JP2009294144A - 青果物品質判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】青果物の品質を測定が必要な部位のみで判定することができる青果物品質判定装置の提供を目的とする。
【解決手段】青果物１を撮像する撮像装置２０と、青果物１に光を投光する投光手段３１と、投光手段３１により投光され、青果物１を透過又は反射した赤外線を受光する受光手段３２と、撮像装置２０による撮像結果を取得し、受光手段３２からの受光結果を連続的に複数取得し、前記撮像結果に基づいて青果物１の品質判定領域を決定し、前記品質判定領域の前記受光結果に基づいて品質を判定する制御装置４０と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線を照射して青果物の内部品質等を判定する青果物品質判定装置の技術に関する。

従来、野菜や果物等の青果物の内部品質や内部障害等を測定する青果物品質判定装置の技術は公知となっている。
前記青果物品質判定装置は、赤外線の光源により照射され、前記青果物を反射、又は透過した赤外線を検出することにより、当該青果物の内部品質や内部障害等を測定することができる。

前記青果物品質判定装置は、搬送装置、測定装置、制御装置等から構成される。前記測定装置は、赤外線の光源となる照射手段と、青果物を反射、又は透過した赤外線を検出する検出手段とを具備し、該検出手段が検出した赤外線をスペクトル分析するため分光器と接続される。また、前記青果物品質判定装置は、青果物の内部測定をより確実なものにする目的や、青果物の複数箇所を測定する目的のために複数の検出手段を備えるものがある。（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１に開示された構成では、青果物の複数箇所を測定することによる測定結果のばらつき低減に対しては有効な手段であるが、青果物の局所的な欠陥部の測定結果を除外したりすることは出来ない点で不利であった。
特開２００４−２５１７７７号公報

本発明は上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、青果物の品質を測定が必要な部位のみで判定することができる青果物品質判定装置の提供を目的とする。

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、青果物を撮像する撮像装置と、前記青果物に光を投光する投光手段と、前記投光手段により投光され、前記青果物を透過又は反射した赤外線を受光する受光手段と、前記撮像装置による撮像結果を取得し、前記受光手段からの受光結果を連続的に複数取得し、前記撮像結果に基づいて前記青果物の品質判定領域を決定し、前記品質判定領域の前記受光結果に基づいて品質を判定する制御装置と、を具備するものである。

請求項２においては、前記制御装置は、前記撮像結果に基づき、前記受光手段の受光条件を決定することを特徴とするものである。

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、青果物の形状に基づいて品質判定が可能な品質判定領域を決定し、品質判定領域の受光結果に基づき品質を判定するので、正確な判定を行うことができ、処理時間を短縮することができる。

請求項２においては、青果物の形状に応じて受光手段の受光条件を決定するので、品質判定領域に適した測定条件で品質を判定することができる。これによってより正確な青果物の品質判定を行うことができる。

次に、本発明に係る青果物品質判定装置の第一の実施形態である青果物品質判定装置１００について説明する。本発明において、「青果物」とは、りんご、梨、みかん等の果実や、トマト、いちご、ナス、芋等の蔬菜をいう。
なお、以下の説明において、「品質」とは、青果物の大きさ、形状、内部障害及び糖度等の内部品質等を含むものとする。

図１及び図２に示すように、青果物品質判定装置１００は、青果物１を搬送するとともに青果物１の品質を判定するものである。青果物品質判定装置１００は、主として搬送装置１０、撮像装置２０、測定装置３０及び制御装置４０等を具備する。

搬送装置１０は、青果物１・１・・・を搬送するものである。搬送装置１０は、主として供給コンベア１１等から構成される。

搬送装置１０を構成する供給コンベア１１は、搬送体となるベルト等からなる無端体により構成されており、前記無端体の搬送方向一側には図示しない駆動プーリを介して図示しない駆動モータが設置され、前記駆動モータを作動させることにより前記無端体を回転可能に構成している。前記無端体が回転することにより、前記無端体に載置された青果物１・１・・・が搬送される。
また、供給コンベア１１の前記駆動モータの近傍にはエンコーダ１１ａが設けられ、回転速度や回転角度等を検知することができる。
なお、搬送装置１０は、供給コンベア１１等を具備する構成としたが、本発明はこれに限るものではない。

撮像装置２０は、青果物１・１・・・の撮像を行うものである。撮像装置２０は、主として供給検出手段２１、撮像手段２２等を具備する。

供給検出手段２１は、青果物１・１・・・の供給を検出するものである。供給検出手段２１は、光センサ等から構成され撮像装置２０より上流に設置される。

撮像手段２２は、青果物１・１・・・を撮像するものである。撮像手段２２は、ＣＣＤカメラ等により構成される。撮像手段２２は、搬送装置１０により搬送される青果物１・１・・・の側方に具備される。撮像手段２２は、その受光部を、青果物１に向けた状態で供給コンベア１１に固定される。なお、本発明に係る撮像手段２２及び撮像手段２２の撮像方向は、本発明に記載したものに限定するものではない。

測定装置３０は、青果物１・１・・・の品質の測定を行うものである。測定装置３０は、主として投光手段３１、受光手段３２、分光器３３及び筐体３４等を具備する。

投光手段３１は、青果物１・１・・・に赤外線を照射するものである。投光手段３１は、ＬＥＤやハロゲンランプ等により構成される。投光手段３１は、供給コンベア１１に固定される受光手段３２と相対する方向で、かつ赤外線を発する発光部を、青果物１・１・・・の搬送経路に向けた状態で供給コンベア１１に具備される。

受光手段３２は、青果物１・１・・・を透過した赤外線を検出するものである。受光手段３２は、フォトダイオードやフォトトランジスタ、ＣＣＤ等により構成される。受光手段３２は、光を受光する受光部を投光手段３１の発光部に向けた状態で供給コンベア１１に具備される。

分光器３３は、特定の波長の光を取り出し（分光し）、当該特定波長の光を電気信号に変換し、光の強度に関する情報として出力するものである。分光器３３は、その内部に、特定波長の光を分光する回折格子やプリズム及び分光された光を電気信号に変換する検出器等を具備する。
分光器３３は、受光手段３２に接続され、受光手段３２が受光する光を分光し、電気信号に変換する。
なお、本実施形態において、受光手段３２と分光器３３とは別個に具備される構成としたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、受光手段３２と分光器３３とを一体に構成することや、制御装置４０と分光器３３とを一体に構成することも可能である。

筐体３４は、投光手段３１及び受光手段３２を覆う略箱状の部材である。筐体３４の搬送方向後側面には、筐体３４の内部空間と外部空間とを連通する入口開口部３４ａが形成される。筐体３４の搬送方向前側面には、筐体３４の内部空間と外部空間とを連通する出口開口部３４ｂが形成される。入口開口部３４ａと出口開口部３４ｂとは、互いに対向する位置に形成される。搬送装置１０により搬送される青果物１・１・・・は、入口開口部３４ａより筐体３４の内部空間へと搬入され、出口開口部３４ｂより筐体３４の外部空間へと搬出される。

上記の如く、筐体３４を構成することにより、筐体３４内へ侵入する外乱光を低減させることができる。なお、入口開口部３４ａ及び出口開口部３４ｂにカーテン等を備える構成としてもよい。これにより、筐体３４内へ侵入する外乱光をさらに低減させることができる。

制御装置４０は、撮像装置２０及び測定装置３０の動作を制御し、撮像装置２０による撮像結果と測定装置３０による受光結果とに基づいて青果物１・１・・・の品質を判定するものである。制御装置４０は、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

制御装置４０は、供給コンベア１１に設けられたエンコーダ１１ａに接続され、供給コンベア１１の搬送速度等を取得することが可能である。
制御装置４０は、供給検出手段２１に接続され、青果物１・１・・・の供給を検出することが可能である。
制御装置４０は、撮像手段２２に接続され、撮像手段２２による撮像結果を電気信号として取得し、記憶することが可能である。
制御装置４０は、投光手段３１に接続され、投光手段３１の動作を制御することが可能である。
制御装置４０は、分光器３３に接続され、分光器３３が出力する電気信号を取得し、記憶することが可能である。

制御装置４０には、撮像手段２２及び投光手段３１を制御するための種々のプログラム及びデータが格納される。
制御装置４０は、前記プログラム及びデータに基づいて撮像手段２２及び投光手段３１の動作を制御する。
また、制御装置４０は、撮像手段２２による撮像結果及び受光手段３２による受光結果に基づいて、青果物１・１・・・の品質を判定するための種々のプログラム及びデータが格納される。制御装置４０は、前記撮像結果、前記受光結果（分光器３３からの電気信号）及び前記プログラムやデータに基づいて、青果物１・１・・・の品質を判定する。

以下では、図１から図３を用いて上述の如く構成した青果物品質判定装置１００の動作態様について説明する。

図１及び図２に示すように、青果物１・１・・・は、供給コンベア１１に供給され、搬送方向前方へと搬送される。供給コンベア１１に青果物１を供給する方法は、作業者の手作業による方法や自動化された装置により行う方法等があるが、本発明は当該方法を限定するものではない。

青果物１は、供給コンベア１１において供給検出手段２１により供給を検出される。

制御装置４０は、供給検出手段２１から取得した青果物１の供給（供給検出手段２１が検出した時間）と、エンコーダ１１ａから取得した供給コンベア１１の速度に基づき青果物１の搬送位置を算出する。

制御装置４０は、供給コンベア１１により搬送される青果物１が、撮像手段２２と対向する位置に到達した時に、撮像手段２２により青果物１を撮像する。

制御装置４０は、撮像手段２２から撮像結果を電気信号として取得し、画像として認識する。

制御装置４０は、撮像装置２０より取得した電気信号に基づいて、青果物１の大きさや形状等を判定し、青果物１の品質判定を行う品質判定領域を決定する。あわせて、制御装置４０は、各測定領域の形状や予め格納されたデータ等に基づき、各測定領域における受光手段３２の受光条件（露光時間等）を決定する。

青果物１は、撮像装置２０によって撮像された後、供給コンベア１１により、入口開口部３４ａを経て筐体３４の内部へと搬送される。

図３より、制御装置４０は、青果物１が供給コンベア１１によって搬送され、青果物１の搬送方向ＸＸ側の端部（測定領域Ａ）が投光手段３１の発光部と対向する位置に到達すると、投光手段３１によって赤外線を照射する。受光手段３２は、投光手段３１により照射され、測定領域Ａを透過した赤外線を受光する。
続けて、受光手段３２は、青果物１の測定領域Ｂが投光手段３１の発光部と対向する位置に到達すると、測定領域Ｂを透過した赤外線を受光する。同様に、受光手段３２は、測定領域Ｃ・Ｄ・Ｅ・・Ｒの順に、各測定領域を透過した赤外線を連続的に受光する。
分光器３３は、受光手段３２が各測定領域で受光した光を分光し、順次電気信号に変換する。
制御装置４０は、分光器３３により変換された各測定領域の電気信号を順次取得し、記憶手段に記憶する。ここで、測定領域Ａ・Ｂ・Ｃ・・・Ｑは、分光器３３が入力された赤外線の特定の波長の光を取り出し（分光し）、当該特定波長の光を電気信号に変換し、光の強度に関する情報として出力するために要する時間に青果物１が搬送される距離毎に設定される。

制御装置４０は、撮像装置２０より取得した電気信号と、記憶手段に記憶した分光器３３からの電気信号に基づいて、各測定領域の内部品質や内部障害等を判定する。具体的には、制御装置４０は、青果物１の大きさや形状から決定した品質判定領域の測定結果のみを用いて青果物１の平均糖度及び糖度分布の算出等の品質判定を行う。
この測定及び判定は、青果物１の両端部等、光の透過量が多い測定領域では、投光手段３１の露光時間等の調整により最適な受光条件の設定が可能である。また、中心部分に芯が存在する青果物１の場合には、周囲近傍を品質判定領域として判定すればよく、皮が厚い青果物１の場合には中心近傍を品質判定領域として判定することが可能である。こうして、撮像装置２０によって撮像された画像から、青果物１の種類に合わせて必要な部分を選択し、測定領域に適した受光条件によって測定した後に判定を行う。あるいは、全ての部分を測定してそのデータを記憶し、その後に必要な部分のみ選択して判定することによって、演算負担を軽減して処理時間の短縮化を図り搬送速度をアップすることも可能となる。

測定装置３０における測定を終えた青果物１・１・・・は、供給コンベア１１により、出口開口部３４ｂを経て筐体３４の外部へと搬送され、選別装置等へ搬送される。

以上の如く、青果物１を撮像する撮像装置２０と、青果物１に光を投光する投光手段３１と、投光手段３１により投光され、青果物１を透過又は反射した赤外線を受光する受光手段３２と、撮像装置２０による撮像結果を取得し、受光手段３２からの受光結果を連続的に複数取得し、前記撮像結果に基づいて青果物１の品質判定領域を決定し、前記品質判定領域の前記受光結果に基づいて品質を判定する制御装置４０と、を具備することを特徴とするものである。
このように構成することで、青果物１の大きさや形状等を判定するとともに、青果物１の形状に基づいて決定された品質判定領域に基づいて、青果物１の品質を判定するので正確な判定を行うことができ、処理時間を短縮することができる。

また、制御装置４０は、前記撮像結果に基づき受光手段３２の受光条件を決定することを特徴とするものである。
このように構成することで、青果物１の形状に応じて受光手段３２の受光条件を決定するので、品質判定領域に適した測定条件で品質を判定することができる。これによって、より正確な青果物１の品質判定を行うことができる。

なお、測定装置３０における測定の際には、青果物１・１・・・の搬送を一時的に停止したり、搬送速度をおとしたりすることも可能である。この場合、搬送装置１０を駆動する駆動装置の動作を制御装置４０により制御する構成としてもよい。また、青果物１・１・・・の搬送を一時的に停止させるタイミングや搬送速度をおとすタイミングを、青果物１・１・・・の供給を検出する供給検出手段２１の検出結果に基づいて決定する構成とすることも可能である。

本発明の第一の実施形態に係る青果物品質判定装置の構成図。 本発明の第一の実施形態に係る青果物品質判定装置の構成図。 本発明の第一の実施形態に係る青果物の測定領域の模式図。

符号の説明

１ 青果物
１０ 搬送装置
２０ 撮像装置
３１ 投光手段
３２ 受光手段
３３ 移動手段
４０ 制御装置
１００ 青果物品質判定装置

Claims (2)

1. 青果物を撮像する撮像装置と、
   前記青果物に光を投光する投光手段と、
   前記投光手段により投光され、前記青果物を透過又は反射した赤外線を受光する受光手段と、
   前記撮像装置による撮像結果を取得し、
   前記受光手段からの受光結果を連続的に複数取得し、
   前記撮像結果に基づいて前記青果物の品質判定領域を決定し、
   前記品質判定領域の前記受光結果に基づいて品質を判定する制御装置と、
   を具備する青果物品質判定装置。
2. 前記制御装置は、
   前記撮像結果に基づき、前記受光手段の受光条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の青果物品質判定装置。

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