JP6166110B2

JP6166110B2 - 非破壊品質判定装置

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Publication number: JP6166110B2
Application number: JP2013128992A
Authority: JP
Inventors: 高田　咲子; 咲子高田; 山田　久也; 久也山田; 田中　伸明; 伸明田中; 春彦坂井; 卓也釘尾; 古澤　健太郎; 健太郎古澤
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: JP2015004548A

Description

本発明は、青果物の品質を非破壊で判定する非破壊品質判定装置に関する。

従来、青果物の内部における空洞の有無を判定する非破壊品質判定装置は公知である（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の非破壊品質判定装置は、青果物に検出光を照射して、青果物を透過した検出光を検出して、この検出結果に基づいて青果物の内部における空洞率を予測して、予測した空洞率（予測空洞率）が所定の閾値よりも大きい場合には、青果物の内部に空洞が有ると判定して、前記閾値以下の場合には、青果物の内部に空洞が無いと判定していた。

しかし、搬送装置（コンベア）により搬送される青果物を全て測定する（検出光を照射する）ので、青果物が小さい場合には検出光が透過し過ぎて飽和し、次に流れてくる青果物の計測の誤差要因になる可能性があった。

特開２０１１−１１２５７５号公報

本発明は、検出光の飽和により計測誤差が発生することを低減することが可能な非破壊品質判定装置を提供する。

請求項１においては、青果物に検出光を照射して、前記青果物を透過又は反射した前記検出光を検出することによって、前記青果物の内部における空洞の有無を判定する非破壊品質判定装置であって、前記青果物のサイズを特定するサイズ特定手段と、前記検出光を照射する照射手段と、前記サイズ特定手段から前記青果物のサイズに関する情報を受信して、前記青果物のサイズが所定のサイズ以上の場合には、前記照射手段による前記青果物への前記検出光の照射を行い、前記所定のサイズ未満の場合には、前記照射手段による前記検出光の照射を行わない制御手段とを具備し、前記青果物のサイズが前記所定のサイズ未満の場合には、非破壊品質検査を行うことなく、空洞がないと判定するものである。

請求項２においては、前記サイズ特定手段は、前記青果物を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記青果物の画像に基づいて前記青果物のサイズを特定する画像処理部とを有するものである。

請求項３においては、前記サイズ特定手段は、光電センサで構成され、前記光電センサの検知光の高さを所定の高さに固定し、前記青果物の高さが所定の高さ以上であり、前記光電センサの検知光を遮断できる場合には、青果物のサイズが前記所定のサイズ以上であると判断し、前記青果物の高さが所定の高さ未満であり、前記光電センサの検知光を遮断できない場合には、青果物のサイズが前記所定のサイズ未満であると判断するものである。

本発明は、検出光の飽和により計測誤差が発生することを低減することが可能であるという効果を奏する。

搬送装置の上面図。搬送装置の側面図。非破壊品質判定装置の制御機構の構成を示すブロック図。制御フローを示すフローチャート。（ａ）青果物が検知光を遮断できる状態を示す図、（ｂ）青果物が検知光を遮断できない状態を示す図。

以下では、非破壊品質判定装置１について説明する。非破壊品質判定装置１は、青果物２を搬送しながら、青果物２の品質（青果物２の内部における空洞の有無）の判定を行うものである。青果物２は、内部に空洞の生じるおそれがある野菜（芋類を含む）や、果物である。本実施形態の青果物２は、じゃがいもであることとする。

非破壊品質判定装置１は、搬送装置（コンベア）３と、測定装置４とを具備する。なお、図１、図２、及び図５における矢印Ａは、搬送装置３による青果物２の搬送方向とする。

搬送装置３は、青果物２を搬送するものである。図１及び図２に示すように、搬送装置３は、搬送体となるベルト等からなる無端帯１３から構成されている。無端帯１３の上面には、青果物２が載置される載置部１０が形成されている。前記搬送装置３の搬送方向一側には無端帯１３を巻回する複数のプーリー１１・１１・１１と駆動輪９が配設されている。駆動モータ１２の駆動軸に前記駆動輪９が固設される。搬送装置３は、載置部１０に青果物２が載置された状態で、該駆動モータ１２を作動させることにより無端帯１３を回転駆動させて、青果物２を搬送するように構成されている。また、駆動モータ１２の近傍には搬送装置３の搬送駆動状態を検知するためにエンコーダ７が設けられる。搬送装置３は、エンコーダ７により駆動輪９または無端帯１３の回転を検知することで、青果物２の搬送位置を検知する構成としている。

測定装置４は、青果物２の品質の測定及び判定を行うものである。図１、図２、及び図３に示すように、測定装置４は、光電センサ３０と、サイズ特定手段４０と、照射手段５１と、検出手段５２と、制御手段５３と、分光器６０と、空洞判定手段７０と、を具備する。

光電センサ３０は、搬送装置３によって搬送される青果物２の有無を検知するためのものである。光電センサ３０は、搬送装置３により搬送される青果物２の搬送経路の途中に配設されている。光電センサ３０は、検知光を照射する検知光照射部３１と、検知光を受光する検知光受光部３２と、を具備する。検知光照射部３１と、検知光受光部３２は、搬送装置３の無端帯１３を挟んで水平に対向配置されており、検知光照射部３１からの検知光が、搬送装置３による青果物２の搬送方向に対して垂直な方向に、水平に照射されるように構成されている。光電センサ３０は、検知光照射部３１からの検知光が、青果物２により遮断されて、検知光受光部３２に到達しなくなることで、青果物２を検知する。

サイズ特定手段４０は、青果物２のサイズを特定するものである。サイズ特定手段４０は、撮像部４１と、画像処理部４２と、を具備する。

撮像部４１は、搬送装置３によって搬送される青果物２を所定のタイミングで撮像するものである。撮像部４１は、ＣＣＤカメラ等により構成される。撮像部４１は、搬送装置３により搬送される青果物２の搬送経路の途中に配設されており、光電センサ３０の下流側に配置される。また、撮像部４１は、載置部１０及びその上に載置された青果物２よりも上方に配置される。

画像処理部４２は、撮像部４１に接続されており、撮像部４１の撮像画像に関するデータ（撮像データ）を取得することが可能である。画像処理部４２は、例えば、撮像部４１の撮像画像（例えばグレースケール画像）に対して、公知のエッジ検出処理を行うことで、当該撮像画像内の青果物２が写っている領域（青果物２の輪郭）を特定して、この特定した領域の広さに基づいて、青果物２のサイズを特定する。

照射手段５１は、青果物２に検出光（赤外線）を照射するものである。照射手段５１は、ＬＥＤやハロゲンランプ等により構成される発光部を有する。

検出手段５２は、照射手段５１により青果物２に照射されて当該青果物２を透過した赤外線を検出するものである。検出手段５２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検出部を有する。

照射手段５１及び検出手段５２は、搬送装置３により搬送される青果物２の搬送経路の途中に配設されており、撮像部４１の下流側に配置される。また、照射手段５１の発光部、及び検出手段５２の検出部は、搬送装置３の無端帯１３を挟んで水平に対向配置されており、前記発光部からの赤外線が、搬送装置３による青果物２の搬送方向に対して垂直な方向に、水平に照射されるように構成されている。また、照射手段５１の発光部、及び検出手段５２の検出部は、載置部１０よりもやや上方に配置されており、これにより、照射手段５１からの赤外線が、載置部１０上の青果物２に当たることができる高さで、水平に照射されるように構成されている。なお、検出手段５２は、本実施形態においては、青果物２を透過した赤外線（赤外線の透過光）を検出する構成としているが、青果物２により反射された赤外線（赤外線の反射光）を検出する構成としてもよい。

上記した照射手段５１、及び検出手段５２は、筐体５で覆われている。筐体５は、略箱状の部材であり、搬送装置３により搬送される青果物２の搬送経路の途中に配設されている。筐体５には、青果物２の搬送方向の上流側に入口５ａが形成されており、下流側に出口５ｂが形成されている。筐体５の入口５ａ及び出口５ｂにはシャッタがそれぞれ設けられている。青果物２が筐体５内に搬送・搬出されるときには、前記シャッタにより入口５ａ及び出口５ｂが開けられ、筐体５内の青果物２に対して照射手段５１からの赤外線が照射されるときには、前記シャッタにより入口５ａ及び出口５ｂが閉じられる。

筐体５により、筐体５内へ侵入する外乱光を低減させることが可能となっている。なお、筐体５は、その入口５ａ及び出口５ｂにカーテン等の遮蔽部材を備える構成としてもよい。これにより、筐体５内へ侵入する外乱光をさらに低減させることができる。

制御手段５３は、照射手段５１により青果物２に赤外線を照射するタイミングを制御するものである。また、制御手段５３は、撮像部４１により青果物２を撮像するタイミングを制御するものである。図３に示すように、制御手段５３は、搬送装置３のエンコーダ７、撮像部４１、画像処理部４２、照射手段５１、及び光電センサ３０の検知光受光部３２に接続されている。

以下では、制御手段５３が、照射手段５１により青果物２に赤外線を照射するタイミングを制御するときの手順について説明する。制御手段５３は、搬送装置３による青果物２の搬送時において、青果物２が検知光照射部３１の検知光を遮断（通過）して、検知光受光部３２が検知光を受光できない状態になったときに、検知光受光部３２から通過信号を受信して、青果物２が搬送装置３の搬送経路上における光電センサ３０の検知領域に存在していることを認識する。そして、制御手段５３は、エンコーダ７により、光電センサ３０を通過した青果物２の搬送位置を確認しながら、青果物２が照射手段５１による赤外線の照射位置（照射手段５１の発光部の側方）に到達したと判断したときに、照射手段５１により赤外線を照射する。これにより、赤外線がタイミングよく照射されて青果物２に当たるように構成されている。しかし、全ての青果物２に対して、照射手段５１からの赤外線が照射されるわけではない。制御手段５３は、サイズ特定手段４０の画像処理部４２から、青果物２のサイズに関する情報を受信して、受信した青果物２のサイズが所定のサイズＸ以上の場合には、青果物２に対して、照射手段５１による赤外線の照射を行うが、これに対し、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ未満の場合には、青果物２が赤外線の照射位置に到達したと判断しても、照射手段５１による赤外線の照射を行わない。これは以下の理由による。本願発明者は、実験等を行うことにより、青果物２のサイズと、空洞判定結果との相関関係を求めて、青果物２のサイズが小さくなるほど、青果物２の内部における空洞率が低くなり、青果物２の内部に空洞が無いと判定される傾向にあることを確認した。

そこで、本実施形態の非破壊品質判定装置１に関しては、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ以上の場合には、照射手段５１による青果物２への赤外線の照射を行うことにして、前記所定のサイズＸ未満の場合には、赤外線の照射を行わないこととした。そして、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ未満の場合には、非破壊品質検査を行うことなく、空洞が無いと判定することとした。前記所定のサイズＸは、予め実験等を行うことによって、青果物２のサイズと、空洞判定結果との相関関係を求めて、当該相関関係に基づいて決定される。前記所定のサイズＸは、青果物２のサイズがこの値未満のときには、青果物２の内部に空洞が無いと判定される確率が高くなる値である。前記所定のサイズＸに関する情報は、制御手段５３の記憶部に記憶されている。以上のように構成することで、制御手段５３が、前記所定のサイズＸ未満の青果物２に対しては、赤外線を照射しないので、検出光が青果物２を透過し過ぎて飽和することが抑制され、検出光の飽和により計測誤差が発生することを低減することが可能である。

なお、制御手段５３が、撮像部４１により青果物２を撮像するタイミングを制御するときの手順については、上記した照射手段５１により青果物２に赤外線を照射するタイミングを制御するときの手順と同様であるので、詳細な説明は後述する。

分光器６０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６０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等、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６０は、検出手段５２が検出した赤外線を分光し、電気信号に変換する。分光器６０は、変換した電気信号を空洞判定手段７０へ送信する。

図３に示すように、空洞判定手段７０は、青果物２の内部における空洞の有無の判定を行うものである。空洞判定手段７０は、検出手段５２及び制御手段５３に接続されている。空洞判定手段７０は、検出手段５２による検出結果を取得し、前記検出結果に基づいて青果物２の内部における空洞の有無を判定する。また、空洞判定手段７０は、検出手段５２による検出結果に基づいて青果物２の比重を予測し、予測した青果物２の比重に基づいて青果物２の内部における空洞の有無を判定する。なお、前述の予測した青果物２の比重に基づいて青果物２の内部における空洞の有無を判定する技術は公知であるため、詳細な説明は省略する。なお、空洞判定手段７０が、検出手段５２による検出結果に基づいて、青果物２の内部における空洞の有無を判定するときに用いる技術に関しては、前述のもの（予測した青果物２の比重に基づいて判定するもの）に限定されず、公知のものはすべて採用できる。

次に、非破壊品質判定装置１の動作態様（ステップＳ１〜Ｓ９）について、図１〜図４を参照して説明する。

ステップＳ１において、図１及び図２に示すように、青果物２は、搬送装置３の載置部１０に載置されている状態で、搬送装置３により搬送される。そして、搬送装置３により搬送される青果物２が、光電センサ３０の検知光照射部３１からの検知光を遮断（通過）する。これにより、制御手段５３は、検知光受光部３２から通過信号を受信して、青果物２が搬送装置３の搬送経路上における光電センサ３０の検知領域に存在していることを認識する。

ステップＳ２において、制御手段５３は、エンコーダ７により青果物２の搬送位置を確認して、青果物２が撮像部４１と対向する所定位置（撮像部４１の下方位置）に到達したと判断したときに、撮像部４１により青果物２を撮像する。そして、画像処理部４２は、撮像部４１から撮像データを取得する（図３参照）。

ステップＳ３において、画像処理部４２は、撮像部４１から取得した撮像データに基づいて、青果物２のサイズを特定する。画像処理部４２により特定された青果物２のサイズに関する情報は、制御手段５３へ送信される。

ステップＳ４において、制御手段５３は、画像処理部４２から青果物２のサイズに関する情報を取得して、当該青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ以上か否かを判断する。制御手段５３により、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ以上であると判断された場合は（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、ステップＳ５に移行する。制御手段５３により、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ未満であると判断された場合は（ステップＳ４、Ｎｏ）、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ５において、撮像部４１による青果物２の撮像が終了すると、青果物２は、搬送装置３により、筐体５の入口５ａを通って筐体５の内部へと搬送される。そして、筐体５のシャッタ（入口５ａ及び出口５ｂ）が閉じられる。そして、制御手段５３は、青果物２が、照射手段５１及び検出手段５２に挟まれる所定位置に到達したと判断したときに、照射手段５１により青果物２に対して赤外線を照射する。

ステップＳ６において、照射手段５１により照射されて青果物２を透過した赤外線は、検出手段５２により検出される。検出手段５２により赤外線が検出されると、分光器６０は検出手段５２により検出された赤外線を分光し、電気信号に変換する。分光器６０が分光した赤外線を電気信号に変換すると、空洞判定手段７０は、分光器６０により変換された電気信号（スペクトル）を取得する。すなわち、空洞判定手段７０は、分光器６０を介して検出手段５２による検出結果を取得する。

ステップＳ７において、空洞判定手段７０は、分光器６０からの電気信号（スペクトル）、に基づいて、青果物２の内部における空洞の有無を判定する。空洞判定手段７０による判定結果は、ディスプレイ等の表示装置や、プリンタ等の印刷装置で出力される。

ステップＳ８において、空洞判定手段７０による判定が終わると、筐体５のシャッタ（入口５ａ及び出口５ｂ）が開けられて、青果物２が、搬送装置３により、筐体５の出口５ｂを経て筐体５の外部へと搬送される。搬送装置３の搬送方向下流側では、空洞判定手段７０により内部に空洞を有すると判定された青果物２が、図示しない選別装置又は人手によって除外される。

ステップＳ９において、撮像部４１による青果物２の撮像が終了すると、青果物２は、照射手段５１による赤外線を照射されることなく、搬送装置３により、筐体５の出口５ｂを経て筐体５の外部へと搬送される。すなわち、制御手段５３は、ステップＳ４において、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ未満であると判断した場合には、照射手段５１による赤外線の照射を行わない。そして、制御手段５３は、赤外線の照射を行わない旨の信号（非照射信号）を、空洞判定手段７０に送信する。

ステップＳ１０において、空洞判定手段７０は、制御手段５３から当該非照射信号を受信すると、青果物２の内部に空洞が無いと判定する。

以上のように、非破壊品質判定装置１は、青果物２に赤外線を照射して、青果物２を透過又は反射した赤外線を検出することによって、青果物２の内部における空洞の有無を判定する非破壊品質判定装置１であって、青果物２のサイズを特定するサイズ特定手段４０と、赤外線を照射する照射手段５１と、サイズ特定手段４０から青果物２のサイズに関する情報を受信して、青果物２のサイズが所定のサイズＸ以上の場合には、照射手段５１による青果物２への赤外線の照射行い、所定のサイズＸ未満の場合には、照射手段５１による赤外線の照射を行わない制御手段５３と、を具備する。また、サイズ特定手段４０は、青果物２を撮像する撮像部４１と、撮像部４１により撮像された青果物２の画像に基づいて青果物２のサイズを特定する画像処理部４２と、を有する。

これにより、制御手段５３が、所定のサイズＸ未満の青果物２に対しては、赤外線を照射しないので、検出光が青果物２を透過し過ぎて飽和することが抑制され、検出光の飽和により計測誤差が発生することを低減することが可能である。また、所定のサイズＸ未満の青果物２に対しては、赤外線を照射しないように構成することによって、省エネ効果を高めることができる。また、筐体５の前記シャッタ等の消耗品を無駄に稼動させなくてすむ。

なお、青果物２のサイズを特定するに際しては、撮像部４１及び画像処理部４２を用いずに、光電センサ３０を用いてもよい。詳細には、光電センサ３０の検知光の高さを所定の高さＹに固定する。そして、図５（ａ）に示すように、青果物２の高さがＹ以上であり、青果物２が光電センサ３０の検知光を遮断できる場合には、制御手段５３は、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ以上であると判断して、青果物２に対して、照射手段５１による赤外線の照射を行う。また、図５（ｂ）に示すように、青果物２の高さがＹ未満であり、青果物２が光電センサ３０の検知光を遮断できない場合には、制御手段５３は、青果物２のサイズが前記所定のサイズＸ未満であると判断して、照射手段５１による赤外線の照射を行わないように構成する。なお、本実施形態では、青果物２の高さがＹ未満の場合には、青果物２が前記検知光の下方を通過して、これにより、制御手段５３が検知光受光部３２から前記通過信号を受信できないので、制御手段５３が青果物２の位置を確認できず、その結果、照射手段５１による赤外線の照射が行われないこととなる。このように構成することで、照射手段５１を、画像処理部４２と連動させる必要がなく、装置構成を簡素化することが可能である。

１非破壊品質判定装置
２青果物
４０サイズ特定手段
５１照射手段
５３制御手段

Claims

青果物に検出光を照射して、前記青果物を透過又は反射した前記検出光を検出することによって、前記青果物の内部における空洞の有無を判定する非破壊品質判定装置であって、
前記青果物のサイズを特定するサイズ特定手段と、
前記検出光を照射する照射手段と、
前記サイズ特定手段から前記青果物のサイズに関する情報を受信して、前記青果物のサイズが所定のサイズ以上の場合には、前記照射手段による前記青果物への前記検出光の照射を行い、前記所定のサイズ未満の場合には、前記照射手段による前記検出光の照射を行わない制御手段とを具備し、
前記青果物のサイズが前記所定のサイズ未満の場合には、非破壊品質検査を行うことなく、空洞がないと判定する
ことを特徴とする非破壊品質判定装置。
前記サイズ特定手段は、前記青果物を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記青果物の画像に基づいて前記青果物のサイズを特定する画像処理部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊品質判定装置。
前記サイズ特定手段は、光電センサで構成され、
前記光電センサの検知光の高さを所定の高さに固定し、
前記青果物の高さが所定の高さ以上であり、前記光電センサの検知光を遮断できる場合には、青果物のサイズが前記所定のサイズ以上であると判断し、
前記青果物の高さが所定の高さ未満であり、前記光電センサの検知光を遮断できない場合には、青果物のサイズが前記所定のサイズ未満であると判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の非破壊品質判定装置。