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公開番号2024139018
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023049784
出願日2023-03-27
発明の名称評価装置、評価システム、及び評価方法
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01N 29/14 20060101AFI20241002BHJP(測定;試験)
要約【課題】従来のAEセンシング技術では、植物の巨視的な破壊、及び微視的な破壊といった植物の劣化を高精度に検出することができなかった。そこで、本発明が解決しようとする課題は、植物の巨視的な破壊、及び微視的な破壊といった植物の劣化を高精度に検出することができる評価装置、評価システム、及び評価方法を提供する。
【解決手段】実施形態の評価装置は、評価部を備える。評価部は、植物の振動の第1特徴量と、第1特徴量と同種の物理量である第2特徴量とに基づいて、第1評価を実行可能である。評価部は、第1評価に基づいて、植物の健全性を評価可能である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
植物の振動に関する第１特徴量と、前記第１特徴量と同種の物理量である第２特徴量とに基づいて、第１評価を実行可能であり、前記第１評価に基づいて前記植物の健全性を評価可能である評価部を備える、評価装置。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記第１特徴量は、前記振動の周波数であり、
前記第２特徴量は、前記植物の状態を特定可能な振動の周波数帯であり、
前記評価部は、
前記植物が健全であると特定可能な前記第２特徴量の範囲内に前記第１特徴量が含まれるとの第１評価が得られたとき、前記植物には巨視的破壊が生じておらず健全であると評価可能であり、
前記植物が健全でないと特定可能な前記第２特徴量の範囲内に前記第１特徴量が含まれるとの第１評価が得られたとき、前記植物に巨視的破壊が生じており健全でないと評価可能である、
請求項１に記載の評価装置。
【請求項３】
前記第１特徴量は、前記振動のエネルギーであり、
前記第２特徴量は、前記植物の状態を特定可能な振動のエネルギーであり、
前記評価部は、
前記植物が健全であると特定可能な前記第２特徴量の範囲内に前記第１特徴量が含まれるとの第１評価がえられたとき、前記植物には巨視的破壊が生じておらず健全であると評価可能であり、
前記植物が健全でないと特定可能な前記第２特徴量の範囲内に前記第１特徴量が含まれるとの第１評価が得られたとき、前記植物に巨視的破壊が生じており健全でないと評価可能である、
請求項１に記載の評価装置。
【請求項４】
前記植物が健全であると特定可能な前記第２特徴量の範囲内に前記第１特徴量が含まれるとの第１評価が得られたとき、
前記評価部は、
前記植物の外部環境である第１環境情報と、前記植物の状態を特定可能な外部環境である第２環境情報とに基づいて、第２評価を実行可能であり、
前記植物が健全であると特定可能な前記第２環境情報の範囲内に前記第１環境情報が含まれるとの第２評価が得られたとき、前記植物には巨視的破壊が生じておらず健全であると評価可能であり、
前記植物が健全でないと特定可能な前記第２環境情報の範囲内に前記第１環境情報が含まれるとの第２評価が得られたとき、前記植物に巨視的破壊が生じており健全でないと評価可能である、
請求項１に記載の評価装置。
【請求項５】
前記植物が健全でないと特定可能な前記第２特徴量の範囲内に前記第１特徴量が含まれるとの第１評価が得られたとき、
前記評価部は、
前記植物の外部環境である第１環境情報と、前記植物の状態を特定可能な外部環境である第２環境情報とに基づいて、第２評価を実行可能であり、
前記植物が健全でないと特定可能な前記第２環境情報の範囲内に前記第１環境情報が含まれるとの第２評価が得られたとき、前記植物に前記外部環境に起因する巨視的破壊が生じており健全でないと評価可能であり、
前記植物が健全であると特定可能な前記第２環境情報の範囲内に前記第１環境情報が含まれるとの第２評価が得られたとき、前記植物に人為的被害に起因する巨視的破壊が生じており健全でないと評価可能である、
請求項１に記載の評価装置。
【請求項６】
植物の振動の発生回数に基づいて前記植物の蒸散量を推定し、前記蒸散量に基づいて推定した前記植物の外部環境である第３環境情報と、前記植物の外部環境に関する第１環境情報と、に基づいて、前記植物の健全性を評価可能である評価部を備える、
評価装置。
【請求項７】
前記評価部は、
前記第１環境情報と前記第３環境情報との差異が所定の値よりも小さいとき、前記植物には巨視的破壊が生じておらず健全であると評価可能であり、
前記第１環境情報と前記第３環境情報との差異が所定の値よりも大きいとき、前記植物に巨視的破壊が生じており健全でないと評価可能である、
請求項６に記載の評価装置。
【請求項８】
前記第１特徴量は、前記植物に与えた振動の特徴量であり、
前記第２特徴量は、前記植物から得られる振動の特徴量である、
請求項１に記載の評価装置。
【請求項９】
前記第１特徴量は、前記植物に与えた振動の大きさであり、
前記第２特徴量は、前記植物から得られる振動の大きさであり、
前記評価部は、
前記第１特徴量と前記第２特徴量とに基づいて、前記振動が与えられてから測定されるまでの減衰の程度を算出可能であり、
前記減衰の程度が所定の値を下回るとき、前記植物の内部には空隙が無く健全であると評価可能であり、
前記減衰の程度が所定の値を上回るとき、前記植物の内部には空隙があり健全でないと評価可能である、
請求項８に記載の評価装置。
【請求項１０】
前記第１特徴量は、前記植物に振動を与えた時刻であり、
前記第２特徴量は、前記植物から得られる振動を測定した時刻であり、
前記評価部は、
前記第１特徴量と前記第２特徴量とに基づいて、前記振動が与えられてから測定されるまでに掛かる時間を算出可能であり、
前記時間が所定の値を上回るとき、前記植物の内部には空隙が無く健全であると評価可能であり、
前記時間が所定の値を下回るとき、前記植物の内部には空隙があり健全でないと評価可能である、
請求項８に記載の評価装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、評価装置、評価システム、及び評価方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、農業にＩｏＴを活用したスマート農業が注目を集めている。スマート農業において、ＩｏＴの活用により、データの収集、蓄積、分析、およびデータに基づくシステム制御などが期待される。ＩｏＴ機器の一例としては、ＡＥ（アコースティックエミッション）センサ端末が挙げられる。ＡＥセンシング技術は、主に建築物や構造物の状態を監視するための技術として知られており、農業や林業においての活用も期待される。植物にＡＥセンシング技術を用いると、植物内部で発生する振動を測定し、植物内部の状態を知ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５４１３７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＡＥセンシング技術では、植物の巨視的な破壊、及び微視的な破壊といった植物の劣化を高精度に検出することができなかった。そこで、本発明が解決しようとする課題は、植物の巨視的な破壊、及び微視的な破壊といった植物の健全性を高精度に評価することができる評価装置、評価システム、及び評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の評価装置は、評価部を備える。評価部は、植物の振動の第１特徴量と、第１特徴量と同種の物理量である第２特徴量とに基づいて、第１評価を実行可能である。評価部は、第１評価に基づいて、植物の健全性を評価可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
評価システムの概略図（第1の実施形態）。
ＡＥ波形とその特徴量のイメージ。
周波数スペクトルのイメージ。
第１素子が測定した振動から植物の健全性を評価するフローチャートの一例（第１の実施形態）。
第１素子が測定した振動から植物の健全性を評価するフローチャートの一例（第１の実施形態第１の変形例）。
評価システムの概略図（第２の実施形態）。
第１素子が測定した振動から植物の健全性を評価するフローチャートの一例（第２の実施形態）。
第１素子が測定した振動から植物の健全性を評価するフローチャートの一例（第２の実施形態第１の変形例）。
第１素子が測定した振動から植物の健全性を評価するフローチャートの一例（第２の実施形態第２の変形例）。
評価システムの概略図（第３の実施形態）。
第１素子が測定した振動から植物の健全性を評価するフローチャートの一例（第３の実施形態）。
評価システムの概略図（第４の実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して発明を実施するための実施形態について説明する。尚、実施形態は、本発明を限定するものではない。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００８】
なお、本明細書中では、植物の内部で発生する気泡が弾ける現象（キャビテーション）に起因する微弱な弾性波、植物に与えられた衝撃による振動、及び植物の微視的または巨視的な破壊に起因する振動を含めて「振動」と説明することがある。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による評価システム１の概略図である。本実施形態において、評価システム１は、植物の振動を測定可能な第１素子２と、第１素子２による振動の測定結果に基づいて、植物の健全性を評価可能である評価装置４とを備える。さらに、本実施形態によれば、評価システム１は、第１素子２が測定する振動の処理を行う分析装置５を備える。本実施形態において、植物の果物がもぎ取られる、側枝が折れるなど巨視的な変形や破壊が生じている状態を、植物は健全でない、即ち植物の健全性が損なわれている状態であるとして説明することがある。反対に、植物に巨視的な変形や破壊が生じていない状態を、植物は健全である、即ち植物の健全性が保たれている状態であるとして説明することがある。
【００１０】
第１素子２は、ＡＥセンサが好適である。ＡＥセンサの検出素子は、一般的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ
2
Ｏ
6
）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3
）等圧電材料からなる圧電セラミックス及び圧電高分子が使用可能である。本実施形態における第１素子２としては、感度の高いＰＺＴを用いることが好ましい。本実施形態における第１素子２の共振周波数は、１０ｋＨｚから１ＭＨｚであることが好ましい。この振動数は、１０ｋＨｚから５００ｋＨｚであることがより好ましく、１００ｋＨｚから２００ｋＨｚであることがさらに好ましい。これは、植物の内部で発生する気泡が弾ける現象（キャビテーション）に起因する振動や枝葉の破壊による振動の周波数は１０ｋＨｚから５００ｋＨｚの範囲内であることが多く、特にキャビテーションに起因する振動の周波数は１００ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲内であることが多いことが知られているためである。
（【００１１】以降は省略されています）

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