
る手段と、前記米粒内で乱反射された光と該米粒表面で反射された
光とを該米粒の長軸方向に沿って感知して、該米粒の長
軸方向に沿った光の強度分布を検出する手段と、該光強度分布検出手段で検出された光強度分布が所定値
以上の変化率をもってくぼみ状に低下してから上昇する
部分の存在を検出するくぼみ検出手段と、該くぼみ検出手段でくぼみの存在を検出したとき該米粒
を胴割れ米と判定する手段と、を備えたことを特徴とする米粒判別装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記光照射手段は、１つの光源と、その光源から発せら
れた光を前記米粒保持体の上方と下方へ導き前記米粒へ
上方と下方から照射するようにした光ファイバと、を有
する米粒判別装置。
【請求項３】請求項１に記載の装置において、前記米粒保持体は周辺近傍に円周状に米粒を収容する多
数の楕円形のくぼみを形成した円板状部材である米粒判
別装置。
【請求項４】請求項３に記載の装置において、さらに
前記円板状部材を回転駆動する手段と、前記楕円形のくぼみの位置を検出する手段と、を有する米粒判別装置。
【請求項５】請求項１に記載の装置において、さらに
前記米粒の存在を表わすスレッショルドレベル信号を発
生する手段と、前記光強度分布検出手段で検出された光強度分布の内、
前記スレッショルドレベルを超えた部分の長さを算出す
る手段と、を有する米粒判別装置。
【請求項６】請求項１に記載の装置において、さらに
前記米粒に代り米粒大の標準部材を用いて前記光強度分
布を測定し、その光強度分布を表わす検出信号が適正な
値になるように前記検出手段を補正する手段を有する米
粒判別装置。