JPH08193935A - 物品の硬さ判定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状の不規則な物品についてもその硬さを正
確にかつ物品を損ねることなく判定することのできる物
品の硬さ判定方法、及びこの方法に好適に使用可能な装
置を提供する。 【構成】 被測定物品を所定の高さに設定した落下台１
から加速度ピックアップ２上に落下させ、このときの落
下衝撃振動の振幅レベルの最大値および最小値を振動計
３により測定し、さらにこの最大値および最小値が適正
範囲にあるか否かを振動解析装置４により解析すること
により物品の硬さを判定する方法であり、落下台１と、
加速度ピックアップ２と、振動計３と、振動解析装置４
とにより物品の硬さ判定装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物品の硬さ判定方法およ
び装置に関し、特に形状の不規則な物品の硬さを正確
に、しかも物品を破損することなく判定するのに好適に
利用し得る方法およびその方法に好適に使用可能な装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】物品の種類によっては、硬さが重要なウ
ェイトを占める場合がある。例えば加工食品の一つであ
る加工梅においては、その硬さがシャリシャリとした食
感に及ぼす影響が大きい。

【０００３】ところで、従来、この加工梅の品質検査
は、検査員の視覚および触覚により行われていた。具体
的には、一つ一つの加工梅を検査員が目で見ることによ
り色や張りの異常の有無、異物の付着の有無等について
調べるとともに、指で触ることにより硬さを判定してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような検査員の視覚および触覚にたよる検査には、検査
員の熟練を要するという欠点があり、検査の均質化を図
ることが困難であるという問題もある。

【０００５】そこで、かかる問題を解消すべく、機械に
よる自動的な品質検査の方法が模索されており、例えば
機械部品等の工業製品に代表される規格品について行わ
れている画像処理による品質検査の適用も考えられる。
この画像処理による品質検査は、具体的には、予め規格
品の所定の形状をマスターパターンとし、このマスター
パターンと各製品の画像とを比較するものである。

【０００６】ところが、例えば前述の加工梅に代表され
る果実、豆類、穀物、菓子、水産物などの食品は、形状
が不規則であり、上記の画像処理による品質検査を適用
しようとすると、膨大なマスターパターンを用意しなけ
ればならないとともに、装置が大形化し、実際の適用は
ほとんど不可能である。また、例えばプラスチックボー
ル等のプラスチック成形製品、ステンレスボール、パチ
ンコ玉等の金属製品、ゴムボール等のゴム製品などにつ
いては、一般に画像処理による品質検査では物品の硬さ
を判定することができない。

【０００７】本発明はかかる事情に基づいてなされたも
のであり、本発明の目的は、特に形状の不規則な物品の
硬さを正確にかつ物品を損ねることなく判定することの
できる物品の硬さ判定方法およびその方法に好適に使用
可能な装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の物品の硬さ判定方法は、被測定物品を所定
の高さから加速度ピックアップ上に落下させ、このとき
の落下衝撃振動の振幅レベルの最大値および最小値を求
めることにより被測定物品の硬さを判定する構成とし、
本発明の物品の硬さ判定装置は、所定の高さから被測定
物品を落下させる落下台と、該落下台から落下した被測
定物品の落下衝撃振動を検出する加速度ピックアップ
と、この加速度ピックアップで検出された落下衝撃振動
を測定する振動計および振動解析装置とを備える構成と
した。

【０００９】

【作用】本発明の物品の硬さ判定方法においては、被測
定物品を所定の高さから加速度ピックアップ上に落下さ
せる。加速度ピックアップ上に落下した被測定物品は落
下衝撃により振動する。そして、加速度ピックアップで
は、入力加速度に応じた電気的な出力が発生する。この
加速度ピックアップで発生した電気的な出力の変化によ
り振幅レベルの最大値および最少値を求め、この最大値
および最小値から物品の硬さを判定する。したがって、
この方法によれば、被測定物品の形状にかかわらず、ど
のような形状の物品についても、その硬さを正確に、し
かも形状を損ねることなく判定することができる。

【００１０】また、本発明の物品の硬さ判定装置は、所
定の高さから被測定物品を落下させる落下台と、該落下
台から落下した被測定物品の落下衝撃振動を検出する加
速度ピックアップと、この加速度ピックアップで検出さ
れた落下衝撃振動を測定する振動計および振動解析装置
とを備えている。加速度ピックアップでは、被測定物品
の落下衝撃振動に伴う入力加速度の変化に応じて電気的
な出力が発生する。

【００１１】この電気的な出力は振動計に送られ、さら
に振動解析装置に送られる。ここで、振動解析装置に
は、コンパレーターが内蔵され、このコンパレーターに
より振幅レベルの最大値および最小値が適正範囲にある
か否かが比較され、これにより被測定物品の硬さが正確
に判定される。しかも、被測定物品を落下させる高さを
調整することにより被測定物品の損傷が防止される。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について、図面に基づい
て説明する。図１は、この発明の物品の硬さ判定装置の
構成の一例を示す概略図である。

【００１３】図１に示すように、この装置は、被測定物
品を落下させる落下台１と、この落下台１から落下した
被測定物品を受け止めて落下衝撃振動に応じた電気的な
出力を発生する加速度ピックアップ２と、この加速度ピ
ックアップ２で発生した電気的な出力から振動波形を測
定する振動計３と、被測定物品が加速度ピックアップ２
上に落下したときの落下衝撃振動の振幅レベルが適正範
囲にあるか否かを解析する振動解析装置４とにより構成
されている。

【００１４】落下台１は、被測定物品の種類や性質に応
じて高さの調節が可能であり、例えば被測定物品が加工
梅の場合には、落下台の高さを６０ｍｍ前後に設定する
のがよい。

【００１５】この落下台の直下には加速度ピックアップ
２が設置されている。加速度ピックアップ２は、種々の
市販品のなかから被測定物品の種類や性質に応じて適当
なものを選択して用いればよい。この実施例では、チタ
ン製の加速度ピックアップが用いられている。

【００１６】この加速度ピックアップ２は被測定物品の
落下に伴う入力加速度に応じた電気的な出力を発生する
作用乃至機能を有し、この電気的な出力は振動計３に送
られる。

【００１７】振動計３では、加速度ピックアップ２で発
生した電気的な出力から被測定物品の落下により生じる
落下衝撃振動の振幅と時間との関係が電圧と時間との関
係として測定される。

【００１８】そして、この振動計３で測定されたデータ
は振動解析装置４に送られる。この振動解析装置４に
は、コンパレーターが内蔵され、このコンパレーターに
は被測定物品ごとに振幅レベルの最大値および最小値の
適正範囲が設定される。

【００１９】すなわち、振動計３で測定された振幅レベ
ルの最大値および最少値がコンパレーターに設定された
適正範囲内にあれば、その被測定物品の硬さは適正範囲
内にあると判断してよい。

【００２０】次に、この硬さ判定装置を使用した物品の
硬さ判定方法について説明する。先ず、落下台１から被
測定物品、例えば加工梅を加速度ピックアップ２上に自
然落下させる。なお、被測定物品が加工梅である場合、
この加工梅の破損を防止しつつその硬さを正確に判定す
るための落下高さは６０ｍｍ程度に設定することが好ま
しい。

【００２１】次いで、このときの落下衝撃振動を加速度
ピックアップ２により電気的な出力として検知し、この
電気的な出力を被測定物品の落下衝撃振動として振動計
３および振動解析装置４により測定し、振幅レベルの最
大値および最小値がコンパレーターに設定された適正範
囲内にあれば、その被測定物品の硬さは所定の範囲にあ
り、良品と判断してよい。一方、このときの振幅レベル
の最大値または最少値がコンパレーターに設定された適
正範囲から外れている場合には、その被測定物品の硬さ
は所定の範囲にないことから不良品と判断してよい。

【００２２】以上のように、この方法によれば、例えば
加工梅等の果実、ピーナッツ等の豆類、米等の穀物、チ
ョコレート等の菓子、魚介類等の水産物のような形状の
不規則な物品のほか、例えばプラスチックボール等のプ
ラスチック成形製品、ステンレスボール、パチンコ玉等
の金属製品、ゴムボール等のゴム製品などの規格品につ
いてもその硬さを物品の形状を損ねることなく正確にか
つ短時間に判定することができる。

【００２３】以下に、実験例を示し、この発明につい
て、さらに具体的に説明する。実験例１ チタン製加速度ピックアップを有し、図１に示す構成の
硬さ判定装置を使用して加工梅の硬さを次のようにして
判定した。

【００２４】すなわち、質量１８．６ｇの加工梅を高さ
６３ｍｍに設定したチタン製ピックアップ上に自然落下
させ、このときの落下衝撃振動について振動計および振
動解析装置を使用して電圧と時間との関係から振動波形
を求め、加工梅の硬さを判定した。このときの振動波形
を図２に示す。図２において、Ｖ_H およびＶ_L はそれぞ
れコンパレーターに設定した不適正な範囲の振幅レベル
の上限値および下限値であり、上限値と下限値との間の
範囲が不適正な範囲である。なお、この不適性な範囲の
上限値および下限値は被測定物品の種類に応じて予め求
めた値であり、具体的には複数のサンプルについて電圧
と時間との関係から振動波形を求めることにより決定さ
れる実験値である。

【００２５】この実験例では、振幅レベルの最大値およ
び最小値はいずれも適正範囲にあることからこの加工梅
の硬さは所定の範囲にあり、良品であることが確認され
た。なお、このとき加工梅に損傷はなかった。実験例２ 質量１９．４ｇの加工梅について、前記実験例１と同様
にして落下衝撃振動の振動波形を求め、硬さを判定し
た。

【００２６】測定された振動波形を図３に示す。図３よ
り、この加工梅の落下衝撃振動の振幅レベルの最大値お
よび最小値は、コンパレーターに設定した振幅レベルの
適正範囲に満たないことからこの加工梅は軟化してお
り、不良品であることが確認された。なお、このとき加
工梅に損傷はなかった。実験例３ 質量１３．４ｇの加工梅について、前記実験例１と同様
にして落下衝撃振動の振動波形を求め、硬さを判定し
た。

【００２７】測定された振動波形を図４に示す。図４よ
り、この加工梅の落下衝撃振動の振幅レベルの最大値お
よび最小値は、いずれも振幅レベルの適正範囲内にある
ことからこの加工梅の硬さは所定の範囲にあり、良品で
あることが確認された。なお、このとき加工梅に損傷は
なかった。実験例４ 質量１０．８ｇの加工梅について、前記実験例１と同様
にして落下衝撃振動の振動波形を求め、硬さを判定し
た。

【００２８】測定された振動波形を図５に示す。図５よ
り、この加工梅の落下衝撃振動の振幅レベルの最大値お
よび最小値は、コンパレーターに設定した振幅レベルの
適正範囲に満たないことからこの加工梅は軟化してお
り、不良品であることが確認された。なお、このとき加
工梅に損傷はなかった。比較実験例１ 図１に示す構成の装置を使用して質量１７．４ｇであっ
て検査員の触覚による硬さ判定の結果が良品である加工
梅と、質量２４．３ｇであって検査員の触覚による硬さ
判定の結果、軟化が進んでいて不良品である加工梅のそ
れぞれについて落下衝撃振動の周波数特性を測定した。
その結果を図６および図７に示す。

【００２９】図６および図７の比較からピークレベル周
波数よりも高い周波数域で軟化による振動レベルの変動
の傾向は見られたが、個体差が大きく、不良品の判定を
行なうことは困難であった。比較実験例２ 図１に示す構成の装置において、加速度ピックアップに
代えてマイクロホンを用いた構成の装置を使用して質量
１７．４ｇであって検査員の触覚による硬さ判定の結果
が良品である加工梅と、質量２４．３ｇであって検査員
の触覚による硬さ判定の結果、軟化が進んでいて不良品
である加工梅のそれぞれについて落下衝撃振動の音波を
測定した。その結果を図８および図９に示す。

【００３０】図８および図９の比較からわかるように周
波数特性に軟化による特徴的な傾向は見られなかった。
また、聴覚上は落下時の音が異なり、軟化による特徴的
な傾向は見られたものの個体差が大きく、不良品の判定
を行なうことは困難であった。結果の検討 図２〜図５と図６〜図７との比較からわかるように、実
験例１〜実験例４ではそれぞれの加工梅の硬さを正確
に、しかも加工梅を損ねることなく判定することができ
たのに対し、比較実験例１では硬さが適正範囲にある加
工梅と軟化が進んだ加工梅との硬さを判定することはで
きなかった。

【００３１】また、図２〜図５と図８〜図９との比較か
らわかるように、実験例１〜実験例４ではそれぞれの加
工梅の硬さを正確に、しかも加工梅を損ねることなく判
定することができたのに対し、比較実験例２では硬さが
適正範囲にある加工梅と軟化が進んだ加工梅との硬さを
判定することはできなかった。

【００３２】これらのことから、被測定物品の落下衝撃
振動について電圧と時間との関係から振動波形を求めれ
ば、被測定物品の硬さを正確に、しかも被測定物品を損
ねることなく判定可能であることが確認された。一方、
被測定物品の落下衝撃振動についての周波数特性あるい
は音波によっては、被測定物品の硬さを正確に判定する
ことは不可能であることが確認された。

【００３３】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の物品の
硬さ判定方法は、被測定物品を所定の高さから加速度ピ
ックアップ上に落下させたときの落下衝撃振動について
電圧と時間との関係から振動波形を求めることにより、
被測定物品の硬さを判定する構成としたので、形状の不
規則な物品についても、その硬さを正確に、かつ被測定
物品を損ねることなく短時間のうちに判定することが可
能である。

【００３４】また、本発明の物品の硬さ判定装置は、被
測定物品を所定の高さから落下させる落下台と、この落
下台から落下した被測定物品を受け止めてそのときの落
下衝撃振動に応じた電気的な出力を発生する加速度ピッ
クアップと、この加速度ピックアップから出力される電
気信号に基づいて振幅レベルを測定する振動計と、振幅
レベルの最大値および最小値が適正範囲にあるか否かを
比較するコンパレーターを内蔵する振動解析装置とを有
する構成としたので、形状が規格により定められている
規格品のみならず、形状の不規則な被測定物品について
も、その硬さを正確に、しかも被測定物品を損ねること
なく短時間のうちに判定するのに好適に使用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の物品の硬さ判定装置の構成を示す説明
図である。

【図２】実験例１において測定された加工梅の落下衝撃
振動についての振動波形を示す図である。

【図３】実験例２において測定された加工梅の落下衝撃
振動についての振動波形を示す図である。

【図４】実験例３において測定された加工梅の落下衝撃
振動についての振動波形を示す図である。

【図５】実験例４において測定された加工梅の落下衝撃
振動についての振動波形を示す図である。

【図６】比較実験例１において測定された加工梅の落下
衝撃振動についての周波数特性を示す図である。

【図７】比較実験例１において測定された加工梅の落下
衝撃振動についての周波数特性を示す図である。

【図８】比較実験例２において測定された加工梅の落下
衝撃時の音波についての周波数特性を示す図である。

【図９】比較実験例２において測定された加工梅の落下
衝撃時の音波についての周波数特性を示す図である。

【符号の説明】

１…落下台 ２…加速度ピックアップ ３…振動計 ４…振動解析装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物品を所定の高さから加速度ピッ
   クアップ上に落下させ、このときの落下衝撃振動の振幅
   レベルの最大値および最小値を求めることにより被測定
   物品の硬さを判定することを特徴とする物品の硬さ判定
   方法。
2. 【請求項２】 所定の高さから被測定物品を落下させる
   落下台と、該落下台から落下した被測定物品の落下衝撃
   振動を検出する加速度ピックアップと、この加速度ピッ
   クアップで検出された落下衝撃振動を測定する振動計お
   よび振動解析装置とを備えることを特徴とする物品の硬
   さ判定装置。