JP2006047213A - 果菜類の内部品質評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 計測対象である果菜類の種類を変更する場合に操作の煩わしさを少なくして作業能率の向上を図ることが可能となる果菜類の内部品質評価装置を提供する。
【解決手段】 計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して光を投射し、且つ、被計測物Ｍからの透過光又は反射光を受光して品質評価用の受光情報を計測する計測手段Ｋが、複数種の投受光状態に複数種の果菜類に対応させて変更自在に構成され、制御手段３が、基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記基準用の受光情報を計測するように計測手段Ｋの作動を制御し、且つ、品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記品質評価用の受光情報を計測するように計測手段Ｋの作動を制御する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射し、且つ、被計測物からの透過光又は反射光を受光して品質評価用の受光情報を計測する計測手段と、その計測手段の動作を制御する制御手段とが備えられ、前記制御手段が、被計測物に代えて校正用の基準体に対して光を投射してその基準体からの透過光又は反射光を受光して基準用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御する基準用情報計測モードと、被計測物に対して光を投射して前記品質評価用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御し、且つ、前記基準用の受光情報と前記品質評価用の受光情報とに基づいて被計測物の品質情報を求める品質情報計測モードとに切り換え自在に構成されている果菜類の内部品質評価装置に関する。

上記構成の果菜類の内部品質評価装置は、例えば蜜柑や林檎等の果菜類を計測対象として、そのような被計測物の内部品質、例えば糖度や酸度等の内部品質を非破壊状態で計測するためのものであるが、このような果菜類の内部品質評価装置において、従来では、次のように構成したものがあった。

すなわち、前記品質情報計測モードにおいて、被計測物からの透過光又は反射光を受光して品質評価用の受光情報として分光スペクトルデータを計測し、前記基準用情報計測モードにおいて、校正用の基準体からの透過光又は反射光を受光して基準用の受光情報として基準スペクトルデータを計測して、分光スペクトルデータと基準スペクトルデータとから被計測物の吸光度を求めて、その吸光度から被計測物の内部品質を求める構成となっていた。

そして、前記計測手段が、計測対象となる果菜類の種類の違いに応じて被計測物からの透過光又は反射光を減光させ且つその減光量を変更自在な減光手段を備えて、複数種の果菜類毎の光透過率又は光反射率の違いに対応させて前記減光量を変更可能であって、計測手段の複数種の投受光状態として、被計測物からの透過光又は反射光を受光する受光状態を変更する複数種の投受光状態に切り換え可能な構成となっている。又、前記制御手段が、前記品質情報計測モードにおいて、予め入力される果菜類の種類等の計測用条件に対応して、前記減光量を変更するように前記減光手段の作動を制御する構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１６８７７２号公報

上記構成の果菜類の内部品質評価装置において、前記基準用情報計測モードにて基準用の受光情報を計測するようにしているのは、前記受光手段の受光感度が経年変化により変化しても、その変化した受光感度で校正用の基準体からの透過光又は反射光を受光して基準用の受光情報を計測し、その基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とから被計測物の吸光度を求めて被計測物の内部品質を求める構成とすることで、受光感度の変化による誤差を相殺して被計測物の品質情報を適正に求めることができるようにしたものである。

しかし、上記従来構成では、基準用情報計測モードにおいては前記校正用の基準体からの透過光又は反射光をそのまま受光して基準用の受光情報を計測することになるが、品質情報計測モードにて品質評価用の受光情報の計測を行っている場合には、被計測物からの透過光又は反射光が前記減光手段によって減光されることになるから、そのことに起因して被計測物の品質情報を求めるときに計測誤差が発生するおそれがある。

説明を加えると、上記したような減光手段としては例えばＮＤフィルター等のような光学フィルターや光の通過面積を規制する絞り孔等を用いるのが一般的であるが、このような光学フィルターや絞り孔による減光を行うようにした場合、そのような減光手段を光束が通過するときに、光束の全ての領域において常に同じ減光率になっているとは限らず、減光率のバラツキが発生するおそれがある。そして、このような減光率のバラツキに起因して品質評価用の受光情報に計測誤差が発生するおそれがある。

これに対して基準用の受光情報を計測する場合には、計測手段による投受光状態は常に一定の状態となるので、上述したような減光手段に起因した誤差は発生しないことになる。その結果、基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とに基づいて被計測物の品質情報を求めるような場合等において、上記したような減光手段に起因した誤差により被計測物の品質情報を精度よく求めることができないものとなるおそれがあった。

本発明の目的は、被計測物の品質情報を精度よく求めることが可能となる果菜類の内部品質評価装置を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射し、且つ、被計測物からの透過光又は反射光を受光して品質評価用の受光情報を計測する計測手段と、その計測手段の動作を制御する制御手段とが備えられ、前記制御手段が、被計測物に代えて校正用の基準体に対して光を投射してその基準体からの透過光又は反射光を受光して基準用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御する基準用情報計測モードと、被計測物に対して光を投射して前記品質評価用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御し、且つ、前記基準用の受光情報と前記品質評価用の受光情報とに基づいて被計測物の品質情報を求める品質情報計測モードとに切り換え自在に構成されている果菜類の内部品質評価装置であって、前記計測手段が、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光状態又は被計測物からの透過光又は反射光を受光する受光状態を変更する複数種の投受光状態に、複数種の果菜類に対応させて変更自在に構成され、前記制御手段が、前記基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記基準用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御し、且つ、前記品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記品質評価用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御するよう構成されている点にある。

第１特徴構成によれば、計測手段は、複数種の果菜類に対応させて複数種の投受光状態に変更自在に構成されるものであるから、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光状態又は被計測物からの透過光又は反射光を受光する受光状態を果菜類の種類に応じて変更することができる。

そして、制御手段は、前記基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて基準用の受光情報を計測するように計測手段の作動を制御することになるから、果菜類の種類が指令されると、計測手段は複数種の投受光状態のうちのその種類の果菜類に対応した投受光状態に変更され、そのように変更された投受光状態にて基準用の受光情報が計測されることになる。

又、制御手段は、前記品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて品質評価用の受光情報を計測するように計測手段の作動を制御することになるから、例えば、果菜類の種類が指令されて上述したような基準用の受光情報が計測された後において、計測手段が複数種の投受光状態のうちのその種類の果菜類に対応した投受光状態に変更されて、そのように変更された投受光状態にて品質評価用の受光情報が計測されることになる。

このように、果菜類の種類が指令されると、基準用情報計測モードにおいては指令された種類の果菜類に対応した状態で基準用の受光情報が計測され、しかも、品質情報計測モードにおいては指令された種類の果菜類に対応した状態で品質評価用の受光情報が計測されることになるから、基準用の受光情報を計測するときの計測手段の投受光状態と、品質評価用の受光情報を計測するときの計測手段の投受光状態とが同じ状態となる。

従って、投受光状態を変更させるために設けられる部材、例えば光量を減少させるための減光手段等において誤差を生じる要因があったとしても、基準用の受光情報と品質評価用の受光情報との夫々に同じように誤差が含まれることになるから、それらの情報に基づいて被計測物の品質情報を求めるときに、上記したような誤差を相殺することで被計測物の品質情報を精度よく求めることが可能となる。

本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、前記計測手段が、被計測物又は前記基準体からの前記透過光又は前記反射光を減光させ且つその減光量を変更自在な減光手段を備えて、前記投受光状態の変更として前記減光量を変更するように構成されている点にある。

第２特徴構成によれば、果菜類の種類の違いに応じて被計測物又は基準体からの透過光又は反射光に対する減光量を変更させることができる。そして、制御手段は、前記基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する減光量にて基準用の受光情報を計測し、前記品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する減光量にて品質評価用の受光情報を計測することになる。従って、減光量が同じ状態で基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とを計測することにより、減光手段において誤差を生じる要因があったとしても、その誤差を相殺することで被計測物の品質情報を精度よく求めることが可能となる。

本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成又は第２特徴構成に加えて、前記計測手段が、前記計測箇所へ向けて投射される光の投射範囲を変更自在な投射範囲調整手段を備えて、前記投受光状態の変更として、前記光の投射範囲を変更するように構成されている点にある。

第３特徴構成によれば、果菜類の種類の違いに応じて光の投射範囲を変更させることができるから、被計測物又は校正用基準体に投射される光の投射範囲を適正な値に調整することができる。そして、制御手段は、前記基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応した光の投射範囲にて光を投射するように計測手段の作動を制御することになる。又、前記品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応した光の投射範囲にて光を投射するように計測手段の作動を制御することになる。従って、光の投射範囲が同じ状態で基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とが計測されることになり、光の投射範囲を変更することにより誤差を生じる要因があったとしても、その誤差を相殺することで被計測物の品質情報を精度よく求めることが可能となる。

本発明の第４特徴構成は、第１特徴構成〜第３特徴構成のいずれかに加えて、前記計測手段が、前記被計測物に光を投射する光投射作用部と、前記受光手段における前記被計測物からの透過光を受光する受光作用部とが、前記計測箇所の左右両側に振り分け配置される状態で設けられ、且つ、前記光投射作用部及び前記受光作用部の前記計測箇所に対して接近離反する方向での横方向位置を各別に変更自在な横方向位置調節手段とを備えて、前記投受光状態の変更として、前記横方向位置を変更するように構成されている点にある。

第４特徴構成によれば、果菜類の種類の違いに応じて、計測箇所の左右両側に振り分け配置される状態で設けられる光投射作用部及び受光作用部の横方向位置を変更することができるから、被計測物又は校正用基準体に対する光投射作用部及び受光作用部の横方向位置を適正な値に調整することができる。そして、制御手段は、前記基準用情報計測モードにおいては、光投射作用部及び受光作用部の横方向位置が指令された果菜類に対応した横方向位置になるように計測手段の作動を制御し、前記品質情報計測モードにおいては、光投射作用部及び受光作用部の横方向位置が指令された果菜類に対応した横方向位置になるように計測手段の作動を制御することになるから、同じ横方向位置となる状態で基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とが計測されることになり、光投射作用部及び受光作用部の横方向位置を変更させることにより誤差を生じる要因があったとしても、その誤差を相殺することで被計測物の品質情報を精度よく求めることが可能となる。

以下、本発明に係る果菜類の内部品質評価装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係る果菜類の内部品質評価装置は、被計測物として果菜類の一例であるミカンを計測対象としており、そのような果菜類の内部品質として糖度や酸度を計測するための装置であり、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射し、且つ、被計測物からの透過光を受光して品質評価用の受光情報を計測する計測手段Ｋと、その計測手段Ｋの動作を制御する制御手段とを備えて構成される。

前記計測手段Ｋは、計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して光を投射する投光部１と、被計測物Ｍからの透過光を分光してその分光した光を受光して前記品質評価用の受光情報としての分光スペクトルデータを計測する受光部２とを備えて構成されている。一方、各種の制御処理を実行するマイクロコンピュータ利用の制御部３が設けられて、この制御部により前記制御手段が構成される。そして、前記計測手段は、被計測物Ｍからの透過光を減光させ且つその減光量を変更自在な減光手段Ｇ、及び、前記計測箇所Ｐへ向けて投射される光の投射範囲を変更自在な投射範囲調整手段Ｈを備えて構成されている。

詳述すると、図１、図２に示すように、この内部品質評価装置は、被計測物Ｍに光を照射する投光部１と、被計測物Ｍを透過した光を受光して計測する受光部２と、各種の制御処理を実行するマイクロコンピュータ利用の制御部３等を備えて構成され、被計測物Ｍは、搬送手段としての搬送コンベア４により一列で縦列状に載置搬送される構成となっており、本装置による計測箇所Ｐを順次、通過していくように構成されている。そして、計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して、投光部１と受光部２とが、計測箇所Ｐの左右両側部すなわち搬送コンベア４の搬送横幅方向の両側部に振り分けて配置される構成となっている。

前記投光部１の構成について説明する。
図４、図６に示すように、この投光部１は、２個のハロゲンランプからなる光源５からの光を互いに異なる照射用の光軸にて計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに照射するように構成されている。又、各光源５による２本の照射用の光軸が計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍの表面部又はその近傍にて交差するように構成されている。すなわち、搬送コンベア４による搬送方向に沿って離間させた状態で２個の光源５が設けられ、これら２個の光源５の夫々に対応させて次のような光学系が備えられている。光源５が発光する光を反射させて被計測物Ｍの表面に焦点を合わせるための凹面形状の光反射板６が備えられ、この光反射板６にて集光される光の焦点位置近くに対応するように位置させて、大きめの絞り孔７ａを通過させることで集光された後の光の径方向外方側への広がりを抑制する絞り板７、大きめの絞り孔７ａを通過した光を通過させる状態、小さめの絞り孔８ａを通して通過させる状態、及び、光を遮断する状態の夫々に切り換え自在な投射範囲調節用の調節板８、集光された光源５からの光を平行光に変更させるコリメータレンズ９、平行光に変化した光を反射して計測箇所Ｐに向かうように屈曲させる反射板１０、この反射板１０にて反射された光を集光させる集光レンズ１１の夫々が１個の光源５に対する光学系として備えられている。前記各調節板８は、投射範囲調節用電動モータ１２によって一体的に揺動操作され、前記各状態に切り換え自在に構成されている。そして、この投光部１は、上記したような各部材がケーシング１３に内装されてユニット状に組み立てられた構成となっている。前記電動モータ１２及び調節板８等によって前記投射範囲調整手段Ｈが構成される。

次に、受光部２の構成について説明する。
図４に示すように、受光部２は、被計測物Ｍを透過した光を集光して平行光にさせる集光レンズ１４、並行光に変化した光のうち近赤外域である波長領域６８０〜９９０ナノメートル（ｎｍ）の範囲の光だけを上向きに反射し、それ以外の波長の光をそのまま通過させるバンドパスミラー１５、バンドパスミラー１５により上向きに反射された計測対象光を集光させる集光レンズ１６、集光レンズ１６を通過した光をそのまま通過させることを許容する開放状態と通過を阻止する遮蔽状態とに切り換え自在な受光用シャッタ−機構１７、開放状態の受光用シャッタ−機構１７を通過した光が入射されると、その光を分光して前記分光スペクトルデータを計測する分光器１８等を備えて構成されている。尚、受光用シャッタ−機構１７の下方側、つまり光入射方向上手側箇所には、分光器１８に入射される光に対して作用する光量調整用の複数の各種のフィルターを切り換えるフィルター切換機構１９が備えられている。

図８に示すように、前記受光用シャッタ−機構１７は、放射状に複数のスリット２４が形成された円板２５をパルスモータ２６によって縦軸芯周りで回転操作される状態で備えて構成され、分光器１８には前記各スリット２４が上下に重なると光を通過させる開放状態となり、スリット２４の位置がずれると光を遮断する遮断状態となるように、スリット２４と略同じ形状の入光口２０が形成されており、光の漏洩がないように入光口２０に対して円板２５を密接状態で摺動する状態で配備して構成されている。つまり、この受光用シャッタ−機構１７は分光器１８に対する入光口２０に近接する状態で設けられている。

図９に示すように、前記フィルター切換機構１９は、光をそのまま通過させる開口部Ａ１、減光率が夫々異なる３つのＮＤフィルターを備えた３つの減光作用部Ａ２，Ａ３，Ａ４、受光センサ２３の受光波長範囲内において少なくとも少なくとも２つの波長にピーク部を有する波長校正体を備えた校正作用部Ａ５の夫々が回転体２７の中心から等距離または略等距離の位置で周方向に間隔を隔てる状態で回転体２７に設けられ、この回転体２７を回転させるための切換用電動モータ２８が設けられている。従って、このフィルター切換機構１９により前記減光手段Ｇが構成される。

そして、制御部３が、切換用電動モータ２８を駆動させて回転体２７を回転作動させて、各減光作用部Ａ２，Ａ３，Ａ４のうちのいずれかを選択して、分光器１８へ入射される光がいずれかを通過する状態に切り換える構成となっている。又、受光センサ２３の波長校正処理を行うときは、前記切換用電動モータ２８を駆動させて回転体２７を回転作動させて、分光器１８へ向かう光が校正作用部Ａ５を通過する状態に切り換える構成となっている。

前記分光器１８は、図７に示すように、受光部２における光量計測用の入光部としての入光口２０から入射した計測対象光を反射する反射鏡２１と、反射された計測対象光を複数の波長の光に分光する分光手段としての凹面回折格子２２と、凹面回折格子２２によって分光された計測対象光における各波長毎の光量を検出することにより分光スペクトルデータを計測する受光手段としての受光センサ２３とが、外部からの光を遮光する遮光性材料からなる暗箱１８ａ内に配置される構成となっている。前記受光センサ２３は、凹面回折格子２２にて分光した光を複数の波長領域に分割して、その各波長領域毎の光を各別に受光して光量に対応した電気信号に変換して出力する１０２４画素の電荷蓄積型の単位受光部を備えるＣＣＤラインセンサにて構成されている。この受光センサ２３は、詳述はしないが、各単位受光部毎に光量を電気信号（電荷）に変換する光電変換部と、その光電変換部にて得られた電荷を蓄積する電荷蓄積部、及び、その蓄積電荷を外部に出力させるための駆動回路等が備えられている。

そして、投光部１及び受光部２を一体的に上下方向に位置調節自在な上下位置調節手段としての上下位置調節機構２９、及び、投光部１及び受光部２の夫々を各別に装置枠体Ｆに対して計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して接近並びに離間する方向、すなわち、水平方向であって搬送コンベア４の搬送方向と直交する方向に沿って位置調節自在な横方向位置調節手段としての横方向位置調節機構３０が備えられている。

次に、前記上下位置調節機構２９について説明する。図１〜図３に示すように、品質評価装置の外周部を囲うように矩形枠状に組み付けられた装置枠体Ｆが備えられ、その装置枠体Ｆの上部側箇所から位置固定状態で４本の固定支持棒３１が垂下される状態で設けられ、これら４本の固定支持棒３１の下端部には支持台３２が取り付けられている。そして、この４本の固定支持棒３１に対して４箇所の摺動支持部３３により上下方向にスライド移動自在に昇降台３４が支持されている。又、装置枠体Ｆの上部側箇所から垂下状態に支持された送りネジ３５が上下位置調節用の電動モータ３６にて回動自在に設けられ、昇降台３４に備えられた雌ネジ部材３７がこの送りネジ３５に螺合しており、送りネジ３５を電動モータ３６にて回動操作することで昇降台３４が任意の位置に上下移動調節可能な構成となっている。尚、送りネジ３５は手動操作ハンドル３８でも回動自在に構成されている。

次に、横方向位置調節機構３０について説明する。
前記昇降台３４には、図３に示すように、投光部１と受光部２との並び方向に沿って延びる２本のガイド棒３９が設けられており、ユニット状に組み付けられた投光部１並びに受光部２の夫々が着脱自在に取付けられる前記一対の取付部としての支持部材４０、４１が各ガイド棒３９にスライド移動自在に支持される構成となっている。前記各ガイド棒３９は長手方向両端側で連結具３９ａにて連結されている。又、前記昇降台３４には、投光部１と受光部２との並び方向に沿って延びる２本の送りネジ４２、４３が夫々、横方向位置調節用の電動モータ４４、４５によって回動操作可能に設けられ、各支持部材４０、４１に備えられた雌ネジ部４６、４７が各送りネジ４２、４３に螺合しており、電動モータ４４、４５にて前記各送りネジ４２、４３を各別に正逆回動させることで、前記各支持部材４０、４１が各別に搬送コンベア４の搬送方向と直交する水平方向に沿って位置調節可能な構成となっている。従って、各支持部材４０、４１に夫々各別に取付けられる投光部１及び受光部２は電動モータ４４、４５にて前記各送りネジ４２、４３を各別に正逆回動させることで前記水平方向、すなわち、計測箇所Ｐに対して接近並びに離間する方向での相対位置を変更調節することが可能となる。

又、前記搬送コンベア４における被計測物Ｍの通過箇所の上方側に位置させて、前記支持台３２から延設した支持部材４８にて支持される状態で校正用の基準体４９が設けられている。この基準体４９は、オパールガラスにて構成される所定の減光率を有する光学フィルターにて構成されている。

前記上下位置調節用の電動モータ３６にて送りネジ３５を回動操作させると昇降台３４が上下移動調節されるが、それに伴って昇降台３４に支持されている投光部１及び受光部２を一体的に上下移動調節することができ、搬送コンベア４に対してその全体の上下方向の位置を変更調節することにより、図１に示すような通常計測位置と、図５に示すような校正用計測位置とに切り換えることができるようになっている。又、前記横方向位置調節用の電動モータ４４、４５を回動操作させることで投光部１及び受光部２が各別に搬送コンベア４の搬送方向と直交する水平方向に沿って位置調節することができる。

計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに光を投射する投光部１における光投射作用部１ａと、受光部２における被計測物Ｍからの透過光を受光する受光作用部２ａとが、計測箇所Ｐの左右両側に振り分け配置される状態で設けられ、且つ、前記光投射作用部１ａ及び前記受光作用部２ａの前記計測箇所Ｐに対して接近離反する方向での横方向位置を各別に変更自在となるように構成されている。

そして、投光部１及び受光部２の上下位置を調整するときの原点となる原点位置を前記通常計測位置と前記校正用計測位置との中間位置になるように設定してあり、投光部１及び受光部２の上下位置がこの原点位置にあることを検出する原点検出スイッチＳが設けられている。図２に示すように、この原点検出スイッチＳは前記支持台３２に設けられ、発光部と受光部とをスリットの両側に備えたフォトインタラプタ形式の検出スイッチにて構成されている。そして、昇降台３４には原点検出スイッチＳに対して検出作用する検出片ｈが設けられ、検出片ｈによる光の遮断状態と開放状態との変化により原点位置が検出できるようになっている。

このように原点位置を前記通常計測位置と前記校正用計測位置との中間位置（図１５参照）になるように設定していることから、前記通常計測位置と前記校正用計測位置との間で上下位置を変更調節する毎に原点検出スイッチＳの検出作用にて適切に上下位置調節が行われていることを確認することができる。

又、前記支持台３２には、前記昇降台３４の下限位置を変更調節自在なネジ調整式の下限位置規制用のストッパー６０が設けられている。このストッパー６０は搬送コンベア４の搬送方向に間隔をあけて一対設けられている。このように下限位置規制用のストッパー６０が設けられることで、例えば、搬送コンベア４との間での相対位置が少し上下方向にずれるようなことがあっても、下限位置を適切な位置に調整することができ、搬送コンベア４と接触する等の不利を回避できる。

前記計測手段Ｋは、上述したような投光部と受光部とを備えるとともに、上記したような上下位置調節機構２９及び横方向位置調節機構３０等を含むそれらの支持機構も合わせて備える構成となっている。そして、計測手段Ｋは、計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して光を投射する投光状態又は被計測物Ｍからの透過光を受光する受光状態を変更する複数種の投受光状態に、複数種の果菜類に対応させて変更自在に構成されている。
説明を加えると、複数種の投受光状態として、投光部１及び受光部２の上下位置並びに水平方向の位置、前記フィルター切換機構１９の切り換え位置、投射範囲調節用の調節板８の調整位置、受光センサ２３の電荷蓄積時間等を、果菜類の品種の違いに応じて適切な状態に切り換えることができるのである。

前記搬送コンベア４は被計測物Ｍを載置支持して搬送するように構成され、電動モータ４ｂにより回動駆動する構成となっており、図１１に示すように、搬送コンベア４による前記計測箇所Ｐの搬送方向の上流側箇所には、被計測物Ｍが到達したことを検出すると検出信号を出力する光学式の通過検出センサ５０が備えられている。すなわち、この通過検出センサ５０は、発光器５０ａと受光器５０ｂとを搬送コンベア４の左右両側に振り分けて配置され、被計測物Ｍが計測対象箇所が通過したことを検出できるように構成されている。前記電動モータ４ｂの回転状態はロータリーエンコーダＥにより検出する構成となっている。

前記制御部３は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、受光センサ２３の検出情報に基づいて被計測物Ｍの内部品質を求める処理と各部の動作を制御する処理とを実行する構成となっており、この制御部３に対する指令情報の入力は指令情報入力部５１から行うようになっている。又、制御部３は、被計測物Ｍに代えて校正用の基準体４９に対して光を投射してその基準体４９からの透過光又は反射光を受光して基準用の受光情報を計測するように各部の作動を制御する基準用情報計測モードと、被計測物Ｍに対して光を投射して品質評価用の受光情報を計測するように各部の作動を制御し、且つ、基準用の受光情報と品質評価用の受光情報とに基づいて被計測物Ｍの品質情報を求める品質情報計測モードとに切り換え自在に構成されている。

そして、制御部３は、前記基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記基準用の受光情報を計測するように計測手段Ｋの作動を制御し、且つ、前記品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記品質評価用の受光情報を計測するように前記計測手段Ｋの作動を制御するよう構成されている。

以下、制御部３の具体的な制御動作について説明する。
前記指令情報入力部５１は、タッチパネル式の表示装置で構成され、制御部３を起動して動作可能な状態になると、図１３に示すような表示になる。
ここで、作業者によって「品種切換」が指令されると、制御部３は、図１６に示すような処理を実行する。すなわち、先ず最初に図１４に示すような品種の選択用画面に切り換わる（ステップ１）。作業者により品種の指定が行われると、その指令された品種に対応するように予め設定されたリファレンス計測用の投受光状態になるように計測手段Ｋの作動を制御する（ステップ２，３）。すなわち、投光部１及び受光部２の上下位置並びに水平方向の位置、フィルター切換機構１９の切り換え位置、投射範囲調節用の調節板８の調整位置、並びに、受光センサ２３の電荷蓄積時間の夫々を変更調節する。このとき、表示又は音声等によりリファレンス計測の開始を促すようになっており、選果（計測）を指令することができないようになっている。

リファレンス計測の開始が作業者により指令されると、リファレンス計測処理を実行する。すなわち、上下位置調節機構２９によって投光部１及び受光部２の位置を図５に示すような校正用計測位置に移動させる（ステップ５）。次に、投光部１からの光を被計測物Ｍに代えて基準体４９に照射して、その基準体４９を通過した後の透過光を、受光センサ２３にて分光してその分光した光を受光して基準用の受光情報としての基準スペクトルデータを計測する（ステップ６）。又、このとき、受光部２２への光が遮断された無光状態での受光センサ２３の検出値（暗電流データ）も合わせて計測される。

前記基準スペクトルデータの計測が行われてその処理が終了すると、上下位置調節機構２９によって投光部１及び受光部２の位置を図１に示すような通常計測位置に移動させる（ステップ７，９）。基準スペクトルデータの計測が行われていない状態で、作業者により再度、リファレンス計測の開始が指令されると、前記基準スペクトルデータの計測を行う（ステップ８）。

前記通常計測位置に移動した後は、指令された品種に対応するように予め設定された通常計測用の投受光状態になるように計測手段Ｋの作動を制御する（ステップ１０）。すなわち、投光部１及び受光部２の上下位置並びに水平方向の位置、フィルター切換機構１９の切り換え位置、投射範囲調節用の調節板８の調整位置、並びに、受光センサ２３の電荷蓄積時間の夫々を変更調節する。そして、その後は、通常計測処理を実行することになる。

従って、制御部３は、品種の切り換えが指令されると、指令された品種の果菜類におけるリファレンス計測状態に対応した投受光状態に変更する処理、リファレンス計測を行うための校正用計測位置に位置変更させるように上下位置調節機構を作動させる処理、基準用の受光情報としての基準スペクトルデータを計測する処理、通常計測位置に戻す処理、指令された品種の果菜類における通常計測状態に対応した投受光状態に変更する処理の夫々の一連の処理を実行することになる。

又、図１３に示される初期画面において、「リファレンス計測」が指令されると、基準情報計測モードに切り換わりその処理を実行する。上述したようなリファレンス計測処理を実行する。つまり、上下位置調節機構２９によって投光部１及び受光部２の位置を図５に示すような校正用計測位置に移動させて、基準体４９を通過した後の透過光を分光して基準スペクトルデータを計測する。このようにリファレンス計測が指令された場合にも、そのときに予め指令されている品種に対応させて、指令された品種に対応するように予め設定されたリファレンス計測用の投受光状態になるように計測手段Ｋの作動を制御することになる。
つまり、制御部３は、前記基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記基準用の受光情報を計測するように計測手段Ｋの作動を制御することになる。

図１３に示される初期画面において、「選果（計測）」が指令されると、品質情報計測モードに切り換わり、現在設定されている投受光状態にて品質評価値の計測処理を実行することになる。つまり、予め品種切換が行われたときは、上述したようにその指令された品種に対応する投受光状態になっており、その後、品種の切換が行われていなければその投受光状態を維持することになるので、制御部３は、前記品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記品質評価用の受光情報を計測するように前記計測手段Ｋの作動を制御することになる。

前記品質評価値の計測処理について説明を加えると、このとき、制御部３は、図１２に示すように、被計測物Ｍが計測箇所Ｐに存在しないとき及び被計測物Ｍが計測箇所Ｐに存在しても後述するような品質評価用の受光情報の取得が終了しているときは、常に、蓄電開始タイミングから蓄電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に電荷を蓄積させ、その後、放電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に蓄積された電荷を放出させる電荷蓄積放電処理を設定周期Ｔ１毎に繰り返し実行するように受光センサ２３の動作を制御するように構成されている。又、通過検出センサ５０の検出情報に基づいて被計測物Ｍの先頭位置が手前側位置に到達したことを検出してから、ロータリーエンコーダＥの検出情報に基づいて被計測物Ｍが計測箇所Ｐに至ったことを判別するように構成されている。

このように被計測物Ｍが計測箇所Ｐに至ったものと判別すると、前記電荷蓄積放電処理を繰り返し実行するのではなく、その時点から放電用設定時間が経過するまで受光センサ２３に蓄積された電荷を放出させ、その後、計測用設定時間が経過するまで受光センサ２３に品質評価用の受光情報として用いるための電荷を蓄積させる計測用電荷蓄積処理を実行することになる。又、制御部３は、このような受光センサ２３の動作切り換えと併行して、被計測物Ｍが前記計測箇所Ｐに至ると、シャッター機構１７を遮蔽状態から開放状態に切り換え、且つ、その開放状態を電荷蓄積を行うための計測用設定時間Ｔ２が経過するまで維持した後に遮蔽状態に戻すようにシャッター機構１７の動作を制御するよう構成されている。このようにして、計測用設定時間Ｔ２が経過するまで投光部１から照射され被計測物Ｍを透過した光を受光部２にて分光した光を受光センサ２３にて受光して電荷を蓄積することができる。そして、この計測用設定時間Ｔ２が経過した後に、蓄積された電荷を取り出して異なる波長毎の受光光量を計測して分光スペクトルデータを求める。
前記計測用設定時間Ｔ２は、受光センサ２３の電荷蓄積時間に対応するものであり、上述したように、異なる品種が指令されると、その指令された品種の果菜類に対応した電荷蓄積時間になるように変更設定されることになる。

そして、上述したようにして得られた基準スペクトルデータ、暗電流データ及び計測分光スペクトルデータに基づいて公知技術である分光分析手法を用いて被計測物Ｍの内部品質を解析する演算処理を実行するように構成されている。
つまり、基準スペクトルデータ、及び、暗電流データを用いて計測分光スペクトルデータを正規化して、分光された各波長毎の吸光度スペクトルデータを得るとともに、その吸光度スペクトルデータの二次微分値を求める。具体的には、受光センサ２３の単位受光部毎に得られた受光情報に対応する吸光度スペクトルデータを得ることになる。このように求められた吸光度スペクトルデータの二次微分値のうち成分を算出するための特定波長の二次微分値と予め設定されている検量式とにより、被計測物Ｍの品質情報として、被計測物Ｍに含まれる糖度に対応する成分量や酸度に対応する品質評価値としての成分量を算出する品質評価処理を実行するように構成されている。

前記吸光度スペクトルデータｄは、基準スペクトルデータをＲｄ、計測分光スペクトルデータをＳｄとし、暗電流データをＤａとすると、

［数１］
ｄ＝ｌｏｇ[（Ｓｄ−Ｄａ）／（Ｒｄ−Ｄａ）]

という演算式にて求められる。そして、このようにして得られた吸光度スペクトルデータｄを二次微分した値のうち特定波長の値と、下記の数２に示されるような検量式とを用いて、被計測物Ｍに含まれる糖度や酸度に対応する成分量を算出するための検量値を求めるのである。

［数２］
Ｙ＝Ｋ０＋Ｋ１・Ｘ（λ１）＋Ｋ２・Ｘ（λ２）

但し、
Ｙ ；成分量に対応する検量値
Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２ ；係数
Ｘ（λ1 ），Ｘ（λ2 ） ；特定波長λにおける吸光度スペクトルの二次微分値

尚、成分量を算出する成分毎に、特定の検量式、特定の係数Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２、及び、波長λ１，λ２等が予め設定されて記憶されており、制御部３は、この成分毎に特定の検量式を用いて各成分の検量値（成分量）を算出する構成となっている。

〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。

（１）上記実施形態では、品種の切り換えが指令されると、指令された品種の果菜類におけるリファレンス計測状態に対応した投受光状態に変更する処理を実行したときに、作業者によりリファレンス計測の実行が指令されると、基準スペクトルデータを計測するリファレンス計測処理を実行するようにしたが、このような構成に代えて、品種の切り換えが指令されると、指令された品種の果菜類におけるリファレンス計測状態に対応した投受光状態に変更する処理、校正用計測位置に位置変更させるように上下位置調節機構を作動させる処理、基準用の受光情報としての基準スペクトルデータを計測する処理、通常計測位置に戻す処理、指令された品種の果菜類における通常計測状態に対応した投受光状態に変更する処理の一連の処理を、作業者による確認作業を行うことなく、全ての処理を自動的に行うような構成としてもよい。

（２）上記実施形態では、計測手段を構成する投光部及び受光部を一体的に昇降させて、基準用情報計測モードと品質情報計測モードとに切り換える構成としたが、このような構成に代えて、投光部及び受光部を位置固定状態として、前記基準体の上下位置を計測箇所Ｐに位置する状態と計測箇所Ｐよりも上方に退避する状態とに変更調節自在に構成するものもでもよい。

（３）上記実施形態では、投光部と受光部とが搬送コンベアの左右両側に振り分け配備されて、計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに対して、横一側外方から横向きに光を投射して、被計測物Ｍを透過した光を前記受光部にて受光する構成としたが、このような構成に代えて、次のように構成するものでもよい。

図１７に示すように、一対の投光部１、１を搬送コンベア４の左右両側に振り分け配備し、計測箇所Ｐに位置する被計測物Ｍに夫々の投光部１、１にて光を投射するように構成して、搬送コンベア４における被計測物Ｍを載置支持する載置体４ａに上下に貫通する貫通孔５２を形成しておき、被計測物Ｍを透過した後に前記貫通孔５２を通して下方側に放出される光を受光するように、受光部２における受光作用部を搬送コンベア４における計測箇所Ｐの下方側に位置させる状態で設ける構成としてもよい。図１７に示す例では、貫通孔５２を通して下方側に放出される光を光ファイバー５３により受光部に導く構成としている。又、このような構成に限らず、貫通孔５２を通して下方側に放出される光を直接、受光部２に入射するように搬送コンベアの下方側に受光部を配備する構成としてもよい。

（４）上記実施形態では、被計測物Ｍ又は基準体からの透過光を減光させ且つその減光量を変更自在な減光手段として、減光率が異なる複数のＮＤフィルターにて構成されるものを例示したが、ＮＤフィルターにて構成するものに代えて、開口面積が異なる複数の絞り用開口を形成するものでもよい。又、上記実施形態では、複数のＮＤフィルターを備えた回転体を回転作動させて減光率を変更させる構成としたが、このような構成に代えて、直線方向に正逆にスライド操作させることで減光率を複数段階に変更調整するような構成としてもよい。

（５）上記実施形態では、投射範囲調整手段として、開口面積が異なる複数の開口を選択することによって投射範囲を変更調節するような構成としたが、このような構成に限らず、１個の開口を形成した開口形成部材を光の通過方向に移動させることで投射範囲を変更させるようにしてもよく、又、カメラの絞りのような構成のものを用いてもよい。

（６）上記実施形態では、計測手段として、前記被計測物Ｍからの透過光又は反射光を分光する分光手段と、その分光手段にて分光した光を複数の波長領域に分割してその各波長領域毎に各別に受光する複数の電荷蓄積型の単位受光部を備える受光センサとを備えて分光スペクトルデータを計測するように構成されているものを例示したが、このような構成に限らず、複数品種について品質評価を行うための特定波長の受光量だけを計測可能な受光センサを用いて基準用の受光情報と品質評価用の受光情報の計測を行うようにしてもよい。

（７）上記実施形態では、投光部と受光部とが計測箇所の左右両側部に振り分けて配置される構成のものを例示したが、このような構成に代えて、投光部と受光部とが計測箇所の上下両側部に振り分けて配置される構成としてもよく、又、計測箇所の横側部に投光部を配置し、計測箇所Ｐの下側に出てくる光を光ファイバーで受光して受光部に導く構成としてもよい。

（８）上記実施形態では、投光部の光源としてハロゲンランプを用いたが、これに限らず、水銀灯、Ｎｅ放電管等の各種の光源を用いてもよく、受光部における受光センサは、ＣＣＤ型ラインセンサに限らずＭＯＳ型ラインセンサ等の他の検出手段を用いるようにしてもよい。

（９）上記実施形態では、被計測物からの透過光に基づいて品質評価用の受光情報及び基準用の受光情報を計測するようにしたが、この構成に代えて、被計測物Ｍからの反射光に基づいて品質評価用の受光情報及び基準用の受光情報を計測するようにしてもよい。

（１０）上記実施形態では、被計測物Ｍとしてミカンを例示したが、これに限らず、被計測物Ｍとしては、ミカンに限らずリンゴや桃等の他の種類の果菜類でもよく、又、被計測物Ｍの内部品質として糖度や酸度に限らず、食味の情報等、それ以外の内部品質を計測してもよい。

内部品質評価装置の正面図 内部品質評価装置の側面図 内部品質評価装置の平面図 投光部及び受光部の断面図 校正用計測位置にあるときの内部品質評価装置の正面図 投光部の断面図 分光器の構成図 シャッター機構を示す図 フィルター切換機構を示す図 制御ブロック図 内部品質評価装置の設置状態を示す平面図 計測作動のタイミングチャート 情報入力部の表示状態を示す図 情報入力部の表示状態を示す図 内部品質評価装置の正面図 制御処理のフローチャート 別実施形態の内部品質評価装置の正面図

符号の説明

１ａ 光投射作用部
２ａ 受光作用部
３ 制御手段
３０ 横方向位置調節手段
４９ 基準体
Ｇ 減光手段
Ｋ 計測手段
Ｈ 投射範囲調整手段

Claims (4)

1. 計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射し、且つ、被計測物からの透過光又は反射光を受光して品質評価用の受光情報を計測する計測手段と、その計測手段の動作を制御する制御手段とが備えられ、
   前記制御手段が、
   被計測物に代えて校正用の基準体に対して光を投射してその基準体からの透過光又は反射光を受光して基準用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御する基準用情報計測モードと、
   被計測物に対して光を投射して前記品質評価用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御し、且つ、前記基準用の受光情報と前記品質評価用の受光情報とに基づいて被計測物の品質情報を求める品質情報計測モードとに切り換え自在に構成されている果菜類の内部品質評価装置であって、
   前記計測手段が、計測箇所に位置する被計測物に対して光を投射する投光状態又は被計測物からの透過光又は反射光を受光する受光状態を変更する複数種の投受光状態に、複数種の果菜類に対応させて変更自在に構成され、
   前記制御手段が、
   前記基準用情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記基準用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御し、且つ、
   前記品質情報計測モードにおいては、指令された果菜類に対応する投受光状態にて前記品質評価用の受光情報を計測するように前記計測手段の作動を制御するよう構成されている果菜類の内部品質評価装置。
2. 前記計測手段が、被計測物又は前記基準体からの前記透過光又は前記反射光を減光させ且つその減光量を変更自在な減光手段を備えて、前記投受光状態の変更として前記減光量を変更するように構成されている請求項１記載の果菜類の内部品質評価装置。
3. 前記計測手段が、前記計測箇所へ向けて投射される光の投射範囲を変更自在な投射範囲調整手段を備えて、前記投受光状態の変更として、前記光の投射範囲を変更するように構成されている請求項１又は２記載の果菜類の内部品質評価装置。
4. 前記計測手段が、
   前記被計測物に光を投射する光投射作用部と、前記被計測物からの透過光を受光する受光作用部とが、前記計測箇所の左右両側に振り分け配置される状態で設けられ、且つ、
   前記光投射作用部及び前記受光作用部の前記計測箇所に対して接近離反する方向での横方向位置を各別に変更自在な横方向位置調節手段とを備えて、前記投受光状態の変更として、前記横方向位置を変更するように構成されている請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の果菜類の内部品質評価装置。

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