JP3920267B2 - 小片の品質分析のために小片を照射する装置および方法 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、穀類および農作物等からの穀粒のような小片の品質分析のために小片を照射する装置および方法に関する。

今日、商業取引および取り扱いにおいて穀草の品質を判定するために、穀草およびその他の穀物の異なる種類の検査が世界各地で行われている。検査は、大量の積荷から選択された代表サンプルを調査し、望ましくない穀粒および小片の有無を判定することを目的としている。不適格な穀粒および小片は分類され、各分類の量が判定される。種種の穀粒の配分により、サンプル、したがって積荷は等級付けされる。この等級は、積荷の代金および取り扱いに関して重要な要素となる。

等級付けは、何らかの自動化された工程を用いて行われることが望ましい。これらのサンプルに対して行われる分析は、多くの場合、何らかの光を照射されたサンプル材料に基づいている。例えば、分光測定、蛍光灯上での測定、または画像解析を用いて、サンプルはその後分析される。このような測定のための分析装置は、１つまたはそれ以上の光源により照射される適切な位置にサンプル材料を配置する機構と、サンプル材料と相互に作用しあう光を測定する１つまたはそれ以上のセンサーとを有していてもよい。

分析から信頼性のある結果を得るため、測定はいくつかの異なる散在した対象物について行われるべきである。このことは３つの異なる方法により達成され得る。第１の選択肢は、各部分を測定するために、新しい測定対象物をセンサーの正面へ進めることである。第２の選択肢は、各部分を測定するために、センサーを新しい測定対象物へ移動させることである。第３の選択肢は、一度の記録においていくつかの対象物を測定することである。

測定の困難性および取り扱い上の理由のため、通常なら第１の選択肢が好ましい。通常、センサーは測定結果の解析のため分析装置と電源装置とに連結されている。このことは、第２の選択肢によるセンサーの移動を複雑かつ望ましくないものにする。第３の選択肢により一度の記録においていくつかの対象物が測定されるとするなら、対象物間の変化を記録することはたびたび困難となるだろう。さらに、この選択肢において、照射のための特定の設定は不可能である。

第１の選択肢は何らかのサンプル送り込み機構を必要とする。測定対象物は、サンプル送り込み機構に設けられたサンプルホルダー内に配置され、その後、サンプルホルダーは分析のために正確な測定位置へ進められる。サンプルの送り込みを迅速化するために、多くの場合いくつかのサンプルホルダーが用いられ、これにより、サンプルホルダー内へのサンプルの配置と、サンプルの測定と、サンプルホルダーからのサンプルの取り出しとが、異なる位置において同時に行われ得る。

サンプルが特有の方法により照射されることが多くの場合重要となる。固定された光源が測定位置に向けて配置されていることが好ましい。しかしながら、放射線装置によっては、このことは達成し難い。例えば、特定の形式の分析において、各小片は小片の側方から照射される。すなわち、小片からセンサーに向けた測定方向に対する入射角度の広い放射線が用いられる。このような分析は、米粒内の割れの有無を判定する際に好ましい。小片の側方からの照射は、異なる形式の画像解析において陰を取り除く際にも同様に適している。

このような照射装置において、サンプルを適切に照射するために、放射線源は小片サンプルの送り込みに追従するように構成されてもよい。しかしながら、このことは、放射線源が各サンプルホルダーに対して設けられなければならないことを意味する。これらの放射線源は一様でない特性を有し得り、この一様でない特性は測定に影響をおよぼし、測定の信頼性を低下させる。さらに、電源装置は移動する放射線源に対して供給されなければならず、このことは装置を複雑化させる。

発明の概要

本発明の目的は、上述したサンプル照射についての問題を解決することである。本発明のさらなる目的は、移動する小片サンプルを照射する容易な方法を提供することである。

本発明の目的は、請求項１による装置、請求項１０によるサンプル送り込み支持機構、および請求項１１による方法により達成される。本発明の好ましい実施形態は従属する請求項２乃至請求項９により明らかにされる。

したがって、本発明の目的は、穀類および農作物等からの穀粒のような小片の品質分析のために小片を照射する装置によって達成される。装置は、サンプルホルダーを有し、それぞれ少なくとも１つの小片を有する小片サンプルをサンプルホルダー内に載置するとともに小片サンプルを照射位置へ移送するようになっているサンプル送り込み支持機構を備えている。装置は、小片サンプルに照射する電磁放射線を放つ放射線機構と、放射線ガイドとをさらに備えている。放射線ガイドは、サンプル送り込み支持機構に取り付けられ、小片サンプルが照射位置へ送り込まれた場合に、放射線機構により放たれた放射線をサンプルホルダー内の小片サンプルへ導く。

同様に、本発明の目的は、小片を小片の品質を分析する位置へ移送するサンプル送り込み支持機構によって達成される。サンプル送り込み支持機構は、それぞれ少なくとも１つの小片を有する小片サンプルを載置するようになっているサンプルホルダーと、サンプルホルダーに近接して配置された出射口をそれぞれ有し、これにより、電磁放射線をサンプルホルダー内の小片サンプルに導くことができる放射線ガイドとを備えている。

さらに、本発明の目的は、小片の品質分析のために小片を照射する方法によって達成される。方法は、少なくとも１つの小片を有する小片サンプルを照射位置へ送り込む工程と、小片サンプルに照射する電磁放射線を放射線機構から放つ工程とを備えている。方法は、小片サンプルが照射位置にある場合に、小片サンプルの送り込みに追従する放射線ガイド内で放射線を放射線機構から小片サンプルへ導く工程をさらに備えている。

本発明は、装置の固定された部分上に放射線機構を配置することを可能とする。したがって、放射線機構に連結された電気構造は移動自在な部品を必要としない。小片サンプルへの照射は、放射線ガイド内で放射線を導くことによって達成される。放射線ガイドはサンプル送り込み支持機構上に取り付けられているので、放射線ガイドは支持機構の移動と小片サンプルの送り込みに追従する。したがって、サンプルが移動することから、さもなければ到達し得ないであろうサンプルの領域へ、放射線を導くことができるように放射線ガイドを構成することができる。同様に、このことは、放射線源の配置が困難な場所へ放射線が導かれ得ることを意味している。さらに、同一の放射線源が各小片サンプルに対する同一の測定に用いられる。この結果として、測定の安定性が保証され得る。また、異なるサンプルホルダーに対して用いられる異なる放射線源の特性が一様でないことについての問題点が回避される。

同様に、サンプルを送り込んでいる間、放射線ガイドは異なる放射線源から一つのサンプルへ放射線を導くために用いられ得る。したがって、異なる放射線特性を有する放射線源による小片サンプルへの別の照射が容易に行われ得る。このため、同一のサンプルに対する別の測定が行われ得る。

本発明の前後関係から、放射線ガイドは放射線機構から放たれた波長の放射線を通す材料からなる装置として特定される。放射線ガイドは、移送中にほんのわずかしか放射線を減衰させずまたは全く放射線を減衰させることなく、第１位置から第２位置まで放射線を移送するための通路を形成する。

好ましくは、各サンプルホルダーは、サンプルホルダー内における小片の配置状態を規制するため、小片の形状に対応した形状を有している。このことは米粒を分析する際に特に適している。なぜなら、米粒内の割れはたいてい粒を横切って発生するからである。割れが発見される方向は既知であるため、小片または粒の配置状態が制御されれば、割れはより容易に検出されるだろう。

好ましい実施の形態によれば、各サンプルホルダーは細長状であり、短い側部を有し、対応する放射線ガイドは放射線機構により放たれた放射線をサンプルホルダーの短い側部に向けて導き、これにより、放射線はサンプルホルダー内の小片の短い側部に向けて入射する。このことは米粒にとってさらに適している。なぜなら、米粒内の割れは米粒の側部からの照射により検出され得るからである。同様に、この構成は小片サンプルの陰を取り除くために用いられ得る。陰は典型的に、上方から対象物を照射する際に形成される。これらの陰は近接する対象物の輪郭を消し去り得り、このため、検出器は誤って作動し得る。したがって、陰が存在する場合、間違った測定結果が生じ得る。

好ましくは、各放射線ガイドは出射口を有し、出射口はサンプルホルダーに関連して構成され、出射口から放たれる放射線は広範囲から入射してサンプルホルダー内の小片を照射する。広範囲から入射する放射線により小片が照射されると、すなわち、広い入射角度により放射線が小片上に入射すると、直接反射された放射線の大部分は検出器に到達しない。したがって、拡散反射された放射線が、検出されて小片の品質に関する情報をもたらす放射線の大部分を構成する。さらに、小片に割れが存在する場合、放射線は小片内で割れを横切って送られることはなく、このことは割れが検出されやすいことを意味する。

他の好ましい実施の形態によれば、各放射線ガイドは放射線機構から放射線を取り込むようになっている入射口を有し、前記入射口は支持機構の移送方向に沿って延在する。このことは、移動中に放射線ガイドが放射線源から放射線を回収し得ることを意味している。放射線ガイドは入射口から入ってくる放射線を回収し、放射線の回収位置の影響を受けることなく回収された放射線を出射口へ移送する。入射口が支持機構の移送方向に沿って延在するので、入射口が放射線機構を通り過ぎて移動する間、放射線ガイドは一定量の放射線を小片サンプルに与える。このようにして、小片サンプルは、照射位置において移送を停止する必要なく、一定期間照射され得る。サンプルを動かしながらサンプルの測定が行われれば、測定は大幅に短時間化される。

好ましくは、放射線機構は異なる波長範囲の光を放つようになっている２つの光源を有している。このことは、サンプルの品質に関するさらなる情報を得るために、小片サンプルが異なる波長により照射され得ることを意味する。

好ましくは、光源はそれぞれ赤色光および青色光を放つようになっている。従来型のＣＣＤカメラは赤色光と青色光とを異なるチャンネルで記録することから、このことは異なる照射の同時検出のために用いられ得る。

さらに他の好ましい実施の形態よれば、各放射線ガイドは光を導く第１および第２出射口を有している。前記第１出射口は第１サンプルホルダーに向けて配置され、前記第２出射口は第１サンプルホルダーに隣り合う第２サンプルホルダーに向けて配置されている。したがって、放射線ガイドは隣り合う両サンプルホルダーに光を導き得る。サンプルは、２つの隣り合う放射線ガイドによって異なる方向から入射する放射線により照射され得る。このことは、小片サンプルが一側から赤色光により照射され得るとともに、同時に反対側から青色光により照射され得ることを意味する。そのとき、割れの検出をより容易にするため、赤色照射下における小片と青色照射下における小片との画像を比較することによって、異なるチャンネルにおける検出が強化される。

好ましくは、放射線ガイドは支持機構と同一平面内に延在する。このことは装置をコンパクトな大きさにし、また装置を扱い易くする。

発明を実施するための形態

本発明は、発明の好ましい実施の形態を例示する添付図面を参照し、さらに詳細に記載される。

図１および図２に、小片サンプル２を移送するためのサンプルホルダー１が示されている。小片サンプル２は分析される農作物の１つの穀粒からなる。サンプルホルダー１はキャビティ４を形成しており、そのキャビティ内に小片サンプルは落ち入っている。キャビティ４は、小片の配置状態を規制するため基本的に小片状に形成されている。したがって、サンプルホルダー１のキャビティ４内に落ち入る小片は特定の向きに向き合わせさせられる。このことは、小片の品質情報を容易に得るため、小片の解析において用いられ得る。

サンプルホルダー１のキャビティ４は上部開口６を有しており、小片はその上部開口６を介してキャビティ４内に落ち入ることができる。キャビティ４は、小片サンプル２を支持するための底８と、キャビティ４内でのサンプルの移動および配置状態を規制する側壁１０，１２，１４，１６とをさらに有している。細長い小片の配置状態を規制するため、キャビティ４は２つの短い側壁１０，１２と、２つの長い側壁１４，１６とを有している。キャビティ４の各短い側壁１０，１２に穴１８，２０が設けられており、これにより、放射線が小片の側方から小片上に入射することができる。

サンプルホルダー１の穴１８，２０のそばに、２つの放射線ガイド２２が設けられている。放射線ガイド２２の出射口２６が光を穴１８，２０と、サンプルホルダー１内の小片サンプル２とに向けて放出することができるよう、放射線ガイド２２は構成されている。したがって、放射線ガイド２２は、サンプルホルダー１の移動および装置の全体構造を考慮して、放射線源を適切な位置に配置することを可能とする。放射線ガイド２２の形状は非常に柔軟である。このため、放射線ガイド２２が放射線源に通じ、放射線源から小片サンプル２に放射線を送る場合に、放射線ガイド２２の入射口が適切に配置された放射線源から放射線を取り込むように、放射線ガイド２２は構成され得る。

特別な適用例において、米粒の割れが検出される場合、穀粒または小片へその短い側部から照射することが望ましい。上述した記載は、この適用に適した装置についてである。しかしながら、当業者に理解されるように、サンプルホルダー１のいろんな構成が可能であり、それに応じて放射線ガイド２２は放射線を小片サンプル２に送り込むよう形成され得る。同様に、どんな形状の小片も分析され得る。

図３にサンプル送り込み支持機構３０が示されている。サンプル送り込み支持機構３０は回転自在なディスク３２を有している。ディスク３２の周縁部にサンプルホルダー１を形成するキャビティ４が設けられている。ディスク３２はサンプル２を送り込むために回転する。回転の第１位置（図示せず）において、ディスク３２はサンプル２を受け取る。第２位置３４において、サンプル２は分析のために照射される。第３位置（図示せず）において、サンプルホルダー１は空になる。

作物サンプル２への照射のための放射線機構３６が、装置の固定された部分に設けられている。ディスク３２上のサンプルホルダー１は、第２位置３４において放射線機構３６によって照射されるよう、放射線機構３６に通ずる。放射線機構３６は、それぞれ赤色光および青色光を放つ２つの光源３８，４０を有している。

２つの隣り合うサンプルホルダー１間に、放射線ガイド２２が設けられている。放射線ガイド２２は、放射線ガイド２２の各側方にある両方のサンプルホルダー１に放射線を放出するための２つの出射口２６，２７を有している。したがって、同一の放射線ガイド２２が、赤色光による１つのサンプルホルダー１への照射と、青色光による隣りのサンプルホルダー１への照射とに用いられ得る。放射線ガイド２２の入射口２８はディスク３２の移動方向に沿って延在する。したがって、放射線ガイド２２が放射線機構３６に通じている間、放射線ガイド２２は距離を隔てた放射線機構３６から放射線を取り込む。このことは、放射線機構３６に通じている期間の間、サンプル２が照射されることを意味する。

図４を参照して、本発明による方法が記載される。まず、工程５０において、小片サンプルがサンプルホルダー内に入れられる。次に、工程５２において、その上にサンプルホルダーが設けられているサンプル送り込み支持機構を用いて、サンプルが照射される位置へ移送される。放射線ガイドは、サンプルホルダーに関連して、サンプル送り込み支持機構へ取り付けられている。このため、工程５４において、放射線ガイドはサンプルホルダーの移動に追従する。照射する位置に、放射線機構が設けられている。工程５６において、放射線機構は、サンプルに照射するために放射線を放つ。サンプルが照射位置へ移送されると、放射線ガイドは放射線機構から放射線を受け入れる。次に、工程５８において、放射線ガイドは、小片サンプルに照射するため、放射線をサンプルホルダーへ送る。

強調されるべきことは、ここに記載された実施形態は決して制限するものではなく、添付された特許請求の範囲により特定される保護範囲内において、多数の代替え実施形態が可能であることである。例えば、望ましい放射線設備に依存して、放射線ガイドはいかなる方法でサンプルホルダーに対して設けられてもよい。或いは、光ファイバーが放射線ガイドとして用いられてもよい。

放射線機構は、所望の電磁放射線を放つことができるどんな装置でもよい。したがって、放射線機構はＬＥＤ（発光ダイオード）または他のどんな種類のランプでもよい。

本発明によるサンプルホルダーの概略上面図。 図１のサンプルホルダーのＩＩ−ＩＩに沿った断面図。 本発明による装置の斜視図。 本発明による方法のフローチャート。

Claims (10)

1. 小片の品質分析のために、小片を照射する装置おいて、
   サンプルホルダー（１）を有し、それぞれ少なくとも１つの小片を有する小片サンプル（２）をサンプルホルダー（１）内に載置するとともに小片サンプル（２）を照射位置（３４）へ移送するようになっているサンプル送り込み支持機構（３０）と、
   小片サンプル（２）に照射する電磁放射線を放つ放射線機構（３６）と、
   サンプル送り込み支持機構（３０）に取り付けられ、小片サンプル（２）が照射位置（３４）へ送り込まれた場合に、放射線機構（３６）により放たれた放射線をサンプルホルダー（１）内の小片サンプルへ導く放射線ガイド（２２）とを備え、
   少なくとも１つの放射線ガイド（２２）は放射線ガイド（２２）から放射線を送り出す第１および第２出射口（２６，２７）を有し、前記第１出射口は第１サンプルホルダーに向けて配置され、前記第２出射口は第１サンプルホルダーに隣り合う第２サンプルホルダーに向けて配置されていることを特徴とする小片を照射する装置。
2. 各サンプルホルダー（１）は、サンプルホルダー（１）内における小片の配置状態を規制するため、小片の形状に対応した形状を有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 各サンプルホルダー（１）は細長状であり、短い側部（１０，１２）を有し、対応する放射線ガイド（２２）は放射線機構（３６）により放たれた放射線をサンプルホルダー（１）の短い側部（１０，１２）に向けて導き、これにより、放射線はサンプルホルダー（１）内の小片の短い側部に向けて入射することを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 少なくとも１つの放射線ガイド（２２）の第１および第２出射口（２６，２７）はそれぞれ第１および第２サンプルホルダーに関連して構成され、第１および第２出射口（２６，２７）から放たれる放射線は広範囲から入射してそれぞれ第１および第２サンプルホルダー内の小片を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の装置。
5. 各放射線ガイド（２２）は放射線機構（３６）から放射線を取り込むようになっている入射口（２８）を有し、前記入射口（２８）は支持機構（３０）の移送方向に沿って延在することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の装置。
6. 放射線機構（３６）は異なる波長範囲の光を放つようになっている２つの光源（３８，４０）を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の装置。
7. 光源（３８，４０）はそれぞれ赤色光および青色光を放つようになっていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 放射線ガイド（２２）は支持機構（３０）と同一平面内に延在することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の装置。
9. 小片を小片の品質を分析する位置へ移送するサンプル送り込み支持機構において、
   それぞれ少なくとも１つの小片を有する小片サンプル（２）を載置するようになっているサンプルホルダー（１）と、
   電磁放射線をサンプルホルダー内の小片サンプル（２）へ導く放射線ガイド（２２）とを備え、
   少なくとも１つの放射線ガイド（２２）は放射線ガイド（２２）から放射線を送り出す第１および第２出射口（２６，２７）を有し、前記第１出射口は第１サンプルホルダーに向けて配置され、前記第２出射口は第１サンプルホルダーに隣り合う第２サンプルホルダーに向けて配置されていることを特徴とするサンプル送り込み支持機構。
10. 小片の品質分析のために、小片を照射する方法において、
    少なくとも１つの小片を有する小片サンプルを照射位置へ送り込む工程（５２）と、
    小片サンプルに照射する電磁放射線を放射線機構から放つ工程（５６）と、
    小片サンプルが照射位置にある場合に、小片サンプルの送り込みに追従する放射線ガイド内で放射線を放射線機構から小片サンプルへ導く工程（５８）と、
    ２つの異なる方向へ放射線を放出する放射線ガイドにより、同一の放射線ガイドを用いて隣り合う別個の２つのサンプルホルダーに向けて放射線を送り出す工程とを備えたことを特徴とする小片を照射する方法。

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