JP2004309417A

JP2004309417A - 清掃装置および光学特性測定装置

Info

Publication number: JP2004309417A
Application number: JP2003106329A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yamauchi; 真二山内
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】被測定物が載置されたトレイ底部の、測定用の光通路部の清掃を自動で行い、食味測定が正確に連続的に運転することを可能とする。
【解決手段】被測定物が載置されたトレイ底部に測定用の複数の光通路部を有するトレイを適宜間隔を介して順次搬送し、測定部で被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置において、光学特性測定装置部に搬送される搬送直前部に、圧縮空気を用いてトレイ光通路部の清掃装置を配置する。トレイが、所定位置に搬送された時に、トレイのトレイ底部の複数の光通路部の光入出孔に、それぞれ１〜６本の圧縮空気吹き付けノズルをトレイ底面との角度θを１０〜４５°として上向きに配置し、かつ圧縮空気吹き付け時に各圧縮空気吹き付けノズルから噴射した圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転するように配置されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザを用いた青果物非破壊食味（以後、食味と称す）を光学的に測定する光学特性測定装置に関し、詳しくは該光学特性測定装置の、被測定物が載置されたトレイ底部に測定用の複数の光通路部を清掃する清掃装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、青果物の非破壊内部品質検査装置においてはハロゲンランプ等の光源を果実表面にあて、そこからの反射光を分光分析することで内部品質を推定する方法（反射法）が用いられていたが、この方法では果実内部の情報を測定していないために測定誤差が大きかった。この課題を解決するために、現在、果実内部を通ってきた透過光を測定する“透過法”が、反射法の欠点を改善する方法として多くの非破壊測定装置で用いられるようになってきている。
【０００３】
しかし、透過式測定法は、果実内部を透過してきた光を測定するため、得られる光量が極端に弱くなってしまうという問題がある。特に、光源としてハロゲンランプを用いた場合、ハロゲンランプは可視光から赤外光までのあらゆる光の成分を持つことが特徴であるが、青果物に含まれている糖成分など、特定波長域に吸収を持つ成分を定量分析する場合には透過光の分光スペクトル全体を解析に使用するのではなく、吸収に関連のある数波長を使用するだけであるため、この光が青果物に照射された場合、青果物内部で光が吸収と散乱を繰り返すために、透過光は入射光量に比べ極めて弱くなり、その結果、その透過光をバンドルファイバー等に集光し、分光器を用いて分光し、最終的に検出器に届く解析に必要な波長域の光量は極端に小さなものになってしまう。そのため、選果場において、センサーをコンベア内に置くような使用方法（インライン測定）で精度良い測定を行うには、柑橘等の小型果実に限られ、落葉果実やメロン・スイカなどの蔬菜類を測定する場合には問題があった。
【０００４】
また、ハロゲンランプを用いた方法では、果実が大きくなると青果物内部を透過してきた透過光量を少しでも多くする目的から入射光量を多くするため複数のランプを用いる必要がある。この場合、各ランプの品質は必ずしも同一でないため果実へ照射される前に各ランプから出た光の一部分をモニターすることでランプ性能の補正を行っているのが通例である。
【０００５】
透過測定では、各ランプからの光は果実の異なる部位を通り混ざりあった後の透過光が一つのバンドルファイバーに集められて分光されるが、この場合果実内部の様子は各ランプの光が照射される場所で異なるために、得られた透過光における各ランプの寄与を正確に見積ることはできない。そのため、この方法では各ランプの性能やランプをあてる向き等の補正を完全にすることができないため誤差となって現れてしまう。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として、光量がハロゲンランプに比べ飛躍的に強いレーザを用いる方法が開発されている（特許文献１）。この方法では、内部品質を測定する場合にレーザの単色性と光源光量の強さのために透過光を測定することが極めて容易になる。
【０００７】
すなわち、レーザの出射口は一つで十分なので上記の様な複数の光源が原因となる問題は発生せず、分光器等を用いないので分光器に透過光を導入するためのスリットなどの光学系によるロスが発生せず、透過光量はハロゲンランプを使用した方法に比べ十分多くできる。
【０００８】
上記のレーザを用いて、桃、柑橘類、葡萄類、メロン、スイカ、トマトなどの食味を光学的に測定する光学測定装置には、測定の形態にいくつかの方法があり、その一つとして、測定用トレイに被測定物である青果物を載置して搬送し、食味測定をトレイの搬送を停止することなく連続的に行う方法がある（特許文献２）。
【０００９】
この測定方法で用いる搬送トレイの例は、特許文献３に開示されており、具体的には図２に示すような構造を有している。すなわち、黒色のＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂から成り、円柱状のトレイ下側部と、このトレイ下側部から上方側へ突出しその一部を切り欠いて形成された一対の基準面を有する略円柱状のトレイ上側部とでその主要部が構成され、かつ、上記トレイ上側部は２方向対称性を具備するようにその中心が上記トレイ下側部の中心と重なるように配設されている。
【００１０】
また、上記トレイ上側部の上面にはすり鉢状の受部が設けられ、この受部の２方向対称性を具備する位置に断面略円形状の２つのトレイ光通路部が設けられていると共に、一対の上記基準面の各上方部には光反射テープから成る被検知部材が設けられ、かつ、トレイ下側部の底面側略中央部には食味特性測定装置の測定部の上面に設けられた凸條を摺動可能に遊嵌させる凹條が設けられている。トレイ光通路部７は測定光の減衰を少しでも抑制するため、光を反射する光沢のある材料を使用している。
【００１１】
しかし、実際に、青果物選果場で、上記構造のトレイを用い、被測定物である青果物を載置して搬送し、食味測定をトレイの搬送を停止することなく長期間連続的に行うと次のような課題が見出された。
（１）例えばメロンのように表面に微細毛が存在し、それが毛玉のような状態になっている青果物があり、これがメロン本体より分離し、トレイ光通路部光沢面に付着する。
（２）選果場の設備構造によっては、外からの埃が入りやすく、測定装置内に埃が侵入しトレイ光通路部光沢面に付着する。
（３）トレイ搬送設備にはローラコンベアや、ベルトコンベア等が使用されており、駆動部、擦動部から摩耗による微粉が発生し、トレイ光通路部光沢面に付着する。
【００１２】
トレイは上記要因を有する設備の中で繰り返し使用され、のべ搬送移動距離は１日あたり数キロメートル、１シーズン（年間の装置稼動時期）中には、数百キロメートルにも及ぶことになる。このため、上述した原因から種々の微細物質がトレイ光通路部光沢面に付着することになる。微細物質が付着すると、光導入部、散乱光の受光部となるトレイ光通路部の２ヶ所で光の減衰が発生し、本来得られる光量が得られなくなり、食味測定に影響が出る場合がある。
【００１３】
従来、この対策として、定期的に、トレイ光通路部を人手によって掃除して、付着物を除去していた。具体的には、測定処理量が多い大型設備であると、作業員が数千個に及ぶトレイをラインからはずし、個々のトレイの２ヶ所のトレイ光通路部の清掃を行う必要があり、作業量を多く必要としていた。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−５２３４号公報
【特許文献２】
特開平９−３１８５４８号公報
【特許文献３】
特開平９−３１８５４９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、レーザを用いた食味を光学的に測定する光学特性測定装置に用いられる、被測定物が載置されたトレイ底部の、測定用の光通路部の清掃を自動で行い、作業者の作業量を軽減し、食味測定が正確に連続的に運転することを可能とする清掃装置とこれを配置した光学特性測定装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
発明者は、光学特性測定装置の搬送前部に清掃装置を設置し、被測定物が載置されたトレイが、所定位置に搬送された時に、トレイ底部の複数の光通路部の光入出孔に、圧縮空気吹き付けノズルを適切な位置に配置し、圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転するように噴射することによって、微細物質の除去が行えることを見出し、本発明に至った。
【００１７】
すなわち、本発明の請求項１は、被測定物が載置されたトレイ底部に測定用の複数の光通路部を有するトレイを適宜間隔を介して順次搬送し、搬送路中に設けられた測定部で被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置において、光学特性測定装置部に搬送される搬送直前部に、圧縮空気を用いたトレイ光通路部の清掃装置を配置したことを特徴とする光学特性測定装置である。
【００１８】
本発明の請求項２は、請求項１記載の光学特性測定装置の搬送前部に設置された清掃装置であって、被測定物が載置されたトレイが、所定位置に搬送された時に、トレイのトレイ底部の複数の光通路部の光入出孔に、それぞれ１〜６本の圧縮空気吹き付けノズルをトレイ底面との角度θを１０〜４５°として上向きに配置し、かつ圧縮空気吹き付け時に各圧縮空気吹き付けノズルから噴射した圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転するように配置されていることを特徴とする清掃装置である。
【００１９】
本発明の請求項３は、被測定物が載置されたトレイが、搬送路を移動し清掃装置部所定位置に到達することをセンサーで検出し、圧縮空気の電磁バルブを同期して開閉し、０．３〜０．８ＭＰａの圧力で、０．０５から０．２５秒間圧縮空気を噴射させることを特徴とする請求項２記載の清掃装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の光学特性測定装置のレイアウトを図１に示す。本装置１０は、搬入コンベア１と、トレイ整列機２と、清掃装置３と、食味測定装置４と、搬出コンベア５から構成される。トレイ６（図２〜４参照）は、搬入コンベア１の手前の荷受ライン（図示せず）から本装置の搬入コンベア１、トレイ整列機２、清掃装置３、食味測定装置４、搬出コンベア５と搬送され、次の選果ライン（図示せず。光学特性測定装置測定結果に基づき選別を行うライン）に送られる。選果後、トレイ６は自動あるいは手動で回収され、荷受ラインに搬送され、繰り返し使用されることとなる。
【００２１】
本装置１０で使用されるトレイ（トレイ本体）６は図２に示すような形状を有しており、図２に示すようにトレイ底部に２箇所の光通路部９、９‘があり、一方の光通路部９を通って測定入射レーザ光が青果物２０に照射され、青果物内部を透過した光が、他方のトレイ光通路部９’を通り、食味測定装置の光検出装置に伝わる。
【００２２】
本装置１０で使用されるトレイ６と、トレイ底部が清掃装置３に到達したときのトレイ６に対する圧縮空気吹き付けノズル８の配置を図３に示す。また、図４には、トレイ底部から見たトレイ底部の複数の光通路部９、９‘（それらの内壁７は光沢めっきが施されている）の光入出孔と圧縮空気吹き付けノズル８との配置を示す。
【００２３】
光通路部９、９‘の光入出孔それぞれに対して、１〜６本の圧縮空気吹き付けノズル８（図４では２つだけを示す）をトレイ底面との角度θを１０〜４５°として上向きに配置し、かつ圧縮空気吹き付け時に各圧縮空気吹き付けノズル８から噴射した圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転し、渦巻き状に流れるように配置されている。圧縮空気吹き付けノズル８とトレイ底面との角度θが１０〜４５°からはずれると、例えば、１０°未満であると、トレイ光通路部内に空気が入りづらくなり、渦巻き状の流れが良好に形成できず、清掃効果が十分でなく、好ましくない。また、４５°を超えると渦巻き状の流れが良好に形成できず、清掃効果が十分でなく、好ましくない。また、圧縮空気吹き付け時に各圧縮空気吹き付けノズルから噴射した圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転し、渦巻き状に流れるように配置されていないと、清掃効果が得られないので好ましくない。
【００２４】
ノズルの本数は１〜６本が好ましい。望ましくは、２〜３本である。６本を越えると、ノズルの配置が難しくなるし、微細物質の除去効果としても本数を多くした効果は少なく、好ましくない。
【００２５】
本装置では、被測定物が載置されたトレイが、搬送路を移動し、清掃装置３の所定位置に到達することを光センサー（図示せず）で検出するが、光センサーの入力信号と圧縮空気の噴射を制御する電磁バルブの開閉の制御出力を、図５に示すように制御する。光センサーの出力を、例えば、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）に入力し、Ｔ１の時間後、Ｔ２の時間電磁バルブを開き、圧縮空気を噴射させる。ここで、Ｔ１は光センサー位置からトレイが搬送され清掃装置のノズル設置位置に到達するまでの待ち時間であり、Ｔ２は圧縮空気噴射時間である。
【００２６】
このようにして、被測定物が載置されたトレイが、所定位置に搬送された時に、トレイのトレイ底部の光通路部の光入出孔に、それぞれ圧縮空気吹き付けノズルから噴射した圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転し渦巻き状の流れ１１を作り、トレイ光通路部の微細付着物質を除去する。
【００２７】
トレイ光通路部に用いる圧縮空気は、例えば選果ラインの設備駆動用の圧縮空気を使用できる。駆動用圧縮空気をそのまま使用すると、圧縮空気中の水分、油分、ダストがそのままトレイ光通路部に付着するため、光通路部に微細物質が付着しやすくなるため、エアフィルターを使用し、水分、油分、ダストを除去し、清浄化した空気を使用することが望ましい。
【００２８】
また、圧縮空気の電磁バルブ（図示せず）を同期して開閉し、圧縮空気を噴射させる時、圧力は、０．３〜０．８ＭＰａで、０．０５から０．２５秒間圧縮空気を噴射させることが好ましい。上記範囲をはずれて、圧力が０．３ＭＰａ未満であると、清掃効果が無くなり、０．８ＭＰａを超えると、トレイ上に載置されている青果物に損傷を与えたり、空気の噴射力によりトレイ上の青果物のバランスを大きく崩し、落下させることがあり好ましくない。噴射時間はトレイの搬送速度によって適宜選択されるが、上記圧力を条件とした場合０．０５から０．２５秒間圧縮空気を噴射させることで清掃効果が確保される。好ましくは０．１５〜０．２５秒が良い。
【００２９】
【実施例】
図１に示すレイアウトの、食味測定装置４と、トレイ整列機２と、搬入コンベア１と、清掃装置３と、搬出コンベア５から構成される光学特性測定装置を使用した。本装置は、食味測定装置４と、トレイ整列機２と、搬入コンベア１と、清掃装置３と、搬出コンベア５から構成され、トレイ６は、搬入コンベア手前の荷受ライン（図示せず）から本装置の搬入コンベア１、トレイ整列機２、清掃装置３、食味測定装置４、搬出コンベア５と搬送され、次の選果ライン（図示せず）（光学特性測定装置測定結果に基づき選別を行うライン）に送られる。選果後、トレイは自動あるいは手動で回収され、荷受ラインに搬送され、繰り返し使用されることとなる。
【００３０】
本装置で使用したトレイは図２に示すような形状を有し、トレイの直径は２００ｍｍであり、光通路部の内径は２７ｍｍのものを使用した。図３に示すようにトレイ底部に光通路部９、９‘が２ヶ所あり、一方の光通路部９を通って測定入射レーザ光が青果物２０に照射され、青果物内部を透過した光が、他方のトレイ光通路部９’を通り、食味測定装置の光検出装置に伝わる。光通路部９、９‘の２ヶ所の光入出孔の間隔は６４ｍｍである。
【００３１】
本装置で使用されるトレイと、トレイ底部が清掃装置部に到達したときのトレイと圧縮空気吹き付けノズルとの配置を図３に示す。また、図４には、トレイ底部から見たトレイ底部の複数の光通路部の光入出孔と圧縮空気吹き付けノズルとの配置を示す。ノズルの内径は２ｍｍで外径は４ｍｍである。
【００３２】
トレイ光通路部に噴射する圧縮空気は、選果ラインの設備駆動用の圧縮空気を使用した。駆動用圧縮空気をそのまま使用すると、圧縮空気中の水分、油分、ダストがそのままトレイ光通路部に付着するため、エアフィルターを使用し、水分、油分、ダストを除去し、清浄化した空気を使用した。
【００３３】
図４に示す、トレイ底部から見たトレイ底部の複数の光通路部の光入出孔と圧縮空気吹き付けノズルとの配置をとり、圧縮空気吹き付け時に各圧縮空気吹き付けノズルから噴射した圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転し、渦巻き状に流れるようにした配置を用いた。青果物としてメロンを用い、トレイに載置し、前記条件で、光通路部９，９‘の光入出孔それぞれに対して圧縮空気を噴射する時の、圧縮空気吹き付けノズル本数、トレイ底面との角度θ、圧縮空気吹き付け圧力、噴射時間を変え、実施例として、試験１８、２７〜２９、３３〜３４、３７〜３９を、比較例として、試験１〜１７、１９〜２６、３０〜３２、３５〜３６、４０の試験を行った。
【００３４】
結果を下記の表１に示す。実施例である試験１８、２７〜２９、３３〜３４、３７〜３９において、トレイの光通路部の清浄度の目視検査を行ったところ、付着物は除去され、清浄な状態が得られた。一方、比較例である試験１〜１７、１９〜２６、３０〜３２、３５〜３６、４０では、ごみの付着が残っており、条件によっては、トレイ上に載置されているメロンが揺れ不安定になった。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【発明の効果】
本発明によって、光学特性測定装置の搬送前部に清掃装置を設置し、被測定物が載置されたトレイが、所定位置に搬送された時に、トレイ底部の複数の光通路部の光入出孔に、圧縮空気吹き付けノズルを適切な位置に配置し、圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転し渦巻き状に噴射することによって、付着していた微細物質の除去が行え、トレイ底部の複数の光通路部内壁を清浄にできることによって、光学特性測定装置の長期間連続運転が可能となり、また手作業による付着物の除去が不要となり、安定して食味測定が行えるようになる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の光学特性測定装置のレイアウトを示す概略図である。
【図２】図２は本発明で用いられる搬送トレイの形状を示す上部から見た斜視図である。
【図３】図３はトレイと圧縮空気吹き付けノズルの位置関係を側面より示す側面図である。
【図４】図４はトレイと圧縮空気吹き付けノズルの位置関係を下面より示す底面図である。
【図５】図５は、センサーの入力信号と圧縮空気の噴射を制御する電磁バルブの開閉の制御出力のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
１搬入コンベア
２トレイ整列機
３清掃装置
４食味測定装置
５搬出コンベア
６トレイ本体
７トレイ光通路部内壁（表面光沢めっき）
８ノズル
９、９’ 光通路部
１０光学特性測定装置
１１渦巻き状圧縮空気流れ
２０青果物

Claims

被測定物が載置されたトレイ底部に測定用の複数の光通路部を有するトレイを適宜間隔を介して順次搬送し、搬送路中に設けられた測定部で被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置において、光学特性測定装置部に搬送される搬送直前部に、圧縮空気を用いたトレイ光通路部の清掃装置を配置したことを特徴とする光学特性測定装置。
請求項１記載の光学特性測定装置の搬送前部に設置された清掃装置であって、被測定物が載置されたトレイが、所定位置に搬送された時に、トレイのトレイ底部の複数の光通路部の光入出孔に、それぞれ１〜６本の圧縮空気吹き付けノズルをトレイ底面との角度θを１０〜４５°として上向きに配置し、かつ圧縮空気吹き付け時に各圧縮空気吹き付けノズルから噴射した圧縮空気が光通路部内壁に沿って同方向に回転するように配置されていることを特徴とする清掃装置。
被測定物が載置されたトレイが、搬送路を移動し清掃装置部所定位置に到達することをセンサーで検出し、圧縮空気の電磁バルブを同期して開閉し、０．３〜０．８ＭＰａの圧力で、０．０５から０．２５秒間圧縮空気を噴射させることを特徴とする請求項２記載の清掃装置。