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KYOTO UNIVERSITY 京都大学
9章:農産施設とトレーサビリティ
農学研究科 地域環境科学専攻
生物センシング工学分野
近藤 直
キーワード:選果,TVカメラ,共同選果施設,等級,階級,ロボット
非破壊検査,近赤外分光,内部品質センサ,情報化
トレーサビリティシステム,精密農業
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ライスセンター
カントリーエレベーター
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籾すり機の構造
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籾すり機の構造(インデントシリンダ)
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籾すり機の構造
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精米器
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http://www.satake-japan.co.jp/pikasen/
Brown
Rice
Brown
Rice
White
Rice
White
Rice
Ordinary Rice
Good Rice Ejected Rice Ejected Rice
Ejected Rice Ejected Rice Good Rice Good Rice
Good Rice
Sticky Rice
Color Camera Grain Guide
Background
Ejector Nozzle
Color/NIR Camera
Light (CCFL)
NIR LED
Bad grain Good grain
Grain Grader and Sorter
3.2 t/h
Removable
Foreign
Materials
Facility of Grain elevator
Dryer
Husker
Grader
Polisher
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果実,野菜の共同選別施設
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ローラピンコンベア
反転後の検査用カメラ
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ナシの原画像,色変換画像,形状計測および欠陥検出画像
ナシ,カキ,リンゴの原画像
モモ,アスパラ,長ネギの原画像
ナスの原画像(光沢のあるものおよび部分的に光沢のないもの)
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検出器
光源
透過光計測用キャリア
リンゴ,モモ,ナシ,トマト,スイカ,メロン等の果実
検出器
ミカン等の小型果実
光源 光源
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長形果実
キュウリ
ナス
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Japanese eggplants (Baby eggplants)
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Flow of fruit
Flow of box
果実の流れ
パッキング用
箱の流れ 箱のパッキング
荷受け
梱包
選別ライン カメラによる検査システム
果実供給
ストーレージ
KYOTO UNIVERSITY 京都大学 Feb.10, 2006, UIUC
Fruit Reception
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Eggplant Grading System
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Conveyors of fruit feeding and sorting
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正常ナスとボケナス比較
正常果
ボケ果
光源反射率が
高い
光源反射率が
低い
3815 4774 5539
2119 2880 4099
5073 3775 3819
857 880 2919
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Eggplants packed
in a 2 kg box (size L) Box labels showing
KYOTO UNIVERSITY 京都大学 Feb.10, 2006, UIUC
Current traceability system
Traceability Data base
Web. Server
Grading data Fruit variety Chemicals Fertilizer Other operation
Consumer
Enquiries Comments
Producer Grading Machine
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Improvement for more precise traceability data
Eggplants from farmer Reception and Data input
Feeding by manual
Grading Packing by manual
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ナシ
リンゴ
モモ
カキ
トマト
果実選別ロボット
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②
プッシャー
TV カメラ
中間ステージ
x
リフター
① ③
④ ⑤
⑥
⑦
⑧
z
ブローワ
供給ロボット
選果ロボット
プッシャー
回転
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外観情報
Side(1) Side(2)
Side(3) Side(4)
Top Bottom
Side(1) Side(2)
Side(3) Side(4)
Top Bottom
Side(1) Side(2)
Side(3) Side(4)
Top Bottom
+ 内部品質情報(糖度、水果、芯腐れなど)
原画像 色画像 処理画像
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南水 外観等級判定基準 9月24日色 L1 L2 L3 L4 L5赤色度(H+R) 135-175 175 130-180 0-190赤色度(H+R)上 135 135 130赤色度(H+R)下 175 175 180 190着色下 58 63 68 80クロロフィル指数(S) 268 270 272 280形状 L1 L2 L3 L4 L5楕円度(へこみ) 110 115 120円形度 120 130 157変形度 130 180 320キズ L1 L2 L3 L4 L5重傷(Br2)上 4 20 50重傷(Br2)下 6 30 70
中傷(Br3)上 12 25 100中傷(Br3)下 15 30 130
軽傷(Br4)上 15 40 110軽傷(Br4)下 30 60 160
下伊那園芸農業協同組合での例
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0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
1 6 11 16 21 26 31 36 41
荷口No.
果実数
L1
L2
L3
L4
L5
等級結果
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球形大果実用システム
スイカ
メロン
カボチャ
キャベツ
ハクサイ等
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果実
投光
受光
果実内部情報をできるだけ 収集するため、果実の上方から投光し、 果実底部で果実内部情報を 含んだ透過光を受光します。
測定光学系
投光
カメラ部
信号
果実
演算部
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
500 600 700 800 900 1000
系列1 系列2
系列3 系列4
系列5 系列6
系列7 系列8
系列9 系列10
系列11 系列12
系列13 系列14
系列15 系列16
系列17 系列18
系列19 系列20
系列21 系列22
系列23 系列24
系列25 系列26
系列27 系列28
系列29 系列30
系列31 系列32
系列33 系列34
系列35 系列36
系列37 系列38
系列39 系列40
系列41 系列42
系列43 系列44
系列45 系列46
系列47 系列48
系列49 系列50
系列51 系列52
系列53 系列54
系列55 系列56
系列57 系列58
系列59 系列60
系列61 系列62
系列63 系列64
系列65 系列66
系列67 系列68
系列69 系列70
系列71 系列72
系列73 系列74
系列75 系列76
系列77 系列78
系列79 系列80
系列81 系列82
系列83 系列84
系列85 系列86
系列87 系列88
系列89 系列90
系列91 系列92
系列93 系列94
系列95 系列96
系列97 系列98
系列99 系列100
波長(nm)
吸光度
内部品質センサ(糖酸度センサ)
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Other sensors to measure sugar content
Portable type
Handy Type
(Mitsui Co. Ltd)
(FANTEC) (ASTOM)
Can find in the department stores
for consumers’ checking
Use at the farm for producers
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超長形野菜
ネギの前処理
(根の切断と
皮むき)
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太さ トラッキング
Aカメラ
重量
計量器
軟白長さ 曲がり 丸み
Bカメラ
葉数 葉傷
葉数 葉傷
軟白長さ 曲がり 丸み
Eカメラ
Cカメラ
Dカメラ 計測項目
曲がり
丸み
軟白長さ
葉数
葉傷
重量
太さ
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バケット反転後も、葉部分の欠陥計測
上部
画像処理部
下部
画像処理部
葉数 葉傷
Fカメラ 葉数 葉傷
Gカメラ
反転
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Aカメラ画像
D,Fカメラ画像
Bカメラ画像
E,Gカメラ画像
Cカメラ画像
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選果ロボットによる画像例
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農産物選別システムの役割
1. 効率的選別と労働力の代替 2. 生産物の品質の均一化 3. 生産物への付加価値 (地域ブランドの確立) 4. 量だけなく質に基づく公平な選別 5. 選別結果やGISに基づく営農指導 6. 食品の安心安全のためのトレーサビリティへの貢献
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・労働力不足の解消 ・3K労働からの解放 ・単調労働からの解放 ・生産物の品質向上、品質の均一化 ・施設内の無菌化 ・農業後継者にやる気、夢を・・・
+ 作業の情報化、情報の記録・利用
ロボット(機械)の役割
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スーパーにおける日本とアメリカの野菜・果実の価格
At Meijier, Columbus OH, and
スーパー「フジ」, 松山市, June and July, 2005
0100200300400500600700800900
1000
Tomat
o
Cucum
ber
Eggp
lant
Baby
eggp
lant
Color s
w-pe
perLe
ek
Cabba
ge
Lettu
ce
Broc
oryCor
n
Napp
a
Daiko
n
Apple
(Fuji)
Water
melon
Melo
nKiwi
US
JPN
価格
(セント
, 円
)
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2 dollar melon (Cantaloupe)
USA
5 dollar (¥500) melon
Japan
Difference between American &
Japanese Melons
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耕作地に対する 情報
土壌
環境
気象情報
農薬情報
収量情報
品質情報
傾斜度
GISを用いた各種情報のマッピング
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選果ロボットを利用したトレーサビリティ
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ROM- Writer
トレーサビリティ データベース
1
3 4 5
7 6
2 サイズ 色 形状 欠陥 生産者 ID
ほ場 ID 品種 果実数
計測用 PC
農作業記録 薬剤散布 施肥 その他作業
選果ロボット
製品 ID
選果
バーコード リーダ
箱詰めロボット
製品 ID
輸送データ 輸送中の環境条件
販売データ 価格、量
IC メモリ
箱詰めロボット番号 製品ID発行日時
生産情報 流通情報
消費情報
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栽培情報
(品種、施肥、灌水、農薬散布、移植、定植、剪定、摘果、摘芯等の農作業記録)
生育状況(寸法、色、病気の有無等)
樹木(作物)ID
樹木(作物)ID、
生産物の三次元位置
情報、主幹からの方角、
収穫日、収穫時刻
未熟果実の情報
(収量予測)
作物の外観情報
(各部位の色、寸法等)
生産物の外観情報
(色、寸法、形状、
キズ、病虫害等)
生産物の内部品質
情報(糖度、酸度、
空洞、内部障害等)
残留農薬情報
成分分析情報
JA、共同選果施設名
収穫ロボット 選果ロボット 栽培管理ロボット (移植機、散布機、その他
管理機等)
販売までの時間、価格、入荷量、販売量等
消費者の声(味、鮮度等に対する意見)
引き渡される情報付きほ場・情報付き農産物の情報
ほ場ID(住所、標高等)、生産者ID、気象情報(温度、湿度、日射量、降水量等)
ほ場管理ロボット
(土壌センサ)
土壌情報
(土質、NPK、pH、EC、有機物、水分温度等)
輸送環境情報(温湿度)、輸送容器、輸送手段、荷造り方法、時間、距離等 流通情報
消費情報
生産情報
+
+
赤字:購買時にラベル、パッケージ等に表示する情報
黒字:ネット、情報端末を利用して検索する情報
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地産地消
(学校給食、カット野菜、FM直販) 農産加工施設(高齢者起業) 選果場内加工
農家レストラン
契約栽培、契約販売、ネット販売
従来型大量出荷、安定価格流通
国際市場
流通経路の
多様化と最適化
土壌分析センター
農産物情報センター
土壌センサ・土壌分析
選果ロボット
知的営農
精密農業
消費者 市場(流通)
農産物情報 ほ場情報
DSS
営農指導
残さ
炭化
ブランド ブランド
バイオマス
販売量、価格
センシング情報
作業履歴
土壌・農薬分析
消費者の声
IC タグ
輸送
DSS
GIS
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レポート(A4サイズの用紙に記入)
トレーサビリティシステムの情報にはどのようなものが含まれるかをまとめなさい。