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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024168719
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】選果装置
(51)【国際特許分類】
B07C 5/36 20060101AFI20241128BHJP
【ＦＩ】
B07C5/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023085619
(22)【出願日】2023-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】深井 諒一
(72)【発明者】
【氏名】志賀 敦
(72)【発明者】
【氏名】上戸 文貴
(72)【発明者】
【氏名】高橋 慎也
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 裕介
【テーマコード（参考）】
3F079
【Ｆターム（参考）】
3F079AC21
3F079CA32
3F079CB24
3F079DA02
3F079DA07
(57)【要約】
【課題】 果菜の収穫および選果における生産者の負荷を軽減する選果装置を提供する。
【解決手段】 実施形態による選果装置１００は、検査対象が投入される複数の検査用スペース１１Ｒを含む本体１１と、検査用スペース１１Ｒに投入された検査対象を本体１１の外部に排出させる排出機構と、を備えた選別部１０と、検査用スペース１１Ｒから排出された検査対象が収納される収納部３０Ａ－３０Ｃと、検査用スペース１１Ｒに投入された検査対象の画像を撮影する撮像部２０と、検査対象の画像を用いて検査対象の検査を行い、検査結果に応じて排出機構により検査用スペース１１Ｒから検査対象を排出させ、収納部３０Ａ－３０Ｃへ収納させる制御部４０と、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】 実施形態による選果装置１００は、検査対象が投入される複数の検査用スペース１１Ｒを含む本体１１と、検査用スペース１１Ｒに投入された検査対象を本体１１の外部に排出させる排出機構と、を備えた選別部１０と、検査用スペース１１Ｒから排出された検査対象が収納される収納部３０Ａ－３０Ｃと、検査用スペース１１Ｒに投入された検査対象の画像を撮影する撮像部２０と、検査対象の画像を用いて検査対象の検査を行い、検査結果に応じて排出機構により検査用スペース１１Ｒから検査対象を排出させ、収納部３０Ａ－３０Ｃへ収納させる制御部４０と、を備える。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検査対象が投入される複数の検査用スペースを含む本体と、前記検査用スペースに投入された前記検査対象を前記本体の外部に排出させる排出機構と、を備えた選別部と、
前記検査用スペースから排出された前記検査対象が収納される収納部と、
前記検査用スペースに投入された前記検査対象の画像を撮影する撮像部と、
前記検査対象の画像を用いて前記検査対象の検査を行い、検査結果に応じて前記排出機構により前記検査用スペースから前記検査対象を排出させ、前記収納部へ収納させる制御部と、を備えた選果装置。
前記検査用スペースから排出された前記検査対象が収納される収納部と、
前記検査用スペースに投入された前記検査対象の画像を撮影する撮像部と、
前記検査対象の画像を用いて前記検査対象の検査を行い、検査結果に応じて前記排出機構により前記検査用スペースから前記検査対象を排出させ、前記収納部へ収納させる制御部と、を備えた選果装置。
【請求項2】
前記排出機構は、前記検査用スペースから前記検査対象を落下させることにより前記検査対象を前記本体の外部に排出させる機構を有する、請求項１記載の選果装置。
【請求項3】
前記収納部は前記選別部の下側に配置され、
前記収納部の下側に配置され、前記選別部および前記収納部を移動させる移動機構を備えた請求項１記載の選果装置。
前記収納部の下側に配置され、前記選別部および前記収納部を移動させる移動機構を備えた請求項１記載の選果装置。
【請求項4】
前記本体は、略円形の上面および底面と、前記上面と前記底面との間に延びた側面と、を備え、
前記検査用スペースは、前記上面および前記底面の中心に向かって窪んだ前記側面の凹部と、前記凹部の下側の開口を被う前記排出機構と、に囲まれたスペースである、請求項１記載の選果装置。
前記検査用スペースは、前記上面および前記底面の中心に向かって窪んだ前記側面の凹部と、前記凹部の下側の開口を被う前記排出機構と、に囲まれたスペースである、請求項１記載の選果装置。
【請求項5】
複数の前記検査用スペースを順次検査領域へ誘導する駆動機構を備え、
前記駆動機構は、前記本体を前記上面および前記底面の中心を通る直線を軸として回転させる、請求項４記載の選果装置。
前記駆動機構は、前記本体を前記上面および前記底面の中心を通る直線を軸として回転させる、請求項４記載の選果装置。
【請求項6】
前記排出機構は、前記検査用スペースの下側の開口を被う底部と、前記開口を開閉可能に前記底部と前記本体とを接続する回転部と、前記底部の支持と解放とを行う支持機構と、を備える、請求項４記載の選果装置。
【請求項7】
前記排出機構は、前記検査用スペースの下側の開口を被う底部を備え、
前記底部は、外周に凹凸を有する円板状の第１底部と、前記第１底部の中心において前記第１底部を回転可能に支持する第２底部と、を含み、
複数の前記第１底部と接する円弧に沿って配置され、前記検査用スペースが前記検査領域を通過する際に前記第１底部の凹凸と嵌合する凹凸部を備えた請求項５記載の選果装置。
前記底部は、外周に凹凸を有する円板状の第１底部と、前記第１底部の中心において前記第１底部を回転可能に支持する第２底部と、を含み、
複数の前記第１底部と接する円弧に沿って配置され、前記検査用スペースが前記検査領域を通過する際に前記第１底部の凹凸と嵌合する凹凸部を備えた請求項５記載の選果装置。
【請求項8】
前記排出機構は、前記第１底部と前記第２底部とが接触する位置に配置され、前記検査対象が前記底部上に載置されたことを検知する検知機構を備えている、請求項７記載の選果装置。
【請求項9】
前記凹凸部は、少なくとも前記検査領域において複数の前記第１底部が内接する円弧に沿って配置されている、請求項７記載の選果装置。
【請求項10】
前記凹凸部は、少なくとも前記検査領域において複数の前記第１底部に外接する円弧に沿って配置されている、請求項７記載の選果装置。
【請求項11】
前記撮像部は、前記検査領域において、前記本体の外周に隣接するとともに前記本体の回転方向に並んで配置された複数台のカメラを備え、
前記制御部は、複数台の前記カメラによる撮影タイミングを制御する、請求項５記載の選果装置。
前記制御部は、複数台の前記カメラによる撮影タイミングを制御する、請求項５記載の選果装置。
【請求項12】
前記本体は、回転支持部と、前記回転支持部から放射状に延びた複数の支持部を含む前記排出機構と、前記支持部に固定された枠状の側壁に囲まれた前記検査用スペースを含むケースと、を備え、
前記ケースは、枠状の前記側壁と、対向する前記側壁間を接続する支持部材と、を備え、
前記制御部は、前記排出機構を制御して、前記回転支持部から延びる方向を軸として前記支持部を回転させることにより前記検査対象を前記本体の外部へ排出させる、請求項１記載の選果装置。
前記ケースは、枠状の前記側壁と、対向する前記側壁間を接続する支持部材と、を備え、
前記制御部は、前記排出機構を制御して、前記回転支持部から延びる方向を軸として前記支持部を回転させることにより前記検査対象を前記本体の外部へ排出させる、請求項１記載の選果装置。
【請求項13】
前記撮像部は、前記検査用スペースの上側と下側とのそれぞれに配置された複数台のカメラを備え、
前記制御部は、複数台の前記カメラによる撮影タイミングを制御する、請求項１２記載の選果装置。
前記制御部は、複数台の前記カメラによる撮影タイミングを制御する、請求項１２記載の選果装置。
【請求項14】
前記制御部は、前記検査対象の画像と前記検査対象の検査結果とを関連付けて記憶する記憶部を備える、請求項１記載の選果装置。
【請求項15】
使用環境に設置されたタグから位置情報を取得する位置情報取得部を更に備え、
前記制御部は、前記検査対象の画像と、前記検査対象の検査結果と、前記位置情報とを関連付けて前記記憶部に記録する、請求項１４記載の選果装置。
前記制御部は、前記検査対象の画像と、前記検査対象の検査結果と、前記位置情報とを関連付けて前記記憶部に記録する、請求項１４記載の選果装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、選果装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、農業従事人口の減少に伴う労働力不足が深刻な問題となっている。この中で労働負荷の高い選果作業の改善をすべく先端技術（ロボティクス、ＡＩ）を活用した、選果自動化、スマート農業実現の試みが各所にて行われている。
【0003】
例えば特許文献１には、複数のローラが自転可能に設けられたローラコンベアで農作物を搬送し、ローラの回転方向を制御して農作物を自転させることにより、様々な方向から農作物の外観を撮影するとともに、農作物が自転せずに搬送される過程で農作物の内部を撮影し、撮影画像を用いて農作物の選別を行う農作物選別装置が提案されている。
【0004】
また、特許文献２には、大型円錐状部材のターンテーブルを備え、ローラコンベアによりミカンをターンテーブルの上部に投入し、ターンテーブルに設けられた側板によりミカンを整列しつつ円錐の下端に設けられたヘッドへ移動させて、回転するヘッド上のミカンが検査装置前を通過する際にミカンを測長する物品選別装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2022-167190号公報
【特許文献2】特開昭51-118652号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述の農作物選別装置や物品選別装置は、大規模耕地で大量収穫した農作物の選別に用いられることを前提とし、大型装置で一括に農作物の選別を行うものであり、中小規模の耕地で収穫された中小量の農作物の選別に適用することが困難であった。
大規模生産者と比較すると、中小規模生産者は、１）資本力に乏しい、２）狭隘な作付面積で栽培を行う、３）収穫量が少ない（生産ロットが小さい）、このため４）高付加価値果菜の少量生産が好まれる、といった特徴がある。国内では中小規模耕地・中小量生産による農業生産者が過半数を占めており、中小規模の生産者の負荷を減らすことを念頭とした技術が必要とされている。
大規模生産者と比較すると、中小規模生産者は、１）資本力に乏しい、２）狭隘な作付面積で栽培を行う、３）収穫量が少ない（生産ロットが小さい）、このため４）高付加価値果菜の少量生産が好まれる、といった特徴がある。国内では中小規模耕地・中小量生産による農業生産者が過半数を占めており、中小規模の生産者の負荷を減らすことを念頭とした技術が必要とされている。
【0007】
本発明は上記事情を鑑みて成されたものであって、果菜の収穫および選果における生産者の負荷を軽減する選果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】
【0008】
一態様による選果装置は、検査対象が投入される複数の検査用スペースを含む本体と、前記検査用スペースに投入された前記検査対象を前記本体の外部に排出させる排出機構と、を備えた選別部と、前記検査用スペースから排出された前記検査対象が収納される収納部と、前記検査用スペースに投入された前記検査対象の画像を撮影する撮像部と、前記検査対象の画像を用いて前記検査対象の検査を行い、検査結果に応じて前記排出機構により前記検査用スペースから前記検査対象を排出させ、前記収納部へ収納させる制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、果菜の収穫および選果における生産者の負荷を軽減する選果装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施形態の選果装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお以下の説明において、実施形態の選果装置の使用が想定される環境における重力の方向を下方向として、下方向の逆方向を上方向とし、上下方向（垂直方向）と直交する方向を水平方向とする。
【0012】
図１は、一実施形態の選果装置の使用例を概略的に示す図である。
本実施形態の選果装置１００は、中小規模の耕地における農作物（例えばトマト）の収穫および選果時に用いられることを想定している。トマトは、一般に過湿を嫌うため圃場の地下水位から隔離して栽植する必要がある。この為、植え床（うね）を地表より高くし植栽する、プランター（ドレインベッド）を用い圃場地面自体から隔離する、等の栽植方法がとられる。この様な栽植の特徴から、うねやプランター間に存在する通路が作業（施肥や整枝、摘果、収穫等）を行うためのスペースとなる。当該通路を過剰に広く取ると収穫量の低下をもたらす為、採光量と植栽密度の許す限り狭くすることが望ましく、当該通路の幅は概ね６０～１３０ｃｍとされている。本実施形態の選果装置１００は、これら狭隘な通路への搬入を可能とし、収穫と選果とを同時に実現するものである。
本実施形態の選果装置１００は、中小規模の耕地における農作物（例えばトマト）の収穫および選果時に用いられることを想定している。トマトは、一般に過湿を嫌うため圃場の地下水位から隔離して栽植する必要がある。この為、植え床（うね）を地表より高くし植栽する、プランター（ドレインベッド）を用い圃場地面自体から隔離する、等の栽植方法がとられる。この様な栽植の特徴から、うねやプランター間に存在する通路が作業（施肥や整枝、摘果、収穫等）を行うためのスペースとなる。当該通路を過剰に広く取ると収穫量の低下をもたらす為、採光量と植栽密度の許す限り狭くすることが望ましく、当該通路の幅は概ね６０～１３０ｃｍとされている。本実施形態の選果装置１００は、これら狭隘な通路への搬入を可能とし、収穫と選果とを同時に実現するものである。
【0013】
図２は、一実施形態の選果装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の選果装置１００は、選別部１０と、撮像部２０と、収納容器３０と、制御部４０と、移動機構ＷＬと、位置情報取得部５０と、を備えている。
本実施形態の選果装置１００は、選別部１０と、撮像部２０と、収納容器３０と、制御部４０と、移動機構ＷＬと、位置情報取得部５０と、を備えている。
【0014】
移動機構ＷＬは、耕地内の通路上を水平方向に移動可能な構成であって、例えば車輪や、キャタピラ等を備えている。移動機構ＷＬは、水平方向への力が加えられることにより移動動作を行うものであってもよく、駆動電源（例えばバッテリ）から供給される電力により車輪やキャタピラを回転駆動させるモータを備えていてもよい。この場合、後述する制御部４０により駆動、前進、後退、旋回、停止等の動作が制御され得る。本実施形態では移動機構ＷＬは車輪であって、駆動源を備えていないものとする。
【0015】
なお、タイヤ型（車輪）は、無限軌道型（キャタピラ）に比べて凹凸の多い圃場にて走破性が劣るものの、構造が単純で、軽量化が可能であるため、低出力の動力源を用いた走行が可能である。無限軌道型はタイヤ型に比べると構造が複雑で、重量化し、高出力の動力源が必要となるが、圃場路面状態によらず走行が容易となる利点がある。
選果装置１００が移動機構ＷＬを備えることにより、選果装置１００を圃場内で移動させながら農作物の収穫を行うことが出来る。なお、検査対象である農作物の収穫方法に応じて、選果装置１００の移動機構ＷＬは省略されてもよい。例えば、複数の果菜を含む枝を圃場において収穫した後に、圃場以外の場所で枝から果菜を採取するような場合には、圃場内で選果装置１００を移動させる必要はなく、この様な場合には移動機構ＷＬは省略され得る。
選果装置１００が移動機構ＷＬを備えることにより、選果装置１００を圃場内で移動させながら農作物の収穫を行うことが出来る。なお、検査対象である農作物の収穫方法に応じて、選果装置１００の移動機構ＷＬは省略されてもよい。例えば、複数の果菜を含む枝を圃場において収穫した後に、圃場以外の場所で枝から果菜を採取するような場合には、圃場内で選果装置１００を移動させる必要はなく、この様な場合には移動機構ＷＬは省略され得る。
【0016】
選別部１０には収穫された果菜（検査対象）が投入され、投入された検査対象を検査領域Ａ３へ誘導し、制御部４０により検査結果に応じた収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ上で果菜を落下させる。
【0017】
図３は、図１に示す選別部の一構成例について説明するための図である。
図３では、選別部１０と撮像部２０と制御部４０との位置関係を概略的に示しており、収納容器３０と移動機構ＷＬの図示は省略している。選別部１０は、例えば制御部４０を収容した筐体に固定されていてもよく、収納容器３０の一部により支持および固定されていてもよく、収納容器３０の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ間に配置された図示しない支持部材を備えていてもよい。
図３では、選別部１０と撮像部２０と制御部４０との位置関係を概略的に示しており、収納容器３０と移動機構ＷＬの図示は省略している。選別部１０は、例えば制御部４０を収容した筐体に固定されていてもよく、収納容器３０の一部により支持および固定されていてもよく、収納容器３０の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ間に配置された図示しない支持部材を備えていてもよい。
【0018】
選別部１０は、ターンテーブル１１と、複数の排出機構１２と、保持部１３と、を備えている。
ターンテーブル１１本体は略円柱形状であって、収納容器３０と対向する底面１１Ｄと、底面と対向した上面１１Ｕと、底面１１Ｄと上面１１Ｕとの間を接続する側面１１Ｓと、を備える。ターンテーブル１１は、例えば、略円形の上面１１Ｕおよび底面１１Ｄの中心を通る直線を回転軸とし、一方方向（例えば俯瞰視における時計回り）にターンテーブル１１を回転させる駆動機構（図示せず）を備えている。本実施形態では、ターンテーブル１１は、上面１１Ｕ側から俯瞰視したときに、駆動機構であるモータにより時計回りに回転する。なお、ターンテーブル１１は、回転軸が垂直方向と略平行となるように設置される。
ターンテーブル１１本体は略円柱形状であって、収納容器３０と対向する底面１１Ｄと、底面と対向した上面１１Ｕと、底面１１Ｄと上面１１Ｕとの間を接続する側面１１Ｓと、を備える。ターンテーブル１１は、例えば、略円形の上面１１Ｕおよび底面１１Ｄの中心を通る直線を回転軸とし、一方方向（例えば俯瞰視における時計回り）にターンテーブル１１を回転させる駆動機構（図示せず）を備えている。本実施形態では、ターンテーブル１１は、上面１１Ｕ側から俯瞰視したときに、駆動機構であるモータにより時計回りに回転する。なお、ターンテーブル１１は、回転軸が垂直方向と略平行となるように設置される。
【0019】
ターンテーブル１１は、中心（回転軸）から等距離に配置された複数の検査用スペース（検査チャンバー）１１Ｒを備えている。ターンテーブル１１を俯瞰視した場合、大円外周の内部に隣接した小円を複数有したリボルバーライフルのシリンダー様の構造を有している。ターンテーブル１１を上述のようなシリンダー様の構造とすることにより、検査対象の落下や、検査対象が隣接した検査用スペース１１Ｒへ移動することを防ぐことができる。なお、ターンテーブル１１に設ける検査用スペース１１Ｒの数は、選果装置の処理効率等に合わせて増減可能である。
【0020】
ターンテーブル１１の側面１１Ｓは、複数の位置において底面１１Ｄおよび上面１１Ｕの中心に向かって窪み、検査対象が投入される複数の検査用スペース１１Ｒとなる凹部を形成している。複数の検査用スペース１１Ｒは、略円形の上面１１Ｕおよび底面１１Ｄの径方向における端部に設けられる。検査用スペース１１Ｒは、上面１１Ｕ側、底面１１Ｄ側、および、ターンテーブル１１の外周に開口したスペースである。底面１１Ｄおよび上面１１Ｕと略平行な平面における検査用スペース１１Ｒの断面は、側面１１Ｓによる円弧に囲まれた弓形であり、当該円弧の両端間においてターンテーブル１１の外周に開口している。
【0021】
本実施形態において、検査用スペース１１Ｒはターンテーブル１１本体の中心（回転中心）から等距離である１４か所に設けられ、底面および上面の直径１４０ｍｍ、高さ１２０ｍｍの略円筒形状であって、側面Ｓによる円弧の両端間（ターンテーブル１１の外周における開口幅）は約２００ｍｍである。
【0022】
検査用スペース１１Ｒを囲むターンテーブル１１の側面１１Ｓは、樹脂、金属、セラミック、複合材料（ＦＲＰ等）により形成されている。ターンテーブル１１を形成する樹脂の材料は特に限定されるものではない。検査用スペース１１Ｒへ農作物を投入して使用されるため、防汚に優れた樹脂材料を選択することも可能であり、側面１１Ｓの表面に防汚処理等を行うことも可能である。本実施形態において、ターンテーブル１１は、軽量化、成形性、コスト性、に優れるＡＢＳ樹脂を用いて形成されている。
【0023】
検査用スペース１１Ｒを囲む側面１１Ｓの色は限定されるものではない。側面１１Ｓの色は、検査対象の撮影画像の背景色となるため、制御部４０の検査処理において検査対象の識別が容易な色であることが好ましい。例えば、側面１１Ｓが青色の場合、画像を用いた検査処理において、光源ＬＴからの反射光、陰影を、虫傷等と差別化することが容易である。その他、光源ＬＴや検査対象の果菜に応じて側面１１Ｓの色を選択可能である。例えば、側面１１Ｓを黒色にして陰影を強調したり、白色として光源ＬＴからの反射を促進し入光を促進したりすることも可能である。本実施形態では、青色に着色されたＡＢＳ樹脂を用いて検査用スペース１１Ｒを囲む部分を形成して側面１１Ｓを青色とし、背景画像として消込を容易にした。
【0024】
なお、検査用スペース１１Ｒは図示した形状に限定されるものではない。例えば、検査用スペース１１Ｒの開口の少なくとも一部は、透光性のある材料により形成された部材（透光性部材）により閉じられていてもよい。例えば、検査用スペース１１Ｒの側部の開口の全体もしくは一部を透光性のあるガラスや樹脂によって閉じてもよい。この場合、開口を閉じる透光性部材の素材として有機ガラス（ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレン）、各種無機ガラス等を用いることで、透光性部材越しに、カメラにより検査用スペース１１Ｒ内部の撮像が可能である。軽量化、取扱い、コストの観点から、透光性部材として有機ガラスを採用することが好ましい。透光性部材の内側には、検査用スペース１１Ｒに投入された検査対象からの汚れ付着を防止するための防汚処理等が行われてもよい。
【0025】
また、ターンテーブル１１は、検査用スペース１１Ｒの側面１１Ｓの一部に設置された光学センサ（図示せず）を備えていてもよい。光学センサは、検査用スペース１１Ｒに検査対象（トマト）が投入されたことを検知し、制御部４０へ検査対象の投入を通知する。この場合、制御部４０は、光学センサからの通知により、検査対象が投入された検査用スペース１１Ｒを認識することができ、検査対象が投入された情報に基づいてターンテーブル１１の回転駆動の開始や、撮像部２０の動作開始の引き金とすることもできる。
【0026】
保持部１３は、ターンテーブル１１の周囲を保持するリング状の部材である。保持部１３の一部は、撮像部２０および制御部４０の筐体に固定されている。保持部１３は、ターンテーブル１１の側部に設けられたガイド溝に配置され、ターンテーブル１１を所定の位置において保持している。保持部１３はガイド溝においてターンテーブル１１を支持するとともに、保持部１３とターンテーブル１１とはターンテーブル１１が保持部１３上でスライドすることが可能に（若しくは、ターンテーブル１１を保持部１３上で滑らかに動作可能とする部材を介して）当接している。
【0027】
保持部１３は、ターンテーブル１１と同じ材料により形成されてもよく、ターンテーブル１１と異なる材料により形成されてもよい。保持部１３が検査用スペース１１Ｒの開口と撮像部２０との間に配置される場合には、保持部１３は透光性材料により形成されることが好ましい。本実施形態では、保持部１３は、検査用スペース１１Ｒの側面１１Ｓを含む部分と同じ材料により形成されている。
【0028】
図４および図５は、図３に示すターンテーブルの複数の底部の一構成例を概略的に示す図である。
排出機構１２は、検査用スペース１１Ｒの底面１１Ｄ側（下側）の開口を被うように配置され、ターンテーブル１１本体の外部に検査対象を排出する機構である。排出機構１２は、第１底部１２Ａと、第２底部１２Ｂと、回転部１２Ｃと、支持機構１２Ｄと、を備えている。
排出機構１２は、検査用スペース１１Ｒの底面１１Ｄ側（下側）の開口を被うように配置され、ターンテーブル１１本体の外部に検査対象を排出する機構である。排出機構１２は、第１底部１２Ａと、第２底部１２Ｂと、回転部１２Ｃと、支持機構１２Ｄと、を備えている。
【0029】
第２底部１２Ｂは、検査用スペース１１Ｒの略円形の開口よりも大きい円板である。第２底部１２Ｂは、検査用スペース１１Ｒの下側の開口を開閉可能なように、回転部１２Ｃによりターンテーブル１１の底面１１Ｄ若しくは側面１１Ｓに固定されている。
【0030】
第１底部１２Ａは、外周に山形の凹凸（歯）が形成された略円板である。第１底部１２Ａの凹凸は、後述する検査領域Ａ３において撮像部２０に設けられた山形の凹凸（歯）と嵌合する形状である。第１底部１２Ａの径は、検査用スペース１１Ｒの底面１１Ｄ側の略円形の開口の径よりも小さい。したがって、底部１２が検査用スペース１１Ｒの開口を閉じた状態で、第１底部１２Ａは検査用スペース１１Ｒ内に収容される。
【0031】
第１底部１２Ａは、例えば、中心に貫通孔もしくは窪み（図示せず）を有している。第１底部１２Ａは第２底部１２Ｂ上に配置され、第１底部１２Ａの貫通孔若しくは窪みに第２底部１２Ｂの凸部（図示せず）が挿入されて、貫通孔若しくは窪みを中心軸として回転可能な状態となっている。
【0032】
なお、排出機構１２は、検査対象が排出機構１２上に載置されたことを検知する検知機構を備えていてもよい。すなわち、第１底部１２Ａの窪み（凹部）と第２底部１２Ｂの凸部との嵌合箇所に、例えば、磁気近接スイッチと復元性金属板とが配置されてもよい。排出機構１２上に検査対象が載置されると、検査対象の重量により第１底部１２Ａの凹部に設けられた金属板が第２底部１２Ｂの凸部の磁気スイッチと近接して電気信号を発する。磁気スイッチの電気信号は制御部４０に送信される。制御部４０は、磁気スイッチからの電気信号により、検査対象が検査用スペース１１Ｒに投入されたことを検出することができる。したがって、制御部４０は、検査対象が検査用スペース１１Ｒに投入されるまではスタンバイ状態とし、磁気スイッチからの電気信号を受信したことに基づいて選別部１０および撮像部２０の制御を開始することができる。
【0033】
複数の排出機構１２から制御部４０に送信される電気信号に排出機構１２の識別子を付すと、制御部４０は検査対象が投入された検査用スペース１１Ｒを特定することが可能となり、磁気スイッチからの電気信号に基づいて撮像部２０による撮影タイミング等を制御することも可能となる。
【0034】
本実施形態では、排出機構１２は、磁気近接スイッチとして磁気型近接センサを備え、復元性金属板として板バネを備えている。排出機構１２は、磁気近接スイッチの代わりに接触式スイッチを備えていてもよい。接触式スイッチを用いる場合には、排出機構１２は、復元性金属板以外の復元材を備えていてもよい。また、排出機構１２は、検知機構として感圧センサ、ロードセル等を備えていてもよい。この場合、感圧センサやロードセルによる検出値と、撮像部２０による撮像画像とを組み合わせて、制御部４０により検査対象の比重を測定することが可能となり、検査対象の選別に有用なデータを更に蓄積することも可能となる。
【0035】
支持機構１２Ｄは、例えば、ソレノイドと、支持部材１２Ｅとを備えている。支持部材１２Ｅはソレノイドのプランジャーに固定され（若しくはプランジャーと一体に形成され）、底面１１Ｄと略平行な平面上で移動し、回転部１２Ｃを支点として排出機構１２を回転させる。支持機構１２Ｄは、制御部４０により動作を制御される。支持機構１２Ｄは、支持部材１２Ｅをターンテーブル１１の下から検査用スペース１１Ｒ側に移動（プランジャーを突出）させることにより第１底部１２Ａおよび第２底部１２Ｂを支持して検査用スペース１１Ｒの開口を塞ぎ、支持部材１２Ｅを排出機構１２の下からターンテーブル１１の下へ移動（プランジャーを吸引）させて第１底部１２Ａおよび第２底部１２Ｂの支持を解除し、重力により排出機構１２を下側へ回転させて検査用スペース１１Ｒの開口を開く。
【0036】
排出機構１２は、例えば樹脂や金属、セラミック、複合材料（ＦＲＰ等）により形成され得る。排出機構１２の材料として用いられる樹脂に制約はなく、農作物投入に対し防汚に優れた樹脂材料を選択することも可能であり、表面に防汚処理等を行うことも可能である。本実施形態では、排出機構１２は、軽量化が図れるうえ成形が容易であって比較的安価であるＡＢＳ樹脂を用いて形成されている。
【0037】
排出機構１２を形成する材料の色調等についても特段の制約はないが、撮像部２０により検査用スペース１１Ｒを撮影した画像を画像処理する際に有利な配色であることが望ましい。例えば排出機構１２が青色である場合、後述する撮像部２０の光源ＬＴからの反射光、陰影を、虫傷等との差別化が容易である。本実施形態では、検査対象の背景画像として消込が容易な青色に着色したＡＢＳ樹脂により形成された排出機構１２を採用している。その他、光源ＬＴや検査用スペース１１Ｒに収納する検査対象（果菜）の色彩に応じ適宜選択可能である。例えば、側面１１Ｓや排出機構１２を黒色にして陰影を強調したり、白色として光源ＬＴからの反射を促進し入光を促進したりすることも可能である。
【0038】
図６および図７は、図２に示す撮像部と選別部との一構成例を概略的に示す図である。
撮像部２０は、光源ＬＴと、カメラ２２と、検出機構２１と、凹凸部２０Ａと、を備えている。
カメラ２２は、検査対象である果菜（例えばトマト）を撮影する為の、レンズおよびイメージセンサー（撮像素子）を備えている。カメラ２２は、検査領域Ａ３を通過する撮影対象を撮影するように設置されている。本実施形態では、ターンテーブル１１の外周に隣接する位置において、ターンテーブル１１が回転する方向に並んで、第１底部１２Ａの回転速度に応じた間隔で複数台のカメラ２２が設置されている。
撮像部２０は、光源ＬＴと、カメラ２２と、検出機構２１と、凹凸部２０Ａと、を備えている。
カメラ２２は、検査対象である果菜（例えばトマト）を撮影する為の、レンズおよびイメージセンサー（撮像素子）を備えている。カメラ２２は、検査領域Ａ３を通過する撮影対象を撮影するように設置されている。本実施形態では、ターンテーブル１１の外周に隣接する位置において、ターンテーブル１１が回転する方向に並んで、第１底部１２Ａの回転速度に応じた間隔で複数台のカメラ２２が設置されている。
【0039】
カメラ２２は、検査領域Ａ３における撮影対象を静止画で撮影してもよく、動画で撮影してもよい。静止画で撮影対象を撮影する場合には、カメラ２２は、検査領域Ａ３を通過する撮影対象を複数のタイミングで撮影する。
【0040】
カメラ２２に搭載されるレンズは、撮影対象（トマト）との距離、カメラ２２が収容されるスペースの大きさによって選択することが出来る。本実施形態では、カメラ２２は、解像度がＦＨＤ（フルハイビジョン）である撮像素子と、撮像画角が１００度のレンズと、を含む。なお、カメラ２２は、フレア防止や光量調整のための光学フィルター（偏光素子等）を備えていてもよい。
【0041】
光源ＬＴは、撮像素子により検査対象の画像を撮影する際に、撮影環境が十分な明るさとなるように光を照射する。本実施形態では、光源ＬＴとして、例えば可視光領域に発光スペクトル有する白色光を照射する白色光源が用いられる。光源ＬＴは、撮像素子が撮像する面にフレア等を生じない照度、照射形状、設置位置であることが好ましい。その他、撮像に適した光源ＬＴであれば本実施形態の選果装置１００に適用することができる。例えば、光源ＬＴとして、カメラ２２の撮像素子に集光するレンズを取囲む様にＬＥＤ光源を配置したリング照明や、正面に配置された撮影対象を撮像するカメラの背後から撮影対象を照射する面光源等を用いることもできる。本実施形態では、光源ＬＴとして、線状面光源（ＯＰＢ－Ｘ７５３０オプテックス・エフエー製）を、レンズの上下に設置している。
【0042】
検出機構２１は、選別部１０の検査用スペース１１Ｒにおける撮影対象（果菜）の存在を検出する機構であって、例えば光学センサを備えている。検出機構２１は、検査対象が検査領域Ａ３を通過する方向において、カメラ２２よりも上流側に設置される。検出機構２１は、撮影対象の存在を検出すると、制御部４０に対し通知する。制御部４０の撮影制御部４１３は、検出機構２１の検出情報（トマトの存在検出）に基づいて、撮像部２０に対し、光源ＬＴの発光とカメラ２２による撮影とのタイミングを指示する。
【0043】
凹凸部２０Ａは、複数の第１底部１２Ａと接する円弧に沿って配置される。本実施形態では、凹凸部２０Ａは、例えば、カメラ２２、検出機構２１および光源ＬＴが収容される筐体の一部に設けられ、山形の凹凸（歯）を有している。凹凸部２０Ａの凹凸は、複数の第１底部１２Ａが内接する円弧に沿って配置され、検査用スペース１１Ｒが検査領域Ａ３を通過するときに、第１底部１２Ａの凹凸（歯）と嵌合するように配置されている。すなわち、ターンテーブル１１が回転することにより、第１底部１２Ａの凹凸と凹凸部２０Ａの凹凸とが嵌合して、第１底部１２Ａがターンテーブル１１の回転方向と逆向きに回転する。第１底部１２Ａが回転しながら検査領域Ａ３を通過することにより、カメラ２２の前で検査対象を回転させることができる。
【0044】
図８は、一実施形態の選果装置の選別部と、検査領域および収納領域との関係の一例を概略的に示した図である。なお、図９では説明のためにターンテーブル１１本体に対して検査用スペース１１Ｒを大きく記載しているが、ターンテーブル１１の検査用スペース１１Ｒの数や大きさは適宜調整され得る。
ここでは、ターンテーブル１１が一回転するときに、検査用スペース１１Ｒが検査領域Ａ３と、第１収納領域Ａ１と、第２収納領域Ａ２とを通過する例について説明する。
ここでは、ターンテーブル１１が一回転するときに、検査用スペース１１Ｒが検査領域Ａ３と、第１収納領域Ａ１と、第２収納領域Ａ２とを通過する例について説明する。
【0045】
ターンテーブル１１の複数の検査用スペース１１Ｒは、ターンテーブル１１が回転することにより、検査領域Ａ３を通過すると、第１収納領域Ａ１と第２収納領域Ａ２へと順次誘導された後、再度、検査領域Ａ３へと誘導されて略円状の軌道に沿って移動する。
検査領域Ａ３は、撮像部２０に設置された複数のカメラ２２により撮影が可能な範囲であって、第１底部１２Ａが少なくとも一回転させることができる領域である。換言すると、凹凸部２０Ａの凹凸の歯の数や大きさは、検査領域Ａ３において第１底部１２Ａを少なくとも一回転させるように形成されることが望ましい。
検査領域Ａ３は、撮像部２０に設置された複数のカメラ２２により撮影が可能な範囲であって、第１底部１２Ａが少なくとも一回転させることができる領域である。換言すると、凹凸部２０Ａの凹凸の歯の数や大きさは、検査領域Ａ３において第１底部１２Ａを少なくとも一回転させるように形成されることが望ましい。
【0046】
制御部４０は、検査用スペース１１Ｒが検査領域Ａ３を通過している間に撮像部２０により撮影された画像を取得し、画像処理により検査対象である果菜の検査を行う。制御部４０は、検査結果に応じて、検査用スペース１１Ｒの排出機構１２を解放（第１底部１２Ａおよび第２底部１２Ｂの支持を解除）して検査対象を収納容器３０へ落下（排出）させるタイミングを制御する。例えば、第１収納領域Ａ１で収納容器３０へ落下される検査対象と、第２収納領域Ａ２で収納容器３０へ落下される検査対象とは異なる等級やランクとして選別された果菜である。また、制御部４０は、第１収納領域Ａ１において規格外の検査対象を落下させて、第２収納領域Ａ２において規格を満たす検査対象を落下させてもよい。この例では、２つの収納領域を設けた場合について説明したが、収納領域は３つ以上設定されても構わない。
【0047】
図９は、一実施形態の選果装置の収納容器の一構成例を概略的に示す図である。
収納容器３０は、選果装置１００の使用環境における垂直方向において、移動機構ＷＬと選別部１０との間に配置されている。収納容器３０は、例えば、選別部１０による選別後の検査対象（果菜）を、等級やランク等による分類ごとに収納する収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを備えている。収納容器３０の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは選別部１０の底部に対して開口した収納空間を備え、選別部１０から落下する果菜を収容する。なお、収納容器３０は複数の収納部を備えている必要はなく、少なくとも一つの収納部を備えていればよい。
収納容器３０は、選果装置１００の使用環境における垂直方向において、移動機構ＷＬと選別部１０との間に配置されている。収納容器３０は、例えば、選別部１０による選別後の検査対象（果菜）を、等級やランク等による分類ごとに収納する収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを備えている。収納容器３０の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは選別部１０の底部に対して開口した収納空間を備え、選別部１０から落下する果菜を収容する。なお、収納容器３０は複数の収納部を備えている必要はなく、少なくとも一つの収納部を備えていればよい。
【0048】
収納容器３０は、選別部１０側から俯瞰視した場合、選別部１０と同等若しくは選別部１０以上の面積を有することが望ましいが、俯瞰視で選別部１０と同等の面積を有する必要はなく、収納容器３０の面積が選別部１０の面積よりも小さくても構わない。
【0049】
なお、収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの開口が、少なくとも検査用スペース１１Ｒが移動する範囲の下に設けられればよく、選別部１０から落下される果菜を特定箇所で受取し区分できれば良い。収納容器３０は、運搬や設置等を考慮して矩形としてもよく、選別部１０のターンテーブル１１に合わせて円形としてもよい。また、収納容器３０は、取扱い上の安全性を考慮して面取をした矩形でもよい。また、収納容器３０は選別部１０から落下する果菜を収納可能な袋であってもよい。本実施形態では、収納容器３０は、高さ５５０ｍｍ、直径５００ｍｍの略円筒形である。
【0050】
収納容器３０を複数の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに区分けすることにより、選別部１０から落下する果菜が、収納容器３０の平面区画に応じて落下することで分別される。また、複数の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにより、選別後の果菜が再混合することを防止できる。
【0051】
複数の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの容量は均等にする必要はなく、検査対象の選別傾向に応じて不均一な容量としてもよい。また複数の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、収納容器３０本体に一体に設けられた仕切板により区切られていてもよく、差し替え可能な仕切板により区切られていてもよい。仕切板は分別の妨げにならない大きさであれば肉抜きされていてもよく、メッシュ様の形状を有していても良い。また、収納容器３０は、独立した複数の収納容器である収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを組み合わせて構成されていてもよい。本実施形態では、収納容器３０は、３つの収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを一体に形成した容器である。
【0052】
収納容器３０および仕切板の材料については特に制限はなく、樹脂、金属、セラミック、複合材料（ＦＲＰ等）を用いることができる。収納容器３０を形成する樹脂として、断熱性や落下してくる果菜（例えばトマト）への衝撃を考慮した発泡樹脂材など、緩衝機能のある材料を用いることができる。また、洗浄性や抗菌性に優れる金属を材料として選択することも可能であり、防汚性を付与したセラミックなどを材料として選択することもできる。また複合材を採用することもできる。例えば、収納容器３０の底部を含む内側に発泡樹脂材を設置することで剛直な外壁と、果菜（例えばトマト）への緩衝機能を備えた内部とを兼ね備えた収納容器３０を形成することができる。本実施形態では、収納容器３０の材料として、軽量化が図れるうえ成形が容易でコストに優れるＡＢＳ樹脂を用いている。
なお、収納容器３０は、収容された果菜（例えばトマト）の量の確認を容易とする為、透明材を用いたり、壁面に光学センサを取り付けたりすることも可能である。
なお、収納容器３０は、収容された果菜（例えばトマト）の量の確認を容易とする為、透明材を用いたり、壁面に光学センサを取り付けたりすることも可能である。
【0053】
位置情報取得部５０は、選果装置１００の表面の一部に取り付けられ、選果装置１００が使用される環境に設置されたタグ（ＲＦＩＤ）を読み取り、選果装置１００の現在位置の情報として、制御部４０へ出力する。ＲＦＩＤタグは、薄膜アルミ等でプラスチックシート上や防水紙上に形成される。また設置や取扱いが容易であり、圃場の畝を形成する際に埋め込まれる園芸用ラベルと同様に取り扱うことが出来る。例えば選果装置１００が使用される圃場内の地面に、農作物の栽培位置に応じたタグが埋め込まれており、位置情報取得部５０は圃場内のタグに近接したときに、当該タグに設定された情報を読み取って制御部４０へ出力する。
【0054】
位置情報取得部５０が取り付けられる位置は、タグが配置される位置に応じて調整可能である。本実施形態では、位置情報取得部５０は、収納容器３０の外側の表面に取り付けられている。
【0055】
制御部４０は、少なくとも一つのプロセッサと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリとを備えている。制御部４０は、図示しない接続パスを介して選別部１０、撮像部２０および移動機構ＷＬと電気的に接続され、ソフトウエアにより若しくはソフトウエアとハードウエアとの組み合わせにより、選果装置１００に含まれる構成を制御して種々の機能を実現する。
【0056】
なお、本実施形態では、制御部４０は、撮像部２０を選別部１０と同等の高さ（収納容器３０より上の位置）に固定するための筐体内に収容されている。制御部４０は、選果装置１００に含まれる構成の制御が可能であればよく、選果装置１００における配置位置が本実施形態に限定されるものではない。
【0057】
図１０は、図２に示す選果装置の制御部の一構成例を概略的に示すブロック図である。
制御部４０として、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、これらと同等の情報処理機能を有する携帯可能な通信端末等を採用することができる。制御部４０は、プロセッサ４１と、第１記憶部４２と、第２記憶部４３と、表示部４４と、入力部４５と、通信部（送受信部）４６と、を備えた情報処理装置である。制御部４０に含まれる複数の構成はバス通信線を介して互いに接続されている。
制御部４０として、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン、これらと同等の情報処理機能を有する携帯可能な通信端末等を採用することができる。制御部４０は、プロセッサ４１と、第１記憶部４２と、第２記憶部４３と、表示部４４と、入力部４５と、通信部（送受信部）４６と、を備えた情報処理装置である。制御部４０に含まれる複数の構成はバス通信線を介して互いに接続されている。
【0058】
通信部４６は、選果装置１００に含まれる種々の構成および外部との通信を行う。通信部４６は、有線通信又は無線通信により情報の送受信を行うことが可能であり、例えば近距離無線通信により撮像部２０や位置情報取得部５０との間で情報の送受信を行ってもよい。
【0059】
入力部４５は、ユーザが操作することにより入力された情報を取得する。入力部４５は、例えばキーボード、マウス等のポインティングデバイス、タッチパネル、操作ボタン、マイク、および種々のセンサ等を含み得る。
【0060】
表示部４４は、液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネルなどの表示手段を備え、検査結果や最終的な選別結果や、選別処理の進捗状況や、操作支持や、警告等の情報を視覚的にユーザに提示する。
【0061】
第１記憶部４２は、プロセッサ４１により使用される各種情報を記録するＲＯＭ（Read Only Memory）や、プロセッサ４１の作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）などを含む主記憶部である。
【0062】
第２記憶部４３は、磁性体もしくは半導体からなる記憶装置であって、例えば、プロセッサ４１により使用されるプログラムやパラメータが記憶されるとともに、撮像部２０から得られた複数の画像のデータや、選果結果のデータ等を蓄積することができる。なお、第１記憶部４２と第２記憶部４３とは、記憶対象の容量により一体に構成されてもよい。
【0063】
プロセッサ４１は、選果装置１００に含まれる種々の構成が協調するよう制御する。例えば、プロセッサ４１は、第２記憶部４３に記憶されている検査用プログラムを実行し、第１記憶部４２を作業領域として各種の選果処理を行う。
【0064】
プロセッサ４１は、選別機構制御部４１１、検査対象検知部４１２、撮影制御部４１３、検査処理部４１４、選果制御部４１５、および、表示制御部４１６を有する。
【0065】
検査対象検知部４１２は、選別部１０の所定位置（検査用スペース１１Ｒ）に検査対象が投入されたことを検知した旨の検知情報を取得し、選別機構制御部４１１および撮影制御部４１３へ検知情報を供給する。本実施形態では、検査対象検知部４１２は、検査用スペース１１Ｒの排出機構１２に設けられた検知機構から検知情報を取得する。また、検査対象検知部４１２は、撮像部２０の検出機構２１から検出情報を取得し、検出情報を選別機構制御部４１１および撮影制御部４１３へ検出情報を供給してもよい。
【0066】
選別機構制御部４１１は、選別部１０のターンテーブル１１を駆動するモータ（回転運動駆動源）の出力を制御する。選別機構制御部４１１は、例えば検査対象検知部４１２からの検知情報をトリガとして、選別部１０のターンテーブル１１の駆動を開始してもよい。選別機構制御部４１１は、例えばモータを間欠駆動してターンテーブル１１の回転と停止とを周期的に行ってもよく、モータによりターンテーブル１１を定速で回転させてもよく、ターンテーブル１１の回転速度を変更してもよい。
【0067】
撮影制御部４１３は、検査対象検知部４１２からの検知情報に基づいて、撮像部２０を駆動する。撮影制御部４１３は、検査対象検知部４１２からの検知情報と検出機構２１からの検出情報との少なくともいずれかに基づいて、撮像部２０が検査対象の画像を撮影するタイミングを制御してもよい。
【0068】
具体的には、撮影制御部４１３は、検査対象検知部４１２からの検知情報信号と検出機構２１からの検出情報信号との少なくともいずれかを受けて、検査対象であるトマトが撮像部２０の撮像素子前を通過するタイミングに合わせて、撮影指示信号を撮像部２０へ送信する。撮影制御部４１３は、検査対象が撮像部２０の撮像素子（カメラ２２）の前（検査領域Ａ３）を通過するときに、複数の撮像指示信号を撮像部２０へ出力し、１つの検査対象に対して複数の画像を撮影させる。
【0069】
検査処理部４１４は、撮像部２０で撮影された複数の画像のデータを用いて、各種検査項目について検査対象の検査を行う。本実施形態では、検査処理部４１４は、画像処理による検査や、機械学習済みの学習モデルを用いた検査を行い、検査対象であるトマトの検査結果（ランク等）を算出する。検査処理部４１４は、位置情報取得部から取得した位置情報を受信し、検査対象の識別子と、検査結果と、位置情報とを関連付けて、第２記憶部４３に記録するとともに、検査結果の情報を選果制御部４１５に供給する。また、検査処理部４１４は、表示制御部４１６へ検査結果の情報を供給してもよい。
【0070】
選果制御部４１５は、検査処理部４１４から取得した検査結果を用いて、選別部１０から収納容器３０へ検査対象を落下させるタイミングを制御する。なお、選果制御部４１５は、検査結果に関連付けられた検査対象の識別子を用いて、当該検査対象が搭載された検査用スペース１１Ｒの位置を特定することが可能である。検査対象の識別子は、例えば、検査対象の画像が撮影された時刻に相当する値や、検出機構２１により検査対象が検出された時刻に相当する値であってもよい。
【0071】
選果制御部４１５は、選別部１０の検査用スペース１１Ｒの排出機構１２に位置する支持機構（ソレノイド）１２Ｄの動作を制御する。すなわち、選果制御部４１５は、検査処理部４１４から検査結果を取得し、検査対象である果菜が収納される収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの上にあるタイミングでソレノイドを動作させて、検査用スペース１１Ｒの排出機構１２を開く。このことにより、選果制御部４１５は、検査対象が投入された検査用スペース１１Ｒが所定の位置に移動したタイミングで、検査対象を特定の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの中へ落下させ、検査対象をターンテーブル１１本体の外部へ排出する。
【0072】
表示制御部４１６は、表示部４４に種々の情報を表示させることができる。表示制御部４１６は、例えば、検査処理部４１４による検査結果を表示部４４に表示させてもよく、収穫中の果菜（トマト）の検査結果（等級、ランク等）の概要（出来ばえ）等を表示部４４に表示させることも可能である。
【0073】
次に、本実施形態の選果装置１００の動作の一例について説明する。
図１１は、一実施形態の選果装置の動作の一例を概略的に示すフローチャートである。
以下では、一実施形態の選果装置１００により検査対象であるトマトを選果する一連の流れを一例として説明する。
図１１は、一実施形態の選果装置の動作の一例を概略的に示すフローチャートである。
以下では、一実施形態の選果装置１００により検査対象であるトマトを選果する一連の流れを一例として説明する。
【0074】
まず、選果装置１００の準備を行う（ステップＳ１）。ユーザは、例えば、検査対象に合わせた検査プログラムの設定や、収納容器３０を所定位置に配置するなどの他、選果装置１００の電源としてバッテリを用いる場合には予め充電を行う。
【0075】
続いて、選果装置１００の電源を投入し、トマトの収穫および選果の作業を開始する（ステップＳ２）。移動機構ＷＬが駆動源を備える場合、電源を投入すると、移動機構ＷＬを電動で駆動可能となり、移動機構ＷＬにより選果装置１００を圃場へ移動させることができる（ステップＳ３）。ユーザは、移動機構ＷＬにより選果装置１００を圃場へ移動させる。選果装置１００は、ユーザによってトマトの圃場内の通路（畝と畝の間）を通り、収穫対象となる株の前に運搬される。
【0076】
選果装置１００の移動が完了すると、ユーザは、トマトの収穫を開始する。具体的には、ユーザはトマトを採取して検査用スペース１１Ｒへ順次投入していく（ステップＳ４）。このとき、トマトが検査用スペース１１Ｒへ投入されると、検査用スペース１１Ｒの排出機構１２に設けられた検知機構によりトマトの投入が検知され、検知情報により制御部４０が選別部１０および撮像部２０を駆動させる。撮像部２０の検出機構２１や光源ＬＴも駆動され、検出および照明の動作を開始する。
【0077】
制御部４０の選別機構制御部４１１は、選別部１０のターンテーブル１１を回転させて検査用スペース１１Ｒを順次検査領域Ａ３へ誘導させるとともに、撮影制御部４１３が検査領域Ａ３において撮像部２０の複数のカメラ２２によりトマトの画像を撮影させる（ステップＳ５）。
【0078】
ターンテーブル１１は、モータ駆動により、例えば俯瞰視における時計回りで回転する。なお、ターンテーブル１１の回転速度は１２秒／回転である。ターンテーブル１１が回転することにより、検査領域Ａ３において、検査用スペース１１Ｒの第１底部１２Ａが俯瞰視における反時計回りで回転する。このことにより、検査用スペース１１Ｒの排出機構１２の第１底部１２Ａ上に載置されたトマトをカメラ２２の前で回転させることができ、トマトの全周囲の画像をもれなく撮影することができる。
【0079】
本実施形態では、撮影制御部４１３は、第１底部１２Ａが一回転する間に、複数のカメラ２２を用いてトマトの画像を複数回撮影する。選別機構制御部４１１により第１底部１２Ａの回転速度（すなわちターンテーブル１１の回転速度）を調整するとともに、撮影制御部４１３により複数のカメラ２２のシャッタータイミングを調整することで、各検査対象について任意の枚数の画像を得ることができる。なお、制御部４０は、複数のカメラ２２により動画を撮影し、動画像から複数の静止画を切り出すことにより任意の枚数の画像を取得しても構わない。
【0080】
カメラ２２により撮影された画像は制御部４０へ送信される。なお、カメラ２２により撮影された画像は、検査対象の識別子（例えば、検出機構２１による検出時刻、画像の撮影時刻および画像を撮影したカメラ２２の情報など）と合わせて制御部４０へ送信される。
【0081】
撮像部２０による撮影画像は、視野角とシャッタースピードとの調整により、複数の画像を組み合わせた一枚の画像データとして制御部４０に送信されてもよく、複数枚の画像データとして制御部４０に送信されてもよい。複数の画像データを制御部４０へ送信する場合には、制御部４０にて、トマトの個体ごとの識別子に関連付けされ管理し画像処理をされる。本実施形態では、撮像部２０は、トマトが一回転する間に１１枚の画像を撮像している。共通のトマトを撮影した１１枚の画像は合成され１つの画像とすることも可能であり、第２記憶部４３の容量を小さくすることができる。
【0082】
制御部４０の検査処理部４１４は、撮像部２０のカメラ２２で撮影された画像を取得し、トマトの検査プログラムに従って、画像処理や機械学習モデルによる種々の検査を行う（ステップＳ６）。検査処理部４１４は、複数のカメラ２２により撮影された複数の画像の撮影時刻やカメラ２２の識別情報から、撮影対象が共通である複数の画像を特定し、トマトの規格に適合するかの検査、等級やレベルの検査などを行う。本実施形態では、トマトを大きさ、異形性（線対称性）、出荷前色彩によって３段階のランク付けを行っている。
【0083】
検査処理に用いる機械学習モデルは、選果装置１００の使用初期では事前に学習されたモデルを用いることが好ましく、選果装置１００が行った検査結果のデータを用いて更に学習を行ってもよい。
【0084】
検査処理部４１４は、撮像部２０から取得した一つのトマトの一連の画像と当該一連の画像による検査結果とを、検査対象の識別子と関連付けて、第２記憶部４３に記録する。また、検査処理部４１４は、検査対象の識別子と検査結果とを選果制御部４１５に供給する。なお、例えば高精度画像による検査を行う必要がある場合等、検査処理部４１４は、表示制御部４１６により画像を表示部４４に表示させて検査を行うようにしてもよい。
【0085】
選果制御部４１５は、検査処理部４１４から検査対象の識別子と検査結果とを取得し、検査対象の識別子から検査対象であるトマトが投入された検査用スペース１１Ｒの位置を特定し、検査対象であるトマトが収納される収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの上にあるタイミングで、当該トマトが載置された第１底部１２Ａおよび第２底部１２Ｂの支持機構（ソレノイド）１２Ｄを動作させて支持を解除し、検査用スペース１１Ｒの開口を排出機構１２により開く。このことにより、選果制御部４１５は、検査対象が投入された検査用スペース１１Ｒが所定の位置に移動したタイミングで、検査対象を特定の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの中へ落下させる（ステップＳ７）。
【0086】
上記ステップＳ４－Ｓ７を繰り返して、順次トマトの収穫および選果の作業を行った後、ユーザが収納容器３０に収納されたトマトを回収する（ステップＳ８）。収納容器３０には、複数の収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのそれぞれに選別後のトマトが収納されているため、ユーザは、収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃそれぞれのトマトを用いて選果後の梱包作業や出荷作業を行うことができる。
【0087】
上記の一連の作業と同時に、選果装置１００による撮影画像や検査結果のデータは、位置情報とともに第２記憶部４３に記録され蓄積されている。このため、ユーザは、収穫および選果作業を終えた後に、トマトの品質向上の為に撮影画像や検査結果のデータを活用することも可能である（ステップＳ９）。例えば、ユーザは、収穫時位置情報の記録データにより、農作物の出来具合と詳細な圃場アドレスとを関連づけた記録を追跡可能となり、圃場内の位置により農作物の出来栄え等の管理が可能となる。つまり、ユーザは、圃場内でばらつく日当たりや水量等が農作物に与える影響を把握することができる。また、撮影画像や検査結果のデータから、採果時期と色味、選果時画像と出荷先評価とを紐づけることができ、画像による味覚良否の推定等を行うことができる。
トマトの回収が完了すると、ユーザは、選果装置１００のメンテナンスをして作業を終了する（ステップＳ１０）。
トマトの回収が完了すると、ユーザは、選果装置１００のメンテナンスをして作業を終了する（ステップＳ１０）。
【0088】
一般に農作業を層別した場合、栽培から出荷に至るまで、栽培、収穫、一次選果、ｎ次選果、本選果、箱詰め、出荷の作業がある。いずれも大きな作業負荷を伴うが、例えば、桃、桜桃（サクランボ）、メロン、マンゴー、フルーツトマト、といった贈答対象とし得る果菜高付加価値果菜に対しては多次にわたる選果が必要であり、作業者の大きな負荷となっている。高付加価値果菜は、食用の他、例えば鑑賞物としての側面を有する為、味覚に加え外観の美しさが要求される。この為、選果には熟練者による味覚と外観の判別と慎重な取扱いが求められる。
【0089】
これに対し、上記本実施形態の選果装置１００は、農作物の収穫と自動選別（選果）とを一括して行うことが可能である。このことにより、収穫と選果との間に必要な運搬作業や装置への投入作業といった準備や段取りの作業を省略でき、一連の農作業自体を簡略化することができる。
【0090】
また、本実施形態の選果装置１００によれば、検査対象である果菜の全周囲の画像を用いて、画像処理や機械学習モデルによる検査を行うことができ、作業者の目視依存なく、自動選別が可能である。また、選果装置１００を用いることで、作業者は検査用スペース１１Ｒへ検査対象を投入する動作のみにより、複数の農作物を自動で選別することができる。
【0091】
さらに、上述のように、選果装置１００は、使用環境における垂直方向（高さ方向）に複数の層構造を有している。すなわち、選果装置１００は、高位置に農作物の選別機構、中間位置に農作物を収容する容器、低位置に移動機構、を有するとともに、これら層構造とは独立した制御部４０を有する。選果装置１００をこのような複数の層構造とすることにより省面積を達成することができる。つまり高位置での判定と、中間位置での農作物収容を組み合わせることにより、高低差を利用して農作物を選果でき、選果装置１００の小型化を実現できる。
【0092】
また、本実施形態の選果装置１００によれば、小型化を実現可能であることから、装置を軽量化することが可能であり、狭面積環境で使用する際の移設、移動を容易に行うことができる。
また、本実施形態の選果装置１００は、コンベアなどの大掛かりな構造を採用することなく、簡易な構造で実現可能であって、メンテナンスが容易であるとともに、泥土、塵埃、水等の農業環境への耐性、低コスト、省スペース、を実現することができる。すなわち、本実施形態の選果装置１００は小型、軽量であり、かつ、簡易な構造であるため、洗い場に持込んでの丸洗い、部品を取外しての洗浄が可能となり、さらに予備部品の準備（保管）、交換等も容易である。
また、本実施形態の選果装置１００は、コンベアなどの大掛かりな構造を採用することなく、簡易な構造で実現可能であって、メンテナンスが容易であるとともに、泥土、塵埃、水等の農業環境への耐性、低コスト、省スペース、を実現することができる。すなわち、本実施形態の選果装置１００は小型、軽量であり、かつ、簡易な構造であるため、洗い場に持込んでの丸洗い、部品を取外しての洗浄が可能となり、さらに予備部品の準備（保管）、交換等も容易である。
【0093】
以上のことから、本実施形態の選果装置１００によれば、作業者の作業場所に制約を生じさせることなく、狭隘面積内の作業に自由度を与えると同時に、集荷と同時に選果を可能とする。また、選果装置１００は、小型で容易な構造を採用していることから、作業者は、少量の農作物を選果する際にも気軽に選果装置１００を稼動させることができる。
すなわち、本実施形態によれば、果菜の収穫および選果における生産者の負荷を軽減する選果装置を提供することができる。
すなわち、本実施形態によれば、果菜の収穫および選果における生産者の負荷を軽減する選果装置を提供することができる。
【0094】
次に、本実施形態の選果装置１００の変形例について説明する。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
【0095】
図１２は、一実施形態の選果装置の第１変形例について説明するための図である。
本変形例の選果装置１００は、ターンテーブル１１の構成が上述の実施形態と相違し、他の構成は上述の実施形態と共通である。
本変形例の選果装置１００は、ターンテーブル１１の構成が上述の実施形態と相違し、他の構成は上述の実施形態と共通である。
【0096】
すなわち、上述の実施形態では、第１底部１２Ａは、撮像部２０の筐体に設けられた凹凸部２０Ａと第１底部１２Ａの凹凸とが嵌合することにより、円板の中心を軸として回転していたが、本変形例では、第１底部１２Ａの凹凸はターンテーブル１１の回転中心側において、複数の第１底部１２Ａに外接する円弧に沿って配置された凹凸（歯）１４Ａと嵌合することにより回転する。
【0097】
本変形例では、ターンテーブル１１は、外周に山形の凹凸（歯）１４Ａが設けられた円板１４を備えている。ターンテーブル１１の複数の検査用スペース１１Ｒが回転しているときにも円板１４は回転することなく固定されている。
この場合、円板１４の凹凸１４Ａは、少なくとも検査領域Ａ３において、ターンテーブル１１の回転中心側で第１底部１２Ａの外周の凹凸と嵌合するように、複数の第１底部１２Ａに外接する円弧に沿って配置されていればよく、円板１４の外周全体に配置されなくてもよい。また、円板１４の凹凸１４Ａの高さは、第１底部１２Ａの凹凸と嵌合できるだけの高さがあればよい。つまり、ターンテーブル１１の高さ方向の幅の少なくとも一部に凹凸１４Ａが設けられていればよい。本変形例では、直径約５００ｍｍ、高さ１２０ｍｍの略円柱形状の円板１４の外周の底部近傍において、２０ｍｍの幅の凹凸構造を設けている。
この場合、円板１４の凹凸１４Ａは、少なくとも検査領域Ａ３において、ターンテーブル１１の回転中心側で第１底部１２Ａの外周の凹凸と嵌合するように、複数の第１底部１２Ａに外接する円弧に沿って配置されていればよく、円板１４の外周全体に配置されなくてもよい。また、円板１４の凹凸１４Ａの高さは、第１底部１２Ａの凹凸と嵌合できるだけの高さがあればよい。つまり、ターンテーブル１１の高さ方向の幅の少なくとも一部に凹凸１４Ａが設けられていればよい。本変形例では、直径約５００ｍｍ、高さ１２０ｍｍの略円柱形状の円板１４の外周の底部近傍において、２０ｍｍの幅の凹凸構造を設けている。
【0098】
なお、円板１４の凹凸１４Ａは、円板１４の外周全体に渡って複数の第１底部１２Ａに外接する円弧に沿って配置されていてもよい。円板１４の中心と、複数の検査用スペース１１Ｒを含むターンテーブル１１が回転する中心とは略一致するように配置され、制御部２０により複数の検査用スペース１１Ｒが回転する方向と逆方向に円板１４を回転させてもよい。制御部２０は、円板１４の回転速度を調節することにより、第１底部１２Ａの回転速度を調整することが可能である。
【0099】
ターンテーブル１１が回転すると、検査領域Ａ３において第１底部１２Ａの凹凸と円板１４の凹凸１４Ａとが嵌合し、第１底部１２Ａが回転する。このことにより、撮像部２０のカメラ２２により、第１底部１２Ａ上に載置された検査対象の全周の画像を撮影することが可能となる。
【0100】
本変形例の選果装置１００によれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができ、果菜の収穫および選果における生産者の負荷を軽減する選果装置を提供することができる。
【0101】
図１３および図１４は、一実施形態の選果装置の第２変形例について説明するための図である。
本変形例の選果装置２００は、ターンテーブル１１および撮像部２０の構成が上述の実施形態と相違し、他の構成は上述の実施形態と共通である。
本変形例の選果装置２００は、ターンテーブル１１および撮像部２０の構成が上述の実施形態と相違し、他の構成は上述の実施形態と共通である。
【0102】
本変形例の選果装置２００において、ターンテーブル１１は、回転支持部１５と、複数の検査対象載置部１６と、備えている。
回転支持部１５は、略円形の上面および底面と、上面と底面との間を接続する側面とを備えた略円柱形状である。回転支持部１５は例えば駆動機構（モータ）により駆動されて、上面および底面の中心を通る直線を回転軸として回転可能である。
回転支持部１５は、略円形の上面および底面と、上面と底面との間を接続する側面とを備えた略円柱形状である。回転支持部１５は例えば駆動機構（モータ）により駆動されて、上面および底面の中心を通る直線を回転軸として回転可能である。
【0103】
複数の検査対象載置部１６の各々は、回転支持部１５の側面から外に向かって、放射状に延びて突出した支持部１６Ｂを含む排出機構と、支持部１６Ｂに接続されたケース１６Ｃと、を備えている。
検査対象載置部１６の支持部１６Ｂは、放射状に延びた方向を軸として回転する略円柱形状の回転軸であって、制御部４０の選果制御部４１５により回転動作を制御される。
検査対象載置部１６の支持部１６Ｂは、放射状に延びた方向を軸として回転する略円柱形状の回転軸であって、制御部４０の選果制御部４１５により回転動作を制御される。
【0104】
ケース１６Ｃは、枠状に形成されて検査対象の周囲を囲む側壁と、対向する側壁間を接続する支持部材１６Ａと、を備えている。本変形例では、ケース１６Ｃの対向する側壁は複数個所に配置された複数の支持部材１６Ａにより接続されている。ケース１６Ｃの側壁や支持部材１６Ａの大きさは、検査対象である果菜の形状や大きさに応じて適宜設定され得る。ケース１６Ｃは、選果装置２００の使用環境において、支持部材１６Ａが水平方向と略平行となるように支持部１６Ｂに固定されている。なお、本変形例では、例えばきゅうりのような長物の果菜を、ケース１６Ｃの支持部材１６Ａ上に載置することを想定している。すなわち、本変形例では、ケース１６Ｃの側壁に囲まれた空間が検査用スペースに相当する。
【0105】
撮像部２０は、上述の実施形態と同様に、複数のカメラ２２と、光源ＬＴと、検出機構２１とを備えている。
複数のカメラ２２は、垂直方向において、ケース１６Ｃの上側と下側とのそれぞれに配置されている。ケース１６Ｃの上側のカメラ２２は、回転支持部１５の上面と制御部４０を収納した筐体とを接続した筐体に収納され、支持部材１６Ａ上に載置された検査対象を上側から撮影する。ケース１６Ｃの下側のカメラ２２は、回転支持部１５の底面と制御部４０を収納した筐体とを接続した筐体に収納され、支持部材１６Ａ上に載置された検査対象を下側から撮影する。
複数のカメラ２２は、垂直方向において、ケース１６Ｃの上側と下側とのそれぞれに配置されている。ケース１６Ｃの上側のカメラ２２は、回転支持部１５の上面と制御部４０を収納した筐体とを接続した筐体に収納され、支持部材１６Ａ上に載置された検査対象を上側から撮影する。ケース１６Ｃの下側のカメラ２２は、回転支持部１５の底面と制御部４０を収納した筐体とを接続した筐体に収納され、支持部材１６Ａ上に載置された検査対象を下側から撮影する。
【0106】
下側に配置されたカメラ２２は、複数の支持部材１６Ａ越しに検査対象を撮影することとなるため、支持部材１６Ａは検査対象を支持するために必要な強度を備えるものとし、検査対象を遮る領域をできるだけ小さくした方が好ましい。また、ケース１６Ｃの側壁および支持部材１６Ａは透明な材料で形成されてもよい。なお、ターンテーブル１１を形成する材料や色調等は、上述の実施形態と同様の材料、色調を採用することができる。
【0107】
ケース１６Ｃの一方側と他方側とには、それぞれ少なくとも一つのカメラ２２と、少なくとも一つの光源ＬＴと、が配置されていればよい。検出機構２１は、ケース１６Ｃの上側に配置されてもよく、下側に配置されていてもよい。上側の複数の箇所および下側の複数の箇所に配置されたカメラ２２により検査対象を撮影することにより、検査対象の略全周の画像を撮影することが可能である。
【0108】
複数のカメラ２２による撮影タイミングは、撮影制御部４１３により制御される。撮影制御部４１３は、ケース１６Ｃの上側のカメラ２２による撮影タイミングおよび光源ＬＴの発光タイミングと、ケース１６Ｃの下側のカメラ２２による撮影タイミングおよび光源ＬＴの発光タイミングとをずらして、検査対象が適切に照明されるようにしてもよい。
【0109】
複数のカメラ２２による撮影画像のデータは検査処理部４１４に供給され、検査対象である果菜の検査処理に用いられる。選果制御部４１５は、検査処理部４１４の検査結果に応じて、対応する検査対象の等級やランクに応じた収納部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ上で支持部１６Ｂを回転させて、検査対象を落下させることによりターンテーブル１１の外部へ排出する。すなわち、本変形例において支持部１６Ｂおよび支持部１６Ｂの回転機構は、上述の実施形態の排出機構に相当する。
【0110】
本変形例の選果装置２００によれば、略円柱形状の長物の農作物が安定して載置された状態で略全周画像を撮影することができ、撮影画像を用いて検査処理を行うことができる。すなわち、本変形例によれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができ、果菜の収穫および選果における生産者の負荷を軽減する選果装置を提供することができる。
【0111】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述の実施形態および変形例において、複数の検査用スペースのそれぞれに対して検査対象の画像を撮影するカメラ２２が設置されていてもよい。全ての検査用スペースにおいて検査対象の画像を撮影できれば、検査用スペースを検査領域へ誘導する必要がなくなり、ターンテーブル１１の駆動機構を省略することができる。その場合であっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
例えば、上述の実施形態および変形例において、複数の検査用スペースのそれぞれに対して検査対象の画像を撮影するカメラ２２が設置されていてもよい。全ての検査用スペースにおいて検査対象の画像を撮影できれば、検査用スペースを検査領域へ誘導する必要がなくなり、ターンテーブル１１の駆動機構を省略することができる。その場合であっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【0112】
１０…選別部、１１…ターンテーブル、１１Ｄ…底面、１１Ｒ…検査用スペース、１１Ｓ…側面、１１Ｕ…上面、１２…排出機構、１２Ａ…第１底部、１２Ｂ…第２底部、１２Ｃ…回転部、１２Ｄ…支持機構、１２Ｅ…支持部材、１３…保持部、１４…円板、１４Ａ…凹凸、１５…回転支持部、１６…検査対象載置部、１６Ａ…支持部材、１６Ｂ…支持部、１６Ｃ…ケース、２０…撮像部、２０Ａ…凹凸部、２１…検出機構、２２…カメラ、３０…収納容器、３０Ａ－３０Ｃ…収納部、４０…制御部、４１…プロセッサ、４１１…選別機構制御部、４１２…検査対象検知部、４１３…撮像制御部、４１４…検査処理部、４１５…選果制御部、４１６…表示制御部、４２…第１記憶部、４３…第２記憶部、４４…表示部、４５…入力部、４６…通信部、５０…位置情報取得部、１００、２００…選果装置、Ａ１－Ａ２…収納領域、Ａ３…検査領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
