苗選別装置

【課題】セルトレイを縦横に移動させずにＣＣＤカメラを移動させ、培土の崩れによる幼苗の損傷を防止しつつ、高精度な苗選別を行う。
【解決手段】苗選別時には、ＣＣＤカメラ２９を、セルトレイ２４の所定の４個のセル２４ａに臨むように移動させて、該所定の４個のセル２４ａをブロック単位としてセル２４ａに植立された苗２２をＣＣＤカメラ２９により撮像する。このＣＣＤカメラ２９からの画像情報をパソコン３２に取込み、該パソコン３２によりセル２４ａに植立された苗２２を画像認識して該苗の良否を判別する。不良苗が検出されると、ＣＣＤカメラ２９と一体固定されたノズル３６が、不良苗が植立されたセル上に移動してきて、該不良苗をバキュームにより培土と共に吸引除去する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、苗選別装置に関し、特に、セルに植立された苗の画像情報から該苗の良否を判別し、該セルから不良苗を取り除く苗選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】昨今のガーデニングブームや都市の緑化等により、花壇苗や野菜苗の需要は急激に伸びているが、農業従事者の高齢化や低コスト化の背景にあって、苗生産作業の省力化・自動化が望まれている状況にある。
【０００３】このような状況下で、花卉や野菜苗を生産するに当り、幼苗の段階で不良苗を選別除去することは、生産者にとって苗生産コストを低減するために必要不可欠となっている。例えば、花卉の場合、花の形態として一重咲きと八重咲きがあり、このうち、一重咲きのものは市場価値がなく、八重咲きのみが販売されている。しかし、ストックの種子には略々半数の一重咲きが混合しており、しかも種子の状態では選別できない。このため、生産者は発芽した子葉の特徴を捉えて苗選別を行っている。
【０００４】そして、この選別作業を手で行おうとすると、多大の労力を要するので、苗の生育状況を画像処理して不良苗を自動的に選別除去しようとする試みが、例えば特開平７−７５４５０号公報において提案されている。
【０００５】この従来技術によれば、苗を収容したセルトレイを搬送し、この搬送方向と平行に仮植ポットを１個づつ搬送し、搬送途中にてセルトレイから個々の仮植ポットに苗を１株づつ仮植する際、この仮植前に苗を画像センサにて撮像し、画像処理して苗の生育状況を検出し、良苗のみ仮植するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種、苗選別装置において、苗の葉の円形度、彩度、大きさ等に基づき精度良く苗の良否を評価しようとする場合には、画像処理するための画素数を相当必要とすることが知られている。しかし、前述した従来技術によると、セルトレイの１枚分、或いは半分をカメラによって一時に得るものでは、苗１株当りの画素数が不足して的確な評価を行うことができず、また、画素数の多いカメラを用意すると、装置が高価になるという課題が生じる。
【０００７】本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、セルトレイを縦横に移動させずに苗撮像手段を移動させ、培土の崩れによる幼苗の損傷を防止しつつ、高画質な苗情報に基づき高精度な苗選別を可能とする苗判別装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の発明は、苗（２２）が植立された多数のセル（２４ａ）をマトリクス状に配置したセルトレイ（２４）を有し、該セルトレイ（２４）上の前記セル（２４ａ）に植立された苗（２２）の良否を判別し、不良苗を前記セル（２４ａ）から取り除く苗選別装置（１０）において、前記セルトレイ（２４）の前記所定複数のセル（２４ａ）に臨むように移動して、該所定複数のセル（２４ａ）をブロック単位として前記セル（２４ａ）に植立された苗を撮像する撮像手段（２８）と、該撮像手段（２８）からの画像情報に基づき、前記セル（２４ａ）に植立された苗（２２）を認識して該苗の良否を判別する画像処理手段（３２）と、該画像処理手段（３２）により判別された不良苗が植立されたセル上に移動自在で、前記各セル（２４ａ）に臨ませた状態で前記不良苗を各セル毎に除去する苗除去手段（３４）と、を備えている、ことを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記撮像手段（２８）は、案内レール（２６ａ）を有するリニア駆動装置（２６）に取付けられて、前記セルトレイ（２４）の移動方向と略々直交する方向に往復移動して、前記複数のセル（２４ａ）をブロック単位で撮像する、ことを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記撮像手段（２８）は、前記苗（２２）を認識可能な画像センサ（２９）と、該苗（２２）に投光可能な照明装置（３０）と、を有する、ことを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の発明は、前記画像センサ（２９）を移動方向の中央側に配置し、該画像センサ（２９）の両側に前記照明装置（３０）を夫々配置した、ことを特徴とする。
【００１２】請求項５記載の発明は、前記撮像手段（２８）と前記苗除去手段（３４）とを、前記リニア駆動装置（２６）に一体的に取付けた、ことを特徴とする。
【００１３】請求項６記載の発明は、前記苗除去手段（３４）は、長手方向を上下に向けた筒状部材（３６）を有し、該筒状部材（３６）の下端を前記各セル（２４ａ）に臨ませた状態で前記不良苗をバキュームにより培土と共に吸引除去する手段である、ことを特徴とする。
【００１４】［作用］前記構成により、本発明によれば、セルトレイ（２４）の所定複数のセル（２４ａ）に臨むように移動して、該所定複数のセル（２４ａ）をブロック単位として前記セル（２４ａ）に植立された苗（２２）を撮像する撮像手段（２８）と、該撮像手段（２８）からの画像情報に基づき苗（２２）の良否を判別する画像処理手段（３２）とを備えているので、十分な画素数の基に高画質な苗画像を得て、精度良く苗の良否判別を行うことが可能となる。
【００１５】また、撮像手段（２８）と苗除去手段（３４）とがセルに臨むように移動する構成であり、セルトレイ（２４）自身が縦横に移動するものではないので、培土の崩れによる幼苗の損傷が防止される。
【００１６】なお、上述した括弧内の符号は、図面を対照するためのものであって、本発明の構成を何ら限定するものではない。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】図１は、本発明に係る苗選別装置の正面図であり、図２はその側面図である。苗選別装置１０は、キャスター１２又は支持台１４により、移動自在又は固定自在に支持されたフレーム台１６の上部に、搬送コンベア１８が配置されていて、この搬送コンベア１８を囲むように、フレーム台１６の上部に門型フレーム２０が立設されている。
【００１９】前記搬送コンベア１８は、前後に離間して配置されたスプロケット１９，２１間に巻回されたベルト２３と、該ベルト２３を駆動する搬送モータ２５とを有し、該ベルト２３は、図１の左右方向に間欠的に移動自在とされている。この搬送コンベア１８には、苗２２が植立された多数のセル２４ａがマトリクス状に配置されたセルトレイ２４が載置される。
【００２０】本実施の形態では、セルトレイ２４の所定複数のセル２４ａに臨むように移動して、該所定複数のセル２４ａをブロック単位としてセル２４ａに植立された苗を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの画像情報に基づき、セル２４ａに植立された苗を認識して該苗の良否を判別する画像処理手段とを備えている。
【００２１】図１及び図２において、前記門型フレーム２０の高さ方向の中途部には、搬送コンベア１８の搬送方向と略々直交方向に延びる案内レール２６ａを有する単軸ロボット（リニア駆動装置）２６が取付けられている。
【００２２】また、この単軸ロボット２６には、セルトレイ２４の所定複数のセル２４ａに臨むように移動して、該所定複数のセル２４ａをブロック単位としてセル２４ａに植立された苗２２を撮像する撮像手段２８が取付けられている。この撮像手段２８は、画像センサとしての苗２２を認識可能なＣＣＤカメラ（３ＣＣＤカラーカメラ）２９と、該苗２２に投光可能な照明ランプ（照明装置）３０とを有していて、これらＣＣＤカメラ２９と照明ランプ３０とは、前記案内レール２６ａに沿って移動自在に、単軸ロボット２６に取付けられている。
【００２３】そして、ＣＣＤカメラ２９は、複数のセル２４ａをブロック単位で、本実施形態では、４個のセル２４ａをブロック単位として、ＣＣＤカメラ２９がこれら４個のセル２４ａに臨むようにその上方に移動して、これら４個のセル２４ａに植立された苗２２を撮像する。このように、４個のセル２４ａをブロック単位として苗２２を撮像することにより、十分な画素数の基に高画質な苗画像を得ることが可能となる。前記ＣＣＤカメラ２９は、案内レール２６ａに沿う移動方向の中央側に配置され、また、このＣＣＤカメラ２９の左右両側に、夫々前記照明ランプ３０，３０が取付けられている。
【００２４】更に、フレーム台１６の下部には、前記ＣＣＤカメラ２９からの画像情報を取り込み、この画像情報に基づいて、セル２４ａに植立された苗２２を認識して、該苗２２の大きさや形状、及び彩度等の観点から苗２２の良否を判別するパソコン（画像処理手段）３２が設けられている。
【００２５】前記単軸ロボット２６には、パソコン３２により判別された不良苗が植立されたセル２４ａ上に移動自在で、各セル２４ａに臨ませた状態で前記不良苗を各セル２４ａ毎に除去する苗除去手段３４が取付けられている。
【００２６】この苗除去手段３４は、長手方向を上下に向けたノズル（筒状部材）３６と、該ノズル３６に接続されたホース３７と、このホース３７の中途部に配置された吸引バルブ３８を介して、前記不良苗をバキュームにより培土と共に吸引除去する吸引装置４０とを有している。前記ホース３７は、門型フレーム２０から搬送コンベア１８の搬送方向に沿って略々水平に突設された左右の支持アーム２０ａ上に乗せられた状態で支持されている。
【００２７】また、前記単軸ロボット２６には、案内レール２６ａに沿って摺動自在に移動レール３１が配設されていて、この移動レール３１と一体的に、苗除去ガイド２７、及びランプガイド３３が固定されている（図１R>１，図２参照）。そして、前記ノズル３６は、苗除去ガイド２７に取付けられたエアシリンダ４２により昇降自在に支持されている。
【００２８】図３（ａ）（ｂ）に示すように、前記苗除去ガイド２７には、エアシリンダ４２が取付けられていて、該エアシリンダ４２は、長手方向を上下に向け、かつ作動ロッド４２ｂを上にした状態で取付けられている。また、該エアシリンダ４２のシリンダ部分４２ａの左右下部には、対向する２枚の苗ガード４４が一体的に垂下されている。
【００２９】この苗ガード４４は、正面視が細長の上下に傾斜した平行四辺形をなし、その左右対向幅は、平面視正方形をなす各セル２４ａの一辺の長さ（１ピッチ）と略々等しい間隔にて対向配置されている。この苗ガード４４は、ＣＣＤカメラ２９の移動に伴い、セル２４ａの上面に近接又は接するように移動して、移動方向と直交する方向の隣接する苗２２の干渉、挟み込み等による損傷を防止すると共に、隣接苗２２のバキュームによる吸込みを防止する役目をなす。
【００３０】前記エアシリンダ４２とノズル３６とは、作動ロッド４２ｂの上端部においてブラケット４６により一体的に固定されている。このため、作動ロッド４２ｂの伸縮作動に伴いノズル３６も昇降作動し、その昇降量は本実施形態では約１５０ｍｍである。
【００３１】なお、苗２２の種類として、例えば花卉の苗を選別の対象として用いた場合、生産者が目視で選別するのは、主に子葉の葉色、形状、大きさを指標としているため、これらの特徴を捉えることができるように、本実施の形態でもＣＣＤカメラ２９によって撮像し、かつパソコン３２にて画像処理を行う。そして、画像処理は、まず背景である床土と苗とを色によって分離抽出し、子葉の面積、円形度、彩度を求めるようにしている。
【００３２】図４（ａ）（ｂ）〜図６は、撮像手段２８及び苗除去手段３４の配置構成を示す図である。
【００３３】本実施形態では、ＣＣＤカメラ２９とノズル３６とは、移動レール３１と苗除去ガイド２７を介して、単軸ロボット２６に一体的に取付けられている。このため、ＣＣＤカメラ２９とノズル３６とは一体で移動する。すなわち、苗検査時及び苗除去時に、ＣＣＤカメラ２９とノズル３６とがセルに臨むように移動する構成であり、セルトレイ２４自身が縦横に移動する構成ではないので、例えば培土の崩れによる幼苗の損傷が防止される。なお、このＣＣＤカメラ２９とノズル３６とを別構成として配置しても良い。
【００３４】また、苗除去ガイド２７には、取付金具４８を介してＣＣＤカメラ２９が固定され、更に、ランプガイド３３にはＵ字管５０を介して照明ランプ３０が固定されている。そして、図４（ａ）に示すように、ノズル３６がセル２４ａの上方に臨んで待機した状態から、作動ロッド４２ｂを縮小すると、図５に示すように、ノズル３６が下降してきて、各セル２４ａの上面に近接又は接触した位置で停止する。
【００３５】また、各部材の配置構成として、図６に示すように、撮像手段２８と苗除去手段３４とを、移動レール３１に沿って順次、照明ランプ３０、ＣＣＤカメラ２９、ノズル３６、照明ランプ３０のように配置したため、これら全体としての重量バランスが保たれている。更に、同図において、ノズル３６を平面視移動レール３１に近接して配置し、ＣＣＤカメラ２９及び照明ランプ３０を、ノズル３６から離して配置したことで、画像情報の入力時に該ノズル３６が邪魔になることがない。なお、前記ノズル３６とＣＣＤカメラ２９及び照明ランプ３０とを、移動レール３１に対して前後反対側に取付けることもできる。
【００３６】図７及び図８は、苗選別（検査）時と苗除去時において、搬送コンベア１８に載置されたセルトレイ２４がＸ方向に移動制御されると共に、ＣＣＤカメラ２９及びノズル３６がＹ方向に移動制御される状態を示している。
【００３７】同図７，図８において、セルトレイ２４には、苗２２が植立された多数のセル２４ａがマトリクス状に配置されていて、該セル２４ａは平面視正方形状をなしている。そして、セルトレイ２４の各セル２４ａは、縦方向（Ｘ方向）に１６個、横方向（Ｙ方向）に８個収容されている。
【００３８】次いで、本実施の形態の作用について説明する。
【００３９】図９は、苗選別作業の動作フローチャートを示している。同図において、まず、準備段階では、搬送コンベア１８上にセルトレイ２４が載置（セット）され（Ｓ１）、次いで、画像処理による選別作業（検査）に移行するが、この場合、搬送コンベア１８が縦移動（Ｘ方向への移動）され（Ｓ２）、セルトレイ２４が検査先頭位置まで搬送される。続いて、単軸ロボット２６が横移動（Ｙ方向への移動）されて（Ｓ３）、ＣＣＤカメラ２９による苗２２の撮像が行われる。このときの苗２２の画像情報が、パソコン３２に送られて該パソコン３２において画像処理され、苗２２の良否が判別される。
【００４０】次に、苗除去作業（吸引）においては、搬送コンベア１８が前記と逆方向に縦移動（−Ｘ方向への移動）され（Ｓ４）、次いで単軸ロボット２６が横移動（Ｙ方向への移動）されて（Ｓ５）、ノズル３６がエアシリンダ４２により昇降制御されて（Ｓ６）、不良苗が吸引除去される（Ｓ７）。
【００４１】本実施の形態では、苗の検査を行う場合、前述した図７に示すように、４セルをブロック単位として苗２２を撮像するため、１個のセル２４ａの幅を１ピッチとすると、ＣＣＤカメラ２９をＹ方向（往行程）に２ピッチづつ移動させて、４セル単位での画像情報をパソコン３２に入力して、該４セル単位で苗２２の良否判別を行う。
【００４２】そして、ＣＣＤカメラ２９がＹ方向の終端側に到達し、１番目（Ｙ方向）の検査が終了したら、ＣＣＤカメラ２９を同方向の延長上に移動させてセルトレイ２４の側方に位置させ、この状態で、搬送コンベア１８をＸ方向に移動させて、セルトレイ２４を２ピッチだけコンベア搬送する。
【００４３】次いで、ＣＣＤカメラ２９を、前記と逆の−（マイナス）Ｙ方向（復行程）に２ピッチづつ移動させ、前記と同様に４セル単位で苗を撮像して、その画像情報をパソコン３２に入力し、苗の良否判別を行う。
【００４４】以下、同様にして、搬送コンベア１８のＸ方向への間欠移動と、ＣＣＤカメラ２９のＹ（及び−Ｙ）方向での往復移動を繰り返し、１つのセルトレイ２４の検査を行った後に、不良苗マップを作成する。
【００４５】次に、苗除去を行う場合、前述した図８に示すように、セルトレイ２４の先頭列が苗除去用のノズル３６位置になるまで、搬送コンベア１８を、前記と逆の−（マイナス）Ｘ方向に移動させる。
【００４６】続いて、図１０に示すように、不良苗が植立されたセル２４ａに向けてノズル３６をＹ方向に移動させる。このとき、ノズル３６はセル２４ａに臨んだ位置で、かつその上方に待機した位置にあると共に、吸引バルブ３８は開いている。この状態から、図１１に示すように、ノズル３６を不良苗のセル２４ａの上面に接近又は接触するように下降させ、この接近又は接触した状態で吸引バルブ３８を閉じ、バキュームにより吸引を開始して、不良苗を培土と共に吸引する。
【００４７】不良苗の除去終了後、図１２に示すように、ノズル３６を下降させた状態で、吸引バルブ３８を開き、吸引を終了する。このとき、前記の不良苗が植立されたセル２４ａと同列に他の不良苗がある場合、更にノズル３６をＹ方向に移動させて苗除去を行う。
【００４８】そして、１列の苗除去作業が終了したら、ノズル３６を同じ１列の延長上に移動させてセルトレイ２４の側方に位置させ、この状態で、該セルトレイ２４を次の不良苗列までコンベア搬送する。このとき、不良苗の無い列は飛ばし、次いでノズル３６を前記と逆方向の−（マイナス）Ｙ方向に移動させて苗除去作業を行い、以下、同様にして、ノズル３６をＹ方向及び−（マイナス）Ｙ方向に往復移動させて苗除去を繰り返す。
【００４９】不良苗の除去作業が全て終わったら、ノズル３６を同じ列の延長上に移動させてセルトレイ２４の側方に位置させ、更に搬送コンベア１８によりセルトレイ２４をＸ方向に移動させて苗選別を終了する。
【００５０】なお、本実施形態では、セルトレイ２４の各セル２４ａの苗の検査を全て終了した後に、セルトレイ２４の先頭列が苗除去用のノズル３６位置になるまで、搬送コンベア１８を逆方向に移動させて不良苗の除去を行う作業手順について説明したが、これに限らず、例えば検査を全て終了した後に、搬送コンベア１８を逆方向（−Ｘ方向）に１ピッチづつ移動させて、不良苗を除去するような作業手順としても良い。
【００５１】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、セルトレイの所定複数のセルに臨むように移動して、該所定複数のセルをブロック単位としてセルに植立された苗を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの画像情報に基づき、セルに植立された苗を認識して該苗の良否を判別する画像処理手段と、該画像処理手段により判別された不良苗が植立されたセル上に移動自在で、各セルに臨ませた状態で不良苗を各セル毎に除去する苗除去手段とを備えていることにより、所定複数のセルの苗をブロック単位として撮像するので、十分な画素数の基に精度良く苗の良否を判別することができると共に、セルトレイを縦横に移動させることがないので、根がほとんど成長していない幼苗であっても、培土の崩れによる幼苗の損傷を防止しながら、苗選別作業を行うことができる。
【００５２】請求項２記載の発明は、撮像手段は、案内レールを有するリニア駆動装置に取付けられて、セルトレイの移動方向と略々直交する方向に往復移動して、複数のセルをブロック単位で撮像するので、撮像手段の移動距離を最小限に抑えつつ、高画質の苗画像を取得することができる。
【００５３】請求項３記載の発明は、撮像手段は、苗を認識可能な画像センサと、該苗に投光可能な照明装置とを有するので、最適な照明の基に鮮明な画像を得ることができ、判別精度を向上することができる。
【００５４】請求項４記載の発明は、画像センサを移動方向の中央側に配置し、該画像センサの両側に照明装置を夫々配置したので、影ができにくいと共に、画像センサ等が移動しても照明条件を安定させることができる。
【００５５】請求項５記載の発明は、撮像手段と苗除去手段とをリニア駆動装置に一体的に取付けたので、装置構造が簡単となり、また安価に製造することができる。
【００５６】請求項６記載の発明は、苗除去手段は、長手方向を上下に向けた筒状部材を有し、該筒状部材の下端を各セルに臨ませた状態で不良苗をバキュームにより培土と共に吸引除去する手段であることにより、苗除去後の苗の補填を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る苗選別装置の正面図である。
【図２】同上の側面図である。
【図３】（ａ）はノズル部の取付け状態の正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図４】（ａ）はＣＣＤカメラ及び照明ランプの上昇状態の正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図５】ＣＣＤカメラ及び照明ランプの下降状態の正面図である。
【図６】同上の平面図である。
【図７】セルトレイの平面図と、検査時のＣＣＤカメラの移動ピッチを示した図である。
【図８】セルトレイの平面図と、苗除去時のＣＣＤカメラの移動ピッチを示した図である。
【図９】本実施の形態の動作フローチャートを示す図である。
【図１０】ノズルが上昇位置でセルに臨んだ状態を示す図である。
【図１１】ノズルが下降位置でセルに臨み、苗を吸引除去する状態を示す図である。
【図１２】ノズルが下降位置でセルに臨み、苗の吸引作業が終了した状態を示す図である
【符号の説明】
１０苗選別装置
１８搬送コンベア
２０門型フレーム
２２苗
２４セルトレイ
２４ａセル
２６単軸ロボット
２６ａ案内レール
２８撮像手段
２９ＣＣＤカメラ（画像センサ）
３０照明ランプ（照明装置）
３２パソコン（画像処理手段）
３４苗除去手段
３６ノズル（筒状部材）
３８吸引バルブ
４２エアシリンダ
４２ｂ作動ロッド
４４苗ガード
４６ブラケット

【特許請求の範囲】
【請求項１】苗が植立された多数のセルをマトリクス状に配置したセルトレイを有し、該セルトレイ上の前記セルに植立された苗の良否を判別し、不良苗を前記セルから取り除く苗選別装置において、前記セルトレイの前記所定複数のセルに臨むように移動して、該所定複数のセルをブロック単位として前記セルに植立された苗を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの画像情報に基づき、前記セルに植立された苗を認識して該苗の良否を判別する画像処理手段と、該画像処理手段により判別された不良苗が植立されたセル上に移動自在で、前記各セルに臨ませた状態で前記不良苗を各セル毎に除去する苗除去手段と、を備えている、ことを特徴とする苗選別装置。
【請求項２】前記撮像手段は、案内レールを有するリニア駆動装置に取付けられて、前記セルトレイの移動方向と略々直交する方向に往復移動して、前記複数のセルをブロック単位で撮像する、ことを特徴とする請求項１記載の苗選別装置。
【請求項３】前記撮像手段は、前記苗を認識可能な画像センサと、該苗に投光可能な照明装置と、を有する、ことを特徴とする請求項２記載の苗選別装置。
【請求項４】前記画像センサを移動方向の中央側に配置し、該画像センサの両側に前記照明装置を夫々配置した、ことを特徴とする請求項３記載の苗選別装置。
【請求項５】前記撮像手段と前記苗除去手段とを、前記リニア駆動装置に一体的に取付けた、ことを特徴とする請求項２記載の苗選別装置。
【請求項６】前記苗除去手段は、長手方向を上下に向けた筒状部材を有し、該筒状部材の下端を前記各セルに臨ませた状態で前記不良苗をバキュームにより培土と共に吸引除去する手段である、ことを特徴とする請求項５記載の苗選別装置。

【図１】