(57)【要約】【課題】エネルギーの供給により物体を加工する際に、人間がチェックを行う手間が必要ないとともに、出来上がりの物体の状態を均一にする。【解決手段】エネルギーを物体に供給するエネルギー供給手段と、前記物体の動的な状態を検出するモーション検出手段と、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御するエネルギー供給制御手段とを備え、前記エネルギー供給制御手段は、前記モーション検出手段が検出した前記物体の動的な状態に応じて、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御する。【選択図】図１
2015068543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを物体に供給するエネルギー供給手段と、
前記物体の動的な状態を検出するモーション検出手段と、
前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御するエネルギー供給制御手段と
を備え、
前記エネルギー供給制御手段は、前記モーション検出手段が検出した前記物体の動的な状態に応じて、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加工装置において、
前記エネルギー供給制御手段は、前記モーション検出手段が検出した前記物体の動的な状態に応じて、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を減少し、またはエネルギーの供給を停止する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか一項に記載の加工装置において、
前記エネルギー供給手段は、前記物体に対して加熱を行ない、
前記モーション検出手段は、前記物体の膨らみを検出し、
前記エネルギー供給制御手段は、所定の膨らみに達した際に加熱を停止または低減する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項４】
請求項１または２のいずれか一項に記載の加工装置において、
前記エネルギー供給手段は、前記物体に対して加熱を行ない、
前記モーション検出手段は、加熱面上の前記物体の動きを検出し、
前記エネルギー供給制御手段は、所定の動きに達した際に加熱を停止または低減する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項５】
請求項１または２のいずれか一項に記載の加工装置において、
前記エネルギー供給手段は、前記物体に対して攪拌を行ない、
前記モーション検出手段は、前記物体の表面の攪拌に伴う動きを検出し、
前記エネルギー供給制御手段は、表面の動きが鈍くなった際に攪拌を停止または低減する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項６】
請求項１または２のいずれか一項に記載の加工装置において、
前記エネルギー供給手段は、液体を含む前記物体に対して加熱を行ない、
前記モーション検出手段は、沸騰による液面での気泡の発生を検出し、
前記エネルギー供給制御手段は、沸騰した際に加熱を停止または低減する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項７】
請求項１または２のいずれか一項に記載の加工装置において、
前記エネルギー供給制御手段は、所定時間内に前記モーション検出手段が検出した前記物体の動的な状態に応じて、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を増加する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の加工装置において、
前記モーション検出手段は、前記物体の上方から前記物体の動的な状態を検出する
ことを特徴とする加工装置。
【請求項９】
エネルギーを物体に供給するエネルギー供給工程と、
前記物体の動的な状態を検出するモーション検出工程と、
前記エネルギー供給工程が前記物体に供給するエネルギーの量を制御するエネルギー供給制御工程と
を備え、
前記エネルギー供給制御工程は、前記モーション検出工程が検出した前記物体の動的な状態に応じて、前記エネルギー供給工程が前記物体に供給するエネルギーの量を制御する
ことを特徴とする加工制御方法。
【請求項１０】
エネルギーを物体に供給するエネルギー供給手段を備えた加工装置を構成するコンピュータを、
前記物体の動的な状態を検出するモーション検出手段、
前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御するエネルギー供給制御手段
として機能させ、
前記エネルギー供給制御手段は、前記モーション検出手段が検出した前記物体の動的な状態に応じて、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御する
加工制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等の加工を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体にエネルギーを供給することで物体の状態が変化する。例えば、調理は、食材に熱エネルギー（鍋、フライパン等により調理する場合）や電磁エネルギー（電子レンジ等により調理する場合）や運動エネルギー（ホイップ等を行う場合）を供給することで、食材の状態を変化させる。食材に限らず、ゴム、プラスチック、ガラス、金属、セラミック、木材等の加工にもエネルギーの供給が行われる。
【０００３】
従来、このような加工においては、完全な自動化が行われている分野を除き、加工の支援を行う道具や器具を用いつつも、最終的には人間が目や手で物体の状態を確認することで、エネルギー供給を増減するタイミングを決めている場合が多い。
【０００４】
例えば、調理器具（電子レンジやＩＨヒータ等）では温度センサー、重量センサー、振動センサー等を用いて調理時間の調整等を行っているが、所望の状態になっているかどうかは人間が判断する。
【０００５】
また、大きなレストランやホテルの厨房では、多くの料理が同時に作られており、一人の料理人が複数の料理を担当する。そのため、一方の料理の鍋やフライパンを火にかけたまま、別の料理に取り掛かっているような状況がある。その場合、別の料理をしながら、火にかけたほうの料理の進み具合が気になるため、そちらのチェックをするため料理を中断することになり、作業効率が悪くなってしまう。そのためタイマー等で所定の時間になったら知らせるなどの方法が取られている。
【０００６】
自分でレシピを見ながら調理する場合においては、食材を炒めたり、煮込んだりする時は、レシピに書いてある火加減や時間を目安に行うが、これで煮込み具合や、いため具合がいいのか判断に困る。
【０００７】
一方、特許文献１には、食材調理操作認識システムとして、光学カメラ、サーマルカメラ、マイクで、食材に対する調理操作により生じる音、調理時の温度、調理している人の手の動きをセンシングし、データベース化してある温度、音、動きのデータと照らし合わせて、今調理している食材、調理操作を推定し、今何を調理しているか、調理のどの段階なのかを精度良く認識する技術が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、ロボットと人が協調して作業を行う場合の物品管理システムとして、ロボットアームが取り付けられたキッチンシステムにおいて、効率よく作業を進めるために、ロボットが作業できる位置に調理器具や食材を置くように、あるいはロボットの動きの邪魔になるような場所に物を置かないように、指示や情報を提供することが開示されている。
【０００９】
特許文献３には、調理等の場面において、ユーザーの性格に応じたアドバイスをし、そのアドバイスに対するユーザーの反応、例えばアドバイスに対してうなずいたか、相槌を打った、驚いた、首を横に振った、首をかしげたなどの反応をセンシングし、その反応に応じてさらにアドバイスを行うアドバイス装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、エネルギーの供給により物体を加工する際に、人間がチェックを行う必要があり、出来上がりの物体の状態が不均一であったり、手間がかかったりする等の問題があった。
【００１１】
なお、特許文献１〜３は調理の対象となる物体そのものの状態を監視するものではなく、上述した問題を解決できるものではない。
【００１２】
本発明は上記の従来の問題点に鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、エネルギーの供給により物体を加工する際に、人間がチェックを行う手間が必要ないとともに、出来上がりの物体の状態を均一にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明にあっては、エネルギーを物体に供給するエネルギー供給手段と、前記物体の動的な状態を検出するモーション検出手段と、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御するエネルギー供給制御手段とを備え、前記エネルギー供給制御手段は、前記モーション検出手段が検出した前記物体の動的な状態に応じて、前記エネルギー供給手段が前記物体に供給するエネルギーの量を制御するようにしている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にあっては、エネルギーの供給により物体を加工する際に、人間がチェックを行う手間が必要ないとともに、出来上がりの物体の状態を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる加工装置の構成例を示す図である。
【図２】３次元光測定部の構成例を示す図である。
【図３】オーブン装置に適用した例を示す図である。
【図４】キッチン設備に適用した例を示す図である。
【図５】鍋の蓋に適用した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態につき説明する。
【００１７】
＜一般的構成＞
図１は本発明の一実施形態にかかる加工装置１の構成例を示す図である。
【００１８】
図１において、加工装置１は、ユーザーインタフェース部１１とエネルギー供給部１２と３次元光測定部１３とモーション検出部１４とエネルギー供給制御部１５とデータベース１６とを備えている。
【００１９】
ユーザーインタフェース部１１は、加工装置１の状態や操作メニューをユーザーに提示するとともに、ユーザーから加工装置１に対する操作を受け付ける機能を有している。
【００２０】
エネルギー供給部１２は、加工の対象となる物体にエネルギーを供給する機能を有している。エネルギーとしては、熱エネルギー、電磁エネルギー、運動エネルギー等が含まれる。物体にエネルギーを供給することで物体の状態が変化する。
【００２１】
３次元光測定部１３は、加工の対象となる物体に向けた視野を有し、視野内の各部の３次元座標を測定する機能を有している。３次元光測定部１３としては、後述するように、ビーム状のスキャン光とその反射光の時間差から視野内の各点における３次元座標を計算する方式や、２つの撮像画像の視差から視野内の画像の各点における３次元座標を計算する方式等を用いることができる。
【００２２】
モーション検出部１４は、３次元光測定部１３による３次元光測定の結果から加工中の物体の動的な状態を検出する機能を有している。
【００２３】
エネルギー供給制御部１５は、エネルギー供給部１２が物体に供給するエネルギーの量を制御する機能を有している。
【００２４】
データベース１６は、モーション検出部１４による物体の動的な状態と制御内容とを対応付けたデータを保持するものである。このデータは、更に、加工の条件や経過時間と対応付けることもできる。
【００２５】
図２は３次元光測定部１３の構成例を示す図であり、図２（ａ）はスキャン光とその反射光の時間差から視野内の各点における３次元座標を計算する方式に対応する構成である。３次元光測定部１３は、ビーム状のスキャン光を所定の視野範囲に照射するスキャン光照射部１３１と、スキャン光の対象物による反射光を受光する反射光受光部１３２と、スキャン光と反射光の時間差から所定の視野範囲の各点における３次元座標を計算する３次元座標計算部１３３とを備えている。
【００２６】
図２（ｂ）は、２つの撮像画像の視差から視野内の画像の各点における３次元座標を計算する方式に対応する３次元光測定部１３の構成である。３次元光測定部１３は、所定の視野範囲を撮像し、所定の距離だけ離間して設けられた２つの撮像部１３４、１３５と、これらの撮像部１３４、１３５により得られた画像の視差から、画像の各点における３次元座標を計算する３次元座標計算部１３６とを備えている。視野内が撮像する波長帯において充分な明るさをもっている場合には照明部を設ける必要はないが、明るさが不足する可能性がある場合には照明部を設けてもよい。
【００２７】
以下、食材に対する調理に適用した例について説明するが、他の一般的な物体についての加工に適用できることは言うまでもない。
【００２８】
＜実施例１＞
図３はオーブン装置１Ａに適用した例を示す図である。
【００２９】
図３において、調理室１０１の内面には複数のヒータ１２Ａが設けられるとともに、天井部中央には保護ユニット１０２が設けられ、その内部には３次元光測定部１３が設けられている。保護ユニット１０２は、内部を真空にすることで、調理室１０１内の熱が３次元光測定部１３に伝わらないようになっている。３次元光測定部１３の視野は、プレート１０３上のパン等の食材Ｏに向けられている。
【００３０】
３次元光測定部１３はモーション検出部１４に接続され、モーション検出部１４はエネルギー供給制御部１５に接続されている。ユーザーインタフェース部１１、ヒータ１２Ａ、データベース１６はエネルギー供給制御部１５に接続されている。
【００３１】
ユーザーは調理室１０１内のプレート１０３上に食材Ｏを配置した後に、ユーザーインタフェース部１１により調理するメニューを選択し、加熱の開始を命じる。これにより、エネルギー供給制御部１５の制御のもと、ヒータ１２Ａに通電が行われ、食材Ｏの加熱が開始する。
【００３２】
３次元光測定部１３およびモーション検出部１４は、食材Ｏの動的な状態、特に食材Ｏが膨らんでいく様子を検出し、食材Ｏの大きさや大きさの変化速度等を時間軸に沿って出力する。
【００３３】
エネルギー供給制御部１５はモーション検出部１４の検出結果をデータベース１６の値と照らし合わせ、膨らみ具合が遅い場合はヒータ１２Ａによる加熱を増大し、膨らみ具合が早い場合はヒータ１２Ａによる加熱を減少させる。また、プレート１０３上の位置によって食材Ｏの膨らみ方にバラツキがある場合は、ヒータ１２Ａを部分的に制御することで温度分布を均一にする。そして、エネルギー供給制御部１５は、食材Ｏが所定の膨らみに達した際にヒータ１２Ａによる加熱を停止し、ユーザーインタフェース部１１によりユーザーに知らせる。
【００３４】
＜実施例２＞
図４はキッチン設備１Ｂに適用した例を示す図である。
【００３５】
図４において、調理台１１２にはユーザーインタフェース部１１とヒータ１２Ｂが設けられている。また、調理台１１２の上方には、調理台１１２上のフライパン１１１に視野を有する３次元光測定部１３が設けられている。３次元光測定部１３はモーション検出部１４に接続されている。モーション検出部１４、ユーザーインタフェース部１１、ヒータ１２Ｂ、データベース１６はエネルギー供給制御部１５に接続されている。なお、エネルギー供給制御部１５からヒータ１２Ｂを直接に制御せず、ユーザーＵに対してユーザーインタフェース部１１から加熱を停止または弱める等の指示を行うに留めてもよい。
【００３６】
ユーザーＵはフライパン１１１に食材を入れてヒータ１２Ｂの加熱により調理を開始すると、３次元光測定部１３およびモーション検出部１４は食材の動的な状態、特に加熱面であるフライパン１１１の底面との相対的な動きを検出する。例えば、ご飯を炒めてチャーハンを作る場合、最初、ご飯はベタベタとしており、フライパン１１１を動かすことで、ご飯の動きはフライパン１１１に連動したものとなるが、充分に炒められたご飯はパラパラとなってフライパン１１１と相対的に大きく動くようになる。
【００３７】
食材を菜箸等で掻き混ぜる場合、調理の種類によって食材の動きが速くなる場合と遅くなる場合があるが、そのような動きの変化が検出される。フライパン１１１にお湯をいれて麺料理を行うような場合、フライパン１１１のエッジ付近での泡立ちから、吹きこぼれの可能性も検出することができる。
【００３８】
エネルギー供給制御部１５はモーション検出部１４の検出結果をデータベース１６の値と照らし合わせ、所定の動きに達した際にヒータ１２Ｂによる加熱を停止または低減する。あるいは、ユーザーＵに対してユーザーインタフェース部１１から加熱を停止または弱める等の指示を行う。
【００３９】
＜実施例３＞
図４に示した構成において、ヒータ１２Ｂに代えて攪拌機（手持式、据置式のいずれでも可）を設け、フライパン１１１に代えてボール等を用いることで、生クリームのホイップ等に適用することができる。
【００４０】
この場合、３次元光測定部１３およびモーション検出部１４は食材の動的な状態、特に物体の表面の攪拌に伴う動きを検出する。例えば、生クリームの場合、最初、生クリームはサラサラしていて攪拌の動きに連動してこないが、充分に攪拌がされると流動性がなくなり、攪拌に連動してくるようになる。
【００４１】
エネルギー供給制御部１５はモーション検出部１４の検出結果をデータベース１６の値と照らし合わせ、所定の動きに達した際に攪拌機による攪拌を停止または低減する。あるいは、ユーザーＵに対してユーザーインタフェース部１１から攪拌を停止または弱める等の指示を行う。
【００４２】
＜実施例４＞
図５は鍋１２１の蓋１２２に適用した例を示す図である。
【００４３】
図５において、鍋１２１の蓋１２２には、鍋１２１の内部に視野を有する３次元光測定部１３が設けられ、３次元光測定部１３はモーション検出部１４に接続されている。また、モーション検出部１４、ユーザーインタフェース部１１、データベース１６はエネルギー供給制御部１５に接続されている。なお、エネルギー供給制御部１５からヒータ１２Ｃを直接に制御せず、ユーザーＵに対してユーザーインタフェース部１１から加熱を停止または弱める等の指示を行うことを想定しているが、エネルギー供給制御部１５から無線通信等によりヒータ１２Ｃを制御するようにしてもよい。
【００４４】
ユーザーＵは鍋１２１に水と食材を入れた後に調理の開始を操作するものとする。この場合、３次元光測定部１３およびモーション検出部１４は食材の動的な状態、特に液面の沸騰による気泡の発生を検出し、液面が沸騰した際に加熱を停止または低減するよう、ユーザーＵに対してユーザーインタフェース部１１から加熱を停止または弱める等の指示を行う。あるいは、ヒータ１２Ｃによる加熱を停止または低減する。また、水分の蒸発による液面の低下も検出することができ、その状態に応じて制御を行うこともできる。
【００４５】
＜総括＞
以上説明したように、本実施形態によれば、エネルギーの供給により物体を加工する際に、人間がチェックを行う手間が必要ないとともに、出来上がりの物体の状態を均一にすることができる。
【００４６】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。
【符号の説明】
【００４７】
１                          加工装置
１Ａ                        オーブン装置
１Ｂ                        キッチン設備
１１                        ユーザーインタフェース部
１２                        エネルギー供給部
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ      ヒータ
１３                        ３次元光測定部
１３１                      スキャン光照射部
１３２                      反射光受光部
１３３                      ３次元座標計算部
１３４、１３５              撮像部
１３６                      ３次元座標計算部
１４                        モーション検出部
１５                        エネルギー供給制御部
１６                        データベース
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】ＷＯ０５／０８８５４２
【特許文献２】特許第５１００５２５号公報
【特許文献３】特許第４８９８７１２号公報
【図１】
2015068543.tif 000003
【図２】
2015068543.tif 000004
【図３】
2015068543.tif 000005
【図４】
2015068543.tif 000006
【図５】
2015068543.tif 000007