(57)【要約】【課題】外界の光を受光センサが検出するのを防いで、検知精度を高めることができる果実の熟度及び糖度検知装置を提供すること。【解決手段】発光体５から果実Ａに光を投射し、果実Ａ内で拡散反射された反射光を受光センサ６で検出し、光の反射率によって果実の熟度及び糖度を検知するものであって、果実Ａをその下面に密着して支持すると共に、中央に透孔１３が形成された弾性受け台４を設け、弾性受け台４の透孔１３に臨んで受光センサ６を設置し、受光センサ６の周囲を遮光筒１６で囲んである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体から果実に光を投射し、該果実内で拡散反射された反射光を受光センサで検出し、光の反射率によって果実の熟度及び糖度を検知する果実の熟度及び糖度検知装置において、果実をその下面に密着して支持すると共に、中央に透孔が形成された弾性受け台を設け、該弾性受け台の透孔に臨んで前記受光センサを設置し、該受光センサの周囲を遮光筒で囲んであることを特徴とした果実の熟度及び糖度検知装置。
【請求項２】
前記弾性受け台の内面に前記発光体を取り付け、前記遮光筒を弾性素材で形成し、該遮光筒を果実の下面に密着させて、前記発光体から果実に光を投射すると共に、該果実内で拡散反射された反射光を前記受光センサで検出する請求項１に記載の果実の熟度及び糖度検知装置。
【請求項３】
果実を搬送する搬送装置の途中に、前記弾性受け台及び受光センサを昇降可能に設置し、前記弾性受け台及び受光センサが上昇位置にあることを検知する第１の位置センサ、前記弾性受け台及び受光センサが降下位置にあることを検知する第２の位置センサ及び果実が前記受光センサの上方に達したことを検知する果実検知センサがそれぞれ設置され、該果実検知センサによって果実が前記受光センサの上方に達したことを検知すると前記弾性受け台及び受光センサが上昇して、該弾性受け台が果実を前記搬送装置から持ち上げると共に、弾性素材より成る前記遮光筒が果実の下面に密着し、前記第１の位置センサが前記弾性受け台及び受光センサの位置を検知すると、前記弾性受け台及び受光センサが上昇を停止し、前記発光体が発光すると共に前記受光センサが反射光を検出し、該受光センサの検出が終了すると、前記発光体が発光を停止すると共に、前記受光センサ及び弾性受け台が下降して、前記弾性受け台が前記搬送装置に果実を受け渡し、前記第２の位置センサが前記弾性受け台及び受光センサの位置を検知すると、前記弾性受け台及び受光センサが下降を停止する請求項２に記載された果実の熟度及び糖度検知装置。
【請求項４】
前記弾性受け台に載せた果実を搬送する搬送装置の途中に前記受光センサを設置すると共に、受光センサ設置個所の上方において、前記搬送装置の両側に前記発光体を配置し、前記果実が前記受光センサの上方に達したことを検知する果実検知センサを設け、該果実検知センサによって果実が前記受光センサの上方に達したことを検知すると、前記発光体から果実に光を投射すると共に、前記弾性受け台の透孔を通過した反射光を前記受光センサで検出する請求項１に記載の果実の熟度及び糖度検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、果実の熟度及び糖度検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
果実は食味によって品質が評価されるが、試食のために切断すると商品価値が無くなってしまう。そこで、切断することなく果実の熟度及び糖度を検知する装置として、果実に光を投射する光源を有する光投射手段と、果実で反射した光を検出する光検出手段とを備え、投射光と反射光から反射率を計算し、予め設定されている反射率と糖分の量（糖度）及び葉緑素の量（熟度）との相関関係に基づいて、果実の熟度及び糖度を判定する装置が知られている（特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−２３５８５０号公報
【特許文献２】
特開平５−２８８６７４号公報
【特許文献３】
特開２０００−８８７４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の装置は、手で持って果実の湾曲した表面に接触させる検出面に光源及び受光部が設置されているので、検出面を当てる角度等によって受光部が外界の光を検出する虞があり、十分な検知精度を得にくい。
この発明は、外界の光を受光センサが検出するのを防いで、検知精度を高めることができる果実の熟度及び糖度検知装置の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の果実の熟度及び糖度検知装置は、発光体から果実に光を投射し、果実内で拡散反射された反射光を受光センサで検出し、光の反射率によって果実の熟度及び糖度を検知するものであって、果実をその下面に密着して支持すると共に、中央に透孔が形成された弾性受け台を設け、該弾性受け台の透孔に臨んで前記受光センサを設置し、該受光センサの周囲を遮光筒で囲んである。
弾性受け台が果実の重量によりその下面に密着して、反射光以外の外界の光が透孔を通過して受光センサに達するのを防ぎ、受光センサを囲む遮光筒によってさらに外界の光を遮断する。弾性受け台は果実に密着させても傷付けることはない。
【０００６】
弾性受け台の内面に前記発光体を取り付け、前記遮光筒を弾性素材で形成し、該遮光筒を果実の下面に密着させて、前記発光体から果実に光を投射すると共に、果実内で拡散反射された反射光を前記受光センサで検出する。
発光体を弾性受け台の内面に取り付けると共に、遮光筒を果実に密着させたことにより、外部光線の干渉をより効果的に排除し、遮光筒を弾性素材とした構成により、これを密着させたことによる果実の損傷を防ぐ。
【０００７】
この場合、果実を搬送する搬送装置の途中に、前記弾性受け台及び受光センサを昇降可能に設置し、前記弾性受け台及び受光センサが上昇位置にあることを検知する第１の位置センサ、前記弾性受け台及び受光センサが降下位置にあることを検知する第２の位置センサ及び果実が前記受光センサの上方に達したことを検知する果実検知センサがそれぞれ設置され、該果実検知センサによって果実が前記受光センサの上方に達したことを検知すると前記弾性受け台及び受光センサが上昇して、該弾性受け台が果実を前記搬送装置から持ち上げると共に、弾性素材より成る前記遮光筒が果実の下面に密着し、前記第１の位置センサが前記弾性受け台及び受光センサの位置を検知すると、前記弾性受け台及び受光センサが上昇を停止し、前記発光体が発光すると共に前記受光センサが反射光を検出し、該受光センサの検出が終了すると、前記発光体が発光を停止すると共に、前記受光センサ及び弾性受け台が下降して、前記弾性受け台が前記搬送装置に果実を受け渡し、前記第２の位置センサが前記弾性受け台及び受光センサの位置を検知すると、前記弾性受け台及び受光センサが下降を停止する。
この構成により、搬送途中で果実の糖度及び熟度を自動的に測定できる。
【０００８】
また、弾性受け台に載せた果実を搬送する搬送装置の途中に前記受光センサを設置すると共に、受光センサ設置個所において、前記搬送装置の両側に前記発光体を配置し、果実が前記受光センサの上方に達したことを検知する果実検知センサを設け、該果実検知センサによって果実が前記受光センサの上方に達したことを検知すると、前記発光体から果実に光を投射すると共に、前記弾性受け台の透孔を通過した反射光を前記受光センサで検出する。
これにより、果実を停止させることなく、搬送しながら糖度及び熟度を測定できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は、本発明の第１の実施形態を示す。
図３に示すように、果実の熟度及び糖度検知装置（以下、単に検知装置と称する）１は、果実Ａを搬送するチェーンコンベア２等の搬送装置の途中に設置される。
また、検知装置１は測定ボックス３で被覆され、測定ボックス３をチェーンコンベア２が前後方向に貫通している。測定ボックス３の前後面において、チェーンコンベア２の出入り口には黒色のラバーカーテンが設置され、外部光線が侵入しにくくなっている。
【００１０】
検知装置１は、チェーンコンベア２の下方に昇降可能に設置された弾性受け台４と、果実Ａに光を投射するＬＥＤ５等の発光体と、弾性受け台４と共に昇降し、果実Ａ内で拡散反射された反射光を検出する受光センサ６と、果実Ａが受光センサ６の上方に達したことを検知する果実検知センサ７と、受光センサ６が上昇位置にあることを検知する第１の位置センサ８と、受光センサ６が降下位置にあることを検知する第２の位置センサ９とを備える。
また、検知装置１は、図示しない制御装置に接続され、制御装置には検知装置１の検知結果を表示するディスプレイ装置が接続されている。
【００１１】
弾性受け台４は、ベース板１０の上方に取り付けられ、ベース板１０はエアシリンダ１１の上端に取り付けられている。また、図１及び図２に示すように、弾性受け台４は、上面が凹状に湾曲した略円筒形に形成され、果実Ａを下方から支持するようになっている。
弾性受け台４の外周部分は、黒色で比較的硬質のネオプレンスポンジ等を素材とする環状の果実受けスポンジ１４で形成される。果実受けスポンジ１４の表面は、略球面状に凹陥しており、果実Ａを載置すると、その下面に密着するようになっている。
【００１２】
果実受けスポンジ１４の内周には略円筒状のＬＥＤ取付台１２が嵌合され、ＬＥＤ取付台１２の中心に透孔１３が形成される。
また、ＬＥＤ取付台１２の上面は、果実受けスポンジ１４の表面から連続する凹状の球面となっており、この上面に多数のＬＥＤ５が円周に沿う複数列に配置される。
ＬＥＤ５は、中心波長８５０ｎｍの光（波長８５０ｎｍを中心として、波長に領域のある光）を照射するものと、中心波長８９０ｎｍの光（波長８９０ｎｍを中心として、波長に領域のある光）を照射するものとが一列おきに配設され、弾性受け台４で支持された果実Ａに向けて、連続的に、同時に波長８５０ｎｍの光と波長８９０ｎｍの光を投射するようになっている。
【００１３】
受光センサ６は、近赤外線領域で高い透過率を有する材質より成り、弾性受け台４の透孔１３に臨んで、その内部に挿入されるよう配置され、ベース板１０の上方に、衝撃吸収用のバネ１７を介して取り付けられる。従って、受光センサ６は、エアシリンダ１１の伸縮に伴って、弾性受け台４と共に昇降するようになっている。
また、受光センサ６は、ベース板１０を貫通してスペクトロメータ１８に接続され、このスペクトロメータ１８が制御装置に接続されている。
【００１４】
さらに、受光センサ６の検出面は、黒色で比較的軟質のウレタンスポンジ等の弾性素材より成る遮光筒１６で囲まれている。
そして、受光センサ６が弾性受け台４と共に上昇し、弾性受け台４の果実受けスポンジ１４が果実Ａの下面に密着すると、遮光筒１６も果実Ａの下面中心部に密着するようになっている。
【００１５】
図３に示すように、弾性受け台４及び受光センサ６の設置個所近傍において、チェーンコンベア２の側方やや上部には、果実Ａの温度を測定する非接触赤外線サーマルセンサ２１と、光電センサより成る果実検知センサ７とが設置される。また、検知装置１の僅かに搬送方向下流側においてチェーンコンベア２の両側には、トレーストッパ１５が昇降可能に配設される。
果実検知センサ７は、果実Ａを載せたトレー１９が弾性受け台４及び受光センサ６の上方に達すると、トレー１９を検知して制御装置へ信号を発信する。すると、制御装置はトレーストッパ１５を上昇させ、トレーストッパ１５はトレー１９の前端面に当接して停止させる。
トレーストッパ１５の上昇・停止は、トレーストッパ１５の位置を検知するストッパセンサ２２によって行う。
【００１６】
トレー１９の中心には貫通孔２０が形成され、この貫通孔２０の中心と弾性受け台４の中心とが一致した位置でトレー１９は停止する。また、果実Ａの下部は、貫通孔２０を通してトレー１９の下方に突出している。
また、果実検知センサ７からの信号により、制御装置はエアシリンダ１１を伸長させ、弾性受け台４及び受光センサ６が上昇を開始する。
【００１７】
第１の位置センサ８は光電センサより成り、弾性受け台４の果実受けスポンジ１４が果実Ａの下面に密着して、果実Ａをチェーンコンベア２上に停止したトレー１９から所定高さまで持ち上げると、第１の位置センサ８は弾性受け台４及び受光センサ６が上昇位置にあることを検知して、制御装置へ信号を送る。
なお、弾性受け台４により果実Ａを所定高さまで持ち上げると、果実受けスポンジ１４が果実Ａの重量で変形して、受光センサ６を囲む遮光筒１６の上端が果実Ａの下端部に密着する。
【００１８】
制御装置は、第１の位置センサ８からの信号を受けてエアシリンダ１１を停止させ、弾性受け台４及び受光センサ６の上昇が停止する。同時に、制御装置は、ＬＥＤ５及び受光センサ６を作動させて、ＬＥＤ５が発光を開始すると共に、受光センサ６が果実Ａからの反射光を検出する。
弾性受け台４の果実受けスポンジ１４が果実Ａに密着しているので、透孔１３は果実Ａによって外界の光から遮断され、しかも、受光センサ６を囲むように装着された遮光筒１６が果実Ａに密着しているため、受光センサ６が外界の光を検出することはない。
また、これと同時に、非接触赤外線サーマルセンサ２１が果実Ａの温度を測定する。
【００１９】
受光センサ６が検出した反射光量は、スペクトロメータ１８で分析されて、その分析結果が制御装置に入力される。受光センサ６による検出は複数回行われてその平均値が採用される。制御装置は、入力された反射光量と記憶されているＬＥＤ５の発光量に基づいて各波長における反射率を演算し、サーマルセンサ２１で計測した果実Ａの温度に基づき温度補正を行って、予め記憶されている果実の熟度及び糖度と反射率との相関関係から、測定した果実Ａの熟度及び糖度を求める。
そして、制御装置で求めた果実Ａの熟度及び糖度は、ディスプレイ装置に数字或いは画像として表示される。
【００２０】
受光センサ６の検出が終了すると、受光センサ６からの信号を受けた制御装置２は、ＬＥＤ５の発光を停止させると共に、エアシリンダ１１を退縮させ、弾性受け台４及び受光センサ６が下降を開始する。
弾性受け台４及び受光センサ６が元の高さまで復帰し、弾性受け台４で支持されていた果実Ａがチェーンコンベア２上のトレー１９に載置されると、光電センサより成る第２の位置センサ９は、弾性受け台４及び受光センサ６が下降位置にあることを検知して制御装置に信号を発信する。すると、制御装置はエアシリンダ１１を停止させ、弾性受け台４及び受光センサ６の下降が停止する。
【００２１】
また、弾性受け台４及び受光センサ６が元の高さに復帰して、果実Ａがトレー１９上に戻されると、トレーストッパ１５が下降し、トレー１９はチェーンコンベア２により次の工程に向かって搬出される。
なお、測定結果の精度を向上させるために、ＬＥＤ５及び受光センサ６に付着している塵等は、測定が終了するたびに圧縮空気で自動的に掃除する。
【００２２】
図４乃至図８は、本発明の第２の実施形態を示す。
図４、図６及び図７に示すように、受光センサ６はチェーンコンベア２の途中に固定的に設置され、受光センサ６設置個所において、チェーンコンベア２の両側上方に、ＬＥＤ５等の発光体が配置される。
受光センサ６の検知面は遮光筒１６で囲まれており、遮光筒１６及び受光センサ６はチェーンコンベア２の搬送面よりも上方へ突出しないようになっている。
ＬＥＤ５は、チェーンコンベア２の両側に立設されたＬＥＤ支持壁２６の内面に、縦方向に沿う多数列に配置される。ＬＥＤ支持壁２６は、図８に示すように、チェーンコンベア２と平行な中間壁の両側に、測定部の中心に向けて傾斜した側壁を配置して成り、ＬＥＤ５は、中心波長８１０ｎｍの光を照射するものと、中心波長８５０ｎｍの光を照射するものと、中心波長８９０ｎｍの光を照射するものとが、この順に繰り返し配列されている。
【００２３】
弾性受け台４は、比較的硬質のネオプレンスポンジ等を素材として略円筒形に形成され、トレー１９の貫通孔２０内へ嵌合される。また、トレー１９の上面には、ゴム製の上部カバー２３及び下部カバー２４が２重に重合される（図４）。上部カバー２３及び下部カバー２４には、図５に示すように、互いに一致しない位置に複数の切り込み２５が放射状に形成されている。
従って、図４に示すように、トレー１９の上に果実Ａを載せると、上部カバー２３及び下部カバー２４が切り込み２５から撓んで果実Ａの下面に密着すると共に、貫通孔２０内へ突出した果実Ａの下面に弾性受け台４が密着して、果実Ａを支持する。
さらに、図７に示すように、トレー１９の両側面には、溝２８が形成される。
【００２４】
図６乃至図８に示すように、受光センサ６を設置した個所において、チェーンコンベア２の両側には、溝２８に係合してトレー１９をガイドするガイドバー２７が配設され、弾性受け台４の透孔１３が受光センサ６の直上を通過するようになっている。
また、チェーンコンベア２の両側には、果実Ａが受光センサ６の上方に達して、受光センサ６が弾性受け台４の透孔１３に臨んだ時、トレー１９の位置を検知して制御装置へ信号を発信する果実検知センサ７が設置される（図７）。
【００２５】
果実検知センサ７が検知信号を発すると、制御装置はＬＥＤ５を作動させて、果実Ａへ光を投射すると共に、弾性受け台４の透孔１３を通過した反射光を受光センサ６で検知する。
その他の構成、並びに、熟度及び糖度の検知方法は、第１の実施形態とほぼ同様なので、同一部分に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２６】
なお、第１の実施形態において、第１の位置センサ及び第２の位置センサをリミットスイッチとすることも可能である。
また、第１及び第２の実施形態において、弾性受け台４の寸法、ＬＥＤ５の数、予め制御装置に記憶させておく反射率と熟度及び糖度との相関関係等を、果実の種類に応じて変えることは言うまでもない。
さらに、果実Ａの熟度及び糖度を判定するのと同時に、果実Ａの重量及び静電容量からその密度を測定し、これをディスプレイ装置に表示することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、弾性受け台の透孔が果実によって完全に塞がれて外界の光から遮断されるので、透孔に臨んで配置された受光センサが外界の光を検出し難く、この結果、高い検知精度を得ることができ、密着した弾性受け台によって果実が傷つけられることもない。
請求項２に係る発明によれば、弾性受け台及び遮光筒が果実に密着するので、さらに外部光線の干渉を排除できる。
請求項３に係る発明によれば、果実を搬送している途中で、受光センサ及び発光体が正確な位置及びタイミングで作動して、自動的に果実の熟度及び糖度を検知する。
請求項４に係る発明によれば、搬送中の果実を停止させることなく、自動的に、且つ、素早く果実の熟度及び糖度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す果実の熟度及び糖度検知装置の要部断面図
【図２】同上の要部平面図
【図３】同上の正面図
【図４】第２の実施形態を示す果実の熟度及び糖度検知装置の要部断面図
【図５】第２の実施形態に係る上部カバー及び下部カバーの平面図
【図６】第２の実施形態を示す果実の熟度及び糖度検知装置の側面図
【図７】同上の正面図
【図８】同上の平面図
【符号の説明】
１  果実の熟度及び糖度検知装置
２  チェーンコンベア
３  測定ボックス
４  弾性受け台
５  ＬＥＤ（発光体）
６  受光センサ
７  果実検知センサ
８  第１の位置センサ
９  第２の位置センサ
１０  ベース板
１１  エアシリンダ
１２  ＬＥＤ取付台
１３  透孔
１４  果実受けスポンジ
１５  トレーストッパ
１６  遮光筒
１７  バネ
１８  スペクトロメータ
１９  トレー
２０  貫通孔
２１  非接触赤外線サーマルセンサ
２２  ストッパセンサ
２３  上部カバー
２４  下部カバー
２５  切り込み
２６  ＬＥＤ支持壁
２７  ガイドバー
２８  溝
Ａ  果実
【図１】
2004226357.tif 000003
【図２】
2004226357.tif 000004
【図３】
2004226357.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004226357.tif 000008
【図７】
2004226357.tif 000009
【図８】
2004226357.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月30日(2003.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004226357.tif 000011