JP4034683B2 - Fruit and vegetable hardness measuring apparatus equipped with pressure adjusting mechanism and fruit and vegetable hardness measuring method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、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。
【0003】
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
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。
ところで、従来より、特許文献1において、ゴム、樹脂、食材、食品等の被測定物の硬さ測定、人体の皮膚、臓器等の生体組織を被測定物とした硬さ測定方法として、周波数偏差検出回路を利用した硬さ測定器が提案されている。
【0005】
この特許文献1の硬度測定装置100では、図9に示したように、接触子105、振動子103、自励発振回路111、ゲイン変化補正回路113を備えている。そして、自励発振回路111が、振動子103の振動情報を帰還し共振状態にする。また、ゲイン変化補正回路113が、自励発振回路111に設けられており、ゲイン変化補正回路113は、自励発振回路111の中心周波数と異なる中心周波数を有し、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、これによって、周波数の変化によって被測定物の硬さを測定するように構成されている。
【0006】
しかしながら、このように構成される特許文献1の硬度測定装置100を、青果類の硬度を測定する場合にそのまま用いた場合には、青果類が比較的軟らかい、例えば、ももなどの場合には、押し付け圧力によっては、青果類の表面を破壊することになってしまう。
また、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類と、モモなどの比較的硬度の低い青果類とでは、荷重によって、青果類と接触子の接触面積が変化してしまうことになり、このため、エネルギー伝達効率が変化して、ゲイン変化量が変化してしまい、正確な硬度測定が困難となってしまうことになる。
【0007】
本発明は、このような現状に鑑み、従来のように青果類を破壊することなく、青果類の種類に応じて、正確な硬度測定を行うことが可能な圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じた圧力で、ダイナミックレンジが大きく、しかも、青果類に損傷を与えない測定を、青果類の種類に応じてそれぞれ一定の接触圧力で行うことの可能な圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および硬度測定方法を提供する。
【0008】
【特許文献1】
特許第3151153号公報(特に、段落[0062]〜段落[0065]、図1参照)
【0009】
【課題を解決するための手段】
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なされたものであって、本発明の圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着するとともに、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構と、
前記弾性圧調整機構における弾性圧力を制御する弾性圧力制御装置とを備え、
前記弾性圧力制御装置が、
前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、軟らかい青果類と判別した際には、初期判定圧力に弾性圧力を維持するように制御し、前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、硬い青果類と判別した際には、初期判定圧力よりも高い所定圧力まで弾性圧力を上昇するように制御するように構成したことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構と、
前記弾性圧調整機構における弾性圧力を制御する弾性圧力制御装置とを備え、
前記弾性圧力制御装置によって、
前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、軟らかい青果類と判別した際には、初期判定圧力に弾性圧力を維持するように制御し、
前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、硬い青果類と判別した際には、初期判定圧力よりも高い所定圧力まで弾性圧力を上昇するように制御して青果類の硬度を測定することを特徴とする。
【0011】
このように構成することによって、弾性圧力制御装置によって、接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、軟らかい青果類と判別した際には、初期判定圧力に弾性圧力を維持するように制御して青果類の硬度を測定するようになっている。
【0012】
従って、例えば、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、弾性圧力(押し当て圧力)が、弾性圧力の比較的低い初期判定圧力に維持されることになるので、青果類の表面が破壊されることがなく、しかも、青果類に傷がつかないセンサー感度が良好な比較的低い弾性圧力(押し当て圧力)で、硬度測定を精度良く実施することができる。
【0013】
また、弾性圧力制御装置によって、接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、硬い青果類と判別した際には、初期判定圧力よりも高い所定圧力まで弾性圧力を上昇するように制御して青果類の硬度を測定するようになっている。
【0014】
従って、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、青果類に傷がつかないセンサー感度が良好な比較的高い弾性圧力(押し当て圧力)で、硬度測定を精度良く実施することができる。
このように、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0015】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0016】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、弾性圧力制御装置による制御によって、青果類の種類に応じて、自動的に弾性圧調整機構によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御することができるので、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、本発明においては、前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする。
【0017】
このように接触子の先端が、略球形状であるので、青果類との接触面積が変化せず、常に一定で正確な硬度測定を実施することが可能である。
また、本発明では、前記弾性部材が、バネ部材であっても良く、また、前記弾性部材が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した1種以上の弾性部材であっても良い。
【0018】
【発明の実施の形態】
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、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図、図2は、図1の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図、図3は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図、図4は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図、図5は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す圧力と周波数の関係を示すグラフ、図6は、本発明の青果類の硬度測定装置の作動を説明するフローチャートである。
【0019】
図1において、10は、全体で本発明の青果類の硬度測定装置10(以下、単に「硬度測定装置」と言う)を示している。
硬度測定装置10は、図1に示したように、果実、野菜などの青果類Aの硬度を測定するためのものであり、断面略矩形状の筒形状のハンドピース型の硬度測定装置本体12を備えている。この硬度測定装置本体12は、測定者が手で把持する把持部14と、把持部14よりも先端側に形成された操作表示部16と、操作表示部16よりも先端側に形成された接触子18とを備えている。
【0020】
また、操作表示部16と接触子18とは、着脱自在なキャップ形状のカバー部材12aによって被うことによって、不使用時に保護できるようになっている。
この操作表示部16には、図1に示したように、電源の入切を行う電源ボタン20a、青果類の種類を設定する設定ボタン20bなどの操作ボタン20と、青果類の硬度を表示する液晶表示などからなる表示窓22が設けられている。
【0021】
一方、硬度測定装置本体12の内部には、図2に示したように、センサーユニット24と、制御ユニット26とが配設されている。
このセンサーユニット24は、図2に示したように、硬度測定装置本体12のセンサーユニット24の内部に、センサーユニットケース28を備えている。このセンサーユニットケース28には、センサーホルダー30が前後方向に(図2では左右方向に)摺動自在に装着されている。
【0022】
センサーホルダー30には、センサー体34が装着されている。このセンサー体34は、板状の振動子36と、この振動子36の基端部の表面に形成された検出素子38と、振動子36の先端部に装着された先端が略球状の接触子18とを備えている。そして、振動子36が、センサーホルダー30の支持部42で支持されるようになっている。
【0023】
このような振動子としては、積層型圧電セラミック振動子、超音波振動子などが使用可能であり、特に限定されるものではない。
なお、この際、支持部42は、振動子36との接触面積を小さくされるのが望ましく、また、支持部42と振動子36とは、センサー体34に生じる振動の定常波の節部において固定されるのが望ましい。
【0024】
センサーホルダー30の基端部は、図2に示したように、二股に分岐して、摺動案内部材44、44が形成され、これらの摺動案内部材44が、センサーユニットケース28の基端部の開口部48、48内に摺動自在に挿着されている。そして、この摺動案内部材44、44の外周に所定のバネ定数を有するバネ部材40、40が介装されている。
【0025】
このバネ部材40、40によって、センサーユニットケース28の先端部50、硬度測定装置本体12の先端に形成された先端開口部52から、接触子18が突出するように付勢されている。なお、この際、センサーホルダー30の先端部54が、センサーユニットケース28の先端部50に当接して一定以上接触子18が突出しないようになっている。
【0026】
そして、図2に示したように、センサー体34の振動子36と、検出素子38は、制御ユニット26に接続されている。
すなわち、図2に示したように、振動子36が、制御ユニット26のゲイン変化補正回路56に接続され、検出素子38が、増幅回路58に接続されている。
そして、振動子36と、検出素子38と、増幅回路58とから自励発振回路60が構成されている。すなわち、振動子36の振動情報を検出素子38で電気信号として取り出し、増幅回路58で電気信号を増幅した後に、振動子36に帰還する帰還ループを形成している。
【0027】
自励発振回路60は、振動子36の振動情報を、検出素子38と、増幅回路58を介して、振動子36に帰還して、振動子36を共振状態にする電気振動系を構成している。
一方、振動子36と、接触子18は、振動子36の振動情報を接触子18を介して、被測定物である青果類Aに伝達する機械振動系を構成している。
【0028】
すなわち、本発明の硬度測定装置10は、機械振動系と電気振動系とが結合された機械電気振動系を構成している。
制御ユニット26に設けられるゲイン変化補正回路56は、例えば、周波数の上昇に対してゲインを上昇させる機能などの周波数の変化に対してゲインを変化させる機能を備えている。
【0029】
また、ゲイン変化補正回路56は、自励発振回路60の入力位相と出力位相との位相差である入出力合成位相差をゼロに調節し、帰還発振を促進するフェーズトランスファ機能を備えている。
従って、ゲイン変化補正回路56は、入出力合成位相差がゼロになるまで周波数を変化させるとともに、この周波数の変化に応じて、例えば、周波数の上昇に対してゲイン変化幅を上昇させる機能などの、ゲイン変化を増大させる機能を備えている。
【0030】
この実施例では、ゲイン変化補正回路56として、周波数の変化に対してゲインが上昇する周波数−ゲイン特性を有するフィルタ回路が使用される。
図3は、ゲイン変化補正回路56に使用される一例としてのフィルタ回路の回路構成図である。
このフィルタ回路は、抵抗素子R11、R12、R13、R14、容量素子C11、C12、C13、C14、及び増幅回路AMPを備えている。この実施例では、抵抗素子R11は10KΩ、抵抗素子R12は220Ω、抵抗素子R13は420KΩ、抵抗素子R14は2.2KΩにそれぞれ設定される。
【0031】
また、増幅回路AMPには、電源端子V11から電源(12V)が供給される。また、基準電源端子V12には、電圧(−12V)が印加される。図中、符号Vinは、信号の入力端子、符号Voutは、信号の出力端子である。
このフィルタ回路は、バンドパスフィルタ回路の特性を備えている。ゲイン変化補正回路56の入力端子Vinは、増幅回路58の出力端子に接続され、出力端子Voutは、振動子36の人力端子に接続される。
【0032】
さらに、制御ユニット26には、自励発振回路60の発振周波数を測定する周波数測定部62と、この周波数測定部62により測定された周波数に基づいて、青果類Aの硬度を測定する硬度測定部64と、周波数と硬度との相関を予め記憶する記憶部66と、制御ユニット26に対する指示入力などの入力を行う入力部68と、測定された周波数値または硬度などの表示を行う表示部65を備えている。
【0033】
さらに、この実施例の硬度測定装置10では、青果類Aの種類に応じて、バネ部材40の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御するバネ圧調整機構70が備えられている。このバネ圧調整機構70の制御によって、所定の接触圧力で青果類Aの硬度を測定できるように構成している。
すなわち、バネ圧調整機構70は、センサーユニットケース28の基端部の開口部48、48内に、摺動案内部材44、44の外周を摺動自在に移動して、バネ部材40、40の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材72を備えている。
【0034】
このバネ圧調整部材72は、制御ユニット26に入力部68によって入力された青果類Aの種類に応じて、予め記憶部66に記憶されたバネ圧となるように、制御ユニット26のバネ圧力制御部74によって制御されて、図示しない、例えば、パルスモータ、サーボモータなどの駆動機構によって、前後方向に移動することができるようになっている。
【0035】
このように構成される本発明の硬度測定装置10の原理について、以下に説明する。
図4は、自励発振回路60、ゲイン変化補正回路56のそれぞれの周波数特性を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
図4において、横軸は周波数を示し、縦軸はゲイン、位相のそれぞれを示している。
【0036】
ゲイン変化補正回路56の周波数−ゲイン特性曲線56Gは、低周波数側の帯域においては、周波数の増加とともにゲインが上昇し、中心周波数f2の帯域でゲインが最大となり、高周波数側の帯域においては、ゲインが減少する、山なりの曲線を描く。
特性曲線θ56は、ゲイン変化補正回路56の入出力位相差を示す位相特性である。特性曲線MGは、ゲイン変化補正回路56を除く自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線である。
【0037】
周波数−ゲイン特性曲線MGは、中心周波数f1、周波数帯域、ゲイン極大値は異なるが、基本的にはゲイン変化補正回路56の周波数特性と同様に、山なりの曲線を描く。
この実施例においては、周波数−ゲイン特性曲線MG、56Gにそれぞれ示すように、ゲイン極大値P1が示す自励発振回路60の中心周波数f1と、ゲイン変化補正回路56のゲイン最大値56GPが示す中心周波数f2とを、意図的にずらした周波数帯域に設定している。
【0038】
すなわち、例えば、青果類Aの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路60の中心周波数f1に対して、ゲイン変化補正回路56の中心周波数f2を高い周波数帯域に設定している。
硬度測定装置10の接触子18を、青果類Aに接触させると、青果類Aの機械的インピーダンスまたは音響インピーダンスの増加によって、振動子36の振動モードが変化し、機械電気振動系の周波数特性が変化する。すなわち、機械電気振動系の振動周波数、ゲイン、位相、振動振幅を含む振動情報がいずれも変化する。
【0039】
すなわち、青果類Aの硬度に応じて、検出素子38により受け取られた周波数特性が変化し、これに起因して、自励発振回路60の電気信号の周波数、ゲイン、位相、振幅がいずれも変化する。
従って、自励発振回路60の周波数は、青果類Aの硬度に応じて、自励発振回路60の中心周波数f1から共振周波数f11まで変化(例えば上昇)する。
【0040】
そして、自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線MGのゲイン極大値は、ゲイン極大値P1から、ゲイン変化補正回路56の周波数−ゲイン特性曲線56Gに沿って変化し、ゲイン極大値P1から上昇するように変化する。
すなわち、自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線MGは、周波数−ゲイン特性曲線MG1に変化し、ゲイン極大値P1は、ゲイン極大値P11に、ゲインG1は、ゲインG11にそれぞれ変化する。
【0041】
図3に示したように、自励発振回路60の帰還ループは、抵抗素子と容量素子とを含む回路であるため、自励発振回路60の入力位相θ1と出力位相θ2との間には、必ず位相差Δθが存在する。
一方、ゲイン変化補正回路56は、フェーズトランスファ機能を備えており、ゲイン変化補正回路56を含む帰還ループの入出力合成位相差θ11がゼロになる調節をしている。
【0042】
従って、入出力合成位相差θ11がゼロになる帰還発振の安定点に到達するまで、周波数はさらに変化し、ゲインもさらに変化する。
すなわち、自励発振回路60の周波数−ゲイン特性曲線MG1は、周波数−ゲイン特性曲線MG1に変化し、共振周波数f11は、共振周波数f12に変化する。この共振周波数f12への変化に伴い、ゲイン極大値P11は、ゲイン極大値P12に変化し、ゲインG11はゲインG12に変化する。
【0043】
すなわち、位相差Δθに相当する分、自励発振回路60の中心周波数f1は、共振周波数f12まで連続的に変化、例えば、上昇するとともに、ゲインG1は、ゲインG12まで連続的に変化、例えば、上昇する。
結果的に、自励発振回路60において、周波数変化量Δfが得られるとともに、ゲイン変化量ΔGが得られる。そして、自励発振回路60の周波数変化量Δf1、ゲイン変化量ΔGが、それぞれ得られた時点で、入出力合成位相差θ11がゼロになり、自励発振回路60は帰還発振する。
【0044】
この実施例にかかる硬度測定装置10では、青果類Aの硬度に応じて、青果類Aに接触子18を接触する前と接触した後の周波数変化量Δfを、硬さ情報として検出することによって、青果類Aの硬さが測定できる。同様に、青果類Aに接触子18を接触する前と接触した後の位相差Δθを硬さ情報として検出することによって、軟質の青果類Aの硬さが測定できる。
【0045】
すなわち、これらの情報を、制御ユニット26の硬度測定部64に入力され、周波数と硬度との相関を予め記憶した記憶部66のデータと比較することによって、青果類Aの硬度が決定され、表示部65に、周波数、硬度などのデータが表示されるようになっている。
従って、本発明の硬度測定装置10では、周波数変化量Δf、位相差Δθのそれぞれの変化分に対応してゲインが上昇できるので、すなわち、ゲイン変化量ΔGが得られるので、これらの変化を拡大して捉えることができるため、青果類Aの硬度の判別に十分な検出電圧を得ることが可能となる。
【0046】
ところで、このような本発明の硬度測定装置10では、測定者が手で把持部14を把持して、その先端部の接触子18を青果類Aに押し当てた際に、例えば、リンゴなどの硬質の青果類と、モモなどの軟質の青果類では、荷重によって青果類Aと接触子18の接触面積が変化してしまうことになる。このため、エネルギー伝達効率が変化して、上記したゲイン変化量ΔGが変化してしまい、正確な硬度測定が困難である。
【0047】
また、青果類が比較的軟らかい、例えば、ももなどの場合には、押し付け圧力によっては、青果類の表面を破壊することになってしまう。
このため、この実施例の硬度測定装置10では、図5に示したように、制御ユニット26に入力部68によって入力された青果類Aの種類に応じて、予め記憶部66に記憶されたバネ圧となるように、制御ユニット26のバネ圧力制御部74によって、バネ圧調整機構70が制御されて、バネ部材40、40の圧縮長さが調整さるように構成されている。
【0048】
すなわち、図5および図6に示したように、ステップS1において、バネ圧力制御部74では、接触子18が青果類Aに接触した後、所定の初期判定圧力PAとPBなるように、バネ圧調整機構70が制御されて、バネ部材40、40の圧縮長さが調整される。なお、この場合、初期判定圧力PAとPBは、図示しない圧力センサーによって、バネ圧力制御部74にフィードバックされている。
【0049】
そして、ステップS2において、これらの初期判定圧力PAとPBにおけるそれぞれの周波数fAとfBが周波数測定部62によって測定され、その結果が、バネ圧力制御部74に入力される。
ステップS3において、バネ圧力制御部74では、これらの周波数fAとfBによって、周波数変化量ΔfA−Bが演算処理されて、予め記憶部66に記憶された青果類の周波数変化量データと比較される。
【0050】
その結果、ステップS4において、初期判定圧力PAとPB間の周波数変化量ΔfA−Bが、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、軟らかい青果類と判別した際には、初期判定圧力PBにバネ圧力を維持するように制御される。
そして、ステップS5に進み、青果類の硬度が測定される。
【0051】
一方、ステップS4において、初期判定圧力PAとPB間の周波数変化量ΔfA−Bが、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、硬い青果類と判別した際には、ステップS6において、初期判定圧力PBよりも高い所定圧力PCまでバネ圧力を上昇するように制御される。
そして、ステップS5に進み、青果類の硬度が測定される。
【0052】
すなわち、図5に示したように、青果類が比較的軟らかい、例えば、ももなどの場合には、直線S1で示したように、初期判定圧力PAとPB間の周波数変化量ΔfA−Bが大きくなっている。
逆に、青果類が比較的硬い、例えば、りんごなどの場合には、直線S1で示したように、初期判定圧力PAとPB間の周波数変化量ΔfA−Bが小さくなっている。
【0053】
これによって、青果類が硬いか、軟らかいかを判別できるようになっている。しかも、青果類が比較的硬い場合には、初期判定圧力PBよりも高い所定圧力PCまでバネ圧力を上昇すれば、周波数変化量に差が生じるので、これによって、硬度を測定することができる。
なお、このような青果類Aの種類に応じた、適切なバネ圧(荷重)は、例えば、図8に示したようなグラフに基づいて、設定されるものである。
【0054】
すなわち、初期判定圧力PA、PBとしては、青果類の種類によっても異なるが、比較的軟らかい青果類を対象として、例えば、PAを25g、PBを100gの荷重になるように設定すればよい。そして、PCは、これよりも比較的硬い青果類を対象として、例えば、200gの荷重になるように設定すればよい。
なお、この場合、初期設定圧力をPA、PBの2点としたが、3点以上で判定することも勿論可能である。
【0055】
このように構成することによって、例えば、モモなどの比較的硬度の低い青果類Aでは、バネ圧力(押し当て圧力)が、バネ圧力の比較的低い初期判定圧力PBに維持されることになるので、青果類Aの表面が破壊されることがなく、しかも、青果類に傷がつかないセンサー感度が良好な比較的低いバネ圧力(押し当て圧力)PBで、硬度測定を精度良く実施することができる。
【0056】
また、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、青果類Aに傷がつかないセンサー感度が良好な比較的高いバネ圧力(押し当て圧力)PCで、硬度測定を精度良く実施することができる。
このように、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類Aが接触子18と接触することになる。
【0057】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類Aの硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0058】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、バネ圧力制御部74による制御によって、青果類の種類に応じて、自動的にバネ圧調整機構70によって、バネ部材の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御することができるので、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
なお、上記実施例では、所定のバネ定数を有するバネ部材40を用いたが、所定の弾性定数を有する弾性部材であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した1種以上の弾性部材から構成することも可能である(これは、以下の実施例においても同様である)。
【0059】
図7は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置10は、図1〜3に示した硬度測定装置10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図7に示した硬度測定装置10では、図7に示したように、センサーホルダー30の基端部を二股に分岐することなく、中央に単一の摺動案内部材44を形成して、これをセンサーユニットケース28の基端部の中央の開口部48に摺動自在に挿着するように構成し、バネ圧調整機構70として、センサーユニットケース28の基端部の開口部48内に、摺動案内部材44の外周を摺動自在に移動して、バネ部材40、40の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材72を備えるようにしている。
【0060】
この実施例の硬度測定装置10でも、図1〜3に示した硬度測定装置10と同様な作用効果を奏することができる。
以上説明した実施例では、例えば、青果類Aの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路60の中心周波数f1に対して、ゲイン変化補正回路56の中心周波数f2を高い周波数帯域に設定したが、この逆に、青果類Aの硬度係数が高い程ゲインが低くなるように、自励発振回路60の中心周波数f1に対して、ゲイン変化補正回路56の中心周波数f2を低い周波数帯域に設定することも可能である。
【0061】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、ゲイン変化補正回路56は、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、このゲインの上昇により電圧を増加する特性を備えればよく、前述の実施例におけるバンドパスフィルタ回路以外にも、例えば、ローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路、ノッチフィルタ回路、積分回路、微分回路あるいはピーキング増幅回路などを用いることが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。
【0062】
【発明の効果】
本発明によれば、弾性圧力制御装置によって、接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、軟らかい青果類と判別した際には、初期判定圧力に弾性圧力を維持するように制御して青果類の硬度を測定するようになっている。
【0063】
従って、例えば、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、弾性圧力(押し当て圧力)が、弾性圧力の比較的低い初期判定圧力に維持されることになるので、青果類の表面が破壊されることがなく、しかも、青果類に傷がつかないセンサー感度が良好な比較的低い弾性圧力(押し当て圧力)で、硬度測定を精度良く実施することができる。
【0064】
また、弾性圧力制御装置によって、接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、硬い青果類と判別した際には、初期判定圧力よりも高い所定圧力まで弾性圧力を上昇するように制御して青果類の硬度を測定するようになっている。
【0065】
従って、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、青果類に傷がつかないセンサー感度が良好な比較的高い弾性圧力(押し当て圧力)で、硬度測定を精度良く実施することができる。
このように、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【0066】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【0067】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、弾性圧力制御装置による制御によって、青果類の種類に応じて、自動的に弾性圧調整機構によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御することができるので、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、本発明によれば、接触子の先端が、略球形状であるので、青果類との接触面積が変化せず、常に一定で正確な硬度測定を実施することが可能であるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図である。
【図2】図2は、図1の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図である。
【図3】図3は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図である。
【図4】図4は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
【図5】図5は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す圧力と周波数の関係を示すグラフである。
【図6】図6は、本発明の青果類の硬度測定装置の作動を説明するフローチャートである。
【図7】図7は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図8】図8は、青果物による硬度計の押し当て圧力について示すグラフである。である。
【図9】図9は、従来の青果類の硬度測定装置の概略断面図である。
【符号の説明】
10 硬度測定装置
12a カバー部材
12 硬度測定装置本体
14 把持部
16 操作表示部
18 接触子
20 操作ボタン
20b 設定ボタン
20a 電源ボタン
22 表示窓
24 センサーユニット
26 制御ユニット
28 センサーユニットケース
30 センサーホルダー
34 センサー体
36 振動子
38 検出素子
40 バネ部材
42 支持部
44 摺動案内部材
48 開口部
50 先端部
52 先端開口部
54 先端部
56 ゲイン変化補正回路
56GP ゲイン最大値
56G ゲイン特性曲線
58 増幅回路
60 自励発振回路
62 周波数測定部
64 硬度測定部
65 表示部
66 記憶部
68 入力部
70 バネ圧調整機構
72 バネ圧調整部材
74 バネ圧力制御部
100 測定装置
103 振動子
105 接触子
111 自励発振回路
113 ゲイン変化補正回路
A 青果類
AMP 増幅回路
C11 容量素子
f1 中心周波数
f11 共振周波数
f12 共振周波数
f2 中心周波数
fA 周波数
G11 ゲイン
G12 ゲイン
G1 ゲイン
MG ゲイン特性曲線
MG1 ゲイン特性曲線
P11 ゲイン極大値
P12 ゲイン極大値
PA 初期判定圧力
PB 初期判定圧力
PC 所定圧力
P1 ゲイン極大値
R11 抵抗素子
R12 抵抗素子
R13 抵抗素子
R14 抵抗素子
V12 基準電源端子
Vin 入力端子
Vout 出力端子
Δf 周波数変化量
Δf1 周波数変化量
ΔfA 周波数変化量
ΔG ゲイン変化量
Δθ 位相差
θ1 入力位相
θ11 入出力合成位相差
θ2 出力位相
θ56 特性曲線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fruit and vegetable hardness measuring apparatus and a fruit and vegetable hardness measuring method provided with a pressure adjusting mechanism for nondestructively measuring the hardness of fruits and vegetables.
[0002]
[Prior art]
Traditionally, in fruits and vegetables such as fruits and vegetables, by measuring the hardness of the flesh such as apples, the hardness of the outer skin such as orange and grapefruit, the degree of floating skin such as mandarin oranges, The quality of whether it can withstand storage and transportation is measured.
[0003]
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 the above.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
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.
By the way, conventionally, in Patent Document 1, as a method for measuring the hardness of an object to be measured such as rubber, resin, foodstuff, food, etc., or as a hardness measuring method using a biological tissue such as human skin or organ as the object to be measured, frequency deviation is used. A hardness measuring device using a detection circuit has been proposed.
[0005]
As shown in FIG. 9, the
[0006]
However, when the
In addition, depending on the type of fruits and vegetables, the contact area between the fruits and vegetables and the contactors is different depending on the load between fruits and vegetables with relatively high hardness such as apples and fruits and vegetables with relatively low hardness such as peaches. As a result, the energy transfer efficiency changes, the gain change amount changes, and accurate hardness measurement becomes difficult.
[0007]
In view of such a current situation, the present invention is a fruit and vegetables with a pressure adjustment mechanism capable of performing an accurate hardness measurement according to the kind of fruits and vegetables without destroying the fruits and vegetables as in the past. An object of the present invention is to provide a hardness measuring apparatus and a method for measuring the hardness of fruits and vegetables.
In addition, the present invention provides a measurement according to the type of fruits and vegetables, i.e., the pressure according to the types of soft and hard fruits and vegetables, which has a large dynamic range and does not damage the fruits and vegetables. There are provided a hardness measuring apparatus and a hardness measuring method for fruits and vegetables having a pressure adjusting mechanism capable of being performed at a constant contact pressure.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3151153 (particularly, paragraphs [0062] to [0065], see FIG. 1)
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to achieve the above-described problems and objects in the prior art, and the fruit and vegetable hardness measuring apparatus equipped with the pressure adjusting mechanism of the present invention is in contact with fruits and vegetables. With the child,
A vibrator that vibrates the contact;
A self-excited oscillation circuit that brings the vibration information of the vibrator back into resonance by bringing the contact into contact with fruits and vegetables;
A fruit and vegetable hardness measurement apparatus that measures the hardness of fruits and vegetables according to frequency change information from the self-excited oscillation circuit, based on a change in vibration of a vibrator that is in contact with the fruits and vegetables via a contact,
The contactor and the vibrator are attached to the hardness measuring device main body in a state where the contactor is biased so as to protrude from the tip opening of the hardness device main body through an elastic member,
According to the type of fruits and vegetables, an elastic pressure adjusting mechanism that controls the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member;
An elastic pressure control device for controlling the elastic pressure in the elastic pressure adjusting mechanism,
The elastic pressure control device comprises:
Based on the frequency change amount data between predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables, compared with the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance, when determined as soft fruits and vegetables Is controlled so as to maintain the elastic pressure at the initial determination pressure, and the frequency of the fruits and vegetables stored in advance based on the frequency variation data between the predetermined initial determination pressures after the contactor contacts the fruits and vegetables. When it is determined that the fruit and vegetables are hard compared to the change amount data, the elastic pressure is controlled to increase to a predetermined pressure higher than the initial determination pressure.
[0010]
In the method for measuring the hardness of fruits and vegetables of the present invention, the contact information is fed back to the vibration information of the vibrator that vibrates the contact through the self-excited oscillation circuit while the contact is in contact with the fruit and vegetable. In
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables by measuring the hardness of the fruits and vegetables according to frequency change information from the self-excited oscillation circuit based on a change in vibration of a vibrator that is in contact with the fruits and vegetables via a contact,
According to the type of fruits and vegetables, an elastic pressure adjusting mechanism that controls the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member;
An elastic pressure control device for controlling the elastic pressure in the elastic pressure adjusting mechanism,
By the elastic pressure control device,
Based on the frequency change amount data between predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables, compared with the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance, when determined as soft fruits and vegetables Controls to maintain the elastic pressure at the initial judgment pressure,
Based on frequency change amount data between predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables, compared with the frequency change amount data of fruits and vegetables stored in advance, when determined as hard fruits and vegetables Is characterized in that the hardness of fruits and vegetables is measured by controlling the elastic pressure to increase to a predetermined pressure higher than the initial determination pressure.
[0011]
By configuring in this way, the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance based on the frequency change amount data between the predetermined initial determination pressures after the contactor contacts the fruits and vegetables by the elastic pressure control device. Compared with the above, when it is discriminated as a soft fruit or vegetable, the hardness of the fruit or vegetable is measured by controlling the initial judgment pressure so as to maintain the elastic pressure.
[0012]
Therefore, for example, in fruits and vegetables with relatively low hardness such as peaches, the elastic pressure (pressing pressure) is maintained at the initial determination pressure with a relatively low elastic pressure, so the surface of the fruits and vegetables is destroyed. In addition, the hardness measurement can be performed with high accuracy at a relatively low elastic pressure (pressing pressure) with good sensor sensitivity that does not damage the fruits and vegetables.
[0013]
Further, the elastic pressure control device is harder than the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance based on the frequency change amount data between the predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables. When discriminating from fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured by controlling the elastic pressure to increase to a predetermined pressure higher than the initial judgment pressure.
[0014]
Therefore, for example, in apples and other relatively hard fruits and vegetables, it is possible to accurately measure the hardness with relatively high elastic pressure (pressing pressure) with good sensor sensitivity that does not damage the fruits and vegetables. it can.
In this way, the fruits and vegetables come into contact with the contact at a certain contact pressure corresponding to the type of the fruits and vegetables.
[0015]
Accordingly, the contact area is constant and the energy transfer efficiency is constant, and as a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of fruits and vegetables can be accurately measured.
In addition, since the fruits and vegetables come into contact with the contactors at a constant contact pressure according to the types of fruits and vegetables, that is, soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. Is possible.
[0016]
Moreover, in this case, the elastic pressure control device automatically adjusts the compression length of the elastic member by the elastic pressure adjusting mechanism according to the type of fruits and vegetables according to the type of fruits and vegetables. It is very convenient to measure the hardness of all kinds of fruits and vegetables.
Furthermore, in the present invention, the tip of the contact is substantially spherical.
[0017]
Thus, since the tip of the contact has a substantially spherical shape, the contact area with the fruits and vegetables does not change, and it is possible to always carry out a constant and accurate hardness measurement.
In the present invention, the elastic member may be a spring member, and the elastic member may be one or more elastic members selected from silicone resin, epoxy resin, and rubber.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic front view of an embodiment of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view of the embodiment of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a frequency-gain-phase characteristic curve diagram showing the principle of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention, and FIG. 5 is a fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention. FIG. 6 is a flow chart for explaining the operation of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus according to the present invention.
[0019]
In FIG. 1,
As shown in FIG. 1, the
[0020]
Further, the
As shown in FIG. 1, the
[0021]
On the other hand, as shown in FIG. 2, a sensor unit 24 and a
As shown in FIG. 2, the sensor unit 24 includes a
[0022]
A
[0023]
As such a vibrator, a laminated piezoelectric ceramic vibrator, an ultrasonic vibrator, or the like can be used, and is not particularly limited.
At this time, it is desirable that the
[0024]
As shown in FIG. 2, the base end portion of the
[0025]
The
[0026]
As shown in FIG. 2, the
That is, as shown in FIG. 2, the
A self-
[0027]
The self-
On the other hand, the
[0028]
That is, the
The gain
[0029]
The gain
Accordingly, the gain
[0030]
In this embodiment, as the gain
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an example of a filter circuit used in the gain
This filter circuit includes resistance elements R11, R12, R13, R14, capacitive elements C11, C12, C13, C14, and an amplifier circuit AMP. In this embodiment, the resistance element R11 is set to 10 KΩ, the resistance element R12 is set to 220Ω, the resistance element R13 is set to 420 KΩ, and the resistance element R14 is set to 2.2 KΩ.
[0031]
The amplifier circuit AMP is supplied with power (12 V) from the power supply terminal V11. A voltage (−12 V) is applied to the reference power supply terminal V12. In the figure, the symbol Vin is a signal input terminal, and the symbol Vout is a signal output terminal.
This filter circuit has the characteristics of a band-pass filter circuit. The input terminal Vin of the gain
[0032]
Further, the
[0033]
Furthermore, the
That is, the spring
[0034]
The spring
[0035]
The principle of the
FIG. 4 is a frequency-gain-phase characteristic curve diagram showing the frequency characteristics of the self-
In FIG. 4, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents gain and phase.
[0036]
In the frequency-gain
A characteristic curve θ56 is a phase characteristic indicating an input / output phase difference of the gain
[0037]
The frequency-gain characteristic curve MG differs from the center frequency f1, the frequency band, and the gain maximum value, but basically has a mountain-like curve in the same manner as the frequency characteristic of the gain
In this embodiment, as shown in the frequency-gain characteristic curves MG and 56G, the center frequency f1 of the self-
[0038]
That is, for example, the center frequency f2 of the gain
When the
[0039]
That is, the frequency characteristics received by the
Therefore, the frequency of the self-
[0040]
The gain maximum value of the frequency-gain characteristic curve MG of the self-
That is, the frequency-gain characteristic curve MG of the self-
[0041]
As shown in FIG. 3, since the feedback loop of the self-
On the other hand, the gain
[0042]
Therefore, the frequency further changes and the gain further changes until the stable point of the feedback oscillation where the input / output combined phase difference θ11 becomes zero is reached.
That is, the frequency-gain characteristic curve MG1 of the self-
[0043]
That is, the center frequency f1 of the self-
As a result, in the self-
[0044]
In the
[0045]
That is, these pieces of information are input to the
Accordingly, in the
[0046]
By the way, in such a
[0047]
Further, in the case where the fruits and vegetables are relatively soft, for example, thighs, the surface of the fruits and vegetables will be destroyed depending on the pressing pressure.
Therefore, in the
[0048]
That is, as shown in FIGS. 5 and 6, in step S <b> 1, in the spring
[0049]
In
In step S3, the spring
[0050]
As a result, in step S4, when the frequency change amount ΔfA-B between the initial determination pressures PA and PB is compared with the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance, The determination pressure PB is controlled so as to maintain the spring pressure.
And it progresses to step S5 and the hardness of fruits and vegetables is measured.
[0051]
On the other hand, when the frequency change amount ΔfA-B between the initial determination pressures PA and PB is compared with the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance in step S4, when the fruits and vegetables are determined to be hard fruits and vegetables, step S6 is performed. The spring pressure is controlled to increase to a predetermined pressure PC higher than the initial determination pressure PB.
And it progresses to step S5 and the hardness of fruits and vegetables is measured.
[0052]
That is, as shown in FIG. 5, when the fruits and vegetables are relatively soft, for example, in the case of thighs, the frequency change amount ΔfA-B between the initial determination pressure PA and PB is as shown by the straight line S1. It is getting bigger.
On the contrary, when the fruits and vegetables are relatively hard, for example, apples, the frequency change amount ΔfA-B between the initial determination pressures PA and PB is small as shown by the straight line S1.
[0053]
This makes it possible to determine whether the fruits and vegetables are hard or soft. In addition, when the fruits and vegetables are relatively hard, if the spring pressure is increased to a predetermined pressure PC that is higher than the initial determination pressure PB, a difference in frequency change occurs, so that the hardness can be measured.
Note that an appropriate spring pressure (load) according to the type of fruits and vegetables A is set based on, for example, a graph as shown in FIG.
[0054]
That is, as the initial determination pressures PA and PB, although depending on the type of fruits and vegetables, for example, relatively soft fruits and vegetables may be set to have a load of 25 g for PA and 100 g for PB. And PC should just set so that it may become a 200-g load for the fruits and vegetables comparatively harder than this.
In this case, the initial set pressure is set at two points, PA and PB, but it is of course possible to make a determination at three or more points.
[0055]
With this configuration, for example, in the fruits and vegetables A with relatively low hardness such as peaches, the spring pressure (pressing pressure) is maintained at the initial determination pressure PB with a relatively low spring pressure. The surface of the fruits and vegetables A is not destroyed, and the hardness measurement can be performed accurately with a relatively low spring pressure (pressing pressure) PB with good sensor sensitivity that does not damage the fruits and vegetables. it can.
[0056]
For example, in fruits and vegetables with relatively high hardness such as apples, the hardness measurement is accurately performed with a relatively high spring pressure (pressing pressure) PC with good sensor sensitivity that does not damage the fruits and vegetables A. be able to.
In this way, the fruits and vegetables A come into contact with the
[0057]
Therefore, the contact area is constant, and the energy transfer efficiency is constant. As a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of the fruits and vegetables A can be accurately measured.
In addition, since the fruits and vegetables come into contact with the contactors at a constant contact pressure according to the types of fruits and vegetables, that is, soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. Is possible.
[0058]
In addition, in this case, the compression length of the spring member is automatically adjusted by the spring
In the above-described embodiment, the
[0059]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
The
In the
[0060]
Even the
In the embodiment described above, for example, the center frequency f2 of the gain
[0061]
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this. For example, the gain
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, the elastic pressure control device compares the frequency change data of the fruits and vegetables stored in advance based on the frequency change data between the predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables. When it is determined that the fruit or vegetable is soft, the hardness of the fruit or vegetable is measured by controlling the initial determination pressure so as to maintain the elastic pressure.
[0063]
Therefore, for example, in fruits and vegetables with relatively low hardness such as peaches, the elastic pressure (pressing pressure) is maintained at the initial determination pressure with a relatively low elastic pressure, so the surface of the fruits and vegetables is destroyed. In addition, the hardness measurement can be performed with high accuracy at a relatively low elastic pressure (pressing pressure) with good sensor sensitivity that does not damage the fruits and vegetables.
[0064]
Further, the elastic pressure control device is harder than the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance based on the frequency change amount data between the predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables. When discriminating from fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured by controlling the elastic pressure to increase to a predetermined pressure higher than the initial judgment pressure.
[0065]
Therefore, for example, in apples and other relatively hard fruits and vegetables, it is possible to accurately measure the hardness with relatively high elastic pressure (pressing pressure) with good sensor sensitivity that does not damage the fruits and vegetables. it can.
In this way, the fruits and vegetables come into contact with the contact at a certain contact pressure corresponding to the type of the fruits and vegetables.
[0066]
Accordingly, the contact area is constant and the energy transfer efficiency is constant, and as a result, accurate frequency change information can be obtained, and the hardness of fruits and vegetables can be accurately measured.
In addition, since the fruits and vegetables come into contact with the contactors at a constant contact pressure according to the types of fruits and vegetables, that is, soft to hard fruits and vegetables, the hardness of the fruits and vegetables is measured without damaging the fruits and vegetables. Is possible.
[0067]
Moreover, in this case, the elastic pressure control device automatically adjusts the compression length of the elastic member by the elastic pressure adjusting mechanism according to the type of fruits and vegetables according to the type of fruits and vegetables. It is very convenient to measure the hardness of all kinds of fruits and vegetables.
Furthermore, according to the present invention, since the tip of the contact has a substantially spherical shape, the contact area with the fruits and vegetables does not change, and a constant and accurate hardness measurement can be carried out. This is an extremely excellent invention that exhibits the remarkable and unique effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of an embodiment of a hardness measuring apparatus for fruits and vegetables according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the hardness measuring apparatus for fruits and vegetables of FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a filter circuit used in a gain change correction circuit.
FIG. 4 is a frequency-gain-phase characteristic curve diagram showing the principle of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between pressure and frequency indicating the principle of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the hardness measuring apparatus for fruits and vegetables of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the fruit and vegetable hardness measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the pressing pressure of the hardness tester with fruits and vegetables. It is.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a conventional fruit and vegetable hardness measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hardness measuring device 12a Cover member 12 Hardness measuring device main body 14 Holding part 16 Operation display part 18 Contact 20 Operation button 20b Setting button 20a Power button 22 Display window 24 Sensor unit 26 Control unit 28 Sensor unit case 30 Sensor holder 34 Sensor body 36 vibrator 38 detection element 40 spring member 42 support portion 44 sliding guide member 48 opening portion 50 tip portion 52 tip opening portion 54 tip portion 56 gain change correction circuit 56GP maximum gain value 56G gain characteristic curve 58 amplification circuit 60 self-excited oscillation Circuit 62 Frequency measuring unit 64 Hardness measuring unit 65 Display unit 66 Storage unit 68 Input unit 70 Spring pressure adjusting mechanism 72 Spring pressure adjusting member 74 Spring pressure control unit 100 Measuring device 103 Vibrator 105 Contact 111 Self-excited oscillation circuit 113 Gain change Correction circuit A Fruits and vegetables AM P amplifier circuit C11 capacitive element f1 center frequency f11 resonance frequency f12 resonance frequency f2 center frequency fA frequency G11 gain G12 gain G1 gain MG gain characteristic curve MG1 gain characteristic curve P11 gain maximum value P12 gain maximum value PA initial determination pressure PB initial determination pressure PC Predetermined pressure P1 Maximum gain R11 Resistive element R12 Resistive element R13 Resistive element R14 Resistive element V12 Reference power supply terminal Vin Input terminal Vout Output terminal Δf Frequency change amount Δf1 Frequency change amount ΔfA Frequency change amount ΔG Gain change amount Δθ Phase difference θ1 Input Phase θ11 Input / output combined phase difference θ2 Output phase θ56 Characteristic curve
Claims (8)
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着するとともに、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構と、
前記弾性圧調整機構における弾性圧力を制御する弾性圧力制御装置とを備え、
前記弾性圧力制御装置が、
前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、軟らかい青果類と判別した際には、初期判定圧力のうち最も高い圧力に弾性圧力を維持するように制御し、
前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、硬い青果類と判別した際には、初期判定圧力のうち最も高い圧力よりもさらに高い所定圧力まで弾性圧力を上昇するように制御するように構成したことを特徴とする圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置。A contactor that contacts the fruits and vegetables;
A vibrator that vibrates the contact;
A self-excited oscillation circuit that brings the vibration information of the vibrator back into resonance by bringing the contact into contact with fruits and vegetables;
A fruit and vegetable hardness measurement apparatus that measures the hardness of fruits and vegetables according to frequency change information from the self-excited oscillation circuit, based on a change in vibration of a vibrator that is in contact with the fruits and vegetables via a contact,
The contactor and the vibrator are attached to the hardness measuring device main body in a state where the contactor is biased so as to protrude from the tip opening of the hardness device main body through an elastic member,
According to the type of fruits and vegetables, an elastic pressure adjusting mechanism that controls the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member;
An elastic pressure control device for controlling the elastic pressure in the elastic pressure adjusting mechanism,
The elastic pressure control device comprises:
Based on the frequency change amount data between predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables, compared with the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance, when determined as soft fruits and vegetables Controls to maintain the elastic pressure at the highest initial judgment pressure,
Based on frequency change amount data between predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables, compared with the frequency change amount data of fruits and vegetables stored in advance, when determined as hard fruits and vegetables the initial determination highest pressure hardness measuring apparatus Seika acids with a pressure adjusting mechanism which is characterized by being configured to control so as to increase the elastic pressure to a predetermined pressure higher than the one of the pressure.
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構と、
前記弾性圧調整機構における弾性圧力を制御する弾性圧力制御装置とを備え、前記弾性圧力制御装置によって、
前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、軟らかい青果類と判別した際には、初期判定圧力のうち最も高い圧力に弾性圧力を維持するように制御し、
前記接触子が青果類に接触した後の所定の初期判定圧力間の周波数変化量データに基づいて、予め記憶された青果類の周波数変化量データと比較して、硬い青果類と判別した際には、初期判定圧力のうち最も高い圧力よりもさらに高い所定圧力まで弾性圧力を上昇するように制御して青果類の硬度を測定することを特徴とする青果類の硬度測定方法。In a state where the contactor is in contact with the fruits and vegetables, the vibration information of the vibrator that vibrates the contactor is fed back through the self-excited oscillation circuit to be in a resonance state.
A method for measuring the hardness of fruits and vegetables by measuring the hardness of the fruits and vegetables according to frequency change information from the self-excited oscillation circuit based on a change in vibration of a vibrator that is in contact with the fruits and vegetables via a contact,
According to the type of fruits and vegetables, an elastic pressure adjusting mechanism that controls the elastic pressure by adjusting the compression length of the elastic member;
An elastic pressure control device that controls the elastic pressure in the elastic pressure adjusting mechanism, and the elastic pressure control device,
Based on the frequency change amount data between predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables, compared with the frequency change amount data of the fruits and vegetables stored in advance, when determined as soft fruits and vegetables Controls to maintain the elastic pressure at the highest initial judgment pressure,
Based on frequency change amount data between predetermined initial determination pressures after the contact of the contact with the fruits and vegetables, compared with the frequency change amount data of fruits and vegetables stored in advance, when determined as hard fruits and vegetables Is a method for measuring the hardness of fruits and vegetables, wherein the hardness of fruits and vegetables is measured by controlling the elastic pressure to increase to a predetermined pressure higher than the highest pressure among the initial determination pressures.
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