JP2007101449A - 投受光手段校正用基準体 - Google Patents

Abstract

【課題】投光もしくは受光手段自体の機体差や、個々の投光もしくは受光手段の異常有無を確認する際に、どの方向から投光しても再現性のあるデータを取得することが可能な投受光手段校正用基準体を提供する。
【解決手段】農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置１に内蔵される投光もしくは受光手段３、４の機体差あるいは個々の投光もしくは受光手段３、４の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体１０において、半透明もしくは透明の均一な材質からなる円柱または球状の基準体を構成した。また、前記基準体１０において、遮光板１１を基準体１０の上部に取り付け、該遮光板１１の略中央に受光孔１１ａを空けた。また、半透明もしくは透明の均一な材質からなり上部の底面積が下部の底面積よりも大きい円錐台１０の基準体を構成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置に内蔵される受光手段の機体差あるいは個々の投受光手段の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体の技術に関する。

従来から、被選別物が果実等の農産物であって、赤外光やレーザー光等（以下単に「光」と表す）を利用して糖度や酸度等を測定する非破壊品質判定装置の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
このような非破壊品質判定装置において、投受光手段自体の機体差や、個々の投受光手段に異常がある場合、同一の対象に対して判定を行った場合でも、異なった分析値が出る場合がある。このような場合に、実サンプルである青果物を使うのではなく、工業上、生産が容易な人工果実を用いて、投受光手段自体の機体差や、個々の投受光手段に異常の有無を確認している。例えば、特許文献２に記載の如くである。
従来技術に係る人工果実の構成は、円柱または球状に形成し、透明あるいは半透明の材料により形成された外筒と、光の反射材からなる内筒からなる二重管構造からなり、その間隙に、しょ糖を所定濃度含有した水溶液を充填するというものである。
特開２００３−１８５５７６号公報 特開平５−２８１０１６号公報

しかし、従来技術のように、外筒と内筒からなる二重管構造では、外筒、間隙の水溶液、及び内筒の光の屈折率が同一ではないため、上下方向などの一定方向の光を受光することは可能であっても、それ以外の方向、たとえば横投光などを行う場合には再現性のあるデータを取ることが困難であった。
以上のことを踏まえ、本発明では、投受光手段自体の機体差や、個々の投受光手段の異常有無を確認する際に、どの方向から投光しても再現性のあるデータを取得することが可能な投受光手段校正用基準体を提供する。

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。

即ち、請求項１においては、農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置に内蔵される投光もしくは受光手段の機体差あるいは個々の投光もしくは受光手段の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体において、
半透明もしくは透明の均一な材質からなる円柱または球状の基準体を構成したものである。

請求項２においては、農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置に内蔵される投光もしくは受光手段の機体差あるいは個々の投光もしくは受光手段の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体において、
遮光板を基準体の上部に取り付け、該遮光板の略中央に受光孔を空けたものである。

請求項３においては、農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置に内蔵される投光もしくは受光手段の機体差あるいは個々の投光もしくは受光手段の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体において、
半透明もしくは透明の均一な材質からなり上部の底面積が下部の底面積よりも大きい円錐台の基準体を構成したものである。

請求項４においては、請求項１乃至請求項３に記載の投受光手段校正用基準体において、基準体の下部に取り付けるパンを基準体と一体形成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、基準体内部での材質の違いによる屈折が発生しないため、光を照射する方向性に寄らず、常に一定の吸収量を示す。また、同一材質による単純な構造のために、密度や大きさを容易に変更することが可能となる。

請求項２においては、遮光板によって、望まない反射光が受光手段に入らないようにして、透過光のみを計測することができる。

請求項３においては、投光手段から照射された光のうち必要な透過光のみを受光手段で受光することが可能となる。これにより遮光板が無くても透過光のみを計測することができる。

請求項４においては、基準体と基準体の下部に取り付けるパンを一体形成することにより、基準体をパンに載置する際に起こる誤差を無くすことができ、再現性のあるデータを取得することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は非破壊品質判定装置の平面模式図、図２は非破壊品質判定装置の側面模式図、図３は非破壊品質判定装置の断面模式図、図４は円柱状に形成した基準体の斜視図、図５は円柱状に形成した基準体の底面図、図６は搬送手段上における円柱状に形成した基準体の側面図、図７は球状に形成した基準体の斜視図、図８は搬送手段上における球状に形成した基準体の側面図、図９は円錐台状に形成した基準体の斜視図、図１０は搬送手段上における円錐台状に形成した基準体の一部断面図である。

まず、本発明に係る基準体を用いる、非破壊品質判定装置１について、説明する。

図１、図２および図３に示す如く、非破壊品質判定装置１は主に筐体２、投光手段３、受光手段４、搬送手段５、搬送皿６等で構成される。
筐体２は非破壊品質判定装置１の他の部材を固定する構造体であるとともに投光手段３および受光手段４に外部からの光が影響することを防止するための被覆手段を兼ねる。筐体２は略直方体の箱であり、開口部２ａおよび開口部２ｂが筐体２の互いに対向する側面に穿設され、搬送手段５が開口部２ａ・開口部２ｂを貫通している。
搬送手段５上を搬送されてきた農産物７は、搬送皿６に載置されたまま開口部２ａより筐体２の内部に進入し、開口部２ｂから筐体２の外部に排出される。
なお、開口部２ａ・２ｂの上縁部には上下方向に複数のスリットが設けられた遮光性のゴム製または樹脂製のシートが垂設され、外部からの光が筐体２内部に極力差し込まないようにしている。

投光手段３は農産物７の糖度または酸度等を測定するための光（赤外光やレーザー光等）を農産物７に照射するものであり、ケーブル３ａにより制御手段８に接続されている。投光手段３は具体的にはランプまたはＬＥＤ等で構成される。なお、投光手段３により農産物７に照射される光は、該農産物７の種類等に応じてその種類や波長、強度等を適宜選択する必要がある。また、投光手段３はランプ等の光源やレンズが設けられ、ケーブル３ａにより該光源に電力が供給される形式でも良く、あるいは光源が制御手段８側に設けられ、ケーブル３ａを光ファイバーとして投光手段３のレンズに光を供給する形式としても良い。
受光手段４は、投光手段３により照射され、農産物７内を通過してきた透過光を受けるものであり、ケーブル４ａにより制御手段８に接続されている。受光手段４は具体的にはフォトダイオードやフォトトランジスタやＣＣＤ等で構成される。

投光手段３は筐体２内部において搬送手段５の下方に配置され、かつ受光手段４は筐体２内部において搬送手段５の上方に配置される。そして、投光手段３より照射される光は搬送皿６の中央部に穿設された透過孔６ａおよび透過孔６ｂを通過し、該搬送皿６上に載置された農産物７を透過して受光手段４に受光される。
このとき、搬送手段５のベルト９ａおよびベルト９ｂは所定の間隔を空けて図示せぬ回転軸および回転駆動軸に巻回されており、ベルト９ａとベルト９ｂとの間を投光手段３からの光が通過するように構成されている。従って、搬送手段５が光路（投光手段３から受光手段４までの光の経路）を遮ることがない。

受光手段４により受光される光（農産物７の透過光）は、投光手段３により照射される光と比較すると、特定の波長成分が減少している。これは、農産物７中に含まれる糖度に係る成分や酸度に係る成分が特定の波長成分を吸収することに起因している。
従って、この吸収量を測定する（農産物７が光路を遮っていない状態で受光手段４が受光している時の特定波長成分と、農産物７が光路を遮っている状態で受光手段４が受光している時の特定波長成分とを比較する）ことにより、光が透過した部位に存在する農産物７の糖度に係る成分や、酸度に係る成分の量（より厳密には、糖度に係る成分分子の個数や酸度に係る成分分子の個数）を測定することが可能である。
ただし、糖度や酸度は本来農産物の単位体積当たりの糖度に係る成分分子の個数や酸度に係る成分分子の個数に対応するものであるため、農産物を透過する光の光路の長さ（より厳密には、光路の長さと光路の断面積を掛けたもの）を求める必要がある。
また、農産物の内部品質を光学的に判定する方法としては、本実施例の如く透過光を用いるだけでなく、反射光を用いる方法等も考えられ、限定されない。

なお、本実施例においては投光手段３が搬送手段５の下方、受光手段４が搬送手段５の上方に配置される構成であるが搬送手段５の側方に配置しても良く、光路の方向と搬送方向との関係（成す角度および位置関係）は限定されない。

次に、基準体１０について図４乃至図８を用いて説明する。
基準体１０は、例えばアクリルなどの樹脂やガラス等の透明または半透明の物質によって図４のような円柱状もしくは図７のような球状に形成されており、パン（皿）１２の上に載置されている。該パン１２は、図５に示すように、略中央部に透過孔１２ａを穿設しており、投光手段３により照射される光が通過できるようになっている。
基準体１０が均一な物質からなる円柱状若しくは球状の形をなしていることから、例えば投光手段３により側方から光を照射した場合でも、光を照射する方向性によらず、常に一定の吸収量を示すため、再現性のあるデータを取得することが可能となる。

また、基準体１０の円柱や球の大きさを変化させることにより、計測する農産物の実際の大きさに近づけることが可能となり、計測する農産物と同程度の吸収量を実現できるので、受光手段４の校正用に用いることができる。さらに、基準体の樹脂の密度を変化させて光の吸収量を調整することにより、多様な野菜、果実の吸収量を再現することができるため、より実測値に近い範囲でデータを取得することが可能となる。

このように構成したことから、基準体内部での材質の違いによる屈折が発生しないため、光を照射する方向性によらず、常に一定の吸収量を示す。また、同一材質による単純な構造のために、密度や大きさを容易に変更することが可能となる。

また、図４に示すように、前記基準体の上部、すなわち受光側には遮光板１１を取り付けている。該遮光板１１は基準体１０と一体的または着脱可能に構成している。遮光板１１は光を透過しない材質、例えばゴムなどによって構成されており、本実施例では、中央に受光孔１１ａを設けたドーナツ型の円板状に構成されている。なお、本実施例のような形状の他に、多角形の受光孔を設けることも可能である。
例えば、側面方向から不必要な光が照射された際に、前記遮光板１１を上部に取り付けることにより、側面での反射光で上方に進行してくる光を遮ることが可能となり、より再現性のあるデータを取得することが可能となる。

このように構成することにより、遮光板１１によって、望まない反射光が受光手段４に入らないように遮光し、透過光のみを計測することができる。

実際に校正を行う際には、図６または図８のように搬送手段５上に基準体１０を載置しているパン１２を載置し、前記搬送手段５を移動させて、投光手段３より照射された光の特定波長成分と受光手段４により受光された光の特定波長成分とを比較する。投光手段３より照射された光に含まれる特定波長成分が一定であれば、基準体で吸収される特定波長成分は常に一定であるので、特定波長成分のデータを収集することにより、複数の受光手段４の機体差や受光手段４の異常の有無を確認することが可能となる。

また、前記基準体１０の形状を、図９に示すように上面の面積のほうが下面の面積よりも大きい円錐台、即ちすり鉢状に形成することも可能である。例えば図１０に示すように、側面から不必要な光Ｂが照射された場合、基準体１０の形状が円柱状や球状では、反射光が上部へ進行するおそれがあり、再現性のあるデータを取ることが難しかった。しかし、すり鉢状に形成したことにより、反射光Ｃは全て下方へと進行するため、必要な透過光のみを受光手段４で受光することが可能となり、遮光板を必要とすることなく、再現性のあるデータを取得することが可能となる。

このように構成することにより、投光手段３から照射された光のうち必要な透過光のみを受光手段４で受光することが可能となる。これにより遮光板が無くても透過光のみを計測することができる。

また、前記基準体１０とパン１２を一体に形成することも可能である。基準体１０とパン１２を接着する手段としては接着剤で付着させる方法のほか、金型から一体形成する方法などが挙げられる。

このように構成することにより、基準体１０をパン１２に載置する際に起こる誤差を無くすことができ、再現性のあるデータを取得することができる。また、基準体１０とパン１２とを別々に製造するよりも簡易に製造することが可能となり、基準体１０を安定させて取り扱いも簡単にできる。

非破壊品質判定装置の平面模式図。 非破壊品質判定装置の側面模式図。 非破壊品質判定装置の断面模式図。 円柱状に形成した基準体の斜視図。 円柱状に形成した基準体の底面図。 搬送手段上における円柱状に形成した基準体の側面図。 球状に形成した基準体の斜視図。 搬送手段上における球状に形成した基準体の側面図。 円錐台状に形成した基準体の斜視図。 搬送手段上における円錐台状に形成した基準体の一部断面図。

符号の説明

１ 非破壊品質判定装置
３ 投光手段
４ 受光手段
５ 搬送手段
１０ 基準体
１１ 遮光板
１２ パン

Claims (4)

1. 農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置に内蔵される投光もしくは受光手段の機体差あるいは個々の投光もしくは受光手段の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体において、
   半透明もしくは透明の均一な材質からなる円柱または球状の基準体を構成したことを特徴とする投受光手段校正用基準体。
2. 農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置に内蔵される投光もしくは受光手段の機体差あるいは個々の投光もしくは受光手段の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体において、
   遮光板を基準体の上部に取り付け、該遮光板の略中央に受光孔を空けたことを特徴とする投受光手段校正用基準体。
3. 農産物の内部品質を光学的に判定する非破壊品質判定装置に内蔵される投光もしくは受光手段の機体差あるいは個々の投光もしくは受光手段の異常の有無を確認するための投受光手段校正用基準体において、
   半透明もしくは透明の均一な材質からなり上部の底面積が下部の底面積よりも大きい円錐台の基準体を構成したことを特徴とする投受光手段校正用基準体。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の投受光手段校正用基準体において、基準体の下部に取り付けるパンを基準体と一体形成したことを特徴とする投受光手段校正用基準体。

Images