JPH0772713B2 - 可変積算チョッピング方式によるオンライン測光測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は青果物等の被測定物の内
部性状を非接触で分光測定する測光測定装置に関し、特
に、測定精度を向上させる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、連続して搬送される青果物
等の被測定物に所定の測定光を投射し、被測定物からの
反射光を分光解析して糖度等の内部性状を推定するオン
ライン分光測定機を特願平3-249148号において提案して
いる。同出願では、ノイズ等の外乱の影響を避けるため
に所定周期で投射光をチョッピングし、該周波数に同期
させた取り込みタイミングで反射光を受光している。さ
らに同出願では、移動する被測定物をなるべく広い測定
面積で測定するために反射光の取り込みを複数回行い、
その測定値を平均化することによって、被測定物の載置
状態や照明の状態等の影響を軽減する技術を提案してい
る。

【０００３】しかしながら、前記出願においては前記チ
ョッピング積算回数（測定範囲）を固定化しているた
め、更に以下のような問題点が指摘されている。 １．測定範囲が対象物の直径より大きくならないよう
に、チョッピングの積算回数を被測定物のなかで最も小
さい物を想定して設定する必要がある。しかしながら、
この場合、被測定物が大きい場合には測定誤差が大きく
ならざるを得ない。 ２．反射光の量は被測定物に対する投射光の入射角度や
被測定物の表面状態（散乱状態）によって異なる。この
反射光量の変化は光の波長によって異なるため、内部性
状の測定値のばらつきに大きな影響を及ぼす。 ３．被測定物の大きさや形状によっては入射角が非常に
大きくなることがあり、その場合、反射光の角度によっ
てはハレーションが生じることがある。固定積算チョッ
ピングによる測定では、このようなハレーションを生じ
ている部分を避けて測定するというようなことは不可能
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上述の如
き固定積算チョッピング方法における不具合を解消し、
個々の被測定物の個体差を考慮した測定シーケンスで再
現性が良く、かつ精度の高いオンライン測光装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の問題点を
解決するために、本願発明にかかるオンライン測光装置
は、被測定物を搬送する搬送手段と、該被測定物に測定
光を投射する手段と、被測定物からの反射光を受光する
手段と、該受光光を分光する手段と、該分光手段の分光
結果を解析して前記被測定物の内部性状を解析する処理
装置と、前記測定光投射手段からの投射光を所定周波数
でチョッピングする手段と、搬送手段上の被測定物の載
置位置及び被測定物の大きさを検出する手段と、前記チ
ョッピングのタイミングに合わせて反射光の受光タイミ
ングを設定する手段とを有し、前記検出手段によって測
定された被測定物の大きさに応じて前記受光手段の受光
回数を設定して測定領域を決定することにより、青果物
の大きさ等の個体間の相違に関わらず最適な測定領域を
設定することが可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、本願発明にかかるオンライン測光装置
並びに測光方法を添付図面に基づいて説明する。

【０００７】図１は本願発明にかかるオンライン分光測
定機の概略図である。搬送コンベア１００上を載置手段
１０７上におかれた被測定物である青果物１０３が連続
的に搬送されている。投光器１１１及び受光器１１２で
構成された検出手段が搬送される被測定物の位置を検出
する。被測定物１０３が測定位置Ａに到達すると投射手
段１０１が所定周波数の測定光を被測定物１０３に対し
て投射する。１０２、１０４は被測定物１０３からの反
射光を受光して解析する分光解析手段である。分光解析
は温度等の外部環境の影響を受けやすい繊細な解析方法
であるが、本願発明にかかる装置は倉庫等の劣悪な環境
下で連続測定を行うため、外部からの散乱光等のノイズ
の影響が大きい。このため、本装置では投射光を１１
３、１１４からなるチョッピング手段で所定周波数でチ
ョッピングし、該チョッピング周波数に合わせた受光タ
イミングで反射光を受光し、これを所定回数蓄積して分
光解析する。１０５は信号処理装置であり、受光結果を
解析して糖度等を算出し、該算出結果に基づいて選別装
置１０６が被測定物の等級に合わせてこれを選別する。
上述した本願発明の基本構成は特願平３−２１９１４８
号で開示したものと同様である。

【０００８】図２はは本願発明の第１実施例に関し、被
測定物の直径に応じてチョッピングの積算回数を可変と
する方式である。

【０００９】仮に１回のチョッピングによる測光時間を
４msec、コンベアの搬送速度を５０cm/secとすると、１
回の測定データの蓄積中に被測定物は２mm移動する。コ
ンベア上を移動する被測定物の直径及び中心は光電セン
サ１１１等を用いて知ることが出来るから、被測定物の
直径の所定の割合を常に測定対象として設定することが
可能である。即ち、測定された対象物の直径がＤmmであ
り、被測定物のＣ％を常に測定するように設定すれば、
積算チョッピングの回数は個々の被測定物に対して次式
で示されるように可変に設定することができる。 積算チョッピング回数＝（Ｄmm×Ｃ％／１００）／２ 従って、図に示した如く、対象物の大小に関わらず各個
体に対して最適な測定領域を設定することができる。本
実施例によれば被測定物の個体差に関わらず、最適な測
定範囲を常に測定可能となる。

【００１０】第１の実施例では被測定物の直径に応じて
測定幅を変更する例を示したが、同様の方法で、測定を
避けたい部分を除いて測定を行うこともできる。例えば
ハレーションの生じやすい中心部分だけを測定対象から
除外すれば、測定部比率Ｃ１％、Ｃ３％、被測定部比率
Ｃ２％等と設定することによって、より精度の高い測定
が可能となる。図３はこのような、測定物の中央部を測
定対象から除外した例を示す。

【００１１】本願発明による可変積算チョッピングの効
果を確認するため、次のような実験を行った。被測定果
実は大型の梨を用い、図４に示すように測光測定装置に
対し被測定果実を１cm刻みで移動し、それぞれの静止デ
ータを取得した。また、ハレーションによる測定値への
影響を見るために、図５の如く、同一の果実の中央部
（赤道付近）及び下部の２カ所で測定を実施した。この
場合、入射角が果実表面に対して直角に近い果実中央部
の方がハレーションの影響は大きい。

【００１２】図６に、測定部位の違い（入射角の違い）
による波長別の反射率の変化を示す。ＣＨ３とＣＨ５の
それぞれの反射波長に着目して反射率をプロットしたも
のである。白丸はこれらの測定データに基づいて演算し
た推定糖度である。いずれの測定波長においても入射角
が大きくかつカメラとの距離が短い図３の０cmの位置の
反射率が最大となっているが、波長によって入射角によ
る影響が相違することがわかる。また、果実周縁部にお
いては急激に反射率が低下するため、各波長とも実測値
に対して大きな誤差を含むから、果実の周辺部の測定デ
ータは糖度等の内部性状の推測に対してはあまり役立た
ないことがわかる。

【００１３】図７及び図８は上記のような果実の径の相
違によって生ずる測定誤差を本願発明にかかる可変チョ
ッピング方によって除去できることを示す実験結果であ
る。図７は、実際には同じ糖度を有する大径と小径の２
つの果実について測定したものである。実線の測定値は
大径の果実Ａに対する実験値であるが、果実が大径のた
めに周縁部における測定値の低下の影響が少なく、計算
値と実測値に大きな差は生じていない。一方、点線で示
した小径の果実Ｂについては、設定した固定の測定領域
の両端部付近で周縁部における反射率の低下の影響が大
きいために、積算された予測糖度が実測値より大幅に低
下していることがわかる。

【００１４】図８は、図７における果実と同じ、直径の
異なる２つの同一糖度の果実に対して本願発明にかかる
可変チョッピング方式を適用した場合の測定結果であ
る。ハッチングを施した部分は大径の果実の場合の測定
値幅であり、実線で示した四角に囲まれた部分は小径果
実に対する測定値幅である。それぞれの果実のサイズに
応じた適切な測定幅が設定されているため、周縁部の反
射光量の低下の影響を受けずに、両者とも適切な測定結
果が得られることがわかる。

【００１５】次に、図９及び図１０により、ハレーショ
ンの影響について説明する。図９は果実下部の測定結
果、図１０は果実中央部（赤道部付近）の測定結果を示
す（第４図参照）。果実下部の測定の場合、直接入射光
が少ないため、果実周縁部における反射光量の低下を除
いては安定した糖度測定値を示している。一方第１０図
の果実中央部の測定結果を見ると、中央部付近で直接入
射光（ハレーション）の影響で測定糖度が低い値を示し
ている。従って、図中に示したように、測定データ積算
部をＣ１、Ｃ２の部位に対してのみ行い、中心部付近の
Ｃ２は被測定領域としてハレーションの影響を避ければ
正確な測定が期待できるのである。

【００１６】

【発明の効果】青果物等の測定対象物の内部性状を、投
射した入射光の被測定物からの反射光を分光解析するこ
とによって推定する装置において、所定周波数で入射光
をチョッピングし、該周波数に同期させて反射光を所定
回数受光する際に、被測定物の大きさ等の個体差に合わ
せてチョッピングの積算回数を可変とする。この結果、
果実の周縁部における反射光量の低下や果実中央部にお
けるハレーションの影響等を除去して、より正確な測定
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかる分光測定器の概略図である。

【図２】本願発明の第１実施例の説明図である。

【図３】本願発明の第２実施例の説明図である。

【図４】実験装置の概念図である。

【図５】果実の測定部位によるハレーションの発生の説
明図である。

【図６】波長別の反射率の変化を示すグラフである。

【図７】従来の固定積算方式における被測定物の個体差
の影響を示す図である。

【図８】本願による可変積算方式による実験結果を示す
図である。

【図９】ハレーションのない小径対象物における測定結
果を示す図である。

【図１０】ハレーションの影響を示す図である。

【符号の説明】

１００ コンベア １０１ 光源 １０２ 分光器 １０３ 被測定物 １０４ 受光器 １０５ 信号処理装置 １０６ 選別装置 １１１、１１２ センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物を搬送する搬送手段と、該被測
   定物に測定光を投射する手段と、被測定物からの反射光
   を受光する手段と、該受光光を分光する手段と、該分光
   手段の分光結果を解析して前記被測定物の内部性状を解
   析する処理装置と、前記測定光投射手段からの投射光を
   所定周波数でチョッピングする手段と、搬送手段上の被
   測定物の載置位置及び被測定物の大きさを検出する手段
   と、前記チョッピングのタイミングに合わせて反射光の
   受光タイミングを設定する手段とを有し、前記検出手段
   によって測定された被測定物の大きさに応じて前記受光
   手段の受光回数を設定して測定領域を決定することを特
   徴とするオンライン測光測定装置。
2. 【請求項２】 前記受光回数の設定に際し、被測定物の
   中心部付近を所定の割合で非測定領域とし、該非測定領
   域の外部にのみ測定領域を設定することを特徴とする請
   求項１に記載のオンライン測光測定装置。