...

当日配布資料(0.99MB)

by user

on
Category: Documents
15

views

Report

Comments

Transcript

当日配布資料(0.99MB)
全面画像検査による
ピーマンなどの
凸多面体状青果物の
自動選果
高知工科大学
システム工学群
教授 竹田 史章
高知工科大学 連携研究センター
助教 白石 優旗
研究背景
ピーマンなどの青果物のグレード
分けは、現状目視検査によって
行われている。
→長時間の連続作業
→農作業従事者の高齢化
→選別基準の個人差
自動選別の実現により、軽労化、
選別基準の統一によるブランド化
を図る
従来技術とその問題点
既に実用化されているものに、 片面画像を用いたテンプ
レートマッチングによる装置等があるが、
全面を撮像するのに複数回の撮像(装置)が必要
凹凸及び鏡面反射(テカリ)により外観の撮像が困難
等の問題があり、広く利用されるまでには至っていない。
新技術の特徴・従来技術との比較
• ピーマンの6面同時撮像環境を構築するこ
とにより、全面検査を実現
• 撮像環境の工夫と知的画像処理技術を組
み合わせるにより、ピーマン等の凹凸及び
鏡面反射(テカリ)のある対象物に対応可能
な柔軟性のある自動選別を実現
• 本技術の適用により、コンパクトな装置を製
作することで、既存の重さ及び数のみ計測
するシステムと比較しても、製造コストが
1/10程度まで削減されることが期待される
全面(6面)画像検査による選果装置
インター
フェイス部
撮像部
搬送部
制御ボード
識別PC
搬出部
選果装置の内部機構
投入位置
搬送部
センサ
撮像位置
テグス
撮像部
選果装置
搬送イメージ
カメラ
搬送動作ムービー
搬送速度:
2秒/個
撮像機構
Webカメラ×6個
解像度:640×480ピクセル
受像素子:1/4インチ30万画素
CCDセンサ
色数:24bit/pixel
分解能:0.3mm/pixel
・円偏光フィルターを使用
LED光源×8個
・円偏光フィルターを使用
識別アルゴリズム概要
ピーマン検知
ピーマン領域検出
大きさ
判定
形状
判定
面積値を算出
長方形近似
長軸と短軸の比を算出
6面画像を用いた統合判定処理
キズ
判定
輝度値が異なる領域
を抽出
識別動作ムービー
撮像・検査速度:
2秒/個
選果装置(実験機)の搬送性能実験
赤ピーマン11個を
投入位置へ投入
投入位置
すべての赤ピーマン
に対して22回の搬送
合計242回評価
判定基準
分離成功:撮像部までに赤ピーマンを1個に分離
撮像部
搬送性能実験結果
分離成功
分離失敗
ロール
巻き込みおよびつまり
*ロール:
*巻き込み:
*つまり:
発生率(発生数/評価母数)
75.2%(182/242)
21.5%(52/242)
1.2%(3/242)
2.1%(5/242)
ピーマンがその場で回転し続ける状態
ピーマンがベルトコンベアの隙間に巻き込まれる状態
複数のピーマンが団子状に絡まり,通路がふさがる状態
選果装置(実験機)の識別性能実験
等階級規格表と
目視により照合し,選別した
赤ピーマンを用いて評価
大:L以上 2個→10回評価
小:M以下 2個→10回評価
形状不良 4個→5回評価
キズ有り 4個→5回評価
(3×3mmの黒傷を対象)
1回の評価ごとに赤ピーマンの向き
を進行方向に対して反転し,かつ
長手方向を軸として回転する
識別実験に使用した赤ピーマン
大
小
形状
不良
キズ
有り
キズ
識別性能実験結果
大
(識別成功数/評価母数)
小
(識別成功数/評価母数)
形状不良
(識別成功数/評価母数)
キズ有り
(識別成功数/評価母数)
1個目
100%
(10/10)
100%
(10/10)
80%
(4/5)
80%
(4/5)
2個目 3個目
100%
(10/10)
100%
(10/10)
80%
60%
(4/5)
(3/5)
80% 100%
(4/5)
(5/5)
4個目
40%
(2/5)
80%
(4/5)
平均
100%
(20/20)
100%
(20/20)
65%
(13/20)
85%
(17/20)
識別性能実験の考察
• 形状不良
• キズ有り
– あまり湾曲していない赤
ピーマンにおいて,設置
角度により良品と判定さ
れたと考えられる
良品
形状不良
– 赤ピーマンの輪郭近
くにキズがある場合
のみ検出を失敗して
いる
キズ有り
評価実験のまとめ
• 搬送性能
– 分離成功率:75.2%
→搬送系を改良中
• 識別性能
– 平均識別成功率:83.3%
• 大および小:100%
• 形状不良:65% →撮像系・アルゴリズム改良中
• キズ有り:85% →撮像系・アルゴリズム改良中
実用化に向けた課題
• 実用に耐えうる安定した搬送装置の構築
分離搬送成功率:90%以上が目標
• 識別率の向上と微細な不良への対応
目標識別成功率:90%以上
(ただし、不良青果物は100%検知)
想定される用途
• 凸多面体に近似できる青果物の自動選果
• 大きな凹みのない凸多面体に近似できる対
象物全般(工業製品等)の全面検査への展
開も可能ではないかと考えられる
想定される業界
• 利用者・対象
凸多面体に近似できる青果物の選果場・各農家
凸多面体に近似できる工業製品の製造業者
• 市場規模(ピーマン選果装置を例として)
製造原価:500万円程度
→各農家のグループ単位での購入が可能
→選果場のみならず新たな市場の開拓が可能
→市場規模:500億円と推定
(東北、九州、四国の園芸野菜関係規模から推定)
企業への期待
• 本技術のコンセプトを具現化した実験装置
を既に開発し、その基本性能は確認できて
いるものの、事業化を視野に入れた、安定
した搬送及び撮像機構の設計開発を行う必
要がある。
• また、凸多面体に近似できる青果物の選果
に限らず,凸多面体に近似できる対象物全
般(例えば、工業用部品)の全面検査への
展開も有効と考えられる。
本技術に関する知的財産権
• 発明の名称 :回転楕円体及び球面体の
全面画像検査装置
• 出願番号 :特願2010-114660
• 出願人
:高知工科大学
• 発明者
:竹田史章
お問い合わせ先
高知工科大学
システム工学群
連携研究センター
教授
助教
竹田史章
白石優旗
TEL/FAX 0887-57-2345
e-mail
takeda.fumiaki@kochi-tech.ac.jp
shiraishi.yuhki@kochi-tech.ac.jp
Fly UP