(57)【要約】【課題】受光器１８周囲の雰囲気温度の影響による品質判定値の誤差原因の解消し、品質推定精度の向上を図る。【解決手段】青果物１０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４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９とを備える農産物非破壊品質判定装置において、前記品質測定手段４を、近赤外光等を照射する光源１７と、青果物１０を透過又は反射した光を受ける受光器１８とで構成し、該受光器１８をボックス３０で被覆し、該ボックス３０の内周面に断熱材３１を周設すると共に、温度調節システム３２を設けて保温手段として、分光器２４周囲の雰囲気温度を恒温にした。【選択図】　　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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産物非破壊品質判定装置において、
前記品質測定手段を、近赤外光等を照射する光源と、青果物を透過又は反射した光を受ける受光器とで構成し、該受光器に保温手段を設けて分光器周囲の雰囲気温度を略一定にしたことを特徴とする農産物非破壊品質判定装置。
【請求項２】
前記保温手段を、分光器を囲んで密閉空間を作るボックスと、ボックスの周囲を覆う断熱材と、該ボックスに隣接され前記密閉空間の温度を調節する温度調節システムとで構成したことを特徴とする請求項１記載の農産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、スイカ等の青果物中に含まれる内部成分を非破壊で測定して品質を判定する農産物非破壊品質判定装置の技術に関し、特に、該装置における測定誤差原因を減少させ、品質判定における精度及び、処理効率の向上を図る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には、青果物の糖度等の内部品質を測定し、品質レベルを判定するために非破壊品質判定装置が設けられている。（特許文献１参照）この非破壊品質判定装置では、例えば、比較的透過力の強い赤外光等を青果物に照射し、その透過光又は反射光等を検出して吸光度を測定・分析することにより、青果物の糖含量等の内部成分を、青果物を破壊することなく迅速に推定しているのである。ここで、吸光度とは物体に光を入射し透過させたときの光吸収の度合いを表し、その入射光と透過光の各強度を計測することで算出できる値である。
【０００３】
しかしながら、この吸光度は、青果物の大きさや、品温や、測定装置近傍の雰囲気温度等に大きく依存するため、実用的な推定精度を得るためには、その依存要素に対して補正を行うことが不可欠となる。
このため、従来の非破壊品質判定装置では、一般に、被測定物から品質推定用データを取得する品質測定装置に加えて、被測定物の大きさ、品温、測定装置近傍の雰囲気温度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ものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２８０８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の品質判定装置が備える補正用測定装置では、上記のように補正項目が多岐であるため、測定・演算処理速度の速いシステムを導入する必要があり、コスト面において不利となっていた。
また、多数の補正項目の中でも特に受光器近傍の雰囲気温度に対して補正を行う際には、他の補正用データ及び、品質推定用データを取得して得られたデータに対して補正を行う必要があるため、被測定物の品種や、光源、受光器等の測定装置を変更するごとに雰囲気温度に対する補正量の設定を変更する必要があったのである。
【０００６】
より詳しくは、雰囲気温度の変化は受光器に内設される分光器に影響を与え、得られた吸光度のスペクトルが波長ずれを起こすために、雰囲気温度に対して予め波長補正量を決定しておく必要があるのだが、被測定物の品種や、光源、受光器等の装置類が変更されると波長ずれの大きさも変わるため、それらを変更するごとに補正量の設定を変更する必要があったのである。
【０００７】
一般的に、分光器は雰囲気温度が変化すると、分光器内部の部材が温度上昇、或いは温度下降によって伸縮し、光路長に変化が生じ、内部部材の位置関係を厳密に調整しても、その位置関係に無視できないずれが生じ、温度変化に起因する焦点のずれが生じるため、分光器全体の測定精度が低下するのである。
以上のような課題を鑑み、本発明においては雰囲気温度の変化に対して影響を受けない非破壊品質判定装置の実現を図るものである。
【０００８】
【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。
【０００９】
即ち、請求項１においては、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産物非破壊品質判定装置において、
前記品質測定手段を、近赤外光等を照射する光源と、青果物を透過又は反射した光を受ける受光器とで構成し、該受光器に保温手段を設けて分光器周囲の雰囲気温度を恒温にしたことである。
【００１０】
請求項２においては、前記保温手段を、分光器を囲んで密閉空間を作るボックスと、ボックスの周囲を覆う断熱材と、該ボックスに隣接され前記密閉空間の温度を調節する温度調節システムとで構成したことである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の品質判定装置を備える選果装置の平面図、図２は品質判定装置の全体構成を示す選果装置の拡大平面図、図３は品質測定ユニットの正面図、図４は補正用測定ユニットの正面図、図５は別実施例の品質判定装置を備える選果装置の平面図、図６は品温測定装置を示す斜視図、図７は受光器の平面図、図８は同じく側面図、図９は同じく正面図である。
【００１２】
本実施例では、青果物中の糖度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。
【００１３】
まず、本発明の農産物非破壊品質判定装置４（以下、品質判定装置とする）を備える選果装置１の全体構成について、図１を用いて説明する。
選果装置１は上手側から順に、収穫した青果物１０を搬送装置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へ搬送する搬送装置３と、該搬送経路の途中部に設けた品質判定装置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の一部を構成する中央制御装置５とから構成されている。
【００１４】
前記供給装置２は、投入シュート２ａや整列部２ｂを備えており、該投入シュート２ａから投入された青果物１０を、整列部２ｂにおいて略同一サイズ毎に粗く分別して整列させ、各搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆの始端部上に載置する。
【００１５】
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１３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上側に載置される青果物１０を一定速度で下流側に搬送するようにしている。
【００１６】
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。
【００１７】
次に、品質判定装置４について説明する。
図２に示すように、品質判定装置４は、搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆのすべてにそれぞれ付設された品質測定ユニット８・８・・・と、該搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆのうちの一搬送経路（ここでは３ａ）に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８・８・・・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。
【００１８】
前記品質測定ユニット８は、図３に示すように搬送経路３ａ・３ｂ・・・の搬送方向に対して左右水平方向の一側に設けられた光源１７と、前記搬送装置３のベルト１５上の青果物１０を挟んで光源１７の反対側に設けられる受光器１８と、外乱光の侵入を回避して暗室となるように光源１７・受光器１８を覆うカバー２０と、これら光源１７・受光器１８・カバー２０を支持する基台１９とから構成されている。
【００１９】
前記光源１７は、電源２１と、該電源２１から電力を供給し近赤外域波長の光を発する赤外発光ダイオード等の発光素子２２とから構成され、該発光素子２２から青果物１０に向けて近赤外光が投光されるのである。なお、前記光源１７は赤外線ランプ・ハロゲンランプ等でもよく限定されるものではない。
【００２０】
また、受光器１８は、前記光源１７から投光されて青果物１０を透過した透過光を分光する分光器２４と、分光された光のうち必要となる特定波長領域の光のみを検出し電気信号に変換して出力する光検出器２５とから構成され、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と接続される。この受光器１８について詳しくは後述により説明することとする。
【００２１】
また、図４に示すように、補正用測定ユニット９は、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て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。
【００２２】
そして、前記中央制御装置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の温度センサ２８やイメージセンサ２９と接続され、更に、中央制御装置５から複数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８・８・・・の光源１７や受光器１８と接続されており、各測定ユニット８・９からの各種データ関連の出力信号を、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。出力信号を受信した中央制御装置５は前記補正用測定ユニット９から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、青果物の糖度推定値を算出するのである。
【００２３】
なお、本実施例では前述したように前記補正用測定ユニット９により、青果物１０の品温、イメージ、雰囲気温度等を測定するものであるが、供給装置２直前に品温測定装置４０を設けて、青果物１０が投入シュート２ａに投入される前にロット単位で品温を計測できるようにしてもよい。
つまり、ロット毎、又は各農家において青果物１０は低温貯蔵庫等の同一温度環境下で保管されて、同じロットの青果物の品温はそれぞれほぼ等しくなっていることが想定されるため、青果物の品温をロット単位で計測し、青果物一つ毎に品温計測するために要する装置類及び時間を省略して、品質判定の処理効率を高めるのである。
【００２４】
この場合、図５に示すように、青果物のロット４１が搬送されるロット搬送路４１ａに品温測定装置４０を設けて、補正用測定ユニット１０９では青果物のイメージ及び、雰囲気温度のみを計測できるようにしておく。そして、品温測定装置４０で計測したロット４１内の品温データは通信ケーブル１１２を介して中央制御装置５へ送信される。また、品温測定装置４０を通過したロット４１は供給装置２の投入シュート２ａへ流入され、各青果物は搬送経路３ａ・３ｂ・・・３ｆを搬送されて品質測定される。
なお、品温測定装置４０から品質測定ユニット８までの距離が近い場合は搬送途中の品温の温度変化を考慮する必要はないが、距離が離れている場合には、搬送途中に品温が変化することが想定されるため、品温測定装置４０で計測した品温に対して雰囲気温度と品質測定ユニット８に到達するまでの時間や搬送速度について補正を行い、品質測定ユニット８に到達した時の推定品温を割り出すことが必要である。
【００２５】
また、前記品温測定装置４０の構成としては、例えば図６に示すようにロット搬送路４１ａの上方から接触型の温度センサ４２を垂設しておき、ロット搬送路４１ａを搬送されるロット４１が温度センサ４２下方に位置したときに下降させて、最上層に位置する青果物の上面が、前記温度センサ４２に当接するようにしている。
前記接触型の温度センサ４２は非接触型のものと比較して計測にある程度時間を要するため、前記接触型温度センサ４２の上部には図示せぬ接触センサを設けて、ロット４１が温度センサ４２に当接するとロット搬送路４１ａが所定時間停止し、品温測定が完了すると再始動するように制御している。
【００２６】
このように、ロット単位で品温を測定することで青果物一つ毎の品温を計測するために必要であった測定速度や演算速度の速いシステムを省略し、低コスト化を図ることができる。また、接触型温度センサにより品温計測を行うことで、高精度で低コストにすることができる。
【００２７】
次に、本発明について詳しく説明する。
本発明においては、前述した受光器１８をボックス３０で密閉し、該ボックス３０を断熱材で覆い、さらに前記ボックス３０に温度調節システム３２を隣接して受光装置１８の温度を一定に保つようにしている。
【００２８】
受光器１８の要部をより詳しく説明すると、図７乃至図９に示すように、直方体のボックス３０に被覆された受光器１８はスリットや回折格子等から構成される分光器２４と、フォトダイオードアレイ等の光検出器２５とから構成されている。前記分光器２４内部には図示しないアルミニウム等で構成した基板が配置されて、該基板上にスリット、回折格子が載置されている。
また、前記分光器２４には光ファイバー等の光伝送路３３が備えられて青果物を透過した透過光を分光器２４内へ入射できるようにしている。光検出器２５には透過光から検出した吸光度等の情報を中央制御装置５へ送信するための通信ケーブル１２が設けられる。
【００２９】
そして、前記光伝送路３３側と通信ケーブル１２側にそれぞれ開口部が穿設された断熱材３１がボックス３０の内周面に周設されて、外気温度の影響による温度変化ができるだけ生じないようにしている。前記断熱材３１は発泡スチロール、スポンジ、アルミホイル等の金属薄板、或いはその他の断熱効果を有する部材で構成される。
また、六面体に形成されたボックス３０の一側面には温度調節システム３２がボックス３０の内外に跨って配置され、該温度調節システム３２のボックス３０内部側には温度センサ３４（図８）が備えられて、ボックス３０内部の温度を常時感知するようにしている。そして、温度調節システム３２のボックス３０外部側は温調制御回路３５と連結され、前記温度センサ３４が感知する温度に基づいてヒータ等による加温、ペルチエ素子やヒートポンプ等による冷却の制御を行っている。
【００３０】
以上のような構成から保温手段を有する受光器１８において、前記温度センサ３４によって感知される温度が、温調制御回路３５の設定温度領域外になると、前記温度調節システム３２により加温、冷却されるのである。そして、温度センサ３４に感知されている温度が設定温度領域内になると温度調節システムの動作が停止するようにし、ボックス３０の内部温度を略一定に調節している。
また、前記ボックス３０内周面に周設された断熱材３１によりボックス３０内部の温度変化を遅延できるため頻繁に温度調節システム３２が作動することがない。さらに、受光器１８は前記ボックス３０により周囲を被覆されて密閉状態になっていることから塵埃等の侵入を防止できる。
【００３１】
ここで、前記設定温度領域とは受光器１８によって計測した吸光度のスペクトルの波長ずれが生じない温度領域を示す。つまり、従来技術においては、受光器に保温手段を備えておらず、雰囲気温度が前記設定温度領域外になると、受光器内部の分光器を構成する基板等の内部部材が雰囲気温度の影響により伸縮し、波長ずれを生じていたのである。
【００３２】
このように、本発明では受光器１８に保温手段を設けて、分光器２４周囲の雰囲気温度を一定にしたので、上記のような不具合を解消することができる。そして、このため本発明の農産物非破壊品質判定装置４では、雰囲気温度に対して補正を行う必要がなくなり、品質判定における品質推定精度を向上することができるのである。
また、雰囲気温度の影響による誤差の懸念がないため、屋内や屋外での使用に影響されず、品質判定を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００３４】
即ち、請求項１に示す如く、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産物非破壊品質判定装置において、
前記品質測定手段を、近赤外光等を照射する光源と、青果物を透過又は反射した光を受ける受光器とで構成し、該受光器に保温手段を設けて分光器周囲の雰囲気温度を恒温にしたので、雰囲気温度の変化による測定誤差がなくなり受光器近傍の雰囲気温度に対して補正を行う必要がなくなる。また、補正項目の減少により品質判定の推定精度を向上できる。
【００３５】
請求項２に示す如く、前記保温手段を、分光器を囲んで密閉空間を作るボックスと、ボックスの周囲を覆う断熱材と、該ボックスに隣接され前記密閉空間の温度を調節する温度調節システムとで構成したので、受光器近傍の雰囲気温度に影響を受けないため屋内測定及び屋外測定に関わらず、安定した品質判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の品質判定装置を備える選果装置の平面図。
【図２】品質判定装置の全体構成を示す選果装置の拡大平面図。
【図３】品質測定ユニットの正面図。
【図４】補正用測定ユニットの正面図。
【図５】別実施例の品質判定装置を備える選果装置の平面図。
【図６】品温測定装置を示す斜視図。
【図７】受光器の平面図。
【図８】同じく側面図。
【図９】同じく正面図。
【符号の説明】
４　　品質測定手段
９　　補正用測定手段
１０　青果物
１７　光源
１８　受光器
２４　分光器
３０　ボックス
３１　断熱材
３２　温度調節システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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