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コーヒー豆加工におけるAI光学分別と分類

2023/04/21

品質向上に関する課題

国際取引におけるコーヒー豆の品質を確保するためには、焙煎前に変色、発酵、カビ、虫害、および破損や欠けた殻などの問題を検出するためのスクリーニングプロセスを経る必要がありました。しかし、手作業による選別は労力を要し、疲労による誤りが発生しやすいため品質の一貫性が保たれていません。アドバンテックはコーヒー生産者向けに供給チェーンと価値チェーン全体で豆を分析し、様々な特性に基づいて選別するAIを活用したソリューションを提供しました。具体的には、光学選別機や品質分類システムなどの技術が含まれており、リアルタイムのAI検査を活用して非侵襲的かつ効率的な検査が可能にしています。これらの技術は農業産業全般に広く適用することができます。

かつてコーヒーは世界的に見て、商品取引で原油に次ぐ2番目の位置を占めていました。コーヒーの香り成分にはリラックス効果があり、眠気覚まし効果、鎮痛作用効果、疲労回復効果などの人気から、何百万人もの人々にとって最も一般的な飲み物となり巨大市場を生み出しています。コーヒー豆はその価値や経済的重要性を強調するために「黒金(black gold)」と呼ばれることがありました。この言葉は、コーヒーの重要性と需要の高さを表現するために使われており、多くの国で重要な輸出品目で農業経済において大きな役割を果たしています。コーヒーの味は、生産地や品種・精選方法、コーヒー豆の鮮度や焙煎方法、焙煎度、抽出方法など多くの要因に影響を受けますが、豆の品質が最も重要な要因です。

長年の問題として農産物の品質の一貫性の欠如が挙げられています。現在、人工知能(AI)を使用して作物の品質を評価する大規模な方法は業界には存在しません。目に見える破損、漏れ、変色などの問題がない作物さえでも表面の下に隠れているため短時間で評価するのは難しいです。このような症状は後になって現れることが多く、品質の維持を一層困難にしています。

従来、生豆の選別は手作業で行われており、遅くて面倒でミスが起きやすいプロセスでした。この問題を解決するためには、迅速で包括的かつ非侵襲的な検出方法が業界に求められています。幸いなことに、最近のマルチスペクトルイメージング(MSI)および機械学習の進歩により、リアルタイムでの選別能力が拡大に向上しました。

現在、AIを活用した検査および選別技術により、コーヒー生産者は初めて従来の機械的な方法よりも上回る速度で大量の豆を選別できるようになりました。従来の方法では、焙煎とカッピングを通じて品質を評価する必要がありましたが、AI光学選別機を使用することで、コーヒー生産者は厳格な基準に従って均一なバッチを選別することができ、一貫して高品質なブレンドを提供することが可能となります。

システム要件

現在の市場では、プレミアムコーヒーを淹れるための最良なコーヒー豆を選択するために、効率的かつ正確な方法への需要が高まっています。最高品質のコーヒー豆は、色、形状、サイズ、形態で区別されます。ここでAIを活用した自動光学検査システムが非常に有益です。データ駆動型のアルゴリズムを活用することで、システムを正確に分類するようにトレーニングすることが可能になります。これにより品質検査が向上し、従来の検査が不要になり、コストと時間が節約されます。このようなシステムを実装するには、いくつかの要件があります:

  • 高性能なCPUとGPUによる画像取得と処理
  • 分類および分析のためのAIを活用した自動光学検査システム
  • オブジェクト品質と種類を決定するための特別なアルゴリズム
  • 形態要件を満たすための画像処理と分析技術

システム概要

AI光学検査ソリューションは、ファンレスでx86ベースのコントローラであるMIC-770V2で構成されています。このコントローラには、統合されたCameraLinkフレームグラバー、カメラ、ライティング、センサ、イジェクタモジュールが付属しています。CameraLinkカメラは高速で動作し、給紙機を通過するコーヒー豆の画像をキャプチャし、選別プロセスが大幅に高速化されます。次に、これらの画像はNVIDIA Jetson Xavier NXで動作するMIC-710AIXに送信されます。このシステムは、AIを使用して特定の種類や優れた品質を識別し、豆のバッチを分別します。全体としてAI光学検査ソリューションは、コーヒー豆の特定の品質特性を選択するために高い処理能力で非破壊的な審査が可能なように設計されています。

導入製品

  • MIC-770V2コントローラ、CameraLinkフレームグラバー
  • カメラ、ランプ、センサ、およびイジェクタモジュール
  • NVIDIA Jetson Xavier NX上に構築されたMIC-710AIX

アドバンテックが選ばれる理由

アドバンテックのAIを搭載した光学コーヒー豆選別および品質分類技術は、多様な属性を分析・選別するための強力で信頼性の高いツールをコーヒー生産者に提供しています。これにより、厳格な品質ガイドラインを遵守しながら、品質と収益の向上が実現されます。

選別技術は、顧客の特定の選別や処理ニーズに合わせてカスタマイズすることが可能です。各機械の独自の特長を活かして最適な効率と性能を実現することができます。

MIC-770V2やMIC-710AIXのようなファンレスシステムは、食品工場に理想的です。MIC-770V2は、COMおよびDIDOのようなアドオンや、制御インターフェースと統合してデバイスを制御することができます。強力なNVIDIA Jetson Xavier NXを搭載したMIC-710AIXは、業界リーダーに対してより迅速かつ効率的な生産方法を提供します。これらの技術に基づくシステムは、特にAIベースの品質管理方法を使用する場合に、処理能力を大幅に向上させることができます。