(57)【要約】【課題】品質測定装置、補正用測定装置、演算装置等の機能を有する非破壊品質判定装置は、全ての搬送経路に配設されていたため、設備コストがかかりすぎ、更には、保守管理の対象となる装置数が多くなるため、保守頻度が増して作業負担や交換部品代が増加するばかりでなく、保守管理に時間が取られて選果処理効率が低下する、という問題があった。【解決手段】品質測定手段８は、全ての搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆに設ける一方、前記補正用測定手段９は、搬送手段３内の一搬送経路３ａのみに設けた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の搬送経路から成る搬送手段内の一搬送経路に設けた補正用測定手段により補正用データを取得した後、青果物を複数の搬送経路により搬送し、全ての搬送経路に配置した品質測定手段により各青果物の品質推定用データを取得し、該品質推定用データから求める品質推定値を前記補正用データにより補正し、得られた品質補正推定値に基づいて各青果物の品質レベルを判定することを特徴とする農産物非破壊品質判定方法。
【請求項２】
青果物を搬送する搬送手段の複数の搬送経路の途中に、青果物の特定品質を推定するための品質推定用データを取得する品質測定手段と、求めた品質推定値を補正するための補正用データを取得する補正用測定手段とを備えた農作物非破壊品質判定装置において、前記品質測定手段は、全ての搬送経路に設ける一方、前記補正用測定手段は、搬送手段内の一搬送経路のみに設けたことを特徴とする農作物非破壊品質判定装置。
【請求項３】
前記品質測定手段には、近赤外等の光を照射する投光手段と、青果物を透過又は反射した検出光を受ける受光手段とを備え、該受光手段からの出力信号を品質推定用データとして解析し、糖度等の内部品質を推定することを特徴とする請求項２記載の農作物非破壊品質判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、みかん、メロン、スイカ等の青果物の内部品質等を連続的に測定して品質を判定する農産物非破壊品質判定方法及び装置に関し、特に、品質推定値に及ぼす、青果物の大きさ、青果物本体・測定環境の温度等の影響をなくすための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、青果物の分類や選別を行う選果装置の構成としては、搬送手段に複数の搬送経路を並設し、該搬送経路を連続的に送られてくる青果物の内部品質を、搬送経路途中に設けた非破壊品質判定装置により迅速に測定し、この測定結果から品質レベルを判定して、下流側の選別装置等において実際の分類や選別を行うものが、知られている。
そして、このような非破壊品質判定装置においては、例えば、比較的透過力の強い赤外光等の光を青果物に照射し、青果物を透過又は反射してきた検出光を分析して、近赤外線中で糖分等の成分の存在及びその量の変化に対して影響が認められる波長（以下「帰属波長」とする）の吸光度を測定することにより、青果物を破壊することなく内部成分の種類や濃度を迅速に推定していた。ここで、吸光度とは、平行光線が物体中を通過する時，入射光強度をＩ０　、透過光強度をＩとする場合に、ｌｏｇ１０（Ｉ０　／Ｉ）で表わされる物体の光吸収の強さをいい、光の波長によって異なる。
しかしながら、この吸光度は、青果物の大きさや、品温や、測定装置近傍の気温等から大きな影響を受けるため、実用的な推定精度を得るには、その影響を確実に除去する必要がある。
このため、従来の非破壊品質判定装置では、温度や検体の大きさの影響の大きな近赤外等の光を用いる場合はもとより、一般に、品質推定用データを取得する品質測定装置に加えて、青果物の大きさ等を測定して補正用データを取得する補正用測定装置、及び補正式による計算等を行う演算装置を設けて、品質推定精度の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの品質測定装置、補正用測定装置、演算装置等の機能を有する非破壊品質判定装置は、一体として、あるいはそれぞれ別体として、全ての搬送経路に配設されていた。そのために、設備コストが高く、更には、保守管理の対象となる装置数が多いため、保守頻度が増して作業負担や交換部品代が増加するばかりでなく、保守管理に時間が取られて選果処理効率も低下する、という問題があった。加えて、各搬送経路毎に異なる補正用データを測定して品質推定値を補正していたため、品質レベル判定の際に搬送経路の違いによる誤差が大きく現れる場合がある、という問題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、複数の搬送経路から成る搬送手段内の一搬送経路に設けた補正用測定手段により補正用データを取得した後、青果物を複数の搬送経路により搬送し、全ての搬送経路に配置した品質測定手段により各青果物の品質推定用データを取得し、該品質推定用データから求める品質推定値を前記補正用データにより補正し、得られた品質補正推定値に基づいて各青果物の品質レベルを判定するものである。
請求項２においては、青果物を搬送する搬送手段の複数の搬送経路の途中に、青果物の特定品質を推定するための品質推定用データを取得する品質測定手段と、求めた品質推定値を補正するための補正用データを取得する補正用測定手段とを備えた農作物非破壊品質判定装置において、前記品質測定手段は、全ての搬送経路に設ける一方、前記補正用測定手段は、搬送手段内の一搬送経路のみに設けたものである。
請求項３においては、前記品質測定手段には、近赤外等の光を照射する投光手段と、青果物を透過又は反射した検出光を受ける受光手段とを備え、該受光手段からの出力信号を品質推定用データとして解析し、糖度等の内部品質を推定するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について説明する。
図１は本実施例に係る品質判定装置の全体構成を示す平面図、図２は品質測定ユニットの正面図、図３は補正用測定ユニットの正面図、図４は中央制御装置の構成ブロック図、図５は品質判定処理のフローチャート、図６は選果装置の構成を示す平面図である。
【０００６】
なお、本実施例では、青果物中の糖成分の濃度（以下「糖度」とする）を近赤外分光法により測定して糖度レベルを判定する場合について説明しているが、他の内部品質について他の判定法を適用してもよく、特に限定されるものではない。
【０００７】
まず、本発明に係る品質判定装置の全体構成について、図１、図６により説明する。
図１、図６に示すように、品質判定装置４は、選果装置１の搬送装置３内の複数の搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの全てにそれぞれ付設された複数の品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆと、該搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆのうちの一搬送経路（以下「マスター搬送経路」とする）３ａにのみ付設された単一の補正用測定ユニット９と、該補正用測定ユニット９と前記品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆからの出力信号を基にして、搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆを搬送される青果物１０の糖度を算出する中央制御装置５とから構成されている。
【０００８】
そして、このうちの中央制御装置５は、通信用光ファイバ等の通信ケーブル１１を介して前記補正用測定ユニット９と接続され、更に、この補正用測定ユニット９は、途中で複数の枝ケーブル１２ａ・１２ｂ・・・１２ｆに分岐した通信ケーブル１２を介して、前記品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆと接続されており、各測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆ・９からの各種データ関連の出力信号が、リアルタイムで中央制御装置５に送信できるようにしている。
【０００９】
なお、各品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆ内に演算装置を設け、糖度推定のための各種演算を、中央制御装置５ではなく各品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆ内で行う構成としてもよい。この場合は、各品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆ内において、中央制御装置５より送られてくる補正用データや各種プログラムデータに基づき、青果物の大きさや温度に係わる補正係数の算出、及び糖度推定式の作成を行い、測定した糖度推定用データをこの糖度推定式に入力して糖度推定値の算出が行われる。
【００１０】
ここで、図６に示すように、前記選果装置１は、上手側から順に、収穫した青果物１０を前記搬送装置３に供給する供給装置２と、青果物１０を複数の搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆ上に整列させて下手側に向かって運搬する搬送装置３と、該搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの途中部に設けた本発明に係わる品質判定装置４と、該品質判定装置４からの情報に基づいて糖度レベルに応じた実際の選別操作を行う選別装置６と、該選別装置６と前記供給装置２の動作を制御・管理すると共に品質判定装置４の一部を構成する前記中央制御装置５とから構成されている。
【００１１】
このうちの供給装置２は、投入シュート２ａや整列部２ｂを備えており、投入シュート２ａから投入された青果物１０は、整列部２ｂにおいて略同一の大きさ毎に粗く分別して整列された後、各搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの始端部上に載置される。
【００１２】
搬送装置３は、搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの搬送始端に設けた駆動プーリ１３と、搬送終端に設けた従動プーリ１４と、該従動プーリ１４と前記駆動プーリ１３との間に張設されたベルト１５と、前記駆動プーリ１３を回転駆動する電動モータ等の駆動装置１６とを備え、該駆動装置１６によってベルト１５上側を一定速度で下流側に移動させるようにしている。
【００１３】
なお、ベルト１５に、軟質材や網状材、上面に凹み部を形成したＵ字状ベルトを用いたり、あるいは、台座を備えたフリートレイ式コンベアや、バケット式コンベアを用いることにより、青果物１０の座りを良くして測定時の光の散乱を防ぎ、後述する近赤外光による吸光度の測定精度の向上を図ることもできる。
【００１４】
選別装置６では、前記中央制御装置５からの指示信号に基づいて、ベルト１５上の青果物１０を、図示せぬピストン等の押し出し部材で、選別出口６ａからベルト１５の外に排出し、各選別出口６ａの先に設けた箱詰め機６ｂによって、青果物１０を自動的に梱包して出荷するのである。
【００１５】
次に、品質判定装置４を構成する測定ユニット８・９及び中央制御装置５について、図１乃至図４により説明する。
図１、図２に示すように、品質測定ユニット８は、前記搬送経路３ａ・３ｂ・・・の搬送方向（図１中の矢印方向）に対して左右水平方向の一側に設けられた投光装置１７と、前記搬送装置３のベルト１５上の青果物１０を挟んで投光装置１７の反対側に設けられた受光装置１８と、外乱光の侵入を回避して暗室となるように投光装置１７・受光装置１８を覆うカバー２０と、これら投光装置１７・受光装置・カバー２０を支持する基台１９とから構成されている。なお、青果物１０と受光装置１８との間には、後述するキャリブレーションに用いる、石英やガラスから成る透明のリファレンス用セル２６が立設されている。
【００１６】
このうちの投光装置１７は、電源２１と、該電源２１からの電力で近赤外線又は近赤外線を含んだ光を投光する赤外線ランプ・ハロゲンランプ等の発光体２２とから構成されており、青果物１０の糖度を推定するのに適した波長を有する近赤外線を、青果物１０の略全体又は一部に対して照射するようにしている。
【００１７】
なお、前記電源２１は、通信ケーブル１２を介して前記中央制御装置５と接続されており、搬送装置３内で品質測定ユニット８よりも上手側に設けた図示せぬ光電センサ等の検知センサからの電気信号と、ベルト１５の移動速度とから、中央制御装置５が、青果物１０が投光装置１７前方を通過するタイミングを算出し、電源２１に向けて発光信号を送って、発光体２２が適正時期に発光するようにしている。
【００１８】
受光装置１８は、青果物１０を透過した透過光を収束する集光器２３と、透過光を可視光線と近赤外線とに分光する分光器２４と、近赤外線中の糖分の帰属波長の吸光度を検出し電気信号として出力する光検出器２５とから構成されると共に、該光検出器２５は、通信ケーブル１２により前記中央制御装置５と接続されている。これにより、青果物１０の透過光の特定波長の吸光度を検出した後、検出結果は電気信号として中央制御装置５に入力される。
【００１９】
また、図１、図３に示すように、補正用測定ユニット９は、前記マスター搬送経路３ａにおいて、品質測定ユニット８ａよりも上手側に配置されると共に、青果物１０の品温と雰囲気温度を放射温度計等で検出し電気信号として出力する温度センサ２８と、レンズ２９ａで集光した青果物１０の反射光をＣＣＤ撮像素子２９ｂで受光してイメージを検出し電気信号として出力するイメージセンサ２９と、これら温度センサ２８・イメージセンサ２９を支持する基台２７とから構成される。
【００２０】
温度センサ２８・イメージセンサ２９は、いずれもマスター搬送経路３ａの左右側方に配置された上で、前記通信ケーブル１１を介して前記中央制御装置５に接続されており、青果物１０の品温とイメージとを検出した後、検出結果は電気信号として中央制御装置５に入力される。
【００２１】
さらに、図１、図４に示すように、中央制御装置５は、キーボード、タッチパネル、音声入力機器、マウスなどの入力装置３０と、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイなどの表示機器やレーザープリンタなどの印刷機器に代表される出力装置３１と、糖度推定式作成プログラム等の各種プログラムを読み込むメインメモリ３３と、該プログラムの指令を受けて各種処理を行うＣＰＵ（中央処理装置）３２と、ハードディスクなどの記憶装置３４と、通信インターフェース３５とから構成され、該通信インターフェース３５を介して前記通信ケーブル１１・１２に接続されている。
【００２２】
このうちの記憶装置３４内には、品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆから送信されてきた糖分の帰属波長の吸光度データや、後述する糖度推定式より算出した推定糖度データや、前記入力装置３０より入力されて糖度レベルの判定に用いる判定基準糖度や、推定した糖度レベルの実績値を蓄積する糖度データベース３４ａと、前記補正用測定ユニット９から送信された温度データや青果物１０のイメージデータを蓄積する補正用データベース３４ｂとを設け、更に、前記温度データから温度に係わる補正係数を算出する温度補正プログラム、イメージデータから青果物１０の半径等の大きさを算出した上で大きさに係わる補正係数を算出するスケール算出・補正プログラム、これらの補正係数から各搬送経路毎の糖度推定式を作成する糖度推定式作成プログラムといった、品質推定プログラムデータベース３４ｃも設けている。
【００２３】
次に、このような品質判定装置４において、糖度レベルの品質判定処理の実際の手順について、図１乃至図５により説明する。
品質判定処理４１においては、まず、複数の搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆに設けた各品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆについて後述するキャリブレーションを行い（ステップ４２）、測定誤差を小さくする。
【００２４】
そして、単一のマスター搬送経路３ａのみに、新たなロットの青果物１０をいくつか流して、前記補正用測定ユニット９により、青果物１０の品温や雰囲気温度、及び青果物１０のイメージを検出して、推定糖度を補正するのに必要な温度やイメージから成る補正用データを取得する（ステップ４３）。
【００２５】
該補正用データは、通信ケーブル１１を介して前記中央制御装置５に送信され（ステップ４４）、記録装置３４の補正用データベース３４ｂに蓄積される。そして、この補正用データからは、前記品質推定プログラムデータベース３４ｃよりメインメモリ３３に読み込まれた温度補正プログラムやスケール算出・補正プログラムに基づいて、ＣＰＵ３２が各補正係数を算出する（ステップ４５）。
【００２６】
ここで、一般に、ロットが同じ場合は青果物１０の品温は略同一であり、測定時期が同じ場合は搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの雰囲気温度も略同一であることから、温度に関する補正係数は、搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの全てに適用できるものと考えられる。また、前記整列部２ｂにより、青果物１０の大きさは搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆ毎に略同一の大きさに揃えてあり、例えば、搬送経路３ａから搬送経路３ｆになるに従い順に直径が小さくなるというようにして分別されるため、大きさに関する補正係数は、比例計算などにより、マスター搬送経路３ａ以外の搬送経路３ｂ・３ｃ・・・３ｆについても容易に推定することができる。
【００２７】
このようにして求めた、温度や青果物１０の大きさに関する補正係数から、前記品質推定プログラムデータベース３４ｃからメインメモリ３３に読み込まれた糖度推定式作成プログラムに基づいて、ＣＰＵ３２が、各搬送経路毎の糖度推定式を作成するのである（ステップ４６）。
【００２８】
その後、前記供給装置２から各搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆに青果物１０を流し、各品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆにより、青果物１０を透過した近赤外線中の糖分の帰属波長の吸光度を検出し、糖度を推定するのに必要な糖度推定用データを取得する（ステップ４７）
【００２９】
該糖度推定用データは、通信ケーブル１１・１２を介して前記中央制御装置５に送信され（ステップ４８）、記録装置３４の糖度データベース３４ａに蓄積される。そして、この糖度推定用データからは、前記品質推定プログラムデータベース３４ｃよりメインメモリ３３に読み込まれた糖度推定式に基づいて、ＣＰＵ３２が、温度や青果物１０の大きさで補正した推定糖度を各搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆについて算出するのである（ステップ４９）。
【００３０】
そして、該推定糖度は、前記糖度データベース３４ａに蓄積されると共に、同じ糖度データベース３４ａ内の判定基準糖度と比較され、糖度レベルが判定される（ステップ５０）。なお、この判定基準糖度は、単一の糖度値でも、複数の糖度値でも、あるいは特定の糖度幅であってもよく、特に限定されない。
【００３１】
判定された糖度レベルの実績は、糖度データベース３４ａに蓄積されると同時に、前記選別装置６に選別操作の指示信号として送信される。
【００３２】
以上のようにして、複数の搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆから成る搬送手段である搬送装置３内の一搬送経路であるマスター搬送経路３ａに設けた補正用測定手段である補正用測定ユニット９により補正用データを取得した後、青果物１０を複数の搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆにより搬送し、全ての搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆに配置した品質測定手段である品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆにより各青果物１０の品質推定用データを取得し、該品質推定用データから求める品質推定値を前記補正用データにより補正し、得られた品質補正推定値に基づいて各青果物の品質レベルを判定するので、全ての搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの品質推定値を同一の補正用データを基に補正することができ、品質レベル判定の搬送経路の違いによる誤差を小さくすることができるため、判定精度の大幅な向上を図ることができる。
【００３３】
また、青果物１０を搬送する搬送装置３の複数の搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの途中に、青果物１０の特定品質である糖度を推定するための品質推定用データを取得する品質測定手段と、求めた品質推定値を補正するための補正用データを取得する補正用測定手段とを備えた農作物非破壊品質判定装置において、前記品質測定手段である品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆは、全ての搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆに設ける一方、前記補正用測定手段である補正用測定ユニット９は、搬送装置３内の一搬送経路であるマスター搬送経路３ａのみに設けたので、補正用測定手段の配設数を大幅に減少させることができ、設備コストが安くて済む。更に、保守管理の対象も少なくなるため、保守頻度が減少して作業負担や交換部品代も減少する上、保守管理の時間を短くできて選果処理効率の向上も図ることができる。しかも、本発明では、わざわざ搬送装置３全体を稼動せずとも、マスター搬送経路３ａのみを使用しての品質レベルの推定も可能であり、少量の青果物１０の品質判定処理にも低コストで迅速に対応することができるのである。
【００３４】
そして、前記品質測定手段である品質測定ユニット８ａ・８ｂ・・・８ｆには、近赤外等の光を照射する投光手段である投光装置１７と、青果物１０を透過又は反射した検出光を受ける受光手段である受光装置１８とを備え、該受光装置１８からの出力信号を品質推定用データとして解析し、糖度等の内部品質を推定するので、温度や検体の大きさの影響が大きいために補正用測定手段が不可欠な、近赤外等の光を用いる場合であっても、該補正用測定手段の配設数を大幅に減少させることができるのである。
【００３５】
次に、前記キャリブレーション４２について、図２により説明する。
キャリブレーション４２においては、前記リファレンス用セル２６の中に純水を注入した後に、実際の青果物１０測定時と同じ照射条件及び受光条件にて、前記投光装置１７と受光装置１８とを作動させ、前述した手順で糖度を推定し、この推定糖度が０パーセントとなるように、品質測定ユニット８の各測定装置や配線等の設定を調整する。そして、前記ステップ４３以降では、リファレンス用セル２６内の純水を排水した上で、青果物１０の透過光の吸光度を測定するようにしている。
【００３６】
これは、青果物１０の大部分は水分であり、従来のキャリブレーションのように青果物１０の内部成分に似せた疑似青果物を用いずとも、純水でリファレンスを取ることができるからである。すなわち、純水を品質測定ユニットのキャリブレーション用のリファレンスとして使用するので、従来の疑似青果物に比べて変性しにくく、使用可能期限が長くなり必要量が少なくて済み、また、単価も安く、薬品類の大幅なコストダウンを図ることができるのである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１に示すように、複数の搬送経路から成る搬送手段内の一搬送経路に設けた補正用測定手段により補正用データを取得した後、青果物を複数の搬送経路により搬送し、全ての搬送経路に配置した品質測定手段により各青果物の品質推定用データを取得し、該品質推定用データから求める品質推定値を前記補正用データにより補正し、得られた品質補正推定値に基づいて各青果物の品質レベルを判定するので、全ての搬送経路の品質推定値を同一の補正用データを基に補正することができ、品質レベル判定の搬送経路の違いによる誤差を小さくすることができるため、判定精度の大幅な向上を図ることができる。
【００３８】
請求項２のように、青果物を搬送する搬送手段の複数の搬送経路の途中に、青果物の特定品質を推定するための品質推定用データを取得する品質測定手段と、求めた品質推定値を補正するための補正用データを取得する補正用測定手段とを備えた農作物非破壊品質判定装置において、前記品質測定手段は、全ての搬送経路に設ける一方、前記補正用測定手段は、搬送手段内の一搬送経路のみに設けたので、補正用測定手段の配設数を大幅に減少させることができ、設備コストが安くて済む。更に、保守管理の対象も少なくなるため、保守頻度が減少して作業負担や交換部品代も減少する上、保守管理の時間を短くできて選果処理効率の向上も図ることができる。しかも、本発明では、わざわざ搬送手段全体を稼動せずとも、一搬送経路のみを使用しての品質レベルの推定も可能であり、少量の青果物の品質判定処理にも低コストで迅速に対応することができるのである。
【００３９】
請求項３のように、請求項２記載の品質測定手段には、近赤外等の光を照射する投光手段と、青果物を透過又は反射した検出光を受ける受光手段とを備え、該受光手段からの出力信号を品質推定用データとして解析し、糖度等の内部品質を推定するので、温度や検体の大きさの影響が大きいために補正用測定手段が不可欠な、近赤外等の光を用いる場合であっても、該補正用測定手段の配設数を大幅に減少させることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る品質判定装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】品質測定ユニットの正面図である。
【図３】補正用測定ユニットの正面図である。
【図４】中央制御装置の構成ブロック図である。
【図５】品質判定処理のフローチャートである。
【図６】選果装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
３　搬送手段
３ａ　一搬送経路
３ａ・３ｂ・・・３ｆ　搬送経路
８ａ・８ｂ・・・８ｆ　品質測定手段
９　補正用測定手段
１０　青果物
１７　投光手段
１８　受光手段
【図１】
2004020470.tif 000003
【図２】
2004020470.tif 000004
【図３】
2004020470.tif 000005
【図４】
2004020470.tif 000006
【図５】
2004020470.tif 000007
【図６】
2004020470.tif 000008