カメラベースの高精度選別により、成長企業の業務をよりプロフェッショナルに
スマート農業を安定軌道に乗せる
品質基準の高まりと労働力不足により、農場は選別プロセスの見直しを迫られています。処理量が増加するにつれ、手作業による選別はすぐに限界に達します。手作業は多くの労力を必要とし、再現性を確保しにくく、結果にもばらつきが生じます。空圧システムは、騒音が大きく、保守負担が高く、エネルギー消費も多いとされているため、多くの事業者にとって、経済面でも組織運営面でも現実的な選択肢とは言えません。エネルギー消費、騒音、保守コストは、安定したプロセスと持続的な成長を妨げる現実的な障害となりつつあります。ドイツを拠点とするschmiede.oneが開発した光学式選別機Farmsort.oneは、産業用検査の原理を中小規模の事業者にどのように応用できるかを示しており、高い処理能力を維持しながら安定したプロセスを実現します。
定義された検査経路に沿った体系的な検査
このシステムコンセプトの中核となるのは、1.5メートルの検査経路です。この経路に沿って、各ジャガイモは複数回にわたり視覚的に検査されます。モデルに応じて、IDS Imaging Development Systemsの産業用カメラ2台または3台が、連続して流れる対象物を異なる角度からモニターします。単一撮影または全周撮影を行うシステムとは異なり、これにより、反復性、冗長性、制御された搬送に基づく、プロセスに統合された品質評価が可能になります。
Schmiede.oneのプロジェクトマネージャー、Jan Kiwitt氏は、「私たちが目指したのは抜き取り検査ではなく、定義された距離にわたって制御された検査でした」と説明します。「レールシステムと複数回の検査を組み合わせることで、安定した処理能力を維持しながら、品質特性を確実に検出できます。」
安定したプロセスを実現する電動コンベア式選別
Farmsort.oneは、未洗浄および洗浄済みのジャガイモを、1時間あたり最大2トンの処理速度で、最大5つの区分に選別します。このシステムの中核となる構成要素は、これまで主に大規模な産業設備で使用されてきた、完全電動のコンベア式レーンシステムです。空圧式の選別機構と比較して、製品をより正確にガイドでき、摩耗が少なく、エネルギー消費も抑えられます。制御された製品搬送は、スタッフの稼働状況に左右されることなく、安定した選別結果と連続運転を実現する基盤となります。
品質を客観的に測定するカメラ技術
視覚検査には、schmiede.oneはIDSの産業用カメラを採用しています。このカメラは、1.5メートルの検査区間に沿ってすべての塊茎を撮影し、生産プロセス中の品質を客観的に評価できるようにします。既存の選別ラインにコンパクトに統合できるよう、USB 3.0 Vision対応の産業用カメラが使用されています。短い信号経路、シンプルな接続性、安定した画像伝送により、搬送経路に沿った信頼性の高い検査を実現します。
システムの具体的な構成に応じて、IDS U3-3270CP Rev. 2.2 USB 3.0 Visionカメラが2台から3台使用されます。1台のカメラは対象物を分類し、石などの異物と、ワイヤーワームによる穴など塊茎表面の小さな欠陥の両方を検出します。別のカメラは、コンベアベルト上を流れる各対象物を個別に追跡します。ロータリーエンコーダと組み合わせて使用することで、各塊茎の位置を正確に特定でき、損傷した農産物や仕様を満たさない農産物を選択的に取り除くことができます。
統合にはIDS peak SDKが使用され、再現性のあるパラメータ設定、正確なカメラ取り付け、精密なフォーカス調整をサポートします。IDSの2Dマシンビジョン担当プロダクトマネージャー、Jürgen Hejna氏は、「ライン統合型の選別システムでは、画像品質に加えて、信頼性と統合の確実性が重要な要素になります」と強調します。「信頼性の高いインターフェース、長期供給性、再現性のあるカメラ設定は、低メンテナンスでの連続運転に不可欠です。」
サイズと品質の等級分けを1回の処理で実現
Farmsort.oneは、サイズ基準と品質基準を1つの選別プロセスに統合します。不良品は最初の排出口で排出され、規格外に大きいものは2番目の排出口で排出される一方、グレードAの農産物はメインの搬送フローに残ります。実際の運用条件下では、多くの施設で精度を損なうことなく、1時間あたり1.4〜1.7トンの処理能力を達成しています。最大73％のユーザーが再選別を完全に不要としており、選別作業員の必要性を大幅に低減しています。
このシステムは、リモートモニタリングを通じて簡単に制御できます。動画では、対象物が全方向から検査され、その後選別される様子を確認できます。最初の排出口では石が取り除かれ、2番目の排出口にはグレードB品が振り分けられます。
モジュール式で拡張可能な生産ラインのコンセプトと技術的展望
このシステム設計はモジュール式です。生産者は小規模な構成から導入を開始し、後から選別排出口やカメラを追加してシステムを拡張できます。ライン制御システムは柔軟に設計されており、24V信号とFlowControlの両方に対応しています。また、オプションでリモートモニタリングを利用することにより、選別パラメータを遠隔で調整・最適化できます。
今後の展望
将来の用途に向けて、欠陥検出をさらに向上させる追加手法の検討が進められています。これには、単眼深度解析や、NIRおよびSWIR領域でのマルチスペクトル検査手法が含まれます。その目的は、さらなる品質特性を確実に記録し、追加の客観的基準によって視覚選別を補完することです。
IDSの産業用カメラとソフトウェアは、安定した再現性のある検査を支える技術基盤となり、カメラベースの品質評価をコンパクトな選別ラインに統合することを可能にします。
schmiede.one GmbH & Co. KG
schmiede.oneは、Grimme Groupのイノベーションラボです。同社は学際的なチームを擁し、農業をより効率的で、地域に根ざした、持続可能なものにするための新しい自動化ソリューションとデジタル製品を開発しています。
uEye CP
使用モデル：U3-3270CP Rev.2.2
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