JP2008096226A - 内部品質判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収穫された青果物の成分（糖度等）を光によって測定し、非破壊で異常果の判定をおこなう内部品質判定装置において、複雑な論理演算を用いず、かつ、内部品質センサ単独で行う判定結果に比べて、より高精度な判定結果を容易に得ることができる技術を提供することが課題である。
【解決手段】青果物６の内部品質を非破壊で判定する品質判定手段４を備えた内部品質判定装置１であって、該品質判定手段４は光学的に判定する内部品質センサ８と、においの強度を測定する、においセンサ２６と、を具備し、該両センサ８・２６の測定値による総合判定により異常果の選別を行なう。
【選択図】図４

Description

本発明は、収穫された青果物の成分（糖度等）を光によって測定し、非破壊で異常果の判定を行なう内部品質判定装置において、より高精度な判定結果を得るための技術に関する。

従来より青果物の内部品質を測定する手段として、内部品質センサによる内部品質判定装置が公知となっている。前記内部品質センサは青果物を破壊することなく、青果物の糖度や酸度等の内部品質を判定する非破壊品質判定装置であり、これに搬送手段や選別部等を具備させて内部品質判定装置を構築したものが知られている。
ここで測定対象とする青果物には梨、蜜柑、イチゴ、スイカ等様々な種類があるが、同種類の青果物であっても大きさや形状、皮や果肉の厚み等、様相は千差万別であり、内部品質センサ単独による評価では判定精度がとかく左右され、大量の異常果が市場に流通される可能性も否めなかった。

そこで内部品質の判定精度をより向上させるための技術が、「特許文献１」により公知とされている。すなわち、特許文献１では内部品質センサを用いた青果物の内部品質判定装置において、青果物の重量、および、体積の測定データから別途算出された該青果物の密度情報を考慮することにより、前記内部品質センサによる判定精度を向上させる技術が開示されている。
特開２００２−１３９４３３号公報

前記「特許文献１」によれば、青果物の密度情報を判定条件に加えた論理演算を構築することで、内部品質センサの判定精度をより向上させることができる。
しかしながら、青果物の密度情報を判定条件に加えるためには青果物の重量、および、体積を測定する装置が別途必要となり、また、密度の算出や、判定条件等、演算プログラムも複雑になるため、大掛かりな装置となり、実現性に乏しいものであった。
そこで本発明においては、収穫された青果物の成分（糖度等）を光によって測定し、非破壊で異常果の判定をおこなう内部品質判定装置において、複雑な論理演算を用いず、かつ、内部品質センサ単独で行う判定結果に比べて、より高精度な判定結果を容易に得ることができる技術を提供することが課題である。

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。

即ち、請求項１においては、青果物の内部品質を非破壊で判定する判定手段を備えた内部品質判定装置であって、該判定手段は光学的に判定する内部品質センサと、においの強度を測定する、においセンサと、を具備し、該両センサの測定値による総合判定により異常果の選別を行なうものである。

請求項２においては、前記においセンサを筐体で覆うものである。

請求項３においては、前記判定手段による判定結果において、前記においセンサの測定値から、青果物の熟度を判定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、青果物の内部品質を測定する手段として、内部品質センサと、においセンサと、を具備し、該両センサの測定値による総合判定により異常果の選別を行なうことで、従来の内部品質センサ単独による判定と比べて、より精度の高い判定結果を得ることができる。

請求項２においては、前記においセンサを被包空間内部に設けることにより、測定対象物である青果物のにおいを外部に漏出することなく密閉でき、僅かなにおいでも検出することができる。

請求項３においては、前記判定手段の総合判定として、内部品質センサ、および、においセンサの測定値に関する判定基準を予め設けておき、両センサの判定結果が共に正常となる場合に限って、正常な青果物と判定するで、従来の内部品質センサ単独による判定と比べて、より精度の高い判定結果を得ることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る内部品質判定装置の側面図である。
図２はにおいセンサ、および、内部品質センサ近傍を示す側面図である。
図３は内部品質センサ近傍を示す正面断面図である。
図４はにおいセンサ近傍を示す正面断面図である。
図５は本発明に係る搬送皿の構成を示す側面断面図である。
図６は本発明に係る、においセンサ、および、内部品質センサを用いた異常果判定法の流れを示すフローチャートである。
図７はにおいセンサの測定値（臭気指数）と、内部品質センサの出力電圧の測定値との関係を示すグラフである。

［内部品質判定装置１全体構成］
まず、本実施例における内部品質判定装置１の全体構成について図１を用いて説明する。なお、図１の矢印Ａで表される方向は青果物６が搬送される方向（搬送方向Ａ）とし、青果物６は搬送手段２の上流側（図１の右側）から下流側（図１の左側）に向かって搬送されるものとする。

本実施例における内部品質判定装置１は、光や電気抵抗等を用いて青果物６の糖度または酸度等を測定し、該測定結果にもとづいて選別を行うものであり、主に搬送手段２、品質判定手段４、制御手段１０、搬送皿５・５・・・等で構成される。ここで、前記青果物６とは、梨、蜜柑、イチゴ、その他の果物類、または、野菜類の総称であり、本実施例では青果物６として梨について説明する。

［搬送手段２］
搬送手段２は、搬送体となるベルト等からなる無端帯１３・１３から構成されており、前記搬送手段２の無端帯１３・１３の搬送方向一側には複数のプーリー１１・１１・１１と駆動プーリー９が配設され、該駆動プーリー９を固設する駆動軸に駆動モータ１２が連結され、該駆動モータ１２を作動させることにより無端帯１３・１３を回転駆動可能に構成している。
また、駆動モータ１２の近傍には搬送手段２の搬送駆動状態を検知するためにエンコーダ７が設けられ、駆動プーリー９または無端帯１３・１３の回転を検知する構成としている。

なお、無端帯１３・１３は図３、および、図４に示すとおり、正面視にて左右両側に所定の間隔を空けて配置されており、後述する内部品質センサ８によって下方から青果物６に向かって光を照射しても、遮断されない構造となっている。

［品質判定手段４］
品質判定手段４は青果物６の内部品質である糖度（甘味）や酸度（酸味）を非破壊で判定するものであり、図１、図２に示すように、内部品質センサ８や、においセンサ２６等が設けられている。すなわち、搬送手段２の中途部に設けられる筐体２３において、上流側から下流側に向かって、内部品質センサ８や、においセンサ２６が順に配置されており、青果物６は搬送手段２によって搬送されながら、順次、両センサ８・２６にて測定される。

［内部品質センサ８］
図３において、内部品質センサ８は主に投光手段１６や、受光手段１７等で構成され、搬送手段２を挟んで上下方向に互いに対峙して筐体２３内部に設けられている。
ここで、筐体２３は内部品質センサ８や、においセンサ２６等、他の部材を固定する構造体であるとともに、該内部品質センサ８の投光手段１６、および、受光手段１７に外部からの光が影響することを防止するため、あるいは、後述するにおいセンサ２６の測定対象物である青果物６のにおいが外部に漏出するのを防ぐ被覆手段を兼ねる。また、筐体２３は略直方体の箱であり、搬送方向両側に開口部２３ａ、および、開口部２３ｂが筐体２３の互いに対向して開口され、搬送手段２が開口部２３ａ・開口部２３ｂを貫通している。
前記開口部２３ａ・２３ｂには遮光カーテン２３ｃ・２３ｃが設けられており、青果物６が筐体２３に搬入、あるいは、搬出される場合を除いて、前記開口部２３ａ・２３ｂを塞ぐ役目を果たしている。
なお、前記遮光カーテン２３ｃにおいては本実施例のごとく限定されるものではなく、たとえば、青果物６の進入を検知してアクチュエーター等により自動的に開閉動作する扉を設けてもよく、筐体２３内部に光が入らない構造であればよい。

内部品質センサ８に具備される投光手段１６は、内部品質を測定するための光（赤外線やレーザー光等）を青果物６に照射するものであり、ケーブル１６ａにより制御手段１０に接続されている。投光手段１６は具体的にはランプ、または、ＬＥＤ等で構成される。

また、内部品質センサ８に具備される受光手段１７は、投光手段１６により照射され、青果物６内を通過してきた透過光を受けるものであり、ケーブル１７ａにより制御手段１０に接続されている。受光手段１７は具体的にはフォトダイオードやフォトトランジスタやＣＣＤ等で構成される。

ここで、前記投光手段１６は筐体２３内部において搬送手段２の下方に配設され、かつ、前記受光手段１７は筐体２３内部において搬送手段２の上方に配設される。そして、投光手段１６より照射される光は後述する搬送皿５の中央部に穿設された透過孔５ｂ、および、透過孔５ｃを通過し、該搬送皿５上に載置された青果物６を透過して受光手段１７に受光される。

このとき、上述のとおり、搬送手段２の無端帯１３・１３は正面視にて左右両側に所定の間隔を空けて配置されており、両無端帯１３・１３間を投光手段１６からの光が通過するように構成されている。従って、搬送手段２が光路（投光手段１６から受光手段１７までの光の経路）を遮ることがない。

受光手段１７により受光される光（青果物６の透過光）は、投光手段１６により照射される光と比較すると、特定の波長成分が減少している。これは、青果物６中に含まれる糖度に係る成分や酸度に係る成分が特定の波長成分を吸収することに起因している。

従って、この吸収量を測定する（青果物６が光路を遮っていない状態で受光手段１７が受光しているときの特定波長成分と、青果物６が光路を遮っている状態で受光手段１７が受光しているときの特定波長成分とを比較する）ことにより、光が透過した部位に存在する青果物６の糖度に係る成分や、酸度に係る成分の量（より厳密には、糖度に係る成分分子の個数や酸度に係る成分分子の個数）を測定することが可能である。
なお、青果物６の内部品質を光学的に判定する方法としては、本実施例のごとく透過光を用いるだけでなく、反射光を用いる方法等も考えられ限定されない。

［においセンサ２６］
図４において、においセンサ２６は主に本体部２６ａと測定部２６ｂとから構成され、搬送手段２の上方において、該測定部２６ｂを下方に向けて配置されている。
ここで、本実施例における、においセンサ２６は、においの成分を検出する半導体センサ素子から構成された、半導体ガスセンサを応用したものであり、測定対象とする青果物６のにおいを「においの強度」として数値的に表現する測定機器である。
すなわち、大気中の酸素を表面部に負イオン吸着した酸化物半導体において、においの成分をあてると、該成分により酸化反応が起こり、該半導体の導電率が増加する。従って、この導電率の変化量を電気的に測定することにより、においの成分の含有量を測定することができ、該含有量をもって、においの強さが測定できる。
なお、においの強さを検出する方法としては、本実施例に示す「半導体センサ方式」の他に、「熱式センサ方式」、「水晶振動子センサ方式」等があるが、これら他の検出方法を用いて、品質判定手段４を構成しても構わない。

本体部２６ａには、測定部２６ｂと対向する一端側部にはケーブル２６ｄが設けられており、該ケーブル２６ｄを介して制御手段１０と連結されている。また、該測定部２６ｂの先端部には碗形状を有したカバー２６ｃが付設されており、青果物６から周囲に向かって放たれる「におい」を集めて、適確に検知できる構成となっている。
すなわち、においセンサ２６は通常、周囲が略密封される筐体２３の内部に設けられているため、外部からの通風はほとんど無く、測定対象とする青果物６のにおいが攪乱されることは少ないが、開口部２３ａ・２３ｂでの遮光カーテン２３ｃ・２３ｃの開閉動作による僅かな乱流等により、においが一時乱される場合もある。
この場合、上述の前記カバー２６ｃを設けることによって、攪乱された「におい」を再び集束して、効果的に検知することができる。

このような構成からなる、においセンサ２６は、前記筐体２３の内部において、図示しないシリンダー等を介して上下可動自在に設けられており、青果物６が測定位置、すなわち、においセンサ２６の直下に到達すると、該青果物６の上部近傍まで下降し、その後、においの測定が行われる。そのため、本実施例における内部品質判定装置１では、たとえ大きさの不揃いな青果物群６・６・・・を連続して投入しても、効果的に「においの強さ」を測定することができる。

なお、内部品質判定装置１に投入される青果物６の大きさや形状等を、できる限り統一することによって、においセンサ２６の配置を固定することは可能であり、この場合、上述のようにシリンダー等を介して上下可動させる必要も無く、支持材等を介して、においセンサ２６を筐体２３に固設することができる。そして、においを検出した後は次の成果物６のにおいを計測する時に前の成果物のにおいが残らないように、筐体２３から青果物が搬出される毎にファン等を用いて空気を入れ替えるようにしている。

［制御手段１０］
制御手段１０は、図１に示すように、内部品質判定装置１を構成する品質判定手段４や、搬送手段２や、タグ読取装置１８等を制御するものである。すなわち、制御手段１０にはこれら各手段２・４・１７等の動作を制御するためのプログラムを格納する演算記憶部１０b等を備えており、品質判定手段４や、容器検知手段１４や、タグ読取装置１８等と接続してこれらからの情報を取得したり、該品質判定手段４及び搬送手段２等への電力の供給や、動作指令（信号）を送信したりすることが可能である。

ここで、容器検知手段１４は光センサ等で構成され、搬送手段２の搬送経路において、品質判定手段４よりも上流側となる位置に設けられており、搬送皿５が通過したことを示す信号を制御手段１０に送信する。

なお、図２に示す如く、容器検知手段１４の上下方向の高さは、搬送手段２上を搬送されている搬送皿５の溝５ｄの、上下方向の高さと略同じであり、複数個の搬送皿５・５・・・が搬送方向に連なって（側面同士が接触した状態で）搬送手段２上を搬送されている場合でも、隣接する搬送皿５・５の側面の溝５ｄが成す隙間により容器検知手段１４からの光は搬送皿５・５の向こう側まで通過可能である。従って、搬送皿５・５・・・を一個ずつ確実に検知することが可能である。

タグ読取装置１８は、品質判定手段４の入口付近に配設されており、搬送皿５に添付されたＩＤタグ１５に記憶された生産者や生産場所等の情報を読み取るものである。
なお、タグ読取装置１８の配設される位置は本実施例に限定されるものではなく、前記品質判定手段４の出口付近や、更に下流側に位置する青果物６の搬出部付近に配設されてもよい。

そして、該演算記憶部１０ｂでは、タグ読取装置１８によって読み取った生産者情報を上述の内部品質センサ８や、においセンサ２６による判定結果等に対応させて、該演算記憶部１０ｂに該生産者情報と該判定結果等を記憶させる。表示部１０ａは、記憶された生産者ごとの該判定結果等を表示することができる。更に、等級（階級）別の数や平均値等も表示することができる。

前記制御手段１０は、表示部１０ａと演算記憶部１０ｂ等から構成されている。演算記憶部１０ｂは、容器検知手段１４からの検知信号を受信し、前記演算記憶部１０ｂに記憶された演算プログラムにより、搬送手段２を駆動または停止させる。つまり、品質判定手段４の手前に搬送皿５が到達すると搬送を停止し、該品質判定手段４により青果物６の内部品質の測定を行うように制御する。
また、該演算記憶部１０ｂでは、品質判定手段４に設けられる内部品質センサ８、および、においセンサ２６によって測定された内部品質にもとづいて青果物６・６・・・の異常果の判定を行ない、その結果を記憶する。

［搬送皿５］
搬送皿５はトレイやパンといった搬送用容器の実施の一形態であり、表面を傷めることなく青果物６を搬送するためのものである。すなわち、図５において、搬送皿５は青果物６を乗せるための載置面５ａを有する皿部２１と、該皿部２１の下方において空間を形成する略円筒状の中空部材である筒部２２とで構成される。

搬送皿５はゴム等の弾性体や合成樹脂などから構成され、青果物６を載置したときにその表面を傷めることがない。また、測定に直接関係しない光の透過を防ぐため、搬送皿５は遮光性がある材質で構成されている。

皿部２１の載置面５ａは、中心部にかけて窪んだ碗型となっており、この載置面５ａ、および、筒部２２の底面の中央部には、それぞれ透過孔５ｂ、および、透過孔５ｃが穿設されている。このとき、透過孔５ｂ、および、透過孔５ｃの孔径は、載置される青果物６が下方に落下せず、かつ、前述の内部品質センサ８における測定用の透過光が搬送皿５の上下に通過可能な大きさに定められている。また、搬送皿５には筒部２２の外周面に沿ってリング状の溝５ｄが形成されている。

搬送皿５の側面若しくは底面には、ＩＤタグ１５が添付されており、該ＩＤタグ１５には予め、青果物６の生産者番号や収穫日等の生産者情報が記憶されている。これは、上述のとおり、生産者毎に選果時における青果物６の異常果の割合等を把握するためである。

［異常果の判定手順］
次に、本実施例の品質判定手段４による異常果の判定手順について、図６、および、図７を用いて説明する。
まず、搬送皿５に載置される青果物６は搬送手段２によって搬送され、品質判定手段４の手前に到達すると、容器検知手段１４によって検知され、ＩＤタグ１５の情報がタグ読取装置１８によって読み取られる。（ステップＳ１０１）。

容器検知手段１４によって検知された出力信号は制御手段１０の演算記憶部１０ｂに送られ、その後、該演算記憶部１０ｂは内部品質センサ８と、においセンサ２６との測定開始タイミングを演算し、該タイミングに合わせてこれらセンサ類８・２６をそれぞれ動作させる。

すなわち、演算記憶部１０ｂには、容器検知手段１４から各センサ８・２６までの距離情報として、エンコーダ７のパルス信号数が予め記憶されており、該容器検知手段１４の出力信号が入力されると、演算記憶部１０ｂはエンコーダ７のパルス信号数のカウントを開始する。そして、青果物６が載置される搬送皿５は、搬送手段２によって内部品質センサ８、および、においセンサ２６へと搬送されて行き、各センサ８・２６は、前記青果物が到着するタイミングにおいて、正確に動作することになる。なお、その後ろの搬送皿５の搬送は停止され、所定のタイミングで搬送される。

青果物６が内部品質センサ８に到着すると（ステップＳ１０２）、投光手段１６により赤外線、あるいは、レーザー光が該青果物６に向かって照射され、該青果物６の糖度（甘味）や酸度（酸味）が測定される（ステップＳ１０３）。

ここで、本実施例における内部品質センサ８は、上述のとおり、青果物６の糖度等を測定する方法として、該青果物６が光路を遮っていない状態で受光手段１７が受光しているときの特定波長成分から、青果物６が光路を遮っている状態で受光手段１７が受光しているときの特定波長成分を減算した値を、糖度等の測定値（ｍＶ）として検出し、該出力値は演算記憶部１０ｂに送られ、その後、該演算記憶部１０ｂによって、青果物６の糖度等が測定される。

すなわち、演算記憶部１０ｂには、予め定められた糖度の範囲（レベル）及び酸味の範囲（レベル）が記憶され、測定された値がどの範囲（レベル）にあるかが判定され、搬送装置下流側の選別装置によってそれぞれその範囲に属する等級に選別される（ステップＳ１０４）。そして更に、次工程のにおいセンサ２６による測定がなされる。

内部品質センサ８による糖度等の測定後、青果物６は、においセンサ２６へと搬送され（ステップＳ１０５）、該青果物６の発する「においの強さ」が測定される。
すなわち、青果物６の到着後、においセンサ２６は該青果物６の上部近傍まで下降され、本体部２６ａに内蔵される吸引ポンプが作動し、「においの強さ」が測定される（ステップＳ１０６）。

においセンサ２６により測定された「においの強さ」は電気信号として演算記憶部１０ｂに送られ、その後、該演算記憶部１０ｂによって、青果物６が「正常果」か「異常果」かの判定がなされる。
すなわち、演算記憶部１０ｂには予め定められた閾値としてｉ１からなる「においの強さ」が記憶されており、測定された値ｉ０が閾値ｉ１以下に収まれば「正常果」と判定され、閾値ｉ１以下に収まらなければ、「異常果」と判定され、破棄されることとなる（ステップＳ１０７）。

なお、上述の判定により、「正常果」と判断された青果物６については、演算記憶部１０ｂにおいて「においの強さ」の測定値を基にして、さらに熟度が評価され、賞味期限等の演算がなされる。
すなわち、青果物６から発せられる「におい」においては、該青果物６の熟度が進行するに従い、特有のにおいの成分が増加していく。前記においの成分は含有量が増加するに従い徐々にその「においの強さ」を増していくため、予め該成分に関する「においの強さ」と、青果物６の熟成状態との対応関係を演算記憶部１０ｂに記憶させ、青果物６の「においの強さ」の測定値と比較考慮することにより、該青果物６の熟度（賞味期限等）が演算されるのである（ステップＳ１０８）。

このように、青果物６は内部品質センサ８、および、においセンサ２６により、「正常果」、あるいは、「異常果」の判定をそれぞれのセンサ８・２６によりなされ、これらのデータをもとに、該青果物６が出荷可能か、破棄するかの総合判定が演算記憶部１０ｂによりなされる。

すなわち、青果物６の「熟れ状態」については、図７に示すように、横軸の「臭気指数」が増加するに従い、内部品質センサ８によって検出される測定値もほぼ同じ割合で増加していく。これを利用して、「正常果」と判定した青果物６を「臭気指数」によって「未熟」「食べごろ」「熟れ過ぎ」の段階に分けて、それぞれどの段階にあるかを判定して、下流側の選別装置により選別して、出荷するように構成することも可能である。または、「臭気指数」を「熟度」として、「においの強さ」がどの熟度に相当するかを判定し、下流側に設ける選別装置で熟度毎に選別するように構成することも可能である。

本発明の一実施例に係る内部品質判定装置の側面図。 においセンサ、および、内部品質センサ近傍を示す側面図。 内部品質センサ近傍を示す正面断面図。 においセンサ近傍を示す正面断面図。 本発明に係る搬送皿の構成を示す側面断面図。 本発明に係る、においセンサ、および、内部品質センサを用いた異常果判定法の流れを示すフローチャート。 においセンサの測定値（臭気指数）と、内部品質センサの出力電圧の測定値との関係を示すグラフ。

符号の説明

１ 内部品質判定装置
２ 搬送手段
４ 品質判定手段
５ 搬送皿
５ｂ 透過孔
５ｃ 透過孔
５ｄ 溝
６ 青果物
８ 内部品質センサ
１３ 無端帯
２３ 筐体
２６ においセンサ
２６ａ 本体部
２６ｂ 測定部
２６ｃ カバー

Claims (3)

1. 青果物の内部品質を非破壊で判定する判定手段を備えた内部品質判定装置であって、該判定手段は光学的に判定する内部品質センサと、においの強度を測定する、においセンサと、を具備し、該両センサの測定値による総合判定により異常果の選別を行なうことを特徴とする内部品質判定装置。
2. 前記においセンサを筐体で覆うことを特徴とする、請求項１に記載の内部品質装置。
3. 前記判定手段による判定結果において、前記においセンサの測定値から、青果物の熟度を判定することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内部品質判定装置。

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