JPH04305280A - 果実の大きさの測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として、栗等の果
実、野菜、あるいは魚等の固形物の大きさを測定する装
置に関し、とくに、静電容量の変化を利用して大きさを
測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】栗等の固形物を、大きさ別に選別する装
置はすでに開発されている。このことを実現する従来の
装置は、重量センサーを備えている。この装置は、固形
物を重量センサーに載せて重量を測定する。重量センサ
ーには、ピエゾ効果を使用したもの、あるいは、バネの
伸び量を検出する機構を利用できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】重量センサーは、処理
能力を問題としない場合、正確に測定できる。しかしな
がら、１個の重量測定時間を短くするに従って、測定誤
差が著しく増大する。それは、固形物を搬入するときに
慣性力が、固形物の重力に影響を与えることが理由であ
る。固形物を重量センサーに載せて測定する限り、慣性
力を皆無にできない。慣性力は、固形物を重量センサー
に落下させる高さと、固形物を重量センサーに供給する
速度とに比例して大きくなる。ゆっくりと静かに固形物
を重量センサーに載せると、慣性力による測定誤差を少
なくできる。しかし、重量センサーでは時間当りの処理
能力を多くできない。このため、固形物の重量を連続し
て測定する装置は、１個の測定に約３秒を要し、１時間
の処理能力は約１０００個に制限される。

【０００４】この発明は、従来の装置が有するこの欠点
を解決することを目的に開発されたもので、この発明の
重要な目的は、時間当りの処理能力を大きくして、正確
に大きさを測定できる装置を提供することにある。また
、この発明の他の重要な目的は、種々の形状の固形物の
大きさをより正確に測定できる装置を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の固形物の大き
さの測定装置は、前述の目的を達成するために、下記の
構成を備えている。 （ａ）　　固形物の大きさの測定装置は、コンデンサの
原理を利用して電極板の間を固形物が通過するときの静
電容量の変化を検出する測定電極１と、測定電極１の静
電容量の変化を検出して固形物の大きさを演算する演算
手段２と、測定電極１の間に固形物を移送する搬送手段
３とを備えている。 （ｂ）　　測定電極１は、固形物を通過させるときに、
静電容量が変化するように、固形物の移送通路を挟む状
態に配設された２枚の電極板４を備えている。 （ｃ）　　測定電極１は、種々の形状の固形物の大きさ
をより正確に測定するために、第１電極１Ａと交差電極
１Ｂとを備えている。 （ｄ）　　第１電極１Ａと交差電極１Ｂとは、電極板４
が互いに交差する姿勢に配設されている。 （ｅ）　　演算手段２は、第１電極１Ａと交差電極１Ｂ
を固形物が通過するときに静電容量の変化を測定して、
固形物の大きさを演算処理するように構成されている。

【０００６】

【作用】この発明の固形物の大きさの測定装置は、下記
の作用で固形物の大きさを測定する。互いに離して配設
された２枚の電極板４はコンデンサを形成する。コンデ
ンサの静電容量は、電極板４の面積に比例し、距離に反
比例し、さらに、電極板４の間にある物質の誘電率に比
例する。２枚の電極板４の間に固形物が搬入されたとき
と、固形物がないときでは静電容量が変化する。それは
、固形物の誘電率が空気と異なることが理由である。 従って、２枚の電極板４の静電容量の変化は、固形物が
大きいほど大きくなる。

【０００７】ところで、静電容量の変化で固形物の大き
さを測定する装置は、固形物の形状が誤差の原因となる
。それは、電極板４の静電容量が、同じ大きさの固形物
を搬入しても、姿勢によって変化するからである。同じ
固形物を、図４に示す姿勢で電極板４の間に搬入すると
ときと、図５の姿勢で搬入するときとでは、静電容量が
異なる。図５に示す姿勢で搬入された固形物は、電極板
４に接近するので、図４に示す姿勢に比較すると静電容
量が大きくなる。このため、電極板４の静電容量の変化
を検出して大きさを測定すると、姿勢によって誤差を生
ずる。

【０００８】この発明の装置は、姿勢による誤差を少な
くする機構を備えている。交差電極１Ｂと第１電極１Ａ
とで固形物の静電容量を測定して、姿勢による誤差を少
なくしている。すなわち、互いに交差する測定電極１に
固形物を搬入して、両電極板４の静電容量の変化から固
形物の大きさを測定している。

【０００９】図６は、電極板を水平に配設した第１電極
と、垂直とした交差電極の静電容量の変化値と、栗の重
量とを示している。また、図７は、第１電極と交差電極
の静電容量の平均値と、栗の重量とを示すグラフである
。この図の測定結果は、第１電極と交差電極の静電容量
の平均値が、栗の重量に対して測定誤差が相当に少ない
ことを示している。言いかえると、第１電極と交差電極
の静電容量から栗の大きさを測定することによって、よ
り極めて正確に測定できる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。但し、以下に示す実施例は、この発明の技術思
想を具体化するための測定装置を例示すものであって、
この発明の測定装置は、構成部品の材質、形状、構造、
配置を下記の構造に特定するものでない。この発明の測
定装置は、特許請求の範囲に於て、種々の変更を加える
ことができる。

【００１１】更に、この明細書は、特許請求の範囲を理
解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号
を、「特許請求の範囲」、および「課題を解決する為の
手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許
請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定する
ものでは決してない。

【００１２】図１に示す固形物の大きさを連続的に測定
する装置は、測定電極１と、演算手段２と、搬送手段３
とを備えている。

【００１３】測定電極１は、コンデンサを構成する２枚
の電極板４を備えている。２枚の電極板４は、間に固形
物が搬入されると、固形物の大きさによって静電容量を
変化させる。したがって、電極板４は、固形物の移送通
路を挟む状態に配設されている。

【００１４】測定電極１は、第１電極１Ａと交差電極１
Ｂとを備えている。第１電極１Ａと交差電極１Ｂとは互
いに交差する姿勢に配設される。図１の測定装置は、第
１電極１Ａの電極板４を水平に、交差電極１Ｂの電極板
４を垂直に配設している。すなわち、図に示す測定装置
は、第１電極１Ａと交差電極１Ｂとを直交して配設して
いる。このように、測定電極１を水平と垂直に配設する
と、２組の測定電極１で形状による固形物の測定誤差を
少なくできる特長がある。また、第１電極１Ａの電極板
間隔を狭くして、静電容量の変化量を大きくできること
が理由である。

【００１５】ただ、この発明の測定装置は、必ずしも第
１電極１Ａと交差電極１Ｂとを直交して配設する必要は
ない。第１電極１Ａと交差電極１Ｂとは、互いに交差し
て配設することによって、１組の測定電極１に比較して
固形物の大きさをより正確に測定できる。したがって、
好ましくは、第１電極１Ａと交差電極１Ｂとは、電極板
４のなす角度を３０度〜１５０度の範囲に調整する。さ
らに、図示しないが、交差電極１Ｂを複数とすることに
よって、固形物の大きさをより正確に測定することがで
きる。

【００１６】また、図１の鎖線で示すように、２組の第
１電極１Ａを設けることも可能である。２組の第１電極
１Ａの間には、固形物を水平面内で９０度回転させる機
構を設ける。このようにすると、２組の第１電極１Ａに
は、固形物を異なる姿勢で搬入できる。すなわち、この
構造の測定電極１は、固形物を互いに直交するＸＹＺ軸
の方向に電極板４を配設して静電容量を測定できる。し
たがって、この構造の測定装置は、２方向の静電容量の
変化量を測定して大きさを演算するよりもさらに正確に
大きさを測定できる。固形物を水平面内で回転する最も
簡単な機構は、固形物の移送通路に垂直に吊り下げたロ
ッド５である。ロッド５は、移送される固形物の一部が
衝突することによって、水平面内で回動させる。

【００１７】演算手段２は、測定電極１の静電容量から
固形物の大きさを演算する。したがって、測定電極１は
、リード線を介して演算手段２に接続されている。演算
手段２のブロック線図を図２に示している。この演算手
段２は、発振回路６と、反転増幅回路７と、非反転増幅
回路８と、整流回路９と、積分回路１０と、Ａ／Ｄコン
バータ１１と、デジタル演算回路１２とを備えている。

【００１８】発振回路６は、好ましくは、１００ｋＨｚ
〜３００ＭＨｚの交流信号を発振する。反転増幅回路７
は、発振回路６の交流を一定の振幅に増幅して位相を反
転する。非反転増幅回路８は発振回路６の位相を変える
ことなく一定の振幅に増幅する。反転増幅回路７と非反
転増幅回路８の出力波形は、位相が逆で振幅を同じに調
整する。

【００１９】反転増幅回路７の出力は、電極板４と抵抗
１３の直列回路を介して整流回路９の入力側に接続され
る。非反転増幅回路８の出力側は基準コンデンサ１４と
抵抗１３の直列回路を介して整流回路９の入力側に接続
される。

【００２０】基準コンデンサ１４の整流回路９は、固形
物を搬入しない測定電極１の静電容量に調整される。ま
た、両抵抗１３は同じ値に調整される。このように、基
準コンデンサ１４と測定電極１の静電容量を同一とし、
さらに、両抵抗値を同じとすると、測定電極１に固形物
が搬入されない状態で整流回路９の入力信号はゼロとな
る。それは、反転増幅回路７から測定電極１を通過して
整流回路９に入力される信号と、非反転増幅回路８から
基準コンデンサ１４を通過して整流回路９に入力される
信号とが、逆位相で同レベルとなるからである。この回
路は、測定電極１に固形物を搬入して測定電極１の静電
容量が変化すると、測定電極１を通過して整流回路９に
入力される信号の位相と振幅が変化するので、その変化
量に相当する信号が整流回路９に入力される。したがっ
て、この回路は、測定電極１の静電容量の変化を電圧に
変換して測定できる特長がある。

【００２１】整流回路９は、入力される交流信号を整流
し、その出力を積分回路１０に入力する。測定電極１を
固形物が通過するときの整流回路９の出力波形を図３に
示している。この図に示すように、測定電極１に固形物
が送り込まれるにしたがって、測定電極１の静電容量の
変化は大きくなり、整流回路９の出力が大きくなる。固
形物が測定電極１に完全に送り込まれた状態で、静電容
量の変化は最大となり、その後、固形物が送り出される
に従って静電容量の変化は小さくなる。

【００２２】積分回路１０は、整流回路９の出力波形を
積分する。すなわち、積分回路１０は、固形物が測定電
極１に搬入されてから送り出される迄の静電容量の変化
を積分する。積分回路１０の積分値は、固形物の大きさ
に相当する。このように、１個の固形物が送り込まれて
から送り出される迄の静電容量の変化を積分し、この積
分値から固形物の大きさを演算すると、より正確に大き
さを測定できる特長がある。それは、１組の測定電極で
、固形物による静電容量の変化を多くの姿勢で測定でき
るからである。

【００２３】ただ、この発明は、静電容量変化の積分値
によらず、固形物を測定電極の特定位置に搬入した時の
静電容量の変化から大きさを測定することも可能である
のは言うまでもない。この場合、固形物を測定電極の中
央部分に搬入した時の静電容量の変化を測定するのがよ
い。

【００２４】積分回路１０の出力は、固形物の大きさを
示す関数となる。積分回路１０の出力値と固形物の大き
さとの関数は、特別に重量を測定した固形物を搬送して
予め計算されてメモリ１５に記憶されている。積分回路
１０の出力は、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル量に変
換された後、デジタル演算回路１２に入力される。デジ
タル演算回路１２は、積分回路１０の主力から固形物の
大きさを計算する関数をメモリ１５に記憶しており、こ
の関数に基づいて、Ａ／Ｄコンバータ１１の出力から固
形物の大きさ、即ち、重量を計算する。

【００２５】デジタル演算回路１２は、複数のＡ／Ｄコ
ンバータ１１から入力される信号を計算してメモリ１５
に蓄え、記憶する関数に基づいて固形物の大きさを計算
する。搬送手段３は、固形物を移送するベルトコンベア
である。ベルトコンベアは、合成樹脂製のベルト１６に
固形物を載せて、測定電極１の間に搬入させる。ベルト
コンベアは、固形物を一定の間隔で測定電極１に搬入す
る。ベルトコンベアが固形物を測定電極１に搬入する速
度は、好ましくは、約０．１〜０．３秒に１個の割合と
する。

【００２６】ベルト１６と電極板４の位置を図８と図９
とに示している。この図に示すように、ベルト１６に載
って移送される固形物は、測定電極１の間を通過する。

【００２７】ベルトコンベアのベルト１６は無端ベルト
で、一部に水を散水して洗浄している。このように、ノ
ズル１８からベルト１６に散水すると、測定精度を高く
できる特長がある。それは、ベルトに付着する異物を除
去して、誤差の原因を少なくできるからである。また、
水が付着した固形物の大きさを測定する場合、ベルト１
６の一部に水が付着すると誤差の原因となるが、ノズル
から散水して、ベルトの全面に水を付着することによっ
て部分的に水が付着するための誤差を防止できる。

【００２８】ベルトコンベアの通路には、測定電極１の
搬入側と排出側とに固形物の通過センサー１７を設けて
いる。通過センサー１７は、固形物が通過したことを検
出して、測定電極１に固形物が搬入されたことを検出し
、また、排出されたことを検出する。通過センサー１７
の信号は、積分回路１０をリセットし、また、デジタル
演算回路１２に入力されて移送される固形物を特定する
。ベルトコンベアは一定の速度でベルトを移送するので
、演算手段２は、通過センサー１７からの信号で、第１
電極１Ａを通過した固形物が交差電極１Ｂに搬入された
ことを検出して大きさを計算する。測定電極１の排出側
に設けられた通過センサー１７は、積分回路１０をリセ
ットする。このため、積分回路１０は、１個の固形物が
測定電極１を通過するごとに、静電容量の変化量を積分
して出力する。演算手段２は、通過センサー１７とＡ／
Ｄコンバータ１１の出力信号で固形物を特定して、大き
さを計算する。

【００２９】ところで、この発明の測定装置は、静電容
量の変化から固形物の大きさを測定する。固形物の重量
は、大きさに比重をかけたものであるから、比重がわか
っている固形物は、大きさから重量を計算できる。した
がって、この明細書において、大きさとは容積と、重量
の何れかまたは両方を意味するものとする。

【００３０】

【発明の効果】この発明の固形物の大きさの測定装置は
、コンデンサを構成する電極板の間に固形物を搬入し、
静電容量の変化量から大きさを測定している。この状態
で大きさを測定できる装置は、極めて高い処理能力とし
て、正確に連続測定できる特長がある。それは、固形物
の慣性力が測定誤差の原因とならないからである。

【００３１】さらに、この発明の測定装置は、第１電極
と交差電極の両方で静電容量の変化量を測定している。 このため、この発明の装置は、形状が複雑で色々の形状
の固形物の大きさをより正確に測定できる特長も実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の一実施例を示す固形物の大きさ
の測定装置の斜視図

【図２】　　演算手段の一例を示すブロック線図

【図３
】　　積分回路の入力信号を示すグラフ

【図４】　　測
定電極に搬入される固形物を示す平面図

【図５】　　測
定電極に搬入される固形物を示す平面図

【図６】　　静
電容量の変化量に対する固形物の重量を示すグラフ

【図７】　　静電容量の変化量の平均値に対する固形物
の重量を示すグラフ

【図８】　　測定電極とベルトコンベアとの位置関係を
示す断面図

【図９】　　測定電極とベルトコンベアとの位置関係を
示す断面図

【符号の説明】

１…測定電極　　　　　　　　　　　　１Ａ…第１電極
　　　　　　　　　　１Ｂ…交差電極 ２…演算手段　　　　　　　　　　　　　　３…搬送手
段　　　　　　　　４…電極板 ５…ロッド　　　　　　　　　　　　　　　　６…発振
回路　　　　７…反転増幅回路 ８…非反転増幅回路　　　　　　　　９…整流回路　　
　　　　　　１０…積分回路 １１…Ａ／Ｄコンバータ　　　　１２…デジタル演算回
路　　１３…抵抗 １４…基準コンデンサ　　　　　　１５…メモリ　　　
　　　　　　　　　１６…ベルト １７…通過センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記の（ａ）ないし（ｅ）の構成を有
   する固形物の大きさの測定装置。 （ａ）　　固形物の大きさの測定装置は、間を固形物が
   通過する測定電極（１）と、測定電極（１）の静電容量
   を検出して大きさを演算する演算手段（２）と、測定電
   極（１）の間に固形物を移送する搬送手段（３）とを備
   えている。 （ｂ）　　測定電極（１）は、固形物の移送通路を挟む
   状態に配設された２枚の電極板（４）を備えている。 （ｃ）　　測定電極（１）は、第１電極（１Ａ）と交差
   電極（１Ｂ）とを備えている。 （ｄ）　　第１電極（１Ａ）と交差電極（１Ｂ）とは、
   電極板（４）を互いに交差する姿勢に配設している。 （ｅ）　　演算手段（２）は、第１電極（１Ａ）と交差
   電極（１Ｂ）を固形物が通過するときに静電容量の変化
   を測定して、固形物の大きさを演算処理するように構成
   されている。