JP2004301695A - Hardness measuring instrument for vegetables and fruits equipped with pressure adjusting mechanism and method for measuring hardness of vegetables and fruits - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、果実、野菜などの青果類の硬度を非破壊で測定するための圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、果実、野菜などの青果類においては、例えば、リンゴなどの果肉の硬度、オレンジ、グレープフルーツなどの外皮の硬度、ミカンなどの浮皮の程度を測定することによって、青果類の内部品質や、貯蔵、運搬に耐え得るものであるかなどの品質を測定することが行われている。
【0003】
このような青果類の硬度を測定する方法として、従来は、青果類に対して荷重計を押し当てて、青果類の表面が破壊する際のバネ圧力を測定して、これにより青果類の硬度を測定するバネ圧式硬度測定装置が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバネ圧式硬度測定装置では、青果類の表面を破壊することになるので、青果場では、測定のために表面が破壊された青果類を破棄せざるを得ないため、その損失は年間に換算すれば、多大な損害となっている。
ところで、従来より、特許文献1において、ゴム、樹脂、食材、食品等の被測定物の硬さ測定、人体の皮膚、臓器等の生体組織を被測定物とした硬さ測定方法として、周波数偏差検出回路を利用した硬さ測定器が提案されている。
【0005】
この特許文献1の硬度測定装置100では、図11に示したように、接触子105、振動子103、自励発振回路111、ゲイン変化補正回路113を備えている。そして、自励発振回路111が、振動子103の振動情報を帰還し共振状態にする。また、ゲイン変化補正回路113が、自励発振回路111に設けられており、ゲイン変化補正回路113は、自励発振回路111の中心周波数と異なる中心周波数を有し、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、これによって、周波数の変化によって被測定物の硬さを測定するように構成されている。
【0006】
しかしながら、このように構成される特許文献1の硬度測定装置100を、青果類の硬度を測定する場合にそのまま用いた場合には、青果類が比較的軟らかい、例えば、ももなどの場合には、押し付け圧力によっては、青果類の表面を破壊することになってしまう。
また、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類と、モモなどの比較的硬度の低い青果類とでは、荷重によって、青果類と接触子の接触面積が変化してしまうことになり、このため、エネルギー伝達効率が変化して、ゲイン変化量が変化してしまい、正確な硬度測定が困難となってしまうことになる。
【0007】
本発明は、このような現状に鑑み、従来のように青果類を破壊することなく、青果類の種類に応じて、正確な硬度測定を行うことが可能な圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じた圧力で、ダイナミックレンジが大きく、しかも、青果類に損傷を与えない測定を、青果類の種類に応じてそれぞれ一定の接触圧力で行うことの可能な圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および硬度測定方法を提供する。
【0008】
【特許文献1】
特許第3151153号公報(特に、段落[0062]〜段落[0065]、図1参照)
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする。
【0011】
このように構成することによって、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0012】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0013】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じた弾性定数を有する弾性部材を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
また、本発明の圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする。
【0014】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする。
【0015】
このように構成することによって、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0016】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0017】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたセンサーユニットケースを準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
【0018】
また、本発明の圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着するとともに、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構を備え、
前記弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする。
【0019】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着し、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする。
【0020】
このように構成することによって、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御することによって、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、弾性圧力を比較的高くすることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、弾性圧力を比較的低くすることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0021】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0022】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御するだけで良いので、硬度測定作業が簡単な作業ですみ、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、本発明においては、前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする。
【0023】
このように接触子の先端が、略球形状であるので、青果類との接触面積が変化せず、常に一定で正確な硬度測定を実施することが可能である。
また、本発明では、前記弾性部材が、バネ部材であっても良く、また、前記弾性部材が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した1種以上の弾性部材であっても良い。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。図1は、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図、図2は、図1の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図、図3(A)は、図2の使用状態を説明する部分拡大断面図、図3(B)は、図3(A)のA方向端面図、図4は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図、図5は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
【0025】
図1において、10は、全体で本発明の青果類の硬度測定装置10(以下、単に「硬度測定装置」と言う)を示している。
硬度測定装置10は、図1に示したように、果実、野菜などの青果類Aの硬度を測定するためのものであり、図3に示したように、断面略矩形状の筒形状のハンドピース型の硬度測定装置本体12を備えている。この硬度測定装置本体12は、測定者が手で把持する把持部14と、把持部14よりも先端側に形成された操作表示部16と、操作表示部16よりも先端側に形成された接触子18とを備えている。
【0026】
また、操作表示部16と接触子18とは、着脱自在なキャップ形状のカバー部材12aによって被うことによって、不使用時に保護できるようになっている。
この操作表示部16には、図1に示したように、電源の入切を行う電源ボタン20a、青果類の種類を設定する設定ボタン20bなどの操作ボタン20と、青果類の硬度を表示する液晶表示などからなる表示窓22が設けられている。
【0027】
一方、硬度測定装置本体12の内部には、図2および図3に示したように、センサーユニット24と、制御ユニット26とが配設されている。
このセンサーユニット24は、図2に示したように、硬度測定装置本体12のセンサーユニット24の内部に着脱自在に装着可能な、センサーユニットケース28を備えている。このセンサーユニットケース28には、センサーホルダー30が前後方向に(図2では左右方向に)摺動自在に装着されている。
【0028】
センサーホルダー30には、センサー体34が装着されている。このセンサー体34は、板状の振動子36と、この振動子36の基端部の表面に形成された検出素子38と、振動子36の先端部に装着された先端が略球状の接触子18とを備えている。そして、振動子36が、センサーホルダー30の支持部42で支持されるようになっている。
【0029】
このような振動子としては、積層型圧電セラミック振動子、超音波振動子などが使用可能であり、特に限定されるものではない。
なお、この際、支持部42は、振動子36との接触面積を小さくされるのが望ましく、また、支持部42と振動子36とは、センサー体34に生じる振動の定常波の節部において固定されるのが望ましい。
【0030】
センサーホルダー30の基端部は、図2に示したように、二股に分岐して、摺動案内部材44、44が形成されている。これらの摺動案内部材44は、センサーユニットケース28の基端部の開口部48、48内に嵌着した断面略コ字形状のガイド部材41の開口部43内を摺動自在に案内されるようになっている。そして、この摺動案内部材44、44の外周に所定のバネ定数を有するバネ部材40、40が、ガイド部材41の間に介装されている。
【0031】
このバネ部材40、40によって、センサーユニットケース28の先端部50、硬度測定装置本体12の先端に形成された先端開口部52から、接触子18が突出するように付勢されている。なお、この際、センサーホルダー30の先端部54が、センサーユニットケース28の先端部50に当接して一定以上接触子18が突出しないようになっている。
【0032】
そして、図2に示したように、センサー体34の振動子36と、検出素子38は、制御ユニット26に接続されている。
すなわち、図2に示したように、振動子36が、制御ユニット26のゲイン変化補正回路56に接続され、検出素子38が、増幅回路58に接続されている。
そして、振動子36と、検出素子38と、増幅回路58とから自励発振回路60が構成されている。すなわち、振動子36の振動情報を検出素子38で電気信号として取り出し、増幅回路58で電気信号を増幅した後に、振動子36に帰還する帰還ループを形成している。
【0033】
自励発振回路60は、振動子36の振動情報を、検出素子38と、増幅回路58を介して、振動子36に帰還して、振動子36を共振状態にする電気振動系を構成している。
一方、振動子36と、接触子18は、振動子36の振動情報を接触子18を介して、被測定物である青果類Aに伝達する機械振動系を構成している。
【0034】
すなわち、本発明の硬度測定装置10は、機械振動系と電気振動系とが結合された機械電気振動系を構成している。
制御ユニット26に設けられるゲイン変化補正回路56は、例えば、周波数の上昇に対してゲインを上昇させる機能などの周波数の変化に対してゲインを変化させる機能を備えている。
【0035】
また、ゲイン変化補正回路56は、自励発振回路60の入力位相と出力位相との位相差である入出力合成位相差をゼロに調節し、帰還発振を促進するフェーズトランスファ機能を備えている。
従って、ゲイン変化補正回路56は、入出力合成位相差がゼロになるまで周波数を変化させるとともに、この周波数の変化に応じて、例えば、周波数の上昇に対してゲイン変化幅を上昇させる機能などの、ゲイン変化を増大させる機能を備えている。
【0036】
この実施例では、ゲイン変化補正回路56として、周波数の変化に対してゲインが上昇する周波数−ゲイン特性を有するフィルタ回路が使用される。
図4は、ゲイン変化補正回路56に使用される一例としてのフィルタ回路の回路構成図である。
このフィルタ回路は、抵抗素子R11、R12、R13、R14、容量素子C11、C12、C13、C14、及び増幅回路AMPを備えている。この実施例では、抵抗素子R11は10KΩ、抵抗素子R12は220Ω、抵抗素子R13は420KΩ、抵抗素子R14は2.2KΩにそれぞれ設定される。
【0037】
また、増幅回路AMPには、電源端子V11から電源(12V)が供給される。また、基準電源端子V12には、電圧(−12V)が印加される。図中、符号Vinは、信号の入力端子、符号Voutは、信号の出力端子である。
このフィルタ回路は、バンドパスフィルタ回路の特性を備えている。ゲイン変化補正回路56の入力端子Vinは、増幅回路58の出力端子に接続され、出力端子Voutは、振動子36の入力端子に接続される。
【0038】
さらに、制御ユニット26には、自励発振回路60の発振周波数を測定する周波数測定部62と、この周波数測定部62により測定された周波数に基づいて、青果類Aの硬度を測定する硬度測定部64と、周波数と硬度との相関を予め記憶する記憶部66と、制御ユニット26に対する指示入力などの入力を行う入力部68と、測定された周波数値または硬度などの表示を行う表示部65を備えている。
【0039】
このように構成される本発明の硬度測定装置10の原理について、以下に説明する。
図5は、自励発振回路60、ゲイン変化補正回路56のそれぞれの周波数特性を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
図5において、横軸は周波数を示し、縦軸はゲイン、位相のそれぞれを示している。
【0040】
ゲイン変化補正回路56の周波数−ゲイン特性曲線56Gは、低周波数側の帯域においては、周波数の増加とともにゲインが上昇し、中心周波数f2の帯域でゲインが最大となり、高周波数側の帯域においては、ゲインが減少する、山なりの曲線を描く。
特性曲線θ56は、ゲイン変化補正回路56の入出力位相差を示す位相特性である。特性曲線MGは、ゲイン変化補正回路56を除く自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線である。
【0041】
周波数−ゲイン特性曲線MGは、中心周波数f1、周波数帯域、ゲイン極大値は異なるが、基本的にはゲイン変化補正回路56の周波数特性と同様に、山なりの曲線を描く。
この実施例においては、周波数−ゲイン特性曲線MG、56Gにそれぞれ示すように、ゲイン極大値P1が示す自励発振回路60の中心周波数f1と、ゲイン変化補正回路56のゲイン最大値56GPが示す中心周波数f2とを、意図的にずらした周波数帯域に設定している。
【0042】
すなわち、例えば、青果類Aの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路60の中心周波数f1に対して、ゲイン変化補正回路56の中心周波数f2を高い周波数帯域に設定している。
硬度測定装置10の接触子18を、青果類Aに接触させると、青果類Aの機械的インピーダンスまたは音響インピーダンスの増加によって、振動子36の振動モードが変化し、機械電気振動系の周波数特性が変化する。すなわち、機械電気振動系の振動周波数、ゲイン、位相、振動振幅を含む振動情報がいずれも変化する。
【0043】
すなわち、青果類Aの硬度に応じて、検出素子38により受け取られた周波数特性が変化し、これに起因して、自励発振回路60の電気信号の周波数、ゲイン、位相、振幅がいずれも変化する。
従って、自励発振回路60の周波数は、青果類Aの硬度に応じて、自励発振回路60の中心周波数f1から共振周波数f11まで変化(例えば上昇)する。
【0044】
そして、自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線MGのゲイン極大値は、ゲイン極大値P1から、ゲイン変化補正回路56の周波数−ゲイン特性曲線56Gに沿って変化し、ゲイン極大値P1から上昇するように変化する。
すなわち、自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線MGは、周波数−ゲイン特性曲線MG1に変化し、ゲイン極大値P1は、ゲイン極大値P11に、ゲインG1は、ゲインG11にそれぞれ変化する。
【0045】
図4に示したように、自励発振回路60の帰還ループは、抵抗素子と容量素子とを含む回路であるため、自励発振回路60の入力位相θ1と出力位相θ2との間には、必ず位相差Δθが存在する。
一方、ゲイン変化補正回路56は、フェーズトランスファ機能を備えており、ゲイン変化補正回路56を含む帰還ループの入出力合成位相差θ11がゼロになる調節をしている。
【0046】
従って、入出力合成位相差θ11がゼロになる帰還発振の安定点に到達するまで、周波数はさらに変化し、ゲインもさらに変化する。
すなわち、自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線MG1は、周波数−ゲイン特性曲線MG1に変化し、共振周波数f11は、共振周波数f12に変化する。この共振周波数f12への変化に伴い、ゲイン極大値P11は、ゲイン極大値P12に変化し、ゲインG11はゲインG12に変化する。
【0047】
すなわち、位相差Δθに相当する分、自励発振回路60の中心周波数f1は、共振周波数f12まで連続的に変化、例えば、上昇するとともに、ゲインG1は、ゲインG12まで連続的に変化、例えば、上昇する。
結果的に、自励発振回路60において、周波数変化量Δfが得られるとともに、ゲイン変化量ΔGが得られる。そして、自励発振回路60の周波数変化量Δf1、ゲイン変化量ΔGが、それぞれ得られた時点で、入出力合成位相差θ11がゼロになり、自励発振回路60は帰還発振する。
【0048】
この実施例にかかる硬度測定装置10では、青果類Aの硬度に応じて、青果類Aに接触子18を接触する前と接触した後の周波数変化量Δfを、硬さ情報として検出することによって、青果類Aの硬さが測定できる。同様に、青果類Aに接触子18を接触する前と接触した後の位相差Δθを硬さ情報として検出することによって、軟質の青果類Aの硬さが測定できる。
【0049】
すなわち、これらの情報を、制御ユニット26の硬度測定部64に入力され、周波数と硬度との相関を予め記憶した記憶部66のデータと比較することによって、青果類Aの硬度が決定され、表示部65に、周波数、硬度などのデータが表示されるようになっている。
従って、本発明の硬度測定装置10では、周波数変化量Δf、位相差Δθのそれぞれの変化分に対応してゲインが上昇できるので、すなわち、ゲイン変化量ΔGが得られるので、これらの変化を拡大して捉えることができるため、青果類Aの硬度の判別に十分な検出電圧を得ることが可能となる。
【0050】
ところで、このような本発明の硬度測定装置10では、測定者が手で把持部14を把持して、その先端部の接触子18を青果類Aに押し当てた際に、例えば、リンゴなどの硬質の青果類と、モモなどの軟質の青果類では、荷重によって青果類Aと接触子18の接触面積が変化してしまうことになる。このため、エネルギー伝達効率が変化して、上記したゲイン変化量ΔGが変化してしまい、正確な硬度測定が困難である。
【0051】
このため、この実施例の硬度測定装置10では、図3に示したように、青果類Aの種類に応じて、すなわち、例えば、リンゴなどの硬質の青果類と、モモなどの軟質の青果類に応じて、バネ定数の異なるバネ部材40が介装されたセンサーユニットケース28をそれぞれ予め用意しておき、測定すべき青果類Aの種類に応じて、これを選択して、硬度測定装置本体12のセンサーユニット24の内部に着脱自在に装着可能となっている。なお、図3中、符号27は、電気的接続のためのコネクターを示している。
【0052】
このようにセンサーユニットケース28を硬度測定装置本体12のセンサーユニット24の内部に着脱自在に装着可能にする構造としては、特に限定されるものではないが、例えば、センサーユニット24を硬度測定装置本体12から着脱自在な蓋形状として、この蓋を取り外した後に、センサーユニットケース28を交換するようにすればよい。
【0053】
このように構成することによって、青果類Aの種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高いバネ定数のバネ部材40を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低いバネ定数のバネ部材40を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0054】
従って、接触子18と青果類Aとの接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類Aが接触子18と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0055】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定のバネ定数を有するバネ部材40を備えたセンサーユニットケース28を、硬度測定装置本体12に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたセンサーユニットケース28を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
【0056】
なお、上記実施例では、青果類の種類に応じた所定のバネ定数を有するバネ部材40を備えたセンサーユニットケース28を、硬度測定装置本体12に対して交換するようにしたが、図示しないが、青果類の種類に応じた所定のバネ定数を有するバネ部材40を準備して、硬度測定装置本体12に対して交換するように構成することも可能である。
【0057】
この場合には、バネ部材40のみを交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたバネ部材を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、上記実施例では、所定のバネ定数を有するバネ部材40を用いたが、所定の弾性定数を有する弾性部材であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した1種以上の弾性部材から構成することも可能である(これは、以下の実施例においても同様である)。
【0058】
図6は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置10は、図1〜図3に示した硬度測定装置10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図1〜図3に示した硬度測定装置10では、センサーホルダー30の基端部は、図2に示したように、二股に分岐して、摺動案内部材44、44が形成され、これらの摺動案内部材44が、センサーユニットケース28の基端部の開口部48、48内に嵌着した断面略コ字形状のガイド部材41の開口部43内を摺動自在に案内されるようにしたが、この実施例の硬度測定装置10では、図6に示したように、センサーホルダー30の基端部を二股に分岐することなく、中央に単一の摺動案内部材44を形成して、これをセンサーユニットケース28の基端部の中央の開口部48内に嵌着した断面略コ字形状のガイド部材41の開口部43内を摺動自在に案内されるようにした構成である。
【0059】
この実施例の硬度測定装置10でも、図1〜図3に示した硬度測定装置10と同様な作用効果を奏することができる。
図7は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置10は、図1〜図3に示した硬度測定装置10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0060】
この実施例の硬度測定装置10では、センサーユニットケース28を硬度測定装置本体12に対して固着して、センサーユニットケース28、バネ部材40は交換できないように構成している。
そして、青果類Aの種類に応じて、バネ部材40の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御するバネ圧調整機構70が備えられている。このバネ圧調整機構70の制御によって、所定の接触圧力で青果類Aの硬度を測定できるように構成している。
【0061】
すなわち、バネ圧調整機構70は、センサーユニットケース28の基端部の開口部48、48内に、摺動案内部材44、44の外周を摺動自在に移動して、バネ部材40、40の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材72を備えている。
このバネ圧調整部材72は、制御ユニット26に入力部68によって入力された青果類Aの種類に応じて、予め記憶部66に記憶されたバネ圧となるように、制御ユニット26の制御部によって制御されて、図示しない、例えば、パルスモータ、サーボモータなどの駆動機構によって、前後方向に移動することができるようになっている。なお、駆動機構の代りに、目盛りを予め付設しておき、この目盛りに合わせて手動で行うことも勿論可能である。
【0062】
なお、このような青果類Aの種類に応じた、適切なバネ圧(荷重)は、例えば、図10に示したようなグラフに基づいて、設定されるものである。
このように構成することによって、青果類Aの種類に応じて、バネ圧調整機構70の制御によって、図7の矢印Bで示したように、バネ部材40の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御することによって、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、バネ圧力を比較的高くすることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、バネ圧力を比較的低くすることによって、青果類Aの種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類Aが接触子18と接触することになる。
【0063】
従って、青果類Aと接触子18との接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類Aの硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類Aの種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類Aが接触子18と接触するので、青果類Aを損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0064】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、バネ圧調整機構70の制御によって、バネ部材40の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御するだけで良いので、硬度測定作業が簡単な作業ですみ、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
図8は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【0065】
この実施例の硬度測定装置10は、図7に示した硬度測定装置10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図8に示した硬度測定装置10では、この実施例の硬度測定装置10では、図8に示したように、センサーホルダー30の基端部を二股に分岐することなく、中央に単一の摺動案内部材44を形成して、これをセンサーユニットケース28の基端部の中央の開口部48に摺動自在に挿着するように構成し、バネ圧調整機構70として、センサーユニットケース28の基端部の開口部48内に、摺動案内部材44の外周を摺動自在に移動して、バネ部材40、40の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材72を備えるようにしている。
【0066】
この実施例の硬度測定装置10でも、図7に示した硬度測定装置10と同様な作用効果を奏することができる。
図9は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置10は、図1〜図3に示した硬度測定装置10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0067】
この実施例の硬度測定装置10では、センサーホルダー30の基端部の両端部31と、センサーユニットケース28の内側に設けたフランジ21との間に、バネ部材40を介装している。
このバネ部材40によって、センサーユニットケース28の先端部50、硬度測定装置本体12の先端に形成された先端開口部52から、接触子18が突出するように付勢されている。
【0068】
この実施例の硬度測定装置10でも、図1〜図3に示した硬度測定装置10と同様な作用効果を奏することができる。
以上説明した実施例では、例えば、青果類Aの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路60の中心周波数f1に対して、ゲイン変化補正回路56の中心周波数f2を高い周波数帯域に設定したが、この逆に、青果類Aの硬度係数が高い程ゲインが低くなるように、自励発振回路60の中心周波数f1に対して、ゲイン変化補正回路56の中心周波数f2を低い周波数帯域に設定することも可能である。
【0069】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、ゲイン変化補正回路56は、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、このゲインの上昇により電圧を増加する特性を備えればよく、前述の実施例におけるバンドパスフィルタ回路以外にも、例えば、ローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路、ノッチフィルタ回路、積分回路、微分回路あるいはピーキング増幅回路などを用いることができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0071】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0072】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じた弾性定数を有する弾性部材を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
また、本発明によれば、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたセンサーユニットケースを準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
【0073】
また、本発明によれば、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御することによって、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、弾性圧力を比較的高くすることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、弾性圧力を比較的低くすることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0074】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0075】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御するだけで良いので、硬度測定作業が簡単な作業ですみ、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、本発明によれば、接触子の先端が、略球形状であるので、青果類との接触面積が変化せず、常に一定で正確な硬度測定を実施することが可能であるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図である。
【図2】図2は、図1の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図である。
【図3】図3(A)は、図2の使用状態を説明する部分拡大断面図、図3(B)は、図3(A)のA方向端面図である。
【図4】図4は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図である。
【図5】図5は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
【図6】図6は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図7】図7は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図8】図8は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図9】図9は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図10】図10は、青果物による硬度計の押し当て圧力について示すグラフである。
【図11】図11は、従来の青果類の硬度測定装置の概略断面図である。
【符号の説明】
10 硬度測定装置
12 硬度測定装置本体
14 把持部
16 操作表示部
18 接触子
20 操作ボタン
20a 電源ボタン
20b 設定ボタン
21 フランジ
22 表示窓
24 センサーユニット
25、27 コネクター
26 制御ユニット
28 センサーユニットケース
30 センサーホルダー
34 センサー体
36 振動子
38 検出素子
40 バネ部材
41 ガイド部材
42 支持部
44 摺動案内部材
48 開口部
50 先端部
52 先端開口部
54 先端部
56 ゲイン変化補正回路
56G ゲイン特性曲線
58 増幅回路
60 自励発振回路
62 周波数測定部
64 硬度測定部
65 表示部
66 記憶部
68 入力部
70 バネ圧調整機構
72 バネ圧調整部材
56GP ゲイン最大値
A 青果類
AMP 増幅回路
C11 容量素子
f1 中心周波数
f2 中心周波数
f11 共振周波数
f12 共振周波数
G1 ゲイン
G11 ゲイン
G12 ゲイン
MG ゲイン特性曲線
MG1 ゲイン特性曲線
P11 ゲイン極大値
P12 ゲイン極大値
P1 ゲイン極大値
R11 抵抗素子
R12 抵抗素子
R13 抵抗素子
R14 抵抗素子
V12 基準電源端子
Vin 入力端子
Vout 出力端子
Δf 周波数変化量
Δf1 周波数変化量
ΔG ゲイン変化量
Δθ 位相差
θ1 入力位相
θ11 入出力合成位相差
θ2 出力位相
θ56 特性曲線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vegetable and vegetable hardness measuring device provided with a pressure adjusting mechanism for non-destructively measuring the hardness of fruits and vegetables such as fruits and vegetables, and to a vegetable and vegetable hardness measuring method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in fruits and vegetables such as vegetables, for example, by measuring the hardness of the pulp such as apples, the hardness of the rind such as orange and grapefruit, the degree of floating skin such as mandarin, the internal quality of fruits and vegetables, 2. Description of the Related Art Quality such as whether or not it can be stored and transported is measured.
[0003]
Conventionally, as a method for measuring the hardness of such fruits and vegetables, a load cell is pressed against the fruits and vegetables to measure the spring pressure when the surface of the fruits and vegetables is broken, and thereby the hardness of the fruits and vegetables is measured. Is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a spring-type hardness measuring device destroys the surface of fruits and vegetables, so that in a vegetable field, the fruits and vegetables whose surface has been destroyed for measurement must be discarded. Is a great deal of damage when converted to years.
By the way, conventionally,
[0005]
As shown in FIG. 11, the
[0006]
However, when the hardness measuring
Depending on the type of fruits and vegetables, for example, between fruits and vegetables with relatively high hardness such as apples and fruits and vegetables with relatively low hardness such as peaches, the contact area between the fruits and vegetables and the contactor is changed by the load. Therefore, the energy transfer efficiency changes, the gain change amount changes, and accurate hardness measurement becomes difficult.
[0007]
In view of such a situation, the present invention provides a pressure-sensitive vegetable / equipment having a pressure adjustment mechanism capable of performing an accurate hardness measurement according to the type of fruits / vegetables without breaking the fruits / vegetables as in the related art. An object of the present invention is to provide a hardness measuring device and a method for measuring the hardness of fruits and vegetables.
Further, the present invention provides a measurement that has a large dynamic range and does not damage fruits and vegetables at a pressure corresponding to the type of fruits and vegetables, that is, soft to hard, according to the type of fruits and vegetables. To provide a hardness measuring device and a hardness measuring method for fruits and vegetables provided with a pressure adjusting mechanism capable of performing each with a constant contact pressure.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3151153 (especially, paragraphs [0062] to [0065], see FIG. 1)
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to achieve the above-described problems and objects in the prior art, and a hardness measuring apparatus for fruits and vegetables having a pressure adjusting mechanism of the present invention is capable of contacting fruits and vegetables. With the child,
A vibrator for vibrating the contact,
A self-excited oscillation circuit that returns the vibration information of the vibrator to a resonance state in a state where the contact is in contact with fruits and vegetables,
A vegetable and vegetable hardness measuring device that measures the hardness of fruits and vegetables based on a change in vibration of a vibrator that has come into contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit.
In a state where the contact and the vibrator are urged so that the contact protrudes from an opening at the tip end of the hardness device main body through an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables. , Detachably attached to the hardness measuring device body,
Thereby, the hardness of the fruits and vegetables is measured at a predetermined contact pressure according to the type of the fruits and vegetables by replacing the elastic member having the predetermined elastic constant according to the type of the fruits and vegetables with the hardness measuring device main body. It is characterized by being configured to be able to.
[0010]
Further, the method for measuring the hardness of fruits and vegetables of the present invention is characterized in that, in a state where the contact is in contact with the fruits and vegetables, the vibration information of the vibrator that vibrates the contact is fed back via a self-excited oscillation circuit to the resonance state. Then
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables, which measures the hardness of fruits and vegetables, based on a change in vibration of a vibrator in contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit,
In a state where the contact and the vibrator are urged so that the contact protrudes from an opening at the tip end of the hardness device main body through an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables. , Detachably attached to the hardness measuring device body,
Thereby, the hardness of the fruits and vegetables is measured at a predetermined contact pressure according to the type of the fruits and vegetables by replacing the elastic member having the predetermined elastic constant according to the type of the fruits and vegetables with the hardness measuring device main body. It is characterized by doing.
[0011]
By configuring in this manner, depending on the type of fruits and vegetables, for example, in relatively hard fruits and vegetables such as apples, by using an elastic member having a relatively high elastic constant, conversely, peaches and the like For fruits and vegetables having relatively low hardness, the use of an elastic member having a relatively low elastic constant causes the fruits and vegetables to come into contact with the contact at a constant contact pressure corresponding to the type of the fruits and vegetables.
[0012]
Therefore, the contact area is constant, the energy transfer efficiency is constant, and as a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of fruits and vegetables can be accurately measured.
Also, since the fruits and vegetables come into contact with the contact at a constant contact pressure according to the type of fruits and vegetables, that is, the types of soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. It is possible to do.
[0013]
In addition, in this case, it is only necessary to replace the elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables with the hardness measuring device main body. By simply preparing an elastic member having an elastic constant, the hardness of all kinds of fruits and vegetables can be measured, which is extremely convenient.
Further, the hardness measuring device for fruits and vegetables provided with the pressure adjusting mechanism of the present invention, a contactor that comes into contact with fruits and vegetables,
A vibrator for vibrating the contact,
A self-excited oscillation circuit that returns the vibration information of the vibrator to a resonance state in a state where the contact is in contact with fruits and vegetables,
A vegetable and vegetable hardness measuring device that measures the hardness of fruits and vegetables based on a change in vibration of a vibrator that has come into contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit.
Forming a sensor body from the contact and the vibrator,
The sensor body is housed in the sensor unit case in a state where the contact body is urged through an elastic member having a predetermined elastic constant so as to protrude from the distal end opening of the sensor unit case,
The sensor unit case is detachably attached to the hardness measuring device main body so that the contact protrudes from a distal end opening of the hardness device main body,
Thereby, by replacing the sensor unit case provided with an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables with respect to the hardness measuring device main body, at a predetermined contact pressure according to the type of fruits and vegetables. It is characterized in that the hardness of fruits and vegetables can be measured.
[0014]
Further, the method for measuring the hardness of fruits and vegetables of the present invention is characterized in that, in a state where the contact is in contact with the fruits and vegetables, the vibration information of the vibrator that vibrates the contact is fed back via a self-excited oscillation circuit to the resonance state. Then
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables, which measures the hardness of fruits and vegetables, based on a change in vibration of a vibrator in contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit,
Forming a sensor body from the contact and the vibrator,
The sensor body is housed in the sensor unit case in a state where the contact body is urged through an elastic member having a predetermined elastic constant so as to protrude from the distal end opening of the sensor unit case,
The sensor unit case is detachably attached to the hardness measuring device main body so that the contact protrudes from a distal end opening of the hardness device main body,
Thereby, by replacing the sensor unit case provided with an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables with respect to the hardness measuring device main body, at a predetermined contact pressure according to the type of fruits and vegetables. It is characterized by measuring the hardness of fruits and vegetables.
[0015]
By configuring in this manner, depending on the type of fruits and vegetables, for example, in relatively hard fruits and vegetables such as apples, by using an elastic member having a relatively high elastic constant, conversely, peaches and the like For fruits and vegetables having relatively low hardness, the use of an elastic member having a relatively low elastic constant causes the fruits and vegetables to come into contact with the contact at a constant contact pressure corresponding to the type of the fruits and vegetables.
[0016]
Therefore, the contact area is constant, the energy transfer efficiency is constant, and as a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of fruits and vegetables can be accurately measured.
Also, since the fruits and vegetables come into contact with the contact at a constant contact pressure according to the type of fruits and vegetables, that is, the types of soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. It is possible to do.
[0017]
Moreover, in this case, it is only necessary to replace the sensor unit case provided with the elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables with respect to the hardness measuring device main body, so that the replacement operation can be easily performed, and By simply preparing a sensor unit case corresponding to the type of fruits and vegetables, the hardness of all types of fruits and vegetables can be measured, which is extremely convenient.
[0018]
Further, the hardness measuring device for fruits and vegetables provided with the pressure adjusting mechanism of the present invention, a contactor that comes into contact with fruits and vegetables,
A vibrator for vibrating the contact,
A self-excited oscillation circuit that returns the vibration information of the vibrator to a resonance state in a state where the contact is in contact with fruits and vegetables,
A vegetable and vegetable hardness measuring device that measures the hardness of fruits and vegetables based on a change in vibration of a vibrator that has come into contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit.
The contactor and the vibrator, through an elastic member, from the tip opening of the hardness device main body, in a state where the contactor is urged to protrude, and mounted on the hardness measurement device main body,
In accordance with the type of fruits and vegetables, comprises an elastic pressure adjusting mechanism that controls the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member,
The hardness of fruits and vegetables can be measured at a predetermined contact pressure by controlling the elastic pressure adjusting mechanism.
[0019]
Further, the method for measuring the hardness of fruits and vegetables of the present invention is characterized in that, in a state where the contact is in contact with the fruits and vegetables, the vibration information of the vibrator that vibrates the contact is fed back via a self-excited oscillation circuit to the resonance state. Then
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables, which measures the hardness of fruits and vegetables, based on a change in vibration of a vibrator in contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit,
The contactor and the vibrator are attached to the hardness measuring device main body via an elastic member, in a state where the contactors are urged to protrude from the distal end opening of the hardness device main body,
The hardness of the fruits and vegetables is measured at a predetermined contact pressure by controlling an elastic pressure adjusting mechanism that controls the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member according to the type of fruits and vegetables.
[0020]
By configuring in this way, by controlling the elastic pressure adjusting mechanism and controlling the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member in accordance with the type of fruits and vegetables, for example, a comparative example such as apples For fruits and vegetables with high hardness, the elastic pressure is relatively high, and conversely for fruits and vegetables with relatively low hardness such as peach, the elastic pressure is relatively low. At a certain contact pressure, the fruits and vegetables come into contact with the contact.
[0021]
Therefore, the contact area is constant, the energy transfer efficiency is constant, and as a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of fruits and vegetables can be accurately measured.
Also, since the fruits and vegetables come into contact with the contact at a constant contact pressure according to the type of fruits and vegetables, that is, the types of soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. It is possible to do.
[0022]
Moreover, in this case, it is only necessary to adjust the compression length of the elastic member and control the elastic pressure by controlling the elastic pressure adjusting mechanism according to the type of fruits and vegetables, so that the hardness measurement work is simple. It is very convenient to measure the hardness of all kinds of fruits and vegetables.
Furthermore, the present invention is characterized in that the tip of the contact is substantially spherical.
[0023]
Since the tip of the contact has a substantially spherical shape as described above, the contact area with the fruits and vegetables does not change, and it is possible to always perform a constant and accurate hardness measurement.
Further, in the present invention, the elastic member may be a spring member, and the elastic member may be one or more elastic members selected from silicone resin, epoxy resin, and rubber.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic front view of an embodiment of the vegetable and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view of the vegetable and vegetable hardness measuring apparatus of FIG. 1, and FIG. FIG. 3B is an end view in the direction A of FIG. 3A, and FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a filter circuit used in a gain change correction circuit. FIG. 5 is a frequency-gain-phase characteristic curve diagram illustrating the principle of the vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
[0025]
In FIG. 1,
The
[0026]
The
As shown in FIG. 1, the
[0027]
On the other hand, a
As shown in FIG. 2, the
[0028]
A
[0029]
As such a vibrator, a laminated piezoelectric ceramic vibrator, an ultrasonic vibrator, or the like can be used, and is not particularly limited.
At this time, it is desirable that the contact area between the
[0030]
As shown in FIG. 2, the base end of the
[0031]
The
[0032]
Then, as shown in FIG. 2, the
That is, as shown in FIG. 2, the
The
[0033]
The self-
On the other hand, the
[0034]
That is, the
The gain
[0035]
Further, the gain
Accordingly, the gain
[0036]
In this embodiment, a filter circuit having a frequency-gain characteristic in which the gain increases with a change in frequency is used as the gain
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of an exemplary filter circuit used in the gain
This filter circuit includes resistance elements R11, R12, R13, R14, capacitance elements C11, C12, C13, C14, and an amplifier circuit AMP. In this embodiment, the resistance element R11 is set to 10KΩ, the resistance element R12 is set to 220Ω, the resistance element R13 is set to 420KΩ, and the resistance element R14 is set to 2.2KΩ.
[0037]
Further, power (12 V) is supplied to the amplifier circuit AMP from a power supply terminal V11. Further, a voltage (−12 V) is applied to the reference power supply terminal V12. In the figure, the sign Vin is a signal input terminal, and the sign Vout is a signal output terminal.
This filter circuit has the characteristics of a bandpass filter circuit. The input terminal Vin of the gain
[0038]
Further, the
[0039]
The principle of the
FIG. 5 is a frequency-gain-phase characteristic curve diagram showing respective frequency characteristics of the self-
In FIG. 5, the horizontal axis indicates frequency, and the vertical axis indicates gain and phase.
[0040]
In the frequency-gain
A characteristic curve θ56 is a phase characteristic indicating an input / output phase difference of the gain
[0041]
Although the frequency-gain characteristic curve MG differs in the center frequency f1, the frequency band, and the maximum value of the gain, it basically draws a peak curve like the frequency characteristic of the gain
In this embodiment, as shown in the frequency-gain characteristic curves MG and 56G, the center frequency f1 of the self-
[0042]
That is, for example, the center frequency f2 of the gain
When the
[0043]
That is, the frequency characteristic received by the
Therefore, the frequency of the self-
[0044]
The maximum gain value of the frequency-gain characteristic curve MG of the self-
That is, the frequency-gain characteristic curve MG of the self-
[0045]
As shown in FIG. 4, since the feedback loop of the self-
On the other hand, the gain
[0046]
Therefore, the frequency further changes and the gain further changes until the input / output combined phase difference θ11 reaches a stable point of feedback oscillation at which it becomes zero.
That is, the frequency-gain characteristic curve MG1 of the self-
[0047]
That is, the center frequency f1 of the self-
As a result, in the self-
[0048]
In the
[0049]
That is, the hardness of the fruits and vegetables A is determined by inputting the information to the
Therefore, in the
[0050]
By the way, in such a
[0051]
Therefore, in the
[0052]
The structure in which the
[0053]
With such a configuration, depending on the type of the fruits and vegetables A, for example, in the case of fruits and vegetables having relatively high hardness such as apples, by using the
[0054]
Therefore, the contact area between the
Further, since the fruits and vegetables A come into contact with the
[0055]
Moreover, in this case, it is only necessary to replace the
[0056]
In the above embodiment, the
[0057]
In this case, since only the
Further, in the above embodiment, the
[0058]
FIG. 6 is a schematic sectional view of another embodiment of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
The
In the
[0059]
The
FIG. 7 is a schematic sectional view of another embodiment of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
The
[0060]
In the
A spring
[0061]
That is, the spring
The spring
[0062]
The appropriate spring pressure (load) according to the kind of the fruits and vegetables A is set based on, for example, a graph as shown in FIG.
With this configuration, the compression length of the
[0063]
Accordingly, the contact area between the fruits and vegetables A and the
Further, since the fruits and vegetables A come into contact with the
[0064]
Moreover, in this case, it is only necessary to adjust the compression length of the
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the hardness measuring apparatus for fruits and vegetables of the present invention.
[0065]
The
In the
[0066]
The
FIG. 9 is a schematic sectional view of another embodiment of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
The
[0067]
In the
The
[0068]
The
In the embodiment described above, for example, the center frequency f2 of the gain
[0069]
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to this. For example, the gain
[0070]
【The invention's effect】
According to the present invention, depending on the type of fruits and vegetables, for example, in relatively hard fruits and vegetables such as apples, by using an elastic member having a relatively high elastic constant, conversely, comparison of peaches and the like For fruits and vegetables having low target hardness, the use of an elastic member having a relatively low elastic constant causes the fruits and vegetables to come into contact with the contact at a constant contact pressure according to the type of the fruits and vegetables.
[0071]
Therefore, the contact area is constant, the energy transfer efficiency is constant, and as a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of fruits and vegetables can be accurately measured.
Also, since the fruits and vegetables come into contact with the contact at a constant contact pressure according to the type of fruits and vegetables, that is, the types of soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. It is possible to do.
[0072]
In addition, in this case, it is only necessary to replace the elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables with the hardness measuring device main body. By simply preparing an elastic member having an elastic constant, the hardness of all kinds of fruits and vegetables can be measured, which is extremely convenient.
Further, according to the present invention, the sensor unit case provided with the elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables only needs to be exchanged with the hardness measuring device main body, so that the exchange operation is easy. In addition to being able to measure, the hardness of all kinds of fruits and vegetables can be measured only by preparing a sensor unit case corresponding to the kind of fruits and vegetables, which is extremely convenient.
[0073]
Further, according to the present invention, the elastic pressure is controlled by adjusting the compression length of the elastic member by controlling the elastic pressure adjusting mechanism in accordance with the type of fruits and vegetables, for example, to control the relative pressure of an apple or the like. For fruits and vegetables with high hardness, the elastic pressure is relatively high, and conversely for fruits and vegetables with relatively low hardness such as peach, the elastic pressure is relatively low. At a certain contact pressure, the fruits and vegetables come into contact with the contact.
[0074]
Therefore, the contact area is constant, the energy transfer efficiency is constant, and as a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of fruits and vegetables can be accurately measured.
Also, since the fruits and vegetables come into contact with the contact at a constant contact pressure according to the type of fruits and vegetables, that is, the types of soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. It is possible to do.
[0075]
Moreover, in this case, it is only necessary to adjust the compression length of the elastic member and control the elastic pressure by controlling the elastic pressure adjusting mechanism according to the type of fruits and vegetables, so that the hardness measurement work is simple. It is very convenient to measure the hardness of all kinds of fruits and vegetables.
Furthermore, according to the present invention, since the tip of the contact has a substantially spherical shape, the contact area with the fruits and vegetables does not change, so that it is possible to carry out a constant and accurate hardness measurement. This is an extremely excellent invention having a remarkable and unique effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of an embodiment of an apparatus for measuring hardness of fruits and vegetables according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of an embodiment of the apparatus for measuring hardness of fruits and vegetables in FIG. 1;
3 (A) is a partially enlarged cross-sectional view illustrating a use state of FIG. 2, and FIG. 3 (B) is an end view in an A direction of FIG. 3 (A).
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a filter circuit used in a gain change correction circuit.
FIG. 5 is a frequency-gain-phase characteristic curve diagram showing the principle of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view of another embodiment of the hardness measuring apparatus for fruits and vegetables of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view of another embodiment of the hardness measuring apparatus for fruits and vegetables of the present invention.
FIG. 8 is a schematic sectional view of another embodiment of the hardness measuring apparatus for fruits and vegetables of the present invention.
FIG. 9 is a schematic sectional view of another embodiment of the hardness measuring apparatus for fruits and vegetables of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the pressing pressure of a hardness meter with fruits and vegetables.
FIG. 11 is a schematic sectional view of a conventional fruit and vegetable hardness measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Hardness measuring device
12 Hardness measuring device body
14 gripper
16 Operation display
18 contacts
20 operation buttons
20a Power button
20b Setting button
21 Flange
22 Display window
24 Sensor unit
25, 27 connector
26 control unit
28 Sensor unit case
30 Sensor holder
34 Sensor body
36 vibrator
38 Detector
40 spring member
41 Guide member
42 Support
44 Sliding guide member
48 opening
50 Tip
52 Tip opening
54 Tip
56 Gain change correction circuit
56G gain characteristic curve
58 Amplifier circuit
60 Self-excited oscillation circuit
62 Frequency measurement unit
64 Hardness measuring unit
65 Display
66 storage unit
68 Input section
70 Spring pressure adjustment mechanism
72 Spring pressure adjusting member
56GP gain maximum value
A Fruits and vegetables
AMP amplifier circuit
C11 Capacitor
f1 center frequency
f2 center frequency
f11 resonance frequency
f12 resonance frequency
G1 gain
G11 gain
G12 gain
MG gain characteristic curve
MG1 gain characteristic curve
P11 Gain maximum value
P12 Gain maximum value
P1 gain maximum value
R11 resistance element
R12 resistance element
R13 resistance element
R14 resistance element
V12 Reference power supply terminal
Vin input terminal
Vout output terminal
Δf Frequency change
Δf1 Frequency change amount
ΔG Gain change
Δθ phase difference
θ1 input phase
θ11 I / O combined phase difference
θ2 output phase
θ56 characteristic curve
Claims (12)
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置。A contact for contacting fruits and vegetables;
A vibrator for vibrating the contact,
A self-excited oscillation circuit that returns the vibration information of the vibrator to a resonance state in a state where the contact is in contact with fruits and vegetables,
A vegetable and vegetable hardness measuring device that measures the hardness of fruits and vegetables based on a change in vibration of a vibrator that has come into contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit.
In a state where the contact and the vibrator are urged so that the contact protrudes from an opening at the tip end of the hardness device main body through an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables. , Detachably attached to the hardness measuring device body,
Thereby, the hardness of the fruits and vegetables is measured at a predetermined contact pressure according to the type of the fruits and vegetables by replacing the elastic member having the predetermined elastic constant according to the type of the fruits and vegetables with the hardness measuring device main body. An apparatus for measuring the hardness of fruits and vegetables, comprising a pressure adjusting mechanism, characterized in that the apparatus is configured so as to be capable of being used.
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置。A contact for contacting fruits and vegetables;
A vibrator for vibrating the contact,
A self-excited oscillation circuit that returns the vibration information of the vibrator to a resonance state in a state where the contact is in contact with fruits and vegetables,
A vegetable and vegetable hardness measuring device that measures the hardness of fruits and vegetables based on a change in vibration of a vibrator that has come into contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit.
Forming a sensor body from the contact and the vibrator,
The sensor body is housed in the sensor unit case in a state where the contact body is urged through an elastic member having a predetermined elastic constant so as to protrude from the distal end opening of the sensor unit case,
The sensor unit case is detachably attached to the hardness measuring device main body so that the contact protrudes from a distal end opening of the hardness device main body,
Thereby, by replacing the sensor unit case provided with an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables with respect to the hardness measuring device main body, at a predetermined contact pressure according to the type of fruits and vegetables. An apparatus for measuring the hardness of fruits and vegetables, comprising a pressure adjusting mechanism, characterized in that the hardness of fruits and vegetables can be measured.
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着するとともに、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構を備え、
前記弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置。A contact for contacting fruits and vegetables;
A vibrator for vibrating the contact,
A self-excited oscillation circuit that returns the vibration information of the vibrator to a resonance state in a state where the contact is in contact with fruits and vegetables,
A vegetable and vegetable hardness measuring device that measures the hardness of fruits and vegetables based on a change in vibration of a vibrator that has come into contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit.
The contactor and the vibrator, through an elastic member, from the tip opening of the hardness device main body, in a state where the contactor is urged to protrude, and mounted on the hardness measurement device main body,
In accordance with the type of fruits and vegetables, comprises an elastic pressure adjusting mechanism that controls the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member,
An apparatus for measuring the hardness of fruits and vegetables comprising a pressure adjusting mechanism, wherein the hardness of fruits and vegetables can be measured at a predetermined contact pressure by controlling the elastic pressure adjusting mechanism.
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする青果類の硬度測定方法。In a state where the contact is in contact with fruits and vegetables, via a self-excited oscillation circuit, the vibration information of the vibrator that vibrates the contact is fed back to a resonance state,
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables, which measures the hardness of fruits and vegetables, based on a change in vibration of a vibrator in contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit,
In a state where the contact and the vibrator are urged so that the contact protrudes from an opening at the tip end of the hardness device main body through an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables. , Detachably attached to the hardness measuring device body,
Thereby, the hardness of the fruits and vegetables is measured at a predetermined contact pressure according to the type of the fruits and vegetables by replacing the elastic member having the predetermined elastic constant according to the type of the fruits and vegetables with the hardness measuring device main body. A method for measuring the hardness of fruits and vegetables.
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする青果類の硬度測定方法。In a state where the contact is in contact with fruits and vegetables, via a self-excited oscillation circuit, the vibration information of the vibrator that vibrates the contact is fed back to a resonance state,
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables, which measures the hardness of fruits and vegetables, based on a change in vibration of a vibrator in contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit,
Forming a sensor body from the contact and the vibrator,
The sensor body is housed in the sensor unit case in a state where the contact body is urged through an elastic member having a predetermined elastic constant so as to protrude from the distal end opening of the sensor unit case,
The sensor unit case is detachably attached to the hardness measuring device main body so that the contact protrudes from a distal end opening of the hardness device main body,
Thereby, by replacing the sensor unit case provided with an elastic member having a predetermined elastic constant according to the type of fruits and vegetables with respect to the hardness measuring device main body, at a predetermined contact pressure according to the type of fruits and vegetables. A method for measuring the hardness of fruits and vegetables, comprising measuring the hardness of fruits and vegetables.
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着し、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする青果類の硬度測定方法。In a state where the contact is in contact with fruits and vegetables, via a self-excited oscillation circuit, the vibration information of the vibrator that vibrates the contact is fed back to a resonance state,
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables, which measures the hardness of fruits and vegetables, based on a change in vibration of a vibrator in contact with the fruits and vegetables via a contactor, based on frequency change information from the self-excited oscillation circuit,
The contactor and the vibrator are attached to the hardness measuring device main body via an elastic member, in a state where the contactors are urged to protrude from the distal end opening of the hardness device main body,
According to the type of fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured at a predetermined contact pressure by controlling an elastic pressure adjusting mechanism that controls an elastic pressure by adjusting a compression length of the elastic member. Kind of hardness measurement method.
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