JP2006170718A - 青果物検査方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 青果物検査装置１は、青果物２（りんご）に向けて電磁波Ｌ（ミリ波）を照射する照射手段４と、青果物２から反射された電磁波Ｌ’を検出する検出手段５と、この検出手段５が検出した電磁波Ｌ’の強度を基にして青果物２の内部の傷や腐れの有無を判定する判定手段６を備えている。
青果物２としてのりんごの内部に腐れや傷がある場合には、その不良部分は他の正常部分よりも反射される電磁波Ｌ’が小さくなる。そこで、検査対象となったりんごに、そのように反射された電磁波Ｌ’が小さい箇所がある場合には、そのりんごは不良品であると判定手段６が判定する。
【効果】 青果物２としてのりんごの内部の傷の有無を確実に判定できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は青果物検査方法とその装置に関し、例えばりんごやトマト等の青果物に対してミリ波あるいはテラヘルツ波を照射して、表皮に覆われた内部に傷や腐敗部分が有るか否か、あるいは鮮度を判定する青果物検査方法とその装置に関する。

従来、青果物の品質を検査する検査装置は知られており、このような検査装置としては赤外線やＸ線を被検査物に照射して、青果物内部の品質を検査するものがある（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特開平１０−１７０４５６号公報 特開２００３−１５６４４１号公報

こうした従来の検査装置においては、青果物を透過した透過光に基づいて検査を行っており、りんごや柿等、内部に芯や大きな種がある場合は、透過不能となって検査精度が低下することが懸念されていた。また、Ｘ線を用いる場合には、漏れを防止するため装置が大掛りになるという問題あった。
そのため、従来から、比較的簡単な構成により精度良く不良箇所の有無や鮮度を判定できる検査システムが要望されていたものである。

このような事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、被検査物である青果物に対してミリ波もしくはテラヘルツ波からなる電磁波を照射して、上記青果物から反射された電磁波の強度に基づいて、青果物の内部の不良箇所の有無あるいは鮮度を判定するようにしたものである。
また、請求項３に記載した本発明は、被検査物である青果物に対してミリ波もしくはテラヘルツ波からなる電磁波を照射する照射手段と、青果物から反射される電磁波を検出する検出手段と、上記検出手段が検出した電磁波の強度に基づいて青果物の内部状態を判定する判定手段とを備える青果物検査装置を提供するものである。

このような構成によれば、被検査物としての青果物の内部の不良箇所の有無あるいは鮮度を比較的簡単な構成により正確に判定することができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において１は青果物２の内部状態を検査する青果物検査装置である。青果物検査装置１は、青果物２を支持して水平面で所定方向に回転される回転ステージ３と、この回転ステージ３上の青果物２に向けて電磁波Ｌを照射する照射手段４と、青果物２から反射された電磁波Ｌ’を検出する検出手段５と、さらにこの検出手段５によって検出した電磁波Ｌ’の強度を基にして青果物２の内部の不良箇所の有無や鮮度を判定する判定手段６とを備えている。

回転手段としての回転ステージ３は、図示しないモータに連動させてあり、青果物２が回転ステージ３上に供給される前の状態では停止している。青果物２が回転ステージ３上に供給されると、図示しない制御装置によってモータが回転駆動されるので、回転ステージ３は水平面において等速度で所定方向に回転されるようになっている。そして、このように回転ステージ３を回転させながらこの回転ステージ３上に支持した青果物２に向けて照射手段４から電磁波Ｌを照射するようにしている。

照射手段４は、ケーシング７内に設けられて電磁波Ｌを青果物２に向けて照射する光源８と、ケーシング７内の開口７Ａ側に設けられて、上記光源８から照射された電磁波Ｌを集光するレンズ１１と、ケーシング７全体を支持するとともにケーシング７を可動させて青果物２への電磁波Ｌの照射位置を変更する駆動機構１２とを備えている。
本実施例における光源８はミリ波発振器からなり、このミリ波発振器である光源８は図示しない制御装置から電力が供給されるとともに該制御装置によってその発振のＯＮ／ＯＦＦが制御されるようになっている。ミリ波発振器は、従来公知のようにクライストロン管や進行波管等の電子管や、ＭＥＳ ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｏｃｔｏｒ ＦＥＴ）やＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体を用いて構成されている。
このような光源８としてのミリ波発振器では、厳密に言えば波長が１〜１０ｍｍの範囲となる３３０〜３３ＧＨｚの電磁波を発振できるが、一般的にはその範囲の波長に限定されているものではなく、その範囲を若干超えるものまでミリ波発振器の範囲に含められている。

駆動機構１２も制御装置によって作動を制御されるようになっており、上述した回転ステージ３によって青果物２を回転させている状態において、制御装置によって光源８を作動させて青果物２の頂部に向けて光源８から電磁波Ｌ（ミリ波）を照射するようにしている。また、その状態において、制御装置によって駆動機構１２を介してケーシング７全体を下方側に向けて移動させるようになっている。このように回転ステージ３による青果物２の水平方向での回転と、ケーシング７の移動とによって青果物２の表皮２Ａに対して、その頂部から底部に至るまで表皮２Ａの全域にわたってらせん状の移動軌跡を描くように電磁波Ｌが照射されるようになっている。
上述したように、本実施例では、光源８から電磁波Ｌとしてミリ波を青果物２に照射するようにしている。光源８から青果物２にミリ波を照射すると、照射されたミリ波の大部分が青果物２の表皮２Ａを透過して内部まで到達する（図２参照）。そして、表皮２Ａを透過したミリ波は、表皮２Ａよりも遥かに水分量の多い内部の果肉２Ｂで吸収されるとともに、果肉２Ｂで吸収されない分の電磁波Ｌ’は反射されて再度表皮２Ａを透過して外側に放出される。

そして、このように青果物２から反射された電磁波Ｌは、検出手段５によって検出されるようになっている。検出手段５は、ケーシング１３の内部に設けたアレイ検出器１４と、ケーシング１３の開口１３Ａ側に配置した短焦点レンズ１５と、上記ケーシング１３を支持して、該ケーシング１３全体を照射手段４の移動に合わせて移動させる駆動機構１６とを備えている。
駆動機構１６は制御装置によって制御されるようになっており、上記照射手段４から青果物２に向けて電磁波Ｌが照射される際には、青果物２から反射される電磁波Ｌ’が入射できる位置にケーシング１３全体を移動させるようになっている。
そのため、上述したように、回転ステージ３を回転させながら回転ステージ３上で回転する青果物２に向けて照射手段４から電磁波Ｌを照射し、かつ照射位置を青果物２の頂部から底部まで移動させる際には、上記駆動機構１６によって検出手段５のケーシング１３も移動されて、青果物２からの反射される電磁波Ｌ’が短焦点レンズ１５に集光されてアレイ検出器１４によって検出されるようになっている。

図３に示すように、アレイ検出器１４は微小な正方形の受光素子を縦横に整列させて配置したものであり、青果物２の表皮２Ａの各部分から反射された電磁波Ｌ’を、表皮２Ａの各部分に対応する位置の各受光素子で検出するようになっている。そして、このアレイ検出器１４の各受光素子で検出した電磁波Ｌ’の強度は、順次判定手段６へ伝達されるようになっている。

本実施例の判定手段６は、上記検出手段５によって検出された電磁波Ｌ’が伝達されると、次のようにして、反射された電磁波Ｌ’の強度に基づいて、青果物２の内部の水分状態を検査するようになっている。
すなわち、青果物２が例えばりんごの場合には、りんごの内部（果肉２Ｂ）に部分的に腐れが生じたり、押し傷や打ち傷があると、それらの不良箇所は繊維質が液状化して、その他の正常な部分と比較して水分量が上昇する。したがって、上記傷や腐れ等の不良箇所では、照射されたミリ波が吸収されてその部分から反射されるミリ波は、正常部分から反射されるミリ波よりも強度が小さくなる。また、青果物は乾燥することで鮮度が低下し、この場合には、反射されるミリ波の強度は大きくなる。
そこで、図４に示すように、反射された電磁波Ｌ’の強度が他の部分の半分程度となるように小さくなる箇所Ａが存在した場合には、判定手段６にしきい値を設定する等して、その箇所Ａの水分量が多いことを検出して、傷あるいは腐れがあると判定することができる。
また、上記箇所Ａのような強度が大きく変化した箇所を除く、他の部分の強度を、予め設定した水分量に基づく鮮度レベルに対応させた強度値と比較することで鮮度を判定することができる。

以上の構成に基づく検査装置１の作動を説明すると、回転ステージ３が停止している状態において、回転ステージ３上に検査対象となる青果物２（例えばりんご）が供給されると、照射手段４の光源８から青果物２の頂部に向けて電磁波Ｌ（ミリ波）が照射されるとともに、回転ステージ３が所定方向に回転される。
青果物２に照射された電磁波Ｌは、その一部が青果物２によって反射されて、反射された電磁波Ｌ’は検出手段５のアレイ検出器１４によって検出されて判定手段６へ伝達される。
回転ステージ３は回転し、かつ駆動機構１２によって照射手段４も電磁波Ｌの照射位置を頂部から底部側に向けて徐々に下方側に向けて移動されるとともに、この照射手段４の移動に合わせて駆動機構１６によって検出手段５も移動される。
そのため、電磁波Ｌが青果物２の表皮２Ａに対して、その頂部から底部に至る全域の箇所にわたってらせん状の軌跡を描くように照射されると同時に、表皮２Ａの各部分で反射された電磁波Ｌ’の強度が検出手段５の検出器１４によって検出されてから判定手段６へ伝達される。なお、上記回転ステージ３と両駆動機構１２、１６は、照射手段４から青果物２に照射される電磁波Ｌが、青果物２の底部の位置まで照射された時点で停止されるようになっている。

そして、判定手段６は、検査対象となった青果物２の傷や腐れの有無および鮮度を判定し、図示しない表示装置や分類装置に検査対象となった青果物２の良否や等級を出力するようにしている。
このようにして、回転ステージ３上の青果物２の検査を終了したら、回転ステージ３上から検査済みの青果物２を排出して、新たな検査対象となる青果物２を回転ステージ３上に供給して、上述した説明と同様に青果物検査装置１によって、青果物２の内部の傷や腐れの有無および鮮度を検査するようになっている。
本実施例の検査装置１による検査対象となる青果物２の内部の傷としては、例えば外観に特徴が現れにくい生傷・打ち傷・押傷やトマト等のスジ腐れである。

上述した本実施例の青果物検査装置１と検査方法によれば、外観として現れないような青果物２の内部の傷や腐れの有無を正確に判定することができる。
また、上記本実施例の青果物検査装置１と検査方法によれば、果実の表皮２Ａの下となる果肉２Ｂに自然発生的に、又は、害虫等に吸われることで空洞が生じている場合や、表皮２Ａの一部が押し潰れて凹部となっている場合においても、その他の正常部分と比較してアレイ検出器１４の受光素子における検出位置がずれることで、そのような空洞や凹部が生じていることを判定することができる。つまり、空洞等の凹部からの反射光Ｌ’は正常な部分と比べ大きく逸れて放射され、図３に示すように、正常な場合はほぼＬ’ａ近辺で検出される反射光Ｌ’が、Ｌ’ｂの様に外れた位置で検出される。検出手段５はこの様な検出位置の変化を、個々の受光素子における電磁波の強度の変化により検出し、判定手段６はこれに基づいて空洞や凹部のような、青果物内部の形状的な不良箇所の有無を判定することができる。

なお、上記実施例においては、光源８としてミリ波発振器を用いているが、これに代えてテラヘルツ帯域からなる電磁波（テラヘルツ波）を発振するテラヘルツ波光源やテラヘルツ波発振器を用いても同様の検査が可能で、この場合では、一般的には波長が３μｍ〜３ｍｍの範囲となる０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの電磁波をテラヘルツ波と称しているが、テラヘルツ波光源およびテラヘルツ波発振器としてはその範囲を若干超えるものも含められる。
また、上記実施例においては、検査装置１を構成する照射手段４と検出手段５に対し、回転テーブル３で青果物２を回転させて、青果物２の表面を広範囲に検査するようにしているが、照射手段４と検出手段５を青果物２の周囲で回転移動可能に構成しても良い。さらに、照射手段４はレンズ１１により電磁波Ｌを点状に集光させて青果物２に照射し、検出手段５は短焦点レンズ１５により、反射された電磁波Ｌ’をアレイ検出器１４に点状に集光させるよう構成したが、これに限らず、照射手段４が青果物２に電磁波Ｌを面状に照射し、ここから反射される電磁波Ｌ’を、面状のまま検出手段５のアレイ検出器１４の各受光素子に入射させるようにしても良い。このように構成した場合には、個々の受光素子が検出する電磁波Ｌ’の強度分布に基づき、強度の違いにより色を異ならせるなどして、検出結果を画像化することも可能である。

本発明の一実施例を示す概略の構成図。 図１の要部の拡大断面図。 図１に示したアレイ検出器の要部の構成を示す図。 図１の検出手段から判定手段に伝達される検出信号の変化を示す図。

符号の説明

１…青果物検査装置 ２…青果物
２Ａ…表皮 ２Ｂ…果肉
３…回転ステージ ４…照射手段
５…検出手段 ６…判定手段
Ｌ…電磁波 Ｌ’…青果物から反射された電磁波

Claims (5)

1. 被検査物である青果物に対してミリ波もしくはテラヘルツ波からなる電磁波を照射して、上記青果物から反射された電磁波の強度に基づいて、青果物の内部の不良箇所の有無あるいは鮮度を判定することを特徴とする青果物検査方法。
2. 上記青果物から反射された電磁波の強度に基づいて、青果物の内部の水分状態を検査して、上記判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の青果物検査方法。
3. 被検査物である青果物に対してミリ波もしくはテラヘルツ波からなる電磁波を照射する照射手段と、青果物から反射される電磁波を検出する検出手段と、上記検出手段が検出した電磁波の強度に基づいて青果物の内部状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする青果物検査装置。
4. 上記検出手段は、反射光を検出する受光素子を縦横に整列させた検出器を備えることを特徴とする請求項３に記載の青果物検査装置。
5. 上記青果物を支持して回転させる回転手段を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の青果物検査装置。
   

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