JP3746453B2

JP3746453B2 - 両側方多灯型オンライン内部品質検査装置

Info

Publication number: JP3746453B2
Application number: JP2001525186A
Authority: JP
Inventors: 淳廣永吉; 弘前田
Original assignee: 株式会社果実非破壊品質研究所
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: EP1215480A4; EP1215480A1; TR200200747T2; DE60033946D1; IL148290A0; IL148290A; DE60033946T2; AU766245B2; EP1215480B1; WO2001022062A1; AU7319000A; ES2282135T3; ATE356986T1; US7068368B1; KR20020033177A; NZ517460A; KR100500596B1; PT1215480E; CN1376263A

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、各種の搬送手段で受け皿やトレーに載せて搬送中の農産物など対象物に対し多数のランプを用いて左右両側方から光線を投射し対象物の内部を通ってくる透過光を受光して分光分析することによりその農産物など対象物の糖度・酸度などの内部品質を非破壊で検査、測定するのに有益なオンライン内部品質検査装置に関する。
以下、対象物のことを農産物とも云う。
【０００２】
背景技術
光線を用いて農産物の内部品質を測定するための手段としては近赤外光を含む光線を農産物に投射し、その農産物の反射光から内部品質情報を検出する反射光方式と、投射した光が農産物を透過してきた透過光から内部品質情報を検出する透過光方式とがある。
【０００３】
上記反射光方式は、例えば特開平６ー３００６８１号に開示されている如く測定対象物に近赤外を含む光線を投射し、その対象物の反射光から内部品質情報を検出するものであるから農産物を１個ずつ搬送する受け皿付の従来の選別機がそのまま利用されているが、この反射光方式は、農産物の光線を投射した外周近辺の内部品質情報だけしか得られないため皮の薄い桃や梨、りんごには適用されているが、同じ一つの農産物でも太陽光を受けた陽光面側と光の当たらない陰光面側とでは最上級の品質情報が出たり最下級の品質情報が出たりするなどのバラツキが生じる問題と、りんごのように内部深く中心付近に密入りなどがあっても検出できない問題と、皮の厚い果実には適用できない問題がある。即ち反射光からは厚い皮肉の部分の品質情報しか得られず食べる部分の果肉の品質情報は検出できなかった。
【０００４】
また、透過光方式として特開平７−２２９８４０号公報のものがあるが、これは搬送ベルトコンベアの搬送路を挟んで１側に光源として１灯の投光ランプを設け、光軸が搬送路を直線で横断する他側に受光部を対向配置して設け、搬送される農産物に対して横方向から光線を投射し、他側の横方向に農産物を透過してくる透過光を受光部で検出するようになしたものであって農産物に対して横から横に透過する透過光を検出するものであり、投光ランプが１灯であるため投射する光線の強度・光量に限界があって農産物が厚皮の場合や果肉水分が少ないものは透過光が微弱すぎて分光分析しても分析結果の誤差が大きく実用上測定精度のばらつきを生じていた。
【０００５】
１灯の投光ランプによる投射では対象農産物の投射された向きによって測定値が大きく変動し、測定精度の信頼を得られない欠点があった。また上記公報のものは受光部に回析格子を直結させた構造のため収容するケースが大型になる欠点があった。
【０００６】
また一時休止する時など不必要時にランプの光線をシャッターソレノイドにより閉じる操作をしているが、投光ランプの光線は遮断しても農産物の通路を通して暗室内に入光してくる周囲の明かりなどによる外乱光の変動がそのまま集光レンズから入り込んで受光素子の零レベル（暗電流）を変動させる欠点があった。
【０００７】
また、１個のランプを用いて柑橘類やメロン、西瓜など厚皮の農産物に光を透過させるには高出力のランプが必要であるが、高出力ランプは高熱を発生させるためランプの冷却対策が必要なうえに、なによりも反射鏡により農産物に向けて集光されるため集光部は摂氏５００度以上の高熱になり耐熱性材料が必要なうえに火災発生のおそれがあった。さらに高出力ランプはフィラメントが大きくなり光線を集光しにくいばかりでなく、寿命が短く照度が次第に低下して長期間使用する事が出来ない欠点があった。
【０００８】
このため本出願人は、柑橘類やメロン、西瓜など果皮部分の厚いものや、リンゴなど内部深く中心近傍にある密入りや褐変傷害等の内部品質情報を検出できる透過光方式の内部品質検査装置を開発し、特開平６−２８８９０３号公報、特開平１０−２０２２０５号公報に開示すると共に実用化した。これらのものは農産物の内部を透過してきた微弱な透過光を外乱光から遮光するための受け座を設けた農産物受け皿（中央部に上下に貫通する透過光通路を設けた受け座付き）を用いた搬送手段を使用し、走行する受け皿の中央下面に受光部を対向させたものであって、専用の受け皿を使って搬送するものであるから透過光を効率よく検出することはできるが投射光を多くして透過しにくい対象物からでも透過光が得られるようにすると、透過しやすい対象物のとき分光分析装置のオペアンプがオーバーフローして分析不能になるなどの問題があった。
【０００９】
また、オンライン内部品質検査装置として長期的に安定的に動作させるためには、朝、昼、夕と環境温度の変動や運転時間の経過による変動が生じるため、装置を常時校正しなければならないが従来の検査装置では安定的に校正する機構を装備していない欠点があった。
【００１０】
さらに、上記同様に環境温度の変動や運転時間の経過による検量線のずれが生じる問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の各欠点と問題点とを解消するためになされたものである。農産物を１個づつ載せるトレーまたは受け皿は、上部に農産物と環状に弾着係合する遮光用の受け座を有し、上下に貫通する透過光通路を設けたトレーまたは受け皿を用いて透過光を検出する検査装置において、搬送路を挟んで左右両側から投光する光線の投光光量を増大させ、且つ長時間照度低下が少なく長寿命の投光装置を用いて農産物のより広い範囲に投射し、大小や品目、種類によって透過しやすいものから透過しにくいものまで受光側に透過してくる透過光を効率よく検出できる検査装置を提供する。また透過しやすい対象物の時オペアンプをオーバーフローさせない手段と、さらに外乱光に影響されない受光部と校正手段、経時変動などによる検量線のずれを補正する手段を設けて信頼性の高い測定精度が得られる検査装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
発明の開示
上記目的を達成するためになされた本発明の特徴は、特許請求の範囲に記載した通りである。
【００１３】
請求項１の発明は、検査対象物を受け皿に載せて搬送する搬送手段と、受け皿は中央部に上下方向に貫通する透過光通路を有し、その上部に検査対象物と環状に密着する遮光用の受け座を設けた受け皿と、受け皿上の対象物に搬送路の左右両側側方から光線を集中投射する投光手段と、投射した光線が対象物の内部を透過してくる透過光を搬送中の受け皿の下方から集光し受光する受光手段とからなり、前記搬送手段の検査位置の左右両側に投光手段、下側に受光手段とを設け、受光手段で集光した透過光を分光分析装置に導き、分光分析することによって検査対象物の内部品質を検査する装置において、
前記投光手段は、複数のランプを配置したランプボックスの内部に各ランプの位置に沿って空冷送風管を配設し、この送風管から各ランプの封止部に向けて直接エアーを吹き付けるエアーノズルを設けて構成し、前記受光手段は、受け皿の下方から透過光通路に向けて前面に受光窓を有するレンズフード内に集光レンズを設け、該レンズフードに接続して集光した透過光を分光器へ導くため周りを囲って暗室を形成した組合せ取付部を設け、該組合せ取付部の内部に、前記集光レンズとその受光側焦点との間にフィルター取付穴を複数個有するフィルター取付板を受光光路に直交させて軸により取付け、穴の一つを空穴とし他の穴に減光率の異なる減光フィルターを取り付けて軸を回してフィルターを切り替えることにより、対象物の品目、種類によって異なる透過光の多すぎる入光量を減光制約する如く構成し、焦点の位置に光ファイバーの入光面を設け、光ファイバーによりこの組合せ取付部と離れた位置に設置した分光器へ導く如く構成したことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、検査対象物が検査位置にあるとき搬送路の左右両側にそれぞれ設けたランプボックス内の多数のランプは、封止部をエアーで空冷されているので過熱することなく寿命を維持し、この多数の投光ランプにより対象物の左右両側側面の斜め前から斜め後ろまでの横側方全面にほぼ均等に光線を集中投射するので、検査対象物の農産物に陽光面と陰光面とで糖分が偏在したり、変質傷害など内部品質の位置的な偏りがあっても多数のランプによる多方向から多量の光線がより多くの面積に投射され、内部の各部位を透過して多くの内部情報をもった透過光が得られ、この透過光を集光する集光レンズは、受光窓を有するレンズフードを上向きで下方から受け皿の透過光通路出口に近接して非接触で受光するように設け、このレンズフードに接続して暗室を形成した組合せ接続部内の受光光路に設けた減光フィルターは、対象物の品目ごとに透過光量の大小差異があっても、減光率の異なる減光フィルターへの切替により分光器へ導く透過光の入光量を調節できるから分光器分光分析装置のオペアンプの増幅度を、透過光量の少ない品目を基準に調節しておけばよい。例えばトマトなど透過光量の大きいものに切り替えたときに、この減光フィルターにより減光して分光器へ入光させればオペアンプがオーバーフローして分析不能に陥ることを防止する作用をなす。
【００１５】
また、組合せ取付部から透過光を光ファイバーを用いて分光器へ導くように構成したので搬送コンベアの受け皿搬送路下側空間が比較的小さい場合や狭い場合でも、集光部から離れた位置に分光器を設置して用いることができる。分光性能を高めるため構造寸法を大型化した分光器を各種の搬送コンベアと組み合わせることが出来る。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１において、受け皿の下方に上向きで設けたレンズフードの受光窓の上面に中央に向けて、側方から送風する吹き出し口を設けて受光手段を構成したことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、受け皿搬送路の下に上向きで設けたレンズフードの受光窓の上面に埃や異物が降りて来ることがなく、視界を邪魔されず効率よく受光できるので信頼性の高い適正な検査結果が得られる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１ないし２のいずれかにおいて、前記集光レンズと前記組合せ取付部内の分光器へ導く集光レンズの受光側焦点との間の受光光路に透過光の通路を開閉する受光シャッターを設け、検査対象物を載せた受け皿が受光手段と非接触でノンストップで搬送され、走行する受け皿の透過光通路が検査位置を一個通過ごとに開閉動作させる如く構成し、受け皿の透過光通路が集光レンズの視野上にあるときタイミングを合わせて開き、視野からはずれたとき閉じる如く作動させて非検査時には分光器内に光線を入光させないように構成したことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、集光レンズと集光レンズの焦点までの間の受光光路で光の通過を開閉する受光シャッターは搬送中の対象物を載せた受け皿中心部の上下に貫通した透過光通路が集光レンズの正面真上に来たとき即ち検査位置に来たときに開いて透過光を分光器に入光させる。受け皿上に対象物が載っていない空の受け皿の場合は受光シャッターは開かない。また、受け皿の下側面狭くて下側遮光面が設けられない場合でも透過光通路が集光レンズの正面からはずれた位置で受光シャッターは閉じるので分光器内に他の光が入らず、分光器内や増幅回路等の温度上昇などの悪影響を生じないようにして安定させる作用する。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記投光手段と受光手段が設けられた検査位置で、ノンストップで搬送され走行する受け皿上に対象物が載せられていないとき走行する受け皿の搬送軌道外から受け皿の受け座上に非接触でホワイトレベル校正板を覆い被さるようにして出没させるホワイトレベル校正板出没機構を構成し、連続して所定の数以上の空の受け皿が通過するときホワイトレベル校正板を受け皿の受け座上に非接触で覆い被せて自動で校正できるように構成したことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、環境温度や運転時間の経過に伴うランプ、光学系の劣化など分光分析する上で必要な装置の総合的な出力値の変動を校正するため、作動開始前や途中休憩時、一時中断した後などに校正動作を行い、さらに運転中でも連続して複数個の受け皿に農産物が載せられていない空の受け皿が通るときに、その受座上に非接触でホワイトレベル校正板を出没させて自動で校正動作させる作用をなす。
【００２２】
発明を実施するための最良の形態
本発明の両側方多灯型オンライン内部品質検査装置では、対象物を載せて搬送する受け皿には、中央に上下方向へ貫通する透過光通路を設けた遮光用の受け座を有する受け皿を用いる。
【００２３】
投光手段は、搬送コンベアの搬送路を挟んで巾方向の左右両側からそれぞれ多数の投光ランプを用いて、検査位置にある対象物の左右両側側面の斜め前から斜め後ろまでの範囲をそれぞれ異なる位置と角度から対象物に向けて光線を投射するようにランプボックス内に配置する。
【００２４】
多数の投光ランプは、放物面反射鏡付で検査位置にある対象物の中心位置を焦点とするビーム角を形成し前面をシールドしたシールドランプを用いればランプ光線は対象物に向けて集光され、光線の投射効率がよく小型のランプを用いることができ、前面シールドは反射鏡の防塵と曇りを防止し反射性能の低下を防止することができる。
【００２５】
各ランプは、搬送コンベアの検査位置にある対象物に対し進行方向左右両側の側面斜め前から斜め後ろまでの範囲を同等の光量で投射するために検査位置から等距離の位置に設けるのがよい。そして各ランプにはランプボックス内のランプの位置に沿って設けた空冷送風管から封止部に向けて直接エアーを吹き付けるエアーノズルを設け、送風機から送風することによってランプ本体の発熱を放散させ過熱を防止しランプ寿命を維持するようになす。
【００２６】
受光手段は、対象物を載せた受け皿が検査位置にあるとき、受け皿下面の透過光通路出口に対応する位置に上向きの集光レンズを設け、該集光レンズは透過光通路を通して対象物からの透過光を集光し分光器へ導くための受光光路を形成し、組合せ取付部から光フィバーを介して分光器へと導く。
【００２７】
分光器は搬送コンベアの構造に関連して、受け皿搬送路の下側空間が比較的小さいので集光レンズとの組合せ取付部から光ファイバーを用いて離れた位置に設置する構成とするのが好ましい。
【００２８】
離れた位置に設置する構成は前記組合せ取付部の集光レンズの受光側焦点の位置に分光器へ導く光ファイバーの入光面を設け、集光した透過光を光ファイバーを通して離れた位置にある分光器へ導くように構成する。この場合分光器は、分光性能を高めるため構造寸法を大型に形成した分光器を用いることができる。
【００２９】
集光レンズは受け皿の下面透過光通路出口に近接させたレンズフード内に設け、その前面に対物側に視野を確保する透明ガラスを用いた受光窓を設けて密閉している。透明ガラスの受光窓の外側面に外周方向から中央方向に向けてエアーを吹き出す吹き出し口を設けて構成する。この構成によって受光窓の上面はエアーが吹き出しているのでゴミやほこり、異物が降りてくることがなく汚れることがない。
【００３０】
また、集光レンズは受け皿に載せられた対象物の下面から出てくる透過光を受光窓を通して受け皿の透過光通路内から、分光器へ導く光ファイバーの入光面を焦点として集光する。これによって対象物の両側各方位から集中投射された投射光が対象物の内部を通って下面へ透過してくる透過光を効率よく集光することが出来る。
【００３１】
前記レンズフードに接続して集光した透過光を分光器へ導くため周りを囲って暗室を形成して設けた組合せ取付部には、その内部に集光レンズとその受光側焦点即ち光ファイバーの入光面との間の受光光路に各種の減光フィルターを切替挿入するフィルター取付板を設けて、対象物の品目や種類によって透過光量が多いときその入光量を減光操作できるように構成する。
【００３２】
上記減光フィルター取付板は、複数個のフィルター取付穴を有し一つの穴は空として他の穴にはそれぞれ減光率の異なるフィルターを装着し、このフィルター取付板を軸により外部から切替操作出来るように構成する。
【００３３】
この減光フィルターは、透過光が集光レンズで焦点に向けて小さく絞り込まれる位置、光ファイバーの入光面の直前の位置（前面）に設けるのが好ましい。
【００３４】
受け皿に載せられた対象物が検査位置に達する前または後の位置、即ち検査位置にないときは前記集光レンズの受光窓は受け皿の透過光通路出口の外側に形成した下側遮光面（下裏面）に対応して遮光されており、透過光通路出口が検査位置に来たときのみ透過光を受光窓から集光し、検査位置からはずれた前後の位置では分光器で検出しないようにすれば分光分析対象外の光の影響をなくすることができる。
【００３５】
また、受け皿の下部の面積が小さいときなど透過光通路出口の外側に下側遮光面が形成できない場合には、前記組合せ取付部の減光フィルターと近接した位置に受光シャッターを設けて、透過光通路出口が検査位置に来たときのみ受光シャッターを開いて透過光を通し、検査位置から外れたときは受光シャッターを閉じて分光器へ透過光が入光しないように構成する。
【００３６】
集光レンズの受光窓が受け皿の下側遮光面で遮光されているとき、または受光シャッターが閉じて分光器へ透過光が入光しないときにタイミングを合わせて分光器の受光回路の零レベル（暗電流）を検出する。
【００３７】
対象物Ｆを高速でオンライン検査をする場合、一個検査ごとに分光器の受光回路に前回の残留電流があって、次の受光出力に蓄積される影響を受けるが、これを除去するのにこの零レベル検出値を用いて分光分析し、検査する。
【００３８】
また、受け皿の搬送軌道外から受け皿の受け座上にホワイトレベル校正板を覆い被さるようにして出没させる機構を設け、装置の作動開始時や途中休憩により一時中断した後などの環境温度変動があった場合と、連続して所定数以上の空の受け皿が通過する場合に、受け座上面に覆い被さるように作動させて校正すれば長時間安定的に使用することができる。
【００３９】
このホワイトレベル校正板は、搬送コンベアの検査位置の前行程に設けたセンサーにより受け皿上に対象物が載せられてきたことをキャッチしたときは搬送軌道外に退避し、待機している。
【００４０】
内部品質検査装置において、ランプの投射光線の強度、光量の安定は極めて重要でありその変化は検査精度に影響する。このためランプは点灯後、その投射光の強度、光量が安定レベルに達するまでの立ち上がりに充分な予熱時間を必要とするので短時間の休憩や点検などによりコンベアを停止させるときに、ランプは消灯しないほうがよい。
【００４１】
この場合、搬送コンベアを停止させると、受け皿は投光ランプの集中投射を浴びて過熱し、変形、変質してしまうのを防止するため投射光線を遮断する遮光装置を設ける。
【００４２】
この遮光装置は、多数の投光ランプからの集中投射光線を遮断するため受け皿搬送路の左右両外側と両側の多数の投光ランプ群との間に、遮光シャッターを出したり引っ込めたりさせる。
【００４３】
この遮光シャッターは上下方向に上がり下がり動作させる構成と、受け皿の側方に進行方向に平行して往復スライドさせる構成などを用いる。
【００４４】
実施例１
以下、本発明を図１ないし図６に示す実施例１に基づいて説明する。
図１、図２、図３は農産物を対象物とする両側方多灯型オンライン内部品質検査装置の要部の概略を示す説明図である。１は搬送手段の搬送コンベアであり品質検査対象物である農産物Ｆを受け皿２に一個あて載せて搬送する。３は受け皿２上の農産物Ｆを搬送コンベア１の左右の両側方から光線を照射する投光手段、４は農産物Ｆの内部を透過してくる透過光の受光手段である。
【００４５】
搬送手段の搬送コンベア１は内部品質を検査する農産物Ｆを受け皿２に一個ずつ載せて一列に搬送するもので、受け皿２の中央部に上下方向に貫通する透過光通路２１の穴を設けたものであれば、図１の受け皿付きチエンコンベア１０の他に対象物の大きさや色、傷などの外観検査に使われているベルトコンベア（例えば図６）や他のチエンコンベアなど公知のコンベアを用いることができる。
【００４６】
即ち農産物Ｆの内部品質検査も実際には大きさ階級、外観形状品質の等級など他の測定と併せて検査することが多くある。このためこれらの各種の測定に共通の搬送コンベアに組み込まれる。
【００４７】
搬送コンベア１で搬送される農産物Ｆは、図１、図２に示す通り受け皿２に載せられて投光手段３と受光手段４が設けられた搬送路１００の検査位置１０１を通るとき、左右両側の側方に光線を遮るものがなく投光手段３によりその両側側面の外周面に各方向から光線を照射され、受け皿２の中央部に上下方向に貫通する透過光通路２１と受光手段４との間も透過光を遮るものがなく解放されて搬送される。
【００４８】
また搬送コンベア１がベルトコンベアであっても図６に示すごとくコンベアに連結しない受け皿２Ａの透過光通路２１Ａと受光手段４の集光レンズ４１との間は遮るものがないように搬送コンベアベルト１１０の走行する中央部に空間を開けて構成する。
【００４９】
図１及び図５において、受け皿２は支点部２２をコンベアチエン１１に設けたブラケット１２に支点ピン１３で側方に傾動自在に取り付けられ、係合片１４により受け座２３の上面を水平状態にして保持されている。
【００５０】
２４は透過光通路２１を挟んで支点部２２と反対側に設けた摺動部であり、受け皿姿勢ガイドレール１５により受けられて、受け皿２の下面にある透過光通路出口２１１を一定のレベルに揃えるようになしている。
【００５１】
２１２は透過光通路出口パッキンであり、検査位置１０１に設けられた受光手段４との間を外乱光が入らないように可能な限り近接させて走行させられるように形成して設けている。この透過光通路出口パッキン２１２は下面を進行方向前後に延長して拡げ、下側遮光面２１３を形成している。
【００５２】
この下側遮光面２１３が受け皿の中央透過光通路２１の前後で受光手段４の集光レンズ４１の受光窓４１３を塞ぐ役目をして外乱光が入らないようにしている。
【００５３】
この下側遮光面２１３で受光手段４の集光レンズ４１の受光窓４１３が塞がれ遮光されているときに、タイミングを合わせて分光器（図示せず）の受光回路の零レベル（暗電流）を検出する。
【００５４】
投光手段３は、搬送コンベア１の搬送路の巾方向左右両側の外側方からそれぞれ多数のハロゲンランプ３１を、搬送路１００の検査位置１０１にある受け皿２上の農産物Ｆに対し、左右両側側面の斜め前から斜め後ろまでの範囲をそれぞれ異なる位置、角度で中心に向けて光線を集中投射するように配置したランプボックス３２に取り付けている。
【００５５】
このハロゲンランプ３１は、比較的小型で検査位置１０１に焦点とするビーム角３１１を形成する放物面反射鏡３１２付で前面を耐熱ガラスでシールド３１３したシールドランプを用いるのが好ましい。
【００５６】
小型のランプは低電圧点灯でフイラメントを小さくできるので集光効率がよく、しかもニクロム線経が比較的太いので寿命も長く使用できる。
【００５７】
この多数のハロゲンランプ３１は、図１、図２に示すように検査位置１０１から左右の両側側方に扇状にそれぞれ等距離の位置に設けるのが好ましく上下に複数段に設けることもできる。これらの各ハロゲンランプ３１はその光軸上の焦点を検査位置１０１にある農産物Ｆの中心となる位置に設けている。
【００５８】
３３は放熱用の送風管であり各ハロゲンランプ３１の封止部３１４及びソケット３１５の位置に沿って設けられ、各ランプの封止部３１４に向けてエアーの吹き出すエアーノズル３３１を設けて送風機からの送風を吹き出し、封止部３１４をはじめソケット３１５及びランプ本体の発熱を放散させ過熱を防止する。
【００５９】
送風は図示しない送風機からの適宜な送風手段により接続口３３２に接続して送風される。
【００６０】
またハロゲンランプ３１は、いろいろな検査対象物の中でも特に光線が透過しにくい農産物からも透過光を得るのに必要な光線量を投射するための多数個を並べて設けられているが、対象物が例えばトマトなどのように光線を透過しやすいものを検査するときなど対象物によってランプの点灯数を減らすことができるように点灯数を増減切替させる手段が電気回路に組み込まれている。
【００６１】
受光手段４は、図３によく示すように集光レンズ４１と集光した透過光を分光器（図示せず省略）へ導く光ファイバー４２と該光ファイバーの入光面４２１の前に設けた減光フィルター取付板４３の主要部分からなり、４０はこれらの主要部分の組み合わせ取付部であって暗室を形成している。
【００６２】
集光レンズ４１は検査位置１０１にある受け皿２上の対象物Ｆの下面となる受け座２３の上面中央透過光通路入り口を対物側の焦点４１１とし、受け皿２の下部透過光通路出口２１１に近接する位置まで延びた円筒形のレンズフード４１２とその前面に透明ガラスを用いた受光窓４１３を設けている。
【００６３】
４１４は吹き出し口でありレンズフード４１２の外周から受光窓４１３の外側面の中央方向に向けてエアーを吹き出すように形成し、上端面を受け皿２の透過光通路出口２１１に限りなく近接させて取り付けている。エアーの送風は図示しない送風機から適宜な手段により接続口４１５に接続して送風される。
【００６４】
このようにして搬送される受け皿２の下に上向きで設けたレンズフード４１２の、受光窓４１３上面にエアーを吹き出して埃や異物が視界を遮らないように構成し、レンズフード４１２は集光レンズ４１の周りからの外乱光を遮光し受光窓４１３により規制された視野の中で正面からくる透過光のみを効率よく入光させる。
【００６５】
光ファイバー４２は、その入光面４２１を集光レンズ４１の受光側焦点の位置に合わせて取り付け、集光レンズ４１の受光窓４１３から入光した透過光を入光面４２１に集光させてこの光ファイバー４２により分光器に導き、分光器により透過光を分光分析する。
【００６６】
４３はフィルター取付板であり、図３及び図４に示されるごとく円板形で光ファイバー４２取付部の側方に設けた軸４３１に取り付けて、集光レンズ４１から光ファイバー４２の入光面４２１に集光される透過光の受光光路４００を遮る大きさの円板である。
【００６７】
軸４３１を中心として透過光が集光する光軸の位置までを半径として複数等分した位置にそれぞれフィルターの取付穴４３２を設け、一つをそのまま空穴とし、残りの穴にそれぞれ減光率の異なる減光フィルター４３３を取り付けている。
【００６８】
即ち、この減光フィルター取付板４３はフィルター取付穴４３２を集光レンズ４１と光ファイバーの入光面４２１の間で受光光線が通る受光光路４００の中心位置に合わせて軸４３１に取り付けられている。
【００６９】
フィルター取付板４３のフィルター４３３の選択は、外部に設けたつまみハンドル４３４によりマイターギヤー４３５を介して取り付けた軸４３１を回して選択操作する。
【００７０】
この減光フィルター取付板４３は、外乱光の影響を受けないように集光レンズ４１から受光側焦点にある光ファイバーの入光面４２１を含む周囲を囲って暗室を形成した組み合わせ取付部４０の内部に設けている。
【００７１】
５はホワイトレベル校正手段であり、図５に校正動作中の状態を示す。
【００７２】
５１はホワイトレベル校正板であり、押さえ金５２により取付アーム５３の取付部５０に取り付けられている。
【００７３】
取付アーム５３は受光手段４の組み合わせ取付部４０に隣接して設けたステッピングモータ５４の出力軸５４１に取り付け、校正操作をするときステッピングモータ５４を正、逆回動させホワイトレベル校正板５１を受け皿２の受け座２３上方で集光レンズ４１の正面に出したり、搬送コンベア１の搬送軌道から退避させたりする。
【００７４】
取り付けアーム５３のホワイトレベル校正板５１の取付部５０は受け座２３の上面より広い範囲に覆い被さるようにして周囲は下方の受け座２３上面との間に両側方からのランプの投射光が遮られて直接入光しないように形成されている。
【００７５】
押さえ金５２は、ホワイトレベル校正板５１を搬送路の巾方向左右両側からそれぞれ複数の投光ハロゲンランプ３１により投射されるように周囲を解放して取り付けられおり、ホワイトレベル校正板５１を透過した透過光は受け座２３の中を通って集光レンズ４１により集光され分光器に至る。
【００７６】
取り付けアーム５３は受け皿２の搬送軌道と前記受光手段４とに干渉しないように曲折させて形成し、校正動作をしないときはホワイトレベル校正板５１を搬送軌道の側方から下の方に退避させるように回動するごとく構成しており、この内部品質検査装置を作動開始する時や、途中休憩により一時中断した後の環境温度変動があったときなど校正が必要な場合に、連続して所定数以上の空の受け皿２が通過するとき受け座２３上面に覆い被さるように作動させて校正すれば長時間安定的に使用することができる。
【００７７】
このホワイトレベル校正板５１は、搬送コンベア１の検査位置１０１の前工程に設けたセンサーにより受け皿上に農産物が載せられていることをキャッチしたときは搬送軌道外に退避している。
【００７８】
６は投射光線を遮断する遮光装置であり、点検等で受け皿２を検査位置１０１に静止させたときなどハロゲンランプ３１の集中投射熱から受け皿２を保護するために投射光を遮断する遮光シャッター６１と、この遮光シャッターを上下動させるモータ６２で構成している。このモータ６２はラック・ピニオン機構を組み込んだリニアモーション駆動タイプのモータを用いるのが好ましい。
【００７９】
遮光シャッター６１は図２に示すごとくランプボックス３２の投射する前面の形状に沿って各ランプからの投射光を遮るように形成しており、搬送コンベア１運転中など通常オンライン検査するときは下方に下がってランプボックス３２の前面を解放し光線は投射される。
【００８０】
内部品質検査装置において、ランプの投射光線強度、光量の安定はきわめて重要であり検査精度に影響する。このため例えば数十分程度の小休憩や点検などによりコンベアを停止させるときランプを消したり再点灯させたりすると、その都度ランプの温度、発熱、発光状況が変わって投射光線の強度、光量が変動し安定性に欠けることになる。
【００８１】
このためこのように比較的短い時間でコンベアを停止するとき等は、ランプは点灯させたままとしてランプの投射光の安定を図りながら、集中投射を受ける検査位置の受け皿などを投射熱から保護するためこの遮光装置を作動させる。
これによって、検量線のずれを防ぐことができる。
【００８２】
実施例２
以下、第７図ないし第１０図に示す実施例２について説明する。
この実施例２は、受光手段４Ｂの組合せ取付部４０Ｂを集光レンズ４１と分光器７Ｂとを直結させるように構成したものであり、集光レンズ４１Ｂの受光側焦点に分光器７Ｂの入射スリット７１Ｂの位置を合せて設けるように構成したものであり、この組合せ取付部４０Ｂの内部に集光レンズ４１Ｂと受光側焦点の間に透過光の通路を遮断する受光シャッター４４Ｂを設けたものである。
【００８３】
また、投光手段３Ｂの投射光線を遮断する遮光装置６Bの構造を実施例１とは異なる機構にしたものである。
【００８４】
第７図は、対象物Ｆを大量に処理する場合に用いられる搬送コンベア１Ｂに本発明の内部品質検査装置を設けたものである。
【００８５】
搬送コンベア１Ｂは、コンベアフレーム１６Ｂの両側内側に配置されているチエンレール上にエンドレスに張設したチエン１１Ｂ間に受け皿取付部材１８Ｂを平行に並べて左右両端を、それぞれ両側のチエン１１Ｂに取り付けている。
【００８６】
受け皿取付部材１８Ｂには複数個の受け皿２Ｂを取付け、各受け皿と受け皿の間（条間）に投光手段３Ｂが設置される間隔（スペース）をあけて複数条の搬送路１００Ｂを形成している。
【００８７】
受け皿２Ｂは実施例１と同様に、受け座２３Ｂとその中央に上下方向に貫通する透過光通路２１Ｂを有し、受け座２３Ｂ上に対象物Ｆを載せて搬送する。
【００８８】
投光手段３Ｂと、受光手段４Ｂを設ける検査位置１０１Ｂは、各条ごとにコンベアの進行方向に対し前後にジグザグ千鳥状に位置をずらして取り付けられ、各条間が過大にならないように構成する。
【００８９】
１７Ｂは上部フレームであり、検査位置１０１Ｂの上方に架設しており、投光手段３Ｂのランプボックス３２Ｂを検査位置１０１Ｂにある受け皿２Ｂ上の対象物Ｆに投射光線を集中投射するように配置して取り付けている。
【００９０】
投光するハロゲンランプ３１Ｂ及び送風管３３Ｂは実施例１と同様の構成で用いられるので詳細説明は省略する。
【００９１】
このランプボックス３２Ｂの前面は、第７図、第８図に示すように検査位置１０１Ｂに向けた光線の投射窓３４Ｂを形成している。
【００９２】
６Ｂは、このランプボックス３２Ｂの一部に設けた遮光装置であり、６１Ｂはこの投射窓３４Ｂを閉じたり、解放したりする遮光シャッターであり、上方をリニアスライドレール６１１Ｂに取り付けて搬送コンベア１Ｂと受け皿２Ｂの進行方向に平行して前後方向にスライド移動する。
【００９３】
この遮光シャッター６１Ｂのスライド移動は、正逆転するブレーキ付きモーター６２Ｂの軸６２１Ｂに取り付けたドライブプーリー６３Ｂと、リニアスライドレール６１１Ｂのスライド方向の両端外側に設けたヘッドプーリー６４Ｂとテンションプーリー６５Ｂとに巻き付けて張設したワイヤーロープ６６Ｂを遮光シャッター６１Ｂの一部に結合させ、ブレーキ付きモーター６２Ｂの正逆回転により遮光シャッター６１Ｂはワイヤーロープ６６Ｂに引っ張られリニアスライドレール６１１Ｂに導かれて往復動し、投射窓３４Ｂを閉じたり、解放したりする。
【００９４】
即ち、遮光シャッター６１Ｂはヘッドプーリー６４Ｂ側にあるとき投射窓３４Ｂを開いており、モーター６２Ｂが回動すると遮光シャッター６１Ｂはワイヤーロープ６６Ｂに引っ張られてテンションプーリー６５Ｂ側に移動し、投射窓３４Ｂを閉じて全閉した位置に停止する。このモーターは、瞬時に逆転させることのできる特性の良いブレーキ付きモーターを用いるのが好ましい。
【００９５】
受光手段４Ｂの集光レンズ４１Ｂは実施例１と同様の構成でよいので詳細説明は省略する。
【００９６】
組合せ取付部４０Ｂは、その下端面に集光レンズ４１Ｂの受光側焦点がくるように形成しており、この受光側焦点の位置に分光器７Ｂのスリット７１Ｂの位置を合せるように組合せており、組合せ取付部４０Ｂ内で透過光が絞り込まれる位置即ち集光レンズ４１Ｂと受光側焦点との間に、減光フィルター取付板４３Ｂと近接して受光シャッター４４Ｂを設け周囲を囲って暗室を形成している。
【００９７】
減光フィルター取付板４３Ｂは実施例１と同様にできるので説明を省略する。
【００９８】
受光シャッター４４Ｂは、減光フィルター取付板４３Ｂに近接させて設けるのが好ましく、第９図、第１０図に示すごとく円板の外周に複数等分した切り欠き４４１Ｂを設けて、受光側焦点の前で受光光路４００Ｂを開閉する。
【００９９】
受光シャッター４４Ｂは、対象物Ｆが載った受け皿２Ｂ一個ごとに寸動駆動して定位置停止する機能のステッピング駆動装置４４２Ｂにより、対象物Ｆを載せた受け皿２Ｂの中心部が検査位置１０１Ｂを通るとき受光シャッター４４Ｂは開き（第９図）、対象物Ｆからの透過光を受光側焦点の位置に設けた分光器７の入射スリット７１Ｂから分光器へ導く。
【０１００】
搬送中の受け皿２Ｂの中心部が検査位置１０１Ｂにないときは、このシャッター４４Ｂは閉じる（第１０図）ように作動する。
【０１０１】
このように受光シャッター４４Ｂを設ければ、受光シャッターが閉じているときに、タイミングを合わせて分光器の受光回路の零レベル（暗電流）を検出して受光した透過光の出力値から前回の蓄積電流の影響を除去することができる。このため、誤差のない検査ができる。
【０１０２】
５Ｂはホワイトレベル校正手段であり、検査位置１０１Ｂの上方に架設した上部フレーム１７Ｂに取り付けている。
【０１０３】
５０Ｂは校正板取付部であり、上部フレーム１７Ｂに、ラック・ピニオンを組み込んだリニアモーション駆動タイプのモータ５４Ｂを設けて、その上下動する軸５３Ｂの下端に取り付けている。
【０１０４】
５１Ｂはホワイトレベル校正板であり、押さえ金５２Ｂによって校正板取付部５０Ｂに取り付けており、校正操作をするときラック・ピニオン機構を組み込んだリニヤモーション駆動タイプのモータ５４Ｂを正逆回動させ、軸５３Ｂが上下動してホワイトレベル校正板５１Ｂを受け皿２Ｂの上面近くまで下げたり、上方に退避させたりする。
【０１０５】
押さえ金５２Ｂは、受け皿２Ｂの上面より広い範囲で受け皿２Ｂ上に覆い被さるようにして、投光手段が設置された左右両側は下向きに折り曲げて、受け皿２Ｂの上面との間にランプの投射光線が直接入光しないように遮るごとく形成している。
【０１０６】
このホワイトレベル校正板５１Ｂは搬送コンベア１Ｂの検査位置１０１Ｂの前工程に設けたセンサーにより受け皿上に対象物Ｆ（農産物）が載せられていることをキャッチしたときは、上方に上がって退避している。
【０１０７】
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明によればコンベアで搬送される受け皿に設けた受け座中央の上下方向に貫通する透過光通路をその上に載せた検査対象物が密着して透過光通路の上部を塞いで搬送する。即ち、検査位置で透過光通路は、外部光線や投射光線が入らないように遮られているので、わずかな透過光でも受け皿搬送路の下方に上向きで設けた集光レンズで検出される。
【０１０８】
一方対象物Ｆは左右両側側面の斜め前から斜め後ろまでの広い範囲を、多数のランプにより多方向から多量の光線を受けるため、水分が少なくて透過しにくいものや、皮の厚い農産物でもその光線は内部の各部位を透過し、外部光線とは遮られた透過光通路に出てくる。
【０１０９】
また農産物には、陽光面と陰光面とで糖度、酸度など内部品質の偏りや、ムラがあったり、変質、傷害などがあるが投射光線は広い範囲の各部位を通って内部情報をもって透過光通路に出てくる。そして外部光線とは遮られた透過光通路から、透過光を集光して分光分析することにより、一個ごとの平均化された内部品質データが得られ、そのデータに基づいて品質別に仕分けることが出来る。
【０１１０】
また、多数の投光ランプをランプボックス内に配置して光線を集中させるので個々の出力は比較的小さい小型のランプが使用され、しかも各ランプは封止部にエアーを吹き付けてランプ本体の発熱を放散させ過熱を防止するので発熱量が低く周囲に過大な熱作用を与えずランプ寿命も永くなる効果がある。
【０１１１】
また、集光レンズで集光した透過光を光ファイバーを用いて分光器へ導くようにしたものは、分光器を受け皿通路の直下から離れた位置に設けることができるので、搬送コンベアの受け皿搬送路の下側空間が比較的小さい小型の搬送コンベアに対しても、分光性能を高めるため構造寸法を大型にした分光器を組み合わせることができる。
【０１１２】
また、対象物からの透過光を集光する集光レンズと、分光器へ接続する受光側焦点との間の受光光路に各種減光率の異なる減光フィルターを切替挿入する手段を設けたので対象物の品目ごとに透過光量の大小差異が有っても、減光率の異なる減光フィルターへの切替により分光器への入光量を調節できるから分光分析装置のオペアンプの増幅度は光量の少ない品目を基準に調節しておけばよい。
【０１１３】
例えばトマトなど透過光量が大きいものに切り替えたとき、この減光フィルターにより減光して分光器へ入光させればオペアンプがオーバーフローして分析不能に陥ることが無いので、多品目の検査をする装置に使用される。
【０１１４】
請求項２の発明によれば、受け皿の下方に上向きで設ける集光レンズは、レンズフードの受光窓の前面外側にエアーを吹き出して防塵するようになしたので連続して搬送される受け皿の下に上向きで設置しても受光レンズの視野内のゴミや埃は吹き飛ばされ、視野を邪魔されず透過光を集光するので、長時間連続運転される農産物の集出荷場や選別包装施設に用いられる。
【０１１５】
請求項３の発明によれば、集光レンズと前記集光レンズと前記組合せ取付部内の集光レンズ受光側焦点との間の受光光路に光の通路を遮断する受光シャッターを設けて対象物を載せた受け皿が一個通過ごとに開閉動作をさせ、空の受け皿や、検査をしないときは分光器へ光が入らないようにしたので、分光器内や増幅回路に温度上昇などの悪影響を生じることがない。
【０１１６】
受け皿の下面の面積が小さくて、透過光出口の外側に下側遮光面が形成できない場合などにこの発明が用いられる。
【０１１７】
請求項４の発明によれば、搬送コンベアにより連続的に搬送される受け皿の受け座上にホワイトレベル校正板を覆い被さるように出没させて、運転中であっても連続して所定数以上の空の受け皿が通過するとき自動で校正できるので、環境温度や運転時間の経過に伴う光学系の劣化など分光分析する上で必要な装置の総合的な出力値の校正動作を、作動開始時や途中休憩時、一時中断したあとなど、自動校正動作をさせることができるので長時間安定した確かな分光分析ができる。
【０１１８】
以上のようなことから農産物などの品質選別装置として選別仕分けコンベアに組み込むのに最適の内部品質検査装置が提供される。
【０１１９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で搬送路の受け皿の左右両側に投光手段、下側に受光手段を配置した検査位置の縦断面概要説明図である。
【図２】実施例１の要部平面説明図である。
【図３】第２図のＡ−Ａで示す一部断面の側面説明図である。
【図４】第３図のＢ−Ｂで示す断面の平面説明図である。
【図５】第１図と同一場所のホワイトレベル校正機構説明図である。
【図６】搬送コンベアにベルトコンベアを用いた例の断面説明図である。
【図７】実施例２で下側受光手段の組合せ取付部に減光フィルター取付板と近接して受光シャッターを組み合わせた要部縦断面説明図である。
【図８】第７図の要部平面説明図である。
【図９】第７図のＣ−Ｃで示す受光シャッター開きと減光フィルター説明図である。
【図１０】第９図と同一場所の受光シャッターを閉じたときの説明図である。
【０１２０】
【符号の説明】
３１１・・・ビーム角
３１２・・・放物面反射鏡
３１３・・・シールド
３１４・・・封止部
３１５・・・ソケット
３２、３２Ｂ・・・・・ランプボックス
３３、３３Ｂ・・・・・送風管
３３１・・・エアーノズル
３３２・・・接続口
３４Ｂ・・・・投射窓
４、４Ｂ・・・・・受光手段
４０、４０Ｂ・・・組み合わせ取付部
４００、４００Ｂ・・・受光光路
４１、４１Ｂ・・・集光レンズ
４１１・・対物側焦点
４１２・・レンズフード
４１３・・受光窓
４１４・・・吹出し口
４１５・・・接続口
４２・・・光ファイバー
４２１・・入光面
４３、４３Ｂ・・・減光フィルター取付板
４３１・・・軸
４３２・・・取付穴
６Ｂ・・・・ワイヤーロープ
７Ｂ・・・・・分光器
７１Ｂ・・・スリット
Ｆ・・・農産物

Claims

検査対象物を受け皿に載せて搬送する搬送手段と、受け皿は中央部に上下方向に貫通する透過光通路を有し、その上部に検査対象物と環状に密着する遮光用の受け座を設けた受け皿と、受け皿上の対象物に搬送路の左右両側側方から光線を集中投射する投光手段と、投射した光線が対象物の内部を透過してくる透過光を搬送中の受け皿の下方から集光し受光する受光手段とからなり、前記搬送手段の検査位置の左右両側に投光手段、下側に受光手段とを設け、受光手段で集光した透過光を分光分析装置に導き、分光分析することによって検査対象物の内部品質を検査する装置において、
前記投光手段は、複数のランプを配置したランプボックスの内部に各ランプの位置に沿って空冷送風管を配設し、この送風管から各ランプの封止部に向けて直接エアーを吹き付けるエアーノズルを設けて構成し、前記受光手段は、受け皿の下方から透過光通路に向けて前面に受光窓を有するレンズフード内に集光レンズを設け、該レンズフードに接続して集光した透過光を分光器へ導くため周りを囲って暗室を形成した組合せ取付部を設け、該組合せ取付部の内部に、前記集光レンズとその受光側焦点との間にフィルター取付穴を複数個有するフィルター取付板を受光光路に直交させて軸により取付け、穴の一つを空穴とし他の穴に減光率の異なる減光フィルターを取り付けて軸を回してフィルターを切り替えることにより、対象物の品目、種類によって異なる透過光の多すぎる入光量を減光制約する如く構成し、焦点の位置に光ファイバーの入光面を設け、光ファイバーによりこの組合せ取付部と離れた位置に設置した分光器へ導く如く構成したことを特徴とする両側多灯型オンライン内部品質検査装置。
請求項１において、受け皿の下方に上向きで設けたレンズフードの受光窓の上面に中央に向けて、側方から送風する吹き出し口を設けて受光手段を構成したことを特徴とする両側多灯型オンライン内部品質検査装置。
請求項１または２において、前記集光レンズと前記組合せ取付部内の分光器へ導く集光レンズの受光側焦点との間の受光光路に透過光の通路を開閉する受光シャッターを設け、検査対象物を載せた受け皿が受光手段と非接触でノンストップで搬送され、走行する受け皿の透過光通路が検査位置を一個通過ごとに開閉動作させる如く構成し、受け皿の透過光通路が集光レンズの視野上にあるときタイミングを合わせて開き、視野からはずれたとき閉じる如く作動させて非検査時には分光器内に光線を入光させないように構成したことを特徴とする両側多灯型オンライン内部品質検査装置。
請求項１ないし３のいずれか１つにおいて、前記投光手段と受光手段が設けられた検査位置で、ノンストップで搬送され走行する受け皿上に対象物が載せられていないとき走行する受け皿の搬送軌道外から受け皿の受け座上に非接触でホワイトレベル校正板を覆い被さるようにして出没させるホワイトレベル校正板出没機構を構成し、連続して所定の数以上の空の受け皿が通過するときホワイトレベル校正板を受け皿の受け座上に非接触で覆い被せて自動で校正できるように構成したことを特徴とする両側方多灯型オンライン内部品質検査装置。