JP3802200B2 - Fruit ripeness measuring method and ripeness measuring device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、栽培果物や野菜などで実の部分を食するもの(以下、果実という)の出荷前などに、その果実の成熟の程度(熟度)を測定する果実の熟度測定方法と熟度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、第2次共振周波数と果実の重量から求められる数値Aが、果実の塾度と高い相関を有するという研究結果が得られている。
【0003】
この熟度測定装置は、例えば、果実を加振器の加振台に載せ、サイン波によって加振し、その加振周波数を連続的に変化させた場合の果実の表面に現れる振動の速度又は加速度の変化を測定することにより、第2次共振周波数を検出することができる。
また、果実に向けたスピーカによりランダム雑音の音波によって加振し、そのときの果実の第2次共振周波数を検出してもよい。
【0004】
しかし、果実は、熟度が一定であっても質量が大きいものほど共振周波数が低くなるので、共振周波数だけでは、果実の質量がほぼ一定でないと、熟度判定は困難である。そこで、従来は、果実ごとの質量を別に重量計などで測定し、第2次共振周波数の測定結果と組み合わせて、熟度判定の根拠としていた。
【0005】
図9は、従来の果実の熟度(硬さ)判定システムの一例を示す図である。
図9のシステムは、加振器30に取付け治具31を介して果実10を載せ、加振周波数を加振器コントローラ32によって変化させながら、レーザドップラ振動計33によってセンサヘッド33aを介して果実表面の振動の速度vに比例する信号を取り出し、周波数解析器(FFT)34で解析することにより、第2次共振周波数を求め、その結果をFFT34の表示部34aに表示していた。
【0006】
図10は、被測定果実内における加振力の伝達利得を表す特性曲線の表示の一例を示す図である。図中、速度vの果実に与えた加振力Fに対する倍率で表した数値(利得)を縦軸とし、加振周波数を変化させたときの周波数を横軸としたものである。fr は、第2次共振周波数である。
果実の質量は、果実を加振器30に載せる前に、重量計35などの別の測定器によって測定され、その結果は、重量計の表示部35aに表示される。
【0007】
熟度の判定は、パソコン36に第2次共振周波数と重量計の表示部35aに表示された数値を入力すれば、予め入力されていたプログラムにより、前述した数値Aの式を算出し、被判定対象となる果実の種類に応じたデータ(テーブル)を参照して行なわれる。その結果は、パソコン36の表示部36aに表示される。
【0008】
図11は、多数の被判定対象について、パソコンによって算出された判定数値Aの値を縦軸とし、被判定対象の果実を実際に破壊試験により測定した硬さを横軸とした両者の相関度を示す説明図である。
図中のBは、各測定点の平均値を示す熟度判定曲線である。
【0009】
また、特開平7−35730号「打音・振動による果実等の熟度判定方法」の発明は、果実等の質量に対して適正な質量の打撃体によって果実等を打撃し、打音や振動を発生させ、その共振周波数と果実等の質量から算定される数値によって熟度を判定するものである。
そして、具体的な実施例には、質量に代わる数値を得るための大きさ検出器を備え、共振周波数を得るための軽打装置と振動検出器を備えるものが示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図9の熟度判定システムは、果実の重量は、加振器に載せる前に重量計などの別の測定器で測定している。したがって、果物や野菜などの出荷選別時の作業に適用するには、果実の重量と、第2次共振周波数を別々の測定器で別個に測定しなければならないので、作業能率が悪いという問題点がある。
なお、レーザ振動計は、装置が複雑で高価でもある。しかも、レーザ光の光軸を測定すべき一点に合わせる作業が難しい。したがって、できればもっと安価な設備で、誰でも容易に測定できるような熟度測定方法や装置であることが望ましい。
【0011】
一方、特開平7−35730号に提示された発明は、果実の重量を測定する代わりに、外形の一部に関係する数値を観察しているが、果実等の外形は、常に相似形であるとは限らないので、大きさの判定結果に正確さを欠き、ときには大きな誤差を生む。また、この発明は、果実等の対象ごとに適正な質量の打撃体を選ぶ必要があり、その選択を誤れば、共振周波数の測定が困難になったり、被判定体の外観を傷つけるなどのトラブル発生の恐れがある。
【0012】
本発明の課題は、被測定体の損傷の恐れが全く無く、安価で、しかも、判定効率の高い果実の熟度測定方法とその装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項1の発明は、果実の第2次共振周波数と前記果実の重量を求め、前記第2次共振周波数と前記重量に基づいて、前記果実の熟度を測定する果実の熟度測定方法において、加振力に関する情報と加速度に関する情報を求め、前記加速度に関する情報を参照して、加振中の果実が一定の加速度で振動するように加振し、前記加速度が一定に保たれたときの前記加振力に関する情報に基づいて、前記果実の重量を算出することを特徴とする果実の熟度測定方法である。
【0014】
請求項2の発明は、果実の第2次共振周波数と前記果実の重量に基づいて、前記果実の熟度を測定する果実の熟度測定装置において、前記果実を加振する加振手段と、前記加振手段の加振力情報を検出する加振力検出手段と、前記加振手段の加速度情報を検出する加速度検出手段と、前記加速度情報に基づいて、前記果実が一定の加速度で振動するように、前記加振手段の加振力を制御する加振力制御手段と、前記加速度が一定に保たれた前記加振力情報に基づいて、前記果実の重量を求める重量算出手段と、を備えることを特徴とする果実の熟度測定装置である。
【0015】
請求項3の発明は、果実の第2次共振周波数と前記果実の重量を求め、前記第2次共振周波数と前記重量に基づいて、前記果実の熟度を測定する果実の熟度測定方法において、前記果実への加振力に関する情報と前記果実の被加振部位の加速度に関する情報を検出し、前記加速度に関する情報を参照して、加振中の果実が一定の加速度で振動するように加振し、前記加振周波数を変化させながら、前記加速度と前記加振力に関する情報に基づいて、前記加振力の伝達関数を求め、その伝達関数から前記果実の第2次共振周波数を求めることを特徴とする果実の熟度測定方法である。
【0016】
請求項4の発明は、果実の第2次共振周波数と前記果実の重量に基づいて、前記果実の熟度を判定する果実の熟度測定装置において、前記果実に振動を与える加振手段と、前記加振手段の加振力情報を検出する加振力検出手段と、前記加振手段と前記果実の間に挿入され、被加振部位の加速度情報を検出する加速度検出手段と、前記加振力情報と前記被加振部位の加速度情報に基づいて、周波数解析を行う周波数解析手段と、前記加速度情報に基づいて、果実が一定の加速度で振動するように、前記加振手段を制御し、かつ、その加振力を連続的に変化させることができる加振力制御手段と、前記周波数解析手段の解析結果に基づいて、前記加振手段と前記果実間の加振力の伝達関数特性を求め、その伝達関数特性から前記果実の第2次共振周波数を求める共振周波数算出手段と、を備えたことを特徴とする果実の熟度測定装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しくに説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による果実の熟度測定装置の第1実施形態の各部機能系統を示す説明図である。
果実の熟度測定は、果実の第2次共振周波数と質量(重量)に基づいて行なうが、第1実施形態の果実の熟度測定方法は、加振力を制御する制御部(以下、加振コントローラという)2によって制御された加振器1の出力のみに基づいて、果実の重量を測定するものである。
【0018】
加振器1に対象となる果実10を置いて加振させるときに、果実10の無い場合に比較して、果実10が有る場合に必要とする加振力が異なる。これは、果実10を加振器1に載せることによって、加振器1上の重量が変わるからである。ここで、果実が有っても、無くても同じ加速度で振動させるには、加振力を変える必要があり、この加振力の増減のための加振電流を検出することにより、果実の重量を検出することができる。
【0019】
この実施形態の加振器1は、加振部1aと、加速度センサ1bを内蔵しており、常に一定の加速度によって振動するように制御できるので、加振器1上に果実が有っても、無くても同じ加速度で振動させることができる。
【0020】
この加振器1は、加速度aを一定にするために、加速度センサ1bの出力が、加振コントローラ2の演算増幅器2aの一方の端子に帰還している。また、この加振器1は、加振部1aへの供給電流を抵抗Rに流し、抵抗Rの両端の電位差を取り出して加振力Fを検出している。
加振力と重量との関係は、加振力をF、重量をm、加速度をaとすると、F=m・aであり、加速度aを一定にすれば、加振力Fは、重量mに比例する。
なお、11は、対象となる果実10を、加振器1の上面の可動部に固定するための取付け治具である。
【0021】
第1実施形態では、果実の第2次共振周波数の検出は、図9のシステムとほぼ同様の手段を用いている。
すなわち、まず、加振されている果実10の表面の振動の速度をセンサヘッド13を用いてドップラ効果により検出し、レーザ振動計3によって電気信号に変えて周波数解析器(以下、FFTという)4の一つの端子に入力する。FFT4は、もう一方の端子に、加振器1に内蔵された加速度センサ1bの出力が入力されている。
【0022】
FFT4の出力は、熟度判定部5に入力され、第2次共振周波数が検出される。なお、FFT4の出力は、加振コントローラ2の演算増幅器2aの他方の端子にも入力し、加振力の基準値の設定に役立てている。
【0023】
図2〜図7は、FFT4による周波数解析結果の一例を示す図である。
図2〜図7の被測定対象は、ほぼ同一重量のキーウィであり、図2と図3、図4と図5、図6と図7は、それぞれ同一のキーウィである。
図2及び図3は、普通の標準的な熟度のキーウィの場合であり、図4及び図5は、硬めの未成熟のキーウィの場合であり、図6及び図7は、柔らかい成熟し過ぎたキーウィの場合である。
【0024】
図2、図4、図6は、果実表面の振動速度と加振力の比を利得で表して縦軸とし、振動周波数を横軸にした曲線である。
図3、図5、図7は、それぞれ図2、図4、図6に対応し、加振力と果実表面の振動の位相差を縦軸とし、振動周波数を横軸にした曲線である。
図3、図5、図7のそれぞれの位相差0の位置における周波数f0 、f1 、f2 が第2次共振周波数である。未成熟の場合の第2次共振周波数f1 は、標準的な熟度の場合のf0 より高く、成熟し過ぎた場合の第2次共振周波数f2 は、標準的な熟度の場合のf0 より低い。
【0025】
熟度判定部5は、前述したように第2次共振周波数を検出するとともに、低い周波数で加振したときの、加振器1から出力される加速度aと加振力Fに基づいて、果実の重量mを算出する。そして、第2次共振周波数と重量mに基づき、予め用意されたデータにより作成された果実の種類ごとに、重量のクラス別ごとの関係テーブルを参照して、その果実の熟度を判定して表示する。
【0026】
(第2実施形態)
図8は、本発明による果実の熟度測定装置の第2実施形態の各部機能系統を示す説明図である。
第2実施形態は、対象とする果実の第2次共振周波数を検出するために、例えば、力センサとして用いられる、機械インピーダンスを測定するための機械電気変換素子(以下、インピーダンスヘッドという)を用いている。
【0027】
レーザ振動計は、測定精度は高いが高価であり、しかも、光の光軸を対象物の表面の一点に合わせるのに手間がかかる。
そこで、第2実施形態(図8の熟度判定装置)は、第1実施形態のようにレーザ振動計を用いず、加振力Fと加速度aを出力するインピーダンスヘッド23を加振器21に取付け、その上に果実10を載せて加振し、共振周波数を測定するものである。
【0028】
レーザ振動計の場合は、果実の加振点の反対側に伝達された振動の速度を検出しているが、果実に振動を与えた場合に、果実が硬ければ、小さい加振力でも振れるが、果実が柔らかければ、大きい加振力を与えないと同じ程度には振れてくれない。したがって、果実にあたえる加振力と、果実の振動の加速度の関係を、周波数を変化させながら観察すると、レーザ振動計を使用した場合と同様の結果を得ることができる。
【0029】
図8において、インピーダンスヘッド23の加速度センサ23bの出力を、加速度aを一定にするために、加振コントローラ22の演算増幅器22aの一方の端子に帰還している。
また、演算増幅器22aの他方の端子には、加振力を決める基準値の設定のために、FFT4の出力が与えられている。
【0030】
加振されている果実10の振動の加速度は、加速度センサ23bによって検出し、その検出信号が周波数解析器(FFT)4の一つの端子に入力される。FFT4のもう一方の端子には、インピーダンスヘッド23の加振力に比例した出力が入力されている。
FFT4の出力は、第1実施形態と同様に熟度判定部25に入力されることにより、果実の加振力と加速度から、この果実に関する振動の伝達関数が求められ、この伝達関数に基づいて、第2次共振周波数が検出される。
【0031】
熟度判定部25は、前述した第2次共振周波数を検出するとともに、インピーダンスヘッド23の加速度センサ23bから出力される加速度aと加振力センサ23aから出力される加振力Fに基づいて、果実の重量mを算出する。そして、第2次共振周波数と重量mに基づいて、予め用意された関係テーブルを参照して、その果実の熟度を判定して表示する。
【0032】
(変形形態)
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、第1実施形態において、果実を加振する方法は、加振器以外のスピーカや圧電素子を使用してもよいし、加振力も電流でなく加振力に比例する電圧を取り出して処理信号としてもよい。
【0033】
また、第2次共振周波数を求める方法として、レーザ振動計を用いているが、他の方法でもよく、例えば、速度又は加速度センサを果実の表面に軽く接触させたり、マイクなどを近接させる方法などでもよい。すなわち、第1実施形態における果実の重量を検出する方法を、従来のあらゆる技術の第2次共振周波数を求める方法と組み合わせて果実の熟度を判定してよい。
【0034】
第2実施形態において、図8の例では、加振器21に加速度センサを内蔵していなくてもよいが、果実の重量を測定する方法として、加振器に加速度センサ内蔵のものを使用して、第1実施形態に準じる方法で検出してもよい。
さらに、従来の色々な方法の何ずれかによって、果実の重量を求め、第2実施形態の方法で求めた第2次共振周波数と組み合わせて、果実の熟度を判定してもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、加振中の果実が一定の加速度で振動するよう制御し、加振力と速度から果実の重量を検出することができるので、加振された果実の第2次共振周波数の測定中又はその前後に引き続いて果実の重量を検出することができ、別個に重量計などによって重量を計測する従来の技術に比較して、格段に判定効率が向上し所要時間を短縮することができる、という効果がある。
【0036】
また、測定対象の果実と加振器の間に、加振力と被加振部位の加速度とを求め、果実が一定の加速度で振動するよう制御し、かつ、加振周波数を変化させながら加速度と加振力に基づいて、果実との間の加振力の伝達関数を求め、その伝達関数から果実の第2次共振周波数を求めるようにしたので、従来より遙に簡単な構成により、安価でしかも測定のための操作が容易な装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による果実の熟度測定装置の第1実施形態の各部機能系統を示す説明図である。
【図2】第2次共振周波数を求める周波数解析結果の一例を示す説明図である。
【図3】第2次共振周波数を求める周波数解析結果の一例を示す説明図である。
【図4】第2次共振周波数を求める周波数解析結果の一例を示す説明図である。
【図5】第2次共振周波数を求める周波数解析結果の一例を示す説明図である。
【図6】第2次共振周波数を求める周波数解析結果の一例を示す説明図である。
【図7】第2次共振周波数を求める周波数解析結果の一例を示す説明図である。
【図8】本発明による果樹の熟度測定装置の第2実施形態の各部機能系統を示す説明図である。
【図9】従来の果樹の熟度測定システムの一例を示す説明図である。
【図10】果実内における加振力の伝達利得を表す特性曲線を示す説明図である。
【図11】判定数値対実測硬さを示す熟度判定曲線の説明図である。
【符号の説明】
1、21 加振器
1b 加速度センサ
2、22 加振コントローラ
3 レーザ振動計
4 FFT
5、25 熟度判定部
10 果実
23 インピーダンスヘッド
23a 加振センサ
23b 加速度センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring the degree of maturity of fruit and a method for measuring the degree of maturity (ripening) of a fruit that eats a fruit part (hereinafter referred to as a fruit), etc. The present invention relates to a degree measuring device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the research result that the numerical value A calculated | required from a secondary resonant frequency and the weight of a fruit has a high correlation with the cram degree of a fruit has been obtained.
[0003]
This maturity measuring apparatus, for example, places a fruit on a vibration table of a shaker, vibrates with a sine wave, and continuously changes the vibration frequency, the speed of vibration appearing on the fruit surface or By measuring the change in acceleration, the secondary resonance frequency can be detected.
Further, the second resonance frequency of the fruit at that time may be detected by exciting with a sound wave of random noise by a speaker directed to the fruit.
[0004]
However, even if the fruit has a constant ripeness, the greater the mass, the lower the resonance frequency. Therefore, it is difficult to determine the ripeness unless the fruit mass is substantially constant only by the resonance frequency. Therefore, conventionally, the mass of each fruit is separately measured with a weigh scale or the like, and combined with the measurement result of the secondary resonance frequency, which is the basis for determining the maturity.
[0005]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a conventional fruit maturity (hardness) determination system.
In the system of FIG. 9, the fruit 10 is placed on the shaker 30 via the mounting jig 31, and the fruit is changed by the laser Doppler vibrometer 33 via the sensor head 33 a while changing the excitation frequency by the shaker controller 32. A signal proportional to the surface vibration velocity v is taken out and analyzed by a frequency analyzer (FFT) 34 to obtain a secondary resonance frequency, and the result is displayed on the display 34 a of the FFT 34.
[0006]
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the display of a characteristic curve representing the transmission gain of the excitation force in the measured fruit. In the figure, the vertical axis is a numerical value (gain) represented by the magnification with respect to the excitation force F applied to the fruit of speed v, and the horizontal axis is the frequency when the excitation frequency is changed. fr is the secondary resonance frequency.
The mass of the fruit is measured by another measuring device such as a weighing scale 35 before the fruit is placed on the vibrator 30, and the result is displayed on the display unit 35a of the weighing scale.
[0007]
The maturity is determined by inputting the secondary resonance frequency and the numerical value displayed on the display unit 35a of the weigh scale to the personal computer 36, and calculating the equation of the numerical value A described above by the previously input program. This is performed with reference to data (table) corresponding to the type of fruit to be determined. The result is displayed on the display unit 36 a of the personal computer 36.
[0008]
FIG. 11 shows the degree of correlation between a large number of objects to be judged with the value of the judgment value A calculated by a personal computer as the vertical axis and the hardness of the fruit to be judged actually measured by a destructive test as the horizontal axis. It is explanatory drawing which shows.
B in the figure is a maturity determination curve indicating the average value of each measurement point.
[0009]
In addition, the invention of Japanese Patent Laid-Open No. 7-35730 “Method for determining the maturity of fruit and the like by sound and vibration” strikes the fruit and the like with a striking body having an appropriate mass with respect to the mass of the fruit and the like. And the maturity is determined by a numerical value calculated from the resonance frequency and the mass of the fruit or the like.
In a specific embodiment, a size detector for obtaining a numerical value in place of mass, and a light hitting device and a vibration detector for obtaining a resonance frequency are shown.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the maturity determination system of FIG. 9 measures the weight of the fruit with another measuring device such as a weigh scale before placing it on the vibrator. Therefore, in order to apply to the work at the time of shipping and sorting of fruits and vegetables, the weight of the fruit and the secondary resonance frequency must be separately measured with separate measuring instruments, so that the work efficiency is poor. There is.
The laser vibrometer is complicated and expensive. Moreover, it is difficult to align the optical axis of the laser beam with one point to be measured. Therefore, it is desirable to have a maturity measuring method and apparatus that can be easily measured by anyone with less expensive equipment if possible.
[0011]
On the other hand, the invention presented in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-35730 observes numerical values related to a part of the outer shape instead of measuring the weight of the fruit, but the outer shape of the fruit is always similar. Therefore, the size determination result lacks accuracy and sometimes produces a large error. In addition, the present invention needs to select an impacting body having an appropriate mass for each object such as a fruit. If the selection is made incorrectly, it is difficult to measure the resonance frequency or the appearance of the object to be judged is damaged. There is a risk of occurrence.
[0012]
An object of the present invention is to provide a fruit maturity measuring method and an apparatus therefor that are free from any risk of damage to an object to be measured, are inexpensive, and have high determination efficiency.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 calculates the secondary resonance frequency of fruit and the weight of the fruit, and measures the maturity of the fruit based on the secondary resonance frequency and the weight. In the method for measuring the degree of ripeness of fruit to be obtained, information relating to the excitation force and information relating to the acceleration are obtained, the information relating to the acceleration is referred to, the fruit being vibrated is vibrated at a constant acceleration, and the acceleration A fruit ripeness measuring method, characterized in that the weight of the fruit is calculated based on information relating to the excitation force when is kept constant.
[0014]
Invention of Claim 2 is the fruit ripeness measuring apparatus which measures the ripeness of the said fruit based on the secondary resonance frequency of the fruit and the weight of the said fruit, The vibration means which vibrates the said fruit, Based on the acceleration information, the fruit vibrates at a constant acceleration based on the excitation force detection means for detecting the excitation force information of the excitation means, the acceleration detection means for detecting the acceleration information of the excitation means. As described above, the excitation force control means for controlling the excitation force of the excitation means, and the weight calculation means for obtaining the weight of the fruit based on the excitation force information in which the acceleration is kept constant. It is a ripeness measuring apparatus of the fruit characterized by providing.
[0015]
The invention of claim 3 is a fruit ripeness measuring method for obtaining a secondary resonance frequency of fruit and the weight of the fruit, and measuring the ripeness of the fruit based on the secondary resonance frequency and the weight. , Detecting information on the excitation force to the fruit and information on the acceleration of the portion of the fruit to be vibrated, and referring to the information on the acceleration so that the fruit being vibrated is vibrated at a constant acceleration. While shaking and changing the excitation frequency, a transfer function of the excitation force is obtained based on the information on the acceleration and the excitation force, and a secondary resonance frequency of the fruit is obtained from the transfer function. Is a method for measuring the maturity of a fruit.
[0016]
Invention of Claim 4 is the fruit ripeness measuring apparatus which determines the maturity of the said fruit based on the secondary resonance frequency of the fruit and the weight of the said fruit, The vibration means which gives a vibration to the said fruit, Excitation force detection means for detecting excitation force information of the excitation means, acceleration detection means inserted between the excitation means and the fruit, and detecting acceleration information of a portion to be excited, and the excitation Based on force information and acceleration information of the portion to be vibrated, frequency analysis means for performing frequency analysis, and based on the acceleration information, the vibration means is controlled so that the fruit vibrates at a constant acceleration, And, based on the analysis result of the frequency analysis means and the excitation force control means capable of continuously changing the excitation force, the transfer function characteristics of the excitation force between the excitation means and the fruit are obtained. Obtain the second resonance of the fruit from its transfer function characteristics A resonance frequency calculating means for calculating a wave number, a ripeness measurement apparatus of the fruit, characterized in that it comprises a.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a functional system of each part of the first embodiment of the fruit ripeness measuring apparatus according to the present invention.
The fruit maturity measurement is performed based on the secondary resonance frequency and mass (weight) of the fruit. The fruit maturity measurement method of the first embodiment is a control unit (hereinafter referred to as an additional force) that controls the excitation force. The weight of the fruit is measured based only on the output of the vibrator 1 controlled by the vibration controller 2.
[0018]
When the target fruit 10 is placed on the vibrator 1 and vibrated, the vibration force required when the fruit 10 is present differs from that when the fruit 10 is absent. This is because the weight on the vibrator 1 is changed by placing the fruit 10 on the vibrator 1. Here, to vibrate at the same acceleration whether or not there is a fruit, it is necessary to change the excitation force, and by detecting the excitation current for increasing or decreasing this excitation force, The weight can be detected.
[0019]
The vibrator 1 of this embodiment includes a vibrator 1a and an acceleration sensor 1b, and can be controlled so as to always vibrate at a constant acceleration. Therefore, even if there is a fruit on the vibrator 1 Even without it, it can be vibrated at the same acceleration.
[0020]
In the vibrator 1, the output of the acceleration sensor 1 b is fed back to one terminal of the operational amplifier 2 a of the vibration controller 2 in order to keep the acceleration a constant. In addition, the vibrator 1 detects the excitation force F by flowing a supply current to the excitation unit 1a through the resistor R and taking out a potential difference between both ends of the resistor R.
The relationship between the excitation force and the weight is F = m · a, where F is the excitation force, m is the weight, and a is the acceleration. If the acceleration a is constant, the excitation force F is the weight m Is proportional to
In addition, 11 is an attachment jig for fixing the target fruit 10 to the movable part on the upper surface of the vibrator 1.
[0021]
In the first embodiment, the detection of the secondary resonance frequency of the fruit uses substantially the same means as in the system of FIG.
That is, first, the vibration speed of the surface of the fruit 10 being vibrated is detected by the Doppler effect using the sensor head 13 and is converted into an electric signal by the laser vibrometer 3 to be a frequency analyzer (hereinafter referred to as FFT) 4. Input to one of the terminals. The output of the acceleration sensor 1b built in the vibrator 1 is input to the other terminal of the FFT 4.
[0022]
The output of the FFT 4 is input to the maturity determination unit 5 to detect the secondary resonance frequency. Note that the output of the FFT 4 is also input to the other terminal of the operational amplifier 2a of the vibration controller 2, which is useful for setting the reference value of the vibration force.
[0023]
2-7 is a figure which shows an example of the frequency analysis result by FFT4.
2 to 7 are kiwis having substantially the same weight, and FIGS. 2 and 3, FIGS. 4 and 5, and FIGS. 6 and 7 are the same kiwis.
FIGS. 2 and 3 are for a normal standard maturity kiwi, FIGS. 4 and 5 are for a hard immature kiwi, and FIGS. 6 and 7 are soft and too mature. This is the case with Kiwi.
[0024]
2, 4, and 6 are curves in which the ratio between the vibration speed and the excitation force on the fruit surface is expressed as a gain, and the vertical axis is the vibration frequency.
3, 5, and 7 correspond to FIGS. 2, 4, and 6, respectively, and are curves in which the phase difference between the excitation force and the fruit surface vibration is the vertical axis, and the vibration frequency is the horizontal axis.
The frequencies f 0 , f 1 , and f 2 at the positions where the phase difference is 0 in FIGS. 3, 5, and 7 are the secondary resonance frequencies. The secondary resonance frequency f 1 in the case of immaturity is higher than f 0 in the case of standard maturity, and the second resonance frequency f 2 in the case of being too mature is that in the case of standard maturity. lower than f 0.
[0025]
The maturity determination unit 5 detects the secondary resonance frequency as described above, and based on the acceleration a and the excitation force F output from the shaker 1 when vibrating at a low frequency, The weight m of is calculated. Then, based on the secondary resonance frequency and the weight m, for each kind of fruit created by data prepared in advance, refer to the relation table for each weight class and determine the maturity of the fruit. indicate.
[0026]
(Second Embodiment)
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a functional system of each part of the second embodiment of the fruit ripeness measuring apparatus according to the present invention.
In the second embodiment, in order to detect the secondary resonance frequency of the target fruit, for example, a mechanical / electrical conversion element (hereinafter referred to as an impedance head) for measuring mechanical impedance, which is used as a force sensor, is used. ing.
[0027]
The laser vibrometer has high measurement accuracy but is expensive, and it takes time and effort to align the optical axis of light with one point on the surface of the object.
Therefore, in the second embodiment (maturity determination apparatus in FIG. 8), the impedance head 23 that outputs the excitation force F and the acceleration a is used as the vibrator 21 without using the laser vibrometer as in the first embodiment. It is attached, and the fruit 10 is placed on it and vibrated to measure the resonance frequency.
[0028]
In the case of a laser vibrometer, the speed of vibration transmitted to the opposite side of the fruit excitation point is detected, but if the fruit is vibrated, it can be shaken even with a small excitation force if the fruit is hard. However, if the fruit is soft, it will not shake to the same extent unless a large excitation force is applied. Therefore, when the relationship between the excitation force applied to the fruit and the acceleration of the vibration of the fruit is observed while changing the frequency, the same result as that obtained when the laser vibrometer is used can be obtained.
[0029]
In FIG. 8, the output of the acceleration sensor 23b of the impedance head 23 is fed back to one terminal of the operational amplifier 22a of the vibration controller 22 in order to keep the acceleration a constant.
Further, the output of the FFT 4 is given to the other terminal of the operational amplifier 22a in order to set a reference value for determining the excitation force.
[0030]
The acceleration of the vibration of the fruit 10 being excited is detected by the acceleration sensor 23 b, and the detection signal is input to one terminal of the frequency analyzer (FFT) 4. An output proportional to the excitation force of the impedance head 23 is input to the other terminal of the FFT 4.
The output of the FFT 4 is input to the maturity determination unit 25 in the same manner as in the first embodiment, so that a transfer function of vibration related to the fruit is obtained from the excitation force and acceleration of the fruit, and based on this transfer function The secondary resonance frequency is detected.
[0031]
The maturity determination unit 25 detects the secondary resonance frequency described above, and based on the acceleration a output from the acceleration sensor 23b of the impedance head 23 and the excitation force F output from the excitation force sensor 23a. The fruit weight m is calculated. Then, based on the secondary resonance frequency and the weight m, a relationship table prepared in advance is referred to, and the maturity of the fruit is determined and displayed.
[0032]
(Deformation)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
For example, in the first embodiment, the method of exciting the fruit may use a speaker or a piezoelectric element other than the vibrator, and the excitation force is not a current but a voltage proportional to the excitation force is extracted and processed. It may be a signal.
[0033]
In addition, although a laser vibrometer is used as a method for obtaining the secondary resonance frequency, other methods may be used, for example, a method in which a speed or acceleration sensor is lightly brought into contact with the fruit surface, a microphone or the like is brought close to the surface, etc. But you can. That is, the method for detecting the weight of the fruit in the first embodiment may be combined with the method for obtaining the secondary resonance frequency of any conventional technique to determine the maturity of the fruit.
[0034]
In the second embodiment, in the example of FIG. 8, the vibration sensor 21 may not have a built-in acceleration sensor. However, as a method for measuring the weight of the fruit, a vibrator having a built-in acceleration sensor is used. Thus, the detection may be performed by a method according to the first embodiment.
Furthermore, the fruit maturity may be determined in combination with the secondary resonance frequency obtained by the method of the second embodiment by obtaining the weight of the fruit by any of various conventional methods.
[0035]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the fruit being vibrated is controlled to vibrate at a constant acceleration, and the weight of the fruit can be detected from the vibration force and speed. The weight of the fruit can be detected during the measurement of the secondary resonance frequency of the fruit or continuously before and after that, and the judgment efficiency is greatly improved compared to the conventional technique in which the weight is separately measured by a weighing scale or the like. The required time can be shortened.
[0036]
In addition, the excitation force and the acceleration of the part to be excited are obtained between the fruit to be measured and the vibrator, the fruit is controlled to vibrate at a constant acceleration, and the acceleration is changed while changing the excitation frequency. Since the transfer function of the excitation force between the fruit and the excitation force is obtained based on the vibration force and the secondary resonance frequency of the fruit is obtained from the transfer function, it is cheaper with a much simpler configuration than before. In addition, it is possible to provide an apparatus that can be easily operated for measurement.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a functional system of each part of a first embodiment of a fruit ripeness measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a frequency analysis result for obtaining a secondary resonance frequency.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a frequency analysis result for obtaining a secondary resonance frequency.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a frequency analysis result for obtaining a secondary resonance frequency.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a frequency analysis result for obtaining a secondary resonance frequency.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a frequency analysis result for obtaining a secondary resonance frequency.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a frequency analysis result for obtaining a secondary resonance frequency.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a functional system of each part of the second embodiment of the fruit tree maturity measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a conventional fruit tree maturity measurement system.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a characteristic curve representing a transfer gain of an excitation force in a fruit.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a maturity determination curve showing determination numerical values versus measured hardness.
[Explanation of symbols]
1, 21 Exciter 1b Acceleration sensor 2, 22 Excitation controller 3 Laser vibrometer 4 FFT
5, 25 Ripeness determination unit 10 Fruit 23 Impedance head 23a Excitation sensor 23b Acceleration sensor

Claims (4)

果実の第2次共振周波数と前記果実の重量を求め、前記第2次共振周波数と前記重量に基づいて、前記果実の熟度を測定する果実の熟度測定方法において、
加振力に関する情報と加速度に関する情報を求め、
前記加速度に関する情報を参照して、加振中の果実が一定の加速度で振動するように加振し、
前記加速度が一定に保たれたときの前記加振力に関する情報に基づいて、前記果実の重量を算出する
ことを特徴とする果実の熟度測定方法。
In the method for measuring the maturity of a fruit, the second resonance frequency of the fruit and the weight of the fruit are obtained, and the maturity of the fruit is measured based on the second resonance frequency and the weight.
Find information about the excitation force and acceleration,
Referring to the information on the acceleration, vibrates so that the fruit being vibrated with a constant acceleration,
A fruit maturity measurement method, comprising: calculating a weight of the fruit based on information on the excitation force when the acceleration is kept constant.
果実の第2次共振周波数と前記果実の重量に基づいて、前記果実の熟度を測定する果実の熟度測定装置において、
前記果実を加振する加振手段と、
前記加振手段の加振力情報を検出する加振力検出手段と、
前記加振手段の加速度情報を検出する加速度検出手段と、
前記加速度情報に基づいて、前記果実が一定の加速度で振動するように、前記加振手段の加振力を制御する加振力制御手段と、
前記加速度が一定に保たれた前記加振力情報に基づいて、前記果実の重量を求める重量算出手段と、
を備えることを特徴とする果実の熟度測定装置。
In a fruit maturity measuring apparatus for measuring the maturity of the fruit based on the secondary resonance frequency of the fruit and the weight of the fruit,
A vibration means for vibrating the fruit;
Excitation force detection means for detecting excitation force information of the excitation means;
Acceleration detecting means for detecting acceleration information of the vibrating means;
Based on the acceleration information, excitation force control means for controlling the excitation force of the excitation means so that the fruit vibrates at a constant acceleration;
Based on the excitation force information in which the acceleration is kept constant, weight calculating means for determining the weight of the fruit;
A fruit maturity measuring apparatus comprising:
果実の第2次共振周波数と前記果実の重量を求め、前記第2次共振周波数と前記重量に基づいて、前記果実の熟度を測定する果実の熟度測定方法において、
前記果実への加振力に関する情報と前記果実の被加振部位の加速度に関する情報を検出し、
前記加速度に関する情報を参照して、加振中の果実が一定の加速度で振動するように加振し、
前記加振周波数を変化させながら、前記加速度と前記加振力に関する情報に基づいて、前記加振力の伝達関数を求め、その伝達関数から前記果実の第2次共振周波数を求める
ことを特徴とする果実の熟度測定方法。
In the method for measuring the maturity of a fruit, the second resonance frequency of the fruit and the weight of the fruit are obtained, and the maturity of the fruit is measured based on the second resonance frequency and the weight.
Detecting information on the excitation force to the fruit and information on the acceleration of the site of vibration of the fruit,
Referring to the information on the acceleration, vibrates so that the fruit being vibrated with a constant acceleration,
While changing the excitation frequency, a transfer function of the excitation force is obtained based on information on the acceleration and the excitation force, and a secondary resonance frequency of the fruit is obtained from the transfer function. Method for measuring the ripeness of fruit.
果実の第2次共振周波数と前記果実の重量に基づいて、前記果実の熟度を判定する果実の熟度測定装置において、
前記果実に振動を与える加振手段と、
前記加振手段の加振力情報を検出する加振力検出手段と、
前記加振手段と前記果実の間に挿入され、被加振部位の加速度情報を検出する加速度検出手段と、
前記加振力情報と前記被加振部位の加速度情報に基づいて、周波数解析を行う周波数解析手段と、
前記加速度情報に基づいて、果実が一定の加速度で振動するように、前記加振手段を制御し、かつ、その加振力を連続的に変化させることができる加振力制御手段と、
前記周波数解析手段の解析結果に基づいて、前記加振手段と前記果実間の加振力の伝達関数特性を求め、その伝達関数特性から前記果実の第2次共振周波数を求める共振周波数算出手段と、
を備えたことを特徴とする果実の熟度測定装置。
In the fruit maturity measuring apparatus for determining the maturity of the fruit based on the secondary resonance frequency of the fruit and the weight of the fruit,
Vibration means for applying vibration to the fruit;
Excitation force detection means for detecting excitation force information of the excitation means;
An acceleration detecting means that is inserted between the vibrating means and the fruit, and detects acceleration information of a portion to be vibrated;
Frequency analysis means for performing frequency analysis based on the excitation force information and the acceleration information of the portion to be excited,
Based on the acceleration information, an excitation force control means capable of controlling the excitation means so that the fruit vibrates at a constant acceleration and continuously changing the excitation force;
Based on the analysis result of the frequency analysis means, a transfer function characteristic of the excitation force between the vibration means and the fruit is obtained, and a resonance frequency calculation means for obtaining a secondary resonance frequency of the fruit from the transfer function characteristic; ,
An apparatus for measuring the maturity of a fruit, comprising:
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