JP4454415B2

JP4454415B2 - 物品の硬度測定装置および物品の硬度測定方法

Info

Publication number: JP4454415B2
Application number: JP2004197341A
Authority: JP
Inventors: 均大竹
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Kinzoku Co Ltd
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2005172791A

Description

本発明は、物品、例えば、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物品の硬度測定装置および物品の硬度測定方法に関する。

従来より、物品、特に、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。

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。

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。

このため、従来より、物品に対して、加速度計（加速度センサー）で硬さを測定することが行われている。すなわち、特許文献１（特開２００１−１３３３７５号公報）に開示されるように、加速度計で硬さを測定する時は、物体に衝突させてそのときの信号波形のピークで計測されている。
特開２００１−１３３３７５号公報

しかしながら、このような従来の加速度センサーを用いた硬度測定方法では、以下のような問題がある。
すなわち、図２６に示したように、このような従来の加速度センサーを用いて、硬度の異なるゴムで作製した基準物を測定した際には、測定値のピークの大きさが、加速度センサーが基準物に当接する強さに依存してしまうことになる。なお、図２６中、ゴムの硬さ４０、５０、６０（ＪＩＳＫ６２５３、単位なし）は、数字に比例して硬いものを示している。

従って、従来の加速度センサーを用いた硬度測定方法では、加速度センサーが被測定物品に当接する強さの違い、当接する角度の違いによって、条件が異なってしまい、測定ごとに測定誤差の要因となり、正確な硬度測定が実施できないことになる。また、従来の加速度センサーを用いた硬度測定方法では、加速度センサーが被測定物品に当接させる強さによっては、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合には、青果類の表面を破壊することになり、青果類を破棄しなければならず、測定効率が低下することになる。

本発明は、このような現状に鑑み、物品に対して、当接する強さの違い、当接する角度の違いによって、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能であり、しかも、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能な物品の硬度測定装置および物品の硬度測定方法を提供
することを目的とする。

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されたものであって、本発明の物品の硬度測定装置は、物品の硬度を測定する物品の硬度測定装置であって、
被測定物品に対して当接させるセンサー部材と、
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーと、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第１のセンサーによる第１のセンサー出力と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力とによって、
前記被測定物品の硬度を識別する硬度識別制御部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法は、物品の硬度を測定する物品の硬度測定方法であって、
被測定物品に対して当接させるセンサー部材と、
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーとを備えた物品の硬度測定装置を用いて、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第１のセンサーによる第１のセンサー出力と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力とによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。

このように構成することによって、センサー部材に感度軸をそろえて、感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーとが配置されているので、これらのセンサーが被測定物品に対して当接する、強さの違い、角度の違いがなく測定条件が同一であるため、第１のセンサーによる第１のセンサー出力と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力は、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能である。

また、本発明では、前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサー容量の異なる同一種類のセンサーから構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、例えば、加速度センサー、加重センサーなどにおいて、センサー容量の異なる同一種類のセンサーを、第１のセンサー、第２のセンサーとして用いることによって、センサーの容量の違いによる応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

従って、センサー部材を被測定物品に当接させる強さを、触れる程度まで弱めても測定が可能であるので、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能である。すなわち、当接させる力に関係なく、被測定物品に触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。

また、本発明では、前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサー容量が同じで、応答特性の異なる同一種類のセンサーから構成されていることを特徴とする。

この場合、第１のセンサーと第２のセンサーのセンサー容量が同じであっても、応答特
性、例えば、センサーの応答周波数を異なるようにすることによって、応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

また、本発明では、前記応答特性の異なる同一種類のセンサーが、応答特性の低い方のセンサーの応答特性が、１０ｈｚ〜１０００ｈｚ、高い方のセンサーの応答特性が、１Ｋｈｚ〜１０Ｋｈｚの範囲にあることを特徴とする。

このような範囲に、第１のセンサーと第２のセンサーの応答周波数があれば、応答特性の違いの比から硬さを測定することができ、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

このように、第１のセンサーと第２のセンサーの応答周波数を異なるようにする方法としては、公知の方法が採用可能であり、特に限定されるものではないが、例えば、フィルター回路によって電気的に第１のセンサーと第２のセンサーの応答周波数を異なるように設定する方法、センサーを受けるアンプの応答特性を変更する方法、ソフトウェアーによるフィルターなどを用いることができる。

また、本発明では、前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサーの種類が異なるセンサーから構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、第１のセンサー、第２のセンサーとして、例えば、加速度センサーと加重センサーを用いることによって、センサーの種類の相違による応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

また、本発明では、前記センサーが、加速度センサー、または加重センサーであることを特徴とする。
このように構成することによって、
（１）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加速度センサーでセンサー容量の異なる場合、
（２）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加重センサーでセンサー容量の異なる場合、
（３）第１のセンサー、第２のセンサーとして、加速度センサーと加重センサーを用いる場合
（４）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加速度センサーでセンサー容量が同じで、応答特性が異なる場合、
（５）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加重センサーでセンサー容量が同じで、応答特性が異なる場合、
のいずれの場合においても、当接させる力に関係なく、被測定物品に触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。

なお、このような加速度センサー、加重センサーを用いるほか、速度計により速度を計測するようにしてもよい。すなわち、加速度センサーを積分して（加速度センサーによる出力を加算して）、例えば、ロータリーエンコーダーのパルスから演算して、速度を計測
するようにしてもよい。

また、本発明の物品の硬度測定装置では、前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形との比を比較することによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形との比を比較することによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。

このように第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形との比を比較するので、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

また、本発明の物品の硬度測定装置では、前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。

すなわち、第１のセンサーＳ１、第２のセンサーＳ２の信号波形から算出して、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットをする。

これにより、例えば、上記の図２６に用いたのと同様の硬度の異なるゴムで作製した基準物、４０、５０、６０を測定すると、図６、図７、図８のグラフに示されるような特徴が現れる。

この場合、図６、図７、図８のグラフにおいて、波形が２つづつあるのは、大きい方（Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）が強く当接させた場合、小さい方（Ｗ４０、Ｗ５０、Ｗ６０）が弱く当接させた場合である。これらのグラフから明らかなように、やわらかい基準物の方が、波形が丸みをおびているのが解る。従って、硬さの測定にこの特徴を使用すれば、被測定物品の硬度を測定することができる。

また、図６、図７、図８のグラフのいずれにおいても、強く当接させた場合（Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）に比べて、弱く当接させた場合（Ｗ４０、Ｗ５０、Ｗ６０）は、面積が小さくなってあらわれているが相似形であることが解る。

従って、このグラフを用いれば、当接させる力に関係なく、被測定物品に触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。
また、本発明の物品の硬度測定装置では、前記硬度識別制御部が、前記Ｙ軸の最大値の２０％から９０％におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、前記Ｙ軸の最大値の２０％から９０％におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。
このようにＹ軸の最大値の２０％から９０％におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として用いれば、硬さとの相関が良好であるので、正確な硬度を測定することが可能である。

より詳細には、センサー出力信号の飽和直後と立下り最後を除いた区間、例えば、Ｙ軸の最大値の２０％から９０％におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として、被測定物品の硬度を識別するのが好ましい。

また、本発明の物品の硬度測定装置では、前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力のピークのピーク時が、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における出力開始時になるように、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形をタイムシフトすることによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力のピークのピーク時が、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における出力開始時になるように、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形をタイムシフトすることによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。

すなわち、例えば、上記の図２６に用いたのと同様の硬度の異なるゴムで作製した基準物、４０、５０、６０、７０を測定すると、図１７のグラフに示されるような特徴が現れる。

この場合、図１７のグラフに示したように、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力（信号波形）は、４０ｘ、５０ｘ、６０ｘ、７０ｘであり、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力（信号波形）は、４０ｙ、５０ｙ、６０ｙ、７０ｙであり、時間軸が一致しているので、これらのピークを、例えば、ＣＲＴ（表示装置）上などで判断するのが困難であり、瞬時に硬度の相違を識別することができない。

このため、図１８のグラフに示したように、被測定物品の最も硬いもの、この場合には、７０の基準物に、センサー部材を当接させた場合の第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力の信号波形７０ｘのピーク７０ｘｐにおける時間Ｔｘｐに、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力の信号波形７０ｙの出力開始時になるように、すなわち、出力開始点７０ｘｐ-０が、時間Ｔｘｐに位置するように、第２のセンサーＳ２による第２
のセンサー出力Ｓ２の信号波形を全てタイムシフトする（図１８の矢印Ａ参照）。

このようにすれば、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力（信号波形）は、４０ｘ、５０ｘ、６０ｘ、７０ｘであり、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力（信号波形）は、４０ｙ、５０ｙ、６０ｙ、７０ｙであり、これらのピークを、例えば、ＣＲＴ（表示装置）上などで判断するのが容易であり、瞬時に硬度の相違を識別することができる。

なお、このようなタイムシフトは、物理的には意味はないものではあるが、このように第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力のピークのピーク時が、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における出力開始時になるように、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形をタイムシフトすることによって、解析が容易になり、またアルゴリズムの作成が容易となる。

また、本発明の物品の硬度測定装置では、このように第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力Ｓ２の信号波形を全てタイムシフトするとともに、前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、このように第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力Ｓ２の信号波形を全てタイムシフトするとともに、前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。

すなわち、上記の図１８のグラフのように、出力開始点７０ｘｐ-０が、時間Ｔｘｐに
位置するように、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力Ｓ２の信号波形を全てタイムシフトする。

そして、この図１８のグラフにおいて、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力４０ｘ、５０ｘ、６０ｘ、７０ｘをＸ軸に、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力４０ｙ、５０ｙ、６０ｙ、７０ｙを、Ｙ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすると、図１９のグラフのようになる。すなわち、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力の信号波形の急峻に変化する部分と、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力の信号波形のなだらかに変化する部分がｘ−ｙ座標にプロットできる（図１９のＲ４０、Ｒ５０、Ｒ６０、Ｒ７０）。

従って、この図１９のグラフのＲ４０、Ｒ５０、Ｒ６０、Ｒ７０から、例えば、ＣＲＴ（表示装置）上などで判断するのが容易であり、瞬時に硬度の相違を識別することができる。

また、本発明の物品の硬度測定装置では、前記硬度識別制御部が、前記Ｘ−Ｙプロットされたグラフが、略直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、前記Ｘ−Ｙプロットされたグラフが、略直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。

すなわち、上記の図１９に示したグラフでは、Ｒ４０、Ｒ５０、Ｒ６０、Ｒ７０が、直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺、Ｒ４０ｓ、Ｒ５０ｓ、Ｒ６０ｓ、Ｒ７０ｓの傾きによって、測定物品の硬度を識別することができる。

また、本発明の物品の硬度測定装置では、前記硬度識別制御部が、前記Ｘ−Ｙプロットされた略直角三角形状のグラフのＹ軸の頂点から所定の割合だけ小さいＹ軸値の範囲の略
直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、前記Ｘ−Ｙプロットされた略直角三角形状のグラフのＹ軸の頂点から所定の割合だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする。

すなわち、上記の図２０に示したグラフでは、Ｒ４０、Ｒ５０、Ｒ６０、Ｒ７０が、直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺、Ｒ４０ｓ、Ｒ５０ｓ、Ｒ６０ｓ、Ｒ７０ｓの傾きによって、測定物品の硬度を識別する。

この場合、図２０のグラフに示したように（図２０のグラフの場合には、基準物７０を示している）、Ｙ軸の頂点から所定の割合（図２０のグラフの場合には、９０％）だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するようにすれば良い。

この範囲の斜辺Ｒ４０ｓ、Ｒ５０ｓ、Ｒ６０ｓ、Ｒ７０ｓの傾きであれば、硬さとの相関が良好であり、正確な硬度を測定することが可能である。なお、この斜辺の傾き測定の範囲は、センサーの応答速度によってこの％は変わるものである。

また、本発明の物品の硬度測定装置では、前記硬度識別制御部が、Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように、前記センサー部材を被測定物品に対して当接させた際の当接時における力による補正処理をするように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法では、前記Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように、前記センサー部材を被測定物品に対して当接させた際の当接時における力による補正処理をするように構成されていることを特徴とする。

すなわち、図６、図７、図８のグラフのいずれにおいても、強く当接させた場合（Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）に比べて、弱く当接させた場合（Ｗ４０、Ｗ５０、Ｗ６０）は、面積が小さくなってあらわれているが相似形である。

従って、図６、図７、図８のグラフにおいて、大きさを補正処理（規格化）することによって、これらのグラフの硬さの特徴によって、硬度を識別することができる。
すなわち、このような補正処理（規格化）には、Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように演算処理を行えばそれぞれ、図９、図１０、図１１のグラフにおいて、強く当接させた場合（Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）と、弱く当接させた場合（Ｗ４０、Ｗ５０、Ｗ６０）のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

なお、このような処理は、タイムシフト処理を行い、Ｘ−Ｙプロットした図２２〜図２４に示したようなグラフにおいても同様に補正処理が可能である（図示せず）。
従って、センサー部材を被測定物品に当接させる強さを、触れる程度まで弱めても測定が可能であるので、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能である。すなわち、当接させる力に関係なく、被測定物品に触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。

また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記センサー部材が、被測定物品に対して当接して被測定物品の硬度を測定する前に、前記センサー部材が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、前記基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記センサー部材が、被測定物品に対して当接して被測定物品の硬度を測定する前に、前記センサー部材を、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接させて、前記基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うことを特徴とする。

このように構成することによって、センサー部材が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うので、例えば、周囲の環境温度、湿度、硬度測定装置自体の特性などの経時変化による変動を補正することができ、より正確に硬度測定を実施することができる。

また、本発明の物品の硬度測定装置は、前記基準硬度部材の温度を測定する測温装置を備え、
前記測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の物品の硬度測定方法は、前記基準硬度部材の温度を測定する測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うことを特徴とする。

このように、基準硬度部材の温度を測定する測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うので、基準硬度部材自体の温度特性を考慮することができるので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって影響されることなく、正確な硬度を測定することができる。

本発明によれば、物品に対して、当接する強さの違い、当接する角度の違いによって、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能であり、しかも、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能である。

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、本発明の物品の硬度測定装置の概略正面図、図２は、図１の物品の硬度測定装置のＩ方向の概略図、図３は、センサー部材の拡大図、図４は、図１の物品の硬度測定装置の使用状態を示す概略図である。

図１〜図３において、１０は全体で本発明の物品の硬度測定装置（以下、単に「硬度測定装置」と言う）を示している。
図１に示したように、硬度測定装置１０は、図示しない軸支機構に軸支された回動軸１２を備えており、この回動軸１２にアーム部材１４が、この回動軸１２の回転に伴って、回動するように固定されている。そして、このアーム部材１４には、その先端にセンサー部材１６が装着されている。

このセンサー部材１６には、例えば、果実、野菜などの青果類などの被測定物品Ｂに当接する部分に、接触部材１８が備えられている。また、センサー部材１６の内部には、図４に示したように、接触部材１８側に、第１のセンサーＳ１が設けられるとともに、この第１のセンサーＳ１と感度軸をそろえて配置した第２のセンサーＳ２が配置されている。

この場合、これらの第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２とは、接触部材１８の当接面２０側に、感度方向が位置するように配置されている。
一方、回動軸１２には、回動駆動機構としてステッピングモータ２２が、回動軸１２を回転するように装着されているとともに、その反対側に、回動角度を検出するためのエンコーダー２４が装着されている。

さらに、これらの第１のセンサーＳ１、第２のセンサーＳ２、ステッピングモータ２２、エンコーダー２４は、ＣＰＵなどの被測定物品Ｂの硬度を識別するための制御機構である硬度識別制御部２６に接続されている。

この場合、第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２とは、感度の異なる２つのセンサーから構成されている。
このような感度の異なる２つの第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２としては、センサー容量の異なる同一種類のセンサーから構成されているのが好ましい。

すなわち、例えば、加速度センサー、加重センサーなどにおいて、センサー容量の異なる同一種類のセンサーを、第１のセンサーＳ１、第２のセンサーＳ２として用いることによって、センサーの容量の違いによる応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材１６が被測定物品Ｂに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できることになる。

また、このような感度の異なる２つの第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２としては、センサーの種類が異なるセンサーから構成されているのが好ましい。
すなわち、第１のセンサーＳ１、第２のセンサーＳ２として、例えば、加速度センサーと加重センサーを用いることによって、センサーの種類の相違による応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材１６が被測定物品Ｂに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

また、第１のセンサーＳ１、第２のセンサーＳ２として、感度の異なる２つの第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２が、センサー容量が同じで、応答特性の異なる同一種類のセンサーから構成しても良い。

この場合、第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２のセンサー容量が同じであっても、応答特性、例えば、センサーの応答周波数を異なるようにすることによって、応答特性の違いの比から硬さを測定するので、センサー部材１６が被測定物品Ｂに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

また、この場合、このような応答特性の異なる同一種類のセンサーが、応答特性の低い方のセンサーの応答特性が、１０ｈｚ〜１０００ｈｚ、高い方のセンサーの応答特性が、１Ｋｈｚ〜１０Ｋｈｚの範囲にあるように設定するのが望ましい。

このような範囲に、第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２の応答周波数があれば、応答特性の違いの比から硬さを測定することができ、センサー部材１６が被測定物品Ｂに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

このように、第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２の応答周波数を異なるようにする方法としては、公知の方法が採用可能であり、特に限定されるものではないが、例えば、フィルター回路によって電気的に第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２の応答周波数を異なるように設定する方法、センサーを受けるアンプの応答特性を変更する方法、ソフトウェアーによるフィルターなどを用いることができる。

従って、このような感度の異なる２つの第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２の組み合わせとしては、
（１）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加速度センサーでセンサー容量の異なる場合、
（２）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加重センサーでセンサー容量の異なる場合、
（３）第１のセンサー、第２のセンサーとして、加速度センサーと加重センサーを用いる場合
（４）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加速度センサーでセンサー容量が同じで、応答特性が異なる場合、
（５）第１のセンサー、第２のセンサーとして、いずれも加重センサーでセンサー容量が同じで、応答特性が異なる場合、
があり、いずれの場合においても、当接させる力に関係なく、被測定物品Ｂに触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。

従って、センサー部材１６を被測定物品Ｂに当接させる強さを、触れる程度まで弱めても測定が可能であるので、破損損傷しやすい物品、例えば、青果類などを測定する場合においても、青果類の表面を破壊することなく、物品に対して、触れる程度の当接によって、正確な硬度の測定が可能である。すなわち、当接させる力に関係なく、被測定物品に触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。

なお、このような加速度センサー、加重センサーを用いるほか、速度計により速度を計測するようにしてもよい。すなわち、加速度センサーを積分して（加速度センサーによる出力を加算して）、例えば、ロータリーエンコーダーのパルスから演算して、速度を計測するようにしてもよい。

このように構成される硬度測定装置１０は、図４に示したように、硬度識別制御部２６からの制御によって、ステッピングモータ２２の駆動によって、初期位置から図４の矢印で示したように、被測定物品Ｂに接近する方向に一定の速度で、アーム部材１４が回動することによって、その先端のセンサー部材１６の接触部材１８の当接面２０が、被測定物品Ｂに当接するようになっている。

この当接の際に、センサー部材１６の内部に配置した第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力と、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力とによって、被測定物品Ｂの硬度を識別するようになっている。

このように構成することによって、センサー部材１６に感度軸をそろえて、感度の異なる２つの第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２とが配置されているので、これらのセンサーＳ１、Ｓ２が被測定物品Ｂに対して当接する、強さの違い、角度の違いがなく測定条件が同一であるため、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力と、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力は、測定条件が異なることなく、測定毎に測定誤差がなく、安定して正確な硬度測定が可能である。

以下に、このような硬度の識別方法について説明する。
（Ａ）タイムシフトを用いない硬度識別方法について：
なお、以下については、特に、言及しないが、下記の処理は、硬度識別制御部２６において自動的に演算処理されるようになっている。

また、この実施例の第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とは、いずれも加速度センサーを用いており、第１のセンサーＳ１の方が、センサー容量が小さく、応答が速く、第２のセンサーＳ２の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いものを用いている。

先ず、センサー部材１６の接触部材１８の当接面２０が、被測定物品Ｂに当接した際には、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力（信号波形Ｗ１）と、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力（信号波形Ｗ２）は、図５に示したような波形になる。

この場合、第１のセンサーＳ１の方が、センサー容量が小さく、応答が速いので、第１のセンサー出力（信号波形Ｗ１）のピークが早く、第２のセンサーＳ２の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いので、第２のセンサー出力（信号波形Ｗ２）ピークが遅くなっている。

この図５において、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力（信号波形Ｗ１）における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力（信号波形Ｗ２）をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをする。

すなわち、第１のセンサーＳ１、第２のセンサーＳ２の信号波形Ｗ１、Ｗ２から算出して、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットをする。

このようＸ−Ｙプロットを、例えば、上記の図２６に用いたのと同様の硬度の異なるゴムで作製した基準物、４０、５０、６０について測定して実施すると、図６、図７、図８のグラフに示されるような特徴が現れる。

この場合、図６、図７、図８のグラフにおいて、波形が２つづつあるのは、大きい方（Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）が強く当接させた場合、小さい方（Ｗ４０、Ｗ５０、Ｗ６０）が弱く当接させた場合である。

これらのグラフから明らかなように、やわらかい基準物の方（図６のグラフのＳ４０、Ｗ４０）が、波形が丸みをおびているのが解る。従って、硬さの測定にこの特徴を使用すれば、被測定物品の硬度を測定することができる。

従って、このグラフを用いれば、当接させる力に関係なく、被測定物品Ｂに触れるだけで硬さの測定が可能な高感度硬度センサーを提供することが可能である。
そして、図６、図７、図８のグラフのいずれにおいても、強く当接させた場合（Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）に比べて、弱く当接させた場合（Ｗ４０、Ｗ５０、Ｗ６０）は、面積が小さくなってあらわれているが相似形である。

従って、図６、図７、図８のグラフにおいて、大きさを補正処理（規格化）することによって、これらのグラフの硬さの特徴によって、硬度を識別することができる。
すなわち、このような補正処理（規格化）には、Ｙ軸における第２のセンサーの第２の
センサー出力の最大値が１００となるように演算処理を行えばそれぞれ、図９、図１０、図１１のグラフにおいて、強く当接させた場合（Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０）と、弱く当接させた場合（Ｗ４０、Ｗ５０、Ｗ６０）のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材１６が被測定物品Ｂに当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

これらの図９〜図１１の図を纏めれば、図１２のようなグラフになる。
この図１２のグラフにおいて、Ｙ軸の最大値の２０％から９０％の範囲（点線と矢印Ｃで示した範囲）におけるＸ軸の値（矢印で示したＸ４０、Ｘ５０、Ｘ６０）を硬さの測定指標として用いれば、図１３のグラフに示したように、硬さとの相関が良好（相関係数０．９８６）であるので、正確な硬度を測定することが可能である。

より詳細には、図１２の矢印Ｃで示したように、センサー出力信号の飽和直後と立下り最後を除いた区間、例えば、Ｙ軸の最大値の２０％から９０％におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として、被測定物品の硬度を識別するのが好ましい。

また、この場合、以下のように硬度識別を行えば、測定の際に、センサーに残存するヒステリシスの影響や、温度などの外部の環境による影響などによって、波形が測定の度に微妙にずれても、正確な硬度測定ができる。

すなわち、図１４に示したように、各グラフ（Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０）において、立ち上がり部分の所定のＹ軸の％（図１４では６０％）の硬度解析開始基準点Ａ４０、Ａ５０、Ａ６０から、立ち上がり終点であるＹ軸の最大値近傍の％（図１４では１００％）における硬度解析終端基準点Ｂ４０、Ｂ５０、Ｂ６０までをそれぞれ利用すれば良い。

すなわち、図１４に示したように、硬度解析開始基準点Ａ４０、Ａ５０、Ａ６０から、硬度解析終端基準点Ｂ４０、Ｂ５０、Ｂ６０までの任意の点までのベクトル群Ｃ４０、Ｃ５０、Ｃ６０の角度の平均値と標準偏差を用いれば、これが硬度に相当することになる。

このような方法によって、硬度を識別すれば、硬度解析開始基準点Ａ４０、Ａ５０、Ａ６０が、それぞれの波形上に存在するため、センサーに残存するヒステリシスの影響や、温度などの外部の環境による影響などによって、測定の度に波形が微妙にずれても、その影響を受けることがなく、正確な硬度識別を行うことができる。

なお、この場合、硬度解析開始基準点Ａ４０、Ａ５０、Ａ６０としては、Ｙ軸の％は特に限定されるものではないが、好ましくは、２０〜８０％とするのが望ましく、硬度解析終端基準点Ｂ４０、Ｂ５０、Ｂ６０としては、Ｙ軸の％が、好ましくは、８０％〜１００％とするのが望ましい。

また、ベクトル群Ｃ４０、Ｃ５０、Ｃ６０のそれぞれのベクトルをサンプルする数としては、特に限定されるものではないが、正確な硬度識別を行うためには、好ましくは、それぞれ１０程度のベクトルをサンプルして、角度と標準偏差を得るのが望ましい。

また、図１４と同様にして、図１５に示したように、各グラフ（Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０）において、立ち下がり部分の所定のＹ軸の％（図１５では８０％）の硬度解析開始基準点Ｄ４０、Ｄ５０、Ｄ６０から、立ち下がり終点であるＹ軸の最小値近傍の％（図１５では２０％）における硬度解析終端基準点Ｅ４０、Ｅ５０、Ｅ６０までのベクトル群Ｃ４０、Ｃ５０、Ｃ６０をそれぞれ利用しても良い。

なお、この場合、硬度解析開始基準点Ｄ４０、Ｄ５０、Ｄ６０としては、Ｙ軸の％は特
に限定されるものではないが、好ましくは、９０〜６０％とするのが望ましく、硬度解析終端基準点Ｅ４０、Ｅ５０、Ｅ６０としては、Ｙ軸の％が、好ましくは、２０％〜４０％とするのが望ましい。

なお、図１５において、グラフＧ６０についてのみ示したが、このグラフＧ６０の曲線上に沿ったベクトル群、すなわち、硬度解析開始基準点Ｄ４０、Ｄ５０、Ｄ６０から、立ち下がり終点であるＹ軸の最小値近傍の％（図１５では２０％）における硬度解析終端基準点Ｅ４０、Ｅ５０、Ｅ６０までのベクトル群を用いてもよい。

なお、この（Ａ）の実施例では、図５の場合には、第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とは、いずれもセンサー容量の異なる加速度センサーを用いた場合を示しており、図６〜図１６の場合には、第１のセンサーＳ１として、加速度センサー、第２のセンサーＳ２として、加重センサーを用いた場合を示している。

しかしながら、第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とは、いずれもセンサー容量の異なる加速度センサーを用いた場合、センサー容量の異なる加重センサーを用いた場合、加速度センサーと加重センサーを用いた場合のいずれの場合でも、基本的には同様な原理で硬度を測定することができる。

例えば、図１６に示したのは、第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とで、２つのセンサーの応答速度が近い場合のＸ−Ｙプロットしたグラフであるが、この場合には、グラフの傾き線Ｃと垂直な線Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）の幅Ｅ（Ｅ１、Ｅ２）を硬度の識別の指標とすればよい。

（Ｂ）タイムシフトを用いた硬度識別方法（センサー容量の異なる同一種類のセンサーを用いた場合）について：
以下に、上記のような硬度測定方法とは別の実施例のタイムシフトを用いた硬度測定について説明する。

なお、この実施例の第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２も、いずれも加速度センサーを用いており、第１のセンサーＳ１の方が、センサー容量が小さく、応答が速く、第２のセンサーＳ２の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いものを用いている。

この実施例の硬度測定方法では、例えば、上記の図２６に用いたのと同様の硬度の異なるゴムで作製した基準物、４０、５０、６０、７０を測定すると、図１７のグラフに示されるような特徴が現れる。

このため、図１８のグラフに示したように、被測定物品の最も硬いもの、この場合には、７０の基準物に、センサー部材を当接させた場合の第１のセンサーＳ１による第１のセ
ンサー出力の信号波形７０ｘのピーク７０ｘｐにおける時間Ｔｘｐに、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力の信号波形７０ｙの出力開始時になるように、すなわち、出力開始点７０ｘｐ-０が、時間Ｔｘｐに位置するように、第２のセンサーＳ２による第２
のセンサー出力Ｓ２の信号波形を全てタイムシフトする（図１８の矢印Ａ参照）。

さらに、この図１８のグラフにおいて、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力４０ｘ、５０ｘ、６０ｘ、７０ｘをＸ軸に、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力４０ｙ、５０ｙ、６０ｙ、７０ｙを、Ｙ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすると、図１９のグラフのようになる。すなわち、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力の信号波形の急峻に変化する部分と、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力の信号波形のなだらかに変化する部分がｘ−ｙ座標にプロットできる（図１９のＲ４０、Ｒ５０、Ｒ６０、Ｒ７０）。

すなわち、Ｒ７０の場合について説明すれば、図１８において、時間Ｔ０に相当するのは、図１９において、第１のセンサーの出力および第２のセンサーの出力とが０であるので、Ｒ０点である。そして、図１８において、時間Ｔｘｐの箇所では、第１のセンサー出力は、７０ｘｐで最大値で、第２のセンサー出力が０であるので、図１９においては、Ｒｘｐ点（略三角形の頂点である）に相当する。

さらに、図１８において、時間Ｔ１の点は、図１９においては、Ｒ１点に相当し、略三角形の斜辺上に位置する。そして、図１８において、時間Ｔ２では、第１のセンサーの出力は、０であり、第２のセンサー出力が７０ｘ２で、最大値であるので、図１９においては、Ｒｘ２点（略三角形の右端の頂点である）に相当する。

そして、時間が経過するとともに、第１のセンサー出力は０のままで、第２のセンサーー出力が、図１８のＲで示したように、低下していくので、図１９のＲ０点に戻ることになる。

ところで、図１９に示したグラフでは、Ｒ４０、Ｒ５０、Ｒ６０、Ｒ７０が、直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺、Ｒ４０ｓ、Ｒ５０ｓ、Ｒ６０ｓ、Ｒ７０ｓの傾きによって、測定物品の硬度を識別することができる。

この場合、図２０のグラフに示したように（図２０のグラフの場合には、基準物７０を示している）、Ｙ軸の頂点から所定の割合（図２０のグラフの場合には、９０％の点Ｐ１における斜辺の傾き）だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するようにすれば良い。

この範囲の斜辺Ｒ４０ｓ、Ｒ５０ｓ、Ｒ６０ｓ、Ｒ７０ｓの傾きであれば、硬さとの相関が良好であり、正確な硬度を測定することが可能である。
なお、この斜辺の傾き測定の範囲は、センサーの応答速度によってこの％は変わるものであるが、相関関係を考慮すれば、好ましくは、Ｙ軸の頂点から、９５％〜５０％、より好ましくは、９５％〜８５％だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するのが望ましい。

さらに、図示しないが、この場合にも、補正処理（規格化）には、Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように演算処理を行えば、強く当接させた場合と、弱く当接させた場合のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

なお、この（Ｂ）の実施例では、図１７〜２１の場合には、第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とは、いずれもセンサー容量の異なる加速度センサーを用いた場合を示している。

しかしながら、第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とは、いずれもセンサー容量の異なる加重センサーを用いた場合にも、基本的には同様な原理で硬度を測定することができる。

なお、上記のタイムシフトの時間幅Ａであるが、この時間幅Ａは特に限定されるものではなく、時間シフトした後のＸ−Ｙプロットしたグラフが略三角形状にするには、上記の条件ですれば良いが、この時間幅が小さくなればなるほど、Ｘ−Ｙプロットしたグラフが略三角形から、図１６に示したグラフへと変化していく。従って、このような変化の中で、硬度識別に好適な適切な時間幅を設定すればよい。

なお、このようなタイムシフトは、物理的には意味はないものではあるが、このように第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力のピークのピーク時が、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における出力開始時になるように、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形をタイムシフトすることによって、解析が容易になり、またアルゴリズムの作成が容易となる。
（Ｃ）タイムシフトを用いた硬度識別方法（センサーの種類が異なるセンサーを用いた場合）について：
この実施例では、第１のセンサーＳ１は、加速度センサー、第２のセンサーＳ２は、加重センサーを用いており、第１のセンサーＳ１の方が、センサー容量が小さく、応答が速く、第２のセンサーＳ２の方が、センサー容量が大きく、応答が遅いものを用いている。

この場合にも、上記の実施例（Ｂ）の図１８のグラフと同様に、タイムシフトしたグラフが、図２１のグラフである。
この図２１のグラフを、上記の実施例（Ｂ）の図１９のグラフと同様に、Ｘ−Ｙプロットしたグラフが、図２２（基準物４０）、図２３（基準物５０）、図２４（基準物６０）のグラフである。

なお、これらの図２２〜図２４の場合には、強く強く当接させた場合と、弱く当接させた場合の両方のグラフをそれぞれ示している。
この場合にも、図２５に示したように、略直角三角形の斜辺の傾きで、硬度を識別でき、Ｙ軸の頂点から所定の割合（図２５のグラフの場合には、図２４の基準物６０を示しており、９０％の点Ｐ１における斜辺の傾き）だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するようにすれば、硬さとの相関が良好であり、正確な硬度を測定することが可能である。

なお、この（Ｃ）の実施例では、図２１〜図２５において、第１のセンサーＳ１は、加速度センサー、第２のセンサーＳ２は、加重センサーを用いたが、逆に、第１のセンサーＳ１を、加重センサー、第２のセンサーＳ２を、加速度センサーとすることも可能である。
（Ｄ）タイムシフトを用いた硬度識別方法（センサー容量が同じで、応答特性の異なる同一種類のセンサーを用いた場合）について：
この実施例では、第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とは、いずれも容量が同じ加速度センサーを用いている。また、第１のセンサーＳ１と第２のセンサーＳ２のセンサー容量が同じであっても、応答特性として、センサーの応答周波数を異なるようにしている。

具体的には、測定条件として第１のセンサーＳ１と、第２のセンサーＳ２とが受けるアンプの応答特性をそれそれ、下記のように、第１のセンサーＳ１については、応答特性の早いアンプ、第２のセンサーＳ２については、応答特性の遅いアンプを用いている。

すなわち、アンプとして、
第１のセンサーＳ１：「ＷＧＡ−１００」（共和電業社製）、（応答特性２００ＨＺ）、
第２のセンサーＳ２：「ＷＧＡ−１００」（共和電業社製）、（応答特性１ＫＨＺ）、
を用いている。

これによって、第１のセンサーＳ１の方が、応答が速く、第２のセンサーＳ２の方が、応答が遅いものとなっている。
この場合にも、図示しないが、上記の実施例（Ｂ）の図１８のグラフと同様に、タイムシフトしている。

このようにタイムシフトしたグラフを、上記の実施例（Ｂ）の図１９のグラフと同様に、Ｘ−Ｙプロットしたグラフが、図２７（基準物４０）、図２８（基準物５０）、図２９（基準物６０）のグラフである。

なお、これらの図２７〜図２９の場合には、強く当接させた場合と、弱く当接させた場合の両方のグラフをそれぞれ示している。
この場合にも、上記の実施例（Ｂ）の図２５のグラフと同様に、略直角三角形の斜辺の傾きで、硬度を識別でき、Ｙ軸の頂点から所定の割合だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するようにすれば、硬さとの相関が良好であり、正確な硬度を測定することが可能である。

さらに、図３０（基準物４０）、図３１（基準物５０）、図３２（基準物６０）のグラフに示したように、この場合にも、補正処理（規格化）には、Ｙ軸における第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力の最大値が１００となるように演算処理を行えば、強く当接させた場合と、弱く当接させた場合のグラフがほぼ一致することになる、これによって、力の強弱はこの処理によってキャンセルされることになり、センサー部材が被測定物品に当接する強さや角度に関係なく、安定して測定できる。

また、この場合、図３３のグラフに示したように、硬さとの相関が良好（相関係数０．９１であるので、正確な硬度を測定することが可能である。なお、この場合、容量の異なるセンサーに比較して、若干、相関係数が低くなっているが、この場合でも、実用上、十分正確な硬度を測定することが可能である。
（Ｅ）基準硬度部材による硬度測定データの校正を用いた硬度識別方法について：
この実施例の硬度測定装置１０では、センサー部材１６が、被測定物品Ｂに対して当接して被測定物品Ｂの硬度を測定する前に、センサー部材１６が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材（内蔵リファレンス部材）に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されている。

このように構成することによって、センサー部材１６が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うので、例えば、周囲の環境温度、湿度、硬度測定装置自体の特性などの経時変化による変動を補正することができ、より正確に硬度測定を実施することができるものである。

すなわち、以下に、硬度測定装置１０による測定に影響を及ぼすファクターの一例として、周囲の環境温度（具体的には測定室の温度）による硬度測定データの校正を行う場合を説明する。

図３４に示したように、同一の基準硬度部材を測定した際に、周囲の環境温度の変化によって、基準硬度部材の硬度測定値が変化する。また、図３５に示したように、同一のサンプル（被測定物品Ｂ）を測定した際に、周囲の環境温度の変化によって、サンプルの硬度測定値が変化する。

従って、図３５に示したサンプルの硬度測定値データを、図３４で示した基準硬度部材の硬度測定値データで校正（具体的には、サンプル硬度測定データ値から、基準硬度部材の硬度測定値データを減算する）すれば、図３６に示したように、温度に影響されることなく、同一のサンプル（被測定物品Ｂ）に対して、ほぼ同じサンプルの硬度測定値が得られることがわかる。

従って、基準硬度部材１〜４について、図３７に示したように、周囲の環境温度に応じた基準硬度部材の硬度測定値データを得ておくとともに、図３８に示したように、周囲の環境温度に応じたサンプル1〜４（被測定物品Ｂ）硬度測定値データを得ておく。

そして、図３９に示したように、図３８に示したサンプル1〜４（被測定物品Ｂ）硬度
測定値データを、図３７に示した基準硬度部材１〜４の硬度測定値データで校正（具体的には、サンプル硬度測定データ値から、基準硬度部材の硬度測定値データを減算する）すれば、温度に影響されることなく、同一のサンプル（被測定物品Ｂ）に対して、ほぼ同じサンプルの硬度測定値が得られることがわかる。

このようにセンサー部材１６が、被測定物品Ｂに対して当接して被測定物品Ｂの硬度を測定する前に、センサー部材１６が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材（内蔵リファレンス部材）に当接して、基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うだけで、例えば、周囲の環境温度、湿度、硬度測定装置自体の特性などの経時変化による変動を補正することができ、より正確に硬度測定を実施することができるものである。

以上の実施例では、予め、基準の硬度有する基準物について測定したデータを硬度識別制御部２６の記憶部に蓄積しておき、これらのデータと実際に測定した被測定物品Ｂの測
定データを比較することによって、瞬時に硬度が識別できるようにすることができる。

また、ＣＲＴなどの表示装置に、各グラフ、硬度データを表示、プリントするようにすることもできる。
なお、上記の実施例では、ステッピングモータ２２によって、アーム部材１４が回動することによって、その先端のセンサー部材１６の接触部材１８の当接面２０が、被測定物品Ｂに当接するようにした。しかしながら、ステッピングモータ２２の代わりに、ピストンシリンダー機構、バネ部材などのその他の駆動機構も採用することができる。さらには、手動によって、当接させることも可能である。

また、図示しないが、基準硬度部材の温度を測定する測温装置を備えて、この測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うようにしてもよい。

このように、基準硬度部材の温度を測定する測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行えば、基準硬度部材自体の温度特性を考慮することができるので、例えば、室内や農園地などの環境温度によって影響されることなく、正確な硬度を測定することができる。

さらに、基準硬度部材を３０℃±５度にラバーヒータで温度調節すれば、基準の硬さが温度によって変わらないので、正確な測定を行うことができる。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、被測定物品Ｂとして、果実、野菜などの青果類に適用したが、電子部品などのその他の物品の硬度を測定する場合にも適用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。

図１は、本発明の物品の硬度測定装置の概略正面図である。図２は、図１の物品の硬度測定装置のＩ方向の概略図である。図３は、センサー部材の拡大図である。図４は、図１の物品の硬度測定装置の使用状態を示す概略図である。図５は、被測定物品Ｂに当接した際の、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力（信号波形Ｗ１）と、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力（信号波形Ｗ２）を示すグラフである。図６は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図７は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図８は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図９は、図６のグラフをＹ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図１０は、図７のグラフをＹ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図１１は、図８のグラフをＹ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図１２は、図９〜図１１の図を纏めたグラフである。図１３は、図１２のグラフのＹ軸の最大値の４０％の範囲におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として用いた場合の、硬さとの相関関係を示すグラフである。図１４は、Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図１５は、Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図１６は、加速度センサーと加速度センサーを用いた場合のＸ−Ｙプロットしたグラフである。図１７は、被測定物品Ｂに当接した際の、第１のセンサーＳ１による第１のセンサー出力と、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力を示すグラフである。図１８は、第２のセンサーＳ２による第２のセンサー出力Ｓ２の信号波形を全てタイムシフトしたグラフである。図１９は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図２０は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図２１は、図１８のグラフと同様に、タイムシフトしたグラフである。図２２は、図１９のグラフと同様に、Ｘ−Ｙプロットしたグラフである。図２３は、図１９のグラフと同様に、Ｘ−Ｙプロットしたグラフである。図２４は、図１９のグラフと同様に、Ｘ−Ｙプロットしたグラフである。図２５は、図２４のグラフにおいて硬度の識別を説明するＸ−Ｙプロットしたグラフである。図２６は、従来の加速度センサーを一つだけ用いた場合のサンサー出力と硬さとの相関関係を示すグラフである。図２７は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図２８は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図２９は、Ｘ軸に第１のセンサーＳ１の第１のセンサー出力を、Ｙ軸に第２のセンサーＳ２の第２のセンサー出力を、Ｘ―Ｙプロットしたグラフである。図３０は、図２７のグラフをＹ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図３１は、図２８のグラフをＹ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図３２は、図２９のグラフをＹ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように補正処理（規格化）したグラフである。図３３は、図３０〜図３２のグラフのＹ軸の最大値の４０％の範囲におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として用いた場合の、硬さとの相関関係を示すグラフである。図３４は、同一の基準硬度部材を測定した際の、周囲の環境温度と基準硬度部材の硬度測定値との関係を示すグラフである。図３５は、同一のサンプル（被測定物品Ｂ）を測定した際の、周囲の環境温度とサンプルの硬度測定値との関係を示すグラフである。図３６は、図３５に示したサンプルの硬度測定値データを、図３４で示した基準硬度部材の硬度測定値データで校正した場合の周囲の環境温度とサンプルの硬度測定値との関係を示すグラフである。図３７は、基準硬度部材１〜４についての、周囲の環境温度と基準硬度部材の硬度測定値との関係を示すグラフである。図３８は、サンプル1〜４（被測定物品Ｂ）についての、周囲の環境温度とサンプルの硬度測定値との関係を示すグラフである。図３９は、図３８に示したサンプルの硬度測定値データを、図３７で示した基準硬度部材の硬度測定値データで校正した場合の周囲の環境温度とサンプルの硬度測定値との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０硬度測定装置
１２回動軸
１４アーム部材
１６センサー部材
１８接触部材
２０当接面
２２ステッピングモータ
２４エンコーダー
２６硬度識別制御部

Claims

物品の硬度を測定する物品の硬度測定装置であって、
被測定物品に対して当接させるセンサー部材と、
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーと、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第１のセンサーによる第１のセンサー出力と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力との応答特性の違いの比によって、
前記被測定物品の硬度を識別する硬度識別制御部と、
を備えることを特徴とする物品の硬度測定装置。
前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサー容量の異なる同一種類のセンサーから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物品の硬度測定装置。
前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサー容量が同じで、応答特性の異なる同一種類のセンサーから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物品の硬度測定装置。
前記応答特性の異なる同一種類のセンサーが、応答特性の低い方のセンサーの応答特性が、１０ｈｚ〜１０００ｈｚ、高い方のセンサーの応答特性が、１Ｋｈｚ〜１０Ｋｈｚの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の物品の硬度測定装置。
前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサーの種類が異なるセンサーから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物品の硬度測定装置。
前記センサーが、加速度センサー、または加重センサーであることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形との比を比較することによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、前記Ｙ軸の最大値の２０％から９０％におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力のピークのピーク時が、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における出力開始時になるように、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形をタイムシフトすることによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、前記Ｘ−Ｙプロットされたグラフが、略直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、前記Ｘ−Ｙプロットされた略直角三角形状のグラフのＹ軸の頂点から所定の割合だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の物品の硬度測定装置。
前記硬度識別制御部が、Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように、前記センサー部材を被測定物品に対して当接させた際の当接時における力による補正処理をするように構成されていることを特徴とする請求項８、９、１１から１３のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。
前記センサー部材が、被測定物品に対して当接して被測定物品の硬度を測定する前に、前記センサー部材が、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接して、前記基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。
前記基準硬度部材の温度を測定する測温装置を備え、
前記測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うように構成されていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の物品の硬度測定装置。
物品の硬度を測定する物品の硬度測定方法であって、
被測定物品に対して当接させるセンサー部材と、
前記センサー部材に感度軸をそろえて配置した、感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーとを備えた物品の硬度測定装置を用いて、
前記センサー部材を、前記両センサーの感度方向から、被測定物品に対して当接させることにより得られた、第１のセンサーによる第１のセンサー出力と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力との応答特性の違いの比によって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする物品の硬度測定方法。
前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサー容量の異なる同一種類のセンサーから構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の物品の硬度測定方法。
前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサー容量が同じで、応答特性の異なる同一種類のセンサーから構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の物品の硬度測定方法。
前記応答特性の異なる同一種類のセンサーが、応答特性の低い方のセンサーの応答特性が、１０ｈｚ〜１０００ｈｚ、高い方のセンサーの応答特性が、１Ｋｈｚ〜１０Ｋｈｚの範囲にあることを特徴とする請求項１９に記載の物品の硬度測定方法。
前記感度の異なる２つの第１のセンサーと第２のセンサーが、センサーの種類が異なるセンサーから構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の物品の硬度測定方法。
前記センサーが、加速度センサー、または加重センサーであることを特徴とする請求項１８から２１のいずれかに記載の物品の硬度測定方法。
前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形と、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形との比を比較することによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする請求項１７から２２のいずれかに記載の物品の硬度測定方法。
前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする請求項２３に記載の物品の硬度測定方法。
前記Ｙ軸の最大値の２０％から９０％におけるＸ軸の値を硬さの測定指標として、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする請求項２４に記載の物品の硬度測定方法。
前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力のピークのピーク時が、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における出力開始時になるように、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形をタイムシフトすることによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする請求項２３に記載の物品の硬度測定方法。
前記第１のセンサーによる第１のセンサー出力の信号波形における第１のセンサー出力をＸ軸に、第２のセンサーによる第２のセンサー出力の信号波形における第２のセンサー出力をＹ軸になるように、Ｘ−Ｙプロットをすることによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする請求項２６に記載の物品の硬度測定方法。
前記Ｘ−Ｙプロットされたグラフが、略直角三角形状であり、この略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする請求項２７に記載の物品の硬度測定方法。
前記Ｘ−Ｙプロットされた略直角三角形状のグラフのＹ軸の頂点から所定の割合だけ小さいＹ軸値の範囲の略直角三角形の斜辺の傾きによって、被測定物品の硬度を識別することを特徴とする請求項２８に記載の物品の硬度測定方法。
前記Ｙ軸における第２のセンサーの第２のセンサー出力の最大値が１００となるように、前記センサー部材を被測定物品に対して当接させた際の当接時における力による補正処理をするように構成されていることを特徴とする請求項２４、２５、２７から２９のいずれかに記載の物品の硬度測定方法。
前記センサー部材が、被測定物品に対して当接して被測定物品の硬度を測定する前に、前記センサー部材を、所定の基準硬度を有する基準硬度部材に当接させて、前記基準硬度部材の硬度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うことを特徴とする請求項１７から３０のいずれかに記載の物品の硬度測定方法。
前記基準硬度部材の温度を測定する測温装置による基準硬度部材の温度データに基づいて、硬度測定データの校正を行うことを特徴とする請求項１７から３１のいずれかに記載の物品の硬度測定方法。