JP4454416B2 - Article hardness measuring apparatus and article hardness measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、物品、例えば、果実、野菜などの青果類の硬度を非破壊で測定するための物品の硬度測定装置および物品の硬度測定方法に関する。 The present invention relates to an article hardness measurement apparatus and an article hardness measurement method for nondestructively measuring the hardness of articles such as fruits and vegetables.
従来より、物品、特に、果実、野菜などの青果類においては、例えば、リンゴなどの果肉の硬度、オレンジ、グレープフルーツなどの外皮の硬度、ミカンなどの浮皮の程度を測定することによって、青果類の内部品質や、貯蔵、運搬に耐え得るものであるかなどの品質を測定することが行われている。 Conventionally, in fruits and vegetables such as fruits and vegetables, for example, by measuring the hardness of flesh such as apples, the hardness of hulls such as orange and grapefruit, and the degree of floating skin such as mandarin oranges, The quality of the internal quality and whether it can withstand storage and transportation are measured.
このような青果類の硬度を測定する方法として、従来は、青果類に対して荷重計を押し当てて、青果類の表面が破壊する際のバネ圧力を測定して、これにより青果類の硬度を測定するバネ圧式硬度測定装置が用いられている。 As a method of measuring the hardness of such fruits and vegetables, hitherto, a load meter was pressed against the fruits and vegetables, and the spring pressure when the surface of the fruits and vegetables was broken was measured. A spring pressure type hardness measuring device is used to measure.
しかしながら、このようなバネ圧式硬度測定装置では、青果類の表面を破壊することになるので、青果場では、測定のために表面が破壊された青果類を破棄せざるを得ないため、その損失は年間に換算すれば、多大な損害となっている。 However, with such a spring pressure type hardness measuring device, the surface of the fruits and vegetables will be destroyed. Therefore, in the fruits and vegetables field, the fruits and vegetables whose surfaces were destroyed for measurement must be discarded. If it is converted into a year, it is a great deal of damage.
このため、従来より、物品に対して、加速度計(加速度センサー)で硬さを測定することが行われている。すなわち、特許文献1(特開2001−133375号公報)に開示されるように、加速度計で硬さを測定する時は、物体に衝突させてそのときの信号波形のピークで計測されている。
しかしながら、このような従来の加速度センサーを用いた硬度測定方法では、以下のような問題がある。
すなわち、図26に示したように、このような従来の加速度センサーを用いて、硬度の異なるゴムで作製した基準物を測定した際には、測定値のピークの大きさが、加速度センサーが基準物に当接する強さに依存してしまうことになる。なお、図26中、ゴムの硬さ40、50、60(JIS K6253、単位なし)は、数字に比例して硬いものを示している。
However, the hardness measurement method using such a conventional acceleration sensor has the following problems.
That is, as shown in FIG. 26, when a reference object made of rubber having different hardness is measured using such a conventional acceleration sensor, the peak value of the measured value is determined by the acceleration sensor. It depends on the strength of contact with an object. In FIG. 26, the
従って、従来の加速度センサーを用いた硬度測定方法では、加速度センサーが被測定物品に当接する強さの違い、当接する角度の違いによって、条件が異なってしまい、測定ごとに測定誤差の要因となり、正確な硬度測定が実施できないことになる。また、従来の加速度センサーを用いた硬度測定方法では、加速度センサーが被測定物品に当接させる強さによっては、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合には、青果類の表面を破壊することになり、青果類を破棄しなければならず、測定効率が低下することになる。 Therefore, in the hardness measurement method using the conventional acceleration sensor, the conditions differ depending on the difference in strength with which the acceleration sensor contacts the object to be measured, the difference in contact angle, which causes a measurement error for each measurement, An accurate hardness measurement cannot be performed. Further, in the hardness measurement method using a conventional acceleration sensor, depending on the strength with which the acceleration sensor is brought into contact with the object to be measured, when measuring articles that are easily damaged or damaged, such as fruits and vegetables, The surface will be destroyed, the fruits and vegetables must be discarded, and the measurement efficiency will be reduced.
本発明は、このような現状に鑑み、物品に対して、当接する強さの違い、当接する角度の違いによって、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能であり、しかも、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能な物品の硬度測定装置および物品の硬度測定方法を提供
することを目的とする。
In view of such a current situation, the present invention provides a stable and accurate measurement without any measurement error for each measurement without different measurement conditions due to differences in contact strength and contact angle with respect to an article. Hardness measurement is possible, and even in the case of measuring easily damaged or damaged items such as fruits and vegetables An object of the present invention is to provide a hardness measuring apparatus for an article and a method for measuring the hardness of the article capable of measuring the hardness of the article.
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の物品の硬度測定装置は、被測定物品に対して当接させるセンサー部材と、
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる2つの第1のセンサーと第2のセンサーと、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第1のセンサーによる第1のセンサー出力と、第2のセンサーによる第2のセンサー出力とによって、
前記被測定物品の硬度を識別する硬度識別制御部と、
を備える物品の硬度を測定する物品の硬度測定装置であって、
前記センサー部材を被測定物品に対して一定速度で当接させるセンサー部材駆動機構を備えたことを特徴とする。
The present invention has been invented in order to achieve the above-described problems and objects in the prior art, and the hardness measuring device for an article of the present invention comprises a sensor member that abuts against the article to be measured,
Two first sensors and two sensors having different sensitivities arranged on the sensor member with the same sensitivity axis;
The first sensor output by the first sensor and the second sensor output by the second sensor obtained by bringing the sensor member into contact with the object to be measured from the sensitivity direction of the two sensors. And by
A hardness identification control unit for identifying the hardness of the article to be measured;
An article hardness measuring device for measuring the hardness of an article comprising:
A sensor member drive mechanism is provided that causes the sensor member to abut against the article to be measured at a constant speed.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、被測定物品に対して当接させるセンサー部材と、
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる2つの第1のセンサーと第2のセンサーと、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第1のセンサーによる第1のセンサー出力と、第2のセンサーによる第2のセンサー出力とによって、
前記被測定物品の硬度を識別する硬度識別制御部と、
を備える物品の硬度を測定する物品の硬度測定装置を用いた物品の硬度測定方法であって、
センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材を被測定物品に対して一定速度で当接させて、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。
Further, the method for measuring the hardness of the article of the present invention comprises a sensor member that is brought into contact with the article to be measured,
Two first sensors and two sensors having different sensitivities arranged on the sensor member with a sensitivity axis aligned;
The first sensor output by the first sensor and the second sensor output by the second sensor obtained by bringing the sensor member into contact with the object to be measured from the sensitivity direction of the two sensors. And by
A hardness identification control unit for identifying the hardness of the article to be measured;
An article hardness measurement method using an article hardness measurement device for measuring the hardness of an article comprising:
The sensor member driving mechanism makes the sensor member come into contact with the article to be measured at a constant speed to identify the hardness of the article to be measured.
このように構成することによって、センサー部材に感度軸をそろえて、感度の異なる2つの第1のセンサーと第2のセンサーとが配置されているので、これらのセンサーが被測定物品に対して当接する、強さの違い、角度の違いがなく測定条件が同一であるため、第1のセンサーによる第1のセンサー出力と、第2のセンサーによる第2のセンサー出力は、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能である。 By configuring in this way, the sensitivity axis is aligned with the sensor member, and the two first sensors and the second sensor having different sensitivities are arranged. Since there is no difference in strength, difference in angle, and measurement conditions are the same, the first sensor output from the first sensor and the second sensor output from the second sensor do not have different measurement conditions. There is no measurement error for each measurement, and stable and accurate hardness measurement is possible.
しかも、センサー部材駆動機構によって、センサー部材を被測定物品に対して一定速度で当接させるので、初速から終速まで一定であるので、被測定物品の大きさに関係なく測定できるとともに、第1のセンサーによる第1のセンサー出力と、第2のセンサーによる第2のセンサー出力を安定して得ることができ、正確な硬度測定が可能である。 In addition, since the sensor member is brought into contact with the object to be measured at a constant speed by the sensor member driving mechanism, since the sensor member is constant from the initial speed to the final speed, the measurement can be performed regardless of the size of the object to be measured. The first sensor output by the second sensor and the second sensor output by the second sensor can be stably obtained, and accurate hardness measurement is possible.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材駆動機構が、物品の種類、大きさに応じて、前記センサー部材の被測定物品に対して当接する速度を制御するように構成されていることを特徴とする。 In addition, the article hardness measurement apparatus according to the present invention is configured such that the sensor member driving mechanism controls a speed at which the sensor member abuts on the measured object according to the type and size of the article. It is characterized by being.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材駆動機構によって、物品の種類、大きさに応じて、前記センサー部材の被測定物品に対して当接する速度を制御することを特徴とする。 In the method for measuring hardness of an article according to the present invention, the sensor member driving mechanism controls the speed at which the sensor member contacts the article to be measured according to the type and size of the article. .
このように、被測定物品の種類、大きさ、例えば、果実の種類(品種)、大きさによっ
て、センサー部材の被測定物品に対して当接する速度を制御するようになっている。
従って、これにより、例えば、被測定物品が、モモ、イチゴなどの傷つきやすい果実(品種)である場合には、センサー部材の被測定物品に対して当接する速度を遅くすることによって、被測定物品にセンサー部材が弱い力で当接することになり、このような傷つき易い物品が損傷するのを保護することができる。
As described above, the speed at which the sensor member abuts on the article to be measured is controlled by the type and size of the article to be measured, for example, the kind (variety) and size of the fruit.
Therefore, for example, when the article to be measured is a fragile fruit (variety) such as a peach or a strawberry, the article to be measured is reduced by reducing the speed of contact of the sensor member with the article to be measured. Thus, the sensor member comes into contact with a weak force, and it is possible to protect such an easily damaged article from being damaged.
逆に、例えば、被測定物品が、リンゴ、ナシなどの硬い果実である場合には、センサー部材の被測定物品に対して当接する速度を早くすることによって、被測定物品にセンサー部材が強い力で当接することになり、高感度に捕らえることができる。 On the other hand, for example, when the article to be measured is a hard fruit such as an apple or a pear, the sensor member has a strong force on the article to be measured by increasing the speed at which the sensor member contacts the article to be measured. It will come into contact with and can be captured with high sensitivity.
さらに、例えば、被測定物品のサイズが大きい場合には、上記一定の当接速度を遅く(当接力を弱く)し、被測定物品のサイズが小さい場合には、上記一定の当接速度を早く(当接力を強く)することによって、上記の測定精度を向上することができる。 Further, for example, when the size of the article to be measured is large, the constant contact speed is slowed down (the contact force is weakened), and when the size of the article to be measured is small, the constant contact speed is increased. By making the contact force stronger, the measurement accuracy can be improved.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材駆動機構が、前記センサー部材の被測定物品に対して当接する際の速度と、被測定物品から離間する際の速度とを変更することができるように構成されていることを特徴とする。 In the article hardness measurement apparatus according to the present invention, the speed at which the sensor member driving mechanism abuts the sensor member on the measured article and the speed at which the sensor member drive mechanism moves away from the measured article are changed. It is comprised so that it can do.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材の被測定物品に対して当接する際の速度と、被測定物品から離間する際の速度とを変更することを特徴とする。 In the method for measuring hardness of an article of the present invention, the sensor member driving mechanism changes a speed at which the sensor member abuts on the article to be measured and a speed at which the sensor member is separated from the article to be measured. It is characterized by.
このように、センサー部材の被測定物品に対して当接する際の速度と、被測定物品から離間する際の速度とを変更することによって、被測定物品に対して当接する際(往路)の速度よりも、被測定物品から離間する際(復路)の速度を高速にすることによって、被測定物品、例えば、果実を傷つけずに処理能力(時間あたりの測定回数)を向上することができる。 Thus, by changing the speed at which the sensor member comes into contact with the measured article and the speed at which the sensor member moves away from the measured article, the speed at which the sensor member comes into contact with the measured article (outward path) In addition, by increasing the speed at the time of separation from the article to be measured (return path), it is possible to improve the processing capability (number of measurements per hour) without damaging the article to be measured, for example, fruit.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材駆動機構が、前記センサー部材が被測定物品から離間して、当接開始位置に復帰する位置近傍での速度が遅くなるように制御するように構成されていることを特徴とする。 In the article hardness measurement apparatus according to the present invention, the sensor member drive mechanism controls the sensor member so that the speed in the vicinity of the position where the sensor member is separated from the object to be measured and returns to the contact start position becomes slow. It is comprised as follows.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材が被測定物品から離間して、当接開始位置に復帰する位置近傍での速度が遅くなるようにすることを特徴とする。 In the article hardness measurement method of the present invention, the sensor member drive mechanism causes the sensor member to move away from the object to be measured so that the speed in the vicinity of the position where the sensor member returns to the contact start position is reduced. It is characterized by.
このように構成することによって、センサー部材が被測定物品から離間する際(復路)に、復路の最後の速度を遅くすることができ、ブレーキとして機能するので、センサーの衝撃を緩和することができるので、センサーの寿命をのばすことができる。 With this configuration, when the sensor member moves away from the object to be measured (return path), the final speed of the return path can be reduced and the function as a brake can reduce the impact of the sensor. So you can extend the life of the sensor.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材が被測定物品から離間して、当接開始位置に復帰する位置に、前記センサー部材の衝撃を吸収する衝撃吸収部材が配置されていることを特徴とする。 In the article hardness measuring apparatus according to the present invention, the sensor member driving mechanism absorbs an impact of the sensor member at a position where the sensor member is separated from the article to be measured and returned to the contact start position. An absorbent member is arranged.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材が被測定物品から離間して、当接開始位置に復帰する位置で、衝撃吸収部材によってセンサー部材の衝撃を吸収することを特徴とする。 In the article hardness measurement method of the present invention, the sensor member driving mechanism causes the sensor member to be impacted by the impact absorbing member at a position where the sensor member is separated from the object to be measured and returns to the contact start position. It is characterized by absorbing.
このように構成することによって、センサー部材が被測定物品から離間する際(復路)に、当接開始位置に復帰する位置で、例えば、スポンジ、ゴムなどの衝撃吸収部材によっ
てセンサー部材の衝撃を吸収することができ、しかも、ブレーキとして機能するので、センサーの衝撃を緩和することができるので、センサーの寿命をのばすことができるとともに、連続測定を行う際に安定性が向上し、正確な硬度測定が可能である。
With this configuration, when the sensor member is separated from the measurement object (return path), the impact of the sensor member is absorbed by an impact absorbing member such as sponge or rubber at a position where the sensor member returns to the contact start position. It can also be used as a brake, reducing the impact of the sensor, extending the life of the sensor, improving stability when performing continuous measurements, and accurate hardness measurement Is possible.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材が被測定物品から離間して、当接開始位置に復帰する位置に、前記センサー部材を保持する保持機構を備えることを特徴とする。 The article hardness measurement apparatus according to the present invention further includes a holding mechanism that holds the sensor member at a position where the sensor member is separated from the article to be measured and returned to the contact start position by the sensor member driving mechanism. It is characterized by providing.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材が被測定物品から離間して、当接開始位置に復帰する位置で、保持機構によって前記センサー部材を保持することを特徴とする。 In the article hardness measurement method of the present invention, the sensor member is held by the holding mechanism at a position where the sensor member is separated from the measured article and returned to the contact start position by the sensor member driving mechanism. It is characterized by that.
このように構成することによって、保持機構として、例えば、電磁石を用いることによって、センサー部材が被測定物品から離間する際(復路)に通電することによって、当接開始位置に復帰する位置でセンサー部材を保持することができ、センサー部材が慣性力によってバウンドするのを防止することができ、センサー部材の寿命を向上できる。しかも、被測定物品に対して当接する際(往路)に、この保持機構による保持を解除することによって、連続的に安定して硬度を測定でき、正確な硬度測定が可能である。 By configuring in this way, the sensor member at a position where the sensor member returns to the contact start position by energizing the sensor member when the sensor member is separated from the article to be measured (return path) by using, for example, an electromagnet as the holding mechanism. , The sensor member can be prevented from bouncing due to inertial force, and the life of the sensor member can be improved. Moreover, by releasing the holding by the holding mechanism when coming into contact with the object to be measured (outward path), the hardness can be measured continuously and stably, and accurate hardness measurement is possible.
また、本発明では、前記センサー部材が、アーム部材の先端に装着され、
前記アーム部材が、前記センサー部材駆動機構に連結された回転軸に、前記回転軸の回転にともなって回動するように固定されていることを特徴とする。
In the present invention, the sensor member is attached to the tip of the arm member,
The arm member is fixed to a rotating shaft connected to the sensor member driving mechanism so as to rotate as the rotating shaft rotates.
このように構成することによって、上部からの降り下げ機構とすることができ、例えば、コンベアなどの搬送装置で被測定物品を搬送する際にも、コンベアの種類に依存せず設置が可能であり、しかも、例えば、左右につければ2面測定が可能であり、被測定物品に対して、被測定物品の多面における硬度を同時に測定することができる。 By configuring in this way, it is possible to provide a mechanism for lowering from the top. For example, even when an article to be measured is transported by a transport device such as a conveyor, it can be installed without depending on the type of the conveyor. In addition, for example, if it is attached to the left and right, two-surface measurement is possible, and the hardness on multiple surfaces of the article to be measured can be simultaneously measured with respect to the article to be measured.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材駆動機構に連結された回転軸の回転角度を検知する回転角度検知機構を備えること特徴とする。
また、本発明の物品の硬度測定方法は、回転角度検知機構によって、前記センサー部材駆動機構に連結された回転軸の回転角度を検知すること特徴とする。
The article hardness measurement apparatus according to the present invention includes a rotation angle detection mechanism that detects a rotation angle of a rotation shaft connected to the sensor member driving mechanism.
The hardness measurement method for an article of the present invention is characterized in that the rotation angle of the rotation shaft connected to the sensor member drive mechanism is detected by a rotation angle detection mechanism.
このように構成することによって、回転軸に、例えば、エンコーダーなどの角度を測る回転角度検知機構設けて、センサー部材が被測定物品に当接した状態の当接点(接触点)の角度から被測定物品の寸法を測定することができ、この被測定物品の寸法を硬度データの補正に利用することができ、より正確な硬度測定を実施することができる。 With this configuration, a rotation angle detection mechanism that measures the angle of, for example, an encoder is provided on the rotation shaft, and the measurement is performed from the angle of the contact point (contact point) when the sensor member is in contact with the measured object. The dimension of the article can be measured, and the dimension of the article to be measured can be used for correcting the hardness data, so that more accurate hardness measurement can be performed.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材が、被測定物品に対して当接して被測定物品の硬度を測定する前に、前記センサー部材が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、前記基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されていることを特徴とする。 Further, in the article hardness measurement apparatus according to the present invention, the sensor member has a reference hardness having a predetermined reference hardness before the sensor member comes into contact with the object to be measured and measures the hardness of the object to be measured. It is configured to calibrate the hardness measurement data based on the hardness data of the reference hardness member in contact with the member.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材が、被測定物品に対して当接して被測定物品の硬度を測定する前に、前記センサー部材が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、前記基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うことを特徴とする。 Further, in the method for measuring the hardness of an article according to the present invention, the sensor member has a reference hardness having a predetermined reference hardness before the sensor member comes into contact with the article to be measured and measures the hardness of the article to be measured. The hardness measurement data is calibrated by contacting the member and based on the hardness data of the reference hardness member.
このように構成することによって、センサー部材が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うの
で、経時変化による変動を補正することができ、より正確に硬度測定を実施することができる。
With this configuration, the sensor member abuts on a reference hardness member having a predetermined reference hardness, and the hardness measurement data is calibrated based on the hardness data of the reference hardness member. Correction can be made, and the hardness measurement can be carried out more accurately.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記基準硬度部材の温度を測定する測温装置を備え、
前記測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されていることを特徴とする。
Further, the hardness measuring apparatus for articles according to the present invention includes a temperature measuring device for measuring the temperature of the reference hardness member,
Hardness measurement data is calibrated based on temperature data of a reference hardness member by the temperature measuring device.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記基準硬度部材の温度を測定する測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うことを特徴とする。 The method for measuring the hardness of an article according to the present invention is characterized in that the hardness measurement data is calibrated based on temperature data of the reference hardness member by a temperature measuring device that measures the temperature of the reference hardness member.
このように、基準硬度部材の温度を測定する測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うので、基準硬度部材自体の温度特性を考慮することができるので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって影響されることなく、正確な硬度を測定することができる。 Thus, based on the temperature data of the reference hardness member by the temperature measuring device that measures the temperature of the reference hardness member, since the hardness measurement data is calibrated, the temperature characteristics of the reference hardness member itself can be taken into account. For example, accurate hardness can be measured without being affected by ambient temperature such as indoors or farmlands.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記被測定物品に対して、複数のセンサー部材が当接するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記被測定物品に対して、複数のセンサー部材を当接させることによって、被測定物品の硬度を測定することを特徴とする。
The article hardness measurement apparatus according to the present invention is configured such that a plurality of sensor members abut against the article to be measured.
The method for measuring the hardness of an article of the present invention is characterized in that the hardness of the article to be measured is measured by bringing a plurality of sensor members into contact with the article to be measured.
このように構成することによって、例えば、左右につければ2面測定が可能であり、被測定物品に対して、被測定物品の多面における硬度を同時に測定することができ、被測定物品の硬度を正確に測定することができる。 By configuring in this way, for example, if it is attached to the left and right, it is possible to measure two surfaces, and the hardness of the article to be measured on multiple sides can be measured simultaneously with respect to the article to be measured. It can be measured accurately.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材を被測定物品に対して一定速度で当接させるセンサー部材駆動機構が、振動発生装置であることを特徴とする。
また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材を被測定物品に対して一定速度で当接させるセンサー部材駆動機構が、振動発生装置であることを特徴とする。
In the article hardness measuring apparatus according to the present invention, the sensor member driving mechanism for bringing the sensor member into contact with the object to be measured at a constant speed is a vibration generating apparatus.
In the article hardness measurement method according to the present invention, the sensor member driving mechanism for bringing the sensor member into contact with the object to be measured at a constant speed is a vibration generator.
このように構成することによって、例えば、ステッピングモータを正逆転することによって、センサー部材を振動させて、揺動させることによって、コンベアなどの搬送機構上を連続的に搬送されてくる青果類などの物品に対して、一定の速度でセンサー部材が連続的に当接することとなり、大量に物品の硬度を正確に検査することが可能となる。 By configuring in this way, for example, fruits and vegetables that are continuously conveyed on a conveying mechanism such as a conveyor by oscillating and swinging the sensor member by rotating the stepping motor forward and backward. Since the sensor member continuously contacts the article at a constant speed, it is possible to accurately inspect the hardness of the article in large quantities.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、センサー部材が当接するように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の物品の硬度測定方法は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、センサー部材を当接させることを特徴とする。
In addition, the article hardness measurement apparatus according to the present invention is configured such that the sensor member comes into contact with an object to be measured which is continuously conveyed on the conveying device.
The method for measuring the hardness of an article of the present invention is characterized in that the sensor member is brought into contact with the article to be measured that is continuously conveyed on the conveying device.
このように構成することによって、連続して搬送されてくる被測定物品の硬度を測定できるので、測定効率が向上する。
また、本発明の物品の硬度測定装置は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、複数のセンサー部材が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、被測定物品に対して当接するように構成されていることを特徴とする。
By comprising in this way, since the hardness of the to-be-measured article conveyed continuously can be measured, measurement efficiency improves.
Further, the hardness measuring apparatus for an article of the present invention is configured so that a plurality of sensor members are placed on the article to be measured at positions spaced apart from each other by a predetermined interval in the carrying direction with respect to the article to be measured which is continuously carried on the carrying device. It is comprised so that it may contact | abut.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、複数のセンサー部材を、搬送方向に一定間隔離間した位置で、被測定物品に対して当接させることを特徴とする。 Further, according to the method for measuring the hardness of an article of the present invention, a plurality of sensor members are placed on the article to be measured at a position spaced apart by a certain distance in the carrying direction with respect to the article to be measured which is continuously conveyed on the conveying device. It makes it contact | abut with respect to it.
このように構成することによって、複数のセンサー部材が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、被測定物品に対して当接して硬度を測定するので、連続して搬送されてくる被測定物品の硬度を測定漏れもなく正確に測定でき、測定精度、測定効率が向上する。 By configuring in this way, the plurality of sensor members are in contact with the object to be measured at positions spaced apart by a certain distance in the conveying direction and measure the hardness. Hardness can be measured accurately without measurement omission, improving measurement accuracy and measurement efficiency.
また、本発明の物品の硬度測定装置は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、複数のセンサー部材が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、搬送方向に対して左右の位置から交互に被測定物品に対して当接するように構成されていることを特徴とする。 Moreover, the hardness measuring apparatus for articles according to the present invention has a plurality of sensor members at a position spaced apart from each other by a certain distance in the transport direction with respect to the measured object continuously transported on the transport apparatus. The left and right positions are alternately in contact with the object to be measured.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、複数のセンサー部材を、搬送方向に一定間隔離間した位置で、搬送方向に対して左右の位置から交互に被測定物品に対して当接させることを特徴とする。 Further, according to the method for measuring hardness of an article of the present invention, with respect to the article to be measured that is continuously conveyed on the conveying device, a plurality of sensor members are arranged at a certain distance in the conveying direction with respect to the conveying direction. In this case, the measurement object is alternately brought into contact with the object to be measured from the left and right positions.
このように構成することによって、複数のセンサー部材が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、搬送方向に対して左右の位置から交互に被測定物品に対して接して硬度を測定するので、連続して搬送されてくる被測定物品の硬度を測定漏れもなく正確に測定でき、さらに測定精度、測定効率が向上する。 By configuring in this way, the plurality of sensor members measure hardness by contacting the object to be measured alternately from the left and right positions with respect to the transport direction at positions spaced apart by a certain distance in the transport direction. Thus, the hardness of the article to be measured conveyed can be accurately measured without omission, and the measurement accuracy and measurement efficiency are further improved.
また、これにより同時に複数のセンサー部材が被測定物品に対して当接することがないので、センサー同士の干渉がなくなり、正確な硬度の測定を行うことができる。
また、本発明の物品の硬度測定装置は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、センサー部材が当接する上流側の位置に、被測定物品の大きさを測定する寸法測定装置が配置され、
この寸法測定装置で測定した被測定物品の寸法データに基づいて、前記センサー部材駆動機構によるセンサー部材の被測定物品に対する当接開始タイミングを制御するように構成されていることを特徴とする。
In addition, since a plurality of sensor members do not contact the measurement object at the same time, there is no interference between sensors, and accurate hardness measurement can be performed.
In addition, the article hardness measurement apparatus according to the present invention measures the size of the article to be measured at an upstream position where the sensor member comes into contact with the article to be measured which is continuously conveyed on the conveying device. Dimension measuring device is arranged,
Based on the dimension data of the article to be measured measured by the dimension measuring device, the sensor member driving mechanism is configured to control the contact start timing of the sensor member to the article to be measured.
また、本発明の物品の硬度測定方法は、連続して搬送装置上を搬送されてくる被測定物品に対して、センサー部材が当接する上流側の位置に、被測定物品の大きさを測定する寸法測定装置が配置され、
この寸法測定装置で測定した被測定物品の寸法データに基づいて、前記センサー部材駆動機構によるセンサー部材の被測定物品に対する当接開始タイミングを制御することを特徴とする。
In the article hardness measurement method of the present invention, the size of the article to be measured is measured at an upstream position where the sensor member abuts against the article to be measured which is continuously conveyed on the conveying device. Dimension measuring device is arranged,
Based on the dimension data of the article to be measured measured by the dimension measuring device, the contact start timing of the sensor member to the article to be measured by the sensor member driving mechanism is controlled.
すなわち、センサー部材を振り下げて当接させるタイプの硬度測定装置では、例えば、小さいりんごと大きいりんごでは振り角が違うため、センサー部材が動き始めてから、被測定物品に当接するまでの時間が違うことになる。 That is, in a hardness measuring device of a type in which the sensor member is swung down and contacted, for example, a small apple and a large apple have different swing angles, so the time from when the sensor member starts to contact with the object to be measured is different. It will be.
このため、センサー部材が当接する上流側の位置に、被測定物品の大きさを測定する寸法測定装置、例えば、フォトセンサーを配置して、この寸法測定装置によって、被測定物品の寸法データを計算して、振り下げトリガー(当接開始タイミング)を設定するようになっている。 For this reason, a dimension measuring device for measuring the size of the article to be measured, such as a photo sensor, is arranged at the upstream position where the sensor member abuts, and the dimension data of the article to be measured is calculated by this dimension measuring device. Thus, a swing-down trigger (contact start timing) is set.
すなわち、フォトセンサーのさえぎっている時間は、りんごの大きさであるので長くさえぎっている時には、大きいりんごであるので、振り下げトリガーは遅くてよく、短い時には、小さいりんごであるので早めに振りさげを開始するように制御するようになっている。 That is, when the photosensor is blocking the time, it is the size of an apple, so when it is blocked for a long time, it is a large apple, so the swing-down trigger may be slow, and when it is short, it is a small apple, so it swings early. It is supposed to be controlled to start.
これによって、測定条件が同一となって、第1のセンサーによる第1のセンサー出力と
、第2のセンサーによる第2のセンサー出力は、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能である。
As a result, the measurement conditions are the same, and the first sensor output from the first sensor and the second sensor output from the second sensor do not have different measurement conditions and no measurement error for each measurement. Stable and accurate hardness measurement is possible.
本発明によれば、物品に対して、当接する強さの違い、当接する角度の違いによって、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能であり、しかも、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能である。 According to the present invention, the measurement conditions do not differ depending on the difference in contact strength and the contact angle with respect to the article, there is no measurement error for each measurement, and stable and accurate hardness measurement is possible. In addition, even when measuring articles that are easily damaged or damaged, such as fruits and vegetables, accurate hardness can be measured by touching the article without destroying the surface of the fruits and vegetables. Is possible.
本発明によれば、例えば、青果類の選果場において、選果場のコンベアの上につけて全ての果実を全数検査して品質管理をすることによって、全量硬度計測が可能である。 According to the present invention, for example, in a fruit and vegetable fruit selection field, the whole quantity hardness can be measured by inspecting all the fruits on the conveyor of the fruit selection field and performing quality control.
以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。
図1は、本発明の物品の硬度測定装置の概略正面図、図2は、図1の物品の硬度測定装置のI方向の概略図、図3は、センサー部材の拡大図、図4は、図1の物品の硬度測定装置の使用状態を示す概略図である。
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
1 is a schematic front view of a hardness measuring apparatus for an article of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram in the I direction of the hardness measuring apparatus for the article of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of a sensor member, and FIG. It is the schematic which shows the use condition of the hardness measuring apparatus of the article | item of FIG.
図1〜図3において、10は全体で本発明の物品の硬度測定装置(以下、単に「硬度測定装置」と言う)を示している。
図1に示したように、硬度測定装置10は、図示しない軸支機構に軸支された回動軸12を備えており、この回動軸12にアーム部材14が、この回動軸12の回転に伴って、回動するように固定されている。そして、このアーム部材14には、その先端にセンサー部材16が装着されている。
In FIG. 1 to FIG. 3,
As shown in FIG. 1, the
このセンサー部材16には、例えば、果実、野菜などの青果類などの被測定物品Bに当接する部分に、接触部材18が備えられている。また、センサー部材16の内部には、図4に示したように、接触部材18側に、第1のセンサーS1が設けられるとともに、この第1のセンサーS1と感度軸をそろえて配置した第2のセンサーS2が配置されている。
The
この場合、これらの第1のセンサーS1と第2のセンサーS2とは、接触部材18の当接面20側に、感度方向が位置するように配置されている。
一方、回動軸12には、回動駆動機構としてステッピングモータ22が、回動軸12を回転するように装着されているとともに、その反対側に、回動軸12の回動角度、すなわち、センサー部材16の回転角度を検出するためのエンコーダー24が装着されている。
In this case, the first sensor S1 and the second sensor S2 are arranged on the
On the other hand, a stepping
さらに、これらの第1のセンサーS1、第2のセンサーS2、ステッピングモータ22、エンコーダー24は、CPUなどの被測定物品Bの硬度を識別するための制御機構である硬度識別制御部26に接続されている。
Further, the first sensor S1, the second sensor S2, the stepping
この場合、接触部材18としては、被測定物品の硬さに応じて、適切な硬さの材料から選択して適宜用いればよく、特に限定されるものではないが、経年変化がなく、測定が安定するので、硬い材料から構成するのが望ましい。このような硬度としては、硬い果実であるリンゴを基準にすれば、リンゴの硬さ以上の硬さとなるように、例えば、ゴムの硬さ70(JIS K6253、単位なし)程度の硬さとするのが好ましい。
In this case, the
このような材料としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。
また、接触部材18の当接面20は、被測定物品Bに当接した際に、例えば、リンゴな
どのつるつるの表面で、センサー部材16が滑って正確な測定ができないのを防止するとともに、被測定物品の表面が損傷しないように、微小な凹凸を有するのが望ましい。
As such a material, for example, a polypropylene resin, a fluororesin, a silicone resin, or the like can be used.
Further, the
このような微小な凹凸としては、特に限定されるものではないが、Rを有する微小な球形状とするのが望ましく、好ましくは、その半径が5〜40mmの球形状とするのが望ましい。 Such minute unevenness is not particularly limited, but it is preferably a minute spherical shape having R, preferably a spherical shape having a radius of 5 to 40 mm.
このように、回動駆動機構としてステッピングモータ22を用いることによって、センサー部材16を被測定物品Bに対して一定速度で当接させるので、初速から終速まで一定であるので、被測定物品Bの大きさに関係なく測定できるとともに、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力と、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力を安定して得ることができ、正確な硬度測定が可能である。
In this way, by using the stepping
また、この場合、硬度識別制御部26によって、センサー部材駆動機構であるステッピングモータ22を制御して、被測定物品Bの種類、大きさ、例えば、果実の種類(品種)、大きさによって、センサー部材16の被測定物品Bに対して当接する速度を制御するのが好ましい。
Further, in this case, the hardness
例えば、被測定物品Bが、モモ、イチゴなどの傷つきやすい果実(品種)である場合には、センサー部材16の被測定物品Bに対して当接する速度を遅くすることによって、被測定物品Bにセンサー部材16が弱い力で当接することになり、このような傷つき易い物品が損傷するのを保護することができる。
For example, when the article to be measured B is a fruit (variety) that is easily damaged such as a peach or a strawberry, the article to be measured B is reduced by reducing the speed at which the
逆に、例えば、被測定物品Bが、リンゴ、ナシなどの硬い果実である場合には、センサー部材16の被測定物品Bに対して当接する速度を早くすることによって、被測定物品Bにセンサー部材16が強い力で当接することになり、高感度に捕らえることができる。
On the other hand, for example, when the article to be measured B is a hard fruit such as an apple or a pear, the
さらに、例えば、被測定物品Bのサイズが大きい場合には、上記一定の当接速度を遅く(当接力を弱く)し、被測定物品Bのサイズが小さい場合には、上記一定の当接速度を早く(当接力を強く)することによって、上記の測定精度を向上することができる。 Furthermore, for example, when the size of the article to be measured B is large, the constant contact speed is slowed down (the contact force is weakened), and when the size of the article to be measured B is small, the constant contact speed is The measurement accuracy can be improved by speeding up (intensifying the contact force).
さらに、硬度識別制御部26によって、センサー部材駆動機構であるステッピングモータ22を制御して、センサー部材16の被測定物品Bに対して当接する際の速度と、被測定物品Bから離間する際の速度とを変更することができるようにするのが望ましい。
Further, the hardness
このように、センサー部材16の被測定物品Bに対して当接する際の速度と、被測定物品Bから離間する際の速度とを変更することによって、例えば、被測定物品Bに対して当接する際(往路)の速度よりも、被測定物品Bから離間する際(復路)の速度を高速にすることによって、被測定物品B、例えば、果実を傷つけずに処理能力(時間あたりの測定回数)を向上することができる。
In this way, by changing the speed at which the
また、硬度識別制御部26によって、センサー部材駆動機構であるステッピングモータ22を制御して、センサー部材16が被測定物品Bから離間して、当接開始位置に復帰する位置近傍での速度が遅くなるように制御するようにするのが望ましい。
Further, the hardness
このように構成することによって、センサー部材16が被測定物品Bから離間する際(復路)に、復路の最後の速度を遅くすることができ、ブレーキとして機能するので、センサーの衝撃を緩和することができるので、センサーの寿命をのばすことができる。
By configuring in this way, when the
さらに、回動軸12の回動角度、すなわち、センサー部材16の回転角度を検出するた
めのエンコーダー24を備えているので、図4の一点鎖線で示したように、センサー部材16が被測定物品に当接した状態の当接点(接触点)の角度から被測定物品Bの寸法を測定することができ、この被測定物品Bの寸法を硬度データの補正に利用することができ、より正確な硬度測定を実施することができる。
Further, since the
この場合、第1のセンサーS1と第2のセンサーS2とは、感度の異なる2つのセンサーから構成されている。
このような感度の異なる2つの第1のセンサーS1と第2のセンサーS2としては、センサー容量の異なる同一種類のセンサーから構成されているのが好ましい。
In this case, the first sensor S1 and the second sensor S2 are composed of two sensors having different sensitivities.
The two first sensors S1 and second sensors S2 having different sensitivities are preferably composed of the same type of sensors having different sensor capacities.
すなわち、例えば、加速度センサー、加重センサーなどにおいて、センサー容量の異なる同一種類のセンサーを、第1のセンサーS1、第2のセンサーS2として用いることによって、センサーの容量の違いによる応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材16が被測定物品Bに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できることになる。
That is, for example, in the acceleration sensor, the weight sensor, etc., the same kind of sensor having different sensor capacities is used as the first sensor S1 and the second sensor S2. Therefore, the measurement can be stably performed regardless of the strength and angle at which the
また、このような感度の異なる2つの第1のセンサーS1と第2のセンサーS2としては、センサーの種類が異なるセンサーから構成されているのが好ましい。
すなわち、第1のセンサーS1、第2のセンサーS2として、例えば、加速度センサーと加重センサーを用いることによって、センサーの種類の相違による応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材16が被測定物品Bに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。
Moreover, it is preferable that the two first sensors S1 and the second sensor S2 having different sensitivities are composed of sensors having different types of sensors.
That is, as the first sensor S1 and the second sensor S2, for example, by using an acceleration sensor and a weight sensor, the hardness is measured from the ratio of the difference in response characteristics due to the difference in the type of sensor. Can be measured stably regardless of the strength and angle of contact with the article B to be measured.
また、第1のセンサーS1、第2のセンサーS2として、感度の異なる2つの第1のセンサーS1と第2のセンサーS2が、センサー容量が同じで、応答特性の異なる同一種類のセンサーから構成しても良い。 In addition, as the first sensor S1 and the second sensor S2, two first sensors S1 and second sensors S2 having different sensitivities are composed of the same type of sensors having the same sensor capacity and different response characteristics. May be.
この場合、第1のセンサーS1と第2のセンサーS2のセンサー容量が同じであっても、応答特性、例えば、センサーの応答周波数を異なるようにすることによって、応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材16が被測定物品Bに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。
In this case, even if the sensor capacities of the first sensor S1 and the second sensor S2 are the same, by making the response characteristics, for example, the response frequency of the sensors different, the hardness is determined from the ratio of the difference in response characteristics. Therefore, the
また、この場合、このような応答特性の異なる同一種類のセンサーが、応答特性の低い方のセンサーの応答特性が、10hz〜1000hz、高い方のセンサーの応答特性が、1Khz〜10Khzの範囲にあるように設定するのが望ましい。 In this case, in the same type of sensors having different response characteristics, the response characteristic of the sensor having the lower response characteristic is in the range of 10 hz to 1000 hz, and the response characteristic of the higher sensor is in the range of 1 Khz to 10 Khz. It is desirable to set as follows.
このような範囲に、第1のセンサーS1と第2のセンサーS2の応答周波数があれば、応答特性の違いの比から硬さを測定することができ、センサー部材16が被測定物品Bに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。
If the response frequency of the first sensor S1 and the second sensor S2 is within such a range, the hardness can be measured from the ratio of the difference in response characteristics, and the
このように、第1のセンサーS1と第2のセンサーS2の応答周波数を異なるようにする方法としては、公知の方法が採用可能であり、特に限定されるものではないが、例えば、フィルター回路によって電気的に第1のセンサーS1と第2のセンサーS2の応答周波数を異なるように設定する方法、センサーを受けるアンプの応答特性を変更する方法、ソフトウェアーによるフィルターなどを用いることができる。 Thus, as a method of making the response frequency of the first sensor S1 and the second sensor S2 different from each other, a known method can be adopted and is not particularly limited. A method of electrically setting the response frequency of the first sensor S1 and the second sensor S2 to be different, a method of changing the response characteristic of the amplifier receiving the sensor, a filter using software, and the like can be used.
従って、このような感度の異なる2つの第1のセンサーS1と第2のセンサーS2の組み合わせとしては、
(1)第1のセンサー、第2のセンサーとして、いずれも加速度センサーでセンサー容量の異なる場合、
(2)第1のセンサー、第2のセンサーとして、いずれも加重センサーでセンサー容量の異なる場合、
(3)第1のセンサー、第2のセンサーとして、加速度センサーと加重センサーを用いる場合
(4)第1のセンサー、第2のセンサーとして、いずれも加速度センサーでセンサー容量が同じで、応答特性が異なる場合、
(5)第1のセンサー、第2のセンサーとして、いずれも加重センサーでセンサー容量が同じで、応答特性が異なる場合、
があり、いずれの場合においても、当接させる力に関係なく、被測定物品Bに触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。
Therefore, as a combination of two first sensors S1 and second sensors S2 having different sensitivities,
(1) As the first sensor and the second sensor, both are acceleration sensors and have different sensor capacities.
(2) As the first sensor and the second sensor, both are weighted sensors with different sensor capacities,
(3) When an acceleration sensor and a weight sensor are used as the first sensor and the second sensor. (4) As the first sensor and the second sensor, both are the acceleration sensors and have the same sensor capacity and the response characteristics. If different
(5) When the first sensor and the second sensor are both weighted sensors with the same sensor capacity and different response characteristics,
In any case, it is possible to provide a highly sensitive hardness sensor capable of measuring the hardness only by touching the article B to be measured, regardless of the force of contact.
従って、センサー部材16を被測定物品Bに当接させる強さを、触れる程度まで弱めても測定が可能であるので、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能である。すなわち、当接させる力に関係なく、被測定物品に触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。
Accordingly, since the measurement can be performed even if the strength with which the
なお、このような加速度センサー、加重センサーを用いるほか、速度計により速度を計測するようにしてもよい。すなわち、加速度センサーを積分して(加速度センサーによる出力を加算して)、例えば、ロータリーエンコーダーのパルスから演算して、速度を計測するようにしてもよい。 In addition to using such an acceleration sensor and a weight sensor, the speed may be measured by a speedometer. That is, the speed may be measured by integrating the acceleration sensor (adding the output from the acceleration sensor) and calculating from the pulse of the rotary encoder, for example.
このように構成される硬度測定装置10は、図4に示したように、硬度識別制御部26からの制御によって、ステッピングモータ22の駆動によって、初期位置から図4の矢印で示したように、被測定物品Bに接近する方向に一定の速度で、アーム部材14が回動することによって、その先端のセンサー部材16の接触部材18の当接面20が、被測定物品Bに当接するようになっている。
As shown in FIG. 4, the
この当接の際に、センサー部材16の内部に配置した第1のセンサーS1による第1のセンサー出力と、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力とによって、被測定物品Bの硬度を識別するようになっている。
At the time of this contact, the hardness of the article to be measured B is identified by the first sensor output from the first sensor S1 disposed inside the
このように構成することによって、センサー部材16に感度軸をそろえて、感度の異なる2つの第1のセンサーS1と第2のセンサーS2とが配置されているので、これらのセンサーS1、S2が被測定物品Bに対して当接する、強さの違い、角度の違いがなく測定条件が同一であるため、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力と、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力は、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能である。
By configuring in this way, the first sensor S1 and the second sensor S2 having different sensitivities are arranged on the
以下に、このような硬度の識別方法について説明する。
(A)タイムシフトを用いない硬度識別方法について:
なお、以下については、特に、言及しないが、下記の処理は、硬度識別制御部26において自動的に演算処理されるようになっている。
Below, the identification method of such hardness is demonstrated.
(A) About hardness identification method without using time shift:
The following processing is automatically calculated in the hardness
また、この実施例の第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2とは、いずれも加速度センサーを用いており、第1のセンサーS1の方が、センサー容量が小さく、応答が速く、第2のセンサーS2の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いものを用いている。 In addition, the first sensor S1 and the second sensor S2 of this embodiment both use an acceleration sensor, and the first sensor S1 has a smaller sensor capacity, a faster response, and a second response. The sensor S2 has a larger sensor capacity and a slower response.
先ず、センサー部材16の接触部材18の当接面20が、被測定物品Bに当接した際には、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力(信号波形W1)と、第2のセンサー
S2による第2のセンサー出力(信号波形W2)は、図5に示したような波形になる。
First, when the
この場合、第1のセンサーS1の方が、センサー容量が小さく、応答が速いので、第1のセンサー出力(信号波形W1)のピークが早く、第2のセンサーS2の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いので、第2のセンサー出力(信号波形W2)ピークが遅くなっている。 In this case, since the sensor capacity of the first sensor S1 is smaller and the response is faster, the peak of the first sensor output (signal waveform W1) is earlier, and the sensor capacity of the second sensor S2 is larger. Since the response is slow, the peak of the second sensor output (signal waveform W2) is slow.
この図5において、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力(信号波形W1)における第1のセンサー出力をX軸に、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力(信号波形W2)をY軸になるように、X−Yプロットをする。 In FIG. 5, the first sensor output (signal waveform W1) of the first sensor S1 by the first sensor S1 is taken as the X axis, and the second sensor output (signal waveform W2) by the second sensor S2 is taken as Y. An XY plot is made so as to be on the axis.
すなわち、第1のセンサーS1、第2のセンサーS2の信号波形W1、W2から算出して、X軸に第1のセンサーS1の第1のセンサー出力を、Y軸に第2のセンサーS2の第2のセンサー出力を、X―Yプロットをする。 That is, the first sensor S1 and the second sensor S2 are calculated from the signal waveforms W1 and W2, and the first sensor output of the first sensor S1 is on the X axis, and the second sensor S2 is on the Y axis. XY plot the sensor output of 2.
このようX−Yプロットを、例えば、上記の図26に用いたのと同様の硬度の異なるゴムで作製した基準物、40、50、60について測定して実施すると、図6、図7、図8のグラフに示されるような特徴が現れる。
When such an XY plot is measured and carried out for
この場合、図6、図7、図8のグラフにおいて、波形が2つづつあるのは、大きい方(S40、S50、S60)が強く当接させた場合、小さい方(W40、W50、W60)が弱く当接させた場合である。
In this case, in the graphs of FIGS. 6, 7, and 8, there are two waveforms each when the larger one (
これらのグラフから明らかなように、やわらかい基準物の方(図6のグラフのS40、W40)が、波形が丸みをおびているのが解る。従って、硬さの測定にこの特徴を使用すれば、被測定物品の硬度を測定することができる。 As is apparent from these graphs, it can be seen that the soft reference object (S40, W40 in the graph of FIG. 6) has a rounded waveform. Therefore, if this feature is used for measuring the hardness, the hardness of the article to be measured can be measured.
また、図6、図7、図8のグラフのいずれにおいても、強く当接させた場合(S40、S50、S60)に比べて、弱く当接させた場合(W40、W50、W60)は、面積が小さくなってあらわれているが相似形であることが解る。 Further, in any of the graphs of FIGS. 6, 7, and 8, the area when weakly contacted (W40, W50, W60) is smaller than when strongly contacted (S40, S50, S60). It can be seen that is smaller but appears to be similar.
従って、このグラフを用いれば、当接させる力に関係なく、被測定物品Bに触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。
そして、図6、図7、図8のグラフのいずれにおいても、強く当接させた場合(S40、S50、S60)に比べて、弱く当接させた場合(W40、W50、W60)は、面積が小さくなってあらわれているが相似形である。
Therefore, if this graph is used, it is possible to provide a highly sensitive hardness sensor capable of measuring the hardness only by touching the article B to be measured, regardless of the abutting force.
In each of the graphs of FIGS. 6, 7, and 8, the area when weakly contacted (W40, W50, W60) is smaller than when strongly contacted (S40, S50, S60). Although it appears smaller, it is similar.
従って、図6、図7、図8のグラフにおいて、大きさを補正処理(規格化)することによって、これらのグラフの硬さの特徴によって、硬度を識別することができる。
すなわち、このような補正処理(規格化)には、Y軸における第2のセンサーの第2のセンサー出力の最大値が100となるように演算処理を行えばそれぞれ、図9、図10、図11のグラフにおいて、強く当接させた場合(S40、S50、S60)と、弱く当接させた場合(W40、W50、W60)のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材16が被測定物品Bに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。
Therefore, in the graphs of FIGS. 6, 7, and 8, the hardness can be identified by the hardness characteristics of these graphs by correcting the size (normalization).
That is, in such correction processing (standardization), if arithmetic processing is performed so that the maximum value of the second sensor output of the second sensor on the Y axis is 100, FIG. 9, FIG. 10, and FIG. In the graph of 11, the graphs of the case of strong contact (S40, S50, S60) and the case of weak contact (W40, W50, W60) almost coincide with each other. This process cancels the measurement, and the measurement can be performed stably regardless of the strength and angle at which the
これらの図9〜図11の図を纏めれば、図12のようなグラフになる。
この図12のグラフにおいて、Y軸の最大値の20%から90%の範囲(点線と矢印Cで示した範囲)におけるX軸の値(矢印で示したX40、X50、X60)を硬さの測定指標として用いれば、図13のグラフに示したように、硬さとの相関が良好(相関係数0
.986)であるので、正確な硬度を測定することが可能である。
If these figures of FIGS. 9 to 11 are put together, a graph as shown in FIG. 12 is obtained.
In the graph of FIG. 12, the X-axis values (X40, X50, and X60 indicated by arrows) in the range of 20% to 90% of the maximum value of the Y-axis (ranges indicated by dotted lines and arrows C) are expressed as hardness. When used as a measurement index, the correlation with hardness is good (correlation coefficient 0) as shown in the graph of FIG.
. 986), it is possible to measure the exact hardness.
より詳細には、図12の矢印Cで示したように、センサー出力信号の飽和直後と立下り最後を除いた区間、例えば、Y軸の最大値の20%から90%におけるX軸の値を硬さの測定指標として、被測定物品の硬度を識別するのが好ましい。 More specifically, as indicated by an arrow C in FIG. 12, the value of the X axis in the interval excluding the saturation of the sensor output signal and the end of the falling edge, for example, 20% to 90% of the maximum value of the Y axis. It is preferable to identify the hardness of the article to be measured as a hardness measurement index.
また、この場合、以下のように硬度識別を行えば、測定の際に、センサーに残存するヒステリシスの影響や、温度などの外部の環境による影響などによって、波形が測定の度に微妙にずれても、正確な硬度測定ができる。 Also, in this case, if the hardness is identified as follows, the waveform will be slightly deviated at every measurement due to the effects of hysteresis remaining in the sensor and the external environment such as temperature. However, accurate hardness measurement is possible.
すなわち、図14に示したように、各グラフ(G40、G50、G60)において、立ち上がり部分の所定のY軸の%(図14では60%)の硬度解析開始基準点A40、A50、A60から、立ち上がり終点であるY軸の最大値近傍の%(図14では100%)における硬度解析終端基準点B40、B50、B60までをそれぞれ利用すれば良い。 That is, as shown in FIG. 14, in each graph (G40, G50, G60), from the hardness analysis start reference points A40, A50, A60 of the predetermined Y-axis% (60% in FIG. 14) of the rising portion, The hardness analysis end reference points B40, B50, and B60 in% (100% in FIG. 14) in the vicinity of the maximum value of the Y axis that is the rising end point may be used.
すなわち、図14に示したように、硬度解析開始基準点A40、A50、A60から、硬度解析終端基準点B40、B50、B60までの任意の点までのベクトル群C40、C50、C60の角度の平均値と標準偏差を用いれば、これが硬度に相当することになる。 That is, as shown in FIG. 14, the average of the angles of the vector groups C40, C50, C60 from the hardness analysis start reference points A40, A50, A60 to any point from the hardness analysis end reference points B40, B50, B60. If the value and standard deviation are used, this corresponds to the hardness.
このような方法によって、硬度を識別すれば、硬度解析開始基準点A40、A50、A60が、それぞれの波形上に存在するため、センサーに残存するヒステリシスの影響や、温度などの外部の環境による影響などによって、測定の度に波形が微妙にずれても、その影響を受けることがなく、正確な硬度識別を行うことができる。 If the hardness is identified by such a method, since the hardness analysis start reference points A40, A50, A60 exist on the respective waveforms, the influence of hysteresis remaining in the sensor and the influence of the external environment such as temperature. Even if the waveform is slightly deviated at each measurement, the hardness is not affected and accurate hardness identification can be performed.
なお、この場合、硬度解析開始基準点A40、A50、A60としては、Y軸の%は特に限定されるものではないが、好ましくは、20〜80%とするのが望ましく、硬度解析終端基準点B40、B50、B60としては、Y軸の%が、好ましくは、80%〜100%とするのが望ましい。 In this case, the hardness analysis start reference points A40, A50, and A60 are not particularly limited in% of the Y axis, but preferably 20 to 80%. As B40, B50, and B60, the% of the Y-axis is preferably 80% to 100%.
また、ベクトル群C40、C50、C60のそれぞれのベクトルをサンプルする数としては、特に限定されるものではないが、正確な硬度識別を行うためには、好ましくは、それぞれ10程度のベクトルをサンプルして、角度と標準偏差を得るのが望ましい。 In addition, the number of vectors sampled in the vector groups C40, C50, and C60 is not particularly limited. However, in order to accurately identify the hardness, preferably about 10 vectors are sampled. It is desirable to obtain the angle and standard deviation.
また、図14と同様にして、図15に示したように、各グラフ(G40、G50、G60)において、立ち下がり部分の所定のY軸の%(図15では80%)の硬度解析開始基準点D40、D50、D60から、立ち下がり終点であるY軸の最小値近傍の%(図15では20%)における硬度解析終端基準点E40、E50、E60までのベクトル群C40、C50、C60をそれぞれ利用しても良い。 Similarly to FIG. 14, as shown in FIG. 15, in each graph (G40, G50, G60), the hardness analysis start reference for% of the predetermined Y axis at the falling portion (80% in FIG. 15). Vector groups C40, C50, C60 from points D40, D50, D60 to hardness analysis end reference points E40, E50, E60 in% (20% in FIG. 15) in the vicinity of the minimum value of the Y-axis, which is the end point of falling, respectively. May be used.
なお、この場合、硬度解析開始基準点D40、D50、D60としては、Y軸の%は特に限定されるものではないが、好ましくは、90〜60%とするのが望ましく、硬度解析終端基準点E40、E50、E60としては、Y軸の%が、好ましくは、20%〜40%とするのが望ましい。 In this case, the hardness analysis start reference points D40, D50, and D60 are not particularly limited as% of the Y axis, but preferably 90 to 60%. As E40, E50, and E60, it is desirable that the% of the Y axis is preferably 20% to 40%.
なお、図15において、グラフG60についてのみ示したが、このグラフG60の曲線上に沿ったベクトル群、すなわち、硬度解析開始基準点D40、D50、D60から、立ち下がり終点であるY軸の最小値近傍の%(図15では20%)における硬度解析終端基準点E40、E50、E60までのベクトル群を用いてもよい。 In FIG. 15, only the graph G60 is shown, but from the vector group along the curve of the graph G60, that is, from the hardness analysis start reference points D40, D50, and D60, the minimum value of the Y axis that is the falling end point Vector groups up to hardness analysis end reference points E40, E50, and E60 in nearby% (20% in FIG. 15) may be used.
なお、この(A)の実施例では、図5の場合には、第1のセンサーS1と、第2のセン
サーS2とは、いずれもセンサー容量の異なる加速度センサーを用いた場合を示しており、図6〜図16の場合には、第1のセンサーS1として、加速度センサー、第2のセンサーS2として、加重センサーを用いた場合を示している。
In the embodiment of FIG. 5A, in the case of FIG. 5, the first sensor S1 and the second sensor S2 both show the case where acceleration sensors having different sensor capacities are used. 6 to 16 show a case where an acceleration sensor is used as the first sensor S1 and a weight sensor is used as the second sensor S2.
しかしながら、第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2とは、いずれもセンサー容量の異なる加速度センサーを用いた場合、センサー容量の異なる加重センサーを用いた場合、加速度センサーと加重センサーを用いた場合のいずれの場合でも、基本的には同様な原理で硬度を測定することができる。 However, the first sensor S1 and the second sensor S2 both use acceleration sensors with different sensor capacities, use weight sensors with different sensor capacities, and use acceleration sensors and weight sensors. In either case, the hardness can be measured basically by the same principle.
なお、このような加速度センサー、加重センサーを用いるほか、速度計により速度を計測するようにしてもよい。すなわち、加速度センサーを積分して(加速度センサーによる出力を加算して)、例えば、ロータリーエンコーダーのパルスから演算して、速度を計測するようにしてもよい。 In addition to using such an acceleration sensor and a weight sensor, the speed may be measured by a speedometer. That is, the speed may be measured by integrating the acceleration sensor (adding the output from the acceleration sensor) and calculating from the pulse of the rotary encoder, for example.
例えば、図16に示したのは、第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2とで、2つのセンサーの応答速度が近い場合のX−Yプロットしたグラフであるが、この場合には、グラフの傾き線Cと垂直な線D(D1、D2)の幅E(E1、E2)を硬度の識別の指標とすればよい。
(B)タイムシフトを用いた硬度識別方法(センサー容量の異なる同一種類のセンサーを用いた場合)について:
以下に、上記のような硬度測定方法とは別の実施例のタイムシフトを用いた硬度測定について説明する。
For example, FIG. 16 shows a graph obtained by XY plotting when the response speeds of the two sensors are close to each other between the first sensor S1 and the second sensor S2. In this case, The width E (E1, E2) of the line D (D1, D2) perpendicular to the inclination line C of the graph may be used as an index for identifying hardness.
(B) Hardness identification method using time shift (when using the same type of sensor with different sensor capacities):
Hereinafter, the hardness measurement using the time shift of the embodiment different from the above-described hardness measurement method will be described.
なお、この実施例の第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2も、いずれも加速度センサーを用いており、第1のセンサーS1の方が、センサー容量が小さく、応答が速く、第2のセンサーS2の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いものを用いている。 Note that both the first sensor S1 and the second sensor S2 of this embodiment use an acceleration sensor, and the first sensor S1 has a smaller sensor capacity, a faster response, and a second response. The sensor S2 has a larger sensor capacity and a slower response.
この実施例の硬度測定方法では、例えば、上記の図26に用いたのと同様の硬度の異なるゴムで作製した基準物、40、50、60、70を測定すると、図17のグラフに示されるような特徴が現れる。
In the hardness measurement method of this embodiment, for example, when a
この場合、図17のグラフに示したように、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力(信号波形)は、40x、50x、60x、70xであり、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力(信号波形)は、40y、50y、60y、70yであり、時間軸が一致しているので、これらのピークを、例えば、CRT(表示装置)上などで判断するのが困難であり、瞬時に硬度の相違を識別することができない。 In this case, as shown in the graph of FIG. 17, the first sensor output (signal waveform) by the first sensor S1 is 40x, 50x, 60x, and 70x, and the second sensor by the second sensor S2 The outputs (signal waveforms) are 40y, 50y, 60y, and 70y, and the time axes coincide with each other. Therefore, it is difficult to judge these peaks on, for example, a CRT (display device), and instantaneously. The hardness difference cannot be identified.
このため、図18のグラフに示したように、被測定物品の最も硬いもの、この場合には、70の基準物に、センサー部材を当接させた場合の第1のセンサーS1による第1のセンサー出力の信号波形70xのピーク70xpにおける時間Txpに、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力の信号波形70yの出力開始時になるように、すなわち、出力開始点70xp-0が、時間Txpに位置するように、第2のセンサーS2による第2
のセンサー出力S2の信号波形を全てタイムシフトする(図18の矢印A参照)。
For this reason, as shown in the graph of FIG. 18, the first sensor S1 in the case where the sensor member is brought into contact with the hardest object to be measured, in this case, 70 reference objects, is used. At the time Txp at the peak 70xp of the signal waveform 70x of the sensor output, the output start point 70xp-0 of the signal waveform 70y of the second sensor output by the second sensor S2 starts at the time Txp. 2nd by the second sensor S2 to be located
All the signal waveforms of the sensor output S2 are time-shifted (see arrow A in FIG. 18).
このようにすれば、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力(信号波形)は、40x、50x、60x、70xであり、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力(信号波形)は、40y、50y、60y、70yであり、これらのピークを、例えば、CRT(表示装置)上などで判断するのが容易であり、瞬時に硬度の相違を識別することができる。 In this way, the first sensor output (signal waveform) by the first sensor S1 is 40x, 50x, 60x, and 70x, and the second sensor output (signal waveform) by the second sensor S2 is These peaks are 40y, 50y, 60y, and 70y, and it is easy to judge these peaks on, for example, a CRT (display device), and the difference in hardness can be identified instantaneously.
さらに、この図18のグラフにおいて、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力の信号波形における第1のセンサー出力40x、50x、60x、70xをX軸に、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力の信号波形における第2のセンサー出力40y、50y、60y、70yを、Y軸になるように、X−Yプロットをすると、図19のグラフのようになる。すなわち、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力の信号波形の急峻に変化する部分と、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力の信号波形のなだらかに変化する部分がx−y座標にプロットできる(図19のR40、R50、R60、R70)。
Further, in the graph of FIG. 18, the second sensor S2 outputs the second sensor S2 with the
従って、この図19のグラフのR40、R50、R60、R70から、例えば、CRT(表示装置)上などで判断するのが容易であり、瞬時に硬度の相違を識別することができる。 Accordingly, it is easy to make a determination on the CRT (display device) or the like from R40, R50, R60, and R70 in the graph of FIG. 19, and the difference in hardness can be identified instantaneously.
すなわち、R70の場合について説明すれば、図18において、時間T0に相当するのは、図19において、第1のセンサーの出力および第2のセンサーの出力と0であるので、R0点である。そして、図18において、時間Txpの箇所では、第1のセンサー出力は、70xpで最大値で、第2のセンサー出力が0であるので、図19においては、Rxp点(略三角形の頂点である)に相当する。 That is, the case of R70 will be described. In FIG. 18, the time T0 corresponds to the time T0 because the output of the first sensor and the output of the second sensor are 0 in FIG. In FIG. 18, since the first sensor output is the maximum value at 70xp and the second sensor output is 0 at the location of time Txp, the Rxp point (substantially triangular vertex) in FIG. ).
さらに、図18において、時間T1の点は、図19においては、R1点に相当し、略三角形の斜辺上に位置する。そして、図18において、時間T2では、第1のセンサーの出力は、0であり、第2のセンサー出力が70x2で、最大値であるので、図19においては、Rx2点(略三角形の右端の頂点である)に相当する。 Further, in FIG. 18, the point at time T1 corresponds to the point R1 in FIG. 19, and is located on the hypotenuse of a substantially triangle. In FIG. 18, at time T2, the output of the first sensor is 0, and the second sensor output is 70 × 2, which is the maximum value. Therefore, in FIG. Corresponds to the vertex).
そして、時間が経過するとともに、第1のセンサー出力は0のままで、第2のセンサーー出力が、図18のRで示したように、低下していくので、図19のR0点に戻ることになる。 As time elapses, the first sensor output remains 0, and the second sensor output decreases as indicated by R in FIG. 18, so that it returns to the R0 point in FIG. become.
ところで、図19に示したグラフでは、R40、R50、R60、R70が、直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺、R40s、R50s、R60s、R70sの傾きによって、測定物品の硬度を識別することができる。 In the graph shown in FIG. 19, R40, R50, R60, and R70 are right-angled triangles, and the hardness of the measurement article is identified by the hypotenuse of the substantially right-angled triangle and the inclinations of R40s, R50s, R60s, and R70s. be able to.
この場合、図20のグラフに示したように(図20のグラフの場合には、基準物70を示している)、Y軸の頂点から所定の割合(図20のグラフの場合には、90%の点P1における斜辺の傾き)だけ小さいY軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するようにすれば良い。
In this case, as shown in the graph of FIG. 20 (the
この範囲の斜辺R40s、R50s、R60s、R70sの傾きであれば、硬さとの相関が良好であり、正確な硬度を測定することが可能である。
なお、この斜辺の傾き測定の範囲は、センサーの応答速度によってこの%は変わるものであるが、相関関係を考慮すれば、好ましくは、Y軸の頂点から、95%〜50%、より好ましくは、95%〜85%だけ小さいY軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するのが望ましい。
If the slopes of the hypotenuses R40s, R50s, R60s, and R70s are within this range, the correlation with the hardness is good, and the accurate hardness can be measured.
Note that the percentage of the slope measurement range of this hypotenuse varies depending on the response speed of the sensor, but considering the correlation, it is preferably 95% to 50%, more preferably from the top of the Y axis. It is desirable to identify the hardness of the article to be measured by the inclination of the hypotenuse of a substantially right triangle in the range of the Y-axis value that is 95% to 85% smaller.
さらに、図示しないが、この場合にも、補正処理(規格化)には、Y軸における第2のセンサーの第2のセンサー出力の最大値が100となるように演算処理を行えば、強く当接させた場合と、弱く当接させた場合のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。 Further, although not shown, in this case as well, the correction process (standardization) is strongly applied if an arithmetic process is performed so that the maximum value of the second sensor output of the second sensor on the Y axis is 100. The graph in the case of contact and the case of weak contact will almost coincide, so that the strength of the force is canceled by this processing, and the strength at which the sensor member contacts the object to be measured Stable measurement is possible regardless of the angle.
なお、この(B)の実施例では、図17〜21の場合には、第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2とは、いずれもセンサー容量の異なる加速度センサーを用いた場合を示している。 In the embodiment shown in FIG. 17B, in the case of FIGS. 17 to 21, the first sensor S1 and the second sensor S2 are both acceleration sensors having different sensor capacities. Yes.
しかしながら、第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2とは、いずれもセンサー容量の異なる加重センサーを用いた場合にも、基本的には同様な原理で硬度を測定することができる。 However, the hardness of the first sensor S1 and the second sensor S2 can be measured basically by the same principle even when weighted sensors having different sensor capacities are used.
なお、上記のタイムシフトの時間幅Aであるが、この時間幅Aは特に限定されるものではなく、時間シフトした後のX−Yプロットしたグラフが略三角形状にするには、上記の条件ですれば良いが、この時間幅が小さくなればなるほど、X−Yプロットしたグラフが略三角形から、図16に示したグラフへと変化していく。従って、このような変化の中で、硬度識別に好適な適切な時間幅を設定すればよい。 Although the time width A is the time width A, the time width A is not particularly limited, and the above-mentioned condition is necessary to make the XY plotted graph after the time shift into a substantially triangular shape. However, the smaller the time width, the more the XY plotted graph changes from a substantially triangular shape to the graph shown in FIG. Therefore, an appropriate time width suitable for hardness identification may be set in such a change.
なお、このようなタイムシフトは、物理的には意味はないものではあるが、このように第1のセンサーによる第1のセンサー出力の信号波形における第1のセンサー出力のピークのピーク時が、第2のセンサーによる第2のセンサー出力の信号波形における出力開始時になるように、第2のセンサーによる第2のセンサー出力の信号波形をタイムシフトすることによって、解析が容易になり、またアルゴリズムの作成が容易となる。
(C)タイムシフトを用いた硬度識別方法(センサーの種類が異なるセンサーを用いた場合)について:
この実施例では、第1のセンサーS1は、加速度センサー、第2のセンサーS2は、加重センサーを用いており、第1のセンサーS1の方が、センサー容量が小さく、応答が速く、第2のセンサーS2の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いものを用いている。
Although such a time shift is not physically meaningful, the peak time of the first sensor output peak in the signal waveform of the first sensor output by the first sensor is By shifting the signal waveform of the second sensor output by the second sensor so as to be at the start of output in the signal waveform of the second sensor output by the second sensor, the analysis is facilitated, and the algorithm Easy to create.
(C) About hardness identification method using time shift (when using different sensor types):
In this embodiment, the first sensor S1 uses an acceleration sensor, and the second sensor S2 uses a weighted sensor. The first sensor S1 has a smaller sensor capacity, a faster response, and a second sensor. The sensor S2 has a larger sensor capacity and a slower response.
この場合にも、上記の実施例(B)の図18のグラフと同様に、タイムシフトしたグラフが、図21のグラフである。
この図21のグラフを、上記の実施例(B)の図19のグラフと同様に、X−Yプロットしたグラフが、図22(基準物40)、図23(基準物50)、図24(基準物60)のグラフである。
Also in this case, the time-shifted graph is the graph of FIG. 21 as in the graph of FIG. 18 of the above embodiment (B).
The graph obtained by XY plotting the graph of FIG. 21 in the same manner as the graph of FIG. 19 of Example (B) is shown in FIG. 22 (reference object 40), FIG. 23 (reference object 50), and FIG. It is a graph of the reference | standard thing 60).
なお、これらの図22〜図24の場合には、強く強く当接させた場合と、弱く当接させた場合の両方のグラフをそれぞれ示している。
この場合にも、図25に示したように、略直角三角形の斜辺の傾きで、硬度を識別でき、Y軸の頂点から所定の割合(図25のグラフの場合には、図24の基準物60を示しており、90%の点P1における斜辺の傾き)だけ小さいY軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するようにすれば、硬さとの相関が良好であり、正確な硬度を測定することが可能である。
In addition, in these cases of FIGS. 22 to 24, both graphs of the case of strong and strong contact and the case of weak contact are shown.
Also in this case, as shown in FIG. 25, the hardness can be identified by the inclination of the hypotenuse of a substantially right triangle, and a predetermined ratio from the top of the Y axis (in the case of the graph of FIG. 25, the reference object of FIG. If the hardness of the object to be measured is identified by the slope of the hypotenuse of the substantially right triangle in the range of the Y-axis value that is smaller by the inclination of the hypotenuse at the point P1 of 90%, the correlation with the hardness is shown. Is good, and it is possible to measure an accurate hardness.
さらに、図示しないが、この場合にも、補正処理(規格化)には、Y軸における第2のセンサーの第2のセンサー出力の最大値が100となるように演算処理を行えば、強く当接させた場合と、弱く当接させた場合のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。 Further, although not shown, in this case as well, the correction process (standardization) is strongly applied if an arithmetic process is performed so that the maximum value of the second sensor output of the second sensor on the Y axis is 100. The graph in the case of contact and the case of weak contact will almost coincide, so that the strength of the force is canceled by this processing, and the strength at which the sensor member contacts the object to be measured Stable measurement is possible regardless of the angle.
なお、この(C)の実施例では、図21〜図25において、第1のセンサーS1は、加速度センサー、第2のセンサーS2は、加重センサーを用いたが、逆に、第1のセンサーS1を、加重センサー、第2のセンサーS2を、加速度センサーとすることも可能である。
(D)タイムシフトを用いた硬度識別方法(センサー容量が同じで、応答特性の異なる同
一種類のセンサーを用いた場合)について:
この実施例では、第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2とは、いずれも容量が同じ加速度センサーを用いている。また、第1のセンサーS1と第2のセンサーS2のセンサー容量が同じであっても、応答特性として、センサーの応答周波数を異なるようにしている。
In the embodiment of (C), in FIGS. 21 to 25, the first sensor S1 uses an acceleration sensor, and the second sensor S2 uses a weight sensor, but conversely, the first sensor S1. Can be a weighted sensor, and the second sensor S2 can be an acceleration sensor.
(D) Hardness identification method using time shift (when using the same type of sensor with the same sensor capacity and different response characteristics):
In this embodiment, the first sensor S1 and the second sensor S2 use acceleration sensors having the same capacitance. Further, even if the sensor capacities of the first sensor S1 and the second sensor S2 are the same, the response frequency of the sensor is made different as response characteristics.
具体的には、測定条件として第1のセンサーS1と、第2のセンサーS2とが受けるアンプの応答特性をそれそれ、下記のように、第1のセンサーS1については、応答特性の早いアンプ、第2のセンサーS2については、応答特性の遅いアンプを用いている。 Specifically, the response characteristics of the amplifier received by the first sensor S1 and the second sensor S2 are measured as the measurement conditions. As described below, for the first sensor S1, an amplifier having a fast response characteristic, For the second sensor S2, an amplifier having a slow response characteristic is used.
すなわち、アンプとして、
第1のセンサーS1:「WGA−100」(共和電業社製)、(応答特性 200HZ)、
第2のセンサーS2:「WGA−100」(共和電業社製)、(応答特性 1KHZ)、
を用いている。
That is, as an amplifier
First sensor S1: “WGA-100” (manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.), (response characteristic 200HZ),
Second sensor S2: “WGA-100” (manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.), (response characteristic 1KHZ),
Is used.
これによって、第1のセンサーS1の方が、応答が速く、第2のセンサーS2の方が、応答が遅いものとなっている。
この場合にも、図示しないが、上記の実施例(B)の図18のグラフと同様に、タイムシフトしている。
Thereby, the response of the first sensor S1 is faster, and the response of the second sensor S2 is slower.
Also in this case, although not shown, the time shift is performed as in the graph of FIG.
このようにタイムシフトしたグラフを、上記の実施例(B)の図19のグラフと同様に、X−Yプロットしたグラフが、図27(基準物40)、図28(基準物50)、図29(基準物60)のグラフである。 The graph obtained by XY plotting of the time-shifted graph in the same manner as the graph of FIG. 19 of the above-described Example (B) is shown in FIG. 27 (reference object 40), FIG. 28 (reference object 50), FIG. 29 (reference object 60).
なお、これらの図27〜図29の場合には、強く強く当接させた場合と、弱く当接させた場合の両方のグラフをそれぞれ示している。
この場合にも、上記の実施例(B)の図25のグラフと同様に、略直角三角形の斜辺の傾きで、硬度を識別でき、Y軸の頂点から所定の割合だけ小さいY軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するようにすれば、硬さとの相関が良好であり、正確な硬度を測定することが可能である。
In addition, in the case of these FIGS. 27-29, the graph of both the case where it is made to contact | abut strongly strongly and the case where it contact | abuts weakly is each shown.
Also in this case, similarly to the graph of FIG. 25 of the above-described embodiment (B), the hardness can be identified by the inclination of the hypotenuse of the substantially right triangle, and the range of the Y-axis value that is smaller by a predetermined percentage from the vertex of the Y-axis. If the hardness of the article to be measured is identified by the inclination of the hypotenuse of the substantially right-angled triangle, the correlation with the hardness is good, and the accurate hardness can be measured.
さらに、図30(基準物40)、図31(基準物50)、図32(基準物60)のグラフに示したように、この場合にも、補正処理(規格化)には、Y軸における第2のセンサーS2の第2のセンサー出力の最大値が100となるように演算処理を行えば、強く当接させた場合と、弱く当接させた場合のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。 Further, as shown in the graphs of FIG. 30 (reference object 40), FIG. 31 (reference object 50), and FIG. 32 (reference object 60), also in this case, correction processing (normalization) is performed on the Y axis. If the calculation process is performed so that the maximum value of the second sensor output of the second sensor S2 is 100, the graph when the contact is strong and the contact when the contact is weak is almost the same. As a result, the strength of the force is canceled by this process, and the sensor member can be stably measured regardless of the strength and angle at which the sensor member abuts the article to be measured.
また、この場合、図33のグラフに示したように、硬さとの相関が良好(相関係数0.91であるので、正確な硬度を測定することが可能である。なお、この場合、容量の異なるセンサーに比較して、若干、相関係数が低くなっているが、この場合でも、実用上、十分正確な硬度を測定することが可能である。
(E)基準硬度部材による硬度測定データの校正を用いた硬度識別方法について:
この実施例の硬度測定装置10では、センサー部材16が、被測定物品Bに対して当接して被測定物品Bの硬度を測定する前に、センサー部材16が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材(内蔵リファレンス部材)に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されている。
In this case, as shown in the graph of FIG. 33, the correlation with the hardness is good (because the correlation coefficient is 0.91, accurate hardness can be measured. In this case, the capacity Although the correlation coefficient is slightly lower than that of sensors having different values, even in this case, sufficiently accurate hardness can be measured practically.
(E) About a hardness identification method using calibration of hardness measurement data by a reference hardness member:
In the
このように構成することによって、センサー部材16が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うので、例えば、周囲の環境温度、湿度、硬度測定装置自体の特性などの経時変化による変動を補正することができ、より正確に硬度測定を実施することができるものである。
By configuring in this way, the
すなわち、以下に、硬度測定装置10による測定に影響を及ぼすファクターの一例として、周囲の環境温度(具体的には測定室の温度)による硬度測定データの校正を行う場合を説明する。
That is, hereinafter, as an example of a factor that affects the measurement by the
図34に示したように、同一の基準硬度部材を測定した際に、周囲の環境温度の変化によって、基準硬度部材の硬度測定値が変化する。また、図35に示したように、同一のサンプル(被測定物品B)を測定した際に、周囲の環境温度の変化によって、サンプルの硬度測定値が変化する。 As shown in FIG. 34, when the same reference hardness member is measured, the hardness measurement value of the reference hardness member changes due to a change in ambient environmental temperature. Further, as shown in FIG. 35, when the same sample (measurement article B) is measured, the hardness measurement value of the sample changes due to a change in the ambient environmental temperature.
従って、図35に示したサンプルの硬度測定値データを、図34で示した基準硬度部材の硬度測定値データで校正(具体的には、サンプル硬度測定データ値から、基準硬度部材の硬度測定値データを減算する)すれば、図36に示したように、温度に影響されることなく、同一のサンプル(被測定物品B)に対して、ほぼ同じサンプルの硬度測定値が得られることがわかる。 Therefore, the hardness measurement value data of the sample shown in FIG. 35 is calibrated with the hardness measurement value data of the reference hardness member shown in FIG. 34 (specifically, the hardness measurement value of the reference hardness member is calculated from the sample hardness measurement data value). If the data is subtracted), as shown in FIG. 36, it is understood that almost the same hardness measurement value of the same sample (measured article B) can be obtained without being affected by the temperature. .
従って、基準硬度部材1〜4について、図37に示したように、周囲の環境温度に応じた基準硬度部材の硬度測定値データを得ておくとともに、図38に示したように、周囲の環境温度に応じたサンプル1〜4(被測定物品B)硬度測定値データを得ておく。
Therefore, for the
そして、図39に示したように、図38に示したサンプル1〜4(被測定物品B)硬度
測定値データを、図37に示した基準硬度部材1〜4の硬度測定値データで校正(具体的には、サンプル硬度測定データ値から、基準硬度部材の硬度測定値データを減算する)すれば、温度に影響されることなく、同一のサンプル(被測定物品B)に対して、ほぼ同じサンプルの硬度測定値が得られることがわかる。
39, the
このようにセンサー部材16が、被測定物品Bに対して当接して被測定物品Bの硬度を測定する前に、センサー部材16が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材(内蔵リファレンス部材)に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うだけで、例えば、周囲の環境温度、湿度、硬度測定装置自体の特性などの経時変化による変動を補正することができ、より正確に硬度測定を実施することができるものである。
Thus, before the
図40は、本発明の硬度測定装置の別の実施例を示す概略図である。
この実施例の硬度測定装置10は、基本的には、図1〜図4に示した実施例と同様な構成であるので、同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
FIG. 40 is a schematic view showing another embodiment of the hardness measuring apparatus of the present invention.
Since the
この実施例の硬度測定装置10は、図40に示したように、センサー部材駆動機構であるステッピングモータ22によって、センサー部材16が被測定物品Bから離間して、当接開始位置に復帰する位置(図40の実線の位置)に、センサー部材16の衝撃を吸収する、衝撃吸収部材28が配置されている。
As shown in FIG. 40, the
この場合、衝撃吸収部材28としては、衝撃を吸収できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、スポンジ、ゴム、発泡スチロール、バネなどの弾性部材から構成することができる。
In this case, the
このように構成することによって、センサー部材16が被測定物品Bから離間する際(復路)に、当接開始位置に復帰する位置で、例えば、スポンジ、ゴムなどの衝撃吸収部材28によってセンサー部材16の衝撃を吸収することができ、しかも、ブレーキとして機能するので、センサーの衝撃を緩和することができるので、センサーの寿命をのばすことができるとともに、連続測定を行う際に安定性が向上し、正確な硬度測定が可能である。
With this configuration, when the
また、この実施例の硬度測定装置10は、図40に示したように、センサー部材16が被測定物品Bから離間して、当接開始位置に復帰する位置(図40の実線の位置)に、センサー部材16を保持する保持機構30を備えている。
Further, as shown in FIG. 40, the
このような保持機構30は、例えば、電磁石を用いることによって、センサー部材16が被測定物品Bから離間する際(復路)に通電することによって、当接開始位置に復帰する位置でセンサー部材を保持することができる。
Such a
これにより、センサー部材16が慣性力によってバウンドするのを防止することができ、センサー部材の寿命を向上できる。しかも、被測定物品Bに対して当接する際(往路)に、この保持機構30による保持を解除する(通電を解除する)ことによって、連続的に安定して硬度を測定でき、正確な硬度測定が可能である。
Thereby, it can prevent that the
このような保持機構30は、特に限定されるものではなく、上記の電磁石以外にも、例えば、チャックによって、アーム部材14を保持するような構成であっても構わない。
また、この実施例では、衝撃吸収部材28を、保持機構30側に配置したが、センサー部材16の当接面20側と反対側に、衝撃吸収部材28を付設することも可能である。
Such a
In this embodiment, the
図41は、本発明の硬度測定装置の別の実施例を示す概略図である。
この実施例の硬度測定装置10は、基本的には、図40に示した実施例と同様な構成であるので、同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
FIG. 41 is a schematic view showing another embodiment of the hardness measuring apparatus of the present invention.
Since the
この実施例の硬度測定装置10は、図41に示したように、2つの硬度測定装置10が、被測定物品Bの両側方に配置されている。
これにより、2面測定が可能であり、被測定物品に対して、被測定物品の多面における硬度を同時に測定することができ、被測定物品の硬度を正確に測定することができる。
In the
As a result, two-surface measurement is possible, and the hardness on multiple surfaces of the article to be measured can be measured simultaneously with respect to the article to be measured, and the hardness of the article to be measured can be accurately measured.
なお、この実施例の場合には、2つの硬度測定装置10を、被測定物品Bの側方に配置したが、この数は特に限定されるものではなく、例えば、被測定物品Bの側方の4面から測定できるように、4つの硬度測定装置10を90°づつ離間して配置するなど適宜変更可能である。
In this embodiment, the two
図42は、本発明の硬度測定装置の別の実施例を示す概略図、図43は、図42のA方向矢視図である。
この実施例の硬度測定装置10は、基本的には、図41に示した実施例と同様な構成であるので、同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
FIG. 42 is a schematic view showing another embodiment of the hardness measuring apparatus of the present invention, and FIG. 43 is a view in the direction of arrow A in FIG.
Since the
この実施例の硬度測定装置10は、図43に示したように、図41の実施例と同様に、2つの硬度測定装置10が、被測定物品Bの両側方に配置されている。
また、この実施例の硬度測定装置10は、図42(A)に示したように、被測定物品Bが、コンベアなどの搬送装置32によって、連続的に搬送されるトレイ34上に、例えば、果実などの被測定物品Bが収容されている。
As shown in FIG. 43, the
Moreover, as shown in FIG. 42 (A), the
そして、図示しない、例えば、光電管などの検出センサーによって、トレイ34に収容され、搬送装置32によって搬送されてくる被測定物品Bが検知された際に、硬度測定装置10が作動して、連続的に被測定物品Bの硬度を測定するようになっている。
Then, when the article to be measured B, which is accommodated in the
この場合、図示しないが、連続して搬送装置32上を搬送されてくる被測定物品Bに対して、複数のセンサー部材16が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、被測定物品Bに対して当接するように構成してもよい。
In this case, although not shown, the plurality of
このように構成することによって、複数のセンサー部材16が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、被測定物品Bに対して当接して硬度を測定するので、連続して搬送されてくる被測定物品Bの硬度を測定漏れもなく正確に測定でき、測定精度、測定効率が向上する。
With this configuration, the plurality of
また、図42(B)に示したように、連続して搬送装置32上を搬送されてくる被測定物品Bに対して、複数のセンサー部材16、16が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、搬送方向に対して左右の位置から交互に被測定物品Bに対して当接するようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 42 (B), a position where the plurality of
このように構成することによって、複数のセンサー部材16、16が、搬送方向に一定間隔離間した位置で、搬送方向に対して左右の位置から交互に被測定物品Bに対して接して硬度を測定するので、連続して搬送されてくる被測定物品Bの硬度を測定漏れもなく正確に測定でき、さらに測定精度、測定効率が向上する。
With this configuration, the plurality of
また、これにより同時に複数のセンサー部材16、16が被測定物品に対して当接することがないので、センサー同士の干渉がなくなり、正確な硬度の測定を行うことができる。
In addition, since the plurality of
図44は、本発明の硬度測定装置の別の実施例を示す概略図、図45は、図44のA方向矢視図、図46は、図45の部分拡大図、図47は、図46のB方向矢視図、図48は、基準硬度部材の正面図、図49は、図48の基準硬度部材の下面図である。 44 is a schematic view showing another embodiment of the hardness measuring apparatus of the present invention, FIG. 45 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 44, FIG. 46 is a partially enlarged view of FIG. 45, and FIG. FIG. 48 is a front view of the reference hardness member, and FIG. 49 is a bottom view of the reference hardness member of FIG.
この実施例の硬度測定装置100は、基本的には、上記した実施例と同様な構成であるので、同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
この実施例の硬度測定装置100では、図44に示したように、基台フレーム102に、上にコンベア104が配置されている。そして、このコンベア104の上方に位置するように、略箱型形状の硬度測定機構106が、取り付け脚部材108によって、基台フレーム102に固定されている。また、硬度測定機構106には、その上方部分に、硬度識別制御部26が配置されている。
Since the
In the
また、コンベア104の下流側には、コンベアの104を駆動する駆動モータ(図示せ
ず)の回転軸の回転数を測定するエンコーダー110が配置されているとともに、コンベ
ア104の下流端側には、被測定物品Bを排出するためのシュート112が付設されている。
In addition, an
そして、図42の実施例と同様に、被測定物品Bが、コンベア104によって、連続的に搬送されるトレイ34上に、例えば、果実などの被測定物品Bが収容されている。また、光電管などの検出センサー(図示せず)によって、トレイ34に収容され、コンベア104によって搬送されてくる被測定物品Bが検知された際に、硬度測定装置10が作動して、連続的に被測定物品Bの硬度を測定するようになっている。
42, the article to be measured B such as fruit is accommodated on the
一方、硬度測定機構106には、図45および図46に示したように、コンベア104上を搬送されてくる被測定物品Bの通路を構成する開口部114が、その下方に形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 45 and 46, the
そして、図46および図47に示したように、開口部114をはさんで、2つの硬度測定装置10が、被測定物品Bの両側方に位置するように配置されている。
これらの硬度測定装置10は、図1に示した硬度測定装置10と同様な構成であって、図46および図47に示したように、ステッピングモータ22が、回動軸12を回転するように装着されているとともに、その反対側に、回動軸12の回動角度、すなわち、センサー部材16の回転角度を検出するためのエンコーダー24が装着されている。
As shown in FIGS. 46 and 47, the two
These
また、これらの硬度測定装置10には、図40の実施例と同様に、センサー部材16の衝撃を吸収する衝撃吸収部材28、被測定物品Bから離間して、当接開始位置に復帰する位置に、センサー部材16を保持する保持機構30を備えている。なお、この実施例では、衝撃吸収部材28を、センサー部材16の当接面20側と反対側に、衝撃吸収部材28を付設している。なお、衝撃吸収部材28を、保持機構30側に配置することも可能である。
Also, in these
硬度測定機構106には、図45および図46に示したように、上下方向に配設したガイドレール116に案内されて、駆動モータ118によって、図45〜図47の矢印で示したように、上下方向に昇降自在な基準硬度装置120が配設されている。
As shown in FIG. 45 and FIG. 46, the
この基準硬度装置120には、図48および図49に示したように、硬度の異なる複数の(この実施例では、4つの)基準硬度部材126が、円筒形状に組み立てられた基準硬度組立て体128を備えている。そして、この基準硬度組立て体128は、回転駆動モータ122の回転軸124に連結されており、回転することによって、任意の硬さの基準硬度部材126が、硬度測定装置10のアーム部材14の先端のセンサー部材16と当接するようになっている。
As shown in FIGS. 48 and 49, in the
なお、図48および図49は、基準硬度部材126が、円筒形状に組み立てられた基準硬度組立て体128としたが、図示しないが、四角柱状に組み立てられた基準硬度組立て体128とすることによって、センサー部材16が当接して基準硬度の硬度データが正確に測定できるので望ましい。
48 and 49, the
このように構成することによって、センサー部材16が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材126に当接して、基準硬度部材126の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うので、経時変化による変動を補正することができ、より正確に硬度測定を実施することができる。
With this configuration, the
また、この基準硬度部材126には、基準硬度部材126の温度を測定する測温装置(図示せず)を備えていてもよい。
このようにすることによって、基準硬度部材126の温度を測定する測温装置による基準硬度部材126の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うので、基準硬度部材自体の温度特性を考慮することができるので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって影響されることなく、正確な硬度を測定することができる。
The
In this way, since the hardness measurement data is calibrated based on the temperature data of the
なお、この場合、図50に示したように、硬度測定装置10において、アーム部材14を、弾性を有する材料で構成するとともに、外方に略くの字形状に屈曲させて、ある程度弾性力を持たせるようにしてもよい。このように構成することによって、被測定物品Bが柔らかく傷つきやすい物品である場合に、当接で衝撃で破損損傷するのを効果的に防止す
ることができる。
In this case, as shown in FIG. 50, in the
なお、この実施例では、基準硬度装置120を上下方向に昇降自在としたが、その逆に、基準硬度装置120を上下に移動不能として、振り下げ機構である硬度測定装置10を上下方向に移動するようにして、基準硬度部材126にセンサー部材16が当接できるようにしてもよい。
In this embodiment, the
さらに、基準硬度装置120と、硬度測定装置10の両方を相対的に上下に移動できるようにしてもよい。
また、図示しないが、連続して搬送装置であるコンベア104上を搬送されてくる被測定物品Bに対して、センサー部材16が当接する上流側の位置に、被測定物品Bの大きさを測定する、例えば、フォトセンサーからなる寸法測定装置を配置して、この寸法測定装置で測定した被測定物品Bの寸法データに基づいて、センサー部材駆動機構によるセンサー部材16の被測定物品Bに対する当接開始タイミングを制御するようにしても良い。
Furthermore, both the
Although not shown, the size of the article to be measured B is measured at an upstream position where the
すなわち、センサー部材16を振り下げて当接させるタイプの硬度測定装置10では、例えば、小さいりんごと大きいりんごでは振り角が違うため、センサー部材が動き始めてから、被測定物品Bに当接するまでの時間が違うことになる。
That is, in the
このため、センサー部材16が当接する上流側の位置に、被測定物品Bの大きさを測定する寸法測定装置、例えば、フォトセンサーを配置して、この寸法測定装置によって、被測定物品の寸法データを計算して、振り下げトリガー(当接開始タイミング)を設定するようになっている。
For this reason, a dimension measuring device for measuring the size of the article to be measured B, for example, a photo sensor, is arranged at the upstream position where the
すなわち、フォトセンサーのさえぎっている時間は、りんごの大きさであるので長くさえぎっている時には、大きいりんごであるので、振り下げトリガーは遅くてよく、短い時には、小さいりんごであるので早めに振りさげを開始するように制御するようになっている。 That is, when the photo sensor is blocking the size of the apple, it is a large apple when it is blocked for a long time. It is supposed to be controlled to start.
これによって、測定条件が同一となって、第1のセンサーS1による第1のセンサー出力と、第2のセンサーS2による第2のセンサー出力は、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能である。 As a result, the measurement conditions are the same, and the first sensor output from the first sensor S1 and the second sensor output from the second sensor S2 have no measurement error, and there is a measurement error for each measurement. Therefore, stable and accurate hardness measurement is possible.
この場合、振り下げ機構である硬度測定装置10は、基準硬度部材126の位置まで上昇することができるが、その途中で停止して、夏みかんやメロンなどの大きな果実を測定するようにしてもよい。
In this case, the
さらに、この際、振り下げ機構である硬度測定装置10が上昇すると同時にフォトセンサーも上昇するようにして、フォトセンサーが常に振り下げ機構である硬度測定装置10の当接位置の高さにあるようにするのが望ましい。すなわち、このようにすれば、センサー部材16の当接する高さの被測定物品Bの幅を測って、被測定物品Bのセンターに当接するように、振り下げを開始することができるため、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能である。
Further, at this time, the photo sensor is also raised at the same time as the
図51は、本発明の硬度測定装置の別の実施例を示す概略斜視図、図52は、図51の硬度測定装置の作動状態を説明する概略図である。
この実施例の硬度測定装置100は、基本的には、上記した実施例と同様な構成であるので、同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
FIG. 51 is a schematic perspective view showing another embodiment of the hardness measuring device of the present invention, and FIG. 52 is a schematic diagram for explaining the operating state of the hardness measuring device of FIG.
Since the
この実施例の硬度測定装置100では、図51に示したように、コンベアなどの搬送機
構132の近傍の側方に、図示しないフレームなどの基台にボルトなどの締結部材134で固定した略三角形柱状の弾性部材136を備えている。
In the
この場合、弾性部材136としては、弾性があれば良く、特に限定されるものではなく、例えば、ウレタン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、これらの発泡樹脂、ウレタンゴムなどのゴム、弾性バネ部材などから構成することができる。
In this case, the
そして、この弾性部材136の円弧状の当接面138の先端138aに、センサー部材16が装着されている。このセンサー部材16には、図示しないが、上記の実施例と同様に、第1のセンサーS1と感度軸をそろえて配置した第2のセンサーS2が配置されている。
The
また、このセンサー部材16の基端部に、センサー部材16を被測定物品Bに対して一定速度で当接させるセンサー部材駆動機構として、振動発生装置140が装着されている。
In addition, a
このような振動発生装置としては、特に限定されるものではないが、ステッピングモータを正逆転するようにしたもの、回転モータの回転遠心力を利用するもの、電磁石の作用を利用するものなど、公知の振動発生装置を利用することができる。このような振動発生装置140の振動発生周波数としては、10〜100HZ、好ましくは、20〜60HZとするのが望ましい。
Such a vibration generator is not particularly limited, but is well-known such as one that reverses the stepping motor forward, reverse, one that uses the rotational centrifugal force of the rotary motor, one that uses the action of an electromagnet, etc. The vibration generator can be used. The vibration generation frequency of such a
このように構成することによって、図52に示したように、コンベアなどの搬送機構132上を被測定物品Bが搬送されてくると、この弾性部材136がその弾性力により屈曲して、円弧状の当接面138の先端138aに設けられたセンサー部材16が、被測定物品Bに当接する。
With this configuration, as shown in FIG. 52, when the article to be measured B is transported on the
この際、振動発生装置140によって、センサー部材16を振動させて、揺動させることによって、コンベアなどの搬送機構132上を連続的に搬送されてくる青果類などの被測定物品Bに対して、一定の速度でセンサー部材16が連続的に当接することとなり、大量に物品の硬度を正確に検査することが可能となる。
At this time, the
上記のように構成した図1〜図4に示した実施例の硬度測定装置10を用いて、実際にリンゴの硬度を測定したところ、図53に示したように、センサー推定値と硬度値に相関関係があることが分かる。
The hardness of the apple was actually measured using the
以上の結果から、本願発明の硬度測定装置を用いた硬度測定装置によれば、被測定物品の硬度を極めて正確に測定できることが分かった。
以上の実施例では、予め、基準の硬度有する基準物について測定したデータを硬度識別制御部26の記憶部に蓄積しておき、これらのデータと実際に測定した被測定物品Bの測定データを比較することによって、瞬時に硬度が識別できるようにすることができる。
From the above results, it was found that the hardness of the article to be measured can be measured very accurately according to the hardness measuring apparatus using the hardness measuring apparatus of the present invention.
In the above embodiment, data measured for a reference object having a standard hardness is accumulated in the storage unit of the hardness
また、CRTなどの表示装置に、各グラフ、硬度データを表示、プリントするようにすることもできる。
さらに、上記実施例では、センサー部材16を搬送方向に1個配置したが、この場合には、例えば、1秒に4個までの被測定物品Bの測定が可能であるが、センサー部材16を、搬送方向に直列に2個配置することによって、1秒間に8個、搬送方向に直列に3個配置することによって、1秒間に12個までの被測定物品Bの測定が可能である。
Each graph and hardness data can be displayed and printed on a display device such as a CRT.
Furthermore, in the above embodiment, one
なお、上記の実施例では、ステッピングモータ22によって、アーム部材14が回動することによって、その先端のセンサー部材16の接触部材18の当接面20が、被測定物品Bに当接するようにした。しかしながら、ステッピングモータ22の代わりに、ピストンシリンダー機構などのその他の駆動機構も採用することができる。
In the above-described embodiment, the
また、図示しないが、基準硬度部材の温度を測定する測温装置を備えて、この測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うようにしてもよい。 Although not shown, a temperature measuring device for measuring the temperature of the reference hardness member may be provided, and the hardness measurement data may be calibrated based on the temperature data of the reference hardness member by the temperature measuring device.
このように、基準硬度部材の温度を測定する測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行えば、基準硬度部材自体の温度特性を考慮することができるので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって影響されることなく、正確な硬度を測定することができる。 In this way, if the hardness measurement data is calibrated based on the temperature data of the reference hardness member by the temperature measuring device that measures the temperature of the reference hardness member, the temperature characteristics of the reference hardness member itself can be taken into account. For example, accurate hardness can be measured without being affected by ambient temperature such as indoors or farmlands.
さらに、基準硬度部材を30℃±5度にラバーヒータで温度調節すれば、基準の硬さが温度によって変わらないので、正確な測定を行うことができる。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、被測定物品Bとして、果実、野菜などの青果類に適用したが、電子部品などのその他の物品の硬度を測定する場合にも適用できるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
Furthermore, if the temperature of the reference hardness member is adjusted to 30 ° C. ± 5 degrees with a rubber heater, the reference hardness does not change depending on the temperature, so that accurate measurement can be performed.
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited thereto. For example, in the above-described embodiment, the article to be measured B is applied to fruits and vegetables such as fruits and vegetables. However, various modifications can be made without departing from the object of the present invention, such as being applicable to measuring the hardness of other articles such as electronic parts.
10 硬度測定装置
12 回動軸
14 アーム部材
16 センサー部材
18 接触部材
20 当接面
22 ステッピングモータ
24 エンコーダー
26 硬度識別制御部
28 衝撃吸収部材
30 保持機構
32 搬送装置
34 トレイ
100 硬度測定装置
102 基台フレーム
104 コンベア
106 硬度測定機構
108 脚部材
110 エンコーダー
112 シュート
114 開口部
116 ガイドレール
118 駆動モータ
120 基準硬度装置
122 回転駆動モータ
124 回転軸
126 基準硬度部材
128 基準硬度組立て体
DESCRIPTION OF
Claims (32)
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる2つの第1のセンサーと第2のセンサーと、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第1のセンサーによる第1のセンサー出力と、第2のセンサーによる第2のセンサー出力との応答特性の違いの比によって、
前記被測定物品の硬度を識別する硬度識別制御部と、を備える物品の硬度を測定する物品の硬度測定装置であって、
前記センサー部材が被測定物品に対して一定速度で当接するように、前記センサー部材を一定速度で移動させるセンサー部材駆動機構を備えたことを特徴とする物品の硬度測定装置。 A sensor member to be brought into contact with the article to be measured;
Two first sensors and two sensors having different sensitivities arranged on the sensor member with a sensitivity axis aligned;
The first sensor output by the first sensor and the second sensor output by the second sensor obtained by bringing the sensor member into contact with the object to be measured from the sensitivity direction of the two sensors. Depending on the ratio of the difference in response characteristics with
A hardness identification control unit that identifies the hardness of the article to be measured, and a hardness measuring device for the article that measures the hardness of the article,
An article hardness measuring apparatus comprising: a sensor member driving mechanism that moves the sensor member at a constant speed so that the sensor member contacts the article to be measured at a constant speed.
前記アーム部材が、前記センサー部材駆動機構に連結された回転軸に、前記回転軸の回転にともなって回動するように固定されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。 The sensor member is attached to the tip of the arm member,
The said arm member is being fixed to the rotating shaft connected with the said sensor member drive mechanism so that it may rotate with rotation of the said rotating shaft. Equipment hardness measurement equipment.
前記測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。 A temperature measuring device for measuring the temperature of the reference hardness member;
10. The article hardness measurement apparatus according to claim 1, wherein hardness measurement data is calibrated based on temperature data of a reference hardness member by the temperature measuring apparatus. 11.
この寸法測定装置で測定した被測定物品の寸法データに基づいて、前記センサー部材駆動機構によるセンサー部材の被測定物品に対する当接開始タイミングを制御するように構成されていることを特徴とする請求項13から15のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。 A dimension measuring device for measuring the size of the article to be measured is arranged at an upstream position where the sensor member abuts against the article to be measured which is continuously conveyed on the conveying device,
2. The apparatus according to claim 1, wherein the sensor member driving mechanism controls a contact start timing of the sensor member with respect to the measured article based on dimension data of the measured article measured by the dimension measuring device. The apparatus for measuring hardness of an article according to any one of 13 to 15.
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる2つの第1のセンサーと第2のセンサーと、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第1のセンサーによる第1のセンサー出力と、第2のセンサーによる第2のセンサー出力との応答特性の違いの比によって、
前記被測定物品の硬度を識別する硬度識別制御部と、を備える物品の硬度を測定する物品の硬度測定装置を用いた物品の硬度測定方法であって、
前記センサー部材が被測定物品に対して一定速度で当接するように、センサー部材駆動機構によって、前記センサー部材を一定速度で移動させて、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする物品の硬度測定方法。 A sensor member to be brought into contact with the article to be measured;
Two first sensors and two sensors having different sensitivities arranged on the sensor member with the same sensitivity axis;
The first sensor output by the first sensor and the second sensor output by the second sensor obtained by bringing the sensor member into contact with the object to be measured from the sensitivity direction of the two sensors. Depending on the ratio of the difference in response characteristics with
A hardness identification control unit for identifying the hardness of the article to be measured, and a hardness measurement method for the article using a hardness measurement apparatus for the article for measuring the hardness of the article,
An object of the invention is characterized in that the hardness of the article to be measured is identified by moving the sensor member at a constant speed by a sensor member driving mechanism so that the sensor member contacts the article to be measured at a constant speed. Hardness measurement method.
前記アーム部材が、前記センサー部材駆動機構に連結された回転軸に、前記回転軸の回転にともなって回動するように固定されていることを特徴とする請求項17から22のいずれかに記載の物品の硬度測定方法。 The sensor member is attached to the tip of the arm member,
The said arm member is being fixed to the rotating shaft connected with the said sensor member drive mechanism so that it may rotate with rotation of the said rotating shaft. Method for measuring hardness of article.
この寸法測定装置で測定した被測定物品の寸法データに基づいて、前記センサー部材駆動機構によるセンサー部材の被測定物品に対する当接開始タイミングを制御することを特徴とする請求項29から31のいずれかに記載の物品の硬度測定方法。 A dimension measuring device for measuring the size of the article to be measured is arranged at an upstream position where the sensor member abuts against the article to be measured which is continuously conveyed on the conveying device,
32. The contact start timing of the sensor member to the measurement object by the sensor member driving mechanism is controlled based on the dimension data of the measurement object measured by the dimension measurement device. The method for measuring the hardness of the article as described in 1.
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