專利名稱：側方多燈型在線內部品質檢查裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在線內部品質檢查裝置，通過從單側側方對各種輸送裝置中輸送的農產品等對象物投射光線、對通過農產品等對象物的內部并且穿透到另一側的透射光加以光譜分析，以非破壞性檢查、測定該農產品等對象物的糖度、酸度等的內部品質。
背景技術：
作為利用光線來測定農產品的內部品質的手段，目前已知將包含近紅外光的光線投射到農產品上、由來自該農產品的反射光檢測出內部品質信息的反射光方式，和根據投射的、穿透農產品的透射光檢測出內部品質信息的透射光方式。
上述反射光方式例如日本特開平6-300681號公報所公開，由于是將包含近紅外的光線投射到測定對象物上，由該對象物的反射光檢測出內部品質信息的方式，因此可直接利用以往的篩選機的托盤。
但是，該反射光方式由于僅能獲得農產品的投射光線的外周附近的內部品質信息，因此只適用于皮薄的桃或梨，存在著不能適用于皮厚的果實的問題。即，根據反射光，只能獲得厚皮部分的品質信息，不能檢測出食用部分果肉的品質信息。
為此，本申請人開發出了透射光方式的內部品質檢查裝置，可檢測出柑橘類或甜瓜、西瓜等果皮部分厚的農產品或蘋果等內部深、處于中心附近的密實度或褐變傷害等內部品質信息，與日本特開平6-288903號公報、特開平10-202205號公報公開的一樣，已實際應用。這種裝置使用具有農產品托盤的輸送機(帶有中央部為上下貫通的透射光通路的支承座)，其中，該托盤設有遮擋外干擾光對透過農產品內部的微弱透射光進行干擾的支承座，將受光部對置于行走的托盤的中央下表面，不用專門的托盤輸送不行。
作為透射光方式，在日本特開平7-229840號公報公開的技術為，夾持著皮帶輸送機的輸送路徑，在1側設有作為光源的1盞投光燈，光軸與以直線水平橫斷輸送路徑的另一側上的受光部對置設置，相對于所輸送的農產品從橫向投射光線，在另一側的橫向上受光部檢測出透過農產品的透射光，檢測出相對農產品從橫向透過橫向的透射光，但由于投光燈為1盞，投射的光線強度、光量有限，農產品皮厚時，透射光過弱，即使進行光譜分析，分析結果的誤差也較大，實際使用時，會產生測定精度的偏差。
特別是，農產品為天然產品時，因與太陽光線接觸的陽面一側和背面的陰面側等因其位置的關系，糖度或酸度、熟度等有偏差，通常存在內部品質的偏差，由1盞投光燈投射所照射的方向，測定值有較大的變化，存在測定精度可靠性差的缺陷。另外，上述公報所記載的技術由于是受光部與衍射光柵直接連接的構造，存在著收納該構造的箱體龐大的缺點。
再有，燈的光軸與受光部的聚光鏡的聚光軸為同一線，為了防止光軸沒有被農產品遮擋時，強光線正面入射到聚光鏡上，光譜受光元件受到不良影響而設有光閘，但輸送農產品期間，光閘是開放的狀態，在計測農產品每個時不能開關，即在前后的農產品與農產品之間也保持開啟的狀態。并且，暫時停止時等不必要情況下，由光閘的螺線管進行關閉燈光線的操作，但即使遮擋投光燈的光線，通過農產品通路、進入暗室內的光使周圍的明亮變動保持原樣地從聚光鏡進入，存在著受光元件的零電平(暗電流)變動的缺點。
另外，使用1盞燈將光透過柑橘類或甜瓜、西瓜等皮厚的農產品時，必須要有高輸出的燈，但高輸出的燈產生的熱量高，必須要有冷卻燈的對策，除此之外，因通過反射鏡向農產品聚光，聚光部會產生500度以上的高熱，所以必須要有耐熱性材料，否則會發生火災。此外，高輸出燈的燈絲較大，不僅使光線難以聚光，還存在壽命短、照明度低、不能長時間使用的缺點。
在增強投射光，以便即使是難以穿透光的對象物也可以獲得穿透光時，存在對易穿透對象物的光進行光譜分析時，光譜分析裝置的運算放大過量而不能分析的問題。
另外，作為在線內部品質檢查裝置，為了長期穩定地動作，因隨著早、白天、夜晚，環境溫度會變動以及會因運轉時間的推移導致變動，必須常常對裝置進行校正，但以往的投光燈和受光部是在同一光軸上對置設置，存在的缺點為，不能裝有由收納于不完全暗室內的檢查裝置進行穩定校正的機構。
此外，還存在著產生與上述同樣的，隨環境溫度變動和運轉時間推移導致標準曲線錯位的問題。
本發明在于克服上述的各缺點。
本發明的目的在于提供一種檢查裝置，不限于輸送農產品的輸送機，可使用各種輸送機，在夾持于輸送路徑兩側對峙設置著投光裝置和受光部的檢查裝置中，使橫斷輸送路徑的光線的投光光量增大，并且使用長時間照明度下降少的長壽命的投光裝置，對農產品進行廣范圍的投射，可在受光側有效地檢測出穿透因大小和品種、種類而易穿透光的對象物乃至難以穿透光的對象物的透射光；并且提供這樣一種檢查裝置，設有在易穿透光的對象物時運算放大不會過量的機構、進而不受外干擾光影響的受光部和校正機構、對隨時間變動等導致標準曲線錯位加以補償的機構，可獲得可靠性高的測定精度。
發明的公開為了實現上述目的，本發明的特征如權利要求書所記載。
一種隔著一個一個輸送檢查對象物的輸送機的輸送路徑兩側以面對面的方式在一側設置投光機構而在另一側設置受光機構，從單側向輸送的對象物投射光線，通過接收透過對象物內部而在另一側出來的透射光并進行光譜分析，以檢查對象物內部品質的裝置，其特征在于，所述投光機構的結構為，使用多個投光燈，在輸送路徑上的處于檢查位置的對象物的單側側面從斜前到斜后的范圍內，以各自不同的位置和角度，向對象物集中投射光線，所述受光機構為，從聚光鏡的受光窗至導入分光器的光纖的入光面之間設有開關光通路的光閘，以構成光通路的開關機構。
根據本發明，由于檢查對象物處于檢查位置時，使用多盞燈，在單側的側方整個表面集中投射大致均等的光線，即使對于檢查對象物的農產品在直接接受太陽光的陽光面和不直接接受太陽光的背光面糖分偏置等，內部品質的位置有偏差，多盞燈的多量光線也以廣泛面積投射，透過內部的各部位的、帶著全體平均化的許多內部信息從另一側出來的透射光由受先機構接收并進行光譜分析，可檢查內部品質。
在接受透射光的聚光鏡的受光窗起到光纖入光面之間設有光閘，在輸送中的對象物前進方向前端部和后端部關閉，可以只從中心部進入透射光。在沒有對象物時，由于光閘是關閉的，光不會進入分光器內，不會產生溫度上升等不良影響。
權利要求2的發明特征為，在權利要求1的發明的基礎上，所述受光機構的聚光鏡設有確保對物側前方視野的物鏡遮光罩和在其前面使用透明玻璃的受光窗，以形成防塵構造的物鏡遮光罩，在帶有該防塵構造的物鏡遮光罩的聚光鏡的受光窗的前面沒有使白色電平校正板或進或出的出沒機構，以可加以校正。
根據本發明，聚光鏡中朝向對象物中心的物鏡遮光罩防止了外干擾光的影響，通過受光窗，限制為從正面進入視野的透射光。出沒于該受光窗前面的白色電平校正板是在裝置的動作開始前或中途休息時、或者暫時中斷后等情況下起作用，可對環境溫度變動或燈、光學系統劣化等導致裝置的綜合輸出值進行任意的校正動作。
權利要求3的發明特征為，在權利要求2的發明的基礎上，設有在所述聚光鏡的物鏡遮光罩內限定以光學系統的受光光軸為中心的光線的通過區域，以防止散射光或光斑的可變光闌。
根據本發明，對不是來自聚光對象物的透射光的外干擾光或從聚光鏡的受光窗進入物鏡遮光罩內的散射光或物鏡遮光罩內的表面亂反射引起的光斑等漫射光的影響可被除去，起到光譜分析的結果準確和可靠性高的作用。
權利要求4的發明特征為，在權利要求2或3的發明的基礎上，設有空冷機構，該機構具有朝向所述聚光鏡的物鏡遮光罩和待機中的白色電平校正板設置的空冷送風管和空氣噴嘴，將來自送風機的風送入送風管，以使聚光鏡和白色電平校正板的光線導致的熱量散發。
根據本發明，抑制了通過來自投光燈的光線溫度的逐漸上升，防止了溫度變動引起的光學特性的變化，可起到維持光譜分析結果穩定的作用。
權利要求5的發明特征為，在權利要求1～4任一項發明的基礎上，所述多個投光燈采用帶有形成了在處于檢查位置的對象物位置具有焦點的波束角的拋物面反射鏡，在其前面用耐熱玻璃封閉的封閉式燈，各燈是將投光光軸錯開地設置在通過其焦點的射束光線在不直接進入受光機構的聚光鏡受光光軸的角度和位置上。
根據本發明，由于多個投光燈以對象物的位置作為焦點集中投射，效率高，可使用比較小型的燈，通過前面封閉，起到維持反射鏡的反射性能不下降的作用，另外通過將光軸與各燈的射束光線不直接進入聚光鏡的受光光軸的角度錯開，起到不會受到未在對象物內部擴散、直接進入的透明光的影響的作用。
權利要求6的發明特征為，在權利要求1～5任一項發明的基礎上，設有防止過熱的散熱機構，所述多盞燈的每個上均設有朝向插入插座的封閉部的空氣噴嘴和送風管，通過將來自送風機的風送入送風管，使燈體的發熱散發。
根據本發明，各燈前面被封閉，靠空氣噴嘴向成為高溫的封閉部送風空冷，可防止過熱，起到延長燈壽命的作用。
權利要求7的發明特征為，在權利要求1～6任一項發明的基礎上，所述多個投光燈設有根據對象物的大小或光透過程度不同的品種或種類增減燈點亮數的機構，可增減切換投射光量。
根據本發明，通過因對象物的品種或種類等光線的透過程度的不同(大小)而改變點亮燈數，可對例如農產品為厚皮的難以穿透光的西瓜、甜瓜，皮厚為中等程度的柑橘類，屬于薄皮的易透過光的番茄、梨等乃至其他的蘋果、桃等進行多品種的內部品質的檢查。
權利要求8的發明特征為，在權利要求1～7任一項發明的基礎上，設有通過遙控將裝有所述投光機構的多個投光燈的燈箱沿上下方向上下動作的升降機構，可根據檢查對象物的品種或種類與不同的大小相對應地遙控調節投光的高度。
根據本發明，由于可在非常短的時間內進行對象物的大小等不同的品種或種類的切換，起到在切換檢查多品種時，容易變更的作用。
權利要求9的發明特征為，在權利要求1～8任一項發明的基礎上，所述受光機構設有朝向從聚光鏡的受光窗到光纖入光面之間的光通路、切換并插入各種減光濾光器的機構，對進入光纖的光量進行減光操作。
根據本發明，對因對象物的品種或種類，進入受光機構的透光量小的物品，也可針對對象將光譜分析裝置的運算放大器的增幅加以調節，如將對象物切換成透光量大的物品時，通過減光濾光器，對進入的光進行減光制約，可起到防止運算放大器處于過量不能分析狀況的作用。
權利要求10的發明特征為，在權利要求9的發明的基礎上，所述減光濾光器的切換插入機構設有通過遙控對裝有減光率不同的多個減光濾光器的減光濾光器安裝板進行切換的機構。
根據本發明，即使將對象物的品種或種類切換成其他不同的，也可在非常短的時間內進行更換。
權利要求11的發明特征為，在權利要求1～10任一項的發明的基礎上，位于所述聚光鏡的聚光窗到光纖入光面之間的光閘設置在將包含進入光的光通路的周圍加以密閉的暗箱內，在每個檢查對象物通過時，光閘進行開關動作，在檢查對象物處于檢查位置時開啟，而在不檢查時關閉，非檢查時刻，光線不進入分光器內。
根據本發明，對象物的中心部處于檢查位置時，使進入透射光外的光被遮住，不會進入分光器內，不會產生溫度上升等的不良影響，受光元件一定穩定在零電平上，每當檢查各對象物時，始終是從零電平起上升，起到獲得無誤差的檢查輸出的作用。
權利要求12的發明特征為，在權利要求1～10任一項的發明的基礎上，位于所述聚光鏡的聚光窗到光纖入光面之間的光閘設置在將包含進入光的光通路的周圍加以密閉的暗箱內，并設有驅動機構，使所述光閘通常為開啟狀態，只是在校正時當所述白色電平校正板被操作之前或之后檢測出暗電流時進行關閉動作，在設于分光器后側上的檢測出受光元件的控制電路上設有電子光閘電路，對象物每個通過時，使電子光閘動作。
根據本發明，位于分光器后側上的受光元件的控制電路上設置的電子光閘電路用電氣要素對穿過對象物的每一個的透射光的檢測進行時間控制，由于檢測出的電荷放出并清除，不會受到之前檢測出的殘留電荷的影響。由此，因不是機械要素的可動部分，可在高速度下連續地動作，輸送機可快速運行，起到提高每單位時間的檢查能力的作用。
權利要求13的發明特征為，在權利要求2～12任一項的發明的基礎上，在所述受光機構的帶有防塵構造的聚光鏡的受光窗前面構成使白色電平校正板進行出沒動作之前或之后、與白色電平校正板更換地使品質基準物質或出或進的出沒機構，作為根據透過該品質基準物質的透射光的變動，以對光譜分析裝置的標準曲線的隨時間的變動加以補償的機構。
根據本發明，起到與由白色電平校正板進行的校正相關聯，檢測出裝有品質基準物質的容器的透射光，將其作為基準，可對隨著連續點亮燈、連續運轉等的裝置或周圍的溫度或環境條件的變化等所產生的標準曲線隨時間的變動加以補償的作用。
權利要求14的發明特征為，在權利要求13的發明的基礎上，使所述品質基準物質出沒的機構使多個品質基準物質一個一個地微動移動，以便切換和出沒。
根據本發明，進行對象物的糖度、酸度等多個成分分析時，起到可將標準曲線隨時間的變動與實際情況相吻合地補償的作用。
權利要求15的發明特征為，在權利要求13或14的發明的基礎上，所述品質基準物質為固體。
根據本發明，品質基準物質通過使用具有接近對象物波長帶這樣的吸收特性的固體，即使長時間使用也不易變質，可穩定地校正。
權利要求16的發明特征為，在權利要求13或14的發明的基礎上，所述品質基準物質為裝入容器中的液體。
根據本發明，品質成分與對象物的成分相等的液體可容易采購，易于使用，起到可進行與實際情況相吻合的校正的作用。
權利要求17的發明特征為，在權利要求1～16任一項的發明的基礎上，設有通過遙控使受光機構的安裝基座沿上下方向上下動作的升降機構，與檢查對象物的品種或種類的不同大小相對應，通過遙控調節受光光軸的高度。
根據本發明，與權利要求8的發明同樣，可非常容易地進行對象物大小等不同品種或種類的切換，即起到易更換的作用。
附圖簡述

圖1為包含本發明實施例的投光機構和受光機構夾持于輸送路徑兩側對峙設置的主要部分斷面的俯視說明圖，圖2為圖1中A-A線所示的縱剖面的側視圖，圖3為示出受光機構的白色電平校正裝置動作的俯視說明圖，圖4為圖3中C-C線所示的縱剖面的側視圖，
圖5為示出受光機構的裝有品質基準物質的容器動作的俯視說明圖，圖6為圖5中D-D線所示的縱剖面的側視圖，圖7為沿圖2中B-B線的縱剖視圖，為光閘關閉和減光濾光器的說明圖，圖8為與圖7相同處的光閘開啟時的說明圖，圖9為實施例2的、將受光機構的白色電平校正裝置的動作方向構成上下方向的俯視說明圖，圖10為圖9中E-E線所示的縱剖面的側視圖，圖11為實施例3的、具有多條輸送路徑的帶托盤的鏈條輸送機的每條中，設有夾持于輸送路徑兩側對峙設置投光機構和受光機構的主要部分的斷面說明圖。
實施發明的較佳實施例在本發明的側方多燈型在線內部品質檢查裝置中，在一個一個輸送對象物的輸送機中，在隔著輸送機的輸送路徑兩側的單側上設有使用多個投光燈的投光機構，以在處于檢查位置的對象物的單側側面的從斜前到斜后的范圍內，在各自不同的位置、角度，向對象物集中投射光線，另一側設置的受光機構為，在從對穿透對象物的光進行聚光的聚光鏡的受光窗起到將聚光后的透射光導入分光器的光纖的入光面之間設有開關光通路的光閘，將聚光鏡的受光窗朝向檢查位置的對象物設置。作為輸送過程中對象物檢查部位的中央部到達檢查位置時，打開光閘，穿透該中心部的光通過光纖導入分光器。該中心部為所謂的檢查部位，但不限于尺寸上的中心。
對象物的前端部和后端部中不檢查的部分以及不是對象物時光閘關閉，遮住穿透聚光鏡的光的光路，光線不會經光纖導入分光器。即，多余的光線不會進入分光器內，在分光器內不會發生溫度上升等環境變化。
前述的聚光鏡可以是，將處于檢查位置的對象物在鏡頭一側的外周側面附近作為對物側焦點，在對物側前方設有朝向對象物中心部以確保視野的物鏡遮光罩和在其前面使用透明玻璃的受光窗，形成帶有防塵構造物鏡遮光罩的聚光鏡時，有效地防止外干擾光的透射光的聚光。
另外，輸送機上的對象物與其大小無關，在檢查位置之前的工序中，將受光機構的鏡頭側的外周側面的位置對齊在距離受光窗一定距離處，即，如一側對齊輸送，因透射光的聚光條件一定穩定，可實現誤差少、可靠性高的光譜分析。
此外，為了在該物鏡遮光罩受光窗的前面擋住視野，可設有用安裝臂將白色電平校正板或推出或拉入的出沒機構，在安裝臂上形成筒狀的突出部，以從白色電平校正板安裝部向物鏡遮光罩的前面塞擋在視野周圍，以在校正動作時不受到外干擾光的影響。白色電平校正板設置成前述對象物在鏡頭側的外周側面附近成為對物側焦點，內部品質檢查裝置的動作開始時或因中途休息暫時中斷后，環境溫度有變動時等必須進行校正時，不輸送對象物時或者在檢查位置面前強制排除對象物等以暫時中斷輸送、使白色電平校正板動作到物鏡遮光罩受光窗的前面，進行裝置的校正，這樣就可長時間穩定地使用。在對穿透輸送機輸送的對象物的光聚光以加以檢查時，該白色電平校正板不會妨礙對象物輸送地移動到輸送通路外，以處于待機狀態。
拉入白色電平校正板使之處于待機的方向由與輸送機的結構的關系來確定最適當的方向，但白色電平校正板是向輸送通路的前進方向外側或上方外側移動。
如在物鏡遮光罩內設有限定透射光通過區域的可變光闌，可防止從受光窗進入的散射光或物鏡遮光罩內有害的反射光光斑。
如設有向物鏡遮光罩和視野外的處于待機中的白色電平校正板進行空氣冷卻用的空氣噴嘴，從送風機送風進行空冷，則使光線導致的熱量發散，可使溫度引起的光學上的特性變動小且穩定。
前述的多個投光燈如使用帶有拋物面反射鏡、形成以處于檢查位置的對象物的中心位置作為焦點的射束孔徑角，并且前面封閉的封閉式燈，則燈的光線集中投向對象物，光線的投射效率高，可使用較小型的燈，前面封閉則可防止反射鏡落塵和變模糊，可防止反射性能下降。
此外，各投光燈是將投光光軸偏離地設置在通過焦點的射束光線不直接進入受光機構的聚光鏡的光軸上的角度和位置上，可有效地獲得從燈中在對象物內擴散并反射且透過出來的光，即可有效地獲得多持有內部品質信息的透射光。
各燈為了以同等的光量對從處于檢查位置的對象物的單側側面的橫向斜前方到斜后方的范圍內進行投射，可以在距離檢查位置等距離的位置上設置形成安裝部的燈箱。并且各燈中設有向封閉部送風的送風噴嘴，由送風機送風進行的空冷，使燈本體產生的熱發散，防止過熱，以維持燈的壽命。
前述多個燈的結構為，控制其燈點亮的電路例如可以是切換成全部點亮、5分之4盞燈點亮、5分之3盞燈點亮等任意方式。如此，由于對象物的大小等品種或種類，切換成透光程度不同的對象物使用時，可簡單地轉換成透射光過強時，燈點亮數少，而過弱時，燈全部點亮。
前述的多個投光燈可在對象物的中心位置、即朝大小不同的品種切換時按每個燈箱的上下方向，通過遙控操作，沿上下方向升降投光光軸的高度。如此，可縮短對象物品種的切換時間。
另外，作為一個減光機構，可在前述受光機構的透射光的受光光路上插裝切換插入機構，切換插入減光率不同的各種減光濾光器，以對透過分光器的光量減光。如通過遙控裝置切換該減光濾光器切換插入機構，可進一步縮短對象物品種切換的時間。
前述的光閘設置在包含有將透過對象物的光從聚光鏡導入分光器的光路周圍的、密閉的暗箱中，以防止外干擾光，通常，光閘是關閉的，光線不進入分光器內，對象物一個一個通過時，僅其中心部只通過聚光鏡的前面時，為使透射光導入分光器而開啟。即，分光器內僅通過穿透在檢查位置的對象物的光，檢查對象外的光線全不進入，分光器內的受光元件通常從零電平起上升。
在作為機械要素中應答動作越困難越要求高速度性能的裝置中，作為其他機構，前述光閘設有驅動機構，即設置在包含有將來自聚光鏡的光導入分光器的光通路周圍的、密閉的暗箱中，通常為開啟狀態，為了校正而與白色電平校正板一前一后，僅在檢測暗電流時控制光閘為關閉動作，設置在分光器后側的檢測受光元件的控制電路中設有電子光閘電路，對每個對象物的透射光的檢測由電要素進行時間控制檢查。即，要求高速度性能的每個的時間控制不是機械要素的動作、而是由電要素進行時間控制的電子光閘和僅僅進行動作頻率可較少的暗電流的檢測時由機械要素中斷光通路的光閘這兩者的組合而成。
作為標準曲線的隨時間變動加以補償的手段為，在帶有防塵構造的物鏡遮光罩的聚光鏡的受光窗前面，與白色電平校正板交替地進行出、進這樣的出沒動作構成的安裝臂上，裝有光透過成分以與檢查的對象物類似的物質或同等物質(例如若是固體物質使用夾具，如是糖或酸等液體則進入容器)作為基準物質，將透過該基準物質的透射光導入分光器，使光譜分析裝置分析的結果始終與前次校正時的相一致。
即，對標準曲線隨時間變動加以補償的機構為，設置裝入糖或酸等多個基準物的容器場合，使每一個微動，將各自的透射光導入分光器，由光譜分析裝置分析的結果如是相同的基準物則使其始終相同。
將受光機構的聚光鏡和與該聚光鏡關聯的白色電平校正板出沒的機構和使基準物質出沒的機構設置在同一安裝基座(框架)上，設有使該安裝基座上下升降的機構，通過遙控裝置使該機構上下動作，可根據因檢查對象物的品種或種類不同的大小，調節受光光軸的高度。
前述的投光機構的燈箱和另一側的受光機構分別使用防震橡膠等，不會受到輸送機的機械振動的影響，則可進一步獲得誤差少的光譜分析的結果。
實施例1以下，根據圖1～圖8所示的實施例1說明本發明。
圖1、圖2為示意地示出以農產品為對象物的在線內部品質檢查裝置的主要部分的說明圖。1為對象物F的輸送機，2為從對象物F的單側側面投射光線的投光機構，3為接受透過對象物F內部的透射光的受光機構，輸送機1將檢查并測定內部品質的對象物F成一列一個一個地輸送。輸送機1如是在前進方向將對象物成一列輸送，則可使用皮帶輸送機、鏈條輸送機或帶托盤的鏈條輸送機等、可測定大小或檢查外觀等的公知的輸送機。即，對象物F的內部品質檢查實際上也多是對與大小級別、外觀形狀品質的等級的測定一同測定，其前或后可裝配通用的輸送機。由輸送機1輸送的對象物F如圖1和圖2所示，在通過本發明的內部品質檢查裝置的投光機構和受光機構的安裝部時，在前進方向的兩側側方無遮擋物地在兩側呈開放狀態下輸送。
投光機構2將多個投光燈21安裝到燈箱22中，配置成朝向輸送機1上的處于檢查位置的農產品F，從單側側面的斜前到斜后的范圍內，投射各自光線。該投光燈21比較小型，最好使用在檢查位置11處形成有焦點的波束角211的帶有拋物面反射鏡212，且前面使用耐熱玻璃密封件213的密閉式鹵素燈。小型燈的話，用低電壓就可點亮，可使用短燈絲，有利于聚光效率，并且為比較粗徑的鎳鉻系電熱合金線，可延長使用壽命。該多個投光燈21如圖1和圖2所示，從檢查位置11到單側的斜前到斜后的范圍內最好呈扇形或放射狀擴展，各自設置在等距離處，并且上下也設有多段。各投光燈21安裝在通過其光軸上焦點的射束光線不直接進入后述的受光機構3的聚光鏡31的受光光軸301上的角度和位置上。23為散熱用的燈側空冷送風管，沿著各投光燈21的封閉部214和插座215的位置設置，設有朝向各燈的封閉部214吹出空氣的噴嘴231，以將來自送風機的空氣吹出，將起于封閉部214的插座215和燈本體的發熱發散以防止過熱。送風過程如下，通過適當的送風機構，與連接口232連接，將圖中未示出的送風機送出的風送進。
投光燈21排列設置有必要的個數，無論是在各種各樣的內部品質檢查對象物中，還是在光線特別難以透過的對象物中，以投射可獲得透射光的光線量，但在檢查例如為番茄等易透過光線的對象物時，可將根據對象物以減少燈點亮數那樣的、切換并且增減點燈數的機構裝入電路中。
受光機構3主要由聚光鏡31，將由聚光鏡聚光的透射光導入分光器(圖中未示出)的光纖32，塞住光纖32的入光面321的光閘33，減光濾光器安裝板34，白色電平校正裝置35和基準物質插入裝置36構成。30為組裝這些主要部分的安裝基座，在本例中，是表示安裝在安裝基座上的情況，但在其它例子中，也可安裝在安裝基座30的下方。聚光鏡31設有將處于輸送機1上的中心檢查位置11處的對象物F的外周面作為對物側的焦點311、延伸到接近對象物附近的物鏡遮光罩312，和在其前面使用透明玻璃的受光窗313。該物鏡遮光罩312防止聚光鏡31周圍的外干擾光進入等不良光的影響，在由受光窗313限制的視野中，有效地使來自正面的透射光進入。314為可變光闌，設置在物鏡遮光罩312內的聚光鏡和減光濾光器安裝板34之間，防止從受光窗進入的散射光或物鏡遮光罩內有害的反射光的光斑。光纖32安裝成其入光面321與聚光鏡31的成象位置相一致，從受光窗313進入聚光鏡31的透射光在光纖32的入光面321上成象，該光纖32與分光器連接，由分光器對透射光進行光譜分析。
光閘33最好設置在透射光由聚光鏡31形成的成象位置、即接近光纖32的入光面321處。該光閘33如圖7或圖8所示，在圓板的外周設有多個等分的缺口331，以在光纖32的入光面321的前面開關受光光路。
該光閘33按下述方式動作，通過在具有按每個象物F1微動驅動、停止在規定位置上的功能的步進式驅動裝置332作用下，在對象物的中心部通過檢查位置11時，光閘33開啟，使透過對象物的光通過光纖32，當輸送中的對象物的應當檢查的位置(例如中心部)通過檢查位置11后，該光閘33在步進式驅動裝置332作用下微動旋轉，將光閘關閉。即，不用考慮輸送機1上是定間隔還是非定間隔輸送的對象物，在隨機輸送的對象物F應檢查的位置(例如中心部)通過檢查位置11時，與該時刻相一致地開啟光閘33，將透射光通過分光器，但在從對象物F的前端部或后端部到下一個農產品之間等不檢查時刻，要關閉光閘。在本實施例中，與對象物的大小無關，在中心部，光閘在輸送機前進一定時間(輸送機前進一定距離)時開啟，而在其他部分關閉。光閘33的動作指令可以使用通過設置在輸送機1上游側的外徑尺寸或顏色、形狀的計測攝像機等各種檢測機構，與輸送機同期送出的位移信號等公知的手段。
34為減光濾光器安裝板，設有多個濾光器安裝孔341，1個孔作為保持原樣的空孔，其余的孔分別裝有減光率不同的減光濾光器342。該濾光器安裝板34是通過軸343，將濾光器安裝孔341與在聚光鏡31和光纖入光面321之間通過的受光光線的光通路的中心位置相一致地安裝著。濾光器安裝板34的孔的選擇為，通過設置在外部的旋鈕344，經等徑傘齒輪345，轉動安裝軸343而實現選擇操作的。如設有步進馬達等驅動裝置來代替旋鈕343，則可通過遙控進行選擇操作。
上述光閘33和濾光器安裝板34的設置部分由板圍住四周形成暗室，以不受外干擾光影響。
35為白色電平校正裝置，圖3和圖4示出了校正動作中的狀態。351為白色電平校正板，通過壓板352安裝到安裝臂353上。安裝臂353安裝到在物鏡遮光罩312側方的回轉軸355上，回轉軸355從設置在安裝基座30的下部上的步進馬達R354向上突出，進行校正操作時，使步進馬達R354正反轉，使白色電平校正板351從處于聚光鏡31正面的受光窗313的前面或出來或退讓輸送軌道。安裝臂353使白色電平校正板351與安裝臂相接觸的外周面3511與聚光鏡的對物側焦點311相吻合，3531是向物鏡遮光罩一側突出的筒狀突部，在其與受光窗313之間，以防止外干擾光進入受光窗等不良影響的方式形成。356為檢測出安裝臂353處于待機位置的檢測開關，由設置在安裝臂353上的檢測片357檢測。
358為檢測出安裝臂353處于聚光鏡的受光窗313的前面、位于可進行校正操作的位置上的檢測開關，359為其檢測片，設置在安裝臂353上。即，通過檢測開關358，可以確認并檢測出白色電平校正板351處于聚光鏡遮光罩312的前面規定的位置上，可進行白色電平的校正，由檢測開關356，可以確認并檢測出安裝臂353退讓輸送路徑，以使在線檢查裝置動作。這些動作通過操作指令輸入各自控制電路以自動地進行。
36為品質基準物質檢查裝置，圖5和圖6示出品質基準物質檢查動作中的狀態。361為品質基準物質，在本實施例中，在透明的石英玻璃容器362中裝入代替糖或酸濃度的高糖度、低糖度、高酸度、低酸度的溶液，并用塞子3621塞住。裝入該品質基準物質的容器362以其物質的外周面3611來到聚光鏡31的對物側焦點311的位置上的方式裝填到安裝臂363上。安裝臂363在物鏡遮光罩312的前方呈扇狀張開，在遮擋的遮光壁部3631的外周部設有如上所述的，在水平橫向的多個容器362的裝填部3632和上部壓板3633，在該裝填部和物鏡遮光罩312之間形成透射光通路的觀察孔3634，形成其下部在聚光鏡31的下方水平伸展的臂，且安裝在從聚光鏡下方的安裝基座30的下方、向上突出的步進馬達S364的輸出軸3641上。觀察孔3634通過聚光鏡將透過基準物質的微弱的透射光導入光纖時，起到防止外干擾光進入受光窗等不良影響的作用。
該品質基準物質檢查裝置36一般是在進行前述的白色電平的校正操作后，對光譜分析的標準曲線的變動加以補償所進行的操作，但適宜于因溫度或濕度等環境變化、其他隨時間推移產生的變動發生時等情況下操作。
在線檢查對象物F期間，如圖1所示，盡管是退讓在輸送機1的輸送軌道外，但檢查時，啟動步進馬達S364，裝入基準物質的容器的裝填部3632和觀察孔3634與朝向檢查位置的聚光鏡31的受光窗313相對應，按每個觀察孔切換，將透過基準物質的透射光通過光纖32進行光譜分析，從而補償標準曲線。安裝臂363無論是位于輸送軌道上對品質基準物質進行檢查操作中，還是處于輸送軌道外的退讓位置，均可圍繞著步進馬達S364或輸出軸3641設置各種位置確認傳感器等以進行檢測。該品質基準物質361可使用液狀物質或凝膠狀物質，或者固態物質等。
37為受光機構空冷送風管，在聚光鏡的物鏡遮光罩312的上部和其側方安裝設置有向從輸送軌道退讓的白色電平校正板351的上部和品質基準物質361的上部吹出空氣的噴嘴371，以將來自送風機的空氣吹出，使光線引起的熱量發散。該受光機構的空冷送風管37可形成為各種各樣的形狀，可設有向受光機構3的各部吹出空氣的噴嘴。
實施例2下面，說明圖9和圖10所示的實施例2。
該實施例2改變了受光機構3A的白色電平校正裝置35A的動作機構，將使白色電平校正板351A在聚光鏡前面或出或進的安裝臂353A的動作方向進行了改變。
除了白色電平校正裝置35A外，聚光鏡31A、光纖32A、光閘裝置33A、減光濾光器安裝板34A等的結構與實施例1同樣，投光機構2A也使用與實施例1同樣的結構，在此對其詳細說明加以省略。
在例2中，白色電平校正板351A由壓板352A安裝到安裝臂353A上，并裝在步進馬達T354A的回轉軸355A上，如圖10中雙點劃線所示，將聚光鏡31A的上方作為退讓位置，伸到聚光鏡31A的前面才進行校正動作。即，使步進馬達T正、反轉，將白色電平校正板351A或伸到聚光鏡31A的受光窗313A的前面或退讓到物鏡遮光罩312A的上方。
3531A為從安裝臂353A向物鏡遮光罩一側突出的筒狀突部，形成為塞住白色電平校正板351A與物鏡遮光罩312A的受光窗313A之間的四周，以使外干擾光不進入受光窗313A。
37A為受光機構3A的空冷送風管，安裝成設有向聚光鏡31A和退讓到其上方并且處于待機狀態的白色電平校正板351A的筒狀突部3531A吹出空氣的噴嘴371A，所吹出的是來自送風機的風，以使聚光鏡或校正板的光線引起的熱量發散。
安裝基座30A由升降軸38和升降導軌381支承著，升降軸38將聚光鏡31A的受光光軸301A的高度在上下方向升高、降低。升降軸38通過使用電動氣缸或電動滑塊，或者齒輪齒條機構等公知的線性驅動機構(圖中未示出，省略)使受光機構升降。
在使用中設定成，檢查對象物為小品種果實時，將安裝基座降下，降低受光光軸，而在較大品種時，將安裝基座提升，升高受光光軸。
實施例3下面，對圖11所示的實施例3加以說明。
實施例3為本發明的裝置設置在大量處理對象物時帶有托盤的輸送機中。
4為帶有托盤的輸送機，設置在輸送機支架41兩側內側上的鏈軌42上，張緊設置著環形輸送鏈條43，在輸送鏈條43之間，托盤安裝部件44平行排列，兩端安裝到各自兩側的鏈條43上。托盤安裝部件44上裝有多個托盤45，各托盤與托盤之間具有設置投光機構2B和受光機構3B的間隔(空間)，并形成多條輸送路徑。
投光機構2B和受光機構3B的安裝位置，在各條輸送路徑中相對于輸送機的前進方向為前后位置錯開方式安裝，從而使條間隔不會過大。
投光機構2B和受光機構3B在各自上側設有安裝部，并且安裝到上部支架5的下側。即，投光機構2B通過燈箱安裝件51安裝到上部支架5上，以使光線集中投射到托盤45上的對象物上，而受光機構3B如前述實施例1的圖2所示那樣，上下反轉地將設置在上側的安裝基座52通過安裝件53安裝到上部支架5上。
投光機構2B和受光機構3B采用的結構與實施例1和實施例2的相同，在此省略對其詳細說明。
上部支架5裝有在托架54上向下延伸的升降軸55，通到下部支架56的軸承5，由設置在下部支架內的升降裝置(圖中未示出)，可使上部支架5上升、下降，以將集中投射的投光機構2B和受光機構3B與托盤45上的對象物的大小相適應地調節高度位置。
圖中未示出的升降裝置通過電動氣缸或電動滑塊，或者齒輪齒條機構等公知的線性驅動機構進行升降。
采用實施例3，在1臺輸送機中，將對象物放置于多個托盤上輸送，就可在各托盤輸送線上進行內部品質檢查，因而可處理大量的對象物。
產業上的可利用性正如上述，采用本發明，用多個投光燈對在輸送機上輸送的對象物的一側橫向的斜前到斜后的范圍內集中投射，即使是皮厚的農產品，光線也能透過內部各部位，在農產品的陽光面和背光面中，即使糖度、酸度等內部品質存在偏差，也可從另一側檢測出具有寬范圍的內部信息的透射光，可獲得一個平均的內部品質數據。
另外，投光燈設有多個并且是集中設置，因此可以使用各自輸出較小的小型燈，發熱量低，不會給予周圍過大的熱作用，燈的壽命也會有效地延長。
此外，在檢測出透過對象物的透射光的聚光鏡與將聚光的透射光導入分光器的光纖入光面之間設有光閘，所以，僅僅將在輸送機上行走的對象物中心部的透射光導入分光器就可進行光譜分析。
采用權利要求2的發明，聚光鏡由防塵構造的物鏡遮光罩圍住，限制了在對物側檢測透射光的視野的范圍，從而來自聚光鏡正面的透射光入射進光纖，而視野外的外干擾光不入射，可進行不受外干擾光影響的光譜分析。由于在這樣的聚光鏡的前面設有使白色電平校正板出沒的機構，不僅在動作開始前，而且在溫度變動或環境條件的變化、暫時休息時等情況下，光譜分析裝置也易變動，在必要時刻可立刻校正，所以可進行穩定、準確的光譜分析。
采用權利要求3的發明，由于除去了進入物鏡遮光罩內的不要的散射光或物鏡遮光罩內的光斑等漫射光的影響，僅僅是透過對象物的光導入光纖的入光面，具有光譜分析的結果準確、可靠性高的效果。
采用權利要求4的發明，由于向接收投光機構的光線的聚光鏡和白色電平校正板噴射空氣以加以空冷，具有可防止受光機構的溫度逐漸上升、光譜分析值受到變動影響的效果。
采用權利要求5～權利要求8的發明，由于處于檢查位置的對象物的位置為焦點的、射束光的小型封閉式燈的反射性能不會下降，容易安裝處理，可用多盞燈從各方向對對象物進行投射。
另外，由于封閉式燈是將噴嘴朝向封閉部送風，在不會過熱、過冷的狀態下，燈內的鹵化氣體的鹵化循環順暢地進行，具有延長燈的使用壽命的效果。
此外，因增減燈的點亮數以改變投射光量，可對無論是皮厚的西瓜或甜瓜、厚皮的密柑還是皮薄易透過光的蘋果、桃或梨等這樣寬范圍的對象物的內部品質加以檢查。
再有，因燈的投光高度可相應于甜瓜或蘋果、密柑等對象物的大小通過遙控進行起落調節，具有短時間內方便地更換檢查品種或種類的效果。
采用權利要求9，10的發明，即使對象物品種的每個的透過光量有多或少這樣的差異，也可在受光機構的透射光受光光路上切換插入各種減光濾光器，以調節進入分光器的入光量，所以光譜分析裝置的運算放大器的增幅以光量少的品種為基準預先調節的話，若多時，可減光，因此不會有過量，可進行穩定地光譜分析。
采用權利要求11的發明，由于檢查來自對象物的中心部的檢查位置的透射光時以外情況下，光線不進入光纖，光譜儀的受光元件處于零電平，每1個檢查時是從零向上進行輸出的，具有可獲得無誤差的分析值。
采用權利要求12的發明，在光譜儀后側上的受光元件的控制電路上設置的電子光閘由于不是機械要素的可動部分，因而可高速連續地動作，可使輸送機加速運行，具有可提高每單位時間內的檢查處理能力的效果。
采用權利要求13～16的發明，在光譜分析裝置每日數小時運轉時，對于公知的裝置，隨著氣溫的變化或運行時間的推移的同時，標準曲線會逐漸錯位變動，但與使用白色電平校正板的校正相結合，對來自裝有糖或酸等基準物的容器的透射光加以光譜分析可補償該錯位，從而具有不受每日氣溫或運轉時間的影響，具有使用最佳標準曲線的效果。
由上可知，作為農產品等品質篩選裝置，提供了一種組裝在篩選分類的輸送機中的最適當的內部品質檢查裝置。
權利要求
1.一種多燈型在線內部品質檢查裝置，具有一個一個輸送檢查對象物的輸送機，向輸送中的檢查對象物投射光線的投光機構，對該投射的光線透過檢查對象物內部的透射光加以接收的受光機構，所述投光機構和受光機構在隔著輸送機的輸送路徑的左右兩側面對面地設置著，通過對透過對象物內部的透射光加以光譜分析，檢查對象物的內部品質，其特征在于，所述投光機構的結構為，使用多個投光燈，在處于輸送路徑上的檢查位置的對象物的單側側面從斜前到斜后的范圍內，以各自不同的位置和角度，向對象物集中投射光線，所述受光機構為，從聚光鏡的受光窗至導入分光器的光纖的入光面之間設有開關光通路的光閘，以構成光通路的開關機構。
2.按照權利要求1所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，所述受光機構的聚光鏡設有確保對物側前方視野的物鏡遮光罩和在其前面使用透明玻璃的受光窗，以形成防塵構造的物鏡遮光罩，在帶有該防塵構造的物鏡遮光罩的聚光鏡的受光窗的前面設有使白色電平校正板或進或出的出沒機構，以可加以校正。
3.按照權利要求2所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，設有限定進入所述聚光鏡的物鏡遮光罩內的光線的通過區域，以防止漫射光的可變光闌。
4.按照權利要求2或3所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，設有空冷機構，該機構具有朝向所述聚光鏡的物鏡遮光罩和待機中的白色電平校正板設置的空氣噴嘴和送風管，將來自送風機的風送入送風管，以使聚光鏡和白色電平校正板的光線導致的熱量散發。
5.按照權利要求1～4任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，所述多個投光燈采用帶有形成了在處于檢查位置的對象物位置具有焦點的波束角的拋物面反射鏡，在其前面用耐熱玻璃封閉的封閉式燈，各燈是將投光光軸錯開地設置在通過其焦點的射束光線在不直接進入受光機構的聚光鏡光軸的角度和位置上。
6.按照權利要求1～5任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，設有防止過熱的散熱機構，所述多盞燈每個上設有朝向插入插座的封閉部的空氣噴嘴和送風管，通過將來自送風機的風送入送風管，使燈體的發熱散發。
7.按照權利要求1～6任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，所述多個投光燈設有根據對象物的大小或光透過程度不同的品種或種類增減燈點亮數的機構，可增減切換投射光量。
8.按照權利要求1～7任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，設有通過遙控將裝有所述投光機構的多個投光燈的燈箱沿上下方向上下動作的升降機構，可根據檢查對象物的品種或種類與不同的大小相對應地遙控調節投光的高度。
9.按照權利要求1～8任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，所述受光機構設有朝向從聚光鏡的受光窗到光纖入光面之間的光通路、切換并插入各種減光濾光器的機構，對進入光纖的光量進行減光操作。
10.按照權利要求9所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，所述減光濾光器的切換插入機構設有通過遙控對裝有減光率不同的多個減光濾光器的減光濾光器安裝板進行切換的機構。
11.按照權利要求1～10任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，位于所述聚光鏡的聚光窗到光纖入光面之間的光閘設置在將包含進入光的光通路的周圍加以密閉的暗箱內，在每個檢查對象物通過時，光閘進行開關動作，在檢查對象物處于檢查位置時開啟，而在不檢查時關閉，非檢查時刻，光線不進入分光器內。
12.按照權利要求1～10任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，位于所述聚光鏡的聚光窗到光纖入光面之間的光閘設置在將包含進入光的光通路的周圍加以密閉的暗箱內，并設有驅動機構，使所述光閘通常為開啟狀態，只是在校正時當所述白色電平校正板被操作之前或之后檢測出暗電流時進行關閉動作，電子光閘電路設置在分光器一側。
13.按照權利要求2～12任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，在所述受光機構的帶有防塵構造的聚光鏡的受光窗前面構成在白色電平校正板出沒動作之前或之后、與白色電平校正板更換地使品質基準物質或出或進的出沒機構，作為根據透過該品質基準物質的透射光的變動，以對光譜分析裝置的標準曲線的隨時間的變動加以補償的機構。
14.按照權利要求13所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，使所述品質基準物質出沒的機構使多個品質基準物質一個一個地微動移動，以便切換和出沒。
15.按照權利要求13或14所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，所述品質基準物質為固體。
16.按照權利要求13或14所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，所述品質基準物質為裝入容器中的液體。
17.按照權利要求1～16任一所述的多燈型在線內部品質檢查裝置，其特征在于，設有通過遙控使受光機構的安裝基座沿上下方向上下動作的升降機構，與檢查對象物的品種或種類的不同大小相對應，通過遙控調節受光光軸的高度。
全文摘要
一種側方多燈型在線內部品質檢查裝置,使用多個投光燈(21)從橫向對由輸送機輸送中的內部品質檢查對象物(F)集中投射光線,無論對象物(F)的大小或皮薄還是皮厚均可透過內部的透射光不受外干擾光的影響均可檢測出的受光機構(13)上設有白色電平校正裝置(35)。多個投光燈(21)將處于檢查位置(11)的對象物(F)的單側側面,由從橫向斜前到斜后的范圍內放射狀擴大地、各自不同的位置和角度向檢查位置(11)集中投射。在對透過對象物(F)另一側的透射光聚光的聚光鏡(31)的受光窗(313)到導入分光器的光纖入光面(321)之間設有關閉光的通路的光閘(33),在對象物(F)的檢查中心部通過檢查位置(11)時動作。使白色電平校正板(351)出沒于聚光鏡(31)的受光窗(313)的前面以進行校正。并且使品質基準物質(361)出沒于同一位置以對標準曲線的錯位加以補償。
文檔編號G01N21/59GK1357103SQ00809244
公開日2002年7月3日 申請日期2000年6月20日 優先權日1999年6月21日
發明者永吉淳廣 申請人:株式會社果實非破壞品質研究所