(57)【要約】  青果物の損傷に基づいて青果物を選別する方法および装置が開示される。ビームエミッタ（１０２Ａ、１０２Ｂ）は、青果物の外面に向けて照明光を放射する。ビーム検出器（１０４Ａ、１０４Ｂ）は、照明光に対応して青果物が生成した反射光のほぼ単一波長を検出する。制御ユニットは（１０６）は、反射光に応じて損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定する。制御ユニット（１０６）は、損傷の判定に応じて青果物に損傷分類区分を割り当てる。
2007514526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青果物の損傷に基づいて青果物を選別する方法であって、
青果物の外面に向けて照明光を放射するステップと、
前記照明光に対応して前記青果物が生成した反射光のほぼ単一波長を検出するステップと、
前記反射光に応じて損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定するステップと、
前記損傷の判定に応じて前記青果物に損傷分類区分を割り当てるステップと
を含む、青果物の損傷に基づく青果物選別方法。
【請求項２】
照明光を放射する前記ステップは、
ほぼ単一波長を有する照明光を放射することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記反射光に応じて損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定する前記ステップは、
前記青果物の腐敗、収穫前の機械的損傷、収穫後の機械的損傷、傷、茎、花、堅さ又は含水量の内の少なくとも１つについて、存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記反射光に関する情報を保存するステップと、
該保存情報に応じて前記青果物の表面の画像を生成するステップと、
該生成画像に応じて前記青果物に損傷分類区分を割り当てるステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記青果物の前記損傷分類区分に基づいて、前記青果物を２つ以上の所定場所の１つに送るステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記青果物は、柑橘類以外の果物、野菜、豆果及び柑橘類果物の内の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記単一波長は、ほぼ９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記青果物の損傷は、反射光として、前記青果物の無傷外面より少ない照明光を反射する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記反射光に応じて損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定する前記ステップ、及び前記損傷の判定に応じて前記青果物に損傷分類区分を割り当てる前記ステップは、８０ｍｓ以下の時間間隔内で成し遂げられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記保存情報に応じて前記青果物の表面の画像を生成する前記ステップは、
前記青果物を所定の回転速度で軸を中心にして回転させるステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記照明光に対応して前記青果物が生成した反射光のほぼ単一波長を検出する前記ステップは、
前記青果物を第１移動方向に移動させるステップと、
該第１移動方向に対して垂直な線にほぼ沿って前記反射光を検出するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
青果物に損傷がないかを検査する装置であって、
青果物に第１照明光を当てるための第１ビームエミッタと、
前記青果物からの第１反射光のほぼ単一波長を検出し、且つそれに応じて第１反射信号を生成する第１ビーム検出器と、
少なくとも１つの第１反射信号を受け取り、且つそれに応じて前記青果物に損傷分類区分を割り当てる制御ユニットと
を備え、
前記制御ユニットは、前記第１反射信号に応じて損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定し、且つ該損傷の判定に応じて前記青果物に損傷分類区分を割り当てる、青果物損傷検査装置。
【請求項１３】
前記青果物に第２照明光を当てるための第２ビームエミッタと、
前記青果物からの第２反射光のほぼ単一波長を検出し、且つそれに応じて第２反射信号を生成する第２ビーム検出器と
を有し、前記制御ユニットは、第１反射信号及び第２反射信号の内の少なくとも一方を受け取り、且つそれに応じて前記青果物に前記損傷分類区分を割り当てる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御ユニットは、前記第１反射信号に応じて前記青果物の画像を生成する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記青果物は、所定の回転速度で軸を中心にして回転させられ、前記制御ユニットは、前記青果物の外面のほぼ全体の画像を生成する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御ユニットは、プロセッサ、メモリ及び少なくとも１つのソフトウェア命令を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記制御ユニットは、前記第１反射信号及び前記第２反射信号に応じて前記青果物の画像を生成する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記制御ユニットは、ビームエミッタ制御、ビーム検出器制御、反射信号保存、反射信号結合、反射信号分析、画像生成、損傷評価、損傷分類区分割り当て及び青果物経路指定の内の少なくとも１つのためのソフトウェア命令を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
１つ又は複数の青果物を搬送して前記第１ビームエミッタ及び前記第１ビーム検出器を通過させるコンベヤシステムを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】
前記コンベヤシステムは、各青果物が前記第１ビームエミッタ及び前記第１ビーム検出器を通過するとき、その青果物を所定速度で軸を中心にして回転させる機能を有する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１ビームエミッタは、ほぼ単一波長の第１照明光を与える、請求項１２に記載の装置。
【請求項２２】
前記第２ビームエミッタは、ほぼ単一波長の第２照明光を与える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１ビームエミッタは、レーザ、発光ダイオード、広域スペクトルランプ及びフィルタ付き広域スペクトルランプの内の少なくとも１つであり、前記第１ビーム検出器は、フォトダイオード、カメラ、フィルタ付きカメラ及びＣＣＤセンサの内の少なくとも１つである、請求項１２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１ビームエミッタは、ダイオードタイプのレーザである、請求項１２に記載の装置。
【請求項２５】
前記第２ビームエミッタは、レーザ、発光ダイオード、広域スペクトルランプ及びフィルタ付き広域スペクトルランプの内の少なくとも１つであり、前記第２ビーム検出器は、フォトダイオード、カメラ、フィルタ付きカメラ及びＣＣＤセンサの内の少なくとも１つである、請求項１３に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２ビームエミッタは、ダイオードタイプのレーザである、請求項１３に記載の装置。
【請求項２７】
前記第１反射光の前記単一波長は、ほぼ９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内である、請求項１２に記載の装置。
【請求項２８】
前記第２反射光の前記単一波長は、ほぼ９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内である、請求項１３に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１反射光の前記単一波長は、９８０ｎｍである、請求項１２に記載の装置。
【請求項３０】
前記第２反射光の前記単一波長は、９８０ｎｍである、請求項１３に記載の装置。
【請求項３１】
前記青果物は、柑橘類以外の果物、野菜、豆果及び柑橘類果物の内の少なくとも１つである、請求項１２に記載の装置。
【請求項３２】
前記損傷は、前記青果物の腐敗、収穫前の機械的損傷、収穫後の機械的損傷、傷、茎、花、堅さ又は含水量の内の少なくとも１つである、請求項１２に記載の装置。
【請求項３３】
前記青果物の損傷は、第１反射光として、前記青果物の無傷外面より少ない第１照明光を反射する、請求項１２に記載の装置。
【請求項３４】
前記青果物の損傷は、第２反射光として、前記青果物の無傷外面より少ない第２照明光を反射する、請求項１３に記載の装置。
【請求項３５】
前記コンベヤシステムは、前記青果物の前記損傷分類区分に基づいて、前記青果物を２つ以上の所定場所の１つに送る、請求項１９に記載の装置。
【請求項３６】
前記第１ビームエミッタは、青果物移動方向に対して垂直な線状の第１照明光を与える、請求項１２に記載の装置。
【請求項３７】
前記第１ビームエミッタは、所定経路に沿って点状の第１照明光を走査すること、及び第１光源からの前記第１照明光を光学装置を貫通させることによって線状の第１照明光を同時に形成すること、の内の少なくとも１つにより、前記線状の第１照明光を与える、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記第１ビーム検出器は、青果物移動方向に対して垂直な線状の第１反射光を検出し、前記制御ユニットは、複数の第１反射信号を結合し、それに応じて前記青果物の損傷の判定を行う、請求項１２に記載の装置。
【請求項３９】
前記第１ビーム検出器は、第１反射光の領域を検出する、請求項１２に記載の装置。
【請求項４０】
前記第２ビームエミッタは、青果物移動方向に対して垂直な線状の第２照明光を与える、請求項１３に記載の装置。
【請求項４１】
前記第２ビームエミッタは、所定経路に沿って点状の第２照明光を走査すること、及び第２光源から前記第２照明光を光学装置を貫通させることにより線状の第２照明光を同時に形成すること、の内の少なくとも１つにより、前記線状の第２照明光を与える、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記第２ビーム検出器は、青果物移動方向に対して垂直な線状の第２反射光を検出し、前記制御ユニットは、複数の第１反射信号及び複数の第２反射信号を結合し、それに応じて前記青果物の表面のほぼ全体について損傷の判定を行う、請求項１３に記載の装置。
【請求項４３】
前記第２ビーム検出器は、第２反射光の領域を検出する、請求項１３に記載の装置。
【請求項４４】
損傷に基づいて青果物を選別する装置であって、
ほぼ単一波長の光に応じて、前記青果物の表面の損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定する手段と、
前記損傷の判定に応じて前記青果物を２つ以上の損傷分類区分の１つに選別する手段と
を備える損傷に基づく青果物選別装置。
【請求項４５】
前記判定する手段は、ほぼ単一波長の照明光を生成する手段、及びほぼ単一波長の反射光を検出する手段の内の少なくとも一方を含む、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記単一波長は、ほぼ９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内である、請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
前記青果物は、柑橘類以外の果物、野菜、豆果及び柑橘類果物の内の少なくとも１つである、請求項４４に記載の装置。
【請求項４８】
前記損傷は、前記青果物の腐敗、収穫前の機械的損傷、収穫後の機械的損傷、傷、茎、花、堅さ又は含水量の内の少なくとも１つである、請求項４４に記載の装置。
【請求項４９】
前記青果物の損傷は、前記青果物の無傷外面より少ない単一波長の光を反射する、請求項４４に記載の装置。
【請求項５０】
前記青果物の表面を前記判定する手段に露出させるように、前記判定する手段に対して前記青果物を移動させる手段を含む、請求項４４に記載の装置。
【請求項５１】
前記移動させる手段は、前記青果物を所定速度で軸を中心にして回転させる、回転させる手段を含む、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
青果物の損傷を検出するために該青果物を走査する装置であって、
前記青果物に照明光を当てるための少なくとも１つのビームエミッタと、
前記青果物からの反射光を検出し、且つそれに応じて少なくとも１つの反射信号を生成する少なくとも１つのビーム検出器と、
前記少なくとも１つの反射信号を受け取り、且つそれに応じて青果物画像を生成する制御ユニットと
を備え、
前記反射光は、ほぼ単一波長を有し、前記青果物の損傷は、前記青果物画像に応じて検出される、青果物損傷検出用の青果物走査装置。
【請求項５３】
前記ビームエミッタは、レーザである、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記単一波長は、ほぼ９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内である、請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記制御ユニットは、複数の反射信号を結合し、前記青果物の表面のほぼ全体の青果物画像を生成する、請求項５２に記載の装置。
【請求項５６】
前記少なくとも１つのビーム検出器は、検出線にほぼ沿って前記反射光を検出する、請求項５２に記載の装置。
【請求項５７】
前記青果物は、前記検出線に対してほぼ垂直な製品ラインに沿って移動している、請求項５６に記載の装置。
【請求項５８】
前記青果物は、所定の回転速度で軸を中心にして回転させられ、それによって、前記青果物の表面の青果物画像を生成する、請求項５２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、一般的に、青果物（plant products）の損傷を検出する方法及び装置に関し、特に、ほぼ単一波長の光を使用し、且つ損傷分類区分によって青果物を選別する柑橘類果物腐敗検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
青果物処理産業では、多くの場合に大量の青果物が、閉鎖空間内に詰められた状態で一緒に保管され、且つ／又は輸送される。詰められた青果物の１つ又は複数が、わずかな量であっても腐敗による損傷を受けている場合、ぎっしり詰められた状態であることにより、その腐敗が他の青果物に急速に広がる場合が多い。さらに、青果物の収穫前又は収穫後の機械的損傷、例えば破裂又は切り傷により、腐敗は、青果物の外面が完全で無傷である場合より急速に青果物を傷めるであろう。腐敗した青果物は、非衛生的であり、且つ消費者にとって魅力的でないので、政府の規則により、人間の食用の青果物の腐敗が最小量であることが必要とされる。政府の規定レベルを超える腐敗が存在すると、青果物の積み荷全体が小売業者又は消費者によって拒否される可能性があるから、腐敗は、青果物生産者にとって非常に高コストになるであろう。
【０００３】
青果物の処理者又は梱包者は、青果物を輸送用に梱包する前に、青果物の腐敗、収穫前の機械的損傷(mechanical damage)、収穫後の機械的損傷、傷(blemishes)、茎、花、堅さ又は含水量（以下の説明では包括的に「損傷」と呼ぶ）を少なくとも部分的に検出し、且つさらには区別し、それにより、１つの青果物上の小さな点状の腐敗が積み荷全体に広がらないようにすることが、極めて重要である。従来、損傷の検出は、熟練した検査員によって行われていた。しかし、どんなまじめな検査員にも不注意な瞬間があり、また長時間にわたる反復的で面白くない検査作業により、検査員の眼力の鋭さが鈍る可能性がある。さらに、非効率的な視角、損傷の非常に小さい面積／量、又は青果物の自然な色に似た色の損傷のために、損傷を検査員が確認することが非常に困難な場合があり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
青果物の損傷又は異物を検出するために、多くの異なったスキームが提案されてきた。例えば、１９７６年１月６日にコンウェィ（Conway）他に付与された米国特許第３９３０９９４号の明細書は、赤外線を使用して青果物を貫通させ、それにより、内部損傷を評価するシステムを開示している。しかしながら、同一種類でも青果物の寸法、形状及び密度に自然なばらつきがあるため、青果物を通る光の透過は、信頼できる結果を生じるほどには均一ではなく、またいずれのそのような検査システムも、高い割合で「不良」青果物を確実に排除するために、多くの「良好な」青果物を廃棄しなければならない。
【０００５】
代替スキーム及び装置が、１９９６年１月３０日にサタケ（Satake）他に付与された米国特許第５４８７４７２号（以下の説明では’４７２号特許と呼ぶ）の明細書に示されている。’４７２号特許の装置は、青果物の外面の損傷を検出するために反射光を使用する。反射光は、青果物の損傷を目立たせるように特別に選択された多重波長を有する。残念ながら、スペクトル又は多重波長を使用することは、このタイプの検査システムのコスト、寸法及び複雑さを大きく増加させ、また許容可能な花、茎及び青果物の自然な傷が誤った積極的損傷走査（a false positive damage scan）を発生させ、結果的に良好な青果物の廃棄を生じる確率を高める。さらに、’４７２号特許の装置では、青果物がベルトコンベヤ上に載置された状態で検査システムを通過するので、ベルトが邪魔して青果物の一部が見えないため、青果物の表面のほぼ全体を完全に検査することができない。
【０００６】
本発明は、上記の問題の１つ又は複数を克服することを目指す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［発明の概要］
本発明の一実施形態では、青果物の損傷に基づいて青果物を選別する方法が開示されている。本発明は、青果物の外面に向けて照明光を放射するステップと、照明光に対応して青果物が生成した反射光のほぼ単一波長を検出するステップと、反射光に応じて損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定するステップと、損傷の判定に応じて青果物に損傷分類区分を割り当てるステップとを含む。
【０００８】
本発明の一実施形態では、青果物の損傷に基づいて青果物を選別する装置が開示されている。本装置は、第１ビームエミッタと、第１ビーム検出器と、制御ユニットとを備える。第１ビームエミッタは、青果物に第１照明光を当てる。第１ビーム検出器は、青果物からの第１反射光のほぼ単一波長を検出し、それに応じて第１反射信号を生成する。制御ユニットは、少なくとも１つの第１反射信号を受け取り、それに応じて青果物に損傷分類区分を割り当てる。制御ユニットは、第１反射信号に応じて損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを決定し、その損傷の判定に応じて青果物に損傷分類区分を割り当てる。
【０００９】
本発明の一実施形態では、損傷に基づいて青果物を選別する装置が開示されている。本装置は、ほぼ単一波長の光に応じて、青果物の表面の損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つを判定する手段と、その損傷の判定に応じて青果物を２つ以上の損傷分類区分のうちの１つに選別する手段とを有する。
【００１０】
本発明の一実施形態では、青果物の損傷を検出するために青果物を走査する装置が開示されている。本装置は、少なくとも１つのビームエミッタと、少なくとも１つのビーム検出器と、制御ユニットとを有する。ビームエミッタは、青果物に照明光を当てる。ビーム検出器は、青果物からの反射光を検出し、且つそれに応じて少なくとも１つの反射信号を生成する。制御ユニットは、少なくとも１つの反射信号を受け取り、且つそれに応じて青果物画像を生成する。反射光は、ほぼ単一波長を有し、青果物の損傷は、青果物画像に応じて検出される。
【００１１】
本発明のさらなる理解を得るために、添付図面を参照することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［発明の詳細な説明］
本発明の好適な実施形態は、青果物の損傷の検出及び損傷の判定に基づいた青果物の選別を行う方法及び装置を提供する。青果物は、任意の適当な柑橘類以外の果物、野菜、豆果、柑橘類の果物等でよいが、本明細書では包括的に「青果物」と記載する。図１は、本発明の一実施形態による検査システム１００を示す。検査システム１００は、少なくとも１つのビームエミッタ１０２と、少なくとも１つのビーム検出器１０４とを有する。図１に示された実施形態は、２つのビームエミッタ１０２Ａ、１０２Ｂと２つのビーム検出器１０４Ａ、１０４Ｂとを有するが、本発明では任意の適当な数のビームエミッタ１０２又はビーム検出器１０４を使用することができる。さらに、ビームエミッタ１０２及びビーム検出器１０４は、図１に示されているように一致した対（matched pairs）にして設ける必要はない。例えば、単一のビームエミッタ１０２がブロードビームを目標領域すなわち検査場所に浴びせ、複数のビーム検出器１０４がそれぞれ検査場所の所定部分を監視することができるであろう。これにより、同一青果物の複数の画像を生成して、後に組み合わせて処理することができる。
【００１３】
ビームエミッタ１０２は、レーザ、発光ダイオード、広域スペクトルランプ、フィルタ付き広域スペクトルランプ又は任意の他の適当なビームエミッタ１０２又はエミッタ１０２の組み合わせの内の少なくとも１つでよい。任意選択であるが、エミッタ（複数可）１０２は、追加の光学素子（レンズ、偏光子等）を備えることができる。好ましくは、ビームエミッタ１０２は、ほぼ単一波長の波長出力を有するダイオードタイプの赤外線レーザである。
【００１４】
当該技術分野では既知であるように、「単一波長レーザ」は、実際には、ほぼ列挙された波長(recited wavelength)で最大出力を有し、且つその最大値から低下する出力レベルの出力スペクトルを有する一定幅の波長の光を放射する。さらに、列挙された波長は、また、通常の工業用許容値内で指定され、本発明の妨げにならない。従って、「ほぼ」単一波長の出力を有するレーザは、特許請求の範囲によって定められるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、単一波長と異なる波長を有する限定量の光を発することもできる。
【００１５】
また、好ましくは、単一波長は、９００ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲内にあり、さらに好ましくは９８０ｎｍであるが、この理由は、そのような波長が、後述する特性を有することが実験から分かっているからである。任意選択で、ビームエミッタ１０２は、ビームを所定経路に沿って走査させるか、同時に線の形をとるようにビームを光学装置に通すか、又は任意の他の適当な方法によって、放射方向に対して垂直な線にほぼ沿って照明するナロービームを放射できるようにすることができる。一般的に、ビームエミッタは、ビーム検出器１０４のタイプに合わせて変えることができるが、ビーム検出器（複数可）１０４の視野（「ＦＯＶ」）を適当に照明できなければならない。
【００１６】
ビーム検出器１０４は、フォトダイオード、光センサ、カメラ、フィルタ付きカメラ、ＣＣＤセンサ又は任意の他の適当なタイプの検出器１０４又は検出器１０４の組み合わせのうちの少なくとも１つでよい。ビーム検出器（複数可）１０４は、追加の光学素子（レンズ、偏光子、フィルタ、格子又はプリズムのような測光ユニット等）を備えることができる。スペクトルを発生するビームエミッタ１０２を使用する場合、ビーム検出器１０４にフィルタを装備し、それにより、上述したようにほぼ単一波長の光だけがビーム検出器１０４によって検出されるようにしてもよい。任意選択であるが、ビーム検出器１０４が、一次元の検出線にほぼ沿ってビームを検出するようになっており、例えばビーム検出器１０４は「線走査」カメラであることができる。本明細書では、検出システム１００は、そのような検出線にほぼ沿ってビームを検出するように説明されている。代替として、例えば、「面走査(area scan）」カメラをビーム検出器１０４として使用し、検査システム１００のソフトウェア及び光学素子を適当に変更するとき等では、ビーム検出器１０４のＦＯＶを二次元の領域にすることができるであろう。当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記線走査ビーム検出器１０４の代わりに面走査ビーム検出器１０４を容易に使用することができるであろう。
【００１７】
ビーム検出器１０４Ａ、１０４Ｂからの情報は、マルチプレクサ１１９等の既知の装置を使用することによって、単一のデータストリームに結合されることができる。ビームエミッタ１０２Ａ、１０２Ｂ、ビーム検出器１０４Ａ、１０４Ｂ、マルチプレクサ１１９、コンベヤシステム１１４及び選別システム１１６の組み合わせを単一の処理レーンに対応させてもよい。任意選択であって、図１に点線の矢印で示されているように、それぞれがビームエミッタ、ビーム検出器及びマルチプレクサを有する複数のレーンからの情報を、上記の単一レーンの場合とほぼ同じようにして、既知のコンセントレータ１２０の使用によって結合する、又は部分的に処理することができる。
【００１８】
制御ユニット１０６は、好ましくはプロセッサ、（任意選択であるが、プロセッサと一体化された）メモリ、及び少なくとも１つのソフトウェア命令を含むことにより、任意の適当なやり方で検査システム１００の残り部分に対するインターフェース機能及び処理機能を与える。適当なソフトウェア命令は、ビームエミッタ１０２の制御、ビーム検出器１０４の制御、反射信号の制御、反射信号の結合、反射信号の分析、画像生成、損傷評価、損傷分類区分指定（damage category assignation）、青果物経路指定（plant product routing）又は任意の他の適当な機能のためのプログラミングを含むであろう。制御ユニット１０６は、ビームエミッタ１０２及びビーム検出器１０４の近くに位置しても、遠隔位置に位置してもよい。制御ユニット１０６は、１つの所与の検査システム１００、検査場所又は処理ライン専用でもよく、又は複数の検査システム１００、検査場所又は処理ラインに対応するようにそれを集約化させることもできる。さらに、図１には、制御ユニット１０６が破線内の単一ユニットであるように描かれているが、本発明において、制御ユニット１０６を統合された全体として組み付ける、又は図示されていない構成部品、又は、破線の外に示されている構成部品を除外するように組み付ける必要はない。例えば、本発明と矛盾しないで、ビーム検出器１０４内に信号処理機能の一部を設けることができるであろう。
【００１９】
図１に示された実施形態では、制御ユニット１０６は、コントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）カード１０８を含み、これは、ビームエミッタ１０２を起動するようにゲイン調整器１１０に命令を送る。制御ユニット１０６は、さらに、制御ユニット１０６と検査システム１００の１つ又は複数の他の構成部品との間で既知のように情報の受け渡しを行う、外部部分１１２Ａ及び制御ユニットの内部部分１１２Ｂを含む、少なくとも１つのインターフェース１１２を備える。図１において、インターフェース１１２は、（任意選択で実行されるように、マルチプレクサ１１９及びコンセントレータ１２０を介して）ビーム検出器１０４及びコンベヤシステム１１４から制御ユニット１０６に情報を伝達し、且つ制御ユニット１０６から選別システム１１６に情報を送る。上記の構成に基づき、当業者には理解されるように、複数のビーム検出器１０４及びビームエミッタ１０２を同一又は異なった検査場所で、且つ単一又は複数レーンで使用し、それによって同一又は異なった個々の青果物（複数可）２３０を検査することができ、また、制御ユニット１０６は、青果物（複数可）２３０の損傷を正確に追跡するために個々の検査場所及び／又は青果物（複数可）２３０の間を区別するために必要なソフトウェア及びハードウェアを備えている。単一の青果物２３０の場合、各々が１パケットを形成する幾つかの画像が取得されてもよく、単一の青果物２３０用の幾つかのパケットは、マルチプレクサ１１９によって単一のデータストリームに結合されて、制御ユニット１０６によって処理されるであろう。複数レーン内の青果物２３０の場合、マルチプレクサ１１９から同様な多重化出力を受け取るコンセントレータ１２０に入力されたデータストリームは、制御ユニット１０６に送られて、さらなる処理を受けるであろう。
【００２０】
図１に示される実施形態の制御ユニット１０６は、ビーム検出器１０４から得られて処理された情報の収集、処理及び／又は表示し易さのためのデジタル信号処理（ＤＳＰ）カード１２２も有する。複数のビーム検出器１０４からの情報を図１に示されているように互いに多重化するとき、ＤＳＰカード１２２は、１つ又は複数のラインのビーム検出器１０４からの集約化且つ多重化された情報を、それぞれ１つのビーム検出器１０４に対応する一連の反射信号に分解する多重分離ソフトウェア１１８を有し、その反射信号は、任意の所望の形で保存反射信号１２４Ａ、１２４Ｂとして個別に一時的又は永久的に保存される。例えば、保存反射信号１２４Ａ、１２４Ｂは、データアレイ、デジタル画像又は他の適当な情報群であってもよく、且つ／又は即時処理用に短期メモリに保持されてもよく、又は永久記録保存又は他の目的で長期メモリに保持されてもよい。
【００２１】
次に、保存反射信号１２４Ａ、１２４Ｂは、画像処理アルゴリズム１２６を使用して処理され、この画像処理アルゴリズム１２６は、保存反射信号１２４Ａ、１２４Ｂを分析して、例えば、ある青果物２３０のための検査処理を完了するために、決定モジュール（decision module）１２８内の閾値と比較すべき数字を与える。例示的なロジック１２８において、腐敗閾値を超えているか否かの判定を行い、超えていない場合、処理は終了する。さまざまな決定のために、１つ又は複数の閾値が設定されてもよい。１つ（又は複数）の閾値を超える場合、１つ又は複数のソレノイド起動信号が発生して、インターフェース１１２に送られてもよい。こうして、所与の青果物２３０についての損傷判定結果次第で、制御ユニット１０６は、その青果物２３０を２つ以上の所定場所の１つ、例えば、継続される通常処理、廃棄箱、又は任意の他の所望の目的地等に送るために、１つ又は複数の信号を選別システム１１６に送るであろう。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態の部分斜視図である。検査システム１００の、ビームエミッタ１０２及びビーム検出器１０４を含む部分が示されている。ビームエミッタ１０２及びビーム検出器１０４の相対配置は、図２に示されているようにする必要はなく、また、検査システム１００の所定用途に応じて、適当な間隔及び相対角度を実験的に容易に決定することができる。コンベヤシステム１１４が、青果物２３０を移動方向２３２に（説明し易くするために、移動方向２３２は、検査システム１００に対して「長手」方向であるものとする）、任意の適当なやり方で製品ラインに沿って移動させ、ビームエミッタ１０２及びビーム検出器１０４を通過させる。適当なコンベヤシステム１１４の例として、ローラ（図示）、ベルト、水タンク、プッシャ、重力システム、カップ、傾斜路又はテーブル等の静止表面、又は所望の走査を考慮した任意の他のコンベヤシステム１１４が挙げられるが、青果物２３０を検査システム１００に提供する正確な機構は、本発明にとって大して重要ではない。
【００２３】
好ましくは、青果物２３０の外面のほぼ全体をビームエミッタ１０２及びビーム検出器１０４に露出させるために、コンベヤシステム１１４はまた、青果物２３０が移動方向２３２に移動するとき、各青果物２３０を移動方向２３２に対して垂直な、すなわち横方向の軸を中心にして回転方向２３４に所定の回転速度で回転させる。代替として、青果物２３０の外面の、端部又は側部等の一部分だけをビームエミッタ１０２及びビーム検出器１０４に露出させることができ、青果物２３０を所望通りに見える向きにするために、適当なコンベヤシステム１１４を使用することができるであろう。
【００２４】
図２に示された実施形態では、従動ローラ２３６が青果物２３０を回転方向２３４に回転させる。従動ローラ２３６はまた、集団で送り出されることができる青果物２３０を分離して、検査中の各青果物２３０を従動ローラ２３６の位置によって容易に識別でき、それにより、選別システム１１６に、所定場所に送るために個々の青果物２３０を追跡且つ選別するための方法を与えることができるように機能する。
【００２５】
ビームエミッタ１０２は、検査中の青果物２３０の外面に向けて照明光２３８を放射する。好ましくは、図２に示され、上記したように、照明光２３８は、青果物２３０の移動方向２３２に対して垂直な線状にして与えられるナロービームである。そして、青果物２３０は、照明光２３８に対応して反射光（図示せず）を発生する。好ましくは、反射光は、実質的に青果物２３０の外面によって反射されるが、照明光２３８の波長次第では、反射光が、青果物２３０の薄皮(zest)又は内皮(inner rind)等の、厳密に定義される青果物／空気の接合面の内部にある青果物２３０の部分から少なくとも部分的に反射されることができるであろう。それに関係なく、青果物２３０のこれらの名目上は内部である部分から反射された光は、本発明の目的では「反射光」と見なされ、その理由は、所望の検査システム１００の用途に合わせて、この効果を最小化、又は最大化するように照明光２３８の波長を容易に選択することができるからである。さらに、反射光は、本発明の特定の用途に望まれるように、青果物２３０の、実質的には青果物２３０の外面ではない所定部分、例えば、端領域又は外面の何らかの他の限定部分から反射されることができるであろう。
【００２６】
おそらくは照明光２３８がほぼ単一波長を有するので、又はビーム検出器１０４がフィルタ装置を備えているので、ビーム検出器１０４は、反射光のほぼ単一波長を検出するが、そのような単一波長を得るための正確な機構は、本発明にとって本質的ではない。柑橘類果物の腐敗を検出するための好適な一実施形態では、９８０ｎｍの波長が用いられるが、それは、（１）腐敗がある表面は、そのような光を、腐敗がない表面と比べて特徴的に反射するから、又（２）ほぼ９８０ｎｍのビームを用いる商用レーザは、比較的廉価且つ入手し易いからである。ビーム検出器１０４は、反射光に関する情報を制御ユニット１０６に送り、その情報は、ここでは簡単にするために、ビーム検出器１０４で生成されて制御ユニット１０６に送られる反射信号１２４として特徴付けられる。
【００２７】
ビーム検出器１０４の視野（ＦＯＶ）は、検査場所に対応付けられる。検査システム１００は、複数の検査場所（multiple inspection sites）を有し、その各々が異なったビーム検出器１０４の視野（ＦＯＶ）に対応することができる。本発明から逸脱することなく、視野（ＦＯＶ）は、部分的に、又は大幅に重なってもよいことに留意されたい。複数の検査場所にすることにより、各青果物２３０の外面のほぼ全体を、１つの検査場所だけの場合より完全且つ／又は効率的に検査することができるが、複数化は、制御ユニット１０６のより複雑なプログラミングを必要とする。例えば、単一の青果物２３０の１つ又は複数の画像を形成するために、蓄積された検出反射ナロービームを総ての検査場所について組み合わせて統合しなければならない。
【００２８】
反射光は、青果物２３０の外面上又はその付近に存在すると思われる損傷と特別な関係を有する。すなわち、選択した単一波長次第では、損傷が、青果物の無傷外面と明らかに異なった量の照射光２３８を反射する。説明のために、損傷は、無傷外面より少ない量の照明光２３８を反射し、そのため、反射光に基づいた画像上に「ダークスポット」を生じると仮定する。反射光を「画像」によって説明するが、制御ユニット１０６によって文字通りの画像を生成する必要はないことに留意されたい。例えば、反射光の予想より少ない戻りは、制御ユニット１０６が、視覚画像を処理することなく、青果物２３０上の損傷の存在を正確に決定することができるだけの十分に低い値の反射信号１２４を発生することができるであろう。
【００２９】
制御ユニット１０６が少なくとも１つの反射信号１２４を受け取ると、検査中の特定の青果物２３０の損傷の存在、量及びひどさの少なくとも１つが反射光に応じて判定される。「損傷」は、オペレータにより、好ましくは反射光用の波長の選択によって事前に定義され、腐敗、収穫前の機械的損傷、収穫後の機械的損傷及び傷の１つ又は複数を含むことができる。検査システム１００はさらに、或いは代わりに、茎、花、堅さ、含水量又は任意の他の所望の特徴等の青果物２３０の固有特性を検出することができ、これらの特性は、慣習的な意味では必ずしも「損傷」ではないが、本発明の明細書及び特許請求の範囲で使用される「損傷」という用語は、説明を簡単にするために、（上記の腐敗、収穫前の機械的損傷、収穫後の機械的損傷及び傷とともに）これらの特徴を含むものとして定義される。
【００３０】
任意選択であるが、制御ユニット１０６は、損傷の判定に応じて損傷分類区分を各青果物２３０に割り当てることができる。次に、好ましくは、制御ユニット１０６は、損傷分類区分に応じて、青果物２３０を２つ以上の所定場所のうちの１つ、例えば廃棄箱、一級品ライン、食用外品質ライン又は他の適当な場所に送る。例えば、青果物２３０の表面の損傷が３％未満の場合、その青果物２３０は、梱包へ進められることができるが、表面の３〜１０％に損傷がある青果物２３０は、ジュース絞りラインに送られ、損傷が１０％を超える青果物２３０は、廃棄箱に送られる。好ましくは、現場条件又は検査システム１００の特異性のために、廃棄箱に送られる高品質の青果物２３０の量を最小限に抑えるように、損傷分類区分が調節され、調節はおそらく、図１に示されている制御ユニット１０６に対する技術者インターフェース１４０又はユーザインターフェース１４２を介して検査システム１００の動作中に行われる。上記シナリオで列記した割合及び数は、純粋に例示的であって、検査システム１００の所定用途用に実験的に容易に決定されることができる。特定の選別システム１１６の選択も、本発明にとって本質的ではなく、当業者によって容易に行われるであろう。
【００３１】
青果物２３０の画像を生成する本発明の実施形態では、制御ユニット１０６は、複数の反射信号１２４を受け取り、その各反射信号１２４が、反射光の検出線に沿って得られた青果物２３０の外面の「薄切り」図に対応する。次に、制御ユニット１０６は、これらの複数の反射信号１２４を結合して、青果物２３０の外面のほぼ全体の画像にする。この結合は、青果物２３０が回転方向２３４に移動することによって容易になる。好ましくは、反射信号１２４を保存して、制御ユニット１０６が青果物２３０の外面のほぼ全体を走査してから結合し、それにより、損傷判定用にその特定の青果物２３０の視像を生成する。比較又は判断用に、幾つかの個別の検出画像を単一画像に、又は複数画像に統合するプログラミングは、当業者であれば、必要以上の実験を行わなくても、提供された開示内容に基づいて容易に実現することができるであろう。代替として、反射信号１２４の値を加算し、その青果物２３０の損傷分類区分を加算の最終合計によって決定する等、他の適当な方法も使用することができるであろう。いずれの場合も、制御ユニット１０６は、個々の青果物２３０が検査場所に入ったときを検出し、その青果物２３０に対応する少なくとも１つの反射信号１２４を収集し、青果物の表面をビーム検出器１０４が走査したときを検出し、青果物の表面の損傷量を判定する能力を備えている。光学部品及び処理ラインの現在の制約に照らして、青果物２３０がシステム全体をスムーズに流れることができるようにするために、上記段階は、８０ミリ秒（ｍｓ）以下で実行されることが好ましい。しかしながら、検査システム１００の実行速度は、本発明にとって本質的ではない。検査過程は、青果物２３０が検査システム１００に対して任意速度で移動中に、さらには静止したままの状態であっても実行されることができる。
【００３２】
図３は、本発明のロジックのフロー図を示す。制御は、開始ブロック３００で始まり、第１制御ブロック３０２に進み、そこで照明光がビーム検出器１０４の視野（ＦＯＶ）に当てられる。制御は、次に第２制御ブロック３０４に進み、そこでビーム検出器１０４が反射光を検出する。制御は、次に第３制御ブロック３０６に進み、要望に応じて、そこで反射光に関する情報を保存する（破線で示されているような）任意ステップが実行される。
【００３３】
第３制御ブロック３０６のロジックが実行されるか否かに拘わらず、制御は、次に第１判定ブロック３０８に進み、そこでコンベヤシステム１１４の従動ローラ２３６の位置を、先に観察した位置と比較する。従動ローラ２３６の位置が変化していない場合、制御は、開始ブロック３００にループバックして、図３のロジックが繰り返される。従動ローラ２３６の位置が変化している場合、制御は、第２判定ブロック３１０に進む。
【００３４】
第２判定ブロック３１０で、（所与の検査システム１００の特定の構成によって定められた）所定の検査場所に青果物２３０が存在するかどうかを評価する。検査場所に青果物２３０がない場合、制御は、開始ブロック３００に戻る。しかし、青果物２３０が検査場所に存在する場合、制御は、第４制御ブロック３１２に進み、そこでその特定の青果物２３０が識別される。
【００３５】
（破線で示されているような）第１制御ブロック３０２から第２判定ブロック３１２までの図３のロジックが、検査システム１００の各検査場所について繰り返される。従って、添付の特許請求の範囲内にありながら、複数のビームエミッタ１０２及び複数のビーム検出器１０４を設けて、同一の又は異なった青果物２３０を同時に検査することができる。当業者であれば、本発明を使用する任意の検査システム１００を実行するためのソフトウェア及びハードウェアを容易に提供することができ、例示として本明細書に示して説明したとおりの検査システム１００には制限されない。
【００３６】
第４制御ブロック３１２から、制御は、第５制御ブロック３１４に進み、そこで識別された青果物２３０の損傷の判定が、選択された損傷アルゴリズムに従って実行される。その判定は、標準規格との比較、基準画像との比較、メモリ内に設定された閾値との比較、又は他の適当な方式によって行うことができる。様々な判断技術が既知であり、何れを選択するかは、検査中の青果物によって決まるであろう。当業者には理解されるように、分析及び決定プロセスにおいて１つ又は複数のパラメータ及び／又は閾値が使用されるであろう。
【００３７】
第５制御ブロック３１４から、制御は、第３判定ブロック３１６に進み、そこで検出された損傷の許容可能性が決定される。損傷がない場合、又は損傷が許容可能である場合、第６制御ブロック３１８で、識別された青果物２３０は、検査システム１００を通過することが許可される。しかしながら、損傷が許容不可能である場合、制御は、第７制御ブロック３２０へ進み、識別された青果物２３０は、通常の処理手順に進むことを許可されずに代替場所へ送られる。第６制御ブロック３１８又は第７制御ブロック３２０の何れからであっても、単一の青果物についての処理は、終了ブロック３２２で終了し、次の青果物についての新しいプロセスがブロック３００で始まる。
【００３８】
図３のロジックは、検査システム１００の所望の機能に必要なだけ、繰り返されてもよい。加えて、ロジックの異なった段階に、複数の識別された青果物２３０を同時に置くことができ、制御ユニット１０６は、個々の識別された青果物２３０の各々を追跡し、複数の識別された青果物２３０を並行して処理することができる。最後になるが、本発明のオペレーションに影響を与えることなく、不良部品、ロジックの欠陥又は電子システムに有害な他の既知の原因による検査システム１００の故障に対する既知のセーフガードが必要に応じて実施されるであろう。
【００３９】
以上に好適な実施形態を参照しながら本発明の態様を特に示して説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な追加的な実施形態を考えることができることは、当業者には理解されるであろう。例えば、青果物２３０の外面全体を走査する前に、損傷の判定を行ってもよく、制御ユニット１０６は上記のものと異なるハードウェア、ソフトウェア又は構成を有してもよく、或いは（単一の損傷閾値が廃棄を引き起こす等の）異なった損傷判定スキームを使用してもよい。しかしながら、そのような実施形態を組み込んだ装置又は方法は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に基づいて定義された本発明の範囲に入ると理解されるべきである。本発明の他の態様、目的及び利点は、図面、開示内容及び添付の特許請求の範囲を検討することから得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の好適な一実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の好適な一実施形態の一部分の斜視図である。
【図３】本発明の好適な一実施形態のロジックのフロー図である。
【図１】
2007514526.tif 000003
【図２】
2007514526.tif 000004
【図３】
2007514526.tif 000005
【国際調査報告】
2007514526.tif 000006