KR20050088466A - 과채류의 품질 평가 장치 - Google Patents

Abstract

과채류의 품질 평가치를 구할 때의 계측 정밀도가 우수한 품질 평가 장치를 얻기 위해, 피계측물(M)로부터의 투과광을 전하 축적형의 수광 센서에 의해 수광하는 동시에, 축전 개시 타이밍으로부터 축전용 설정 시간이 경과되기까지 수광 센서에 전하를 축적시키고, 그 후 방전용 설정 시간이 경과되기까지 수광 센서에 축적된 전하를 방출시키는 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하고, 또한 피계측물(M)이 계측 부위에 이르면 축적한 전하를 방출시키고, 그 후 품질 평가용의 수광 정보로서 이용하는 전하를 축적시키는 계측용 전하 축적 처리를 실행하도록 구성하고 있다. 또한, 피계측물에 대해 투광부(1)로부터 투사한 근적외역의 빛을 분광하여 수광하는 수광부(2)와, 이 수광부(2)로부터의 수광 정보와 검량식을 기초로 하여 과채류의 품질 평가치를 구하는 연산부를 구비하고 있고, 이 연산부가 파장 교정용의 기준체를 계측하였을 때 수광 정보를 기초로 하여 파장 교정 처리를 행하도록 구성되고, 복수의 단위 수광부의 수에 따라서 정해지는 수광 정보의 최대 분해능보다도 작은 분해능으로 검량식이 작성된다. 그리고, 수광 정보를 이용하여 행하는 파장 교정 처리를, 검량식의 작성시 분해능보다도 작은 분해능으로 행하도록 구성하고 있다.

Description

과채류의 품질 평가 장치{FRUIT-VEGETABLE QUALITY EVALUATION DEVICE}

본 발명은, 계측 부위에 위치하는 피계측물로서의 과채류에 대해 빛을 투사하는 투광부와, 상기 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광을 전하 축적형의 수광 센서에 의해 수광하여 품질 평가용의 수광 정보를 얻는 수광부와, 상기 피계측물을 상기 계측 부위를 경유하여 반송하는 반송 수단과, 상기 수광부의 상기 수광 정보를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질 정보를 구하고, 각부의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비한 과채류의 품질 평가 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 품질 평가 장치는, 상기 수광부로부터의 수광 정보와 미리 작성한 과채류 품질 평가용의 검량식을 기초로 하여 과채류의 품질 평가치를 구하는 연산부가 설치되고, 상기 연산부가 피계측물의 품질 평가 처리를 행하는 상태와, 근적외역의 특정 파장의 빛에 대해 광 투과성을 갖는 파장 교정용의 기준체를 계측하였을 때 상기 수광 정보를 기초로 하여 상기 수광부가 수광하는 파장을 특정하는 파장 교정 처리를 행하는 상태로 절환 가능한 과채류의 품질 평가 장치에 관한 것이다.

상기 과채류의 품질 평가 장치는 피계측물로서 예를 들어 귤이나 사과 등의 과채류에 있어서의 품질, 예를 들어 당도나 산도 등의 내부 품질을 비파괴 상태에서 계측하기 위한 것이지만, 이러한 품질 평가 장치로서 종래에서는, 다음과 같은 구성의 것이 있었다.

예를 들어, 상기 반송 수단에 의해 반송되는 피계측물이 상기 계측 부위보다도 약간 반송 방향 상측에 위치하는 부위, 구체적으로는 투광부로부터 투사되어 수광부를 향하는 빛이 통과하는 광 통과 부위에 피계측물의 반송 방향 선두 위치가 도달하면, 수광 센서에 축적된 전하를 방출시키는 전하 방출 동작을 2회 반복하여 행하는 것이 있다. 상기 장치에서는 그 전하 방출 동작을 행한 후, 피계측물이 계측 부위에 도달하면, 계측용 설정 시간으로서의 전하 축적 시간이 경과되기까지 수광 센서에 전하를 축적시키는 계측용의 전하 축적 처리를 실행하다. 여기서 축적된 전하를 취출 및 품질 평가용의 수광 정보로서 이용함으로써 피계측물의 내부 품질 정보를 구할 수 있다. 피계측물의 반송 방향 선두 위치가 상기 광 통과 부위에 도달하지 않은 상태에 있어서는, 수광 센서에 대해 외부로부터의 빛이 들어가지 않도록 셔터 기구를 폐쇄 상태로 유지하면서, 수광 센서가 전하 축적 동작을 계속하여 행하는 구성으로 되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

상기 종래 구성은, 상기 반송 수단에 의해 반송되는 피계측물이 상기 계측 부위보다도 약간 반송 방향 상측에 위치하는 부위에 도달하면, 계측용의 전하 축적 처리에 앞서 전하의 방출 동작을 실행한다. 이에 의해, 수광 센서에 잔류 전하가 가능한 한 남지 않도록 한 것이다. 수광 센서는 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광을 수광하여 전하를 축적한다. 그러나, 축적된 전하를 취출하는 처리를 행한 후에 있어서도 축적된 전하의 일부가 수광 센서 내부에 잔류되는 것이 있다. 이와 같이 잔류 전하가 존재하고 있는 상태에서 새롭게 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광을 수광하면, 그 수광 정보에 오차가 발생하여 수광 센서의 수광 정보를 기초로 하는 피계측물의 내부 품질 정보에도 오차가 발생하게 된다. 따라서, 계측용의 전하 축적 처리에 앞서 전하의 방출 동작을 실행함으로써, 이러한 잔류 전하가 가능한 한 남지 않도록 하고 있는 것이다.

그러나, 상기 종래 구성에서는 반송 수단에 의해 반송되는 복수의 피계측물이 단시간 간격으로 계측 부위에 도달하는 상태가 계속되고 있을 때에는, 상기한 바와 같은 잔류 전하가 가능한 한 남지 않도록 하여 계측 처리를 행할 수 있다. 그러나, 예를 들어 반송 수단에 의해 피계측물이 반송되어 오는 타이밍이 부정기로 되어 있고, 피계측물이 계측 부위로 반송되어 오기까지의 시간 간격이 길어지는 경우가 있으면, 피계측물의 반송 방향 선두 위치가 상기 광 통과 부위에 도달하지 않은 동안은 수광 센서가 전하 축적 동작을 계속하여 행하는 구성으로 되어 있으므로 축적되는 전하가 커질 우려가 있다.

상술한 바와 같이, 피계측물의 반송 방향 선두 위치가 상기 광 통과 부위에 도달하지 않은 동안에 있어서는, 셔터 기구를 폐쇄 상태 수광 센서에 대해 외부로부터의 빛이 들어가지 않도록 하고 있다. 그러나, 이러한 무광 상태에 있어서도 수광 센서에 있어서는 암 전류가 발생한다. 따라서, 이러한 암 전류가 장시간에 걸쳐 축적되면 축적 전하가 커져 서치레이션을 일으킬 우려도 있다.

게다가 상기 종래 구성에 있어서는 피계측물의 반송 방향 선두 위치가 상기 광 통과 부위에 도달할 때부터 계측용의 전하 축적 처리를 실행하기까지의 단시간 동안에 전하의 방출 동작을 실행할 필요가 있다. 그러나, 상기한 바와 같이 서치레이션을 일으키고 있으면 전하를 충분히 방출시키는 것이 어려워 잔류 전하가 남는 경우가 있다. 그렇게 하면, 그와 같은 상황에 있어서 수광 센서의 검출 결과를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질 정보를 구하도록 하면 내부 품질 정보에 오차가 생길 우려가 있었다.

또, 다른 종래 장치로서는 피계측물에 대해 투광부로부터 근적외역의 빛을 투사하는 것이 있었다. 피계측물을 투과한 빛은 오목면 회절 격자 등의 분광 수단에 의해 분광된다. 그 후, 그 분광한 빛 중 700 ㎚ 내지 1000 ㎚의 범위의 파장의 빛을 수광부에서 검출한다. 상기 수광부는, 1024 비트의 1차원의 CCD 라인 센서로 이루어지는 어레이형 수광 소자, 즉 1024개의 단위 수광부로 구성되어 있다. 그 검출 결과로부터 분광 스펙트럼 데이터를 구하고, 또한 상기 분광 스펙트럼 데이터를 2차 미분하여 2차 미분 스펙트럼 데이터 등을 구한다. 이 2차 미분 스펙트럼 데이터와, 미리 설정되어 있는 검량식을 이용하여 피계측물에 포함되는 특성 성분의 성분량을 구하여 내부 품질을 계측한다.

본 장치에 있어서는, 파장 교정 처리는 다음과 같이 행해지고 있었다. 즉, 상기 처리에는 상기 파장 교정용의 기준체로서 한 쌍의 특정 파장에 투과광량의 피크를 구비하는 교정용 필터를 이용한다. 이 교정용 필터를 투과한 빛을 상기 어레이형 수광 소자에 의해 수광한다. 이에 의해, 미리 특정되어 있는 한 쌍의 특정 파장과, 한 쌍의 피크 파장을 수광하게 되는 각 소자(단위 수광부)의 위치 관계로부터, 어레이형 수광 소자를 구성하는 각 소자(단위 수광부)와, 각각의 소자가 수광하는 빛의 파장 사이에서 대응을 취하도록 하고 있다(특허 문헌 2 참조).

그런데, 상기의 검량식은 피계측물에 대한 계측 처리에 앞서, 미리 계측 대상인 피계측물과 마찬가지의 샘플을 실측한 데이터에 의거하여 장치마다 개별로 설정되는 것이다. 특허 문헌에는, 그 작성 방법에 대해 상세한 것은 기재하지 않지만, 일반적으로 다음과 같이 하여 작성되어 있었다.

즉, 샘플로서 수십개 내지 수백개의 피계측물을 준비하고, 각 샘플에 대해 상기 품질 평가 장치를 이용하여 분광 스펙트럼 데이터를 얻는다. 또, 각 샘플에 대해, 예를 들어 파괴 분석 등을 기초로 하여 피계측물의 화학 성분을 특별한 검사 장치에 의해 정밀도 좋고 검출하는 실성분량의 검출 처리를 실행하여 피계측물의 실성분량을 얻는다. 그리고, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 각 샘플마다 분광 스펙트럼 데이터, 구체적으로는 상기 어레이형 수광 소자의 모든 소자의 수광 데이터를 이용하여, 상기 실성분량의 검출 결과와 대비시키면서 중회귀 분석의 방법을 이용하여, 스펙트럼 데이터와 특정한 성분에 대한 성분량과의 관계를 나타내는 상기 검량식을 구하는 처리를 행한다.

따라서, 종래에서는 상기 파장 교정 처리를 행할 때 및 상기 검량식을 작성할 때의 각각에 있어서 모두 동일한 분해능으로 상기 복수의 단위 수광부에 의해 수광하여 얻어진 수광 정보를 이용하여 행하게 되고 있었다.

상기 종래 구성에 있어서는, 상기 파장 교정 처리를 행할 때의 파장 분해능은 충분히 작은 것이기 때문에, 이와 같이 하여 파장 교정된 다수의 단위 수광부에 의해, 피계측물의 품질 평가치를 구하기 위해 피계측물로부터의 투과광을 분광하여 수광할 때에, 각 단위 수광부가 계측하는 수광 정보에 있어서의 파장의 어긋남을 작게 하는 것이 가능하다. 즉, 피계측물로서의 과채류의 품질 평가치를 구하기 위해 얻어지는 수광 정보에 대해서도 파장의 어긋남을 적게 하게 하는 것이 가능하다.

그러나, 상기 종래 구성에 있어서는, 상기 검량식을 작성하는 경우에는 상술한 바와 같이 분광한 빛을 작은 분해능으로 검출할 수 있는 다수의 소자(단위 수광부)를 구비하는 어레이형 수광 소자의 모든 소자의 수광 데이터를 이용하여, 중회귀 분석의 방법을 이용하여 검량식을 구하게 된다. 그러나, 이러한 중회귀 분석의 방법을 이용하여 검량식을 작성하는 경우에는 방대한 횟수의 연산을 행할 필요가 있어 검량식의 작성에 막대한 작업 시간이 필요해진다는 불리한 면이 있었다.

그래서, 이러한 검량식의 작성에 필요한 시간을 짧게 하기 위해, 복수의 단위 수광부의 개수를 줄여 분광한 빛을 수광할 때의 파장 분해능을 낮게 하여 수광 데이터를 적게 하는 것이 생각된다. 그러나, 그와 같이 하면 상술한 바와 같은 파장 교정 처리가 적절하게 행해지고, 각 단위 수광부에 의해 수광한 데이터를 기초로 하여 복수의 단위 수광부의 각각이 수광하는 파장을 특정하는 것이 행해진다고 해도, 복수의 단위 수광부에 의해 분광한 빛을 수광할 때의 파장 분해능 자체가 낮게 된다. 그 결과, 과채류의 품질 평가치를 구하기 위해 얻어지는 수광 정보에 대해서도 계측 정밀도가 저하될 우려가 있었다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-107294호 공보(제5 내지 6 페이지, 도5, 도6)

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-90301호 공보(제3 내지 5페이지, 도1, 도4, 도5)

본 발명은 이러한 점에 착안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 수광 센서에 있어서의 잔류 전하를 적게 하여 가능한 한 적정한 상태에서 품질 평가용의 수광 정보를 얻음으로써, 피계측물의 내부 품질 정보에 오차가 발생하는 것을 회피하는 것이 가능한 과채류의 품질 평가 장치를 제공하는 점에 있다.

또한, 과채류의 품질 평가치를 구할 때의 계측 정밀도를 저하시키는 일 없이, 검량식 작성의 수고를 경감할 수 있는 과채류의 품질 평가 장치를 제공하는 점에 있다.

도1은 품질 평가 장치의 정면도이다.

도2는 품질 평가 장치의 측면도이다.

도3은 품질 평가 장치의 정면도이다.

도4는 품질 평가 장치의 일부 절결 정면도이다.

도5는 품질 평가 장치의 평면도이다.

도6은 분광기의 구성도이다.

도7은 셔터 기구를 도시하는 도면이다.

도8은 투광부의 절결 평면도이다.

도9는 제어 블록도이다.

도10은 품질 평가 장치의 설치 상태를 도시하는 평면도이다.

도11은 외관 검사 장치를 도시하는 도면이다.

도12는 계측 작동의 타이밍 차트이다.

도13은 필터 절환 기구를 도시하는 도면이다.

도14는 파장과 광량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도15는 당도의 계측치와 파장 편차량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도16은 다른 실시 형태의 품질 평가 장치의 정면도이다.

도17은 다른 실시 형태의 받침 접시를 도시하는 도면이다.

도18은 다른 실시 형태의 피계측물의 검출 상태를 도시하는 도면이다.

도19는 다른 실시 형태의 계측 작동의 타이밍 차트이다.

도20은 다른 실시 형태의 차광 수단의 사시도이다.

도21은 다른 실시 형태의 차광 수단의 평면도이다.

도22는 다른 실시 형태의 차광 수단의 정면도이다.

도23은 다른 실시 형태의 품질 평가 장치의 설치 상태를 도시하는 평면도이다.

도24는 다른 실시 형태의 계측 작동의 타이밍 차트이다.

도25는 다른 실시 형태의 수광량의 변화와 계측 타이밍을 도시하는 도면이다.

도26은 다른 실시 형태의 계측 작동의 타이밍 차트이다.

본 발명의 제1 특징 구성은 다음과 같다.

상기 과채류의 품질 평가 장치는, 계측 부위에 위치하는 피계측물로서의 과채류에 대해 빛을 투사하는 투광부와, 상기 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광을 전하 축적형의 수광 센서에 의해 수광하여 품질 평가용의 수광 정보를 얻는 수광부와, 상기 피계측물을 상기 계측 부위를 경유하여 반송하는 반송 수단과, 상기 수광부의 상기 수광 정보를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질 정보를 구하는 동시에 각부의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비하여 구성되어 있는 것이다. 상기 제어 수단이, 피계측물이 상기 계측 부위에 존재하지 않을 때 및 피계측물이 상기 계측 부위에 존재해도 상기 품질 평가용의 수광 정보의 취득이 종료되어 있을 때는, 축전 개시 타이밍으로부터 축전용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서에 전하를 축적시키고, 그 후 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서에 축적된 전하를 방출시키는 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하고, 또한 상기 반송 수단에 의해 반송되는 상기 피계측물이 상기 계측 부위에 도달하면, 그 때부터 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서에 축적된 전하를 방출시키고, 그 후 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서에 상기 품질 평가용의 수광 정보로서 이용하기 위한 전하를 축적시키는 계측용 전하 축적 처리를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 피계측물은 반송 수단에 의해 계측 부위를 경유하는 상태로 반송된다. 계측 부위에 위치할 때에 상기 품질 평가용의 수광 정보가 취득되고, 그 수광 정보를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질 정보가 구해진다. 제어 수단은 피계측물이 계측 부위에 존재하지 않을 때 및 피계측물이 계측 부위에 존재해도 품질 평가용의 수광 정보의 취득이 종료되어 있을 때는, 축전 개시 타이밍으로부터 축전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서에 전하를 축적시킨다. 그 후, 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서에 축적된 전하를 방출시키는 전하 축적 방전 처리를 반복 실행한다. 즉, 상기 계측용 전하 축적 처리를 실행하지 않을 때에는 항상 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하게 된다. 따라서, 축적된 전하를 방출시키는 동작이 소정의 시간 간격을 두고 반복 행해지기 때문에, 수광 센서에 축적되어 있는 전하를 충분히 방출시킬 수 있다. 이 결과, 전하를 방출시키는 동작이 종료된 후에 있어서는 수광 센서의 내부에 전하가 잔류될 우려는 적게 된다.

제어 수단은 반송 수단에 의해 반송되는 피계측물이 계측 부위에 도달하면, 그 때부터 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서에 축적된 전하를 방출시키고, 그 후 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서에 품질 평가용의 수광 정보로서 이용하기 위한 전하를 축적시키는 계측용 전하 축적 처리를 실행한다. 이 계측용 전하 축적 처리에 의해 축적된 전하를 품질 평가용의 수광 정보로서 이용하여 피계측물의 내부 품질 정보를 구하는 것이다.

또한, 상술한 바와 같이 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하고 있을 때에는, 전하를 방출시키는 동작이 종료된 후에 있어서는 수광 센서의 내부에 전하가 잔류될 우려는 적다. 따라서, 상기 계측용 전하 축적 처리에 있어서 전하를 방출시키는 동작을 실행한 후에는, 수광 센서의 내부에 전하가 잔류될 우려는 적고, 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광을 수광하여 수광 정보를 얻는 경우에, 그 수광 정보에 잔류 전하에 기인한 오차가 적어진다.

따라서, 수광 센서에 있어서의 잔류 전하를 적게 하여 가능한 한 적정한 상태에서 품질 평가용의 수광 정보를 얻음으로써, 피계측물의 내부 품질 정보의 오차를 적게 하는 것이 가능해지는 과채류의 품질 평가 장치를 제공할 수 있는 데 이르렀다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제2 특징 구성은, 상기 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광이 상기 수광 센서에 의해 수광되는 것을 허용하는 개방 상태와 수광되는 것을 저지하는 차폐 상태로 절환 가능한 입사 상태 절환 수단을 구비하고, 상기 제어 수단이 상기 피계측물이 상기 계측 부위에 도달하면, 상기 차폐 상태에서 상기 개방 상태로 절환하고, 또한 그 개방 상태를 상기 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 유지한 후에 상기 차폐 상태로 복귀하도록 상기 입사 상태 절환 수단의 동작을 제어하도록 구성한 점에 있다.

즉, 반송 수단에 의해 반송되는 피계측물이 계측 부위에 도달하면, 입사 상태 절환 수단이 투과광 또는 반사광이 수광 센서에 의해 수광되는 것을 저지하는 차폐 상태로부터, 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광이 상기 수광 센서에 의해 수광되는 것을 허용하는 개방 상태로 절환된다. 따라서, 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광을 수광 센서에 의해 수광하는 것이 가능한 상태가 되어 상기 계측용 전하 축적 처리를 적절하게 실행할 수 있다. 그리고, 상기 개방 상태로 절환하고 나서 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 그 개방 상태를 유지한 후에 차폐 상태로 복귀하게 되므로, 상기 계측용 전하 축적 처리를 실행하지 않은 상태에서는 입사 상태 절환 수단은 차폐 상태가 유지되게 된다.

따라서, 상기 계측용 전하 축적 처리를실행하는 동안만큼 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광이 수광 센서에 의해 수광되고, 상기 계측용 전하 축적 처리를 적절하게 실행하는 것이 가능해진다. 그와 같이, 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하고 있는 동안에 있어서는, 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광이 수광 센서에 의해 수광되는 일이 없으므로, 수광 센서의 내부에 잔류 전하가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제3 특징 구성은, 상기 반송 수단이 상기 피계측물을 받침 접시 상의 특정 위치에 위치시키는 상태에서 상기 받침 접시에 적재한 상태로 반송하도록 구성되고, 상기 제어 수단이 상기 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 검출하는 받침 접시 검출 수단을 구비하여 구성되고, 이 받침 접시 검출 수단의 검출 정보를 기초로 하여 상기 피계측물이 상기 계측 부위에 도달한 것을 판별하도록 구성된 점에 있다.

즉, 피계측물은 받침 접시 상의 특정 위치에 위치시키는 상태에서 상기 받침 접시에 장착한 상태로 반송된다. 이와 같이 받침 접시에 적재한 상태에서 피계측물이 반송되는 경우에, 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 받침 접시 검출 수단에 의해 검출하도록 하여, 이 받침 접시 검출 수단의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물이 상기 계측 부위에 도달한 것을 판별하도록 하고 있다.

예를 들어, 상기 설정 위치와 상기 계측 부위와의 상대 위치 관계와, 받침 접시의 선두 위치와 상기 특정 위치 사이의 상대 위치 관계를 대응해 두고, 받침 접시 검출 수단에 의해 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것이 검출됨에 따라, 즉시 피계측물이 상기 계측 부위에 도달한 것을 판별하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 받침 접시 검출 수단에 의해 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것이 검출되고 나서, 상기 계측 부위로 반송되기까지의 소요 시간이 경과된 후에 피계측물이 상기 계측 부위에 도달한 것을 판별하도록 구성할 수 있다.

이와 같이 받침 접시 상에서의 피계측물의 장착 위치가 특정되기 때문에, 받침 접시의 선두 위치와 피계측물과의 상대 위치 관계는 피계측물이 크기와도 상관없이 일정해진다. 즉, 피계측물이 작은 경우라도 받침 접시의 선두 위치와 피계측물과의 상대 위치 관계는 동일하다. 따라서, 받침 접시 검출 수단에 의해 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 검출하였을 때 피계측물의 위치는, 피계측물이 크기와도 상관없이 항상 동일한 상대 위치 관계가 된다. 따라서, 받침 접시 검출 수단의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 판별하는 것이 가능해진다. 그와 같이, 피계측물이 작은 경우라도 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 적절하게 판별하는 것이 가능해진다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제4 특징 구성은, 상기 제어 수단이 상기 반송 수단에 의해 반송되는 피계측물의 반송 방향의 선두 위치가 상기 계측 부위보다도 반송 방향 상측에 위치하는 전방 위치에 도달한 것을 검출하는 피계측물 검출 수단과, 상기 반송 수단에 의한 피계측물의 반송 거리를 계측하는 반송 거리 계측 수단을 구비하여 구성되고, 피계측물 검출 수단의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물의 선두 위치가 상기 전방 위치에 도달한 것을 검출하고 나서 상기 반송 거리 계측 수단의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 판별하도록 구성한 점에 있다.

즉, 피계측물의 선두 위치가 상기 전방 위치에 도달한 것을 검출하고 나서, 반송 거리 계측 수단의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물이 전방 위치로부터 계측 부위로까지 반송된 것이 검출되면, 피계측물이 계측 부위에 도달한 것으로 판별한다. 반송 수단에 의해 반송되는 피계측물의 반송 방향의 선두 위치가 계측 부위보다도 반송 방향 상측에 위치하는 전방 위치에 도달한 것이 피계측물 검출 수단에 의해 검출되면, 그 시점에서 이후의 피계측물의 반송 거리가 전방 위치로부터 계측 부위에 도달하기까지의 거리에 상당하는 것이 반송 거리 계측 수단의 검출 정보를 기초로 하여 판별된다. 판별 결과를 기초로 하여 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 판별한다. 따라서, 받침 접시에 적재하지 않은 상태로 반송되는 피계측물이라도 적절하게 계측 부위에 도달한 것을 판별하는 것이 가능해진다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제5 특징 구성은, 계측 부위에 위치하는 피계측물에 근적외역의 빛을 투광부로부터 투사하고, 피계측물로부터의 투과 또는 반사광을 분광하여 복수의 단위 수광부에 의해 수광하는 수광부와,

상기 피계측물로서 과채류를 계측하였을 때 상기 수광부로부터의 수광 정보와 미리 작성한 과채류 품질 평가용의 검량식을 기초로 하여 과채류의 품질 평가치를 구하는 품질 평가 처리를 행하는 연산부가 설치되고,

상기 연산부가 상기 품질 평가 처리 대신에, 상기 피계측물로서 근적외역의 빛 중의 특정 파장에 대해 광 투과성에 특징을 갖는 파장 교정용의 기준체를 계측하였을 때 상기 수광부로부터의 수광 정보를 기초로 하여, 상기 복수의 단위 수광부의 각각이 수광하는 파장을 특정하는 파장 교정 처리를 행하는 상태로 절환하여 가능하게 구성되어 있는 것이며,

상기 복수의 단위 수광부의 수에 따라서 정해지는 상기 수광 정보의 최대 분해능보다도 큰 분해능으로 상기 수광 정보를 이용하여 상기 검량식이 작성되고,

상기 연산부가 상기 파장 교정 처리를, 상기 검량식의 작성시 분해능보다도 작은 분해능으로 상기 수광 정보를 이용하여 행하도록 구성한 점에 있다.

즉, 상기 복수의 단위 수광부의 수에 따라서 정해지는 상기 수광 정보의 최대 분해능보다도 큰 분해능으로 상기 수광 정보를 이용하여 상기 검량식이 작성된다. 즉, 단위 수광부의 개수를 많게 하여 피계측물로부터의 투과 또는 반사광을 분광한 빛을 수광할 때의 파장 분해능을 작게 하도록 해도 검량식을 작성할 때에는, 이러한 복수의 단위 수광부에 의한 수광 정보의 최대 분해능보다도 큰 분해능으로 상기 수광 정보를 이용하여 검량식을 작성하게 된다. 따라서, 예를 들어 중회귀 분석의 방법을 이용하는 검량식의 작성에 있어서도, 수광 정보의 데이터 수가 적게 되고, 연산의 횟수를 가능한 한 적게 하여 검량식의 작성에 관한 수고를 적게 하는 것이 가능해진다.

상기 파장 교정 처리는, 상기 검량식의 작성시 분해능보다도 작은 분해능으로 상기 수광 정보를 이용하여 행하기 때문에, 작은 분해능으로 복수의 단위 수광부의 각각이 수광하는 파장을 특정하는 것이 가능하다. 따라서, 복수의 단위 수광부의 각각에 있어서 수광하여 얻어지는 수광 정보가 검량식 작성시 분해능과 동일한 분해능으로 파장 교정을 행하는 경우에 비교하여 파장 오차가 적은 수광 정보로서 얻어지게 되고, 그만큼 과채류의 품질 평가치를 구할 때의 계측 오차가 적게 된다.

게다가, 검량식을 작성하기 위해 미리 계측되는 수광 정보도 마찬가지로 파장 오차가 적은 수광 정보로서 얻어지는 것이므로, 검량식을 작성하는 경우에 있어서 수광 정보의 데이터 수는 적지만 정확한 파장에 대응한 적정한 수광 정보에 의해 적정한 검량식을 작성하는 것이 가능해진다.

따라서, 과채류의 품질 평가치를 구할 때의 계측 정밀도를 저하시키는 일없이, 검량식 작성의 수고를 적게 하는 것이 가능해지는 과채류의 품질 평가 장치를 제공할 수 있는 데 이르렀다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제6 특징 구성은, 상기 연산부가 상기 수광 정보의 최대 분해능에 의해, 상기 파장 교정 처리를 실행하도록 구성한 점에 있다.

즉, 상기 수광 정보의 최대 분해능에 의해 상기 파장 교정 처리를 실행하기 때문에, 복수의 단위 수광부의 각각이 수광하는 파장을 특정하는 파장 교정 처리를 행하는 데 있어서, 복수의 단위 수광부에 의해 수광하여 얻어진 수광 정보의 최대 분해능으로 정밀도 좋게 파장 교정 처리를 행할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 단위 수광부에 의해 수광할 때의 파장 분해능과 같은 높은 분해능으로 파장 교정 처리를 행할 수 있다. 따라서, 이 파장 교정 처리가 행해진 후는 복수의 단위 수광부의 각각 수광하는 파장과의 관계를 보다 어긋남이 적은 상태에서 대응하는 것이 가능해진다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제7 특징 구성은, 상기 파장 교정용의 기준체가 2 이상의 특정 파장을 구비하도록 구성되고, 상기 연산부가 상기 파장 교정 처리로서 상기 복수의 특정 파장을 수광하는 복수의 단위 수광부를 특정하고, 상기 복수의 단위 수광부에 대한 모든 단위 수광부에 대한 위치 정보와, 상기 특정 파장을 기초로 하여, 다른 단위 수광부가 수광하는 파장을 구하도록 구성한 점에 있다.

즉, 파장 교정 처리를 행할 때는, 상기 파장 교정용의 기준체로서 특정 파장으로서 2 이상의 특정 파장을 구비하는 기준체를 이용한다. 이 기준체에 근적외역의 빛을 투광부로부터 투사하고, 기준체로부터의 투과 또는 반사광을 분광하여 복수의 단위 수광부에 의해 수광한다. 상기 기준체는 상기 특정 파장에 대해 광 투과성에 특징을 갖는 것이고, 그 때 복수의 단위 수광부 중 상기 특정 파장에 대응하는 것이 다른 것과는 다른 수광 상태가 되므로, 복수의 특정 파장을 수광하는 복수의 단위 수광부를 특정할 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같이 하여 특정된 복수의 단위 수광부의 위치 정보와 복수의 특정 파장과의 각각의 정보로부터, 그 특정한 단위 수광부 이외의 다른 단위 수광부의 각각의 위치 정보와, 이들이 수광하는 파장과의 대응 관계를 구하여 파장 교정을 행하는 것이 가능해지는 것이다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제8 특징 구성은, 상기 수광부가 1024개의 상기 단위 수광부에 의해, 상기 특정 파장을 포함하는 소정의 파장 대역의 빛을 수광하도록 구성되고,

상기 연산부가 상기 파장 교정 처리를 실행할 때에 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 0.8 나노미터 이하로 설정되고, 또한 상기 검량식을 작성할 때에 피계측물의 품질 평가치를 구하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 2 나노미터 이상으로 설정되어 있는 점에 있다.

즉, 상기 특정 파장을 포함하는 소정의 파장 대역의 빛을 1024개라는 다수의 단위 수광부에 의해 수광하도록 하고 있으므로, 소정의 파장 대역의 빛을 고분해능으로 수광할 수 있다. 예를 들어, 과채류로서 귤이나 사과 등이 계측 대상인 경우에는, 상기 소정의 파장 대역은 일반적으로 수백 ㎚ 내지 천 ㎚ 정도이므로, 분광된 빛을 충분히 높은 분해능으로 수광할 수 있다. 한편, 계측 정밀도를 올리기 위해 더 높은 분해능으로 하면 단위 수광부에 수광하는 광량이 부족할 우려가 있어, 광량을 확보하기 위해 투광부로부터의 투광량을 크게 하면 과채류에 손상을 부여할 우려가 있다.

연산부가 상기 파장 교정 처리를 실행하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 0.8 나노미터 이하로 설정되어 있기 때문에, 과채류의 품질 평가치를 일반적으로 요구되어 있는 계측 오차보다도 적은 오차로 정밀도 좋게 구할 수 있다.

본 출원인에 의한 실측 데이터를 참조하면서 설명을 가하면, 도15에는 과채류의 품질 평가치로서 사과의 당도를 구하는 경우에 대해, 특정 파장이 적정치로부터 어긋나 있는 경우 파장의 편차량과, 구해지는 당도의 변화의 관계를 실측한 결과를 나타내고 있다. 즉, 횡축 파장의 어긋남이 발생하면, 구해지는 당도가 다른 값이 되는 것이 나타나고 있다. 그리고, 사과 등과 같은 과일에서는, 일반적으로는 0.5도 이하의 계측 오차가 요구된다. 따라서, 도15로부터 명백한 바와 같이 파장의 어긋남이 0.8 나노미터 이하이면, 요구되는 0.5도 이하의 계측 정밀도를 만족할 수 있게 된다.

그래서, 상술한 바와 같이 파장 교정 처리를 실행하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 0.8 나노미터 이하로 설정되어 있으므로, 상기한 바와 같은 일반적으로 요구되는 계측 정밀도를 만족할 수 있다.

그리고, 검량식을 작성할 때에, 피계측물의 품질 평가치를 구하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 2 나노미터 이상으로 설정되어 있으므로, 검량식을 작성할 때는 1024개의 단위 수광부 중으로부터, 2 나노미터 이상의 파장 간격을 둔 상태로 얻어지는 1024개보다도 적은 개수의 단위 수광부의 수광 정보를 이용하여, 예를 들어 중회귀 분석의 방법을 이용하여 검량식을 구하는 등, 연산 처리에 의해 검량식을 작성하게 된다.

따라서, 검량식을 작성하는 경우에 있어서의 수광 정보의 데이터 수를 적은 것으로 하여 연산 횟수를 가능한 한 적게 하여 검량식 작성의 수고를 줄일 수 있다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제9 특징 구성은, 상기 피계측물로부터의 투과 또는 반사광 중 상기 수광부가 수광하는 빛의 광량을 변경 조정 가능한 광량 조정 수단을 구비한 점에 있다.

즉, 광량 조정 수단이 피계측물로부터의 투과 또는 반사광 중 수광부가 수광하는 빛의 광량을 변경 조정 가능하게 구성하고 있으므로, 피계측물로부터의 광량이 지나치게 많은 경우라도, 수광부로의 입사량을 조정할 수 있다. 따라서, 수광부로의 입사량을 적정량으로 조정할 수 있다.

또한, 피계측물과 복수의 단위 수광부 사이에 피계측물로부터의 투과광 또는 반사광 이외의 빛이 존재해도, 그 투과광 또는 반사광 이외의 빛이 광량 조정 수단에 의해 조정되어 수광부에 입사되게 되고, S/N(신호대 잡음)비가 작아지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제10 특징 구성은, 상기 투광부에 의한 투광 부위 및 상기 수광부에 의한 수광 부위 각각의 상기 계측 부위에 대한 상대 위치를, 이들이 접근 및 이격하는 방향에 따라서 변경 조절 가능한 수평 위치 조절 수단을 구비한 점에 있다.

즉, 상기 수평 위치 조절 수단에 의해, 상기 계측 부위에 대한 투광 부위 및 수광 부위 각각의 접근 및 이격하는 방향에서의 상대 위치를 변경 조절할 수 있으므로, 계측 부위의 피계측물에 대해 투광 부위를 근접하거나 이격시키거나 할 수 있다. 따라서, 예를 들어 투사하는 빛의 초점 위치를 피계측물의 표면 또는 그 근방에 맞춤으로써, 빛이 효율적으로 피계측물에 투사되도록 된다. 또한, 계측 부위에 위치하는 피계측물에 대해 수광 부위를 근접하거나 이격시키거나 할 수 있으므로, 투광 부위인 경우와 마찬가지로 수광용의 초점 위치를 피계측물의 표면 또는 그 근방에 맞춤으로써 피계측물을 투과한 빛을 효율적으로 수광하는 것이 가능해진다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제11 특징 구성은, 상기 피계측물로부터의 투과 또는 반사광이 상기 각 단위 수광부에 의해 수광되는 것을 허용하는 개방 상태와, 상기 피계측물로부터의 투과 또는 반사광이 상기 각 단위 수광부에 의해 수광되는 것을 저지하는 차폐 상태로 절환 가능한 입사 상태 절환 수단과,

각부의 동작을 제어하는 동작 제어 수단을 구비하고,

상기 동작 제어 수단이,

상기 피계측물이 상기 계측 부위에 위치하는 상태에 있어서, 상기 차폐 상태로부터 상기 개방 상태로 절환하여 그 개방 상태를 개방 유지 시간이 경과되는 동안 유지한 후에 상기 차폐 상태로 복귀하도록 상기 입사 상태 절환 수단의 동작을 제어하고, 또한 상기 입사 상태 절환 수단이 상기 개방 상태를 유지하고 있는 동안에 상기 피계측물로부터 얻어진 빛을 상기 각 단위 수광부에 의해 수광하는 계측 처리를 실행하도록 상기 수광부의 동작을 제어하도록 구성되어 있는 점에 있다.

즉, 동작 제어 수단은 피계측물이 계측 부위에 위치하는 상태에 있어서, 차폐 상태로부터 개방 상태로 절환하고, 그 개방 상태를 개방 유지 시간이 경과되는 동안 유지한 후에 차폐 상태로 복귀하도록, 입사 상태 절환 수단의 동작을 제어하게 된다. 상기 차폐 상태에 있어서는 피계측물로부터의 투과 또는 반사광이 상기 각 단위 수광부에 수광되지 않는다. 한편, 상기 개방 상태에 있어서는 피계측물로부터의 투과 또는 반사광이 상기 각 단위 수광부에 수광되어 계측이 행해진다.

따라서, 피계측물이 계측 부위에 위치하지 않은 상태에서는, 투광부로부터 투사되는 빛이 직접, 각 단위 수광부에 의해 수광되는 것을 방지하여 피계측물로부터의 투과 또는 반사광을 적절하게 수광할 수 있다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제12 특징 구성은, 상기 피계측물을 상기 계측 부위를 경유하여 반송하는 반송 수단을 구비한 점에 있다.

즉, 반송 수단에 의해 피계측물이 상기 계측 부위를 경유하여 반송되므로, 예를 들어 다수의 피계측물을 계측하는 경우라도, 반송 수단에 의해 차례로 반송함으로써 능률 좋게 계측을 행하는 것이 가능하다. 또한, 품질 평가치의 계측 결과에 따라서 피계측물을 복수의 등급으로 분류하는 경우라도 반송 수단에 의해 분류하여 부위까지 반송시킬 수 있다.

본 발명의 과채류의 품질 평가 장치가 구비되는 제13의 특징 구성은, 상기 계측 부위에 상기 반송 수단에 의해 반송되는 상기 피계측물이 통과하는 것을 허용하면서, 상기 투광부로부터 투사한 빛 중 상기 피계측물을 투과하지 않고 상기 각 단위 수광부에 입사하고자 하는 회전광을 차단하는 차광 수단을 구비한 점에 있다.

즉, 상기 차광 수단을 구비함으로써, 투광부로부터 투사한 빛 중 피계측물을 투과하지 않고 복수의 단위 수광부에 입사하고자 하는 회전광이 유효하게 차단된다. 이 결과, 복수의 단위 수광부에 의해 오검출될 우려가 적어진다. 게다가, 이 차광 수단은 반송 수단에 의해 계측 부위를 경유하여 반송되는 피계측물이 계측 부위를 통과하는 것을 허용하면서, 회전광을 유효하게 차단하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 반송 수단에 의한 반송이 저해되는 일이 없으며, 작업 능률을 저하시킬 우려도 적다.

이하에 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다.

[제1 실시 형태]

이하, 본 발명에 관한 과채류의 품질 평가 장치의 제1 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다.

본 발명에 관한 과채류의 품질 평가 장치는, 피계측물로서 예를 들어 귤 등의 과채류의 품질로서의 당도나 산도를 계측하기 위한 장치이고, 계측 부위에 위치하는 피계측물로서의 과채류에 대해 빛을 투사하는 투광부와, 상기 그 계측물로부터의 투과광을 전하 축적형의 수광 센서에 의해 수광하여 품질 평가용의 수광 정보를 얻는 수광부와, 피계측물을 계측 부위를 경유하여 반송하는 반송 수단과, 수광부의 수광 정보를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질 정보를 구하는 동시에 각부의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비하여 구성되어 있다.

상세하게 서술하면, 도1에 도시한 바와 같이 품질 평가 장치는 피계측물(M)에 빛을 조사하는 투광부(1)와, 피계측물(M)을 투과한 빛을 수광하고, 그 수광한 빛을 계측하는 수광부(2)와, 각종의 제어 처리를 실행하는 마이크로 컴퓨터 이용의 제어부(3) 등을 구비하고 있다. 피계측물(M)은 반송 수단으로서의 반송 컨베이어(4)에 의해 일렬로 세로열 형상으로 장착 반송되고, 본 장치의 계측 부위를 차례로 통과해 가도록 구성되어 있다. 계측 부위의 피계측물(M)에 대해 투광부(1)로부터 투사한 빛은 피계측물(M)을 투과한 후, 수광부(2)에 의해 수광된다. 투광부(1)와 수광부(2)는, 계측 부위의 좌우 양측부로, 즉 반송 컨베이어(4)의 반송 가로 폭 방향의 양측부로 나누어 배치하고 있다.

(투광부)

투광부(1)는 2개의 광원을 구비하고, 그 2개의 광원으로부터의 빛을 서로 다른 조사용의 광축에 의해 계측 부위의 피계측물에 조사한다. 각 광원에 의한 2개의 조사용의 광축은 계측 부위에 있는 피계측물의 표면부 또는 그 근방에서 교차한다.

도4 및 도8에 도시한 바와 같이, 투광부(1)에는 반송 컨베이어(4)에 의한 반송 방향에 따라서 이격시킨 2개의 할로겐 램프로 이루어지는 광원(5)을 설치하고 있다. 이들 2개의 광원(5)의 각각에 대응시켜 다음과 같은 광학계가 구비되어 있다. 우선, 광원(5)으로부터의 빛을 반사시켜 피계측물(M)의 표면에 초점을 맞추는 집광 수단으로서의 오목면 형상의 광 반사판(6)이 구비되어 있다. 이 광 반사판(6)에 의해 집광되는 빛의 초점 위치의 근방에는 큰 교축 구멍(7a)을 통과시킴으로써 집광된 후의 빛이 직경 방향 외측으로 확장되는 것을 억제하는 교축판(7)을 구비하고 있다. 또한, 교축판(7)을 통과한 빛을 통과시키는 상태와, 작은 교축 구멍(8a)을 통해 통과시키는 상태와, 빛을 차단하는 상태와의 각각으로 절환 가능한 광량 조절판(8), 집광된 광원(5)으로부터의 빛을 병행광으로 변경시키는 콜리메이터 렌즈(9), 병행광으로 변화한 빛을 반사하여 굴곡시키는 반사판(10), 이 반사판(10)에 의해 반사된 빛을 집광시키는 집광 렌즈(11)의 각각이 1개의 광원(5)에 대한 광학계로 구비되어 있다. 상기 각 광량 조절판(8)은, 상기 각 상태로 절환 가능해지도록 투광량 조정용 모터(12)에 의해 일체적으로 요동 조작된다.

이 투광부(1)는 상기한 바와 같은 각 부재가 케이싱(13)에 내장되어 유닛 형상으로 조립되어 있다. 또한, 계측 부위의 피계측물에 대해 경사 하방을 향하는 상태에서 빛을 조사하도록, 투광부(1)가 경사 자세로 구비되어 있고, 외형 치수가 작은 피계측물이라도 수광부(2)에 직접광이 들어가지 않도록 하고 있다.

(수광부)

수광부(2)는, 도4에 도시한 바와 같이 피계측물(M)을 투과한 빛을 집광하는 집광 렌즈(14), 병행광으로 변화한 빛 중 근적외역인 파장 영역 680 내지 990 나노미터(㎚)의 범위의 빛만큼을 상향으로 반사하고, 그 이외의 파장의 빛을 그대로 통과시키는 대역 통과 미러(15), 대역 통과 미러(15)에 의해 상향으로 반사된 계측 대상광을 집광시키는 집광 렌즈(16), 집광 렌즈(16)를 통과한 빛을 그대로 통과시켜 수광 센서에 의해 수광되는 것을 허용하는 개방 상태와 수광되는 것을 저지하는 차폐 상태로 절환 가능한 입사 상태 절환 수단으로서의 셔터 기구(17), 개방 상태의 셔터 기구(17)를 통과한 빛이 입사되면, 그 빛을 분광하여 상기 분광 스펙트럼 데이터를 계측하는 분광기(18), 대역 통과 미러(15)를 그대로 직진 상태에서 통과한 빛의 광량을 검출하는 광량 검출 센서(19) 등을 구비하고 있다.

(필터 절환 기구)

셔터 기구(17)의 하측, 즉 광 입사 방향 상측 부위에는 분광기(18)에 입사되는 빛에 대해 작용하는 광량 조정용의 복수의 각종의 필터를 절환하는 필터 절환 기구(E)를 구비하고 있다.

필터(1) 절환 기구(E)는, 도13에 도시한 바와 같이 필터 절환용 모터(83)에 의해 회전 조작되는 회전체(84)에 중심으로부터 등거리 또는 거의 등거리의 위치에서 주위 방향으로 간격을 사이에 두는 상태로 3개의 필터(85, 86, 87) 및 1개의 개구(88)가 구비되고, 회전체(84)를 회전 작동시켜 입사광이 통과하는 위치 중 어느 하나에 필터가 위치하도록 절환 가능한 구성으로 되어 있다.

제1 필터(85)는 광 감쇠율이 낮은 ND 필터, 제2 필터(86)는 광 감쇠율이 높은 ND 필터, 제3 필터(87)는 파장 교정용의 필터이다. 즉, 필터 절환용 모터(83)를 구동시켜 회전체(84)를 회전 작동시킴으로써, 개구(88)를 통함으로써 피계측물(M)로부터의 투과광을 감쇠시키는 일없이 분광기에 입사된다. 제1 필터(85)를 통함으로써 조금 감쇠시킨 상태에서 입사되고, 제2 필터(86)를 통함으로써 많게 감쇠시킨 상태에서 입사되는 상태로 각각 절환할 수 있다. 즉, 미리 입력되는 계측 조건[예를 들어, 피계측물(M)의 품종ㆍ크기ㆍ투과율 등의 피계측물(M)의 계측 조건]을 기초로 하여, 분광기가 수광하는 빛의 광량을 변경 조정할 수 있다. 따라서, 이 필터 절환 기구(E)를 이용하여 광량 조정 수단이 구성되어 있다. 또, 상기 제3 필터(87)(파장 교정용 필터)는, 후술하는 파장 교정 처리를 행하는 데 이용된다.

상기 분광기(18)는, 도6에 도시한 바와 같이 수광 위치인 입광구(20)로부터 입사한 계측 대상광을 반사하는 반사경(21)과, 반사된 계측 대상광을 복수의 파장의 빛에 분광하는 분광 수단으로서의 오목면 회절 격자(22)와, 오목면 회절 격자(22)에 의해 분광된 계측 대상광에 있어서의 각 파장마다 광량을 검출함으로써 분광 스펙트럼 데이터를 계측하는 수광 센서(23)가, 외부로부터의 빛을 차광하는 차광성 재료로 이루어지는 암 상자(24) 내에 배치되어 있다. 상기 수광 센서(23)는 전하 축적형의 CCD 라인 센서로 구성되어 있다. 이 CCD 라인 센서는 오목면 회절 격자(22)로 분광 반사된 빛을 동시에 각 파장마다 수광하고, 파장마다 신호로 변환하여 출력하는 1024의 단위 수광부(23a)를 구비하고 있다. 이 라인 센서는 반도체 기판 상에 형성하고 있다. 상기 반도체 기판 상에는, 각 단위 수광부마다 광량을 전기 신호(전하)로 변환하는 광전 변환부와, 그 광전 변환부에 의해 얻어진 전하를 축적하는 전하 축적부 및 그 축적 전하를 외부에 출력시키기 위한 구동 회로 등을 구비하고 있다. 그리고, 이 반도체 기판의 이면측에는 예를 들어 펠티에 소자 등으로 이루어지는 전자 냉각 소자가 점착되어 마이너스 10 ℃까지 냉각할 수 있는 구성으로서, 온도 상승에 의한 온도 드리프트를 회피하여 온도 변화에 기인한 계측치의 오차를 적게 할 수 있게 되어 있다.

상기 셔터 기구(17)는, 도6, 도7에 도시한 바와 같이 방사형으로 복수의 슬릿(25)이 형성된 원판(17A)을, 펄스 모터(17B)에 의해 세로 축심 주위에서 회전 조작하도록 구성하고 있다. 상기 암 상자(24)의 입광구(20)에는 슬릿(25)과 거의 동일한 형상의 투과 구멍(27)을 형성하고 있다. 이들 슬릿(25)과 투과 구멍(27)이 상하로 겹치면 빛을 통과시키는 개방 상태가 되고, 양자의 위치가 어긋나면 빛을 차단하는 차단 상태가 된다. 원판(17A)은 빛의 누설이 없도록 암 상자의 입광구(20)에 밀접 상태에서 미끄럼 이동하도록 배비하고 있다. 즉, 이 셔터 기구(17)는 오목면 회절 격자(22)에 관한 입광구(20)에 근접하는 상태에서 설치되어 있다. 이 수광부(2)도 투광부(1)와 같이, 상기한 바와 같은 각 부재를 케이싱(28)에 내장하여 유닛 형상으로 조립하고 있다.

투광부(1) 및 수광부(2)의 각각은, 투광용 부위 및 수광용 부위의 각각에 대해 각별하게 착탈 가능해지도록 유닛 형상으로 구성하고 있다. 투광부(1) 및 수광부(2)는 장치 프레임(F)에 착탈 가능하게 부착된다. 상기 장치 프레임(F)은 계측 부위에 있어서의 반송 컨베이어(4)의 좌우 양측에 상당하는 부위를 투광용 부위 및 수광용 부위로 하도록, 투광부(1)와 수광부(2)에 대한 한 쌍의 부착부를 구비하고 있다.

상기 장치 프레임(F)에는 투광부(1) 및 수광부(2)를 일체적으로 상하 방향으로 위치 조절 가능한 상하 위치 조절 수단으로서의 상하 위치 조절 기구(29)를 구비하고 있다. 또한, 투광부(1) 및 수광부(2)의 각각을 각별하게 피계측물에 접근ㆍ이격하는 방향, 즉 수평 방향이며 반송 컨베이어(4)의 반송 방향과 직교하는 방향에 따라서 위치 조절 가능한 수평 위치 조절 수단으로서의 수평 위치 조절 기구(30)를 구비하고 있다.

(상하 위치 조절 기구)

도1 내지 도5에 도시한 바와 같이, 품질 평가 장치의 외주부를 둘러싸도록 직사각형 프레임 형상으로 부착된 장치 프레임(F)에 상하 위치 조절 기구를 구비하고 있다. 장치 프레임(F)의 상부측 부위로부터 4개의 고정 지지 막대(31)를 수직 하강 상태에 설치하고, 이들 4개의 고정 지지 막대(31)의 하단부에 지지대(32)를 부착하고 있다. 상기 지지대(32)에는, 후술하는 품질 평가 장치 교정용의 피계측체(A)가 적재된다. 이 4개의 고정 지지 막대(31)에는, 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능한 미끄럼 이동 지지부(33)를 각각 설치하고 있고, 이러한 미끄럼 이동 지지부(33)에는 승강대(34)가 지지되어 있다. 장치 프레임(F)의 상부측 부위로부터는, 전동 모터(36)에 의해 회전 가능한 이송 나사(35)가 수직 하강 상태로 지지하고 있다. 승강대(34)에 구비된 암형 나사 부재(37)가 이 이송 나사(35)에 나사 결합하고 있다. 이송 나사(35)를 전동 모터(36)에 의해 회전 조작함으로써 승강대(34)를 임의의 상하 위치로 조절 가능하다. 또, 이송 나사(35)는 수동 조작 핸들(38)이라도 회전시킬 수 있다.

상기 승강대(34)에는 지지대(32)에 적재된 품질 평가 장치 교정용의 피계측체(A)가 상하 방향으로 통과 가능해지도록 삽통 구멍(34a)을 형성하고 있다.

(수평 위치 조절 기구)

상기 승강대(34)에는, 도5에 도시한 바와 같이 투광부(1)와 수광부(2)와의 병행 방향에 따라서 연장되는 2개의 가이드 막대(39)를 설치하고 있다. 가이드 막대(39)에는 유닛 형상으로 부착된 투광부(1) 및 수광부(2)의 각각이 착탈 가능하게 설치되는 상기 한 쌍의 부착부로서의 지지 부재(40, 41)가 슬라이드 이동 가능하게 지지되어 있다. 상기 각 가이드 막대(39)는 길이 방향 양단부측에서 연결구(39a)에 의해 연결되어 있다. 상기 승강대(34)에는 투광부(1)와 수광부(2)와의 배열 방향에 따라 연장되는 2개의 이송 나사(42, 43)가 각각 전동 모터(44, 45)에 의해 회전 조작 가능하게 설치되고, 각 지지 부재(40, 41)에 구비한 암형 나사부(46, 47)가 각 이송 나사(42, 43)에 나사 결합하고 있다. 전동 모터(44, 45)에 의해 상기 각 이송 나사(42, 43)를 각별하게 정역 회전시킴으로써, 상기 각 지지 부재(40, 41)가 각별하게 반송 컨베이어(4)의 반송 방향과 직교하는 수평 방향에 따라서 위치 조절된다. 따라서, 각 지지 부재(40, 41)에 각각 각별하게 설치되는 투광부(1) 및 수광부(2)는 전동 모터(44, 45)에 의해 상기 각 이송 나사(42, 43)를 각별하게 정역 회전시킴으로써 상기 수평 방향, 즉 계측 부위에 대해 접근ㆍ이격하는 방향에서의 상대 위치의 조절이 가능하다.

이와 같이, 전동 모터(36)에 의해 이송 나사(35)를 회전 조작시키면 승강대(34)가 상하 이동 조절되고, 그에 따라 승강대(34)에 지지되어 있는 투광부(1) 및 수광부(2)가 일체적으로 상하 이동한다. 한편, 상기 각 전동 모터(44, 45)를 회전 조작시킴으로써 투광부(1) 및 수광부(2)가 각별하게 반송 컨베이어(4)의 반송 방향과 직교하는 수평 방향으로 위치 조절할 수 있다.

상기 각 지지 부재(40, 41)에 대한 투광부(1) 및 수광부(2)의 부착 구성에 대해 설명한다. 상기 각 지지 부재(40, 41)의 하단부에 있어서의 부착용의 다이 시트 부분(40a, 41a)에는, 수평 방향으로 적절하게 간격을 두고 횡방향으로 돌출하는 복수의 위치 결정용 돌기(40b, 41b)가 형성되어 있다. 유닛 형상으로 설치된 투광부(1) 및 수광부(2)에는, 이들의 위치 결정용 돌기(40b, 41b)에 대응하는 위치 결정 구멍이 각각 마련되어 있다. 도5, 도6에 도시한 바와 같이, 위치 결정용 돌기(40b, 41b)에 위치 결정 구멍을 끼워 맞춘 상태에서 그 근방의 적절하게 부위를 볼트 고정함으로써 투광부(1) 및 수광부(2)를 부착한다. 투광부(1) 및 수광부(2)가 각각 부착된 상태에서는, 투광부(1)가 위치하는 투광용 부위, 계측 부위 및 수광부(2)가 위치하는 수광용 부위의 각각이 일직선 형상으로 위치한다. 단, 지지 부재(40, 41)의 하단부에 있어서의 부착용의 다이 시트 부분(40a, 41a)은 투광부(1) 및 수광부(2)의 상하 방향의 길이에 대응하도록 좌우로 조금 길이가 다른 것을 이용하고 있다. 또한, 투광부(1)의 부착부에는 투사 방향이 조금 경사 하방으로 되도록 경사용의 자세 규제구(40c)를 설치하고 있다.

계측 부위의 상측에는 기준 필터(49)를 설치하고 있다. 상기 기준 필터(49)는, 상기 지지대(32)로부터 하측으로 연장 설치한 지지 아암(48)에 의해 지지되어 있다. 이 기준 필터(49)는 소정의 흡광도 특성을 갖는 예를 들어 한 쌍의 오팔 유리로 이루어지는 광학 필터로 구성하고 있다.

도1에 도시한 바와 같이, 상하 위치 조절 기구(29)에 의해 투광부(1) 및 수광부(2)를 일체적으로 상하 이동 조절함으로써, 투광부(1)로부터의 빛이 반송 컨베이어(4)에 적재되는 피계측물(M)을 투과한 후에 수광부(2)에 의해 수광되는 통상 계측 상태와, 도3의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 각 투광부(1)로부터의 빛이 상기 리퍼랜스 필터(49)를 투과한 후에 수광부(2)에 의해 수광되는 리퍼랜스 계측 상태 및 도4의 실선으로 나타낸 바와 같은 교정용 계측 상태의 각각으로 절환할 수 있다.

또, 이 품질 평가 장치의 외주부는 피계측물의 반송에 수반하는 통과 부위를 제외하여 장치 프레임(F)의 벽체로 둘러싸여 있고, 외부로부터 빛이 진입하지 않도록 되어 있다.

상기 품질 평가 장치에서는, 상기 지지대(32)에 대해 피계측물의 광 투과 특성과 거의 동일한 특성을 갖는 피계측체(A)를 착탈할 수 있다. 피계측체(A)는 지지대(32)에 그대로 위치 결정한 상태에서 적재할 수 있어 착탈이 용이하다. 교정을 행할 때에는, 피계측체(A)를 지지대(32)로부터 제거할 수 있다.

이 품질 평가 장치 교정용의 피계측체(A)에 대해 설명한다. 도4에 도시한 바와 같이, 피계측체(A)는 비투광성의 부재로 구성된 대략 사각 기둥 형상의 외측 케이싱(52)에 의해 외주부가 덮여지고, 이 외측 케이싱(52) 내부의 하측에 위치하는 부위에 품질 평가 대상으로서의 순수(J)를 봉입 상태에서 수납하는 수납부(51)가 설치되고, 이 수납부(51)와 외측 케이싱(52) 사이에 공기층이 형성되어 있다. 그리고, 이 공기층의 온도가 품질 평가 장치에 의해 품질이 평가될 때 피계측물의 온도 또는 그에 가까운 온도인 설정 온도 예를 들어, 30 ℃로 유지되도록 펠티에 소자(55)를 작용시키는 구성으로 되어 있다. 외측 케이싱(52) 중, 수납부(51)의 좌우 양측 부위에 대응하는 위치에는 각각, 광 통과부(61)와 광 통과부(62)를 형성하고 있다. 외측 케이싱(52)의 입광측 광 통과부(61) 및 출광측 광 통과부(62)에 대응하는 위치에 통과 구멍이 형성되는 동시에, 확산체로서의 오팔 유리(G)가 기밀 상태로 보유 지지되는 상태에서 장착되어 있다.

도10에 도시한 바와 같이, 상기 반송 컨베이어(4)는 무단 회전대(4a)를 전동 모터(4b)에 의해 구동하는 것이다. 무단 회전대(4a)를 권취하는 회전체(4c)의 회전축에는 반송 컨베이어에 의한 반송 거리를 검출하는 반송 거리 계측 수단으로서의 로터리 인코더(19)를 구비하고 있다. 이 로터리 인코더(19)의 검출 정보는 제어부(3)에 입력된다. 또, 계측 부위에 대해 반송 방향 상측 부위에는 피계측물 검출 수단으로서의 광학식의 통과 검출 센서(50)를 구비하고 있다. 이 통과 검출 센서(50)에 의해, 반송 컨베이어(4)에 의해 반송되는 피계측물의 선두 위치가 계측 부위보다도 반송 방향 상측의 전방 위치에 도달하였는지 여부를 검출한다. 이 통과 검출 센서(50)는 빛을 발하는 발광기(50a)와, 그 빛을 수광하는 수광기(50b)가 반송 컨베이어(4)에 의한 반송 경로의 좌우 양측부로 나누어 배치되어 있다. 발광기(50a)로부터 발하는 빛이 피검출물로 차단되어 수광기(50b)에 의해 수광할 수 없게 되면 피검출물이 존재하고 있다고 판별한다.

상기 제어부(3)는 마이크로 컴퓨터를 이용하여 구성하고 있고, 도9에 도시한 바와 같이 통과 검출 센서(50), 로터리 인코더(19), 수광 센서(23)의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질을 해석하는 연산부로서의 해석 수단(100)이나, 각부의 동작을 제어하는 동작 제어 수단(101)이 각각 제어 프로그램 형식으로 구비되어 있다. 즉, 후술하는 공지 기술인 분광 분석 방법을 이용하여 피계측물(M)의 내부 품질을 해석하는 연산 처리를 실행하는 동시에, 셔터 기구(17), 광량 조정용 모터(12), 필터 절환용 모터(80), 상하 위치 조절용 모터(36), 수평 위치 조절용 모터(44, 45)의 동작의 관리 등의 각부의 동작을 제어하는 구성으로 되어 있다.

(제어부에 의한 제어 동작)

제어부(3)는, 2개의 데이터 계측 처리를 행한다. 하나는, 투광부(1)로부터의 빛을 피계측물(M) 대신에 상기 기준 필터(49)에 조사하고, 그 기준 필터(49)로부터의 투과광을 수광부(2)에 의해 분광하고, 그 분광한 빛으로부터 얻어진 분광 스펙트럼 데이터를 기준 분광 스펙트럼 데이터로서 구하는 기준 데이터 계측 처리이다. 또 하나는, 반송 컨베이어(4)에 의해 반송되는 피계측물(M)에 대해, 투광부(1)로부터 빛을 조사하여 계측 분광 스펙트럼 데이터를 얻어, 이 계측 분광 스펙트럼 데이터와 상기 기준 분광 스펙트럼 데이터를 기초로 하여, 피계측물(M)의 내부 품질을 해석하는 통상 데이터 계측 처리이다.

(기준 데이터 계측 처리)

반송 컨베이어(4)에 의한 피계측물(M)의 반송을 정지시키고 있는 상태에서, 상하 위치 조절 기구(29)에 의해 상기 기준 계측 상태로 절환하여 셔터 기구(17)를 개방 상태로 절환한다. 이 상태에서, 투광부(1)로부터의 빛을 상기 기준 필터(49)에 조사한다. 기준 필터(49)로부터의 투과광을 수광부(2)에 의해 분광하여 그 분광한 빛을 수광하여 얻어진 분광 스펙트럼 데이터를 기준 분광 스펙트럼 데이터로서 계측한다. 또한, 수광부(2)로의 빛이 차단된 무광 상태에서의 수광 센서(18)의 검출치(암 전류 데이터)도 계측된다. 즉, 상기 수광부(2)의 셔터 기구(17)를 차폐 상태로 절환하고, 그 때의 수광 센서(18)의 단위 화소마다에 있어서의 검출치를 암 전류 데이터로서 구한다.

(통상 데이터 계측 처리)

이 통상 데이터 계측 처리에 있어서는 상하 위치 조절 기구(29), 구체적으로는 상하 위치 조정용 전동 모터(36)를 조작하여 승강대(34)를 통상 계측 상태로 절환하고, 반송 컨베이어(4)에 의한 피계측물(M)의 반송을 행한다. 피계측물이 계측 부위에 존재하지 않을 때 및 피계측물이 계측 부위에 존재해도 후술하는 품질 평가용의 수광 정보의 취득이 종료되어 있을 때는, 축전 개시 타이밍으로부터 축전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 전하를 축적시킨다. 그 후, 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 축적된 전하를 방출시키는 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하고, 또한 반송 컨베이어(4)에 의해 반송되는 피계측물이 계측 부위에 도달하면, 그 때부터 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 축적된 전하를 방출시킨다. 그 후, 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 품질 평가용의 수광 정보로서 이용하기 위한 전하를 축적시키는 계측용 전하 축적 처리를 실행한다.

즉, 제어부(3)는 도12에 도시한 바와 같이, 피계측물이 계측 부위에 존재하지 않을 때 및 피계측물이 상기 계측 부위에 존재해도 후술하는 품질 평가용의 수광 정보의 취득이 종료되어 있을 때는, 항상 축전 개시 타이밍으로부터 축전용 설정 시간(약 40 msec)이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 전하를 축적시킨다. 그 후, 방전용 설정 시간(약 10 msec)이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 축적된 전하를 방출시키는 전하 축적 방전 처리를 설정 주기(T1)(약 50 msec)마다 반복 실행하도록 수광 센서(23)의 동작을 제어한다.

그리고, 제어부(3)는 통과 검출 센서(50)의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물의 선두 위치가 전방 위치에 도달한 것을 검출하고 나서, 상기 로터리 인코더(19)의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 판별한다. 즉, 통과 검출 센서(50)가, 피계측물(M)의 반송 방향 선두 위치가 통과 검출 센서(50)의 검출 위치인 전방 부위에 오는 것을 검출하면, 로터리 인코더(19)의 검출 정보를 기초로 하여, 그 시점으로부터의 피계측물의 반송 거리가 상기 전방 부위로부터 계측 부위에 도달하기까지의 반송 거리가 되었는지 여부를 판별한다. 그리고, 그 반송 거리가 되면 피계측물(M)이 계측 부위에 도달한 것으로 판별한다.

이와 같이 피계측물(M)이 계측 부위에 도달한 것으로 판별하면, 상기 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하는 것은 아니며, 도12에 도시한 바와 같이 그 시점으로부터 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 축적된 전하를 방출시킨다. 그 후, 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 품질 평가용의 수광 정보로서 이용하는 전하를 축적시키는 계측용 전하 축적 처리를 실행한다. 또한, 제어부(3)는 이러한 수광 센서(23)의 동작 절환으로 병행하고, 피계측물이 상기 계측 부위에 도달하면 셔터 기구(17)를 차폐 상태로부터 개방 상태로 절환하고, 그 개방 상태를 전하 축적을 행하기 위한 셔터 개방 시간(T2)이 경과될 때까지 유지한 후에 셔터 기구(17)를 차폐 상태로 복귀한다. 이와 같이 셔터 기구(17)가 개방하고 나서 계측용 설정 시간이 경과되기 까지의 동안, 투광부(1)로부터 조사되어 피계측물을 투과한 후 수광부(2)로 분광된 빛은 수광 센서(23)에 있어서 전하로서 축적할 수 있다. 셔터 기구(17)는 방전용 설정 시간과 계측용 설정 시간을 합한 시간 동안 개방된다. 도12에 도시한 예에서는, 방전용 설정 시간으로서는 피계측물이 계측 부위에 도달한 후에, 투광부(1)로부터의 회전광이 수광부(2)에 직접 입사하지 않는 정도의 위치까지 피계측물이 이동하는 데 요하는 시간, 예를 들어 약 10 msec로 설정된다. 또한, 계측용 설정 시간은 약 40 msec이며, 셔터 개방 시간(T2)은 약 50 msec가 예를 나타내고 있다. 그리고, 이 셔터 개방 시간(T2)이 경과된 후에, 축적된 전하를 취출하여 품질 평가용의 수광 정보로서의 계측 분광 스펙트럼 데이터를 얻는다.

상기 계측용 설정 시간은 피계측물 품종의 차이 등에 따라서 변경된다. 예를 들어, 사과 등이면 빛이 투과하기 어렵기 때문에 장시간(상기한 바와 같이 40 msec 정도)으로 설정한다. 또한, 온주귤 등과 같이 빛이 비교적 투과하기 쉬운 것은 비교적 단시간(10 msec 정도)으로 설정한다. 또, 반송 컨베이어(4)의 반송 속도는 피계측물의 크기나 상기한 바와 같은 계측용의 시간 등을 고려하여 적절하게 설정된다. 즉, 사과인 경우에는 축전용 설정 시간(약 40 msec)이 전하 축적 방전 처리의 축전용 설정 시간과 거의 동일하여 축적 가능한 최대의 시간이 설정되고, 온주귤인 경우에는 그것보다도 단시간이 설정된다.

이러한 품종의 차이에 의한 동작 조건의 설정은, 수동으로 절환하는 것이 아니라 자동적으로 행한다. 본 실시 형태에서는, 도10에 도시한 바와 같이 이 품질 평가 장치와는 별도로, 반송 컨베이어(4)의 반송 방향 상측 부위로 반송되어 오는 피계측물의 외관을 검사하는 외관 검사 장치(GK)를 배비하고 있다. 이 외관 검사 장치(GK)의 검출 결과를 이용하여 품종을 판별하고 자동적으로 품종의 차이에 의한 동작 조건의 설정을 행하도록 하고 있다. 상기 외관 검사 장치(GK)는, 도11에 도시한 바와 같이 차폐 커버(80)의 내부에 피계측물을 촬상하는 컬러식 비디오 카메라(VC)가 구비되어 있고, 그 비디오 카메라(VC)에 의해 촬상한 화상 정보에 대해 주지의 화상 처리 방법을 이용하여, 외형 치수나 색 불균일 등의 외관 이상의 유무 등을 판별하는 것이다. 이러한 정보도 품질 평가 장치의 평가 결과와 맞추어 과채류의 등급 분류로 이용된다. 또, 피계측물을 간접적으로 조명하는 조명 장치(81)나 피계측물의 측면을 촬영하기 위한 반사경(82)도 구비하고 있다. 그리고, 제어부(3)는 외관 검사 장치(GK)로부터의 계측 결과를 수신하여 품종을 판별하고, 이 판별 결과를 기초로 하여 계측용 설정 시간을 변경 조정한다.

이와 같이 하여 얻어진 기준 분광 스펙트럼 데이터, 암 전류 데이터 및 계측 분광 스펙트럼 데이터를 기초로 하여 공지 기술인 분광 분석 방법을 이용하여 피계측물(M)의 내부 품질을 해석하는 연산 처리를 실행한다.

즉, 상기 기준 데이터 계측 모드에 의해 구해진 기준 분광 스펙트럼 데이터 및 암 전류 데이터를 이용하여 정규화하고, 분광된 각 파장마다 흡광도 스펙트럼 데이터를 얻는다. 그리고, 그 흡광도 스펙트럼 데이터의 2차 미분치를 구한다. 구체적으로는, 수광 센서(23)의 단위 수광부마다 얻어진 수광 정보에 대응하는 흡광도 스펙트럼 데이터를 얻게 된다. 이와 같이 구해진 흡광도 스펙트럼 데이터의 2차 미분치 중 성분을 산출하기 위한 특정 파장의 2차 미분치와 미리 설정되어 있는 검량식에 의해, 피계측물(M)에 포함되는 당도에 대응하는 성분량이나 산도에 대응하는 품질 평가치로서의 성분량을 산출하는 품질 평가 처리가 실행된다.

따라서, 본 실시 형태에서는 상기 제어부(3), 통과 검출 센서(50) 및 로터리 인코더(19)에 의해, 수광부(2)의 상기 수광 정보를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질 정보가 구해지고, 각부의 동작을 제어하는 제어 수단(H)이 구성되게 된다.

상기 흡광도 스펙트럼 데이터(d)는 기준 분광 스펙트럼 데이터를 Rd, 계측 분광 스펙트럼 데이터를 Sd로 하고, 암 전류 데이터를 Da라 하면,

[수학식 1]

d = log[(Rd - Da)/(Sd - Da)]

라는 연산식에 의해 구해진다. 그리고, 이와 같이 하여 얻어진 흡광도 스펙트럼 데이터(d)를 2차 미분한 값 중 특정 파장의 값과, 하기의 수학식 2에 나타내는 검량식을 이용하여, 피계측물(M)에 포함되는 당도나 산도에 대응하는 성분량을 산출하기 위한 검량치를 구하는 것이다.

[수학식 2]

Y = K0 + K1ㆍA(λ1) + K2ㆍA(λ2)

단,

Y ; 성분량에 대응하는 검량치

K0, K1, K2 ; 계수

A(λ1), A(λ2) ; 특정 파장(λ)에 있어서의 흡광도 스펙트럼의 2차 미분치

또, 성분량을 산출하는 성분마다 특정한 검량식, 특정한 계수(K0, K1, K2) 및 파장(λ1, λ2) 등이 미리 설정되어 기억되고 있다. 연산 수단(100)은 이 성분마다 특정한 검량식을 이용하여 각 성분의 검량치(성분량)를 산출한다.

(파장 교정 처리)

이 파장 교정 처리는, 상기 해석 수단(100)이 실행하도록 구성되고, 피계측물(M)에 대한 통상의 계측에 앞서 행해지는 교정용 데이터의 계측 처리 및 피계측물(M)에 대한 통상의 계측에 의해 얻어진 계측 데이터의 변환 처리로 이루어진다.

교정용 데이터의 계측 처리에 대해 설명하면, 통상의 계측에 앞서 필터 절환 기구(E)에 있어서의 필터 절환용 모터에 의해 회전체(81)를 회전시켜 파장 교정용 필터(84)를 광 통과 부위에 위치시킨 상태에서, 투광부(1)로부터의 빛을 그대로 조사시켜 수광부(2)에 의해 얻어진 수광 정보를 기초로 하여, 수광 센서(23)의 각 단위 수광부(23a)의 각각이 수광하는 파장을 특정하는 것이다. 상세하게 서술하면, 상기 파장 교정용 필터는 근적외역의 빛 중의 특정 파장에 대해 광 투과성에 특징을 갖는 파장 교정용의 기준체로 구성되는 것이며, 구체적으로는 파장이 이미 알고 있는 적어도 한 쌍의 특정 파장에 광 투과량의 피크부를 갖는 것이다.

따라서, 이 파장 교정용 필터를 투과한 후의 빛은 도14의 (가)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 특정 파장(λ1, λ2)에 투과광량 피크부(W1, W2)를 구비하고 있고, 전술한 수광 센서(23)가 이 빛을 검출하는 경우에, 수광량이 피크가 되는 적어도 한 쌍의 단위 수광부(23a)와 이미 알고 있는 투과광량 피크부(W1, W2)의 빛의 파장(λ1, λ2)과의 대응을 취함으로써, 파장 교정을 행할 수 있는 것이다. 여기서, 상기 한 쌍의 소정 파장(λ1, λ2)을 수광하는 수광 센서(23)의 단위 수광부(23a)의 한 쌍의 소자 번호가 (P1, P2)인 경우에는, 그 밖의 단위 수광부(23a)(소자 번호를 P라 함)에 있어서의 수광 파장(λ)은, 소자 번호(P)를 변수로 하였을 때의 1차 근사식으로서 이하의 수학식 3으로 나타낼 수 있고, 소자 번호에 대응하는 파장을 구할 수 있다. 단, a는 1차 근사식의 기울기이며, b는 연산상 가상적으로 구해지는 절편이다. 또한, 도면에서 나타내면 도14의 (나)와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 3]

λ = aP + b

다음에, 계측 데이터의 변환 처리에 대해 설명하면, 상술한 바와 같은 통상 데이터 계측 처리에 의해 구해진 파장마다 흡광도 스펙트럼 데이터의 2차 미분치는 수광 센서(23)의 1024개의 단위 수광부(23a)마다 얻어진 수광 정보에 대응하는 수광 위치를 기준으로 한 데이터이지만, 이 계측 데이터의 변환 처리는 수학식 3을 기초로 하는 연산 처리에 의해, 피계측물의 성분을 산출하기 위한 특정 파장에 대응하는 파장의 흡광도 스펙트럼 데이터의 2차 미분치를 내부 삽입에 의해 구하고, 상기한 단위 수광부(23a)마다 얻어진 수광 위치를 기준으로 한 데이터를 정확한 파장을 기준으로 한 데이터로 변환하는 것이다.

상기 분광기(18)에 입사되는 빛은, 대역 통과 미러(15)에 의해 계측 대상이 되는 특정한 파장 영역 680 내지 990 ㎚의 범위의 빛만큼이 입사되게 되고, 게다가 이 파장 교정 처리에 있어서는 수광 센서(23)의 1024개의 단위 수광부(23a)에 있어서의 모든 수광 데이터를 기초로 하여, 각 단위 수광부(23a)의 파장을 특정하게 된다. 따라서, 파장 교정 처리를 실행하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능은 약 0.3 ㎚ 정도가 된다.

귤이나 사과 등과 같은 과채류에 있어서는 일반적으로는 품질 평가치로서의 당도의 계측 정밀도로서 요구되는 계측 오차는 0.5도 이하가 요구되는 것이지만, 도15의 본 출원인의 실험 데이터로부터 명백한 바와 같이, 파장 어긋남의 요인이 되는 파장 분해능이 0.3 ㎚이면 요구되는 0.5도 이하의 계측 정밀도를 충분히 만족할 수 있게 된다.

(검량식을 작성하는 순서)

검량식은, 미리 계측 대상인 피계측물과 같은 샘플을 실측한 데이터에 의거하여 장치마다 개별로 설정된다. 즉, 상술한 바와 같은 복수의 품종의 과채류를 계측 대상으로 하고 있는 경우에는, 다른 품종마다 각각 각별하게 검량식을 작성하여, 각각을 기억시켜 두게 된다.

우선, 한 종류의 피계측물에 대해 검량식을 작성하는 순서를 설명한다.

상술한 바와 같은 파장 교정 처리 중 교정용 데이터의 계측 처리를 실행하여, 수학식 1과 같은 관계를 구해 두고 수광 센서(23)의 각 단위 수광부(23a)의 각각이 수광하는 파장을 특정할 수 있게 한다.

그리고, 다음에 상기 샘플로서 수십개 내지 수백개의 피계측물을 준비하고, 각 샘플에 대해 상기 분광 분석 장치를 이용하여 각 파장마다 분광 스펙트럼 데이터를 구하고, 또한 그 분광 스펙트럼 데이터로부터 상기한 바와 같은 흡광도 스펙트럼 데이터를 구한다. 이와 같이 하여 구해진 흡광도 스펙트럼 데이터는 수광 센서(23)의 1024개의 단위 수광부(23a)마다 얻어진 데이터이다.

다음에, 이와 같이 하여 얻어진 흡광도 스펙트럼 데이터에 대해, 검량식을 작성하기 위한 흡광도 데이터를 구하기 위한 계측 데이터의 변환 처리를 행한다. 이 경우, 수광 센서(23)의 1024개의 단위 수광부(23a)마다 얻어진 흡광도 스펙트럼 데이터와, 수학식 1에 나타내는 관계식을 기초로 하여, 정확한 파장으로서 700 ㎚로부터 2 ㎚씩 변화할 때마다 파장에 대응하는 흡광도 스펙트럼 데이터, 구체적으로는 대응하는 파장에 대응하는 단위 수광부(23a)에 있어서의 흡광도 스펙트럼 데이터를 구한다. 즉, 700, 702, 704 …이라는 정확한 파장마다 흡광도 스펙트럼 데이터를 구하는 것이다. 이와 같이 2 ㎚마다 700 내지 990 ㎚까지의 흡광도 스펙트럼 데이터를 구하는 경우이면, 그 데이터 수는 145개 정도가 된다.

게다가 상기 각 샘플에 대해, 예를 들어 파괴 분석 등을 기초로 하여 피계측물의 화학 성분을 특별한 검사 장치에 의해 정밀도 좋게 검출하는 실성분량의 검출 처리를 실행하여 피계측물의 실성분량을 얻는다. 그리고, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 각 샘플마다 흡광도 스펙트럼 데이터를 이용하여, 상기 실성분량의 검출 결과와 구비시키면서 중회귀 분석의 방법을 이용하고, 흡광도 스펙트럼 데이터와 특정한 성분에 대한 성분량과의 관계를 나타내는 상기 검량식을 구한다.

이 때, 수광 센서(23)의 모든 단위 수광부(23a)의 전체 1024개의 흡광도 스펙트럼 데이터를 이용하는 것은 아니며, 상기한 바와 같이 145개 정도 개수의 데이터를 기초로 하여 연산에 의해 검량식을 작성하기 때문에, 검량식의 작성에 관한 수고를 적게 할 수 있다.

따라서, 이 품질 평가 장치에서는 수광 센서(23)의 복수의 단위 수광부(23a)의 수 1024에 따라서 정해지는 수광 정보의 최대 분해능(0.3 ㎚)보다도 큰 분해능(2 ㎚)에서 상기 수광 정보를 이용하여 상기 검량식이 작성되고, 연산부로서의 해석 수단(100)이 상기 파장 교정 처리를, 상기 검량식의 작성시 분해능(2 ㎚)보다도 작은 분해능이고, 게다가 수광 센서(23)의 복수의 단위 수광부(23a)의 수 1024에 따라서 정해지는 수광 정보의 최대 분해능(0.3 ㎚)에 의해 파장 교정 처리를 실행하도록 구성되어 있다.

이러한 방법에 의해, 복수의 품종에 대해 각각 검량식을 구하여 기억해 둔다. 그리고, 제어부(3)가 계측 처리에 있어서 어떤 검량식을 이용하는가에 대해서는, 상기한 바와 같은 외관 검사 장치로부터의 계측 결과를 기초로 하는 계측용 설정 시간(T4)의 변경 조정과 같이 그에 맞춰 자동으로 행한다.

(투광부 및 수광부에 관한 다른 실시 형태)

다음에, 본 발명에 관한 제2 실시 형태에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 품질 평가 장치는, 제1 실시 형태의 품질 평가 장치에 비해 투광부(1)와 수광부(2)와의 배치 구성, 수광부(2)에 대한 빛의 통과 경로 구성, 반송 컨베이어의 구성, 수광 센서(23)의 계측 방법이 다를 뿐이다. 여기서는, 다른 구성에 대해서만 설명한다. 또한, 투광부(1) 및 수광부(2)는, 각각 유닛 형상으로 조립할 수 있는 구성이며, 제1 실시 형태에 사용되는 것과 거의 동일한 구성의 것을 사용한다.

도16에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서의 투광부(1)와 동일한 구성의 유닛형의 투광부(1)가 2대 구비되고, 이들 2대의 투광부(1)가 계측 부위의 좌우 양측부, 즉 반송 컨베이어(4a)의 반송 가로 폭 방향의 양측부로 나누어 배치하고 있다. 각 투광부(1)의 빛의 조사 방향은 대략 수평 방향이다. 단, 지지 부재(40, 41)의 하단부에 있어서의 부착용의 다이 시트 부분(40a, 41a)은 투광부(1)의 상하 길이에 대응하도록 좌우로 같은 것을 이용하고 있다. 또한, 각 투광부(1)의 빛의 조사 방향이 거의 수평 방향이 되도록, 상기 품질 평가 장치에 의해 이용한 경사용의 자세 규제구(40c)는 사용하고 있지 않다.

반송 컨베이어(4A)는 피계측물을 중앙부에 삽통 구멍(70)이 형성된 받침 접시(71)에 적재한 상태로 반송된다. 받침 접시(71)의 하측에는, 상기 투광부(1)로부터 조사되어 피계측물을 투과하여 받침 접시(71)의 삽통 구멍(70)을 통해 하측에 투과하는 빛을 수광하는 광 파이버(72)의 수광측 단부가 배치되어 있다. 그 광 파이버(72)의 타단부측에는 상기 수광부(2)와 거의 동일한 구성의 유닛형의 수광부(2)를 접속하고 있다. 이 수광부(2)에 의한 수광 정보를 기초로 하여, 제1 실시 형태인 경우와 같이 제어부(3)에 있어서 내부 품질의 해석 처리가 행해진다.

이 품질 평가 장치에 있어서는, 계측 부위에 위치하는 피계측물에 대해, 그 좌우 양측부에 위치하는 각 투광부(1)로부터 빛이 거의 수평 방향으로 대향하도록 투사되고, 피계측물 내부에서 산란하여 하측에 투과하여 나온 빛을 광 파이버(72)로 수광하여 수광부(2)에 유도하는 구성으로 되어 있다.

따라서, 이 장치에 있어서는 투광부(1) 및 수광부(2)가 각각 설치된 상태에서는, 투광부(1)가 위치하는 투광용 부위, 계측 부위 및 수광부(2)가 위치하는 수광용 부위의 각각이 굴곡선 상에 위치하는 형태로 투광부(1) 및 수광부(2)가 배치되는 상태가 된다.

상기 반송 컨베이어(4A)는 피계측물(M)을 받침 접시(71) 상의 특정 위치에 적재한 상태로 반송한다. 즉, 받침 접시(71)는 고무 등의 연질재로 이루어지고, 도17에 도시한 바와 같이 외형 형상이 평면으로부터 보아 원통형이며 중앙부에 원형의 삽통 구멍(70)이 형성되고, 삽통 구멍(70)의 외주측의 상면측 부분은 중심측일수록 하측에 위치하는 경사 형상이 되도록 구성되어 있다. 계측 대상이 되는 피계측물(M)인 복숭아ㆍ배ㆍ사과 등의 대략 구형 형상의 과채류가 받침 접시(71) 상에 적재되면, 자중에 의해 삽통 구멍(70)의 축심과 거의 동축 코어 상에 적재되게 된다. 즉, 받침 접시(71) 상의 중심 위치가 상기 특정 위치에 대응하게 된다.

상기 받침 접시(71)는 반송 컨베이어(4A)의 무단부 회전대(4d) 상에 적재되는 프리 캐리어식의 받침 접시이며, 무단 회전대(4d)로 반송 방향에 소정 간격을 두고 설치된 압박구(4e)에 의해 압박 조작하면서 반송하도록 되어 있다. 반송 가로 폭 방향의 양단부는 반송 방향에 배비된 규제구(4f)에 의해 안내된다. 또한, 무단 회전대(4d)의 폭 방향 중앙부의 받침 접시(71)의 하측 부분은 투광부(1)로부터 조사되어 피계측물(M)을 투과한 빛을 광 파이버(72)의 수광측 단부에 의해 수광 가능하도록 개방되는 구성으로 되어 있다.

본 실시 형태에서는, 도18에 도시한 바와 같이 받침 접시(71)의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 검출하는 받침 접시 검출 수단으로서의 광학식의 받침 접시 검출 센서(73)가 설치되어 있다. 이 받침 접시 검출 센서(73)는, 제1 실시 형태의 통과 검출 센서(50)와 같이 빛을 발하는 발광기(73a)와, 그 빛을 수광하는 수광기(73b)가 반송 컨베이어(4A)에 의한 반송 경로의 좌우 양측부로 나누어 배치되어 있다. 발광기(73a)로부터 발하는 빛이 피검출물로서의 받침 접시(71)에 의해 차단되어 수광기(73b)에 의해 수광할 수 없게 되면, 받침 접시(71)의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 검출한다.

그리고, 상기 제어부(3)가 이 받침 접시 검출 센서(73)의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물(M)이 계측 부위에 도달한 것을 판별한다. 즉, 받침 접시 검출 센서(73)가 받침 접시(71)의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 검출하면, 피계측물(M)이 계측 부위에 도달한 것으로 판별하고, 즉시 상기 제1 실시 형태에 있어서의 계측용 전하 축적 처리와 동일한 계측용 전하 축적 처리를 실행한다.

즉, 받침 접시 검출 센서(73)에 의해 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것이 검출되었을 때에는, 광 파이버(72)의 수광측 단부가 평면으로부터 보아 삽통 구멍(70)의 반송 방향 상측 부위에 위치하도록, 받침 접시 검출 센서(73)와 광 파이버(72)의 수광측 단부와의 위치 관계가 미리 설정되어 있다. 덧붙여서, 상기 각 투광부(1)는 광 파이버(72)의 수광측 단부에 대해 반송 가로 폭 방향에 거의 직선 형상으로 배열하도록 배치하고 있다.

받침 접시 검출 센서(73)에 의해 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것이 검출되면, 즉시 계측용 전하 축적 처리를 실행한다. 이에 의해, 피계측물로부터의 투과광을 광 파이버(72)의 수광측 단부에 의해 적절하게 수광할 수 있다.

도19의 타임차트에 나타낸 바와 같이, 제어부(3)는 상기 받침 접시 검출 센서(73)에 의해 받침 접시(71)의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것이 검출되면, 즉시 상기 계측용 전하 축적 처리를 실행한다. 또한, 이와 병행하여 상기 셔터 기구(17)를 차폐 상태로부터 개방 상태로 절환하고, 또한 그 개방 상태를 셔터 개방 시간(T4)이 경과될 때까지 유지한 후에 차폐 상태로 복귀하도록 셔터 기구(17)의 동작을 제어한다.

이 구성에 있어서는, 받침 접시 검출 센서(73)에 의해 받침 접시(71)의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것이 검출되면, 즉시 상기 계측용 전하 축적 처리를 실행한다. 따라서, 반송 컨베이어(4A)의 반송 속도의 변동 등의 영향을 받지 않고 반송 컨베이어의 미끄러짐이나 흔들림에 기인한 계측 오차를 적게 하여 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는 제어부(3)와 받침 접시 검출 센서(73)에 의해, 수광부(2)의 상기 수광 정보를 기초로 하여 피계측물의 내부 품질 정보를 구하는 동시에 각부의 동작을 제어하는 제어 수단(H)이 구성되게 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 같이, 제어부(3)는 도19에 도시한 바와 같이 피계측물이 계측 부위에 존재하지 않을 때 및 피계측물이 상기 계측 부위에 존재해도 상술한 바와 같은 품질 평가용의 수광 정보의 취득이 종료되어 있을 때는, 항상 축전 개시 타이밍으로부터 축전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서(23)에 전하를 축적시키고, 그 후 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 수광 센서에 축적된 전하를 방출시키는 전하 축적 방전 처리를 설정 주기(T3)마다 반복 실행하도록 수광 센서(23)의 동작을 제어하도록 구성되어 있다.

(계측 부위에 관한 다른 실시 형태)

또한, 상기 계측 부위에는 피계측물(M)이 통과하는 것을 허용하면서, 투광부(1)로부터 투사한 빛 중 피계측물(M)을 투과하지 않고 수광부(2)에 입사하고자 하는 회전광을 차단하는 차광 수단으로서의 차광 부재(90)가 구비되어 있다.

이 차광 부재(90)는, 도20 내지 도22에 도시한 바와 같이 경질재로 이루어지는 프레임 부재(93)가 피계측물(M)의 반송 방향을 향하는 방향시이고, 그 하측을 피계측물(M)이 통과 가능하도록 대략 약 문 형상으로 형성하고 있다. 반송 좌우 양측부에 위치하는 측벽부(90a, 90b)에는, 투광부(1)로부터 피계측물(M)에 투사되는 빛의 통과를 허용하는 광 통과용 개구(95a)와, 피계측물(M)을 투과한 빛이 수광부를 향해 통과하는 것을 허용하는 광 통과용 개구(95b)가 각각 형성되어 있다.

이 프레임 부재(93)에 있어서의 반송 방향 상측의 측면 및 반송 방향 하측의 측면 및 상측 부위의 각각에는, 이 프레임 부재(93)의 내측에 들어간 피계측물(M), 즉 계측 부위에 위치하는 피계측물(M)에 대해, 반송 방향 상측 부위 및 반송 방향하측 부위 및 광 투사 위치(Q)보다도 상측 부위의 각각에 있어서, 회전광을 차단하는 차폐체(91a, 91b, 91c)를 각각 구비하고 있다.

이 차폐체(91a, 91b, 91c)는 차광성의 연질재, 예를 들어 차광성을 갖는 두께의 천이나 스폰지재 등으로 이루어진다. 상기 차폐체는 계측 부위를 통과하는 피계측물(M)의 크기에 변동이 있어도, 각 피계측물(M)의 반송을 저해하지 않도록 표면에 따라서 굴곡 변형하여 통과를 허용하도록 퇴피 가능하게 구성되어 있다. 게다가, 반송 방향 상측 부위 및 반송 방향 하측 부위 각각에 위치하는 차폐체(91a, 91b)에는 피계측물(M)이 순조롭게 반송되어 통과하는 것 허용하기 위해 개구(K1, K2)가 형성되어 있다. 각각의 개구(K1, K2)에 있어서의 입구 모서리부에는 상하 방향으로 복수의 설편(Z)이 서로 찢겨지도록 서로의 간극이 적은 상태로 형성되어 있고, 각 설편(Z)은 각각 각별하게 피계측물(M)의 외표면에 따라서 굴곡 변형하여 피계측물(M)의 통과를 허용하도록 퇴피 가능하게 구성하고 있다. 이와 같이 하여, 귤 등과 같이 대략 구형의 형상을 갖는 피계측물(M)이라도 원호형의 외표면에 원활하게 따르면서 회전광이 수광부(2)측에 누설되는 것을 가능한 한 회피할 수 있다.

[통상 데이터 계측 처리에 관한 다른 실시 형태]

상술한 통상 데이터 계측 처리는, 이하와 같은 방법으로 행하는 것도 가능하다.

도23, 도24에 도시한 바와 같이, 통과 검출 센서(50)에 의한 검출 정보를 기초로 하여 피계측물이 상기 계측 부위를 통과하는 주기를 검출하고, 그 주기에 동기시키는 상태에서 분광한 빛을 수광하여 전하 축적 동작을 설정 시간 실행하는 전하 축적 처리와, 축적한 전하를 송출하는 송출 처리를 설정 주기로 반복하도록, 수광 센서(23)의 동작을 제어한다.

즉, 각 피계측물(M)이 계측 부위를 통과하면 예측되는 시간대에 있어서, 수광 센서(23)가 설정 시간(T5)만큼 전하 축적 처리를 실행하고, 피계측물(M)이 계측 부위에 존재하지 않는다고 예측되는 각 피계측물(M)끼리의 중간 위치 부근이 계측 부위에 위치하는 타이밍에서 축적한 전하를 송출하는 송출 처리를 일정 시간(T6) 동안 실행하도록, 수광 센서(23)의 동작을 제어한다. 따라서, 이 품질 평가 장치로는 수광 센서(23)에 의한 전하 축적 시간은 항상 일정하게 동작하는 구성으로 되어 있다. 또, 1초 사이에 7개씩 피계측물이 통과하는 처리 능력으로 한 경우에는, 전하 축적 처리를 실행하는 설정 시간은 약 140 msec 정도가 된다.

그리고, 동작 제어 수단(101)은 수광 센서(23)가 상기 계측 부위에 위치하는 상태에 있어서 수광 센서(23)가 전하 축적 처리를 행할 때에, 차폐 상태로부터 개방 상태로 절환하여 그 개방 상태를 개방 유지 시간(Tx)이 경과되는 동안 유지한 후에 차폐 상태로 복귀하도록, 셔터 기구(17)의 동작을 제어하도록 구성되고, 변경 명령 정보를 기초로 하여, 상기 개방 유지 시간(Tx)을 변경 조정하도록 구성되어 있다.

이 개방 유지 시간(Tx)은 피계측물의 품종 차이에 따라서 변경시키는 구성으로 되어 있다. 설명을 가하면, 예를 들어 온주귤이면 빛이 비교적 투과하기 쉽기 때문에 비교적 단시간(10 msec 정도)으로 설정하고, 이요(지금의, 에히메껭) 귤이면 빛이 투과하기 어렵기 때문에 약간 장시간(30 msec 정도)으로 설정한다.

이러한 품종의 차이에 의한 동작 조건의 설정은, 작업원이 인위적으로 행하는 구성으로 되어 있다. 즉, 도9에 도시한 바와 같이 품종의 차이에 따라서 설정 위치를 인위적으로 절환하는 절환 조작구(C)가 설치되고, 이 절환 조작구(C)의 설정 정보가 제어부(3)에 입력되고, 제어부(3)는 그 설정 정보에 따라서 개방 유지 시간(Tx)을 변경 조정하는 구성으로 되어 있다.

또한, 이러한 동작 조건의 설정에 따라서, 상기한 바와 같은 필터 절환 기구를 조작하여 분광기(18)에 입사하는 빛의 광량을 변경 조정하는 처리도 행하게 된다.

또한, 동작 제어 수단(101)은 상기 광량 검출 센서(19)에 의해 검출되는 수광량, 즉 피계측물의 광 투과량의 실측치의 변화를 기초로 하여, 피계측물이 계측 부위에 도달하였는지 여부를 검출하도록 되어 있고, 피계측물이 도달한 것을 검출하면 셔터 기구(17)를 개방 상태로 절환하고, 상기 개방 유지 시간(Tx)만큼 개방 상태를 유지한 후에, 셔터 기구(17)를 차폐 상태로 절환하여 계측 처리를 종료하는 구성으로 되어 있다.

구체적으로 설명하면, 도25에 상기 광량 검출 센서(19)의 검출치의 시간 경과에 수반하는 변화 상태를 나타내고 있다. 피계측물이 도달할 때까지는 투광부(1)로부터 투사되는 빛에 따라 거의 최대치가 출력되어 있지만, 피계측물(M)이 계측 부위에 도달하면 계측용 빛이 차단되어 광량 검출 센서의 검출치(수광량)가 감소하기 시작하여 검출치가 미리 설정한 설정치 이하에까지 감소할 때(t1)에, 피계측물이 계측 부위에 도달한 것이라고 판단하고, 그 시점으로부터 설정 시간이 경과되었을 때(t2)에, 셔터 기구(17)를 개방 상태로 절환한다. 그리고, 상기 개방 유지 시간(Tx)만큼 개방 상태를 유지한 후에, 셔터 기구(17)를 차폐 상태로 절환하는 것이다.

또, 이러한 계측 처리를 실행하고 있을 때에, 반송 컨베이어(4)가 이상 정지한 바와 같은 경우에는 투광부(1)에 있어서의 광량 조절판(8)을 차단 상태로 절환하여 이동 정지하고 있는 피계측물에 장시간, 광원으로부터의 강한 빛이 조사되는 것을 방지시키도록 하고 있다.

[통상 데이터 계측 처리에 관한 또 다른 실시 형태]

도26에, 본 실시 형태에 있어서의 동작의 타이밍 차트를 나타내고 있다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 통과 검출 센서(50)와 마찬가지인 검출 센서에 의해 받침 접시(71) 또는 피계측물이 계측 대상 부위에 대해 설정 거리 전방의 위치로 반송되어 온 것이 검출되면, 그 시점으로부터 설정 지연 시간(T7)이 경과된 후에, 수광 센서(23)에 의한 계측용의 전하 축적 처리를 개시하도록 구성되고, 또한 그 전하 축적 처리를 행하는 조금 앞으로부터 셔터 기구(17)를 차폐 상태로부터 개방 상태로 절환하고, 설정 시간(T8)이 경과된 후에 셔터 기구(17)를 개방 상태로부터 차폐 상태로 절환하게 되어 있다.

또, 본 실시 형태에서는 수광 센서(23)는, 피계측물이 통과마다 축적 전하의 판독을 행하는 것은 아니며, 설정 시간(T9)(예를 들어 수십 msec)이 경과될 때마다 축적 전하의 판독 처리를 반복 행하도록 하여 잔류 전하를 적게 하도록 하면서, 피계측물의 통과가 검출되면, 그 타이밍에서 반복 처리를 리셋하여 축적 전하의 판독 처리를 실행하는 구성으로 되어 있다.

[그 밖의 다른 실시 형태]

(1) 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 판별하는 구성으로서는, 상기 통과 검출 센서에 의해 피계측물이 계측 부위에 도달하였는지 여부를 직접 검출하는 구성으로 해도 좋다. 즉, 통과 검출 센서로 피계측물의 반송 방향 상측 부위를 검출하는 검출 위치를, 수광 센서에 의한 수광 부위보다도 약간만 반송 방향 상측에 위치시켜 통과 검출 센서에 의해 피계측물의 반송 방향 상측 부위가 검출되면, 즉시 상기 계측용 전하 축적 처리를 실행하는 구성이다.

(2) 상기 피계측물 검출 수단으로서는, 예를 들어 반송 거리 계측 수단으로서의 로터리 인코더의 검출 정보만을 기초로 하여, 반송 컨베이어가 설정 거리 이동할 때마다 피계측물이 계측 부위에 도달한 것으로 판별하는 등 각종의 구성으로 실시해도 좋다.

(3) 피계측물 품종의 판별을 행하기 위해서는, 예를 들어 수광부에 의해 계측되는 계측 분광 스펙트럼 데이터의 계측 결과를 기초로 하여, 품종을 판별하여 자동적으로 품종의 차이에 의한 동작 조건의 설정을 행하도록 해도 좋다. 예를 들어, 미리 계측 대상이 되는 복수의 과채류에 대해 계측 분광 스펙트럼 데이터를 계측하여 그 특징을 조사해 두고, 피계측물을 계측할 때에 그 특징을 기초로 하여 품종을 판별하도록 해도 좋다.

(4) 상기 제2 실시 형태에서는, 받침 접시 검출 수단으로서의 받침 접시 검출 센서를 구비하고, 이 받침 접시 검출 센서가 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 검출하면, 즉시 상기 계측용 전하 축적 처리를 실행하는 구성으로 하였다. 그러나, 제1 실시 형태와 같이 받침 접시 검출 센서가 받침 접시의 반송 방향의 선두 위치가 전방 위치에 도달한 것을 검출하고 나서 로터리 인코더의 검출 정보를 기초로 하여 피계측물이 계측 부위에 도달한 것을 판별하는 구성으로 해도 좋다.

(5) 상기 제2 실시 형태에서는, 받침 접시가 무단 회전대에 적재되는 프리 캐리어식으로 구성하였지만, 무단 회전대에 설정 피치마다 연결되는 구성으로 해도 좋다.

(6) 상기 제1 실시 형태에서는, 투광부와 수광부가 계측 부위의 좌우 양측부로 나누어 배치되는 구성의 것을 예시하였지만, 이러한 구성 대신에 투광부와 수광부가 계측 부위의 상하 양측부로 나누어 배치되는 구성으로 해도 좋다.

(1) 상기 실시 형태에서는, 계측부로서의 수광부에 1024개의 단위 수광부(23a)를 구비하고, 특정한 파장 영역 680 내지 990 ㎚의 범위의 빛이 입사되는 구성으로서, 상기 연산부로서의 해석 수단이 상기 파장 교정 처리를 실행하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 0.3 ㎚ 정도가 되어 검량식의 작성시 분해능이 2 ㎚가 되도록 하였지만, 이러한 구성 대신에 다음과 같이 구성해도 좋다.

복수의 단위 수광부(23a)로서는 1024개보다도 적은 개수의 단위 수광부(23a)라도 좋고 1024개보다도 많은 개수의 단위 수광부(23a)를 구비하는 구성으로 해도 좋다.

상기 연산부로서의 해석 수단이 상기 파장 교정 처리를 실행하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능으로서는, 0.8 ㎚ 이하로 하면 적절하게 변경시켜 실시해도 좋고, 수광하는 파장 영역으로서는 피계측물의 품질을 평가하기 위한 파장을 구비하고 있는 것이면 상기 영역으로 한정되지 않으며 적절하게 변경시켜 실시하도록 해도 좋다.

검량식의 작성시 분해능으로서, 2 ㎚마다 얻어진 수광 정보에 의해 검량식을 작성하는 대신에, 2 ㎚ 이상이 큰 간격으로 얻어진 수광 정보를 이용하여, 다시 말해 상기 실시 형태보다도 더 큰 분해능에 의해 검량식을 작성하도록 해도 좋다.

(7) 상기 제2 실시 형태에서는, 계측 부위의 좌우 양측부에 한 쌍의 투광부를 나누어 배치하고, 계측 부위의 하측에 나오는 빛을 광 파이버로 수광하여 수광부에 이끄는 구성의 것을 예시하였지만, 이러한 구성 대신에 계측 부위의 가로 일측 부위에 1개의 투광부를 배치하는 구성으로 해도 좋고, 광 파이버로 수광함으로써, 계측 부위의 하측에 수광부를 구비하여 수광부에 의해 투과광을 직접 수광하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 투광부와 수광부를 계측 부위의 예를 들어 가로 일측 부위에 나열 배치하여 광 투사 방향에 대해 거의 그것을 반대 방향으로 나오는 빛을 수광하도록 해도 좋다.

(9) 상기 각 실시 형태에서는 투광부의 광원으로서 할로겐 램프를 이용하였지만, 이에 한정되지 않으며, 수은등 및 Ne 방전관 등의 각종의 광원을 이용해도 좋고, 수광부로부터의 수광 센서는 CCD형 라인 센서로 한정되지 않으며 MOS형 라인 센서 등의 다른 검출 수단을 이용하도록 해도 좋다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 상기 연산부로서의 해석 수단이 상기 복수의 단위 수광부(23a)의 수에 따라서 정해지는 상기 수광 정보의 최대 분해능에 의해 상기 파장 교정 처리를 실행하도록 구성하였지만, 이러한 구성으로 한정되지 않으며, 상기 검량식의 작성시 분해능보다도 작은 분해능이면 좋고, 상기 최대 분해능보다도 큰 분해능으로 상기 파장 교정 처리를 실행하도록 해도 좋다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 상기 파장 교정용의 기준체가 광 투과성에 특징을 갖는 특정 파장으로서 2 이상의 특정 파장을 구비하는 것을 예시하였지만, 이러한 구성으로 한정되지 않으며, 광 투과성에 특징을 갖는 특정 파장으로서 1개의 특정 파장을 구비하는 구성으로서, 상기 파장 교정 처리로서 1개의 특정 파장을 수광하는 단위 수광부(23a)를 특정하고, 그 단위 수광부(23a)에 대한 모든 단위 수광부(23a)에 대한 위치 정보와, 특정 파장을 기초로 하여 다른 단위 수광부(23a)가 수광하는 파장을 구하도록 구성해도 좋다.

(4) 상기 실시 형태에서는, 상기 피계측물로부터의 투과 또는 반사광 중 상기 수광부가 수광하는 빛의 광량을 변경 조정 가능한 광량 조정 수단이 구비되어 있는 것을 예시하였지만, 이러한 광량 조정 수단을 구비하지 않은 구성으로 해도 좋다.

(5) 상기 실시 형태에서는, 상기 수광부에 의한 투광 부위 및 수광 부위 각각의 상기 계측 부위에 대한 상대 위치를, 이들이 접근ㆍ이격하는 방향에 따라서 변경 조절 가능한 수평 위치 조절 수단이 구비되어 있는 것을 예시하였지만, 이러한 수평 위치 조절 수단을 구비하지 않고, 투광 부위 및 수광 부위 각각의 상기 계측 부위에 대한 상대 위치를 위치 고정 상태에서 설치하는 것이라도 좋다.

(9) 상기 실시 형태에서는, 상기 피계측물이 상기 계측 부위를 통과하도록, 반송 컨베이어에 의해 반송되는 구성으로 하였지만, 이러한 구성으로 한정되지 않으며, 반송 수단으로서 로봇 핸드에 의해 피계측물을 계측 부위에 공급하는 것이라도 좋고, 또한 반송 수단에 의해 공급하는 대신에 인위 조작에 의해 피계측물을 공급하는 것이라도 좋다.

(10) 상기 각 실시 형태에서는, 피계측물(M)의 내부 품질로서 당도나 산도를 예시하였지만, 이에 한정되지 않으며, 음식 맛의 정보 등 그 이외의 내부 품질을 계측해도 좋다.

본 발명의 과채류의 품질 평가치는, 예를 들어 귤이나 사과 등의 과채류에 있어서의 품질, 예를 들어 당도나 산도 등의 내부 품질을 비파괴 상태에서 계측하는 데 이용 가능하다.

Claims (13)

1. 계측 부위에 위치하는 피계측물(M)로서의 과채류에 대해 빛을 투사하는 투광부(1)와, 상기 피계측물(M)로부터의 투과광 또는 반사광을 전하 축적형의 수광 센서(23)에 의해 수광하여 품질 평가용의 수광 정보를 얻는 수광부(2)와, 상기 피계측물(M)을 상기 계측 부위를 경유하여 반송하는 반송 수단과, 상기 수광부(2)의 상기 수광 정보를 기초로 하여 피계측물(M)의 내부 품질 정보를 구하고, 각부의 동작을 제어하는 제어 수단을 구비하여 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치이며,

   상기 제어 수단이, 피계측물(M)이 상기 계측 부위에 존재하지 않을 때 및 피계측물(M)이 상기 계측 부위에 존재해도 상기 품질 평가용의 수광 정보의 취득이 종료되어 있을 때는, 축전 개시 타이밍으로부터 축전용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서(23)에 전하를 축적시키고, 그 후 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서(23)에 축적된 전하를 방출시키는 전하 축적 방전 처리를 반복 실행하고,

   상기 반송 수단에 의해 반송되는 상기 피계측물(M)이 상기 계측 부위에 도달하면, 그 때부터 방전용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서(23)에 축적된 전하를 방출시키고, 그 후 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 상기 수광 센서(23)에 상기 품질 평가용의 수광 정보로서 이용하는 전하를 축적시키는 계측용 전하 축적 처리를 실행하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피계측물(M)로부터의 투과광 또는 반사광이 상기 수광 센서(23)에 의해 수광되는 것을 허용하는 개방 상태와 수광되는 것을 저지하는 차폐 상태로 절환 가능한 입사 상태 절환 수단(17)이 구비되고,

   상기 제어 수단이, 상기 피계측물(M)이 상기 계측 부위에 도달하면, 상기 차폐 상태로부터 상기 개방 상태로 절환하고, 또한 그 개방 상태를 상기 계측용 설정 시간이 경과될 때까지 유지한 후에 상기 차폐 상태로 복귀하도록 상기 입사 상태 절환 수단(17)의 동작을 제어하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반송 수단이, 상기 피계측물(M)을 받침 접시(71) 상의 특정 위치에 적재한 상태로 반송하도록 구성되고,

   상기 제어 수단이, 상기 받침 접시(71)의 반송 방향의 선두 위치가 설정 위치에 도달한 것을 검출하는 받침 접시 검출 수단(73)을 구비하고, 이 받침 접시 검출 수단(73)의 검출 정보를 기초로 하여 상기 피계측물(M)이 상기 계측 부위에 도달한 것을 판별하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단이, 상기 반송 수단에 의해 반송되는 피계측물(M)의 반송 방향의 선두 위치가 상기 계측 부위보다도 반송 방향 상측에 위치하는 전방 위치에 도달한 것을 검출하는 피계측물 검출 수단(50)과, 상기 반송 수단에 의한 상기 피계측물(M)의 반송 거리를 계측하는 반송 거리 계측 수단(19)을 구비하여 구성되고,

   상기 피계측물 검출 수단(50)의 검출 정보를 기초로 하여 상기 피계측물(M)의 상기 선두 위치가 상기 전방 위치에 도달한 것을 검출하고 나서 상기 반송 거리 계측 수단(19)의 검출 정보를 기초로 하여 상기 피계측물(M)이 상기 계측 부위에 도달한 것을 판별하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
5. 계측 부위에 위치하는 피계측물(M)에 근적외역의 빛을 투광부(1)로부터 투사하고, 피계측물(M)로부터의 투과 또는 반사광을 분광하여 복수의 단위 수광부(23a)에 의해 수광하는 수광부(2)와,

   상기 피계측물(M)로서 과채류를 계측하였을 때의 상기 수광부(2)부터의 수광 정보와 미리 작성한 과채류 품질 평가용의 검량식을 기초로 하여 과채류의 품질 평가치를 구하는 품질 평가 처리를 행하는 연산부(100)가 설치되고,

   상기 연산부(100)가 상기 품질 평가 처리 대신에 상기 피계측물(M)로서, 근적외역의 빛 중의 특정 파장에 대해 광 투과성에 특징을 갖는 파장 교정용의 기준체를 계측하였을 때 상기 수광부(2)로부터의 수광 정보를 기초로 하여 상기 복수의 단위 수광부(23a)의 각각이 수광하는 파장을 특정하는 파장 교정 처리를 행하는 상태로 절환하여 가능하게 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치이며,

   상기 복수의 단위 수광부(23a)의 수에 따라서 정해지는 상기 수광 정보의 최대 분해능보다도 큰 분해능으로 상기 수광 정보를 이용하여 상기 검량식이 작성되고,

   상기 연산부(100)가 상기 파장 교정 처리를 상기 검량식의 작성시 분해능보다도 작은 분해능으로 상기 수광 정보를 이용하여 행하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 연산부(100)가 상기 수광 정보의 최대 분해능에 의해, 상기 파장 교정 처리를 실행하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 파장 교정용의 기준체(84)가 상기 특정 파장으로서, 2 이상의 특정 파장을 구비하도록 구성되고,

   상기 연산부(100)가 상기 파장 교정 처리로서, 상기 복수의 단위 수광부(23a) 중에, 상기 복수의 특정 파장을 수광하는 복수의 단위 수광부(23a)를 특정하고, 상기 특정한 복수의 단위 수광부(23a)에 대한 모든 단위 수광부(23a)에 대한 위치 정보와, 상기 특정 파장을 기초로 하여 다른 단위 수광부(23a)가 수광하는 파장을 구하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 수광부(2)가 1024개의 상기 단위 수광부(23a)에 의해, 상기 특정 파장을 포함하는 소정의 파장 대역의 빛을 수광하도록 구성되고,

   상기 연산부(100)가 상기 파장 교정 처리를 실행할 때에, 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 0.8 나노미터 이하로 설정되고, 또한 상기 검량식을 작성할 때 피계측물(M)의 품질 평가치를 구하기 위해 상기 분광된 빛의 파장을 특정할 때의 파장 분해능이 2 나노미터 이상으로 설정되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 피계측물(M)로부터의 투과 또는 반사광 중 상기 수광부(2)가 수광하는 빛의 광량을 변경 조정 가능한 광량 조정 수단(E)이 구비되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
10. 제5항에 있어서, 상기 투광부(1)에 의한 투광 부위 및 상기 수광부(2)에 의한 수광 부위 각각의 상기 계측 부위에 대한 상대 위치를, 이들이 접근 및 이격하는 방향에 따라서 변경 조절 가능한 수평 위치 조절 수단(30)이 구비되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
11. 제5항에 있어서, 상기 피계측물(M)로부터의 투과 또는 반사광이 상기 각 단위 수광부(23a)에 의해 수광되는 것을 허용하는 개방 상태와, 상기 피계측물(M)로부터의 투과 또는 반사광이 상기 각 단위 수광부(23a)에 의해 수광되는 것을 저지하는 차폐 상태로 절환 가능한 입사 상태 절환 수단(17)과,

    각부의 동작을 제어하는 동작 제어 수단(101)이 구비되고,

    상기 동작 제어 수단(101)이 상기 피계측물(M)이 상기 계측 부위에 위치하는 상태에 있어서, 상기 차폐 상태로부터 상기 개방 상태로 절환하여 그 개방 상태를 개방 유지 시간이 경과되는 동안 유지한 후에 상기 차폐 상태로 복귀하도록 상기 입사 상태 절환 수단(17)의 동작을 제어하고, 상기 입사 상태 절환 수단(17)이 상기 개방 상태를 유지하고 있는 동안에 상기 피계측물(M)로부터 얻어진 빛을 상기 각 단위 수광부(23a)에 의해 수광하는 계측 처리를 실행하도록 상기 수광부(2)의 동작을 제어하도록 구성되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
12. 제5항에 있어서, 상기 피계측물(M)을, 상기 계측 부위를 경유하여 반송하는 반송 수단이 구비되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 계측 부위에 상기 반송 수단에 의해 반송되는 상기 피계측물(M)이 통과하는 것을 허용하면서, 상기 투광부(1)로부터 투사한 빛 중 상기 피계측물(M)을 투과하지 않고 상기 각 단위 수광부(23a)에 입사하고자 하는 회전광을 차단하는 차광 수단(90)이 구비되어 있는 과채류의 품질 평가 장치.