JPH11183443A - 果実の熟度測定方法 - Google Patents
果実の熟度測定方法Info
- Publication number
- JPH11183443A JPH11183443A JP9352637A JP35263797A JPH11183443A JP H11183443 A JPH11183443 A JP H11183443A JP 9352637 A JP9352637 A JP 9352637A JP 35263797 A JP35263797 A JP 35263797A JP H11183443 A JPH11183443 A JP H11183443A
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- JP
- Japan
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- fruit
- vibration
- measured
- frequency
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 トマト、キウイフルーツ、リンゴなどの熟す
につれて、果肉の弾性率が変化する果実の熟度を非破壊
的に測定する果実の熟度測定方法を測定する。 【解決手段】 測定すべき果実２に振動発生器４により
順次周波数ｆが変化する振動を印加し、その各印加振動
周波数ｆにおける前記果実２の振動の大きさと位相を順
次測定し、前記の印加した振動の位相と測定された振動
との位相との間の位相差が−270 ゜±90゜の間に位置す
る前記測定された振動の大きさのピークの最大値を求
め、その最大値を示す前記印加振動周波数ｆと前記果実
の重量ｍより弾性係数Ｅを、Ｅ＝ｍ・EXP(2/3)・ｆ・EX
P(2)で求め、その弾性係数Ｅの値により、前記果実の熟
度を計る。
につれて、果肉の弾性率が変化する果実の熟度を非破壊
的に測定する果実の熟度測定方法を測定する。 【解決手段】 測定すべき果実２に振動発生器４により
順次周波数ｆが変化する振動を印加し、その各印加振動
周波数ｆにおける前記果実２の振動の大きさと位相を順
次測定し、前記の印加した振動の位相と測定された振動
との位相との間の位相差が−270 ゜±90゜の間に位置す
る前記測定された振動の大きさのピークの最大値を求
め、その最大値を示す前記印加振動周波数ｆと前記果実
の重量ｍより弾性係数Ｅを、Ｅ＝ｍ・EXP(2/3)・ｆ・EX
P(2)で求め、その弾性係数Ｅの値により、前記果実の熟
度を計る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トマト、キウイフ
ルーツ、リンゴなどの熟すに連れ、果肉の弾性率が変化
する果実の熟度を非破壊的に測定する果実の熟度測定方
法に関するものである。
ルーツ、リンゴなどの熟すに連れ、果肉の弾性率が変化
する果実の熟度を非破壊的に測定する果実の熟度測定方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】果実の果肉の硬度から熟度を測定する装
置として、Magness-Taylor式果実硬度計が広く用いられ
ている。前記果実硬度計は定められた条件下でプランジ
ャーを果実に貫入させ、その応力を計測して果実の硬度
を測定するため試料を破壊してしまうという欠点があり
果実の選果方法としては不適当であった。
置として、Magness-Taylor式果実硬度計が広く用いられ
ている。前記果実硬度計は定められた条件下でプランジ
ャーを果実に貫入させ、その応力を計測して果実の硬度
を測定するため試料を破壊してしまうという欠点があり
果実の選果方法としては不適当であった。
【０００３】この欠点を解決するため、果実の色の変化
を計測する方法や果実表面の硬さを計測する方法など非
破壊的に果実の熟度を計測する方法が試みられてきた。
ところが、果実の色の変化を計測する方法では、キウイ
フルーツやセイヨウナシなどのように熟すにつれて色が
変化しない果実には適用できない。また、表面の硬さ
は、非破壊で計測できる装置がないため、もっぱら人の
手により硬さの判断が行われており、客観的な測定がで
きないという問題があった。
を計測する方法や果実表面の硬さを計測する方法など非
破壊的に果実の熟度を計測する方法が試みられてきた。
ところが、果実の色の変化を計測する方法では、キウイ
フルーツやセイヨウナシなどのように熟すにつれて色が
変化しない果実には適用できない。また、表面の硬さ
は、非破壊で計測できる装置がないため、もっぱら人の
手により硬さの判断が行われており、客観的な測定がで
きないという問題があった。
【０００４】このような問題を解決するために、果実の
果肉の硬度は弾性率と強い相関があることを利用して、
果実に様々な周期の振動を与えることにより果実の固有
振動数を計測し弾性率を計算することで果実の果肉の硬
度を測定する試みがAbbottら（1968a. Food Technol.22
(5):635-646 ）やFinneyら（1972. J. Texture studies
2(1):62-74 ）によってなされてきた。さらにCooke
（1972. Trans of ASAE.15(6) :1075-1080）により果実
振動の理論解析が行われ、測定で得られた果実の固有振
動数ｆと果実の重量m とから果肉の弾性率ＥをＥ＝ｍ・
EXP(2/3)・ｆ・EXP(2)と計算出来ることが報告された。
果肉の硬度は弾性率と強い相関があることを利用して、
果実に様々な周期の振動を与えることにより果実の固有
振動数を計測し弾性率を計算することで果実の果肉の硬
度を測定する試みがAbbottら（1968a. Food Technol.22
(5):635-646 ）やFinneyら（1972. J. Texture studies
2(1):62-74 ）によってなされてきた。さらにCooke
（1972. Trans of ASAE.15(6) :1075-1080）により果実
振動の理論解析が行われ、測定で得られた果実の固有振
動数ｆと果実の重量m とから果肉の弾性率ＥをＥ＝ｍ・
EXP(2/3)・ｆ・EXP(2)と計算出来ることが報告された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この弾性率
E を求めるためには、果実の固有振動数ｆを求めなけれ
ばならないが、従来は、果実の振動を検出しＸ−Ｙプロ
ッターなどに出力することにより、固有振動数を人間の
目で判断しているため実用的な熟度測定手法ではなかっ
た。
E を求めるためには、果実の固有振動数ｆを求めなけれ
ばならないが、従来は、果実の振動を検出しＸ−Ｙプロ
ッターなどに出力することにより、固有振動数を人間の
目で判断しているため実用的な熟度測定手法ではなかっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の果実の熟度測定方法は、果実に印加した振動
と果実の振動との周波数応答関数を計算し、位相が−27
0 ゜±90゜の間にあるとき、前記測定された果実の振動
のピークの最大値を求め、その最大値を固有振動数とし
て認識することを特徴としたものである。本発明によれ
ば、果実の固有振動数を自動認識することにより、果実
の熟度を非破壊で高速かつ正確に測定できる。
に本発明の果実の熟度測定方法は、果実に印加した振動
と果実の振動との周波数応答関数を計算し、位相が−27
0 ゜±90゜の間にあるとき、前記測定された果実の振動
のピークの最大値を求め、その最大値を固有振動数とし
て認識することを特徴としたものである。本発明によれ
ば、果実の固有振動数を自動認識することにより、果実
の熟度を非破壊で高速かつ正確に測定できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、測定す
べき果実に順次周波数ｆが変化する振動を印加し、その
各印加振動周波数ｆにおける前記果実の振動の大きさと
位相を順次測定し、前記の印加した振動の位相と測定さ
れた振動との位相との間の位相差が−270 ゜±90゜の間
に位置する前記測定された振動の大きさのピークの最大
値を求め、その最大値を示す前記印加振動周波数ｆと前
記果実の重量ｍより弾性係数Ｅを、Ｅ＝ｍ・EXP(2/3)・
ｆ・EXP(2)で求め、その弾性係数Ｅの値により、前記果
実の熟度を計ることを特徴とする。
べき果実に順次周波数ｆが変化する振動を印加し、その
各印加振動周波数ｆにおける前記果実の振動の大きさと
位相を順次測定し、前記の印加した振動の位相と測定さ
れた振動との位相との間の位相差が−270 ゜±90゜の間
に位置する前記測定された振動の大きさのピークの最大
値を求め、その最大値を示す前記印加振動周波数ｆと前
記果実の重量ｍより弾性係数Ｅを、Ｅ＝ｍ・EXP(2/3)・
ｆ・EXP(2)で求め、その弾性係数Ｅの値により、前記果
実の熟度を計ることを特徴とする。
【０００８】（実施の形態）以下に、本発明の請求項１
に記載された発明の実施の形態について、図１、図２、
図３、図４を用いて説明する。図１に、果実の周波数応
答関数のゲイン特性を示す。図１より、多くのピークが
存在していることが確認できる。これらピークは、周波
数の低い方から順に１次ピーク、２次ピークと呼ばれる
が、Abbottらにより果実の果肉硬度に大きく関与する固
有振動は２次ピーク（以下固有振動数）であると報告さ
れている。図１に示すように、この固有振動数は未熟か
ら過熟と果実が軟化する従い低周波側にシフトしてい
く。この固有振動数と位相の関係を図２に示す。固有振
動数が変化しても、その位相は−270 ゜の付近に多く分
布している。これは振動理論より説明できる。
に記載された発明の実施の形態について、図１、図２、
図３、図４を用いて説明する。図１に、果実の周波数応
答関数のゲイン特性を示す。図１より、多くのピークが
存在していることが確認できる。これらピークは、周波
数の低い方から順に１次ピーク、２次ピークと呼ばれる
が、Abbottらにより果実の果肉硬度に大きく関与する固
有振動は２次ピーク（以下固有振動数）であると報告さ
れている。図１に示すように、この固有振動数は未熟か
ら過熟と果実が軟化する従い低周波側にシフトしてい
く。この固有振動数と位相の関係を図２に示す。固有振
動数が変化しても、その位相は−270 ゜の付近に多く分
布している。これは振動理論より説明できる。
【０００９】すなわち、ピークは２次遅れ要素で生じる
ためピークの位相はピーク周波数を中心に低い周波数の
方向で90゜進み、高い周波数の方向で90゜遅れてしま
う。周波数応答関数に１次、２次と多数のピークが存在
する時、ピーク同士が十分に離れていれば、それぞれの
ピークは２次遅れ要素の線形結合と考えて良い。このと
きピークとピークの間は180 ゜の位相差を持つので、１
次ピーク周波数の位相は−90゜に生じ、２次ピークの周
波数はさらに180 ゜遅れた−270 ゜に生じる。実際に
は、測定時の誤差などにより２次ピークの位相にばらつ
きを生じるので、実用上は−270 ゜±90゜の範囲に２次
ピークが存在していると判断して良い。この範囲内にあ
るゲインのピークの最大値が、果実固有振動数である。
このようにして求められた固有振動数と果実の重量より
果実の弾性率Ｅを計算し果実の熟度を測定することが出
来る。
ためピークの位相はピーク周波数を中心に低い周波数の
方向で90゜進み、高い周波数の方向で90゜遅れてしま
う。周波数応答関数に１次、２次と多数のピークが存在
する時、ピーク同士が十分に離れていれば、それぞれの
ピークは２次遅れ要素の線形結合と考えて良い。このと
きピークとピークの間は180 ゜の位相差を持つので、１
次ピーク周波数の位相は−90゜に生じ、２次ピークの周
波数はさらに180 ゜遅れた−270 ゜に生じる。実際に
は、測定時の誤差などにより２次ピークの位相にばらつ
きを生じるので、実用上は−270 ゜±90゜の範囲に２次
ピークが存在していると判断して良い。この範囲内にあ
るゲインのピークの最大値が、果実固有振動数である。
このようにして求められた固有振動数と果実の重量より
果実の弾性率Ｅを計算し果実の熟度を測定することが出
来る。
【００１０】以上の計測方法を用いた熟度測定装置を図
３に示す。図３において、重量計３は測定する果実２の
重量を測定するためのものであり、マイクロプロセッサ
１１に接続されている。振動発生器４は、測定する果実
２に所定の振動を与えるための振動源であり、例えば永
久磁石と電磁コイルとから構成されており、与えられた
電気信号を機械的振動に変換する。振動発生器４には、
測定する果実２を載せるための架台６が機械的に接続さ
れている。果実に与える振動信号は、マイクロプロセッ
サ１１に接続された信号発生器８により電力増幅器７を
介して振動発生器４に与えられる。測定する果実２の直
上にはレーザードップラー振動計１を配置する。レーザ
ードップラー振動計１により果実２の表面の振動を非接
触に検出し速度に比例したビート信号を出力する。復調
器９はレーザードップラー振動計１の出力を振動信号に
変換しＦＦＴ１０に入力する。架台６には、果実に与え
る振動を検出するための加速度センサーのような振動検
出手段５が設けられている。振動検出手段５の出力はＦ
ＦＴ１０に入力される。ＦＦＴ１０では、復調器９から
の信号と振動検出手段５からの信号とをそれぞれ高速フ
ーリエ変換しマイクロプロセッサ１１に出力する。表示
装置１２は、マイクロプロセッサ１１に接続され測定結
果を表示する。
３に示す。図３において、重量計３は測定する果実２の
重量を測定するためのものであり、マイクロプロセッサ
１１に接続されている。振動発生器４は、測定する果実
２に所定の振動を与えるための振動源であり、例えば永
久磁石と電磁コイルとから構成されており、与えられた
電気信号を機械的振動に変換する。振動発生器４には、
測定する果実２を載せるための架台６が機械的に接続さ
れている。果実に与える振動信号は、マイクロプロセッ
サ１１に接続された信号発生器８により電力増幅器７を
介して振動発生器４に与えられる。測定する果実２の直
上にはレーザードップラー振動計１を配置する。レーザ
ードップラー振動計１により果実２の表面の振動を非接
触に検出し速度に比例したビート信号を出力する。復調
器９はレーザードップラー振動計１の出力を振動信号に
変換しＦＦＴ１０に入力する。架台６には、果実に与え
る振動を検出するための加速度センサーのような振動検
出手段５が設けられている。振動検出手段５の出力はＦ
ＦＴ１０に入力される。ＦＦＴ１０では、復調器９から
の信号と振動検出手段５からの信号とをそれぞれ高速フ
ーリエ変換しマイクロプロセッサ１１に出力する。表示
装置１２は、マイクロプロセッサ１１に接続され測定結
果を表示する。
【００１１】図３における熟度測定装置において、マイ
クロプロセッサ１１が行う計測手順を図４に示す。ま
ず、重量計３に果実２を載せ果実２の重量m をマイクロ
プロセッサ１１に入力する。その後、架台６に果実２を
載せ、マイクロプロセッサ１１から信号発生器８に対し
サイン波を第一の周波数（たとえば２０Ｈｚ）で発生さ
せる指示を行う。信号発生器８の発振出力は電力増幅器
７を介して振動発生器４に送られ架台６上の果実２を振
動させる。この時、架台の振動を加速度センサ５にて検
出しＦＦＴ１０を介してマイクロプロセッサ１１に入力
する。同時に果実２の表面振動をレーザードップラー振
動計１にて検出し復調器９を介してＦＦＴ１０に入力す
る。ＦＦＴ１０の出力はマイクロプロセッサ１１に入力
される。マイクロプロセッサ１１はＦＦＴ１０からの入
力をもとに周波数応答関数を演算する。このようにし
て、マイクロプロセッサ１１は信号発生器８に対し第一
の周波数より高い第二の周波数（たとえば３ＫＨｚ）ま
で適当な周波数間隔を持つサイン波の出力を指令しその
都度ＦＦＴからの入力をもとに周波数応答関数を演算す
る。
クロプロセッサ１１が行う計測手順を図４に示す。ま
ず、重量計３に果実２を載せ果実２の重量m をマイクロ
プロセッサ１１に入力する。その後、架台６に果実２を
載せ、マイクロプロセッサ１１から信号発生器８に対し
サイン波を第一の周波数（たとえば２０Ｈｚ）で発生さ
せる指示を行う。信号発生器８の発振出力は電力増幅器
７を介して振動発生器４に送られ架台６上の果実２を振
動させる。この時、架台の振動を加速度センサ５にて検
出しＦＦＴ１０を介してマイクロプロセッサ１１に入力
する。同時に果実２の表面振動をレーザードップラー振
動計１にて検出し復調器９を介してＦＦＴ１０に入力す
る。ＦＦＴ１０の出力はマイクロプロセッサ１１に入力
される。マイクロプロセッサ１１はＦＦＴ１０からの入
力をもとに周波数応答関数を演算する。このようにし
て、マイクロプロセッサ１１は信号発生器８に対し第一
の周波数より高い第二の周波数（たとえば３ＫＨｚ）ま
で適当な周波数間隔を持つサイン波の出力を指令しその
都度ＦＦＴからの入力をもとに周波数応答関数を演算す
る。
【００１２】次にマイクロプロセッサ１１は、前記演算
した周波数応答関数において位相情報が−270 ゜±90゜
の範囲にある周波数応答関数についてピーク値の検出を
行う。得られたピーク値の内、そのゲインが最大になる
周波数f を検出する。前記検出された周波数f と重量m
とから弾性率E をE=m2/3・f ２と演算する。このように
して演算した弾性率E を表示装置１２に表示する。な
お、本例では加振信号にサイン波を用いたが、第一の周
波数と第二の周波数を含む帯域のランダム波、スエプト
サイン波を用いても同様の結果が得られる。
した周波数応答関数において位相情報が−270 ゜±90゜
の範囲にある周波数応答関数についてピーク値の検出を
行う。得られたピーク値の内、そのゲインが最大になる
周波数f を検出する。前記検出された周波数f と重量m
とから弾性率E をE=m2/3・f ２と演算する。このように
して演算した弾性率E を表示装置１２に表示する。な
お、本例では加振信号にサイン波を用いたが、第一の周
波数と第二の周波数を含む帯域のランダム波、スエプト
サイン波を用いても同様の結果が得られる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明の果実の熟度測定方
法によれば、振動を与えた果実の固有振動数を検出し果
実重量から果肉の弾性率を計算することにより、果実を
破壊せずに果実の熟度を高速かつ正確に測定できる青果
物の熟度測定器を提供することが可能である。
法によれば、振動を与えた果実の固有振動数を検出し果
実重量から果肉の弾性率を計算することにより、果実を
破壊せずに果実の熟度を高速かつ正確に測定できる青果
物の熟度測定器を提供することが可能である。
【図１】果実の周波数応答関数のゲイン特性を示す図
【図２】果実の固有振動数と位相の関係を示す図
【図３】本発明の果実の熟度測定方法を適応した熟度測
定装置を示すブロック図
定装置を示すブロック図
【図４】同熟度測定装置におけるマイクロプロセッサが
行う計測手順を示すフローチャート
行う計測手順を示すフローチャート
１ レーザードップラー振動計 ２ 測定する果実 ３ 重量計 ４ 振動発生器 ５ 振動検出手段 ６ 架台 ７ 電力増幅器 ８ 信号発生器 ９ 復調器 １０ ＦＦＴ １１ マイクロプロセッサ １２ 表示装置
Claims (1)
- 【請求項１】測定すべき果実に順次周波数ｆが変化する
振動を印加し、その各印加振動周波数ｆにおける前記果
実の振動の大きさと位相を順次測定し、前記の印加した
振動の位相と測定された振動との位相との間の位相差が
−270 ゜±90゜の間に位置する前記測定された振動の大
きさのピークの最大値を求め、その最大値を示す前記印
加振動周波数ｆと前記果実の重量ｍより弾性係数Ｅを、
Ｅ＝ｍ・EXP(2/3)・ｆ・EXP(2)で求め、その弾性係数Ｅ
の値により、前記果実の熟度を計ることを特徴とする果
実の熟度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352637A JPH11183443A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 果実の熟度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352637A JPH11183443A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 果実の熟度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11183443A true JPH11183443A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18425413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9352637A Pending JPH11183443A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 果実の熟度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11183443A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110040504A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Rong Zhi Xin Science and Technology Development (Beijing) Co., Ltd. | Fruit maturity determination method and system |
| ITPN20110022A1 (it) * | 2011-04-05 | 2012-10-06 | Unitec Spa | Procedimento ed apparato per la valutazione della durazza e per la selezione di prodotti orto-frutticoli |
| JP2015112083A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | 学校法人桐蔭学園 | 植物の健康状態の評価方法および評価装置ならびに植物の栽培方法 |
| JP2019174259A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 学校法人立命館 | 粘弾性計測装置および粘弾性計測方法 |
| CN110892262A (zh) * | 2017-08-10 | 2020-03-17 | 洋马株式会社 | 果实生长发育监视系统和果实生长发育监视方法 |
| CN115015008A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-06 | 江苏大学 | 一种无接触式大批量猕猴桃成熟度检测系统及方法 |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP9352637A patent/JPH11183443A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110040504A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Rong Zhi Xin Science and Technology Development (Beijing) Co., Ltd. | Fruit maturity determination method and system |
| WO2011017959A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Empire Technology Development Llc | Fruit maturity determination method and system |
| ITPN20110022A1 (it) * | 2011-04-05 | 2012-10-06 | Unitec Spa | Procedimento ed apparato per la valutazione della durazza e per la selezione di prodotti orto-frutticoli |
| WO2012136484A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Unitec S.P.A. | Process and apparatus for the measurement of the hardness and for the selection of agricultural products |
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| CN110892262A (zh) * | 2017-08-10 | 2020-03-17 | 洋马株式会社 | 果实生长发育监视系统和果实生长发育监视方法 |
| CN110892262B (zh) * | 2017-08-10 | 2022-06-03 | 洋马动力科技有限公司 | 果实生长发育监视系统和果实生长发育监视方法 |
| JP2019174259A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 学校法人立命館 | 粘弾性計測装置および粘弾性計測方法 |
| CN115015008A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-06 | 江苏大学 | 一种无接触式大批量猕猴桃成熟度检测系统及方法 |
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