JP4674390B2 - 玄米色彩選別方法及び玄米色彩選別装置 - Google Patents
玄米色彩選別方法及び玄米色彩選別装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
粒選別後の玄米を原料として、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外の穀粒を原料玄米から排除する選別装置に係り、赤色波長域の穀粒色彩と緑色波長域の穀粒色彩及び透過光量とを検出して、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米と、それ以外の穀粒とに判別し、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外を排除（選別）する玄米色彩選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
穀粒を色彩選別する場合、図９のように受光した光を、好ましくは３波長に分解した色成分によって識別していた。そのため３波長分のセンサが必要であった。通常豆類を選別する場合は上記のように受光した光を色分解し原料豆を良品と不良品に識別している。また精米麦の場合は着色粒を識別するため特定の１波長を利用する。例えば緑色フィルタを備えた受光センサを移動する穀粒の前後に配置して、この受光センサの受光量の多少、つまり明暗で識別することが多い。ところが玄米の識別となると、原料に含まれる穀粒の品位が、整玄米、青未熟米、青死米、被害粒あるいはしらた粒（未熟粒）と多種になるため、特定の１波長では識別できないことがある。この場合、２〜３波長を使用して穀粒の反射光を色に分解して選別することが好ましいが、整玄米と、精米後に青色が消える青未熟米とを良品として、それ以外の品位の穀粒を不良品として選別する玄米用色彩選別機は存在しない。
【０００３】
一般的な色彩選別機と異なる粒状物品位判別装置と称される判別装置は、玄米を複数の品位に判別して品位ごとに選別し判別結果を表示するものである。このように玄米を品位ごとに判別し品位ごとに選別する装置は存在するが、この装置は大量の玄米を高速に判別して不要な品位の穀粒を選別する装置ではない。
【０００４】
乾燥後の籾粒を公知の籾摺り機で脱ぷして得られる玄米の選別は、網目の大きさによって、つまり玄米の粒径によって選別する公知の粒選別機が利用されるのが一般的である。この粒選別機を利用して得られる良品側の玄米には、粒径が所定粒径以上の整玄米（整粒）と青未熟、青死米、被害粒及び未熟米が含まれている。このようにして選別された玄米の品質検査では、青未熟、青死米、被害粒及び未熟米といった整玄米以外の穀粒の含有率によってその等級が決定される。等級を上げるために粒選別機の網目を大きくすると、整玄米以外の穀粒の混入率は低下し等級は上がるが歩留まりが著しく低下するものとなる。
【０００５】
等級の判定において、整玄米に対する青未熟粒の混入が所定の範囲を超えないものであれば、青未熟粒の混入によって等級が下がることはないので、許される混入率以内でできるだけ青未熟粒を残し歩留まりを向上させたい。青未熟粒は精米前の表面の色は青であるが、精米すると青色は取り除かれて白くなり整玄米と変わらぬものとなるからである。したがって、精米しても着色粒となる穀粒、被害粒、青未熟に近い色彩の未熟米等は取り除き、青未熟粒を残す選別を実現したいが、従来の粒選別機では上記のように粒径だけで選別するので実現不可能である。
【０００６】
さらに従来の色彩選別機では、穀粒から受光する特定の１波長の光量の多少、つまり穀粒の明暗によって選別するので、青未熟粒、青死米、被害粒及び未熟米を含む玄米の選別は難しく、粒状物品位判別装置のように少なくとも２波長、例えば緑色波長と赤色波長を使用することになる。
【０００７】
しかしながら図１０で示すように、緑色波長では被害粒と青未熟粒との差が微少であるためしきい値の設定が難しく整玄米を基準にしきい値を設けると青未熟粒と被害粒が共に排除され、赤色波長では整玄米と被害粒との間にしきい値を設けると、青未熟粒が被害粒と青死米と共に排除されてしまう。したがって、緑色波長、赤色波長ともに単独では被害粒（着色粒）や青死米及び未熟米だけを選別することはできない。これに加えて”しらた粒”とよばれる穀粒は透過光によらなければ他の穀粒との判別ができないので、通常はしらた選別の専用処理として別の作業となっていた。
【０００８】
粒状物品位判別装置においては、玄米の反射光を受光して得られる赤色波長光量と緑色波長光量のＲ／Ｇ比と、透過反射光量比（Ｒ＋Ｇ）／Ｔによって複数品位に判別することができるが、反射光量と透過光量とを測定する受光素子が、緑色波長と赤色波長それぞれに必要なことから、多くの素子を必要とし、この装置をそのまま色彩選別装置に適用すると高価な装置となってしまう。
【０００９】
籾摺りして得られた玄米を粒選別すると、上記の整玄米を含む穀粒と、通称「屑米」と呼ばれる穀粒に選別されるが、この屑米にも整玄米に近い玄米が含まれており、この屑米からさらに被害粒を選別して整玄米を得たり、菓子原料となる玄米を得ることが行われている。この選別には揺動選別板を備える比重選別機が利用されているが、比重差で選別するため、言うなれば品位に関係なく同じ比重の穀粒が選別されるものとなり、この他に最適な装置が存在しないことから比重選別機を利用することが一般的となっている。しかしながら選別された穀粒に必要な整玄米が多く含まれ不要な被害粒が少ないことで、玄米の等級が向上することは当然のことであり、選別精度の良い選別装置の開発が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことから、玄米を原料として不良品を選別する玄米色彩選別装置の提供を課題とする。特に、粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒や、精米に適さない未熟米（しらた粒）を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、波長ごとに１つの受光センサーを設けた構成での選別を可能とした玄米色彩選別装置の提供を課題とするものである。
【００１１】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる玄米色彩選別機の提供を課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、蛍光灯やハロゲンランプを照明用光源とし、前記照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、前方及び後方から照射された原料玄米からの、緑色波長域の拡散光を受光する緑色光受光過程と、赤色波長域の拡散光を受光する赤色光受光過程と、緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光量を受光する透過光受光過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色光量値と赤色信号受光過程で得られる赤色光量値とから、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算過程と、演算過程で演算された光量値の比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較過程と、赤色信号受光過程で得られる赤色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較過程と、透過信号受光過程で得られる透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較過程と、第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程と第３比較過程及び第４比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、を備える玄米色彩選別方法とした。
【００１３】
原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号と、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号とから演算した赤色信号／緑色信号の信号比に対応して、信号比が例えば１．０以下であれば青色が強い穀粒、例えば青未熟粒、青死米と判別し、信号比が１〜１．３であれば整玄米と判別し、信号比が１．３以上であれば赤色が強い穀粒、例えば被害粒と判別することが、従来の粒状物品位判別装置の判別技術として知られている。
【００１４】
本願では第１比較過程において、信号比を比較するためのしきい値を、青未熟粒とそれ以外の穀粒とに区分するためのしきい値、例えば信号比１．０をしきい値として設定し、まず信号比によって２区分に判別し、青未熟粒区分とそれ以外の区分のときのいずれか一方において判別信号を出力するものである。
【００１５】
同時に第２比較過程において、原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号を比較するためのしきい値を、緑色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の緑色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１６】
さらに第２比較過程と同時に第３比較過程において、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号を比較するためのしきい値を、赤色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の赤色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１７】
第４比較過程において、原料玄米から緑色波長域と赤色波長域以外の透過光を受光して得た透過光信号を比較するためのしきい値を、透過信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の透過信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると、穀粒内部が粉状質で光が透過しにくい、いわゆるしらた粒と判別したものとなる。
【００１８】
排除信号出力過程においては、第１比較過程から青未熟粒区分を示す信号がなく、換言すれば青未熟粒区分以外の区分を示す信号があり且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの信号が出力されていれば排除信号を出力するものである。つまり、第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値であると判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力された場合には排除信号を出力しない。
【００１９】
第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値ではないと判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力されていない場合には、それが整玄米か、これ以外の着色粒かしらた粒であるかを第２比較過程と第３比較過程及び第４比較過程の出力信号によって判別する。つまり、第２比較過程における緑色あるいは第３比較過程における赤色および第４比較過程における透過光量において、例えばしきい値を超えた暗い信号があれば着色粒か、しらた粒の信号として扱う。したがって、青未熟粒区分を示す信号が出力されず且つ第２比較過程と第３比較過程及び第４比較過程のいずれかより信号が出力されている場合には排除信号を出力する。
【００２０】
以上の方法により、判別に必要な信号受光過程は緑色信号受光過程と赤色信号受光過程および透過光受光過程とを備えておればよい。より具体的に装置の構成としては、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサ及び緑色波長域と赤色波長域以外の透過光の受光センサとがそれぞれ１つ備えられておればよい。つまり、従来の前後一対に配置された緑色波長域の受光センサによって穀粒の拡散光を受光し、受光した穀粒拡散光の明暗によって白米中の着色粒を選別していた色彩選別装置において、一方の受光センサを赤色波長域の受光センサに置き換えるとともに１つの透過光受光センサを加えて、上述の演算回路と判別回路を追加することで本願の色彩選別装置が実現できる。よって、従来からある白米用色彩選別装置をそのまま利用して改造が可能である。
【００２１】
このことにより、色彩選別装置の入れ替えによって廃棄されていた従来の装置を有効に再利用することができる。
【００２２】
さらに本発明では、蛍光灯やハロゲンランプを照明用光源とし、前記照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、前方及び後方から照射された原料玄米からの、緑色波長域の拡散光を受光する緑色光受光過程と、赤色波長域の拡散光を受光する赤色光受光過程と、原料玄米から緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光量を受光する透過光受光過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色光量値と赤色信号受光過程で得られる赤色光量値とから、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算過程と、演算過程で演算された光量値の比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較過程と、赤色信号受光過程で得られる赤色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較過程と、透過信号受光過程で得られる透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較過程と、第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程と第３比較過程のいずれかの出力信号によって判別信号を出力すると共に、該判別信号と第４比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、を備える玄米色彩選別方法とした。
【００２３】
この方法によると、第１比較過程において、信号比を比較するためのしきい値を、青未熟粒とそれ以外の穀粒とに区分するためのしきい値、例えば信号比１．０をしきい値として設定し、まず信号比によって２区分に判別し、青未熟粒区分とそれ以外の区分のときのいずれか一方において判別信号を出力するものである。
【００２４】
以下第２比較過程、第３比較過程及び第４比較過程においての作用は前述のとおりであるので、その詳細な説明については省略する。
【００２５】
排除信号出力過程においては、第１比較過程から青未熟粒区分を示す信号がなく、換言すれば青未熟粒区分以外の区分を示す信号があり且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの信号が出力されていれば判別信号を出力すると共に、該判別信号と第４比較過程のいずれかの信号が出力されていれば排除信号を出力するものである。つまり、第１比較過程において信号比が青未熟粒区分であると判断されるた場合であっても、第４比較過程の信号が出力された場合に排除信号を出力する。
【００２６】
第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値ではないと判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力されていない場合、換言すれば青未熟粒区分以外の区分を示す信号が出力された場合には、それが整玄米か着色粒であるかを第２比較過程と第３比較過程の出力信号によって判別すると共に、ここで着色粒と判別された信号か第４比較過程の出力信号のいずれかが出力されていれば、排除信号を出力する。つまり、第２比較過程における緑色あるいは第３比較過程における赤色において、例えばしきい値を超えた暗い信号があれば着色粒の信号として扱う。加えてこの着色粒信号があるか、第４比較過程における透過光量において、例えばしきい値を超えた暗い信号のいずれかがあれば穀粒の排除信号を出力する。したがって、青未熟粒区分を示す信号が出力されず且つ第２比較過程と第３比較過程のいずれかより信号が出力されている場合には判別信号（着色粒信号）を出力し、さらにこの判別信号と第４比較過程のいずれかより信号が出力されていれば排除信号を出力する。
【００２７】
以上の方法により、判別に必要な信号受光過程は緑色信号受光過程と赤色信号受光過程および透過光受光過程とを備えておればよい。より具体的に装置の構成としては、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサ及び、緑色波長域と赤色波長域以外の透過光の受光センサとがそれぞれ１つ備えられておればよい。つまり、従来の前後一対に配置された緑色波長域の受光センサによって穀粒の拡散光を受光し、受光した穀粒拡散光の明暗によって白米中の着色粒を選別していた色彩選別装置において、一方の受光センサを赤色波長域の受光センサに置き換えるとともに１つの透過光受光センサを加えて、上述の演算回路と判別回路を追加することで本願の色彩選別装置が実現できる。よって、従来からある白米用色彩選別装置をそのまま利用して改造が可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る玄米色彩選別装置の概要を図１により説明する。図１は玄米色彩選別装置１の主要部とその内部構造を簡略に示した要部側断面図である。上部に振動フィーダ装置２とタンク部３とからなる玄米供給部４と、振動フィーダ装置２から供給される玄米を所定軌跡に移送する傾斜した板上のシュート５を備え、該シュート５によって玄米を次の光学検出部６に放出供給する。
【００２９】
次の光学検出部６はシュート５から放出された玄米の落下軌跡を中心にしてほぼ対称的に、前光学検出部６ａと後光学検出部６ｂとを配置して構成してある。それぞれの光学検出部６ａ、６ｂには、玄米の落下軌跡に設定された視点Ｏを中心にして前後に、例えばＳｉ（シリコン）センサ素子からなる受光センサーを備えた可視光受光部７、近赤外光受光部８がシュート５の幅方向に対応して設けてあり、さらに照明用蛍光灯９、１０と照明用光源（例えばハロゲンランプ）１１及び受光部７、８に対した背景板１２、１３とを備えている。可視光受光部７と近赤外光受光部８は、周知の集光レンズを備えた広角度カメラによって構成したものでもよい。
【００３０】
玄米落下方向に沿って光学検出部６の下方には選別部（排除手段）１５を配し、選別部１５は玄米の落下軌跡に対してエアーを噴射するエアーノズル１６とエアーノズル１６にエアーを供給する電磁弁１７とを備え、これらはシュート５の幅方向に複数設けてある。電磁弁１７にはエアーコンプレッサー１８のエアーが供給されており、電磁弁１７は後述する制御装置２０から出力される排除信号に応じてエアーノズル１６にエアーを放出する駆動回路１７となる。
【００３１】
受光部７、８は後述する制御装置２０を介して駆動回路１７に接続してあり、受光部７、８で受光された玄米の信号は制御装置２０で処理され、被害粒やしらた粒を検出したとき、制御装置２０は該当する駆動回路１７に排除信号を出力する。駆動回路１７は制御装置２０の排除信号を受けて駆動し、駆動回路２０に接続されたエアーノズル１６にエアーを供給し、被害粒としらた粒はエアーノズル１６から噴出するエアーによって玄米の落下軌跡から排除され、不良品排出口２５より機外に排出される。また排除されない玄米は当初の米粒落下軌跡に沿って精品排出口２６から機外に排出される。
【００３２】
ところで受光部７について簡略に示した図２により説明する。受光面に集光レンズ７ａと、集光された光を緑色波長域を中心とした光域と赤色波長域を中心とした広域とに分光するダイクロイックミラー７ｂとを備え、ダイクロイックミラー（あるいはハーフミラー）７ｂによって分光された光のうち緑色波長域の光を透過するバンドパスフィルター７ｃとスリット７ｄ及びＳｉセンサからなる受光センサ７ｅからなる緑色波長域受光部と、ダイクロイックミラー（あるいはハーフミラー）７ｂによって分光された光のうち赤色波長域の光を透過するバンドパスフィルター７ｆとスリット７ｇ及びＳｉセンサからなる受光センサ７ｈからなる赤色波長域受光部とを備えるものである。
【００３３】
また受光部８について簡略に示した図３により説明する。受光面に集光レンズ８ａと、集光された光を近赤外光域を中心とした光を透過するバンドパスフィルター８ｂとスリット８ｃ及びＳｉセンサからなる受光センサ８ｄとを備えている。
【００３４】
制御装置２０について図４乃至図５により説明する。図４は制御装置２０とこれに接続された回路のブロック図であり、受光部７の受光センサ７ｅによって受光された玄米の緑色光域拡散光の受光信号はアンプ３０で増幅され、受光センサ７ｇによって受光された玄米の赤色光域拡散光の受光信号はアンプ３１で増幅され、受光部８の受光センサ８ｄによって受光された玄米の近赤外広域の透過光の受光信号はアンプ３２で増幅されて、それぞれ制御装置２０に入力される。制御装置２０では受光部７、８の受光信号を演算判別回路２１で処理して、演算判別回路２１で排除すべき穀粒の信号を検出したとき遅延回路２２に排除信号を出力して、遅延回路２２を介して駆動回路１７に排除信号が出力される。
【００３５】
演算判別回路２１について図５により説明する。演算判別回路２１は、受光部７の受光センサ７ｅと受光センサ７ｇの受光信号が入力される演算回路３３と、演算回路３３の演算値信号が入力される第１比較回路３４と、受光センサ７ｅの受光信号が入力される第２比較回路３５と、受光センサ７ｇの受光信号が入力される第３比較回路３６と、受光部８の受光センサ８ｄの受光信号が入力される第４比較回路３７と、第１比較回路３４と第２比較回路３５と第３比較回路３６及び第４比較回路３７の信号が入力される判別回路３８とを備えている。
【００３６】
演算判別回路２１の演算回路３３には、受光部７の受光センサ７ｅによる緑色波長域の受光信号（光量）、受光部７の受光センサ７ｇによる赤色波長域の受光信号（光量）が入力される。つまり、玄米流下軌跡中の同一視点から、流下する玄米の拡散光を受光部７が受光し、受光部のそれぞれに設けられたバンドパスフィルタによって、受光部７の受光センサ７ｅでは緑色波長域の光を受光して光量値を出力し、受光部７の受光センサ７ｇでは赤色波長域の光を受光して光量値を出力する。このようにして得られた光量値信号は演算回路３３に入力される。入力された信号は演算回路３３において、
【数１】
赤色波長域光量／緑色波長域光量＝Ｃ（演算値）
とした演算が行われる。
【００３７】
演算回路３３で演算された演算値は第１比較回路３４に入力される。第１比較回路では、演算値と基準値回路３９に予め設定された所定値とが比較され、演算値が所定値を超える値であれば第１比較回路３４から判別回路３８に信号が出力される。ここに基準値回路３９に予め設定された所定値は、青未熟粒とそれ以外の穀粒とを区分するために設定された値であり、例えば周知の粒状物判別装置における（赤色光量値／緑色光量値）比の値を借りれば、図６のＣ＝１．０を所定値としている。つまり、演算値が１．０を超えた値であれば第１比較回路３４から判別回路３８に信号が出力される。つまり青未熟粒ではなく青未熟粒以外の穀粒とした信号が出力される。演算値が１．０以下の値であれば、青未熟粒として第１比較回路３４から判別回路３８に信号は出力されない。第１比較回路３４の所定値は適切な区分が行えるように定めるものであり、本例に使用した値に限定されない。
【００３８】
受光部７の受光センサ７ｅで受光した緑色波長域の光量値は、第２比較回路３５にも入力される。第２比較回路３５では、光量値と基準値回路４０に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第２比較回路３５から判別回路３８に信号が出力される。受光センサ７ｅで受光した光量値が基準値回路４０に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第２比較回路３５から判別回路３８に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００３９】
受光部７の受光センサ７ｇで受光した赤色波長域の光量値は、第３比較回路３６にも入力される。第３比較回路３６では、光量値と基準値回路４１に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第３比較回路３６から判別回路３８に信号が出力される。受光センサ７ｇで受光した光量値が基準値回路４１に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第３比較回路３６から判別回路３８に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００４０】
受光部８の受光センサ８ｄで受光した近赤外波長域の光量値は、第４比較回路３７に入力される。第４比較回路３７では、光量値と基準値回路４２に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第４比較回路３７から判別回路３８に信号が出力される。受光センサ８ｄで受光した光量値が基準値回路４２に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第４比較回路３７から判別回路３８に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。受光センサ８ｄで受光する光量は、受光センサ８ｄから見て玄米の背景だけに光源１１が配置してあるので玄米を透過した光量である。したがって、しらた粒などの透過光量が少ない米粒が通過したときには光量値が減少するので、しらた粒の判別に利用できる。しかも、他の波長域つまり、緑色波長域や赤色波長域と波長域が異なるのでそれらとの干渉は生じない。
【００４１】
ここで所定値について説明すると、背景板１２、１３の明るさを受光したときの信号を基準信号として、背景板よりも明るく見える玄米であれば基準信号（玄米が流れていない時の信号）よりも明るい側に玄米の明るさに応じた波形が出力され、背景板よりも暗く見える玄米であれば基準信号よりも暗い側に玄米の暗さに応じた波形が出力される。基準値回路に設定された所定値とは波形の高さを比較する基準であり、波形の高さが所定値よりも大きいときに比較回路から信号が出力される。
【００４２】
判別回路３８の一例を、最も簡略に表したロジック回路として図７に示したブロック図で説明する。この例では第１比較回路３４の青未熟粒信号の有無と、第２比較回路３５、第３比較回路３６及び第４比較回路３７のいずれかの信号の有無とを、玄米選別の重要な判別基準とした場合について説明する。第２比較回路３５と第３比較回路３６とはＯＲ回路４５に接続してあり、このＯＲ回路４５と第４比較回路３７とはＯＲ回路４６に接続してある。さらにＯＲ回路４６と第１比較回路３４とはＡＮＤ回路４７に接続してある。この回路によって、第２比較回路３５、第３比較回路３６及び第４比較回路３７のいずれかの出力信号と、第１比較回路３４の出力信号とがＡＮＤ回路４７に入力されることによってＡＮＤ回路４７から排除信号が出力される。
【００４３】
すなわち、第１比較回路３４によって青未熟粒区分以外の穀粒であると判断され且つ第２比較回路３５によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３６によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第４比較回路３７によって近赤外波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合に、受光部７、８で光量を得た対象玄米を被害粒、着色粒あるいはしらた粒と判断して排除信号を出力する。
【００４４】
第１比較回路３４によって青未熟粒区分の穀粒であると判断されると、第２比較回路３５によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３６によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第４比較回路３７によって近赤外波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合であっても、ＡＮＤ回路４７によって排除信号は出力されない。即ち第１比較回路３４によって、演算回路３３の演算値が青未熟粒区分の値であるとした場合には排除信号は出力されず、演算回路３３の演算値が青未熟粒区分以外の値であるとした場合には第２比較回路３５と第３比較回路３６及び第４比較回路３７の値が採用され、第２比較回路３５と第３比較回路３６及び第４比較回路３７のいずれかから出力があれば、該当の玄米を排除する信号が出力される。
【００４５】
判別回路３８の第２の例を、最も簡略に表したロジック回路として図８に示したブロック図で説明する。この例では第１比較回路３４の青未熟粒信号の有無と、第４比較回路３７の玄米の透過光量の大小とを、玄米選別の重要な判別基準とした場合について説明する。基準第２比較回路３５と第３比較回路３６とはＯＲ回路４８に接続してあり、このＯＲ回路４８と第１比較回路３４とはＡＮＤ回路４９に接続してある。さらにＡＮＤ回路４９と第４比較回路３７とはＯＲ回路５０に接続してある。この回路によって、第２比較回路３５及び第３比較回路３６のいずれかの出力信号と、第１比較回路３４の出力信号とがＡＮＤ回路４９に入力されることによってＡＮＤ回路４７信号が出力され、ＡＮＤ回路４７と第４比較回路３７のいずれかの信号がＯＲ回路５０に入力されるとＯＲ回路５０から排除信号が出力される。
【００４６】
すなわち、第１比較回路３４によって青未熟粒区分以外の穀粒であると判断され且つ第２比較回路３５によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３６によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合か、第４比較回路３７によって近赤外波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合に、受光部７、８で光量を得た対象玄米を被害粒、着色粒あるいはしらた粒と判断して排除信号を出力する。
【００４７】
第１比較回路３４によって青未熟粒区分の穀粒であると判断され、第２比較回路３５と第３比較回路３６の信号の有無に関わらずＡＮＤ回路４９から信号は出力されず、第４比較回路３７によって玄米がしらた粒と判断されると青未熟粒区分の有無、つまりＡＮＤ回路４９の信号の有無に関わらずＯＲ回路５０から排除信号が出力される。即ち第４比較回路３７によってしらた粒である信号が出力された場合には、演算回路３３の演算値が青未熟粒区分の値であるか否かに関わらず排除信号が出力される。演算回路３３の演算値が青未熟粒区分以外の値であるとした場合には第２比較回路３５と第３比較回路３６値が採用され、第２比較回路３５と第３比較回路３６のいずれかから出力があれば、該当の玄米を排除する信号が出力される。
【００４８】
以上の実施例において、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサとを、ダイクロイックミラーを含む一体的な受光部とした例を示したが、個別の受光部にしてもよく、さらにこの個別の受光部を穀粒視点Ｏを中心に対称位置に配置してもよい。
【００４９】
緑色波長域、赤色波長域以外の波長を近赤外波長域として説明したが、可視光域における他の波長域の光を利用して、透過光量を受光するようにしてもよい。
【００５０】
受光部のセンサをＳｉセンサとしたが、使用する波長域がカバーできて安価なセンサであれば上記センサに限定されることはない。
【００５１】
【発明の効果】
粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒またはしらた粒を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、緑色光と赤色光及び緑色光、赤色光以外の光それぞれに１つの受光センサーを設けた簡素な構成のままでの選別を可能とした玄米色彩選別装置が提供できた。
【００５２】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色彩選別装置の要部側断面図である。
【図２】可視光受光部の内部構造を簡略に示した断面図図である。
【図３】近赤外光受光部の内部構造を簡略に示した断面図である。
【図４】制御部と前後の回路との接続を示すブロック図である。
【図５】演算判別回路を示すブロック図である。
【図６】 Ｒ／Ｇ分光比と反射透過光比によって区分される穀粒品位を示す図である。
【図７】判別回路の第１の実施例を示すブロック図である。
【図８】判別回路の第２の実施例を示すブロック図である。
【図９】穀粒を３波長に色彩選別する場合の色成分を示した図である。
【図１０】玄米品位ごとの波長に対する検出光量を示す図である。
【符号の説明】
１ 玄米色彩選別装置
２ 振動フィーダ装置
３ タンク部
４ 玄米供給部
５ シュート
６ 光学検出部
７ 可視光受光部
８ 近赤外光受光部
９ 照明用蛍光灯
１０ 照明用蛍光灯
１１ ハロゲンランプ
１２ 背景板
１３ 背景板
１５ 選別部
１６ エアーノズル
１７ 電磁弁（駆動回路）
１８ エアーコンプレッサー
２０ 制御装置
２１ 演算判別回路
２２ 遅延回路
２５ 不良品排出口
２６ 精品排出口
３０ アンプ
３１ アンプ
３２ アンプ
３３ 演算回路
３４ 第１比較器
３５ 第２比較器
３６ 第３比較器
３７ 第４比較器
３８ 判別回路
３９ 基準値回路
４０ 基準値回路
４１ 基準値回路
４２ 基準値回路
４５ ＯＲ回路
４６ ＯＲ回路
４７ ＡＮＤ回路
４８ ＯＲ回路
４９ ＡＮＤ回路
５０ ＯＲ回路
【発明の属する技術分野】
粒選別後の玄米を原料として、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外の穀粒を原料玄米から排除する選別装置に係り、赤色波長域の穀粒色彩と緑色波長域の穀粒色彩及び透過光量とを検出して、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米と、それ以外の穀粒とに判別し、整玄米と整玄米に近い粒径の青未熟米以外を排除（選別）する玄米色彩選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
穀粒を色彩選別する場合、図９のように受光した光を、好ましくは３波長に分解した色成分によって識別していた。そのため３波長分のセンサが必要であった。通常豆類を選別する場合は上記のように受光した光を色分解し原料豆を良品と不良品に識別している。また精米麦の場合は着色粒を識別するため特定の１波長を利用する。例えば緑色フィルタを備えた受光センサを移動する穀粒の前後に配置して、この受光センサの受光量の多少、つまり明暗で識別することが多い。ところが玄米の識別となると、原料に含まれる穀粒の品位が、整玄米、青未熟米、青死米、被害粒あるいはしらた粒（未熟粒）と多種になるため、特定の１波長では識別できないことがある。この場合、２〜３波長を使用して穀粒の反射光を色に分解して選別することが好ましいが、整玄米と、精米後に青色が消える青未熟米とを良品として、それ以外の品位の穀粒を不良品として選別する玄米用色彩選別機は存在しない。
【０００３】
一般的な色彩選別機と異なる粒状物品位判別装置と称される判別装置は、玄米を複数の品位に判別して品位ごとに選別し判別結果を表示するものである。このように玄米を品位ごとに判別し品位ごとに選別する装置は存在するが、この装置は大量の玄米を高速に判別して不要な品位の穀粒を選別する装置ではない。
【０００４】
乾燥後の籾粒を公知の籾摺り機で脱ぷして得られる玄米の選別は、網目の大きさによって、つまり玄米の粒径によって選別する公知の粒選別機が利用されるのが一般的である。この粒選別機を利用して得られる良品側の玄米には、粒径が所定粒径以上の整玄米（整粒）と青未熟、青死米、被害粒及び未熟米が含まれている。このようにして選別された玄米の品質検査では、青未熟、青死米、被害粒及び未熟米といった整玄米以外の穀粒の含有率によってその等級が決定される。等級を上げるために粒選別機の網目を大きくすると、整玄米以外の穀粒の混入率は低下し等級は上がるが歩留まりが著しく低下するものとなる。
【０００５】
等級の判定において、整玄米に対する青未熟粒の混入が所定の範囲を超えないものであれば、青未熟粒の混入によって等級が下がることはないので、許される混入率以内でできるだけ青未熟粒を残し歩留まりを向上させたい。青未熟粒は精米前の表面の色は青であるが、精米すると青色は取り除かれて白くなり整玄米と変わらぬものとなるからである。したがって、精米しても着色粒となる穀粒、被害粒、青未熟に近い色彩の未熟米等は取り除き、青未熟粒を残す選別を実現したいが、従来の粒選別機では上記のように粒径だけで選別するので実現不可能である。
【０００６】
さらに従来の色彩選別機では、穀粒から受光する特定の１波長の光量の多少、つまり穀粒の明暗によって選別するので、青未熟粒、青死米、被害粒及び未熟米を含む玄米の選別は難しく、粒状物品位判別装置のように少なくとも２波長、例えば緑色波長と赤色波長を使用することになる。
【０００７】
しかしながら図１０で示すように、緑色波長では被害粒と青未熟粒との差が微少であるためしきい値の設定が難しく整玄米を基準にしきい値を設けると青未熟粒と被害粒が共に排除され、赤色波長では整玄米と被害粒との間にしきい値を設けると、青未熟粒が被害粒と青死米と共に排除されてしまう。したがって、緑色波長、赤色波長ともに単独では被害粒（着色粒）や青死米及び未熟米だけを選別することはできない。これに加えて”しらた粒”とよばれる穀粒は透過光によらなければ他の穀粒との判別ができないので、通常はしらた選別の専用処理として別の作業となっていた。
【０００８】
粒状物品位判別装置においては、玄米の反射光を受光して得られる赤色波長光量と緑色波長光量のＲ／Ｇ比と、透過反射光量比（Ｒ＋Ｇ）／Ｔによって複数品位に判別することができるが、反射光量と透過光量とを測定する受光素子が、緑色波長と赤色波長それぞれに必要なことから、多くの素子を必要とし、この装置をそのまま色彩選別装置に適用すると高価な装置となってしまう。
【０００９】
籾摺りして得られた玄米を粒選別すると、上記の整玄米を含む穀粒と、通称「屑米」と呼ばれる穀粒に選別されるが、この屑米にも整玄米に近い玄米が含まれており、この屑米からさらに被害粒を選別して整玄米を得たり、菓子原料となる玄米を得ることが行われている。この選別には揺動選別板を備える比重選別機が利用されているが、比重差で選別するため、言うなれば品位に関係なく同じ比重の穀粒が選別されるものとなり、この他に最適な装置が存在しないことから比重選別機を利用することが一般的となっている。しかしながら選別された穀粒に必要な整玄米が多く含まれ不要な被害粒が少ないことで、玄米の等級が向上することは当然のことであり、選別精度の良い選別装置の開発が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことから、玄米を原料として不良品を選別する玄米色彩選別装置の提供を課題とする。特に、粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒や、精米に適さない未熟米（しらた粒）を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、波長ごとに１つの受光センサーを設けた構成での選別を可能とした玄米色彩選別装置の提供を課題とするものである。
【００１１】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる玄米色彩選別機の提供を課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、蛍光灯やハロゲンランプを照明用光源とし、前記照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、前方及び後方から照射された原料玄米からの、緑色波長域の拡散光を受光する緑色光受光過程と、赤色波長域の拡散光を受光する赤色光受光過程と、緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光量を受光する透過光受光過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色光量値と赤色信号受光過程で得られる赤色光量値とから、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算過程と、演算過程で演算された光量値の比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較過程と、赤色信号受光過程で得られる赤色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較過程と、透過信号受光過程で得られる透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較過程と、第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程と第３比較過程及び第４比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、を備える玄米色彩選別方法とした。
【００１３】
原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号と、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号とから演算した赤色信号／緑色信号の信号比に対応して、信号比が例えば１．０以下であれば青色が強い穀粒、例えば青未熟粒、青死米と判別し、信号比が１〜１．３であれば整玄米と判別し、信号比が１．３以上であれば赤色が強い穀粒、例えば被害粒と判別することが、従来の粒状物品位判別装置の判別技術として知られている。
【００１４】
本願では第１比較過程において、信号比を比較するためのしきい値を、青未熟粒とそれ以外の穀粒とに区分するためのしきい値、例えば信号比１．０をしきい値として設定し、まず信号比によって２区分に判別し、青未熟粒区分とそれ以外の区分のときのいずれか一方において判別信号を出力するものである。
【００１５】
同時に第２比較過程において、原料玄米から緑色波長域の拡散光を受光して得た緑色信号を比較するためのしきい値を、緑色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の緑色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１６】
さらに第２比較過程と同時に第３比較過程において、原料玄米から赤色波長域の拡散光を受光して得た赤色信号を比較するためのしきい値を、赤色信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の赤色信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると着色粒と判別したものとなる。
【００１７】
第４比較過程において、原料玄米から緑色波長域と赤色波長域以外の透過光を受光して得た透過光信号を比較するためのしきい値を、透過信号の単なる明暗を比較するしきい値として設定し、例えば所定の明るさ以下（所定の明るさを超えた暗さ）の透過信号であったときに信号を出力するようしきい値を設定しておく。ここで信号が出力されると、穀粒内部が粉状質で光が透過しにくい、いわゆるしらた粒と判別したものとなる。
【００１８】
排除信号出力過程においては、第１比較過程から青未熟粒区分を示す信号がなく、換言すれば青未熟粒区分以外の区分を示す信号があり且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの信号が出力されていれば排除信号を出力するものである。つまり、第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値であると判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力された場合には排除信号を出力しない。
【００１９】
第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値ではないと判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力されていない場合には、それが整玄米か、これ以外の着色粒かしらた粒であるかを第２比較過程と第３比較過程及び第４比較過程の出力信号によって判別する。つまり、第２比較過程における緑色あるいは第３比較過程における赤色および第４比較過程における透過光量において、例えばしきい値を超えた暗い信号があれば着色粒か、しらた粒の信号として扱う。したがって、青未熟粒区分を示す信号が出力されず且つ第２比較過程と第３比較過程及び第４比較過程のいずれかより信号が出力されている場合には排除信号を出力する。
【００２０】
以上の方法により、判別に必要な信号受光過程は緑色信号受光過程と赤色信号受光過程および透過光受光過程とを備えておればよい。より具体的に装置の構成としては、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサ及び緑色波長域と赤色波長域以外の透過光の受光センサとがそれぞれ１つ備えられておればよい。つまり、従来の前後一対に配置された緑色波長域の受光センサによって穀粒の拡散光を受光し、受光した穀粒拡散光の明暗によって白米中の着色粒を選別していた色彩選別装置において、一方の受光センサを赤色波長域の受光センサに置き換えるとともに１つの透過光受光センサを加えて、上述の演算回路と判別回路を追加することで本願の色彩選別装置が実現できる。よって、従来からある白米用色彩選別装置をそのまま利用して改造が可能である。
【００２１】
このことにより、色彩選別装置の入れ替えによって廃棄されていた従来の装置を有効に再利用することができる。
【００２２】
さらに本発明では、蛍光灯やハロゲンランプを照明用光源とし、前記照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、前方及び後方から照射された原料玄米からの、緑色波長域の拡散光を受光する緑色光受光過程と、赤色波長域の拡散光を受光する赤色光受光過程と、原料玄米から緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光量を受光する透過光受光過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色光量値と赤色信号受光過程で得られる赤色光量値とから、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算過程と、演算過程で演算された光量値の比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、緑色信号受光過程で得られる緑色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較過程と、赤色信号受光過程で得られる赤色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較過程と、透過信号受光過程で得られる透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較過程と、第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程と第３比較過程のいずれかの出力信号によって判別信号を出力すると共に、該判別信号と第４比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、を備える玄米色彩選別方法とした。
【００２３】
この方法によると、第１比較過程において、信号比を比較するためのしきい値を、青未熟粒とそれ以外の穀粒とに区分するためのしきい値、例えば信号比１．０をしきい値として設定し、まず信号比によって２区分に判別し、青未熟粒区分とそれ以外の区分のときのいずれか一方において判別信号を出力するものである。
【００２４】
以下第２比較過程、第３比較過程及び第４比較過程においての作用は前述のとおりであるので、その詳細な説明については省略する。
【００２５】
排除信号出力過程においては、第１比較過程から青未熟粒区分を示す信号がなく、換言すれば青未熟粒区分以外の区分を示す信号があり且つ第２比較過程または第３比較過程のいずれかの信号が出力されていれば判別信号を出力すると共に、該判別信号と第４比較過程のいずれかの信号が出力されていれば排除信号を出力するものである。つまり、第１比較過程において信号比が青未熟粒区分であると判断されるた場合であっても、第４比較過程の信号が出力された場合に排除信号を出力する。
【００２６】
第１比較過程において信号比が青未熟粒区分の値ではないと判断され、青未熟粒区分を示す信号が出力されていない場合、換言すれば青未熟粒区分以外の区分を示す信号が出力された場合には、それが整玄米か着色粒であるかを第２比較過程と第３比較過程の出力信号によって判別すると共に、ここで着色粒と判別された信号か第４比較過程の出力信号のいずれかが出力されていれば、排除信号を出力する。つまり、第２比較過程における緑色あるいは第３比較過程における赤色において、例えばしきい値を超えた暗い信号があれば着色粒の信号として扱う。加えてこの着色粒信号があるか、第４比較過程における透過光量において、例えばしきい値を超えた暗い信号のいずれかがあれば穀粒の排除信号を出力する。したがって、青未熟粒区分を示す信号が出力されず且つ第２比較過程と第３比較過程のいずれかより信号が出力されている場合には判別信号（着色粒信号）を出力し、さらにこの判別信号と第４比較過程のいずれかより信号が出力されていれば排除信号を出力する。
【００２７】
以上の方法により、判別に必要な信号受光過程は緑色信号受光過程と赤色信号受光過程および透過光受光過程とを備えておればよい。より具体的に装置の構成としては、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサ及び、緑色波長域と赤色波長域以外の透過光の受光センサとがそれぞれ１つ備えられておればよい。つまり、従来の前後一対に配置された緑色波長域の受光センサによって穀粒の拡散光を受光し、受光した穀粒拡散光の明暗によって白米中の着色粒を選別していた色彩選別装置において、一方の受光センサを赤色波長域の受光センサに置き換えるとともに１つの透過光受光センサを加えて、上述の演算回路と判別回路を追加することで本願の色彩選別装置が実現できる。よって、従来からある白米用色彩選別装置をそのまま利用して改造が可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る玄米色彩選別装置の概要を図１により説明する。図１は玄米色彩選別装置１の主要部とその内部構造を簡略に示した要部側断面図である。上部に振動フィーダ装置２とタンク部３とからなる玄米供給部４と、振動フィーダ装置２から供給される玄米を所定軌跡に移送する傾斜した板上のシュート５を備え、該シュート５によって玄米を次の光学検出部６に放出供給する。
【００２９】
次の光学検出部６はシュート５から放出された玄米の落下軌跡を中心にしてほぼ対称的に、前光学検出部６ａと後光学検出部６ｂとを配置して構成してある。それぞれの光学検出部６ａ、６ｂには、玄米の落下軌跡に設定された視点Ｏを中心にして前後に、例えばＳｉ（シリコン）センサ素子からなる受光センサーを備えた可視光受光部７、近赤外光受光部８がシュート５の幅方向に対応して設けてあり、さらに照明用蛍光灯９、１０と照明用光源（例えばハロゲンランプ）１１及び受光部７、８に対した背景板１２、１３とを備えている。可視光受光部７と近赤外光受光部８は、周知の集光レンズを備えた広角度カメラによって構成したものでもよい。
【００３０】
玄米落下方向に沿って光学検出部６の下方には選別部（排除手段）１５を配し、選別部１５は玄米の落下軌跡に対してエアーを噴射するエアーノズル１６とエアーノズル１６にエアーを供給する電磁弁１７とを備え、これらはシュート５の幅方向に複数設けてある。電磁弁１７にはエアーコンプレッサー１８のエアーが供給されており、電磁弁１７は後述する制御装置２０から出力される排除信号に応じてエアーノズル１６にエアーを放出する駆動回路１７となる。
【００３１】
受光部７、８は後述する制御装置２０を介して駆動回路１７に接続してあり、受光部７、８で受光された玄米の信号は制御装置２０で処理され、被害粒やしらた粒を検出したとき、制御装置２０は該当する駆動回路１７に排除信号を出力する。駆動回路１７は制御装置２０の排除信号を受けて駆動し、駆動回路２０に接続されたエアーノズル１６にエアーを供給し、被害粒としらた粒はエアーノズル１６から噴出するエアーによって玄米の落下軌跡から排除され、不良品排出口２５より機外に排出される。また排除されない玄米は当初の米粒落下軌跡に沿って精品排出口２６から機外に排出される。
【００３２】
ところで受光部７について簡略に示した図２により説明する。受光面に集光レンズ７ａと、集光された光を緑色波長域を中心とした光域と赤色波長域を中心とした広域とに分光するダイクロイックミラー７ｂとを備え、ダイクロイックミラー（あるいはハーフミラー）７ｂによって分光された光のうち緑色波長域の光を透過するバンドパスフィルター７ｃとスリット７ｄ及びＳｉセンサからなる受光センサ７ｅからなる緑色波長域受光部と、ダイクロイックミラー（あるいはハーフミラー）７ｂによって分光された光のうち赤色波長域の光を透過するバンドパスフィルター７ｆとスリット７ｇ及びＳｉセンサからなる受光センサ７ｈからなる赤色波長域受光部とを備えるものである。
【００３３】
また受光部８について簡略に示した図３により説明する。受光面に集光レンズ８ａと、集光された光を近赤外光域を中心とした光を透過するバンドパスフィルター８ｂとスリット８ｃ及びＳｉセンサからなる受光センサ８ｄとを備えている。
【００３４】
制御装置２０について図４乃至図５により説明する。図４は制御装置２０とこれに接続された回路のブロック図であり、受光部７の受光センサ７ｅによって受光された玄米の緑色光域拡散光の受光信号はアンプ３０で増幅され、受光センサ７ｇによって受光された玄米の赤色光域拡散光の受光信号はアンプ３１で増幅され、受光部８の受光センサ８ｄによって受光された玄米の近赤外広域の透過光の受光信号はアンプ３２で増幅されて、それぞれ制御装置２０に入力される。制御装置２０では受光部７、８の受光信号を演算判別回路２１で処理して、演算判別回路２１で排除すべき穀粒の信号を検出したとき遅延回路２２に排除信号を出力して、遅延回路２２を介して駆動回路１７に排除信号が出力される。
【００３５】
演算判別回路２１について図５により説明する。演算判別回路２１は、受光部７の受光センサ７ｅと受光センサ７ｇの受光信号が入力される演算回路３３と、演算回路３３の演算値信号が入力される第１比較回路３４と、受光センサ７ｅの受光信号が入力される第２比較回路３５と、受光センサ７ｇの受光信号が入力される第３比較回路３６と、受光部８の受光センサ８ｄの受光信号が入力される第４比較回路３７と、第１比較回路３４と第２比較回路３５と第３比較回路３６及び第４比較回路３７の信号が入力される判別回路３８とを備えている。
【００３６】
演算判別回路２１の演算回路３３には、受光部７の受光センサ７ｅによる緑色波長域の受光信号（光量）、受光部７の受光センサ７ｇによる赤色波長域の受光信号（光量）が入力される。つまり、玄米流下軌跡中の同一視点から、流下する玄米の拡散光を受光部７が受光し、受光部のそれぞれに設けられたバンドパスフィルタによって、受光部７の受光センサ７ｅでは緑色波長域の光を受光して光量値を出力し、受光部７の受光センサ７ｇでは赤色波長域の光を受光して光量値を出力する。このようにして得られた光量値信号は演算回路３３に入力される。入力された信号は演算回路３３において、
【数１】
赤色波長域光量／緑色波長域光量＝Ｃ（演算値）
とした演算が行われる。
【００３７】
演算回路３３で演算された演算値は第１比較回路３４に入力される。第１比較回路では、演算値と基準値回路３９に予め設定された所定値とが比較され、演算値が所定値を超える値であれば第１比較回路３４から判別回路３８に信号が出力される。ここに基準値回路３９に予め設定された所定値は、青未熟粒とそれ以外の穀粒とを区分するために設定された値であり、例えば周知の粒状物判別装置における（赤色光量値／緑色光量値）比の値を借りれば、図６のＣ＝１．０を所定値としている。つまり、演算値が１．０を超えた値であれば第１比較回路３４から判別回路３８に信号が出力される。つまり青未熟粒ではなく青未熟粒以外の穀粒とした信号が出力される。演算値が１．０以下の値であれば、青未熟粒として第１比較回路３４から判別回路３８に信号は出力されない。第１比較回路３４の所定値は適切な区分が行えるように定めるものであり、本例に使用した値に限定されない。
【００３８】
受光部７の受光センサ７ｅで受光した緑色波長域の光量値は、第２比較回路３５にも入力される。第２比較回路３５では、光量値と基準値回路４０に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第２比較回路３５から判別回路３８に信号が出力される。受光センサ７ｅで受光した光量値が基準値回路４０に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第２比較回路３５から判別回路３８に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００３９】
受光部７の受光センサ７ｇで受光した赤色波長域の光量値は、第３比較回路３６にも入力される。第３比較回路３６では、光量値と基準値回路４１に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第３比較回路３６から判別回路３８に信号が出力される。受光センサ７ｇで受光した光量値が基準値回路４１に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第３比較回路３６から判別回路３８に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。
【００４０】
受光部８の受光センサ８ｄで受光した近赤外波長域の光量値は、第４比較回路３７に入力される。第４比較回路３７では、光量値と基準値回路４２に予め設定された所定値とが比較され光量値が所定値を超える値であれば第４比較回路３７から判別回路３８に信号が出力される。受光センサ８ｄで受光した光量値が基準値回路４２に予め設定された所定値を超える値である場合とは、例えば所定値を明暗の暗い側に設定しておけば、所定値よりもさらに暗い信号（光量値）であった場合に第４比較回路３７から判別回路３８に信号が出力される。所定値は玄米選別の基準を定めるものであり、適切な選別が行えるよう適宜変更され得るべきものである。受光センサ８ｄで受光する光量は、受光センサ８ｄから見て玄米の背景だけに光源１１が配置してあるので玄米を透過した光量である。したがって、しらた粒などの透過光量が少ない米粒が通過したときには光量値が減少するので、しらた粒の判別に利用できる。しかも、他の波長域つまり、緑色波長域や赤色波長域と波長域が異なるのでそれらとの干渉は生じない。
【００４１】
ここで所定値について説明すると、背景板１２、１３の明るさを受光したときの信号を基準信号として、背景板よりも明るく見える玄米であれば基準信号（玄米が流れていない時の信号）よりも明るい側に玄米の明るさに応じた波形が出力され、背景板よりも暗く見える玄米であれば基準信号よりも暗い側に玄米の暗さに応じた波形が出力される。基準値回路に設定された所定値とは波形の高さを比較する基準であり、波形の高さが所定値よりも大きいときに比較回路から信号が出力される。
【００４２】
判別回路３８の一例を、最も簡略に表したロジック回路として図７に示したブロック図で説明する。この例では第１比較回路３４の青未熟粒信号の有無と、第２比較回路３５、第３比較回路３６及び第４比較回路３７のいずれかの信号の有無とを、玄米選別の重要な判別基準とした場合について説明する。第２比較回路３５と第３比較回路３６とはＯＲ回路４５に接続してあり、このＯＲ回路４５と第４比較回路３７とはＯＲ回路４６に接続してある。さらにＯＲ回路４６と第１比較回路３４とはＡＮＤ回路４７に接続してある。この回路によって、第２比較回路３５、第３比較回路３６及び第４比較回路３７のいずれかの出力信号と、第１比較回路３４の出力信号とがＡＮＤ回路４７に入力されることによってＡＮＤ回路４７から排除信号が出力される。
【００４３】
すなわち、第１比較回路３４によって青未熟粒区分以外の穀粒であると判断され且つ第２比較回路３５によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３６によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第４比較回路３７によって近赤外波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合に、受光部７、８で光量を得た対象玄米を被害粒、着色粒あるいはしらた粒と判断して排除信号を出力する。
【００４４】
第１比較回路３４によって青未熟粒区分の穀粒であると判断されると、第２比較回路３５によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３６によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第４比較回路３７によって近赤外波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合であっても、ＡＮＤ回路４７によって排除信号は出力されない。即ち第１比較回路３４によって、演算回路３３の演算値が青未熟粒区分の値であるとした場合には排除信号は出力されず、演算回路３３の演算値が青未熟粒区分以外の値であるとした場合には第２比較回路３５と第３比較回路３６及び第４比較回路３７の値が採用され、第２比較回路３５と第３比較回路３６及び第４比較回路３７のいずれかから出力があれば、該当の玄米を排除する信号が出力される。
【００４５】
判別回路３８の第２の例を、最も簡略に表したロジック回路として図８に示したブロック図で説明する。この例では第１比較回路３４の青未熟粒信号の有無と、第４比較回路３７の玄米の透過光量の大小とを、玄米選別の重要な判別基準とした場合について説明する。基準第２比較回路３５と第３比較回路３６とはＯＲ回路４８に接続してあり、このＯＲ回路４８と第１比較回路３４とはＡＮＤ回路４９に接続してある。さらにＡＮＤ回路４９と第４比較回路３７とはＯＲ回路５０に接続してある。この回路によって、第２比較回路３５及び第３比較回路３６のいずれかの出力信号と、第１比較回路３４の出力信号とがＡＮＤ回路４９に入力されることによってＡＮＤ回路４７信号が出力され、ＡＮＤ回路４７と第４比較回路３７のいずれかの信号がＯＲ回路５０に入力されるとＯＲ回路５０から排除信号が出力される。
【００４６】
すなわち、第１比較回路３４によって青未熟粒区分以外の穀粒であると判断され且つ第２比較回路３５によって緑色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断されるか、第３比較回路３６によって赤色波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合か、第４比較回路３７によって近赤外波長域受光部の光量が所定値よりも暗い信号であると判断された場合に、受光部７、８で光量を得た対象玄米を被害粒、着色粒あるいはしらた粒と判断して排除信号を出力する。
【００４７】
第１比較回路３４によって青未熟粒区分の穀粒であると判断され、第２比較回路３５と第３比較回路３６の信号の有無に関わらずＡＮＤ回路４９から信号は出力されず、第４比較回路３７によって玄米がしらた粒と判断されると青未熟粒区分の有無、つまりＡＮＤ回路４９の信号の有無に関わらずＯＲ回路５０から排除信号が出力される。即ち第４比較回路３７によってしらた粒である信号が出力された場合には、演算回路３３の演算値が青未熟粒区分の値であるか否かに関わらず排除信号が出力される。演算回路３３の演算値が青未熟粒区分以外の値であるとした場合には第２比較回路３５と第３比較回路３６値が採用され、第２比較回路３５と第３比較回路３６のいずれかから出力があれば、該当の玄米を排除する信号が出力される。
【００４８】
以上の実施例において、緑色波長域の受光センサと赤色波長域の受光センサとを、ダイクロイックミラーを含む一体的な受光部とした例を示したが、個別の受光部にしてもよく、さらにこの個別の受光部を穀粒視点Ｏを中心に対称位置に配置してもよい。
【００４９】
緑色波長域、赤色波長域以外の波長を近赤外波長域として説明したが、可視光域における他の波長域の光を利用して、透過光量を受光するようにしてもよい。
【００５０】
受光部のセンサをＳｉセンサとしたが、使用する波長域がカバーできて安価なセンサであれば上記センサに限定されることはない。
【００５１】
【発明の効果】
粒選別後の良品側玄米から精米後に着色粒となり得る被害粒またはしらた粒を選別し、等級を下げる品位の穀粒をできるだけ少なくして整玄米と青未熟粒の混入率を高めて玄米の品質等級を上げることができる色彩選別装置を提供し、しかも、緑色光と赤色光及び緑色光、赤色光以外の光それぞれに１つの受光センサーを設けた簡素な構成のままでの選別を可能とした玄米色彩選別装置が提供できた。
【００５２】
また原料となる玄米は、粒選別後の不良品側、つまり通称「屑米」側の玄米であってもよく、屑米を原料として、屑米から整玄米と青未熟粒を取り出すために使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の色彩選別装置の要部側断面図である。
【図２】可視光受光部の内部構造を簡略に示した断面図図である。
【図３】近赤外光受光部の内部構造を簡略に示した断面図である。
【図４】制御部と前後の回路との接続を示すブロック図である。
【図５】演算判別回路を示すブロック図である。
【図６】 Ｒ／Ｇ分光比と反射透過光比によって区分される穀粒品位を示す図である。
【図７】判別回路の第１の実施例を示すブロック図である。
【図８】判別回路の第２の実施例を示すブロック図である。
【図９】穀粒を３波長に色彩選別する場合の色成分を示した図である。
【図１０】玄米品位ごとの波長に対する検出光量を示す図である。
【符号の説明】
１ 玄米色彩選別装置
２ 振動フィーダ装置
３ タンク部
４ 玄米供給部
５ シュート
６ 光学検出部
７ 可視光受光部
８ 近赤外光受光部
９ 照明用蛍光灯
１０ 照明用蛍光灯
１１ ハロゲンランプ
１２ 背景板
１３ 背景板
１５ 選別部
１６ エアーノズル
１７ 電磁弁（駆動回路）
１８ エアーコンプレッサー
２０ 制御装置
２１ 演算判別回路
２２ 遅延回路
２５ 不良品排出口
２６ 精品排出口
３０ アンプ
３１ アンプ
３２ アンプ
３３ 演算回路
３４ 第１比較器
３５ 第２比較器
３６ 第３比較器
３７ 第４比較器
３８ 判別回路
３９ 基準値回路
４０ 基準値回路
４１ 基準値回路
４２ 基準値回路
４５ ＯＲ回路
４６ ＯＲ回路
４７ ＡＮＤ回路
４８ ＯＲ回路
４９ ＡＮＤ回路
５０ ＯＲ回路
Claims (5)
- 蛍光灯やハロゲンランプを照明用光源とし、前記照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、前方及び後方から照射された原料玄米からの、
緑色波長域の拡散光を受光する緑色光受光過程と、
赤色波長域の拡散光を受光する赤色光受光過程と、
緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光量を受光する透過光受光過程と、
緑色信号受光過程で得られる緑色光量値と赤色信号受光過程で得られる赤色光量値とから、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算過程と、
演算過程で演算された光量値の比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、
前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、
緑色信号受光過程で得られる緑色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較過程と、
赤色信号受光過程で得られる赤色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較過程と、
透過信号受光過程で得られる透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較過程と、
第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程と第３比較過程及び第４比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、を備えることを特徴とする玄米色彩選別方法。 - 蛍光灯やハロゲンランプを照明用光源とし、前記照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、前方及び後方から照射された原料玄米からの、
緑色波長域の拡散光を受光する緑色光受光過程と、
赤色波長域の拡散光を受光する赤色光受光過程と、
原料玄米から緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光量を受光する透過光受光過程と、
緑色信号受光過程で得られる緑色光量値と赤色信号受光過程で得られる赤色光量値とから、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算過程と、
演算過程で演算された光量値の比を青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と、
前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較過程と、
緑色信号受光過程で得られる緑色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較過程と、
赤色信号受光過程で得られる赤色波長域の光量値と所定値とを比較して該光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較過程と、
透過信号受光過程で得られる透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較過程と、
第１比較過程で得られる青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較過程と第３比較過程のいずれかの出力信号によって判別信号を出力すると共に、該判別信号と第４比較過程のいずれかの出力信号によって排除信号を出力する排除信号出力過程と、を備えることを特徴とする玄米色彩選別方法。 - 蛍光灯やハロゲンランプの照明用光源を配設し、該照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、移送されるまたは流下する原料玄米に前方及び後方から光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって原料玄米に照射された光の、原料玄米からの緑色波長域の拡散光を受光する緑色受光センサと、
前記照射手段によって原料玄米に照射された光の、原料玄米からの赤色波長域の拡散光を受光する赤色受光センサと、
原料玄米から緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光を受光する透過光受光センサと、を備える受光手段と、
緑色受光センサが受光した緑色光量値と赤色受光センサが受光した赤色光量値とが入力され、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算手段と、
演算された前記光量値の比が入力され、青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較部と、
緑色受光センサが受光した緑色光量値が入力され、該緑色光量値と所定値とを比較し、該緑色光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較部と、
赤色受光センサが受光した赤色光量値が入力され、該赤色光量値と所定値とを比較し、該赤色光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較部と、
透過光受光センサが受光した透過光量値が入力され、該透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較部と、
を備える比較手段と、
第１比較部と第２比較部と第３比較部及び第４比較部の出力信号が入力され、第１比較部から青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較部と第３比較部及び第４比較部のいずれかの信号の入力によって排除信号を出力する判別手段と、判別部の出力信号が入力され、該入力信号によって穀粒を排除する排除手段と、を備えることを特徴とする玄米色彩選別装置。 - 蛍光灯やハロゲンランプの照明用光源を配設し、該照明用光源により、可視光受光部及び近赤外光受光部に対して、移送されるまたは流下する原料玄米に前方及び後方から光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって原料玄米に照射された光の、原料玄米からの緑色波長域の拡散光を受光する緑色受光センサと、
前記照射手段によって原料玄米に照射された光の、原料玄米からの赤色波長域の拡散光を受光する赤色受光センサと、
原料玄米から緑色波長域と赤色波長域以外の波長域である近赤外波長域の透過光を受光する透過光受光センサと、
を備える受光手段と、
緑色受光センサが受光した緑色光量値と赤色受光センサが受光した赤色光量値とが入力され、赤色光量値／緑色光量値の比を演算する演算手段と、
演算された前記光量値の比が入力され、青未熟粒区分とそれ以外に区分するための所定値と前記比とを比較していずれか一方に区分し、いずれか一方の区分において信号を出力する第１比較部と、
緑色受光センサが受光した緑色光量値が入力され、該緑色光量値と所定値とを比較し、該緑色光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第２比較部と、
赤色受光センサが受光した赤色光量値が入力され、該赤色光量値と所定値とを比較し、該赤色光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に信号を出力する第３比較部と、
透過光受光センサが受光した透過光量値が入力され、該透過光量値と所定値とを比較して該透過光量値が所定値よりも暗い光量値である場合に、前記原料玄米がしらた粒であるとの信号を出力する第４比較部と、
を備える比較手段と、
第１比較部と第２比較部と第３比較部及び第４比較部の出力信号が入力され、第１比較部から青未熟粒区分を示す信号がなく且つ第２比較部と第３比較部のいずれかの信号の入力によって判別信号を出力すると共に、該判別信号と第４比較部のいずれかの信号の入力により排除信号を出力する判別手段と、判別部の出力信号が入力され、該入力信号によって穀粒を排除する排除手段と、を備えることを特徴とする玄米色彩選別装置。 - １光軸を分光するダイクロイックミラーに対して緑色受光センサと赤色受光センサとを配置し、分光された光のそれぞれを緑色受光センサと赤色受光センサによって受光することを特徴とする請求項３又は４に記載の玄米色彩選別装置。
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