JP2000111473A - 青果物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 青果物の特性値を非破壊かつ非接触で測定す
る際に、青果物の個体の各部位の特性値を求めることに
よって、青果物の特性値の測定精度を向上させるととも
に、青果物内部の腐れもしくは虫喰いなどを発見するこ
とより検査の品質を向上させることを課題としている。 【解決手段】 被測定青果物に近赤外光を含む光を照射
し、青果物を透過した透過光を分光手段により分光した
スペクトルを撮像手段により撮像することによって青果
物の特性値を求める青果物検査装置であって、１個の被
測定青果物について位置を異にする複数のスペクトルを
撮像し、該スペクトルを解析して前記青果物の特性値を
算出および腐れもしくは虫喰いなどの青果物内部の欠陥
の検査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】青果物に光を照射し、青果物
を透過した透過光を測定し、青果物の糖度および酸度等
の特性を解析することによって、非破壊かつ非接触で青
果物の品質を検査する青果物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】果実などの青果物においては、糖度や酸
度の食味特性が品質を左右する青果物であり、出荷をす
る際に非破壊および非接触で糖度等の特性を測定・検査
したいという要求が高い。

【０００３】青果物を破壊せずかつ非接触で検査する装
置として、青果物に光を照射し、青果物の内部で反射し
た反射光を測定・解析して糖度および酸度の値を得る装
置が知られている。即ち、青果物に照射した光が青果物
内部の成分によって特定波長の光が吸収される結果、反
射光は青果物の成分に応じたスペクトルが現われる。こ
のスペクトル分布を解析することによって糖度および酸
度の値を知るものである。

【０００４】しかるに、反射光を測定・解析する糖度お
よび酸度の測定装置では、柑橘類等の厚い皮を有する青
果物に適用した場合には、皮が厚いと反射光は皮の成分
だけとなり、実の成分がほとんど含まれないので、実の
部分の糖度の計測ができないという問題がある。

【０００５】一方、青果物に投射した光が厚い皮および
実を透過して投射した側の反対側から出る透過光のスペ
クトルを測定・解析して、糖度および酸度を求める透過
光測定方法が提案されている。この方式の検査方法で測
定される透過光は、実の部分の糖度成分および酸度成分
の影響を受けたスペクトル分布を示し、実の部分の特性
を確実に測定できるという利点を有している。しかし透
過光測定方式では透過光の光量が少ないため正確に測定
することが困難であるという問題点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、果実などの
青果物は、実の部分が全体的に均一の糖度および酸度を
有する訳ではなく、各部位によってその値が異なること
が知られている。また、部分的に腐れ状態になっていた
り虫喰いなどがある場合もある。しかし、上述の反射方
式の検査装置では、被測定対象の青果物に対して対応す
ることができず、また従来の透過光方式の検査装置で
は、透過光の光量が少ないため、各部位に絞った測定は
困難である。

【０００７】上記の問題に鑑み、本発明は、青果物の特
性値を非破壊かつ非接触で測定する際に、青果物の個体
の各部位の特性値を求めることによって、青果物の特性
値の測定精度を向上させることを課題としている。また
本発明は、青果物の個体の各部位の特性値を求めること
によって、青果物内部の腐れもしくは虫喰いなどを発見
することより検査の品質を向上させることを課題として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定青果物
に近赤外光を含む光を照射する照射手段と、前記青果物
を透過した透過光を分光する分光手段と、前記分光手段
により分光されたスペクトルを撮像する撮像手段を備え
る青果物検査装置であって、１個の被測定青果物につい
て位置を異にする複数のスペクトルを撮像し、該スペク
トルを解析して前記青果物の特性値を算出することを特
徴としており、また、該スペクトル撮像データを解析し
て前記青果物内部の欠陥を検査することを特徴としてい
る。

【０００９】さらに、前記青果物の形状を測定する形状
測定手段を備え、前記形状測定手段の測定結果を用いて
前記スペクトルから得られた前記青果物の特性値を補正
することを特徴としている。

【００１０】また、前記分光手段として直線グレーティ
ングを使用することよりラインセンサ素子が受光する光
量を増すよう構成されていることを特徴としている。

【００１１】

【作用】従来の検査装置では、１個の被測定青果物につ
いて、一括して受けたスペクトルを解析して糖度や酸度
等の青果物の特性値を算出していた。その結果得られた
糖度値や酸度値等の特性値は個体全体を平均化した特性
値しか得られなかった。

【００１２】本発明では、位置が異なる状態におけるス
ペクトルを求めることができるので、個体の各部位の糖
度および酸度等の特性値を求めることが可能になり、き
め細かい品質管理が可能になる。さらに、各部位の特製
値の情報を得ることが可能になったので、内部の腐れや
虫喰い等の不良をも発見することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１から図４を
もって説明する。なお、これによりこの発明が限定され
るものではない。

【００１４】図１は本発明の一つの実施にかかる青果物
検査装置の構成を説明する説明図である。図１に示され
る青果物検査装置１は、スペクトル測定部１０と形状測
定部２０と搬送装置３から構成されており、スペクトル
測定部１０と形状測定部２０は枠体２内に収容されてい
る。搬送装置３は、測定対象となる青果物をコンベア装
置等で一定速度で搬送するとともに、前記の青果物をス
ペクトル測定部１０と形状測定部２０に案内するように
配置される。

【００１５】スペクトル測定部１０においてはラインセ
ンサカメラ１１により青果物の透過光のスペクトル分布
が測定され、形状測定部２０においては、青果物の形状
が測定される。その結果得られた測定データを解析する
ことにより、青果物の糖度、酸度および形状等が算出さ
れる。

【００１６】糖度や酸度等の特性値を算出する方法とし
ては、各波長でのスペクトルデータをそれぞれ求め、こ
れらの２次微分値を、１次結合式の検量線に当て嵌めて
糖度を割り出す方法が知られているが、これに限るもの
ではない。

【００１７】また、本実施例においては、搬送装置３の
上流側の測定位置において、青果物の透過光のスペクト
ル分布を測定し、下流側の測定位置において青果物の色
および形状を測定するように配置されているが、この配
置は逆でも測定における差し支えはない。

【００１８】スペクトル測定部１０は、主としてライン
センサカメラ１１と照明装置１２とグレーティングユニ
ット１６とから構成されており、青果物の透過光のスペ
クトルを測定する。

【００１９】スペクトル測定に使用される照明装置１２
は、調光照明用インバータ１３によって制御駆動される
メタルハライドランプを光源とする照明装置であり、コ
ンベア上を搬送される青果物に近赤外光を含む光を青果
物に向けて照射する。本実施例で使用しているメタルハ
ライドランプは従来一般的に使用されているハロゲンラ
ンプに比較して数倍の光量を発光できるランプであり、
青果物を透過する光量が大きくなる結果、ラインセンサ
カメラ１１の受光素子１１１の受光光量が大となる。

【００２０】照明装置１２の光束出射口には光束が広が
るのを規制するために絞り筒１４が設けられており、青
果物に投射する光束が拡散するのを防いでいる。また、
照明装置１２の下方で搬送装置３の側部には、照明装置
１２から出射された光束をコンベア上を搬送される青果
物に向けて光路を換えるためのミラー１５が設けられ、
搬送装置３を挟んでミラー１５と対向する位置にグレー
ティングユニット１６が配置される。

【００２１】グレーティングユニット１６は、入射して
きた光束を分光して所望の波長を含むスペクトルをライ
ンセンサカメラ１１に導く役割をする。グレーティング
ユニット１６の入口には青果物の透過光を集光するため
の集光レンズ１６１が設けられ、ミラー１６２およびス
リット１６３を介して分光器１６４に導かれる。青果物
の透過光は、分光器１６４で分光され、そのスペクトル
はミラー１６５を介して、ラインセンサカメラ１１の受
光素子１１１に導かれる。

【００２２】ところで、従来から分光器として一般的に
使用されている凹面グレーティングは、そのスペクトル
をラインセンサカメラ１１の受光素子１１１で受光しよ
うとしたときに、そのスペクトルが線形性を有していな
い。その結果ラインセンサカメラ１１で撮像したデータ
を線形に補正することが必要となり、そのための処理手
段が必要でありかつ手間がかかるという問題がある。ま
た、スペクトルが線形性を有していないので、受光素子
１１１各画素ごとの受光光量が異なり、全体の感度が上
がらないという問題もある。

【００２３】本実施では上記の問題点を考慮して、直線
グレーティングを分光器として採用している。直線グレ
ーティングは、ラインセンサカメラ１１の受光素子１１
１に受光するスペクトルの強度が均一となり、データ処
理が容易であると同時に、ラインセンサカメラ１１の受
光素子１１１の全長に亙って感度も均一になる結果、ラ
インセンサカメラ１１の受光素子１１１の受光するスペ
クトルの強さが大きくなる。

【００２４】上記の直線グレーティングは、７１０ｎｍ
から１０００ｎｍまでの波長の近赤外線のみを取り出す
分光性能を有しており、糖度成分による吸収波長域の７
７０ｎｍ付近と９００ｎｍ付近、および酸度成分による
吸収域は８５０ｎｍ付近と９００ｎｍ付近の波長をカバ
ーしている。

【００２５】また、酸度吸収域は波長吸収域が狭いの
で、分解能が低いと検出できない可能性があり、本実施
例では、７１０ｎｍ〜１０００ｎｍの波長のスペクトル
分布を受光可能で、画素数の多いＣＣＤ素子をラインセ
ンサカメラ１１の受光素子１１１に使用することによっ
て、所望の分解能を確保している。

【００２６】形状測定部２０は、照明装置２２とカラー
センサカメラ２１から構成される。形状測定部の照明装
置２２は高周波電源ユニット２３で駆動され、スリット
光を出射する照明装置であり、搬送装置３の両側にそれ
ぞれ１基ずつ設けることによって青果物の左右両側から
水平方向にスリット光を照射し、青果物の輪郭を際立た
せるのに使用される。本実施例では、途中にミラー２４
を介して、被測定青果物に水平方向からスリット光を照
射するように照明装置２２が配置されている。

【００２７】青果物を搬送する搬送装置３には搬送速度
測定用のパルスジェネレータ３３が設けられており、パ
ルスジェネレータ３３の発生パルスをカウントすること
により、搬送装置３の搬送速度を知ることができる。ま
た、スペクトル測定部１０においてスペクトルを測定し
た青果物のスキャン位置と形状測定部２０において測定
した形状との関連はパルスジェネレータ３３のパルスを
カウントすることによって、関連付けることができる。

【００２８】搬送装置３の上流側の入り口付近には入口
光電スイッチ３１と下流側の出口付近には出口光電スイ
ッチ３２が設けられる。青果物が搬送されてきて、入口
光電スイッチがオンになった後の所定時間後に形状測定
もしくはスペクトル測定のスキャンが開始される。スキ
ャンデータとともに、パルスジェネレータ３３のパルス
カウントデータが制御装置に送出され、青果物搬送方向
の位置データとして処理される。また、入口光電スイッ
チ３１がオンになった後に、所定時間が経っても青果物
が搬送されずに出口光電スイッチ３２オンにならない場
合は、青果物測定装置内部のトラブルを示すものであ
り、操作が停止される。

【００２９】図３は制御システムの説明図である。主制
御装置４１はスペクトル測定結果を解析処理する制御部
であり、複数のスペクトルデータから青果物個体の特性
値を解析する。形状測定部制御装置４２は形状測定部の
データを解析処理する制御部であり、測定結果をモニタ
に表示するとともに、主制御装置に解析結果を送出す
る。主制御装置４１では、形状測定部制御装置４２のデ
ータに基づき、形状による誤差の補正を行う。

【００３０】次に図４を参照しながら、青果物固体の各
部位ごとのスペクトルを測定する手順について説明す
る。

【００３１】搬送装置３で搬送される被測定青果物は、
スペクトル測定部１０の領域にさしかかると、スペクト
ル測定部１０のラインセンサカメラは受光しているスペ
クトル情報のスキャンを開始し、スキャンごとのデータ
を制御装置に取り込む。

【００３２】すでに説明したように、本実施例の装置で
はラインセンサに充分な光量が届くように、光源および
分光器を構成してあるので、スキャンごとのスペクトル
データもしくは連続する複数個のスキャンデータから、
１個の被測定青果物に対して測定位置が異なる複数のス
ペクトル情報が撮像される。

【００３３】いま、被測定青果物Ａが図４の（ａ）の位
置にあるとすると、このときに測定されたスペクトルは
先頭部にある成分の情報を多く有するスペクトルとな
り、（ｂ）の位置にあるときは、中心部分に含まれる成
分の情報を有するスペクトルとなる。同様にして（ｃ）
は末尾部分の情報を多く有するスペクトルとなる。

【００３４】したがって、青果物個体について、複数個
の異なる部位のスペクトルデータを得ることが可能とな
るので、部位による糖度および酸度のばらつきを把握す
ることが可能になる。即ち、各個体について、精密な特
性値を得ることができるので、青果物の等級を分ける際
に有効なデータとなる。勿論、各部位についての特性値
の平均を求めれば、従来からの糖度および酸度等の特性
値と同様の指標も得ることができる。

【００３５】また、部位が異なる複数のスペクトルデー
タからは、部位の異常についても判定することが可能と
なるので、腐れや虫喰いなどの不良個体を発見すること
ができる。

【００３６】青果物の異なる位櫃におけるスペクトルデ
ータは、形状の影響を大きく受けることは、図４の説明
図から知ることができる。本発明では、スペクトルから
糖度および酸度等の特性値を算出する際に、形状測定部
２０における測定結果を用いて補正をすることによっ
て、位置の違いによる特性値のばらつきを無くすように
配慮されている。

【００３７】以上説明してきたように、本発明では、糖
度および酸度の平均値を求められることは言うまでもな
く、上記にようにして得られた位置が異なる複数のスペ
クトルを解析することで、糖度および酸度の個体内の分
布についても知ることができる。さらにいえば、分布の
異常値を検出することにより、実の部分の腐れや、虫喰
い、空洞部なども見い出すことが可能となる。

【００３８】

【発明の効果】従来の非破壊かつ非接触による青果物検
査装置においては、青果物の部位ごとの糖度や酸度等の
特性値を測定することは困難であったが、本発明によれ
ば、１つの被測定青果物に対して、複数のスペクトルを
測定することにより、部位ごとの特性値を算出すること
が可能になった。この結果、部位によるばらつきを考慮
した指標を採用することにより、品質表示もしくは等級
表示の正確性が増す効果がある。

【００３９】また、部位ごとのデータが平均と異なる傾
向を示す場合には、青果物内部に腐れまたは虫喰いなど
がある可能性を知ることが可能となり、不良品検査に多
大な効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施にかかる青果物検査装置の説明図
である。

【図２】同グレーティングユニットの構造を示す説明図
である。

【図３】青果物検査装置の制御装置のシステム構成図で
ある。

【図４】スペクトル測定における被測定青果物の位置を
上方から示す説明図である。

【符号の説明】 １ 青果物検査装置 ２ 枠体 ３ 搬送装置 １０ スペクトル測定部 １１ ラインセンサカメラ １２ 照明装置（メタルハライドランプ） １３ 調光照明用インバータ １４ 絞り筒 １５ ミラー １６ グレーティングユニット ２０ 形状測定部 ２１ カラーラインセンサカメラ ２２ 照明装置（ハロゲンランプ） ２３ 高周波電源ユニット ２４ ミラー ３１ 入口センサユニット ３２ 出口センサユニット ３３ パルスジェネレータ ４０ 主制御装置 ４１ 形状測定部制御装置 ４２ 主制御部モニタ ４３ 形状測定部モニタ １１１ 受光素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定青果物に近赤外光を含む光を照射
   する照射手段と、前記青果物を透過した透過光を分光す
   る分光手段と、前記分光手段により分光されたスペクト
   ルを撮像する撮像手段とを備える青果物検査装置であっ
   て、１個の被測定青果物について位置を異にする複数の
   スペクトルを撮像し、該スペクトル撮像データを解析し
   て前記被測定青果物の特性値を算出することを特徴とす
   る青果物検査装置。
2. 【請求項２】 被測定青果物に近赤外光を含む光を照射
   する照射手段と、前記青果物を透過した透過光を分光す
   る分光手段と、前記分光手段により分光されたスペクト
   ルを撮像する撮像手段とを備える青果物検査装置であっ
   て、１個の被測定青果物について位置を異にする複数の
   スペクトルを撮像し、該スペクトル撮像データを解析し
   て前記被青果物内部の欠陥を検査することを特徴とする
   青果物検査装置。
3. 【請求項３】 被測定青果物の形状を測定する形状測定
   手段を備え、該形状測定手段の測定結果を用いて前記ス
   ペクトルから得られた解析結果を補正することを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の青果物検査装置。
4. 【請求項４】 前記分光手段として直線グレーティング
   を使用することを特徴とする請求項１ないし請求項３に
   記載の青果物検査装置。