JP2017219471A - 内部品質判定装置、選果システム、及び密度測定装置 - Google Patents

内部品質判定装置、選果システム、及び密度測定装置 Download PDF

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Abstract

【課題】青果物の内部品質の判定精度を向上させる。【解決手段】内部品質判定装置は、スイカWの質量と体積を測定する計測器17と、スイカWの糖度を測定する糖度計19と、スイカWの糖度と同質成分である蔗糖水溶液の濃度に対応する蔗糖水溶液の密度を記憶するメモリ55と、測定されたスイカWの質量、体積、及び糖度に基づいてスイカWの密度を算出する算出部を備える。算出部は、質量と体積に基づいてスイカの見かけ密度を算出する。そして、測定糖度に近似する蔗糖水溶液濃度に対応する蔗糖水溶液の密度をメモリ55から抽出する。抽出した蔗糖水溶液の密度の逆数を見かけ密度に乗じることで、スイカWの密度を指標する密度指標値を算出する。密度指標値を閾値と比較することで空洞の有無を判定する。【選択図】図6

Description

本発明は、青果物内部の品質を判定する技術に関する。
集出荷施設に入荷された青果物は、その大きさ及び質量に応じて階級別に仕分けられ、さらに、外観品質及び内部品質に応じて等級別に仕分けられて出荷される。内部品質の評価項目の一つとして、青果物の内部における空洞の有無があり、これらは青果物内部の密度に基づいて判定される。
青果物内部の密度は、一般的に、その質量および体積を測定することにより算出される。例えば、特許文献1には、スイカの荷重によって生じる歪みに応じた信号を出力する歪みゲージを用い、当該信号をコンピューターで解析することで質量を測定することが記載されている。特許文献1には、また、静電容量の変化に基づいてスイカの体積を測定する方法が記載されている。具体的には、主電極上に測定対象となるスイカを載置すると共に、このスイカを導電性のカバー体で覆って、これをアース電極と成し、この主電極とアース電極の間に高周波電圧を印加して、スイカとカバー体間の空隙の電気容量を測定して、スイカの体積を算出する。このような体積の測定方法によれば、青果物の表面の凹凸に起因する体積の測定微差を低減することができる。
このようにして測定された質量に、測定された体積の逆数を乗じることで、スイカの見かけ密度が算出される。算出された密度が他のスイカに比べて相対的に低ければ、当該スイカは、その内部に割れやすき間がある空洞果として判定される。空洞果として判定されたスイカは、店頭で切売りされたときに、カット面に割れや空洞などが表れてしまい見栄えが悪くなり商品価値が下がるので、低い等級が付与される。
特開平4−27863号公報
上記特許文献1に記載された測定技術によれば、スイカの質量及び体積を精度よく測定できるから、質量及び体積に基づき算出される見かけ密度についても高精度の値を得ることができる。しかしながら、ごく稀に、算出された密度が他のスイカの密度に比べて高いため正常果として判定されたにもかかわらず、切売りのカット面に割れ等が生じているスイカがあり、スイカの選別段階において、このようなスイカを検出することが望まれている。
このような要望は、スイカだけでなく、トマトなどの他の青果物にも共通し得るものである。
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであって、青果物の内部品質の判定精度を向上させる内部品質判定装置を提供することを課題とするものである。
本発明に係る内部品質判定装置は、青果物の内部品質を判定する内部品質判定装置であって、前記青果物の質量、体積、及び内部成分を測定する測定手段と、前記青果物の内部成分又は該内部成分と同質成分の尺度に対応する補正値を求めるための補正情報が記憶された補正情報記憶部と、前記青果物の内部における空洞の有無を判定するための閾値が記憶された閾値記憶部と、前記測定手段により測定された前記質量、前記体積、及び前記内部成分の測定値を取得し、該質量の測定値及び該体積の測定値に基づいて前記青果物の見かけ密度を算出し、該内部成分の測定値に基づいて前記補正情報から前記補正値を求め、前記算出した見かけ密度を前記補正値に基づいて補正することにより前記青果物の密度を指標する密度指標値を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記密度指標値と前記閾値を比較して、前記空洞の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
また、前記青果物の内部成分は該青果物の糖分であり、前記同質成分は蔗糖水溶液の糖分であり、前記補正値は、前記蔗糖水溶液の密度であることを特徴とする。
本発明の選果システムは、上記の内部品質判定装置を備えることを特徴とする。
本発明の密度測定装置は、青果物の密度を測定する密度測定装置であって、前記青果物の質量、体積、及び内部成分を測定する測定手段と、前記青果物の内部成分又は該内部成分と同質成分の尺度に対応する補正値を求めるための補正情報が記憶された補正情報記憶部と、前記測定手段により測定された前記質量、前記体積、及び前記内部成分の測定値を取得し、該質量の測定値及び該体積の測定値に基づいて前記青果物の見かけ密度を算出し、該内部成分の測定値に基づいて前記補正情報から前記補正値を求め、前記算出した見かけ密度を前記補正値に基づいて補正することにより前記青果物の密度を指標する密度指標値を算出する算出部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、測定手段によって測定された質量と体積に基づいて青果物の見かけ密度を算出するだけでなく、青果物の内部成分に対応した補正情報を用いて見かけ密度を補正することで、内部成分を加味した密度指標値を算出することができる。この密度指標値に基づいて正常果又は空洞果の判定を行うことで、密度の値に内部成分を加味していない従来の判定装置に比べて、空洞の有無といった内部品質の判定精度を向上させることができる。
実施形態に係るスイカの選果システムの概略図 上記選果システムに用いられる計測器の概略図 上記選果システムに用いられる糖度計の概略図 上記選果システムのブロック図 上記選果システムに用いられるメインコンピューターに格納された補正情報 上記メインコンピューターが実行する密度算出処理のフロー図
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、各図に渡って示された同一の符号は同一または同様の構成を示している。
図1に示す本実施形態の選果システム1は、収穫されたスイカWを等階級別に選別するシステムであって、主に、複数の農家から搬入されたスイカWを集荷し、箱詰して出荷する集出荷施設に設置されて用いられる。
農家から搬入されたスイカWは、複数のプールコンベヤー3に農家別に移される。プールコンベヤー3の先には、スイカWを搬送するスイカ搬送コンベヤー79の一部がプールコンベヤー3を横切るように設置されている。スイカ搬送コンベヤー79の先は、箱詰装置5を経て空になったトレイ7を返送する返送コンベヤー9の先端部に接続されている。この接続箇所に配置された作業員が、スイカ搬送コンベヤー79によって搬送されてきたスイカWを、返送コンベヤー9によって搬送されてきた空のトレイ7に載せる。
トレイ7は、選果システム1に用いられる各コンベヤー9,15,57,63,73の無端搬送体(不図示)には連結されていない、いわゆるフリートレイであり、スイカWを載せる載置部11(図2,3)と、トレイ7毎に一意に付与された識別情報を記憶するRFIDタグ(不図示)と、を備えている。載置部11はすり鉢状に凹んでおり、その中心部には貫通孔13が鉛直方向に開設されている。
スイカWを載せたトレイ7は、チェーンコンベヤー15へと移される。チェーンコンベヤー15は、トレイ7の幅よりも若干狭い間隔で平行に配された2条のチェーン23(図2,3)を有し、その搬送経路の中程には、計測器17、糖度計19、及び外観品質判定装置21など(以下、これらをまとめて「機器17,19,21」という。)が設けられている。各機器17,19,21にトレイ7が進入する度に、チェーンコンベヤー15は、搬送を一時停止させ、機器17,19,21による処理が終わるとトレイ7の搬送を再開する。
計測器17は、上記の特許文献1に開示された原理を用いて、スイカWの質量および体積を測定する機器であり、例えば図2に示すように、プレート35、シリンダー26,34、パッド25、カバー体27、質量計30、静電容量計29、及びコンピューター39を備えている。プレート35は、シリンダー34のピストンロッド33の先端に取り付けられており、ピストンロッド33の伸縮に伴ってトレイ7を昇降させる。導電性のパッド25は、シリンダー26のピストンロッド28の先端に取り付けられており、ピストンロッド28が伸びることでプレート35の貫通孔37およびトレイ7の貫通孔13を通じてスイカWの下部に接する。上記プレート35、シリンダー26,34およびパッド25から構成されるユニット36が質量計30上に載せられている。質量計30には、ユニット36、並びにユニット36のプレート35が持ち上げるトレイ7およびスイカWの荷重がかかり、この荷重に応じた質量がコンピューター39に対して出力される。コンピューター39は、質量計30から入力された質量から、予め記憶しておいたユニット36の質量およびトレイ7の質量を減ずることで、スイカWの質量を算出する。パッド25は、静電容量計29に電気的に接続されている。静電容量計29のアースは、スイカWを覆う導電性のカバー体27に電気的に接続されている。静電容量計29は、パッド25とカバー体27の間に高周波電圧を加圧して、スイカWとカバー体27間の静電容量を測定し、測定された静電容量がコンピューター39に対して出力される。コンピューター39は、静電容量計29から入力された静電容量に基づいてスイカWの体積を算出する。
糖度計19は、スイカWを透過した光のスペクトルに基づいて糖度を測定する。この糖度計19は、例えば図3に示すように、トレイ7上のスイカWに対して側方から光を照射する複数のハロゲンランプ41と、受光端43がトレイ7の貫通孔13を通じてスイカWに対向配置された光ファイバー45と、光ファイバー45の出光端47の先に配された分光光度計49と、分光光度計49によって測定されたスペクトルに基づいてスイカWの糖度(Brix値)を算出するコンピューター51と、から構成されている。
外観品質判定装置21(図1)は、スイカWの形状、模様、傷の有無などの外観品質を判定する装置である。例えば、貫通孔13を通じてトレイ7上のスイカWを下方から持ち上げるアーム(不図示)と、持ち上げられた状態のスイカWの外観を撮像するカメラ(不図示)と、カメラから出力される画像に基づいて、スイカWの外観品質を判定するコンピューター(不図示)と、から構成されている。
各機器17,19,21は、処理(測定や撮像)の対象となっているスイカWを載せたトレイ7の識別情報を読み取るRFIDリーダ(不図示)を有しており、読み取った識別情報に処理情報を対応付けて図4に示すメインコンピューター53へ送信する。メインコンピューター53は、識別情報および処理情報を受信すると、処理情報に基づいてスイカWの等階級を判定し、判定した等階級を識別情報に対応付けてメモリ55に記憶する。
図1に戻り、スイカWを載せたトレイ7は、各機器17,19,21を通過すると、チェーンコンベヤー15の先に接続されているライン形の仕分けコンベヤー57へと送られる。この仕分けコンベヤー57には、スライドシュー59(図4)を有する複数の仕分け分岐部61を介して、等階級別に設けられた分岐シュート63が接続されている。この仕分けコンベヤー57のインダクション部65には、仕分けられるトレイ7の識別情報を読み取る仕分用RFIDリーダ67(図4)が設置されており、仕分用RFIDリーダ67は読み取った識別情報を仕分けコンピューター56(図4)へと送信する。仕分けコンピューター56は、メインコンピューター53に対して、受信した識別情報に対応する等階級の送信をリクエストする。メインコンピューター53のCPU77は、リクエストを受け取ると、メモリ55から識別情報に対応する等階級を抽出し、仕分けコンピューター56に送信する。仕分けコンピューター56は、受信した等階級に対応する分岐シュート63のスライドシュー59を駆動する。
各分岐シュート63の先端には、仕分けコンピューター56(図4)によって開閉制御されるストッパー69(図4)が設けられており、分岐シュート63に送られたトレイ7は、閉鎖状態のストッパー69によって停止させられる。分岐シュート63の中程には、停止しているトレイ7が所定数に達したことを検出する光電センサー71(図4)が設けられている。仕分けコンピューター56は、光電センサー71からの検出信号を受信すると、ストッパー69を開放する。これによりトレイ7は、分岐シュート63から、箱詰装置5へと続くコンベヤー73に排出される。箱詰装置5は、トレイ7上のスイカWを吸盤によって持ち上げ、箱に収納する。このようにして空になったトレイ7は返送コンベヤー9によって返送される。
当該選果システム1において、スイカWの内部品質を示す等級は、計測器17および糖度計19による測定値に基づいて、メインコンピューター53によって判定されているが、この判定に際して、スイカWの質量、体積及び糖度に基づいてスイカWの密度を指標する値(以下、「密度指標値」という。)が算出され、この密度指標値に基づいて空洞の有無の判定がなされている。すなわち、計測器17および糖度計19は、スイカWの質量、体積、及び糖度を測定する測定手段として機能している。また、メインコンピューター53のCPU77は、スイカWの密度指標値を算出する算出部、空洞の有無を判定する判定部として機能している。また、この測定手段、算出部、及び判定部、並びに、後述する補正情報記憶部、及び閾値記憶部によって内部品質判定装置が実現されている。
スイカWの密度指標値は、計測器17によって測定された質量と体積に基づいてスイカWの見かけ密度を算出し、糖度計19によって測定された糖度(以下、「測定糖度」という。)を用いて見かけ密度を補正することで算出される。ここで、当該補正においては、図5に示す、補正情報であるテーブル75が用いられる。このテーブル75には、スイカの糖分と同質成分の尺度である蔗糖水溶液の濃度と、補正値である蔗糖水溶液の密度とが、互いに対応付けられている。この蔗糖水溶液の濃度と密度の対応関係は一般的に知られたものである。蔗糖水溶液とスイカWの果肉は、その殆どが糖を含む水分から成る点において、互いに同質といえる。よって、スイカWの果肉糖度と果肉密度にも上記テーブル75に示されている対応関係が成立し、当該対応関係に従って見かけ密度を補正すれば、さらに厳密な密度情報を得ることができる。このように、メインコンピューター53のメモリ55におけるテーブル75の記憶領域は、補正情報が記憶された補正情報記憶部として機能する。また、メモリ55には、スイカの内部における空洞の有無を判定するための閾値が記憶されており、この閾値が記憶された領域は閾値記憶部として機能する。
スイカWの密度指標値は、具体的には、図6に示すフローにより算出される。メインコンピューター53のCPU77(図4)は、機器17,19,21から処理情報及び識別情報を受信するたびに、密度指標値の算出処理を開始する。
(1)CPU77は、受信した処理情報が質量や体積、または外観の判定結果であれば(s01:No)、その情報を識別情報に対応付けてメモリ55に格納し、算出処理を終了する(s06)。
(2)一方、受信した処理情報が測定糖度であれば(s01:Yes)、受信した識別情報に対応する質量及び体積をメモリ55から抽出する(s02)。
(3)次に、CPU77は、抽出した体積の逆数を、抽出した質量に乗じて、スイカWの見かけ密度を算出する(s03)。
(4)次に、CPU77は、受信した測定糖度に近似する蔗糖水溶液の濃度が含まれるレコードをテーブル75から検索し、検索されたレコードに含まれる蔗糖水溶液の密度を抽出する(s04)。
(5)そして、CPU77は、抽出した蔗糖水溶液の密度の逆数を、見かけ密度に乗じて、スイカWの密度指標値を算出する(s05)。
メインコンピューター53のCPU77は、上記のように算出した密度指標値を、予めメモリ55に記憶させておいた閾値と比較し、密度指標値が閾値よりも高ければ正常果と判定し、密度指標値が閾値よりも低ければ空洞果と判定する。そして、空洞果と判定したときには、当該スイカWの等級をより低く設定する。
本実施形態によれば、従来に比べて、精度の高い密度情報を得ることができるので、空洞の有無といった内部品質の判定精度を向上させることができる。以下、従来の内部品質判定装置と、本実施形態の内部品質判定装置による密度情報の算出精度の違いを説明する。
従来の内部品質判定装置によれば、質量と体積が等しいスイカWに対して、その糖度が異なっていても、同一の密度(見かけ密度)が算出されていた。つまり、質量が7000gで、体積が7500cmであるスイカWに対しては、例え、糖度が6%や12%、又は0%であっても、同一の見かけ密度0.933g/cmが算出されていた。このため、図5に示されるような糖度の高低によって生じる密度の微差については考慮されていなかった。
本実施形態の内部品質判定装置によれば、先ずは、従来と同様に、見かけ密度0.933g/cmが算出される(s02,s03)。そして、スイカWの測定糖度に対応する密度(測定糖度6%のときには1.024g/cm、測定糖度12%のときには1.049g/cm)がテーブル75から抽出され(s04)、この逆数が見かけ密度に乗じられる(s05)。その結果、測定糖度6%のスイカWに対する密度指標値は、0.933×(1/1.024)=0.911g/cmと算出される。また、測定糖度12%のスイカWに対する密度指標値は、0.933×(1/1.049)=0.889g/cmと算出される。このように、スイカWの測定糖度に対応する密度の逆数を見かけ密度に乗じることで、当該スイカWの糖度を一律に0%に補正したときの密度を指標する値(密度指標値)を得ることができる。これにより、スイカWの糖度の高低によって生じていた密度の微差を低減し、より精度の高い密度の算出ができる。
本実施形態は上記の態様に限定されない。以下、本実施形態の変形例について説明する。
[変形例1]
実施形態では、補正情報として、蔗糖水溶液の濃度をスイカWの内部成分(糖分)と同質成分の尺度として用いたが、スイカWの内部成分そのものである果肉ジュースの糖度を尺度として用いても良い。この場合には、予めスイカWの果肉を液状に粉砕した果肉ジュースを糖度ごとに準備して、各果肉ジュースの糖度に対する密度を予め実測して対応関係が定められる。
[変形例2]
実施形態では、補正情報として、蔗糖水溶液の濃度と密度の対応関係を定めたテーブル75を用いたが、これに限定されず、蔗糖水溶液の各濃度と各密度の対応関係に基づいて求められる近似式であってもよい。この近似式の一例としては、蔗糖水溶液の濃度をx、蔗糖水溶液の濃度をyとすると、y=0.0042x+0.9994である。この場合には、メインコンピューター53のCPU77は、上記したs04の処理に代えて、取得した測定糖度を近似式に代入することで蔗糖水溶液の密度を得る処理を実行する。
[変形例3]
実施形態では、蔗糖水溶液の密度の逆数を見かけ密度に乗じることで、測定対象のスイカWの糖度を一律に0%に補正して密度指標値を算出し、この糖度を0%基準とした密度指標値もって、空洞の判定を行っている。しかし、密度指標値の算出は、上記の糖度を0%基準とした密度指標値に対して、本選果システム1において測定された他のスイカWの平均糖度を乗じて得た密度指標値、すなわち、糖度を平均糖度基準とした密度指標値であってもよい。
[変形例4]
本実施形態の選別対象は、スイカWに限られず、他の野菜や果物などの青果物であってもよい。
[変形例5]
見かけ密度を補正するために用いられる青果物の内部成分は、糖度に限られず、等級の判定に用いられる他の内部成分であってもよく、測定手段として当該他の内部成分を測定する内部成分測定器を用いることができる。例えば、酸度を等級の判定要素としているレモンにおいては、内部成分測定器として酸度を測定する酸度計を用い、この酸度計によって測定された酸度を用いて補正を行っても良い。この場合、メインコンピューター53のメモリ55には、レモンの酸度と同質成分であるクエン酸水溶液の濃度と密度の対応関係を定めたテーブルが記憶される。そして、メインコンピューター53のCPU77は、酸度計から受信した酸度に近似するクエン酸濃度を有するレコードをテーブルから検索し、当該濃度に対応する密度を抽出する。そして、当該抽出した密度の逆数を見かけ密度に乗じることで、密度指標値を得ることができる。
[変形例6]
見かけ密度を補正するために用いられる青果物の内部成分は、青果物を透過した光のスペクトルに含まれる成分、例えば、複数の波長における吸光度から算出される、青果物の内部状態を指標する値(以下、「内部状態指標値」という。)であってもよい。この場合、メインコンピューター53のメモリ55には、内部状態指標値と密度の対応関係を定めたテーブルや近似式が記憶される。内部状態指標値と密度の対応関係は、例えば、事前に複数の青果物の透過光のスペクトルと、その果肉密度を実測しておくことで定められる。具体的には、複数の青果物の透過光のスペクトルを実測した後に、各青果物の果肉を切り出して、当該果肉の密度を実測する。そして、実測されたスペクトルに含まれる波長ごとの吸光度に基づいて算出される内部状態指標値と果肉密度を対比して、内部状態指標値と果肉密度の対応を定めることができる。
[変形例7]
実施形態では、測定手段として、スイカWの質量および体積を測定する計測器17を用いたが、この計測器17は、スイカWの質量を計る質量計と、スイカWの体積を計る体積計とを、互いに別の機器として、チェーンコンベヤー15の搬送経路上に配置してもよい。
[変形例8]
実施形態では、静電容量を用いてスイカWの体積を求めていたが、これに限られず、例えば、スイカWの外観を撮像して得た画像に基づいてスイカWの体積を算出する体積計など、公知の体積計を用いることができる。
[変形例9]
コンベヤー9,15,57,63,73の配列態様は、図1に示されたものに限られず、集出荷施設の内部空間に応じて適宜配列することができる。
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。本発明は、その趣旨に反しない範囲で様々な変形が可能である。
例えば、上記実施形態および変形例において説明した測定手段、補正情報記憶部、及び算出部を用いて、青果物の内部の密度を測定する密度測定装置を実現しても良い。
1 … 選果システム
17 … 計測器
19 … 糖度計
53 … メインコンピューター
55 … メモリ
77 … CPU

Claims (4)

  1. 青果物の内部品質を判定する内部品質判定装置であって、
    前記青果物の質量、体積、及び内部成分を測定する測定手段と、
    前記青果物の内部成分又は該内部成分と同質成分の尺度に対応する補正値を求めるための補正情報が記憶された補正情報記憶部と、
    前記青果物の内部における空洞の有無を判定するための閾値が記憶された閾値記憶部と、
    前記測定手段により測定された前記質量、前記体積、及び前記内部成分の測定値を取得し、該質量の測定値及び該体積の測定値に基づいて前記青果物の見かけ密度を算出し、該内部成分の測定値に基づいて前記補正情報から前記補正値を求め、前記算出した見かけ密度を前記補正値に基づいて補正することにより前記青果物の密度を指標する密度指標値を算出する算出部と、
    前記算出部により算出された前記密度指標値と前記閾値を比較して、前記空洞の有無を判定する判定部と、
    を備える内部品質判定装置。
  2. 前記青果物の内部成分は該青果物の糖分であり、
    前記同質成分は蔗糖水溶液の糖分であり、
    前記補正値は、前記蔗糖水溶液の密度であることを特徴とする請求項1に記載の内部品質判定装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の内部品質判定装置を備える選果システム。
  4. 青果物の密度を測定する密度測定装置であって、
    前記青果物の質量、体積、及び内部成分を測定する測定手段と、
    前記青果物の内部成分又は該内部成分と同質成分の尺度に対応する補正値を求めるための補正情報が記憶された補正情報記憶部と、
    前記測定手段により測定された前記質量、前記体積、及び前記内部成分の測定値を取得し、該質量の測定値及び該体積の測定値に基づいて前記青果物の見かけ密度を算出し、該内部成分の測定値に基づいて前記補正情報から前記補正値を求め、前記算出した見かけ密度を前記補正値に基づいて補正することにより前記青果物の密度を指標する密度指標値を算出する算出部と、
    を備える密度測定装置。
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