特許 7604413 選果システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】選果システム

(51)【国際特許分類】

   B07C 5/02 20060101AFI20241216BHJP

   A23N 15/00 20060101ALI20241216BHJP

   B07C 5/08 20060101ALI20241216BHJP

   B07C 5/342 20060101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

B07C5/02

A23N15/00 F

B07C5/08

B07C5/342

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022039510

(22)【出願日】2022-03-14

(65)【公開番号】P2023134148

(43)【公開日】2023-09-27

【審査請求日】2024-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】中迫 文彦

【審査官】内田 茉李

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－１８２９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－０５７２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１５９８３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０７Ｃ ５／０２

Ａ２３Ｎ １５／００

Ｂ０７Ｃ ５／０８

Ｂ０７Ｃ ５／３４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

農産物が拡散配置して収容されたコンテナから選別コンベアへと、前記農産物を移載する移載エリアを有し、
前記コンテナには当該コンテナを特定するコンテナ情報が設定されており、
前記コンテナに収容された各農産物は、前記移載エリアでの移載前に第１計測装置によって前記コンテナへの収容状態で計測が行われており、前記第１計測装置での計測によって得られる当該コンテナ内での配置位置情報と当該農産物の第１品質情報とが対応付けて設定されており、
前記移載エリアには、
前記コンテナに設定されたコンテナ情報を読み取るコンテナ情報読取手段と、
前記コンテナから前記選別コンベアへ移載される各農産物に対し、前記コンテナ内での配置位置と、前記選別コンベア上の載置位置とを検出するエリアセンサとが設けられており、
前記移載エリアにて前記コンテナに収容された農産物を前記選別コンベアへ移載する際に、前記コンテナ情報読取手段にて前記コンテナ情報を読み取ると共に、前記エリアセンサにて移載される農産物の追跡を行うことで、移載前の前記コンテナに収容されていた農産物と移載後の前記選別コンベアに載置された農産物との対応付けを行うことを特徴とする選果システム。

【請求項2】

請求項１に記載の選果システムであって、
前記選別コンベアに、搬送される農産物に対して計測を行って第２品質情報を得る第２計測装置が設けられており、
前記第１品質情報および前記第２品質情報を結合し、結合した情報に基づいて農産物の選別を行うことを特徴とする選果システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の選果システムであって、
前記移載エリアまで前記コンテナを搬送する供給搬送コンベアを有し、
前記供給搬送コンベアには、前記第１計測装置が設けられていることを特徴とする選果システム。

【請求項4】

請求項１から３の何れか１項に記載の選果システムであって、
前記第１計測装置はＸ線センサによって農産物に対する計測を行うことを特徴とする選果システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンテナによって供給される農産物を選別コンベアへ移載して選別を行う選果システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、コンテナに収納された農産物をコンテナから取り出して選別コンベアに移載する際に、コンテナ情報を選別コンベアに載置された容器に記憶させ、その後、計測装置によって計測された評価データを結合させて、生産者毎に等階級を判定する選果装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３３２１３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の選果装置では、農産物の等階級判定は選別コンベアでの搬送中に行われるものであり、等階級判定を行うための計測装置を選別コンベアの搬送経路に備えている。すなわち、計測装置の設置箇所が制限されることとなり、選果装置の設計の自由度が低くなるといった問題がある。そのため、農産物に対する計測回数を増やして判定の精度を高めるといった装置設計が困難になることもある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、計測装置の設置箇所の制限を無くし、設計の自由度が高い選果システム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】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の選果システムは、農産物が拡散配置して収容されたコンテナから選別コンベアへと、前記農産物を移載する移載エリアを有し、前記コンテナには当該コンテナを特定するコンテナ情報が設定されており、前記コンテナに収容された各農産物は、前記移載エリアでの移載前に第１計測装置によって前記コンテナへの収容状態で計測が行われており、前記第１計測装置での計測によって得られる当該コンテナ内での配置位置情報と当該農産物の第１品質情報とが対応付けて設定されており、前記移載エリアには、前記コンテナに設定されたコンテナ情報を読み取るコンテナ情報読取手段と、前記コンテナから前記選別コンベアへ移載される各農産物に対し、前記コンテナ内での配置位置と、前記選別コンベア上の載置位置とを検出するエリアセンサとが設けられており、前記移載エリアにて前記コンテナに収容された農産物を前記選別コンベアへ移載する際に、前記コンテナ情報読取手段にて前記コンテナ情報を読み取ると共に、前記エリアセンサにて移載される農産物の追跡を行うことで、移載前の前記コンテナに収容されていた農産物と移載後の前記選別コンベアに載置された農産物との対応付けを行うことを特徴としている。

【0007】

上記の構成によれば、コンテナ情報読取手段およびエリアセンサを用いて、移載エリアにおける移載前の農産物（コンテナ収容された農産物）と移載後の農産物（選別コンベアに載置された農産物）との対応付けを行うことができる。これにより、コンテナ収容段階で設定されている各農産物の品質情報を、選別コンベアへの移載後においても認識できる。選別コンベアでの選別前に農産物の品質評価を行うことができ、選果システムの設計の自由度を高めることができる。

【0008】

また、上記選果システムは、前記選別コンベアに、搬送される農産物に対して計測を行って第２品質情報を得る第２計測装置が設けられており、前記第１品質情報および前記第２品質情報を結合し、結合した情報に基づいて農産物の選別を行う構成とすることができる。

【0009】

上記の構成によれば、例えば、移載エリアでの農産物の移載を行う際、農産物の向きを上下逆にすることで、第１品質情報と第２品質情報とは農産物に対して逆方向からの計測による品質情報となる。これらを結合することで、農産物を傷つけることなく（コンベア搬送中に農産物の向きを変えることなく）評価精度を向上させることができる。

【0010】

また、上記選果システムは、前記移載エリアまで前記コンテナを搬送する供給搬送コンベアを有し、前記供給搬送コンベアには、前記第１計測装置が設けられている構成とすることができる。

【0011】

また、上記選果システムでは、前記第１計測装置はＸ線センサによって農産物に対する計測を行う構成とすることができる。

【0012】

上記の構成によれば、選別機能を持たない供給搬送コンベアでは、第１計測装置にＸ線センサを用いることができる。Ｘ線センサの使用により、農産物の重量まで計測することが可能であり、品質の評価精度が向上する。

【発明の効果】

【0013】

本発明の選果システムは、移載エリアにおける移載前後の農産物の対応付けを行い、コンテナ収容段階で設定されている各農産物の品質情報を選別コンベアへの移載後においても認識することができる。これにより、選別コンベアでの選別前に農産物の品質評価を行うことができ、選果システムの設計の自由度を高めることができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態を示すものであり、選果システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】第１計測装置での読取後の記憶データを示すテーブルである。

【図3】移載エリアの具体的構成を示す概略図であり、（ａ）は移載エリアを上から見た図、（ｂ）は移載エリアを横から見た図である。

【図4】選別コンベアへの載置後の記憶データを示すテーブルである。

【図5】選果システムの制御系の構成を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る選果システム（以下、本システム）の概略構成を示す模式図である。本システムで選別される農産物の種類は特に限定されるものではないが、球体に近い形状で、表面が柔らかく傷つきやすい果実など（例えば桃）への適用が好適である。

【0016】

本システムは、大略的には、供給搬送コンベア１０と選別コンベア２０とを移載エリア３０を介して接続した構成とされている。供給搬送コンベア１０は、選別対象となる農産物Ｆが収容されたコンテナＣを移載エリア３０まで搬送するコンベアである。選別コンベア２０は、個別に載置された農産物Ｆを搬送しながら、各農産物Ｆに対して判定された等階級（等級および階級）に基づき選別を行うコンベアである。移載エリア３０では、コンテナＣに収納された農産物Ｆを、コンテナＣから取り出して選別コンベア２０に移載する作業が行われる。また、本システムは、本システムによる農産物の選別処理を制御する選別制御装置４０を有している。

【0017】

供給搬送コンベア１０には、第１計測装置１０１が設けられており、第１計測装置１０１に対して供給搬送コンベア１０の搬送方向上流側にはバーコードリーダ１０２が配置されている。コンテナＣには、各コンテナＣを特定するためのコンテナ情報がバーコードによって付されている。また、コンテナＣ内では複数の農産物Ｆが拡散配置して収容される。具体的には、コンテナＣの内部が複数の区分け領域に分割されており、１つの区分け領域に１つの農産物Ｆが載置・収容される。

【0018】

供給搬送コンベア１０によって搬送されるコンテナＣは、第１計測装置１０１の直前でバーコードリーダ１０２によってコンテナ情報が読み取られ、第１計測装置１０１ではコンテナＣに収納された全ての農産物Ｆに対して計測・判定が行われる。第１計測装置１０１としては、コンテナＣに対して１方向（上方）からの計測を行う面計測装置が使用される。

【0019】

第１計測装置１０１での計測・判定は、各農産物Ｆに対してサイズ、形状、表面キズなどを計測して等階級を判定することに加え、コンテナＣ内での各農産物Ｆの配置位置情報（農産物Ｆが載置された区分け領域）の計測も含まれる。第１計測装置１０１の計測によって得られた各農産物Ｆの等階級情報（第１品質情報）は、農産物Ｆ毎に割り振られたＩＤ番号と、収容されていたコンテナＣのコンテナ情報（すなわち、バーコードリーダ１０２によって読み取られたコンテナ情報）と、コンテナＣ内での各農産物Ｆの配置位置情報とに対応付けられて記憶される（図２参照）。

【0020】

第１計測装置１０１では、農産物Ｆの計測にＸ線センサを用いてもよい。Ｘ線センサを用いた第１計測装置１０１では、農産物Ｆに対してサイズ、形状、表面キズなどの外観データに加え、水分含有率などの内部データを得ることも可能となる。形状および水分含有率からは農産物Ｆの重量を間接的に計測（算出）することも可能であり、選別のための評価パラメータに重量を加えることで品質の評価精度も向上する。尚、Ｘ線センサは、第１計測装置１０１を選別コンベア２０に設置しないことから使用が可能となる。すなわち、Ｘ線センサは、計測対象となる農産物Ｆに対してＸ線の照射部と受光部とを対称に配置する必要があり、選別機能を持たせることで複雑な構造となる選別コンベア２０に対して果実の全体を撮像可能な設置は困難である。

【0021】

図３は、移載エリア３０の具体的構成を示す概略図であり、（ａ）は移載エリア３０を上から見た図、（ｂ）は移載エリア３０を横から見た図である。移載エリア３０では、選別コンベア２０に沿って少なくとも１つ（好適には複数、図１では３つの）作業テーブル３１が設置されており、作業テーブル３１の上にコンテナＣを載せた状態で、農産物Ｆの移載作業が行えるようになっている。尚、本システムでは、移載エリア３０における農産物Ｆの移載作業を作業者の人手によって行うものとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、可能であればロボットアームなどによって移載作業が行われるものであってもよい。

【0022】

それぞれの作業テーブル３１には、バーコードリーダ（コンテナ情報読取手段）３０１と、エリアセンサ３０２とが設置される。作業テーブル３１に載せられたコンテナＣは、バーコードリーダ３０１によってコンテナ情報が読み取られる。これにより、移載作業を受けるコンテナＣが特定される。コンテナＣから選別コンベア２０への移載作業時には、エリアセンサ３０２によって移載される農産物Ｆの追跡が行われる。具体的には、エリアセンサ３０２により、各農産物Ｆに対して、コンテナＣから取り出される時点でのコンテナＣ内での配置位置情報と、選別コンベア２０に載置された時点での選別コンベア２０上の載置位置情報が確認され、これらの位置情報が対応付けられる。

【0023】

選別コンベア２０に載置された農産物Ｆにおいては、農産物Ｆ毎に選別コンベア２０上での載置位置情報と、等階級情報とが対応付けられて記憶される（図４参照）。例えば、エリアセンサ３０２の追跡により、第１計測装置１０１での読取後の記憶データ（図２参照）に対し、コンテナ情報およびコンテナＣ内での配置位置情報を、選別コンベア２０上での載置位置情報に置き替えることで、選別コンベア２０への載置後の記憶データ（図４参照）を得ることができる。

【0024】

ここで、選別コンベア２０上の載置位置情報は、例えば、農産物Ｆが選別コンベア２０に最初に載置された場所の座標情報と、農産物Ｆが選別コンベア２０に載置された時点での選別コンベア２０の位置情報とを組み合わせた情報とすることができる。上記座標情報は、選別コンベア２０の搬送方向（図１中の矢印Ｘ方向）における絶対座標である。また、選別コンベア２０の位置情報は、選別コンベア２０を駆動する回転軸から伝導するよう取り付けられたエンコーダから得られる角速度の情報や、選別コンベア２０における搬送体をセンサなどでパルス検出することによって得ることができる。

【0025】

選別コンベア２０に載置された農産物Ｆは、移載エリア３０から選別エリア２１へと搬送され、選別エリア２１において等階級に応じた選別を受ける。すなわち、選別エリア２１では、選別される農産物Ｆの種類数に応じて複数（図１では８個）の受けボックスＢが配置されており、各農産物Ｆは判定された等階級に対応する受けボックスＢの位置で選別コンベア２０から受けボックスＢへ仕分けされる。

【0026】

具体的には、農産物Ｆが選別コンベア２０に載置された箇所から選別先の受けボックスまでの距離Ｌ１が、上述の座標情報に基づいて算出される。そして、選別コンベア２０を駆動する回転軸に備えられたエンコーダにより農産物Ｆの搬送距離が追跡され、農産物Ｆが距離Ｌ１の搬送を受けた時点で選別コンベア２０から選別先の受けボックスＢへ仕分けされる。

【0027】

尚、このような仕分け作業を行える選別コンベア２０は公知のものであり、ここでは選別コンベア２０の具体的構造についての詳細な説明は省略する。また、図１では、選別コンベア２０から受けボックスＢへ直接仕分けが行われるような図示とされているが、選別コンベア２０と受けボックスＢとの間には、それぞれの受けボックスＢ毎に仕分けコンベアが設けられていてもよい。すなわち、選別コンベア２０で仕分けされた農産物Ｆは、仕分けコンベアによって選別先の受けボックスＢまで搬送されてもよい。

【0028】

また、本システムでは、選別コンベア２０における移載エリア３０と選別エリア２１との間に第２計測装置２０１が設けられている。第２計測装置２０１では、選別コンベア２０で搬送中の農産物Ｆに対して、サイズ、形状、表面キズなどの計測と、この計測に基づく等階級の判定が行われる。第２計測装置２０１としては、農産物Ｆに対して１方向（上方）からの計測を行う面計測装置が使用される。

【0029】

第２計測装置２０１が使用される本システムでは、移載エリア３０における農産物Ｆの移載作業の際に、農産物Ｆが上下逆向きにして移載される。これにより、第２計測装置２０１による計測は、第１計測装置１０１による計測とは逆方向からの計測となる。農産物Ｆの最終的な選別に使用される判定結果は、第１計測装置１０１の判定による等階級情報（第１品質情報）と第２計測装置２０１の判定による等階級情報（第２品質情報）とが結合されたものとなる。このように、異なる方向からの多計測による判定を行うことで、本システムの評価精度を向上させることができる。また、本システムでは、異なる方向からの多計測を行うために農産物Ｆに対して向きを変化させながら搬送を行うといったことも無いため、コンベアでの搬送によって農産物Ｆを傷つけることも回避できる。

【0030】

続いて、本システムにおける制御系の説明を行う。図５は、本システムの制御系の構成を示す機能ブロック図である。本システムの制御系は、図５に示すように、バーコードリーダ１０２、第１計測装置１０１、バーコードリーダ３０１、エリアセンサ３０２、第２計測装置２０１、選別コンベア２０および選別制御装置４０によって構成されている。第１計測装置１０１は、第１カメラ１０１ａ、Ｘ線センサカメラ１０１ｂおよび第１画像処理コンピュータ１０１ｃを備えている。第２計測装置２０１は、第２カメラ２０１ａおよび第２画像処理コンピュータ２０１ｂを備えている。選別制御装置４０は、データ記憶部４０１およびコンベア制御部４０２を備えている。

【0031】

供給搬送コンベア１０では、バーコードリーダ１０２がコンテナＣのコンテナ情報を読み取り、第１計測装置１０１における第１カメラ１０１ａおよびＸ線センサカメラ１０１ｂがコンテナＣに収容された農産物Ｆの計測（撮影）を行う。第１カメラ１０１ａおよびＸ線センサカメラ１０１ｂの計測データは第１画像処理コンピュータ１０１ｃによる画像処理を受け、その結果、コンテナＣ内の各農産物Ｆの位置情報および等階級情報が得られる。得られた農産物Ｆの位置情報および等階級情報は、バーコードリーダ１０２で読み取られたコンテナ情報と共に選別制御装置４０へ送られ、データ記憶部４０１にて記憶される。

【0032】

移載エリア３０では、バーコードリーダ３０１がコンテナＣのコンテナ情報を読み取り、エリアセンサ３０２が移載される農産物Ｆの追跡を行う。この追跡により、データ記憶部４０１に記憶されているデータの書き換えが行われる。すなわち、上述したように、第１計測装置１０１での読取後の記憶データ（図２参照）が、選別コンベア２０への載置後の記憶データ（図４参照）に書き換えられる。

【0033】

選別コンベア２０では、第２計測装置２０１における第２カメラ２０１ａが搬送中の農産物Ｆの計測（撮影）を行う。第２カメラ２０１ａの計測データは第２画像処理コンピュータ２０１ｂによる画像処理を受け、各農産物Ｆの等階級情報が得られる。得られた農産物Ｆの等階級情報は選別制御装置４０へ送られ、必要であればデータ記憶部４０１に記憶されている記憶データを更新する。

【0034】

選別制御装置４０におけるコンベア制御部４０２は、データ記憶部４０１の記憶データに基づき、選別コンベア２０での仕分け動作を制御する。すなわち、コンベア制御部４０２は、各農産物Ｆの等階級情報に基づいて選別先を決定し、その選別先に応じた受けボックスＢに農産物Ｆが仕分けされるように選別コンベア２０を制御する。

【0035】

尚、上述した本システムの制御系では、第１画像処理コンピュータ１０１ｃおよび第２画像処理コンピュータ２０１ｂを第１計測装置１０１および第２計測装置２０１のそれぞれに設けた構成としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１画像処理コンピュータ１０１ｃおよび第２画像処理コンピュータ２０１ｂは、選別制御装置４０に設けられていてもよい。

【0036】

以上のように、本システムは、バーコードリーダ３０１およびエリアセンサ３０２を用いて、移載エリア３０における移載前後の農産物Ｆの対応付けを行うことができる。これにより、コンテナＣの収容段階で判定された各農産物Ｆの等階級情報を、選別コンベア２０への移載後においても認識できる。すなわち、選別コンベア２０での選別前に農産物Ｆの品質評価を行うことができ、選果システムの設計の自由度を高めることができる。また、選別コンベア２０に第２計測装置２０１を設け、第１計測装置１０１および第２計測装置２０１による多判定を行うことで、判定の精度を高めることができる。

【0037】

〔実施の形態２〕
上記実施の形態１では、供給搬送コンベア１０と、バーコードリーダ１０２および第１計測装置１０１を選果システムの一部として組み込んでいるが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、供給搬送コンベア１０は本システムにおいて必須ではなく、バーコードリーダ１０２および第１計測装置１０１は本システムに含まない構成であってもよい。

【0038】

具体的には、バーコードリーダ１０２および第１計測装置１０１は本システムとは別途に用意されており、コンテナＣに収容された農産物Ｆに対する計測・判定は、本システムとは離れた箇所で、また、本システムによる選別作業時とは異なるタイミングで行われてもよい。但し、第１計測装置１０１で計測・判定されたデータは、本システムに含まれる選別制御装置４０に予め記憶されるものとする。

【0039】

第１計測装置１０１による計測・判定が終了したコンテナＣは、選別作業時まで倉庫などで保管されていてもよく、選別作業時にフォークリフトなどで移載エリア３０まで運ばれて来てもよい。バーコードリーダ１０２および第１計測装置１０１を本システムに含めない場合、これらを選別コンベア２０と近接して配置する必要が無くなり、装置設計の自由度がさらに高くなる。

【0040】

〔実施の形態３〕
上記実施の形態１では、選別コンベア２０において第２計測装置２０１を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２計測装置２０１は本システムにおいて省略されてもよい。

【0041】

本システムが第２計測装置２０１を備えない場合、選別コンベア２０における搬送長さを、第２計測装置２０１を備える場合に比べて短くすることができる。選別コンベア２０は、農産物Ｆの仕分け機能を持たせるための構造が複雑となっており、搬送長が長くなるとそのコストも増大する。すなわち、本システムに第２計測装置２０１を備えない場合には、第２計測装置２０１自体の削減と、選別コンベア２０を短くすることによるコストダウンといったメリットが得られる。

【0042】

今回開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0043】

１０ 供給搬送コンベア
１０１ 第１計測装置
１０１ａ 第１カメラ
１０１ｂ Ｘ線センサカメラ
１０１ｃ 第１画像処理コンピュータ
１０２ バーコードリーダ
２０ 選別コンベア
２１ 選別エリア
２０１ 第２計測装置
２０１ａ 第２カメラ
２０１ｂ 第２画像処理コンピュータ
３０ 移載エリア
３１ 作業テーブル
３０１ バーコードリーダ（コンテナ情報読取手段）
３０２ エリアセンサ
４０ 選別制御装置
４０１ データ記憶部
４０２ コンベア制御部
Ｃ コンテナ
Ｆ 農産物
Ｂ 受けボックス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】