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技術 茶葉蒸度判定装置

出願人 カワサキ機工株式会社
発明者 増田進内田太山藤田龍一赤堀雄彦
出願日 1994年5月20日 (26年7ヶ月経過) 出願番号 1994-131090
公開日 1995年12月5日 (25年1ヶ月経過) 公開番号 1995-313059
状態 特許登録済
技術分野 茶・コーヒー
主要キーワード ベアリングブロック 台形ネジ 昇降ブラケット プロフィルメータ 測定平均値 暗室状態 エア吹出 発信波
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年12月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

目的

本発明は、茶葉の加工工程中に設けた色差計によって茶葉の色沢計測を行う新規な茶葉蒸度判定装置を提供する。

構成

本発明の茶葉蒸度判定装置1は、茶葉Aを蒸熱する蒸熱機Sの排出部と次工程との間に設けられるコンベヤB上に位置する茶葉Aに対して、上方より色差計4が臨むように位置し、コンベヤBと色差計4とのいずれか一方または双方が、茶葉Aと色差計4との距離が常に一定となるよう相対移動することを特徴とする。また色差計4は、コンベヤBに対して垂直方向摺動可能に設けられることを特徴とする。また色差計4の前段には、距離センサ3を具えることを特徴とする。またコンベヤBに向けて、エアを吹き付ける機構を具えることを特徴とする。また色差計4による測定値は、複数回の測定の平均値を出力し、この出力値を蒸熱機Sの制御情報としてフィードバックすることを特徴とする

概要

背景

概要

本発明は、茶葉の加工工程中に設けた色差計によって茶葉の色沢計測を行う新規な茶葉蒸度判定装置を提供する。

本発明の茶葉蒸度判定装置1は、茶葉Aを蒸熱する蒸熱機Sの排出部と次工程との間に設けられるコンベヤB上に位置する茶葉Aに対して、上方より色差計4が臨むように位置し、コンベヤBと色差計4とのいずれか一方または双方が、茶葉Aと色差計4との距離が常に一定となるよう相対移動することを特徴とする。また色差計4は、コンベヤBに対して垂直方向摺動可能に設けられることを特徴とする。また色差計4の前段には、距離センサ3を具えることを特徴とする。またコンベヤBに向けて、エアを吹き付ける機構を具えることを特徴とする。また色差計4による測定値は、複数回の測定の平均値を出力し、この出力値を蒸熱機Sの制御情報としてフィードバックすることを特徴とする

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効果

実績

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1件
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請求項1

茶葉蒸熱する蒸熱機の排出部と次工程との間に設けられるコンベヤ上に位置する茶葉に対して、上方より色差計が臨むように位置し、コンベヤと色差計とのいずれか一方または双方が、茶葉と色差計との距離が常に一定となるよう相対移動することを特徴とする茶葉蒸度判定装置

請求項2

前記色差計は、コンベヤに対して垂直方向摺動可能に設けられることを特徴とする請求項1記載の茶葉蒸度判定装置。

請求項3

前記色差計の前段には、距離センサを具えることを特徴とする請求項1または2記載の茶葉蒸度判定装置。

請求項4

前記コンベヤに向けて、エアを吹き付ける機構を具えることを特徴とする請求項1、2または3記載の茶葉蒸度判定装置。

請求項5

前記色差計による測定値は、複数回の測定の平均値を出力し、この出力値を蒸熱機の制御情報としてフィードバックすることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の茶葉蒸度判定装置。

技術分野

0001

本発明は加工ラインにおいて、その色沢計測する装置に関するものであり、特に従来複数枚茶葉を抽出し色差計によって一枚ずつ計測していた方法を、生茶葉の加工工程中に設けた色差計によって行うものである。

背景技術

0002

茶の色沢は栽培面では原葉熟度肥培管理良否などによって左右され、また加工面では蒸し具合など、更に再製時の火入れ度貯蔵状態の良否などによって大きく変動する。このため茶の色沢は原料の良否、製造の出来・不出来、及び保管適否を判断する茶の品質評価上の重要な指標の一つとなっている。なお色沢としては茶の色調及び色の明るさを検査するものであって、濃淡という色の特性だけでなく、茶の光沢、つやも問題となる。

0003

この茶の色沢の審査は従来鋭敏熟練した作業者目視による官能検査により行われていた。しかしながら、人間による官能検査では、審査結果が、調べる場所、その人の主観の差、あるいは調べる人の心身的な調子によって影響を受けることが避けられない。また特に茶葉に当たる照明自然光光線具合によって影響を受けるため、官能検査に加えて客観的に審査する科学的検査が望まれていた。そこで近時、色差計の普及に伴い、これを使用して茶葉の色沢を計測する試みがなされている。この計測方法は茶の色調及び色の明るさをX、Y、Zのように三刺激値で計測できる色差計を使用して、茶葉の中央部を一枚ずつ測定してこれの平均値を算出していた。また色差計によってハンターのL(明度)、a及びb(色相)の値を測定する。L値は値が大のとき明度が強いことを意味し、a値は値が正であって且つ大のとき赤度が強く、負であって且つ大のとき緑度が強いことを意味し、b値は値が正であって且つ大のとき黄度が強く、負であって且つ大のとき青度が強いことを意味する。また下記の数1で示される値は、値が大のとき彩度が強く、0のとき無彩色であることを意味する。

0004

0005

ところで上述のような機能を具えた色差計により、茶葉の色沢を数値的に捉えて製茶工程の制御を行うことは試みられているが、現状ではあくまで熟練者の官能検査の代替えの試みにとどまり、制御システム全体の構築は達成されていない。これは次のような技術的問題及び特性に起因しているのである。まずサンプ交換の問題がある。これは、茶葉の色沢にはむらがあるために複数回サンプルを交換して測定し、その平均値を出さなければならないため面倒であるという問題があり、しかもこの一回ごとの計測は、暗室状態として行わなければならないため極めて手間を要するものであった。このこともあって蒸熱機より排出された蒸熱後の茶葉を、ラインから取り出し、測定を人手によって行った後、測定結果に基づく蒸熱機の操作あるいは操作データの入力は人手によって別途行われており、両者の有機的な結合は実現していなかった。またセンサとサンプル間の距離の問題がある。これは、色差計は計測できる試料との距離が決まっているため、常に茶葉とセンサ部とを一定の距離に保つ必要があり、ラインにおいては常にこの距離が変動するため自動測定の実現は困難なものであった。また蒸熱後の茶葉は工場内の空気に触れると結露するため、結露により茶葉の正確な色沢が測定できず、人手で拭いた後に測定を行わなければならなかった。また茶葉を色差計で計測する場合、茶葉の葉脈部は蒸熱前と蒸熱後とでほとんど色沢が変わらないため、葉部と葉脈部とから成る茶葉全体の蒸し度の測定値不正確となってしまうため、葉脈部を切除して計測していた。またこのような計測結果に基づく蒸熱機の操作は、人手によって行われている。

0006

本発明はこのような背景を考慮してなされたものであって、茶の加工ラインにおいて、色差計と計測する茶葉との間の距離を適宜変動させることで茶葉の蒸し度の計測を連続的に行うことのできる、新規な茶葉蒸度判定装置の開発を試みたものである。

0007

すなわち請求項1記載の茶葉蒸度判定装置は、茶葉を蒸熱する蒸熱機の排出部と次工程との間に設けられるコンベヤ上に位置する茶葉に対して、上方より色差計が臨むように位置し、コンベヤと色差計とのいずれか一方または双方が、茶葉と色差計との距離が常に一定となるよう相対移動することを特徴とする。

0008

また請求項2記載の茶葉蒸度判定装置は、前記要件に加え、前記色差計は、コンベヤに対して垂直方向摺動可能に設けられることを特徴とする。

0009

更にまた請求項3記載の茶葉蒸度判定装置は、前記要件に加え、前記色差計の前段には、距離センサを具えることを特徴とする。

0010

更にまた請求項4記載の茶葉蒸度判定装置は、前記要件に加え、前記コンベヤに向けて、エアを吹き付ける機構を具えることを特徴とする。

0011

更にまた請求項5記載の茶葉蒸度判定装置は、前記要件に加え、前記色差計による測定値は、複数回の測定の平均値を出力し、この出力値を蒸熱機の制御情報としてフィードバックすることを特徴とする。

0012

まず請求項1記載の発明によれば、蒸熱機の排出部と次工程との間に設けられるコンベヤ上に位置する茶葉に対し、上方より色差計が臨むように位置し、コンベヤと色差計とのいずれか一方または双方が、茶葉と色差計との距離が常に一定となるよう相対移動するので、蒸熱後の茶葉の蒸し度をその色沢によって判断することができる。

0013

また請求項2記載の発明によれば、色差計がコンベヤに対して垂直方向に接近離反するので、コンベヤ上に位置する茶葉と色差計との距離を常に一定に保つことができる。

0014

更にまた請求項3記載の発明によれば、色差計の前段には距離センサを具えるので、コンベヤ上の茶葉の有無、更にコンベヤ上の茶葉の高さを測定することができる。

0015

更にまた請求項4記載の発明によれば、コンベヤに向けてエアを吹き付ける機構を具えるので、茶葉の周囲の雰囲気更新することができる。

0016

更にまた請求項5記載の発明によれば、色差計による測定値は、複数回の測定の平均値を出力し、この出力値を蒸熱機の制御情報としてフィードバックするので、茶葉の蒸し度の判断及び蒸熱機の制御を正確に行うことができる。

0017

以下本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明する。図中1は本発明の茶葉蒸度判定装置を示すもので、マイクロコンピュータ10が接続される。茶葉蒸度判定装置1から得られた複数の測定値はマイクロコンピュータ10で計算され、測定値の平均値が出力されるように構成されている。なお本発明の茶葉蒸度判定装置1はマイクロコンピュータ10を具えないで構成し、後述するライン全体を制御する制御盤8によって測定値を処理することもできる。

0018

以下本発明の茶葉蒸度判定装置1について説明する。茶葉蒸度判定装置1は茶葉Aを蒸熱する蒸熱機Sの排出部と次工程である粗揉機Rとの間に設けられるコンベヤBに臨んで上方に具えられ、昇降機構5により昇降される非接触式の色差計4と、距離センサ3と、前記コンベヤBの一部及び色差計4を覆って光を遮り暗室状態とするフード6とを具えて成る。また本発明の茶葉蒸度判定装置1の方向を、図1の正面図において蒸熱機Sのある左側を前方とし、右側を後方と定義する。

0019

以下各部材について説明する。まず昇降機構5について説明すると、コンベヤB上面のやや後方には両サイドから立ち上がる門状の支持フレーム52が具えられている。そして支持フレーム52の垂直部にはガイドレール53aとガイドレール53aを摺動自在なベアリングブロック53bとから成るリニアガイド53が二本平行に具えられている。そしてこれらリニアガイド53のベアリングブロック53bに昇降ブラケット51の両側面が固定して具えられ、上下に昇降自在に構成されている。一方、昇降ブラケット51の下面には下方に延びる台形ネジ54が具えられている。そしてこの台形ネジ54に螺合するナット54aを内面に固定して具えるウォームホイール55が、昇降機構支承台57にボールベアリング56で回転自在に保持されている。また昇降機構支承台57には、このウォームホイール55に噛み合うウォーム58aを有するウォームシャフト58が、ベアリングホルダ57aにより回転自在に保持されている。なおウォームシャフト58の一端にはモータ58bが具えられ、これを回転させることにより台形ネジ54が上下動して色差計4の高さを調節できるようにされている。モータ58bは回転角度が制御できることを要求されるため、本実施例においてはステップモータを用いる。前記した構成では、昇降機構5によって色差計4全体が上下するものとしたが、センサ部4Aを色差計4に対して分離可能とし、センサ部4Aのみが上下するような構成とすることもできる。

0020

次に色差計4についてまず概略的に説明する。色差計4は角箱状のもので、前方がセンサ部4Aとなっており、後方にマイクロコンピュータ10などが具えられている。センサ部4Aは上部に具えられる照明用光源であるキセノンランプ41と、その真下に具えられる投光部42と、この投光部42の後方に具えられる受光部43と、投光部42及び受光部43を覆うように具えられる保護ガラス44とから成る。

0021

以下投光部42及び受光部43について更に詳細に説明する。まず投光部42について説明すると、図3に拡大して示すようにキセノンランプ41の下方には拡散室42aが設けられ、そして拡散室42aの下端には拡散板42bが具えられ、更にその下方には投光レンズ42cが具えられている。また拡散板42bと投光レンズ42cとの中間付近には拡散板42bを通過した光を計測するための光源測定用ファイバ42dが具えられる。次に受光部43について説明すると、投光レンズ42cの後方には、蒸熱後の茶葉Aからの反射光のうち一定角度方向(本実施例では45°方向)の光を受光するための受光レンズ43aが具えられている。そして受光レンズ43aの斜め上方には遮光板43bが一例として三枚具えられ、測定面上の一定範囲(本実施例では直径14mmの円の範囲)の光のみ集光するように構成されている。そして遮光板43bの更に斜め上方には試料測定用ファイバ43cが臨まされている。

0022

そしてセンサ部4Aの後方にはキセノンランプ41を発光させる発光回路や、発光用電源回路、光源測定用ファイバ42d及び試料測定用ファイバ43cにより導かれた光を光量に比例した電流に変換するセンサ、そしてこの電流をA/D変換するコンバータ、またこのコンバータと接続されるマイクロコンピュータ10などが具えられる。

0023

次にフード6について説明すると、このものは色差計4を覆ってこの覆われたフード6内を暗室とするものである。形状は下方が開放した角箱状のもので、上面に把手61が具えられており、把手61を持って持ち上げ脱着することができる。

0024

また色差計4の左右にはそれぞれエア吹出機構2が設けられる。このものは通風胴21とダクト22とから成り、色差計4とともに昇降機構5によって昇降される。通風胴21にはダクト22が接続され、先端からエアを吹き出すように構成され、投光レンズ42cの中心を通り保護ガラス44下面から44mm下方の位置に向けて臨んでいる。このエアは、茶葉Aの周囲の雰囲気を更新するので、蒸熱後の茶葉Aへの結露を防止する。またダクト22は屈曲自在な素材(一例としてポリ塩化ビニル)により形成する。

0025

距離センサ3は図1に示すように色差計4の前段に、色差計4と同様にセンサ部31がコンベヤBに臨んで上方に支持フレーム32により固定されて具えられる。このものはコンベヤB上の茶葉Aの分布すなわちプロフィルを測定する公知のプロフィルメータであり、機械式サクシング方式、レーザー方式等適宜のものが適用される。本実施例においてはマイクロ波方式によるものを用い、コンベヤB上の茶葉Aまでの距離を測定する。距離センサ3の構造は図には詳細に示さないが、VHFの信号をSHFマイクロ波に乗せて送信アンテナからコンベヤ上の茶葉Aに向けて発射し、茶葉Aにより反射されたマイクロ波を受信アンテナによって受信する。この反射波復調して発信波との位相を比較することによってその遅延時間より茶葉A上面までの距離が測定される。

0026

以上が本発明の茶葉蒸度判定装置1の構成で、以下蒸熱機Sで蒸された茶葉Aの色沢を計測するときの使用方法を説明する。茶の加工ラインの初めの数段は、図1に示すように蒸熱機S、コンベヤB、粗揉機Rを縦列して構成されている。蒸熱機Sには適量の生の茶葉Aが投入され、制御盤8による制御によって適宜の蒸しがなされる。そして蒸熱機Sの次段にはコンベヤBが設けられ、茶葉Aを粗揉機Rへと運搬する。そして本発明の茶葉蒸度判定装置1は、このコンベヤB上に設けられ、茶葉Aの蒸し度を制御するための情報として茶葉Aの色沢を計測する。

0027

コンベヤB上の茶葉A上面の位置は、距離センサ3によって計測され、この値に基づいてモータ58bを回し、台形ネジ54の上下動により色差計4の高さを調節する。色差計4は、保護ガラス44下面から茶葉A上面までの距離が44mmの水平面が茶葉Aの色沢を正確に計測できる基準測定面となっているため、茶葉A上面の位置の変動に適合するように保護ガラス44下面から茶葉A上面までの距離を変える必要があるのである。また色差計4は、キセノンランプ41の光軸を中心とした直径約14mmの円の範囲を計測する。なおこの基準測定面から茶葉A上面の位置がずれると、そのずれた度合いに応じて測定誤差を生じる。

0028

前記したように、色差計4が昇降するための情報として、距離センサ3による距離測定が行われるのであるが、距離センサ3が測定したポイントが色差計4の測定範囲に到達するまでにはコンベアBの移動速度に応じた遅延時間が生ずる。このため昇降機構5のレスポンスを考慮にいれて、昇降機構5が昇降動作を開始するタイミングを遅らせる必要がある。このような処理はマイクロコンピュータ10によって行い、昇降機構5の昇降動作を行うものとする。

0029

以上のように色差計4の高さ調整が行われ、投光部42からの照明がコンベヤB上の茶葉A上面を照らすこととなる。またキセノンランプ41の光は投光レンズ42cから投光されるとともに、一部が光源測定用ファイバ42dへと導かれている。また茶葉Aに投光されて反射した光のうち、後方45°に反射した光が受光レンズ43aを通って、試料測定用ファイバ43cに導かれている。従って従来のように茶葉Aを一枚ずつ抽出して別途測定する必要がなく、茶の加工ラインにおいて茶葉Aの色沢測定がなされ、正確な色沢データを連続的に得ることができる。

0030

そして光源測定用ファイバ42dと試料測定用ファイバ43cとにより採光され、A/DコンバータによりA/D変換された茶葉Aの明度及び色相の測定値がマイクロコンピュータ10に送信される。マイクロコンピュータ10はあらかじめ入力された計算式に従い、色差計4から送信された測定値の平均値を算出し、この平均値を制御盤8へと伝送する。因みにこの平均値は請求項5に開示したように、複数回の測定の平均値を出力する。そして制御盤8は、この測定平均値を基に蒸熱機Sの蒸気量、蒸熱時間、または茶葉Aの蒸熱機Sへの投入量などを適宜制御する。

0031

なお色差計4の計測態様を図3のセンサ部4Aの左側面破断図に基づいて更に詳細に述べると、まずキセノンランプ41の光は拡散室42aで充分に拡散され、拡散板42bを通って投光レンズ42cに向かう。なお一部の光はこのとき光源測定用ファイバ42dに導かれる。そして投光レンズ42cによって下方の基準測定面にある茶葉Aに投光される。なおこのとき投光される光は一例として直径30mmの平行光である。そして茶葉Aに投光され反射した光のうち、後方45°方向に反射した光が、受光レンズ43aに向かう。そして受光レンズ43aを通った光は三枚の遮光板43bにより基準測定面上の直径約14mmの円の範囲の光のみ集光されて、試料測定用ファイバ43cに導かれる。

0032

そして光源測定用ファイバ42dと試料測定用ファイバ43cとに導かれた光は、それぞれ一例として2°視野分光感度を持つセンサにより光量に比例した電流に変換される。そしてこれらの電流がA/DコンバータでA/D変換されてマイクロコンピュータ10に送られる。マイクロコンピュータ10では、試料測定用ファイバ43cに導かれた光のデータと、光源測定用ファイバ42dに導かれた光のデータとから光源の微妙な変化による影響を補正した上で、明度及び色相値を算出する。因みにこの算出される計測値は、L値、a値及びb値(明度一つと色相値二つとの合計三つの値)の計測値である。そしてこれらの計測値がインターフェースを介して制御盤8に送信される。なお以上示した色差計4の構成及び計測態様は一実施例であり、茶葉の色沢を計測できるものなら種々の構成及び計測態様を有する色差計4を適用できる。そして制御盤8により前記計測値であるL値、a値及びb値から、適宜の蒸しを行うように蒸熱機Sを制御するのである。

0033

以上が本発明の基本実施例であるが、次のような形態を採ることもできる。すなわちディスプレイDを具えて本発明の茶葉蒸度判定装置1を構成することができる。液晶表示板を適用したディスプレイDを一例として制御盤8の前面に具えるのである。このようにした場合ディスプレイDにL値、a値、b値を表示し、またこの値に対応する「蒸気量を増加してください」「蒸気量を減少させてください」という蒸熱機Sの操作指示が表示されている。作業者はこの表示に従い蒸熱機Sの調節操作を行えばよい。なおもちろん蒸熱機Sの操作指示は蒸気量を何パーセント増加あるいは減少するなどのように、平均値と理想色沢値との差の大小に応じてもっと具体的に表示するようにプログラムしておいてもよい。またその他、蒸熱機Sへの茶葉Aの投入量の指示や、蒸し時間の指示が表示されるようにプログラムしておくようにしても構わない。なお前記基本実施例の茶葉蒸度判定装置1の構成にマイクロコンピュータ10を含めていないマイクロコンピュータ10のプログラムも以上のように蒸熱機Sの操作指示が表示されるようにしておいても構わない。

0034

また昇降機構5の具体的な構成は上記実施例で示したウォームホイール55とウォーム58aとのウォームギヤを使用したもののほか、ラックピニオン機構ボールネジ機構ワイヤで吊るし持つようにしてワイヤをモータで巻き取る機構、更にアクチュエータを用いる等して色差計4を昇降するなど、適宜の公知の昇降機構を適用できる。

発明の効果

0035

まず請求項1記載の発明によれば、蒸熱機Sの排出部と次工程との間に設けられるコンベヤB上に位置する茶葉Aに対し、上方より色差計4が臨むように位置するので、茶の製造ラインの一部において蒸熱後の茶葉Aの蒸し度をその色沢によって判断することができる。

0036

また請求項2記載の発明によれば、色差計4がコンベヤBに対して垂直方向に接近離反するので、コンベヤB上に位置する茶葉Aと色差計4との距離は常に一定に保つことができ、誤差の少ない測定ができる。

0037

更にまた請求項3記載の発明によれば、色差計4の前段には距離センサ3を具えるので、コンベヤB上の茶葉Aの有無、更にコンベヤB上の茶葉Aの高さを測定することができ、コンベヤB上に位置する茶葉Aと色差計4との距離は常に測定系固有一定値に保つことができ、誤差の少ない測定ができる。

0038

更にまた請求項4記載の発明によれば、コンベヤBに向けてエアを吹き付ける機構を具えるので、茶葉Aの周囲の雰囲気を更新することができ、結露を防止するため蒸し度の真値を測定することができる。

0039

更にまた請求項5記載の発明によれば、色差計4による測定値は、複数回の測定の平均値を出力するので、測定回数が多い分蒸熱前と蒸熱後とでほとんど色沢が変わらない葉脈部aの影響が軽減され、茶葉Aの蒸し度の判断が正確に成される。

図面の簡単な説明

0040

図1本発明の茶葉蒸度判定装置が茶の製造ラインに組み込まれた使用状態を示す正面図である。
図2同上茶葉蒸度判定装置の一部の分解斜視図である。
図3センサ部の構造と、センサ部とコンベヤ上の茶葉の位置関係示す左側面破断図である。
図4センサ部及び昇降機構を示す背面図である。

--

0041

1茶葉蒸度判定装置
2エア吹出機構
3距離センサ
4色差計
4Aセンサ部
5昇降機構
6フード
8制御盤
10マイクロコンピュータ
21通風胴
22ダクト
31 センサ部
32支持フレーム
41キセノンランプ
42投光部
42a拡散室
42b拡散板
42c投光レンズ
42d光源測定用ファイバ
43受光部
43a受光レンズ
43b遮光板
43c試料測定用ファイバ
44保護ガラス
51昇降ブラケット
52 支持フレーム
53リニアガイド
53aガイドレール
53bベアリングブロック
54台形ネジ
54aナット
55ウォームホイール
56ボールベアリング
57 昇降機構支承台
57aベアリングホルダ
58ウォームシャフト
58aウォーム
58bモータ
61把手
62前面扉
63背面扉
A 茶葉
a葉脈部
Bコンベヤ
Dディスプレイ
R 粗揉機
S蒸熱機

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