JP2004361347A - 農産物非破壊品質判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で精度のよい光軸合わせを可能とし、メンテナンス性にすぐれた農産物非破壊品質判定装置を提供する。
【解決手段】農産物（サンプル１５）を搬送するための搬送装置２と、投光手段１７及び受光手段１８が対向して配置される測定部３とを有し、搬送装置２に載置される載置台５０にサンプル１５を載せ、搬送装置２によってサンプル１５を測定部３へと搬送し、該測定部３にてサンプル１５を透過した光に基づいてサンプル１５の品質判定を行う農産物非破壊品質判定装置１において、前記投光手段１７と受光手段１８とを一体の支持部材（投光・受光ステー１０）にて支持した。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イチゴ、トマト、ミカン等の農産物中に含まれる糖度等の内部品質を非破壊で判定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
農産物を破壊することなく、農産物の糖度や酸度等の内部品質を判定する非破壊品質判定装置として従来から知られているものに、搬送手段により搬送される農産物に赤外光やレーザー光等の光を照射して、この農産物を透過した光を分析することによって農産物の糖度（甘味）や酸度（酸味）等の内部品質を判定するように構成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
このような農産物非破壊品質判定装置においては、例えば、光を農産物に照射するための投光手段を、搬送手段の一側方に配置するとともに農産物を透過した光を受光するための受光手段を該搬送手段の他側方に配置していた。そして、この投光手段と受光手段とはそれぞれ別の支持部材によって支持されていた。
また、被測定物である農産物がミカンやリンゴ等の比較的大きな果実の場合、目視によって光軸合わせをする程度で実用上は問題なく判定作業が行われていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２８０８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記ような従来の農産物非破壊判定装置においては、投光手段と受光手段とがそれぞれ別部材によって支持されているため、光軸合わせが困難であり、メンテナンス性が良くなかった。
また、被測定物がイチゴ等の比較的小さい果実の場合、光源の電圧を下げた状態で判定を行うので、感度の良い品質の判定をするためには厳密な光軸合わせが必要となる。
そこで、本発明は、簡単な構造で精度のよい光軸合わせを可能とし、メンテナンス性にすぐれた農産物非破壊品質判定装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、農産物を搬送するための搬送手段と、投光手段及び受光手段が対向して配置される測定部とを有し、搬送手段に載置される載置台に農産物を載せ、搬送手段によって農産物を測定部へと搬送し、該測定部にて農産物を透過した光に基づいて農産物の品質判定を行う農産物非破壊品質判定装置において、前記投光手段と受光手段とを一体の支持部材にて支持したものである。
【０００７】
請求項２においては、前記支持部材を、搬送方向に対してコ字状とし、上下左右一側に開口部を設けたものである。
【０００８】
請求項３においては、前記測定部の投光手段及び受光手段を上下に対向して配置し、農産物に対して上方向または下方向から光を照射するものである。
【０００９】
請求項４においては、前記測定部において、同一軸心上に投光手段及び受光手段を嵌合する投光側筒部と受光側筒部、及び、該投光側筒部と受光側筒部とを連結する連結筒を設けた光軸調整用治具で光軸合わせを行うものである。
【００１０】
請求項５においては、前記載置台に光学系補正用の標準物を取り付けて前記測定部にて定期的に測定し、この測定値に基づき、該測定値の補正を行うものである。
【００１１】
請求項６においては、前記測定部の前工程に重量測定部を設け、該重量測定部にて搬送される農産物の重量を測定し、該重量測定値に対応する重量データを用いて、前記測定部にて得られた測定結果の補正を行うものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の農産物非破壊品質判定装置の全体構成を示す背面図、図２同じく平面図、図３は上流側から見た測定部を示す図、図４は治具使用状態を示す図、図５は搬送装置を示す側面図、図６は防塵方法の一実施例を示す図、図７は筐体一部開口状態を示す斜視図、図８は載置台を示す側面断面図、図９は検出カメラを用いた場合の一実施例を示す平面図、図１０は同じく別実施例を示す図、図１１は投光される光の波長と透過光強度との関係を示すグラフ、図１２は測定部に減光部材を用いた場合を示す図、図１３は載置台の孔部をスリットの代用とした場合の説明図、図１４は標準物を具備した光学系補正専用載置台を示す図である。
【００１３】
まず、農産物非破壊品質判定装置（以下、「品質判定装置」）１の構成について図１及び図２を用いて説明する。なお、以下では、便宜上、農産物の搬送方向を前後方向（下流側が前方）とし、水平面内で搬送方向と直交する方向を左右（横）方向としている。
品質判定装置１は、搬送手段である搬送装置２、測定部３、制御装置４、供給部及び選別部などから構成される。そして、品質判定の対象となるイチゴやトマト等の農産物（以下、サンプル１５）は、供給部において搬送装置２の搬送面にセット（載置）されるパンやバケット等の載置台５０上に載置され、搬送装置２によって搬送経路を上流側（供給部側）から下流側（選別部側）へ向かって搬送され搬送経路の途中に設けられた測定部３にて測定された後、測定結果に基づいて選別部にて選別される。
【００１４】
前記測定部３は投光手段１７や受光手段１８等から構成されており、外部からの光を遮断するために筐体６０内に設けられている。該筐体６０は、略直方体の箱状となっており、その六面が壁などで覆われ内部に光が入らないようになっており、底面の四隅に設けられた脚部６０ｆにて支持されている。また、該筐体６０は、その内部を仕切り板６１によって上下に二分割されており、この二分割されたうち上部空間はさらに支持壁６２によって左右方向略中央から二分割されている。この支持壁６２によって仕切られた上部空間の右側には制御装置４が収納され、同じく左側には測定部３が設けられている。そして、筐体６０において、サンプル１５搬送方向に対して上流側の面及び下流側の面のそれぞれ左側（測定部３側）には、上流側開口部６０ａ及び下流側開口部６０ｂが設けられ、これら開口部を前記搬送装置２が貫通する構造となっている。
前記上流側開口部６０ａ及び下流側開口部６０ｂには、外部の光が筐体６０内部へ進入するのを防ぐための遮光手段６３及び６４が垂設されている。遮光手段６３・６４は布やゴムシート等で構成され、複数のスリットが縦方向に設けられており、サンプル１５の搬送を妨げることなく外部から筐体６０内への光の差し込みを遮断している。
【００１５】
さらに、図３に示すように、測定部３への入口である筐体６０の上流側開口部６０ａは、その搬送面からの高さを、前記受光手段１８の鏡筒１８ｂの下端よりも低く形成されている。つまり、上流側開口部６０ａの高さと、測定部空間内にその一端を有する機器などの最下端位置の高さとの間に、差ｄを設けている。要するに、上流側開口部６０ａを測定部３の測定部空間の高さよりも低くしているのである。
このように上流側開口部６０ａの高さを設定することによって、そのまま搬送されれば受光手段１８の下端部に接触するような異常に大きなサンプルが搬送された場合でも、この筐体６０に形成された上流側開口部６０ａによって筐体６０内に入る前に引っかかり、この大きなサンプルが測定部３へ搬送されて行くのを防止できる。よって、測定部３での受光手段１８等の破損や汚れ、また光軸のズレ等を防ぐことが可能となる。
【００１６】
また、仕切り板６１によって仕切られた下部空間内には、前記光源ユニット８、該光源ユニット８等に電力を供給するための電源５などが収納されている。そしてこの光源ユニット８と光ファイバー等の通信ケーブル１９を介して接続された前記測定部３の投光手段１７から光が照射されるのである。
このように、本実施例では、投光手段１７の光源を前記制御装置４のボックス内に組み込むことなく、別置きの光源ユニット８としているので、測定部３の構成機器であるセンサ類などから離れた位置に設置することができ、光源作動時にこの光源から発生する熱による影響を抑えることが可能となる。よって、測定部３に関する機器の寿命延長や、熱の影響による誤作動を防止することができる。
さらに、この光源ユニット８を構成する光源ランプ等は消耗品であり、光源ユニット８を別置きにすることで、消耗品の交換などのメンテナンスが容易となっている。
【００１７】
このような品質判定装置１の搬送経路の途中にて、筐体６０内に配置された測定部３において、投光手段１７及び受光手段１８等によって個々のサンプル１５に対する透過光が検出される。そして受光手段１８にて受光された透過光に基づくデータが通信ケーブル２０を介して制御装置４へ送信され、このデータが制御装置４にて解析され、サンプル１５毎の吸光度などから糖度や酸度が算出されて内部品質が判定される。
【００１８】
なお、本実施例では、近赤外分光法を用いて農産物の糖度や酸度などの内部品質を判定する場合について説明しているが、他の判定法を適用してもよい。ここで「近赤外分光法」とは、農産物等の対象物に近赤外光（以下、単に「光」ともいう。）を照射し、透過光や反射光を測定することにより、農産物の糖度や酸度などの内部成分を判定する方法である。
【００１９】
続いて、測定部３の詳細について図３を用いて説明する。
測定部３では、下方に近赤外領域の波長の光を発するランプまたはＬＥＤ等の投光手段１７が備えられ、上方に該投光手段１７から照射された光を受光するためのフォトダイオードやフォトトランジスタやＣＣＤ等の光センサーである受光手段１８が備えられている。そしてこれら投光手段１７及び受光手段１８は、一体の支持部材である投光・受光ステー１０によって支持されている。
【００２０】
該投光・受光ステー１０は、平面視略長方径の下支持部１０ａ、該下支持部１０ａと対向して設けられる平面視略三角形の上支持部１０ｂ及び垂直部１０ｃが板状の部材を折り曲げることによって形成され、搬送方向左右一側（本実施例では左側）に開口部を有するコ字状の部材となっている。そして、下支持部１０ａの前記開口部側（左側）には投光手段１７がフランジ２１を介して支持され、上支持部１０ｂの同じく開口部側には受光手段１８がフランジ２２を介して支持され、これら投光手段１７及び受光手段１８は互いに上下方向に位置を合わせて配置され、その光軸を鉛直方向としている。また、これら投光手段１７及び受光手段１８は光軸合わせを可能とするため、投光・受光ステー１０において位置調節可能に支持されている。なお、上方に投光手段１７、下方に受光手段１８を配置する構造としてもよい。
【００２１】
こうして投光手段１７及び受光手段１８が支持固定された投光・受光ステー１０を、筐体６０の支持壁６２に、ブラケット７１・７１を介するなどしてボルト締結され所定位置に固設されている。そして、この投光・受光ステー１０によって囲まれる空間、即ち上下に配置された投光手段１７及び受光手段１８の間に、搬送装置２の搬送経路が位置している。
つまり、従来においては投光手段１７及び受光手段１８はそれぞれ別部材によって支持されていたが、本発明に係る測定部３においては、この投光・受光ステー１０によって投光手段１７及び受光手段１８を一体的に支持しているのである。
【００２２】
このように、一体の支持部材である投光・受光ステー１０によって投光手段１７と受光手段１８とを一体的に支持する構造にすることによって、投光・受光ステー１０において投光手段１７と受光手段１８との光軸合わせを予めある程度行った状態で、該投光・受光ステー１０を筐体６０内の支持壁６２に取り付けることができる。よって、投光手段１７及び受光手段１８を取り外し、再び取り付ける際の光軸合わせが容易となるのである。
【００２３】
また、この投光・受光ステー１０を用いて光軸を鉛直方向に設定するように投光手段１７及び受光手段１８を支持し、該投光・受光ステー１０によって囲まれた空間を、地面に対して水平方向に搬送装置２の搬送経路が通過して行くので、上述したようにコ字状の投光・受光ステー１０では搬送方向左右一側（本実施例では左側）に開口部を有することとなる。つまり、搬送方向の左右一側に開口部を有する投光・受光ステー１０を用い、光軸を鉛直方向に設定することによって、該開口部側が光軸方向及びサンプル搬送方向のどちらとも干渉しない位置となり、横方向、即ち搬送面に対して平行かつ搬送方向に対して垂直に光軸を設定した場合と比較して、光軸合わせや清掃などの光学系のメンテナンスが容易となる。さらに、投光・受光ステー１０の搬送方向左右一側が開口されているため、後述する搬送装置２が、品質判定装置１本体に対して独立した構造となっているため、該搬送装置２を取り付けたり取り外したりする作業が容易となり、搬送装置２についてのメンテナンス性の向上も図れる。
【００２４】
また、同じく図３に示すように、投光手段１７の鏡筒１７ｂの上端には、品質判定に必要な光を透過するガラスフィルタ等のフィルタ７２を取り付けることもできる。このフィルタ７２は、投光レンズ１７ａの有効径よりも大きい径のものとなっている。
このように、投光手段１７の鏡筒１７ｂの上方にフィルタ７２を取り付けることによって投光レンズ１７ａをゴミやホコリ等から保護することができる。つまり、投光レンズ１７ａを直接布などで掃除する場合の、該投光レンズ１７ａに傷がついたり、レンズの端に残った汚れによって透過率の低下や乱反射などが生じたり等の不具合を防ぐことができるのである。また、このフィルタ７２の径を投光レンズ１７ａの有効径よりも大きくすることによって、フィルタ７２を拭いた時などに該フィルタ７２の端に拭き残しがあったとしても、投光レンズ１７ａから照射される光量が低減することを防げるのである。
【００２５】
さらに、フィルタ７２についた汚れやホコリ等によって生じる不具合は、該フィルタ７２を取り外して掃除するか、または定期的にフィルタ７２を交換することによって解消でき、投光レンズ１７ａを取り外したり、交換したりする必要がなくなるので、メンテナンス性の向上や省コスト化が図れる。なお、受光手段１８側の受光部１８ａがレンズ等の場合、受光手段１８側にこのようなフィルタを用いることによっても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
次に、前記投光手段１７の投光レンズ１７ａや、受光手段１８の受光部１８ａにおける防塵対策について説明する。
図３に示すように、前記投光手段１７の投光レンズ１７ａの近傍には、該投光レンズ１７ａに付着したホコリ等を吹き飛ばすためのファン７３が設けられている。本実施例においてファン７３は、該ファン７３に内蔵されたモータによって駆動し、筐体６０の左側壁６０ｃと支持壁６２にボルト等によって架設されたステー６５に取り付けられ、投光レンズ１７ａの搬送方向上流側に配設されている。そして、搬送方向下流側に向けて送風することによって、投光レンズ１７ａに付着した塵やホコリ等を吹き飛ばすようにしている。
【００２７】
また、別実施例として、前記光源ユニット８本体に温度上昇を抑制するための冷却ファンを取り付け、この冷却ファンによって取り込まれた外気が排出される排風口を、仕切り板６１を貫通させることにより、筐体６０の測定部３が設けられている空間に連通させ、パイプ等を用いてこの風を投光レンズ１７ａや受光部１８ａに導くようにすることによっても同様の効果を得ることができる。
さらに別実施例として、図６に示すように、除塵用のエアガン７４及び７５を、前記投光・受光ステー１０または支持壁６２などの測定部３近傍に固設されたステー７４ａ及び７５ａ等を介して設け、一方のエアガン７４は投光レンズ１７ａに向けて、他方のエアガン７５は受光部１８ａに向けてそれぞれエアを定期的に吹き付け、レンズに付着したホコリ等を吹き飛ばすような構造とすることもできる。
【００２８】
このように、投光レンズ１７ａ及び受光部１８ａに風を送ることにより、レンズに付着したゴミやホコリを除去することによって、光強度が安定し、測定誤差を少なくすることができる。さらに、光源電圧が高電圧になった時、投光レンズ１７ａ上でホコリ等が発火することも防げ、安全面から見ても優れたものとなる。
【００２９】
このような構造の測定部３において、電源５から電力が供給される光源ユニット８の信号が通信ケーブル１９を介して投光手段１７へと送られ、該投光手段１７から載置台５０に載置されたサンプル１５に対して光が照射され、この光のうち所定波長の光がサンプル１５に含まれる内部成分により吸収され、それ以外の光はサンプル１５を透過する。そしてこのサンプル１５を透過した光は受光手段１８により検出される。この受光手段１８によって検出された透過光に基づくデータが通信ケーブル２０を介して制御装置４に出力され、該制御装置４でサンプル１５の吸光度を算出することにより、サンプル１５の糖度や酸度等の内部品質を判定する構造としている。なお、測定部３における「測定」とは、測定部３において、投光手段１７によりサンプル１５に光を照射し、受光手段１８によりサンプル１５を透過した光を検出することを意味するものとする。
【００３０】
続いて、前記投光・受光ステー１０に支持固定される投光手段１７と受光手段１８の光軸合わせの際に用いる専用の治具８０について説明する。
図４に示すように、治具８０は、投光手段１７の鏡筒１７ｂを挿入する投光側筒部８１、受光手段１８の鏡筒１８ｂを挿入する受光側筒部８２、及びこれらを連結する連結筒８３とからなり、投光側筒部８１、受光側筒部８２及び連結筒８３が同心配置されかつ一体的に形成され、内部を光が通過できる構造となっている。
【００３１】
前記治具８０の投光側筒部８１は、その内径を投光手段１７の鏡筒１７ｂの外径と略同一としており、また、受光側筒部８２は、その内径を受光手段１８の鏡筒１８ｂの外径と略同一としている。つまり、投光側筒部８１は投光手段１７の鏡筒１７ｂに、受光側筒部８２は受光手段１８の鏡筒１８ｂに、それぞれ隙間なく挿入できるような形状となっている。
また、連結筒８３は、筒部８３ａ、８３ｂのように、径の異なる複数の筒を隙間のないように重ね合わせること等によって伸縮可能な構造としている。
【００３２】
このような構造の治具８０を用いて光軸合わせをする際には、前記投光・受光ステー１０に予め投光手段１７及び受光手段１８を固定せずに支持した状態、即ち位置調節可能な状態にしておく。そして、連結筒８３を縮めることによって、治具８０の全長を、投光手段１７の鏡筒１７ｂの上端から、受光手段１８の鏡筒１８ｂの下端までの距離より短くなるようにし、投光手段１７の鏡筒１７ｂの投光・受光ステー１０の下支持部１０ａから突出した部分に投光側筒部８１を嵌め込む。それから、連結筒８３を伸ばし、受光側筒部８２を同様にして受光手段１８の鏡筒１８ｂに嵌めこむ。そして、この治具８０によって投光手段１７と受光手段１８とが一体的となった状態で、投光手段１７及び受光手段１８を前記投光・受光ステー１０の下支持部１０ａ及び上支持部１０ｂにそれぞれフランジ２１及び２２を介して固定する。このように、この治具８０に投光手段１７と受光手段１８とを嵌め込むことによって自動的に光軸合わせができるようになっている。
なお、該治具８０の構造及び形状は本実施例に限定されるものではなく、例えば、前記連結筒８３を二分割として、投光側筒部８１と受光側筒部８２とを別体とし、それぞれ投光手段１７の鏡筒１７ｂ及び受光手段１８の鏡筒１８ｂに嵌め込んだ後に、それぞれを、別途連結部材などを用いて同心となるように連結する構造とする等、同様の効果が得られるものであればよい。
【００３３】
このように、投光手段１７と受光手段１８の光軸合わせを行う際に専用の治具８０を用いることによって、投光手段１７と受光手段１８との精度の高い光軸合わせを容易にすることが可能となる。よって、サンプル１５が比較的小さいイチゴ等のように、光源電圧を下げた状態で測定するために厳密な光軸合わせが必要な農産物の場合に、特に効果を発揮するのである。
【００３４】
続いて、搬送手段である搬送装置２について図３及び図５を用いて説明する。
搬送手段である搬送装置２は、搬送ベルト１１・１１によるベルトコンベア方式としている。この搬送装置２において、コンベア１４の始端部または終端部近傍のコンベア１４の搬送面と反対面側、即ち搬送ベルト１１・１１等の支持フレーム１６の底面側に駆動ケース２４が設けられ、該駆動ケース２４内には伝動モータ等の駆動装置２５、該駆動装置２５から突出した駆動軸に固定された駆動プーリ２６及び伝動プーリ２７が収納され、この伝動プーリ２７の上方であって搬送方向前後にはテンションプーリ２８・２９が配置されている。そして、コンベア１４始端部及び終端部には従動プーリ３０・３１が支承されており、この従動プーリ３０・３１及び前記伝動プーリ２７に前記搬送ベルト１１・１１が張設されている。そして、コンベア１４の始端部及び終端部において、左右両側に脚部３２及び３３が設けられ、これら脚部３２及び３３によってコンベア１４が支持されている。
【００３５】
このような構成のコンベア１４において、駆動装置２５の駆動力が、該駆動装置２５から突出した駆動軸に固定された駆動プーリ２６から駆動ケース２４内に支承された伝動プーリ２７へと伝動ベルト３６を介して伝達され、この伝動プーリ２７の回転によって、該伝動プーリ２７及び従動プーリ３０・３１に張設された搬送ベルト１１・１１が駆動するようになっている。そしてこの搬送ベルト１１・１１の張力は前記テンションプーリ２８・２９によって調整するようにしている。
なお、コンベア１４の搬送速度や移動量などは前記駆動装置２５に取り付けられたエンコーダ３７に接続された図示せぬコントローラによって制御されている。
【００３６】
そして、コンベア１４は、該コンベア１４の搬送方向に対して左右略中央部に投光手段１７及び受光手段１８間の光路を確保するための空間を有する構造としている。つまり、コンベア１４において張設される搬送ベルトを、搬送方向に対して左右両側に分割して配置した搬送ベルト１１・１１とし、該搬送ベルト１１・１１間に隙間を設けている。この隙間は、サンプル１５を載せる載置台５０が落ちることなく、かつ投光手段１７からサンプル１５の品質判定に十分な光量が通過できる間隔としている。
また、測定部３における、コンベア１４の支持フレーム１６の底面にも、投光手段１７から照射される光の経路を確保するための切欠き１６ａ（図３）が形成されている。
【００３７】
このように、コンベア１４の搬送ベルト１１・１１を、左右両側に設け、該搬送ベルト１１・１１間に空間を設けて張設し、支持フレーム１６に切欠き１６ａを設けることによって、上述したような測定部において、上下方向を光路とする測定部３によってサンプル１５の品質判定が可能となる。なお、搬送ベルト１１・１１間の間隔及び支持フレーム１６に設けられた切欠き１６ａの大きさは、投光手段１７の投光レンズ１７ａから投光され、パン５０上の農産物１５に照射される光を遮らないようにそれぞれ設定されている。
【００３８】
このように、前記搬送装置２は独立駆動可能な構造となっている。すなわち、搬送装置２からなる搬送系と、測定部３等からなるの光学系とが分離独立した構造となっており、どちらか一方を設置した後でも、もう一方を据え付け、組み立てられる構造となっている。つまり、図７に示すように、搬送装置２は独立した駆動部（駆動ケース２４）及び支持部（脚部３２・３３）を有しており、また、測定部３においては、上述したように、投光・受光ステー１０が搬送方向の左右一側に開口部を有しているので、この投光・受光ステー１０の開口部側、即ち筐体６０の一側面（本実施例では左側面）を開口蓋６６とし、この開口蓋６６を取り外した状態で搬送系及び光学系をそれぞれ設置し、開口蓋６６を取り付けることによって筐体６０内を暗室としている。
【００３９】
このように搬送系と光学系とを分離独立した構造とすることによって、それぞれの装置を調整したりメンテナンスしたりする作業が容易となる。また、光学系が搬送系の振動その他の影響を受けることなく、高精度な光学計測が可能となる。
【００４０】
なお、前記筐体６０の開口蓋６６は、図７に示す形状に限定されず、測定部３を覆う部分を別体のボックスケースとしたり、該開口蓋６６の一端を筐体６０に支承して開閉可能な構造としたりすることもできる。
そしてこのように前記開口蓋６６を開閉可能な構造にした場合、該開口蓋６６を開けることによって光源ユニット８や搬送装置２の電源５が切れるような構造とすることが可能である。つまり、安全スイッチ等を設け、開口蓋６６の開閉と電源５の入切を連動させて、開口蓋６６を開けた場合に、電源５からの電力の供給が止まる構造としている。こうすることにより、メンテナンス時などに電源を切り忘れた状態で開口蓋６６を開口した場合に、投光手段１７から投光される光が直接目に入ったり、搬送装置２のコンベア１４等の機械的稼動部との接触によってケガをしたりすることが防止でき、安全性の向上を図ることができる。
【００４１】
このような搬送装置２の上流側かつ筐体６０の外部で載置台５０の左右略中央に載置されたサンプル１５は、搬送装置２が駆動することにより搬送経路を上流から下流（図３の手前側から奥側）に向けて順次搬送され、上流側開口部６０ａから筐体６０内に入り、筐体６０内部の搬送経路途中に配設された測定部３により非破壊で品質判定された後、下流側開口部６０ｂより筐体６０外部に搬送され、選別部において測定部３の判定結果に基づいて選別されるのである。
【００４２】
続いて、サンプル１５の載置台５０の構造ついて説明する。
図８に示すように、本発明に係る載置台５０は、ゴム等の弾性体や合成樹脂などから構成されており、サンプル１５を載せるための載置面５１ｂを有する皿部５１と、該皿部５１の下方において空間を形成する略円筒状の中空部材である筒部５２とが一体形成されている。そして該載置台５０は、測定に直接関係しない光の透過を防ぐため、遮光性のある材質から構成されている。
前記皿部５１の載置面５１ｂは、中心部にかけて窪んだ碗型となっており、この載置面５１ｂ及び筒部５２の底面５２ｂの中心部には、それぞれ孔部５１ａ及び５２ａが穿設されて、投光手段１７から照射される光の経路を確保している。そして、測定する農産物の種類に応じた大きさの孔部５１ａ及び５２ａを有する載置台５０を複数用意している。このように、載置面５１ｂを碗型にすることで、サンプル１５の形状が平らな場合、安定した状態で載置することができる。さらに、供給部における載置台５０へのサンプル１５の載置が、作業者による手載せの場合にも、サンプル１５がこぼれ落ちにくく置きやすい形状となっている。
【００４３】
このように載置台５０には、前記搬送装置２のコンベア１４とともに投光手段１７から照射される光の経路を確保しているので、測定部３において投光手段１７と受光手段１８とがコンベア１４を上下方向に貫通する光路をなす測定部３を有する品質判定装置１において好適なものとなる。よって、投光手段１７及び受光手段１８を、コンベア１４を挟んで上下に対向させて配置することが可能となり、従来のように投光手段１７及び受光手段１８をコンベア１４の両側方に配置し、搬送方向に直交する横方向の光を農産物に照射する場合と比較して、省スペース化が図れ、選果場などの複数の搬送レーンがある場合に適するものとなる。さらに、上下方向に光路を設定することで、コンベア１４に複数列に亘って農産物を搬送しながら個々の農産物の品質判定を行う場合等にも適用でき、より汎用性が増すのである。また、搬送方向左右のスペースが確保できるため、このスペースから、投光手段１７から受光手段１８までの光路長を容易に測定することができ、この測定結果を、実際の測定で得られた測定値を補正する際に反映させることができる。
【００４４】
また、上下方向に光路を設定することで、前記載置台５０の皿部５１に載置されたサンプル１５が平らな形状を有したり小さかったりして、側面視で皿部５１の上端からはみ出ない場合にも測定が可能となる。さらに、上下方向の光路長を短く設定することができるので、少ない出力で測定に十分な光量を得ることができるのである。
【００４５】
ところで、測定部３においては、投光手段１７及び受光手段１８からなる光学系は、搬送経路を流れてくる載置台５０上に載せられたサンプル１５に対して、予め決められた位置に固定されている。しかし、載置台５０上におけるサンプル１５の置かれた位置やその姿勢が異なると、測定部３での測定条件が異なるものとなり、得られる測定値に誤差が生じることがある。そこで、このような不具合を解消するために、載置台５０上のサンプル１５の位置及び姿勢を検出するための検出カメラ７８を用いた場合の実施例について図９及び図１０を用いて説明する。
【００４６】
まず一実施例について図９を用いて説明する。
本実施例では、サンプル１５の搬送経路において測定部３の上流側に、載置台５０上のサンプル１５の位置及び姿勢を検出するための検出カメラ７８を設ける。この検出カメラ７８は、センサー機能を有するＣＣＤカメラ等が用いられ、通信ケーブル７８ａを介して制御装置４に接続されている。そして、前記投光手段１７及び受光手段１８が一体的に支持された投光・受光ステー１０を移動装置８５によって上下左右及び前後方向に移動可能としている。
このような構造において、この検出カメラ７８によって載置台５０上のサンプル１５の位置や姿勢を検知し、その検出データを通信ケーブル７８ａを介して制御装置４に送信する。この検出データに基づいた信号を通信ケーブル８５ａを介して移動装置８５によって、投光手段１７及び受光手段１８が一体的に支持されている投光・受光ステー１０を測定に最適な位置（光軸がサンプル１５の略中央部を貫通する位置）に移動するように制御駆動するのである。
このような構造にすることで、載置台５０上のサンプル１５の位置や姿勢によって投光手段１７からの光が照射される部位が均一化され、より安定した測定が可能となる。
【００４７】
次に別実施例として図１０を用いて説明する。
本実施例では、前記実施例と同様の検出カメラ７８を設けており、投光・受光ステー１０はその位置を固定している。そして、該検出カメラ７８と測定部３との間に位置調整装置７９・７９を設けている。この位置調節装置７９・７９はソレノイドやエアシリンダ等から構成され、伸縮自在な押圧部７９ｂを有しており、通信ケーブル７９ａを介して制御装置４に接続されている。
つまり、検出カメラ７８によって得られた載置台５０上のサンプル１５の位置や姿勢に基づくデータを通信ケーブル７８ａを介して制御装置４に送信し、このデータに基づいた命令を制御装置４から位置調節装置７９に通信ケーブル７９ａを介して送信し、この信号によって位置調節装置７９・７９の押圧部７９ｂが駆動して、載置台５０上のサンプル１５を最適位置（載置面５１ｂ中央部）に位置させるように、制御装置４によってこの位置調節装置７９が制御駆動されるのである。
このような構造おいても、前記実施例と同様の効果が得られるのである。
なお、本実施例においては、予め載置台５０上の中央部にサンプル１５が載置されている場合は、前記位置調節装置７９によって載置台５０自体の位置を搬送経路中心部に合わせるようにすることもできる。
【００４８】
一方、前記測定部３の投光手段１７において、従来では、被測定部である農産物の大きさによって、その光量、即ち光源の電圧を変えていた。しかし、光源の電圧を変化させると、出力が安定するまでにある程度の時間を要し、大きさにばらつきのある農産物が混在した状態の測定には適していないものとなる。特に、搬送速度が高速の場合は測定が不可能となる。
そこで、このような異なる大きさの農産物を測定する際に適した構造について説明する。
【００４９】
測定部３において、異なる大きさのサンプル１５を、同一の光学系、つまり同じ投光手段１７と受光手段１８を用いて測定する場合、投光手段１７から投光される光の光量を同じとすると、サンプル１５が小さいときやサンプル１５が腐敗部を有するときに、光の漏れや光の過剰透過によって、正確な測定ができない傾向がある。このような傾向を示唆するグラフを図１１に示す。
この図１１は、ある品種の農産物における小サイズ（２Ｓサイズ）と大サイズ（Ｌサイズ）の二種類の大きさについての、投光手段１７から投光される光の波長（ｎｍ）に対する、受光手段１８において受光される光（光漏れ含む、以下総称して「透過光」）の強度を示したグラフであるが、このグラフにおいて、サンプル１５の大きさによる透過光強度の差が顕著に現れている。つまり、サンプル１５の大きさがＬサイズの場合と比較して、２Ｓサイズの場合の透過光の方が、明らかに強くなっているのである。さらに、２Ｓサイズの方のグラフは、投光される光の波長が７００ｎｍ前半から８００ｎｍ中盤にかけて水平となっているが、これは、透過光の強度が、受光手段１８側において設定された飽和（サチュレーション）値Ａを超えている状態を示しており、正確な測定がなされていないことを示している。
【００５０】
こういった傾向に対する方法として、まず、投光手段１７から投光される光を平均的な大きさのサンプル１５に合わせた光量に設定する。そして、サンプル１５が小さ過ぎて受光手段１８において受光する透過光が強すぎた場合、その光データを制御装置４にて異常値として認識し、その異常値のもととなったサンプル１５を選別部側にて排出または再測定を行う構造とする。
例えば、制御装置４と接続された排出装置などを搬送経路側部に設け、異常値として認識された測定値に基づいてこの排出装置を作動させ、搬送されるサンプル１５を搬送経路から排出する構造としたり、搬送経路を分岐させ、異常値が検出されたサンプル１５を再測定するように再度測定部へ搬送する構造としたりする方法がある。
【００５１】
このように、受光手段１８において受光する透過光が任意に設定した基準値の範囲を超えた場合、この値を異常値として認識する構造とすることによって、サンプル１５が規定範囲の大きさより小さい場合や、またはサンプル１５が平均的な大きさを有していても内部に腐敗部を有する場合に、これらに該当するサンプル１５を排除することが可能となる。よって、その他の正常なサンプル１５を精度よく測定することができるのである。
【００５２】
また、投光手段１７の光量を調節することなく測定可能な測定部３の別実施例として、図１２に示すように、サンプル１５と受光手段１８との間にスリットや減光フィルタ等の減光部材７６を設ける方法がある。つまり、この減光部材７６によって、サンプル１５が小さい場合における透過光を減光させているのである。このような減光部材７６を設けることによって、被測定物のサンプル１５が小さい場合にも、上述したような受光手段１８側のサチュレーションを防ぐことができ、光量を一定に保ったまま、即ち光源の電圧を変えることなく測定が行える。よって、安定した光学条件下での測定が可能となり、精度の高い測定結果を得ることができる。さらに、光源電圧を頻繁に切り換えることによる光源への負担が軽減でき、光源の長寿命化が図れるのである。
【００５３】
また、このような減光部材７６は、投光手段１７の投光レンズ１７ａとサンプル１５との間に設けることによっても同様の効果を得ることができる。さらに、受光手段１８側及び投光手段１７側の両方に設けることで、光量を広範囲に亘って調整可能にすることで、同一の測定部３にて測定するサンプル１５の大きさの範囲が著しく広い場合にも対応することができる。
なお、このような測定部３における測定の際には、減光部材７６による減光の度合いに対応させて、予め複数の検量線を制御装置４に記憶させておくとよい。ここでいう「検量線」とは、糖度などの内部成分濃度が既知の試料を用いて測定された、この試料濃度と、これに関係する測定強度（透過光強度、吸光度など）との関係をグラフ上に示した場合の曲線（または直線）であり、この検量線をもとに、内部成分が未知の農産物を測定した時に得られた測定強度から内部品質を求めるものである。
【００５４】
また、図１３に示すように、前記減光部材７６を設ける代わりに、上述した前記載置台５０の皿部５１に設けられる光を通すための孔部５１ａを減光用のスリット５１ｃとして代用することも可能である。この場合、投光手段１７の投光レンズ１７ａから照射される光は、サンプル１５の底面近傍で焦点を結ぶように設定されており、そのため、載置台５０は遮光性のある素材で構成されている。
そして、前記スリット５１ｃの径をφＡ、該スリット５１ｃの位置での光のスポット径をφＢとすると、載置台５０上に載置されたサンプル１５が光を透過しにくい品種の場合は、φＡ＞φＢの関係を満たすように、また、サンプル１５が光を透過しやすい品種や漏れ光を発生しやすい場合は、φＡ＜φＢの関係を満たすように、スリット５１ｃの径φＡ及びサンプル１５に照射される光のスポット径φＢを、投光手段１７を調整して設定することで、サンプル１５の品種に応じて好適な測定が可能となる。
【００５５】
載置台５０及び投光手段１７の投光レンズ１７ａをこのような構造にすることによって、サンプル１５の大きさや形状にばらつきがある場合にも、受光手段１８の受光部１８ａが光の漏れを受光しにくくなり、サンプル１５を載置台５０の皿部５１に押さえつける等する必要がなく、余分な手間が省けるのである。さらに、サンプル１５に照射される光量が、その大きさによらずほぼ一定に保つことができ、より精度の高い測定が可能となる。
【００５６】
ところで、前記測定部３では、その非破壊での測定において再現性を保つため、標準的な大きさや形状を有する擬似農産物などを用い、光学系の補正を行っている。しかし、擬似農産物を用いた場合、この擬似農産物は時間の経過とともに劣化するので、長期間に亘って使用することができず、擬似農産物を変えるたびその都度補正用のデータを採取する必要があった。
【００５７】
そこで、本実施例では、図１４に示すように、サンプル１５の載置台５０に前記擬似農産物の代わりとなる測定結果が既知の光学系補正用の標準物７７を取り付け、この載置台を補正専用載置台５０’としている。この標準物７７は、時間の経過によって劣化しにくい物質で構成されており、載置台５０の皿部５１に設けられた孔部５１ａから光が漏れないように、該孔部５１ａを塞げる大きさとしている。
つまり、この標準物７７を載置台５０の皿部５１の載置面５１ｂと一体的に設け、この載置台を補正専用載置台５０’とし、光学系の補正の際は、通常サンプル１５の測定を行う際と同様に、この補正専用載置台５０’を搬送して行う。そして、測定部３において投光手段１７からの光を、この標準物７７に照射して実際に測定を行うことで擬似命令を送り、この透過光によって得られるデータに基づいて、制御装置４の内部品質センサーに予め記憶させてある補正用の既知データとのずれから光学系調整を自動的に行う構造としている。その結果、この標準物７７を透過した透過光が異常値を示した場合には、制御装置４から信号を発信し、装置を操作するオペレータに知らせ、装置の診断を行うこととしている。
【００５８】
このように補正専用載置台５０’を用いると、毎朝または装置の駆動を休止して再び駆動する直前に、容易に、しかも時間の経過による劣化を考慮することなく精度の高い光学系の補正が行えるので、毎測定時において、光学系の同一条件下での測定が可能となり、より信頼性のある測定結果を得ることができるのである。また、上述したような、ソレノイドやエアシリンダ等から構成されるサンプル１５の位置調節装置等の特別な装置を用いることなく、測定部３における一定の精度を保った測定が可能となる。
【００５９】
また、前記測定部３で得られた測定結果について、その測定結果をより現実の品質に近づけるため、測定値の補正を行っている。この測定値の補正は、被測定物であるサンプル１５の大きさ（果径）を測定し、この値を補正に用いていた。つまり、ある標準的な大きさのサンプル１５についての測定データに基づいて決められた補正式等を制御装置４に記憶させ、この補正手順に従ってサンプル１５の測定値を補正していた。
しかし、サンプル１５の大きさによって測定値の補正を行うこととすると、サンプル１５の内部が空洞（空洞果）の場合や、サンプル１５の包含する水分量が異なる場合など、同じ大きさのサンプル１５によっても、光の透過率が変わり、正確な補正ができない場合がある。
【００６０】
そこで、本実施例においては、測定部３で得られた測定値の補正を、サンプル１５の大きさではなく、重さに基づいて行っている。つまり、上述したような測定値の補正を、サンプル１５の大きさ（果径）によらず、その重量によって行うのである。すなわち、前記測定部３の前工程に重量測定部（図示せず）を設け、該重量測定部にて搬送されるサンプル１５の重量を測定し、この重量値に対応する重量データを用いて、測定部３にて得られた測定結果の補正を行うのである。
【００６１】
具体的には、その一例として、サンプル１５をその重量により選別を行う品種の場合、測定部３の前工程に重量測定部を設け、本装置の測定部３によって測定を行う前工程においてサンプル１５の重量の測定を行い、この重量値を制御装置４へ送信する。そして、この重量測定値に対応する重量データを用いた補正プログラムを制御装置４に記憶させておき、該制御装置４に内蔵される電子計算機などによって補正を行うのである。つまり、前記重量測定部にて測定された重量測定値を、測定部３にて測定される測定値の補正の際に用いるのである。こうすることで、品質判定されるサンプル１５の内部状態によらず、受光手段１８にて受光される透過光スペクトルの大小を補正することが可能となる。すなわち、従来のようにサンプル１５の大きさ（果径）を測定し、この大きさの値を測定部３で得られる測定値の補正に用いる場合に比べ、サンプル１５の大きさを測定するために必要なセンサー類などの機器が省略でき、省コスト化が図れるのである。
【００６２】
また、別実施例にとして次のようにすることもできる。
測定するサンプル１５の品種について標準的な重量を基準重量とし、この基準重量を有するサンプル１５を複数測定してその平均から得られた透過スペクトルを基準透過光スペクトルとする。この基準透過光スペクトルを基に、前記基準重量に対するサンプル１５の重量の増減に対応する透過光スペクトルの変化を予め測定によって作成して用意し、重量データを用いた補正プログラムとして制御装置４に記憶させておく。そして、前記重量測定部から送信されるサンプル１５の重量測定値を基に、制御装置４にて、重量の変化に対応して変化する透過光スペクトルと、前記基準透過光スペクトルとの関係から透過光スペクトルの補正を行い、その後測定部３において測定を行い、サンプル１５の品質判定を行うのである。
このような方法によっても前記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００６４】
即ち、請求項１に示す如く、農産物を搬送するための搬送手段と、投光手段及び受光手段が対向して配置される測定部とを有し、搬送手段に載置される載置台に農産物を載せ、搬送手段によって農産物を測定部へと搬送し、該測定部にて農産物を透過した光に基づいて農産物の品質判定を行う農産物非破壊品質判定装置において、前記投光手段と受光手段とを一体の支持部材にて支持したので、該支持部材にて投光手段と受光手段との光軸合わせを予めある程度行った状態で、この支持部材を測定部に取り付けることができる。よって、投光手段及び受光手段を取り外し、再び取り付ける際の光軸合わせが容易となるのである。
【００６５】
請求項２に示す如く、前記支持部材を、搬送方向に対してコ字状とし、上下左右一側に開口部を設けたので、該開口部側が光軸方向及びサンプル搬送方向のどちらとも干渉しないように光軸及び搬送方向を設定することが可能となり、光軸合わせや清掃などの光学系のメンテナンスが容易となる。
【００６６】
請求項３に示す如く、前記測定部の投光手段及び受光手段を上下に対向して配置し、農産物に対して上方向または下方向から光を照射するので、省スペース化が図れ、選果場などの複数の搬送レーンがある場合に適するものとなる。さらに、上下方向に光路を設定することで、搬送装置にて複数列に亘って農産物を搬送しながら個々の農産物の品質判定を行う場合等にも適用でき、より汎用性が増すのである。
また、前記コ字状の支持部材にて投光手段及び受光手段を支持した場合、開口部側が光軸方向及びサンプル搬送方向のどちらとも干渉しない位置となり、光軸合わせや清掃などの光学系のメンテナンスが容易となる。
【００６７】
請求項４に示す如く、前記測定部において、同一軸心上に投光手段及び受光手段を嵌合する投光側筒部と受光側筒部、及び、該投光側筒部と受光側筒部とを連結する連結筒を設けた光軸調整用治具で光軸合わせを行うので、投光手段と受光手段との精度の高い光軸合わせを容易にすることが可能となる。よって、サンプルが比較的小さいイチゴ等のように、光源電圧を下げた状態で測定するために厳密な光軸合わせが必要な農産物の場合に、特に効果を発揮するのである。
【００６８】
請求項５に示す如く、前記載置台に光学系補正用の標準物を取り付けて前記測定部にて定期的に測定し、この測定値に基づき、該測定値の補正を行うので、毎朝または装置の駆動を休止して再び駆動する直前に、容易に、しかも時間の経過による劣化を考慮することなく精度の高い光学系の補正が行えるので、毎測定時において、光学系の同一条件下での測定が可能となり、より信頼性のある測定結果を得ることができるのである。また、ソレノイドやエアシリンダ等から構成される農産物の位置調節装置等の特別な装置を用いることなく、測定部における一定の精度を保った測定が可能となる。
【００６９】
請求項６に示す如く、前記測定部の前工程に重量測定部を設け、該重量測定部にて搬送される農産物の重量を測定し、該重量測定値に対応する重量データを用いて、前記測定部にて得られた測定結果の補正を行うので、品質判定される農産物の内部状態によらず、受光手段にて受光される透過光スペクトルの大小を補正することが可能となる。すなわち、従来のように農産物の大きさ（果径）を測定し、この大きさの値を測定部で得られる測定値の補正に用いる場合に比べ、農産物の大きさを測定するために必要なセンサー類などの機器が省略でき、省コスト化が図れるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の農産物非破壊品質判定装置の全体構成を示す背面図。
【図２】同じく平面図。
【図３】上流側から見た測定部を示す図。
【図４】治具使用状態を示す図。
【図５】搬送装置を示す側面図。
【図６】防塵方法の一実施例を示す図。
【図７】筐体一部開口状態を示す斜視図。
【図８】載置台を示す側面断面図。
【図９】検出カメラを用いた場合の一実施例を示す平面図。
【図１０】同じく別実施例を示す図。
【図１１】投光される光の波長と透過光強度との関係を示すグラフ。
【図１２】測定部に減光部材を用いた場合を示す図。
【図１３】載置台の孔部をスリットの代用とした場合の説明図。
【図１４】標準物を具備した光学系補正専用載置台を示す図。
【符号の説明】
１ 農産物非破壊品質判定装置
２ 搬送装置
３ 測定部
１０ 投光・受光ステー
１５ サンプル
１７ 投光手段
１８ 受光手段
５０ 載置台
８０ 治具

Claims (6)

1. 農産物を搬送するための搬送手段と、投光手段及び受光手段が対向して配置される測定部とを有し、搬送手段に載置される載置台に農産物を載せ、搬送手段によって農産物を測定部へと搬送し、該測定部にて農産物を透過した光に基づいて農産物の品質判定を行う農産物非破壊品質判定装置において、前記投光手段と受光手段とを一体の支持部材にて支持したことを特徴とする農産物非破壊品質判定装置。
2. 前記支持部材を、搬送方向に対してコ字状とし、上下左右一側に開口部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の農産物非破壊品質判定装置。
3. 前記測定部の投光手段及び受光手段を上下に対向して配置し、農産物に対して上方向または下方向から光を照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の農産物非破壊品質判定装置。
4. 前記測定部において、同一軸心上に投光手段及び受光手段を嵌合する投光側筒部と受光側筒部、及び、該投光側筒部と受光側筒部とを連結する連結筒を設けた光軸調整用治具で光軸合わせを行うことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の農産物非破壊品質判定装置。
5. 前記載置台に光学系補正用の標準物を取り付けて前記測定部にて定期的に測定し、この測定値に基づき、該測定値の補正を行うことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４に記載の農産物非破壊品質判定装置。
6. 前記測定部の前工程に重量測定部を設け、該重量測定部にて搬送される農産物の重量を測定し、該重量測定値に対応する重量データを用いて、前記測定部にて得られた測定結果の補正を行うことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５に記載の農産物非破壊品質判定装置。

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