第62巻6号

研究論文

小麦粒の組織と硬さおよび強度に関する研究

佐竹 覺・福森 武・目崎孝昌・宗貞 健・柴田恒彦・池田善郎

キーワード:小麦粒,表皮特性,硬さ,圧壊強度,デンプン粒,破壊現象

小麦粒の製粉時における破壊現象の解明には,穀粒表層部とデンプン粒の組織を微細構造的に物性計測することが重要である。組織の形態は走査電子顕微鏡で観察する一方,超微小負荷硬さ試験機を用いて表層部の押込み深さによる硬さの変化を連続的に測定した。また,デンプン粒については微小圧縮試験機により破壊強度を求めた。これらの測定値は粒質により異なるので,硬質および軟質小麦粒について行なった。測定の結果,果皮の硬さは硬質小麦のほうが軟質小麦より硬い組織で覆われていること,デンプン単粒の圧壊強度は軟質小麦のほうが硬質小麦より1.6倍大きく,損傷デンプンが発生しにくいこと,また軟質小麦粒に加水テンパリング操作を加えた場合は,表層部硬さが約1/2に低下することなどが判明した。

微小生体構成物質の物性計測に関する研究(第1報)−AFMマイクロカンチレバーのバネ定数計測−

重田一人・大谷隆二・長坂善禎・谷脇憲

キーワード:マイクロマシン,原子間力顕微鏡,マイクロカンチレバー,レーザラマン

原子間力顕微鏡(AFM)を用い,生体構成物質の力学的特性を高精度で計測するため,AFMのマイクロカンチレバーのバネ定数計測装置を試作した。レーザラマン分光法を利用した方法では,マイクロカンチレバーに引っ張り応力が作用している部分のラマンスペクトルが低周波側にシフトすることが検出できたが,計測精度は低かった。ピエゾアクチュエータとマイクロ天秤による計測システムでは,個々のマイクロカンチレバーのバネ定数の違いを検出することが可能となった。この結果は,AFMによる生体構成物質の粘弾性定量計測に応用できる。

果菜類接ぎ木苗の活着・順化のための養生装置の開発に関する基礎的研究 −活着・順化過程におけるトマト接ぎ木苗の炭酸ガス固定能力特性−

西浦芳史

キーワード:果菜類,接ぎ木,活着,順化,炭酸ガス吸収速度,炭酸ガス固定能力,トマト苗

本研究は,果菜類接ぎ木苗を活着・順化させる養生装置を開発することを前提に,その環境設計を行うための基礎データを得ることを目的としている。ここでは,接ぎ木苗の光合成能力に着目し,炭酸ガス吸収速度計測システムを構成した。そして,トマト(Lycopersicun esculentum Mill.)の接ぎ木苗を用いて,その活着・順化過程における炭酸ガス固定能力として,ある一定の環境下における炭酸ガス吸収速度を計測した結果,活着程度の進行に伴う炭酸ガス固定能力の変化特性を明確にすることができた。


可動転輪を有するゴム履帯車両の振動特性に関する研究(第1報) −力学モデルと走行シミュレーション手法−

井上英二・鹿島潤・平井康丸・橋口公一

キーワード:ゴム履帯車両,可動転輪,力学モデル,運動方程式,走行シミュレーション

可動転輪を有するゴム履帯車両の振動特性を明らかにするために,力学モデルを構築し,モデルから運動方程式を導いた。その運動方程式を固定転輪だけのゴム履帯車両の運動方程式と比較した結果,同一の転輪配置でも可動転輪を有する車両と固定転輪だけの車両とではゴム履帯から機体に作用する力が異なることを明らかにした。さらに,運動方程式をもとにした数値解析による走行シミュレーションを行うために必要な式の展開を行った。

無極性ガスを利用したカーネーション切り花の保存

松嶋卯月・大下誠一・瀬尾康久・川越義則

キーワード:カーネーション,無極性ガス,保存,呼吸,水収支

無極性ガスを利用したカーネーションの保存法の妥当性を検討するために、キセノンガスが溶解している状態をその脱離過程から、キセノン処理後の生理的状態を呼吸速度と水収支から明らかにした。切り花からのキセノンガスの脱離は約3時間でほぼ終了した。また、キセノン処理を施したカーネーション切り花のクライマクテリックマクシマムまでの日数は、既往の研究による平均7日より3日から4日遅延し鮮度保持効果が確認された。水収支に関しては、キセノン処理を行った試料は対照区より蒸散速度が小さく吸水速度が大きい傾向にあり、切り花内部の水分状態が良好であることが明らかになった。

籾の加熱通風乾燥における乾燥速度と胴割れ発生の品種間差異

M.J.C. レガラド・ 戸次英二

キーワード: 米乾燥、米品種、品種間差異、胴割れ、乾燥速度、単粒層

循環式加熱乾燥機の乾燥能率は通常乾燥速度で示されている。この乾燥機の開発過程で、日本のメーカは籾の加熱乾燥において発生する重胴割れ率の上限を通常 3 %とし、許容上限速度を現在まで 0.8 %/h としてきた。しかしながら、最近あるメーカが 2 倍速の1.6 %/h へ引き上げた新しい乾燥機を商品化した。筆者らはその可能性を確かめるため、基礎的な単粒層の乾燥実験を試みた。その結果、胴割れ抵抗性の品種間差異が意外に大きいことを知った。供試した 5 品種のうち、ヤエミノリは自然の陰干しでも多くの軽胴割れを発生して最も弱かったが、重胴割れへは発展しにくかった。コシヒカリは 4 中粒種のうち胴割れに最も強く、加熱温度 48℃で 3.6%/h の乾燥速度が得られ、それでも重胴割れの許容上限 3 % を超えなかった。これより、実際の厚層乾燥で意図する 1.6 %/h の乾燥速度は実現可能と見られた。ひとめぼれとつがるロマンは上限速度を 1.2 と1.5 %/h へそれぞれ引き上げうるように見えた。長粒種のIR-64 は中粒種の胴割れ抵抗性よりもはるかに強く、2 倍の乾燥速度は容易に得られることが分かった。

マシンビジョンによる枝豆の知的選別機の開発 ―形状特徴を利用した枝豆の等級選別の可能性―

佐々木豊・鈴木正肚・陳山鵬・齋藤友宏

キーワード: マシンビジョン、枝豆、選別、形状情報、遺伝的プログラミング

枝豆の病害・焼け・欠粒などの等級選別は人の視覚選別に頼っているため多大な作業時間を要する。このため作業時間の短縮と効率化が望まれている。そこでマシンビジョンを用いて選別機の知能化を図り、生産性の向上と省力化を果たすことを最終目標とした。本研究では先ず枝豆の形状情報に着目し、欠粒の等級選別の可能性を調べた。本論文では次の結果を報告する。1)形状特徴量を用いた識別実験を行いその可能性を得た。2)遺伝的プログラミング(GP)を導入し、3粒画像においてその有効性を示した。

基本的乾燥物性定数による大豆の乾燥シミュレーションモデル

井上慶一・村上則幸・大塚寛治・杉本光穂・黎文・宮浦寿美

キーワード:乾燥,シミュレーション,大豆,物性

非定常な条件下での気相中の水分移動を考慮した大豆の通風乾燥シミュレーションモデルを作成し,大豆の真密度,体積比表面積,空隙率,平衡水分,材料比熱や移動係数などの基本的な物性定数を用いて,異なる材料や乾燥試験装置における大豆堆積厚層の水分や材料温度,通風空気の温・湿度変化を精度よく推定した。

両眼ステレオ視によるリンゴ園果実の距離計測(第3報) ―画像入力条件が距離精度に及ぼす影響―

高橋照夫・張 樹槐・福地 博・戸次英二

キーワード:両眼ステレオ視,距離測定,合成カラー画像,距離画像

本研究のステレオ視手法は,中央合成カラー画像の鮮明さを判定して距離を決定する方式であり,対象物の合成カラー画像と距離画像を同時に取得できる特色がある.本報では,収穫期のリンゴ園果実画像について,照度,果実及び撮影の各条件が距離精度に及ぼす影響を調べた.その結果,本システムの適用範囲は,照度1〜90klxで果実像明度が逆光時も含め約90(35%)以上,果実像の重なり度合は0.5以内,モニタ上の果実像サイズは'ふじ'で16画素以上となった.その距離誤差は,撮影距離1.2〜3.5mまでは-4〜+2%,3.5m以上では-7〜0%の範囲にあった.

メタン発酵システムによる生ごみスラリーのバイオガス変換(第2報) ―ガス化プロセス―

賈 俊業・北村 豊・藤浦建史・竹山光一・C. L. ハンセン

キーワード:ガス化プロセス,動力学的評価,バイオガス生成,メタン収率,基本設計

生ごみスラリーを原料とする汚泥返送式酸生成プロセスからの流出液を用いたメタン変換システムの第二分解過程(相U)であるガス化プロセスの特性を動力学的に明らかにした。4基の完全混合リアクタの各滞留時間(HRT=8,10,12,14 日)において,ガス化プロセスのpH,有機酸消費及びバイオガス生成速度,メタン濃度,メタン収率等特性値を測定した結果,ガス化プロセスとして正常に機能したこと及び高温発酵と同等のバイオガス生産能力を持ち得ることがわかった。また菌体増殖・メタン生成特性のシミュレーシュンの結果より,菌体を流出させる臨界HRTcri.=5.4日,菌体濃度を最大とするHRTXmax=8.3日,メタン生成速度を最大とするHRTMmax=6.7x=6.7日が求められた。以上の結果に基づいて,1日1人あたり250gの生ごみから13.2Lのメタン生成量が求められた。

自律走行車両のための作業機走行軌跡制御(第3報)

リリック スティアルソ・瀧川具弘・小池正之・長谷川英夫

キーワード:軌跡制御、自律走行車両、デッドレコニング

前報で報告した自律走行車両の軌跡制御アルゴリズムを検証するために研究を行った.四輪操舵,四輪駆動可能なコンピュータ制御トラクタを供試して圃場試験を行った.本制御法はオープンループであるが,操舵角度の算出に簡単なフィードバック制御を加えて,車両が与えられた軌跡の沿って走行する姿勢角度の誤差を減少させた.車両位置はデッドレコニングを車両の後輪に取り付けたエンコーダとジャイロのデータに基づいて行い求めた.コンクリート路面で行った実験では,目的とした地点での車両の姿勢誤差が,位置誤差で3cm以下,姿勢角度誤差で3゜以下となった.このように提案した軌跡制御アルゴリズムの妥当性は確認できたが,横方向への移動距離が増大すると操舵角度が限界に達してしまうこともわかった.次に車輪のスリップがもたらす影響を検討するために,耕うん後の軟弱な路面,芝地,コンクリート路面で実験を行った.その結果,(5m,1m) の目標位置では全ての路面で位置誤差が1cm (1%) 程度であったのに対し,(5m,2m) の目標地点の場合軟弱な路面では8cm (4%) の誤差となった.これらのデータはスリップの影響が大きいこと,そしてフィードバック制御の必要性を示すと考えられた.

技術論文

ATR赤外分光によるハクサイ残留殺虫剤の非破壊計測

石澤広明・鳥羽栄治・中村昌子

キーワード:非破壊計測,残留農薬,全反射減衰赤外分光,ハクサイ,PLS回帰分析

野菜類の残留農薬測定として,ガスクロマトグラフや液体クロマトグラフなどの化学的測定法が用いられてきた。しかしながら,この方法は,青果物が流通を開始するまでに測定を終了し,安全性を確認したいとする生産者サイドの要求には対応できないことが指摘されている。本研究は,全反射減衰赤外分光法(ATR赤外分光法)により,ハクサイの残留殺虫剤計測への適用について,実栽培されたハクサイを用いて検討を加えた。その結果,スペクトルのPLS検量モデルにより,約10分程度の短時間で複数の残留成分が非破壊で計測可能であること,および計測の安定性が良好であることを明らかにするとともに,ATR赤外分光法を用いた残留農薬濃度判別法を提案し,この妥当性について検討を加えた。
DGPSを利用した農用移動ロボットのナビゲーション

木瀬道夫・野口 伸・石井一暢・寺尾日出男

キーワード:GPS,地磁気方位センサ,自動走行,移動平均,ARモデル

昨今の高精度RTK-GPSを用いれば,1〜2cmの精度1)で移動体のポジショニングを行うことができる.しかしこれらの高精度GPSは高価であり,現時点で農業分野に適用するのはコスト面から考えて適切でない.このような背景から,本研究では比較的低価格なディファレンシャルGPS(Differential GPS; DGPS)と地磁気方位センサ(Geomagnetic Direction Sensor; GDS)を用いて,低コストなナビゲーションシステムを開発することを目的とした.2種類のナビゲーションシステム(NAV-1, NAV-2)を考案して,それぞれの有効性について評価した.NAV-1はあらかじめ設定した目標点まで車両を誘導するナビゲーションシステムであり,システムの目標点への接近性を重視した.GDSが自動走行の主航法センサとなり,低精度な DGPSは目標方位決定と目標点までの距離推定に用いた.NAV-2は目標となる直線経路を自動追従できるシステムである.移動平均とARモデルを組み合わせたフィルタリングによって,DGPS測位偏差の影響を低減させることを試みた.したがってNAV-2では主航法センサはDGPSとなる.本システムについては直進性を評価した.