(57)【要約】【課題】  骨付き肉を脱骨装置に投入する前に、足首の骨周りの以上を事前に把握し排除し、また、腿肉の形状を把握し、脱骨品質の向上を図る。【解決手段】  搬送される複数の骨付き肉１００に接触する接触部材２と、前記接触部材２に接触してから移動中の前記肉を撮影する撮影部２００と、前記撮影部２００からの画像を演算する演算部３００とを使用する。前記撮影部２００は、前記骨付き肉１００を所定時間間隔で連続撮影して一連の静止画像を取得し、前記演算部３００は、引き続く２つのコマの同一の前記骨付き肉の静止画像に基づいて、前記骨付き肉１００の振動の有無を判定し、前記振動の存在を判定したときは、前記骨付き肉１００が骨折又は脱臼しているとの骨折脱臼信号を出力する。前記接触部材２は、前記骨付き肉１００の腿部１０２に接触する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段にて順次搬送される複数の骨付き肉に接触する接触部材と、
前記接触部材に接触してから移動中の前記骨付き肉を撮影する撮影部と、
前記撮影部からの画像を演算する演算部とを備える骨付き肉骨折脱臼判定装置であって、
前記撮影部は、前記骨付き肉を所定時間間隔で連続撮影して一連の静止画像を取得し、
前記演算部は、引き続く２つのコマの同一の前記骨付き肉の静止画像に基づいて、前記骨付き肉の振動の有無を判定し、前記振動の存在を判定したときは、前記骨付き肉が骨折又は脱臼しているとの骨折脱臼信号を出力することを特徴とする骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項２】
前記接触部材は、前記骨付き肉の肉部に接触することを特徴とする請求項１記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項３】
前記引き続く２つのコマの同一の前記骨付き肉の静止画像を前記撮影部から入力し、表示画面の左側と右側に表示するモニタ部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項４】
前記骨折脱臼信号を前記演算部から入力したときは、前記搬送手段を停止する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項５】
前記演算部は、
前記静止画像を腿肉部の画像と骨部の画像に分離し、
前記引き続く２つのコマの同一の前記骨付き肉の骨部の静止画像に基づいて、前記骨部の振動の有無を判定し、前記振動の存在を判定したときは、前記骨付き肉が骨折又は脱臼しているとの骨折脱信号を出力することを特徴とする請求項１記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項６】
前記引き続く２つのコマの同一の前記肉の静止画像を前記撮影部から入力し、表示画面の左側と右側に表示するモニタ部をさらに備え、
前記表示画面の左側上部及び下部に、前記骨部の前記静止画像及び前記肉部の前記静止画像を、それぞれ分離して表示し、
前記表示画面の右側上部及び下部に、前記骨部の前記静止画像及び前記肉部の前記静止画像を、それぞれ分離して表示することを特徴とする請求項５記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項７】
前記肉部の静止画像又は前記骨部の静止画像を切り替えて拡大表示することを特徴とすることを特徴とする請求項６記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項８】
前記骨折脱臼信号を前記演算部から入力したときは、前記搬送手段を停止する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【請求項９】
前記演算部は、前記骨付き肉の肉部の縦横それぞれのフェレ長、重心、慣性モーメントを計算し、前記制御部に計算結果を入力することを特徴とする請求項１又は５記載の骨付き肉骨折脱臼判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送される複数の骨付き肉が、それぞれ骨折又は脱臼しているか否かを判定する骨付き肉骨折脱臼判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工は近年大幅に自動化され、例えば家禽肉などを加工するには、骨付きのままで、骨部をシャックル（足かせ）で吊り下げ、シャックルが連結されたコンベアで搬送し、各種加工工程を実施する。
特に、骨付き肉から腿肉だけを取り出す脱骨方法は、例えば特許文献１に開示されており、骨付き腿肉の骨を第素性工具の穴に通して引き抜き、骨に付着している食肉をこそぎ落とす。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０８５５９号（図３、段落０００５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、生育不良などが原因で、例えば足首が折れたり脱臼した鶏腿肉が１０００本あたり約１〜２本の割合で加工ラインに流れてくる。なお、この割合は、季節によって最大１０倍まで増加する。そのため、鶏肉を検査せずに脱骨処理すると、骨折脱臼した鶏肉により、装置が故障する虞がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、鶏肉などの骨付き肉を脱骨装置に投入する前に、足首の骨周りの異常を事前に把握し排除し、脱骨装置の故障を防止し、加工ラインを円滑に運用することである。
【０００６】
また、本発明の課題は、鶏肉などの骨付き肉を脱骨装置に投入する前に、腿肉の形状を把握し、脱骨品質の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するための第１の手段は、搬送手段にて順次搬送される複数の骨付き肉に接触する接触部材と、接触部材に接触してから移動中の肉を撮影する撮影部と、撮影部からの画像を演算する演算部とを備える骨付き肉骨折脱臼判定装置であって、撮影部は、骨付き肉を所定時間間隔で連続撮影して一連の静止画像を取得し、演算部は、引き続く２つのコマの同一の骨付き肉の静止画像に基づいて、肉の振動の有無を判定し、振動の存在を判定したときは、骨付き肉が骨折又は脱臼しているとの骨折脱臼信号を出力することである。
ここで骨付き肉とは、食鶏、豚、羊、牛等の鳥類及びほ乳動物の骨付き腿肉の他、鮭等の魚類の骨付き肉も含む。
また、搬送手段は、シャックルを介して骨付き肉を吊り下げたコンベアのみならず、足首部が支持され腿部が接触部材に接触されるように揺動する構成の搬送手段であればよい。
【０００８】
これにより、骨折脱臼信号に基づいて、骨折又は脱臼した骨付き肉を加工ラインから排除することができる。
【０００９】
第２手段は、第１手段において、接触部材は、骨付き肉の腿部に接触することである。
【００１０】
これにより、骨折脱臼を感度よく検出することができる。
【００１１】
第３手段は、引き続く２つのコマの同一の骨付き肉の静止画像を撮影部から入力し、表示画面の左側と右側に表示するモニタ部をさらに備えることである。
【００１２】
これにより、骨付き肉の搬送ラインの有人監視が可能となる。
【００１３】
第４手段は、骨折脱臼信号を演算部から入力したときは、搬送手段を停止する制御部をさらに備えることである。
【００１４】
これにより、骨折脱臼信号に基づいて、骨折又は脱臼した骨付き肉を加工ラインから所定位置で自動的に排除することができる。
【００１５】
第５手段は、演算部は、静止画像を腿肉部の画像と足首部の画像に分離し、引き続く２つのコマの同一の骨付き肉の足首部の静止画像に基づいて、足首部の振動の有無を判定し、振動の存在を判定したときは、骨付き肉が骨折又は脱臼しているとの骨折脱信号を出力することである。
【００１６】
これにより、骨折又は脱臼の誤検出を防止することができる。
【００１７】
第６手段は、引き続く２つのコマの同一の肉の静止画像を撮影部から入力し、表示画面の左側と右側に表示するモニタ部をさらに備え、モニタスクリーンの左側上部及び下部に、足首部の静止画像及び腿部の前記静止画像を、それぞれ分離して表示し、表示画面の右側上部及び下部に、足首部の静止画像及び腿部の前記静止画像を、それぞれ分離して表示することである。
【００１８】
これにより、腿部又は足首部に注意を集中してモニタすることができる。
【００１９】
第７手段は、腿部の静止画像又は足首部の静止画像を切り替えて拡大表示することである。
【００２０】
これにより、必要に応じて、腿部又は足首部を詳細にモニタすることができる。
【００２１】
第８手段は、骨折脱臼信号を演算部から入力したときは、搬送手段を停止する制御部をさらに備えることである。
【００２２】
これにより、骨折脱臼信号に基づいて、骨折又は脱臼した骨付き肉を加工ラインから所定位置で自動的に排除することができる。
【００２３】
第９手段は、演算部は、骨付き肉の腿部の縦横それぞれのフェレ長、重心、慣性モーメントを計算し、制御部に計算結果を入力することである。
【００２４】
これにより、脱骨工程を最適化することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、鶏肉などの骨付き肉を脱骨装置に投入する前に、足首の骨周りの異常を事前に把握し排除し、脱骨装置の故障を防止し、加工ラインを円滑に運用することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、鶏肉などの骨付き肉を脱骨装置に投入する前に、腿肉の形状を把握し、脱骨品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は、骨付き肉一般に係る発明であるが、以下では、骨付き鶏肉を例として、脱骨工程に入る前の骨折脱臼の判定について説明する。
【００２８】
図１は、骨付き肉の搬送装置の概念図である。図１（Ａ）を参照すると、骨付き肉１００は、図示しない搬送コンベアに取り付けられたシャックルで吊り下げられ、搬送コンベア１により、矢印１１方向に（紙面上、右から左へ）搬送される。搬送コンベア１の片側には、骨付き肉１００の腿部１０２に軽く接触する接触部材２が配置される。
【００２９】
図１（Ｂ）は、骨付き肉の搬送装置の左側面図である。本装置は、両側の支柱１０ａ、１０ｂに支持される搬送コンベア１と、支柱１０ｂから突き出て骨付き肉１００に接触する接触部材２とからなる。足首部１０１に骨折又は脱臼があれば、骨付き肉１００の腿部１０２と接触部材２との接触により、骨付き肉１００に振動を引き起こす。逆に、両者の接触度合いは、足首部１０１に骨折又は脱臼がなければ、骨付き肉１００の腿部１０２が接触部材２と接触しても、骨付き肉１００に振動を引き起こさない程度である。その程度は、骨付き肉１００の質量、腿部の形状、接触する幅、搬送速度などにより定まる。さらに説明すると、搬送コンベア１に接続されたシャックル１５に吊られて搬送コンベア１を流れてくる鶏腿肉に対し、図１（Ｂ）のように腿部１０２が少々引っかかるようなかたちで金属棒などの接触部材２を突き出しておく。足首が正常であれば、棒に引っかかった後にすぐに垂直下方を向いた状態で再び搬送コンベア１を流れていくが、足首部１０１が脱臼したり折れていたりすると、しばらくの間、足首を支点に振り子のように振動した状態で搬送コンベア１を流れていく。
【００３０】
図２は、本実施形態の骨付き肉骨折脱臼判定装置のブロック図である。
【００３１】
本装置は、接触部材２に接触し搬送中の骨付き肉１００を撮影する撮影部２００を有する。撮影部２００は、光学系２０２と、その焦点面に配置されたＣＣＤなどの２次元光電変換素子アレイ２０１を有する。撮影部２００は、一定時間間隔で、高速のシャッタスピードにより、骨付き肉１００の静止画を連続的に撮影する。ここに、一定時間間隔は、同一の骨付き肉１００が、撮影視野の両端に入る時間間隔であり、視野角と骨付き肉１００の搬送速度により定まるが、典型的には、例えば１５０ｍｓ程度である。
【００３２】
撮影部２００のデジタル映像出力は、演算部３００に入力される。ここでは、上述した視野内の左右の静止画像の解析が行われる。まず、腿部１０２や足首部１０１の振動の有無が判定される。これについては、後述する。また、腿部１０２の縦横それぞれのフェレ長、重心、慣性モーメントなどが計算される。
【００３３】
演算部３００による演算結果は、制御部４００に入力される。制御部４００は、演算部３００が生成した骨折脱臼信号（骨付き肉が骨折又は脱臼していることを示す信号）に基づき、搬送コンベア１を停止する。制御部４００は、骨折脱臼した骨付き肉１００が、搬送コンベア１の何番目のものであるかを認識しており、当該番号のものが搬送ラインの所定位置で停止する。そこで、手動により又は自動的に、当該骨付き肉が搬送コンベア１から取り除かれる。
【００３４】
また、撮影部２００のデジタル映像出力は、演算部３００のみならず、ＬＣＤディスプレイなどのモニタ部５００にも入力される。モニタ部５００は、引き続く２つのコマの同一の骨付き肉の静止画像（一定時間間隔で高速撮影され撮影視野の両端に入る同一の骨付き肉１００の２つの静止画像）を撮影部２００から入力し、表示画面の左側と右側に表示する。詳しくは、表示画面の左側上部及び下部に、足首部の静止画像及び腿部の静止画像を、それぞれ分離して表示し、表示画面の右側上部及び下部に、足首部の静止画像及び腿部の静止画像を、それぞれ分離して表示する。
【００３５】
モニタ部は、さらに、必要に応じて、腿部の静止画像又は足首部の静止画像を切り替えて拡大表示する。骨折脱臼信号が出ていないときは、腿部１０２の形状などをモニタする必要がある。また、骨折脱臼信号が出ているときでも、足首部１０１が振動しているかどうかモニタする必要がある。その理由は、足首部１０１が振動していれば、腿部１０２と足首部１０１が一体として振動しており、骨折脱臼はないからである。この場合、骨折脱臼信号は、偽信号であることになる。一方、骨折脱臼信号が出ているときでも、足首部１０１が振動していなければ、骨折脱臼があることになる。この場合、骨折脱臼信号は、正しく、骨折又は脱臼の存在を検出したことになる。このように、骨折脱臼信号の真偽を確認するため、モニタ画面を切り替えることは便宜にかなう。
【００３６】
制御部４００に骨折脱臼信号が入力されなかったとき（骨付き肉に骨折も脱臼もないとき）、制御部４００は、腿部１０２のデータ（フェレ長、重心、慣性モーメントなど）を加工部６００（脱骨手段）に入力する。これにより、加工部６００は、腿肉のみを、最適な方法で取り出す。
【００３７】
図３は、表示画面の一例である。引き続く２つのコマの同一の骨付き肉の静止画像３０ａ、３０ｂ（一定時間間隔で高速撮影され撮影視野の両端に入る同一の骨付き肉１００の２つの静止画像）が示されている。図中右側の画像３１ａは、骨付き肉１００が接触部材２に接触した直後の注目画像（注目領域ＲＯＩ１）であり、左側の画像３１ｂは、接触後一定時間間隔経過後の注目画像（注目領域ＲＯＩ２）である。
【００３８】
図４は、注目画像３１ａ、３１ｂの演算結果の一例である。図４（Ａ）を参照すると、正常なモモ肉（骨折脱臼のある骨付き肉）の場合、注目画像３１ａ、３１ｂ同士を減算すると、両者は振動しておらず、同一画像となるため、減算結果はゼロとなり、表示画面には何も見られず、画面全体が黒となる。一方、図４（Ｂ）を参照すると、骨折脱臼のある骨付き肉１００の場合、注目画像３１ａ、３１ｂ同士を減算すると、両者は振動しており、異なる画像となるため、減算結果はゼロとならず、振動の態様に応じて、骨付き肉の一部が表示画面上に現れる。振動が小さければ、骨付き肉のごく一部が表示されるが、振動が大きければ、骨付き肉の多くの一部が表示される。したがって、骨折脱臼の有無は、表示面積を所定の基準面積と比較し、表示面積が所定の基準面積を超えれば、骨折脱臼ありと判定することになる。さらに説明すると、基本的な原理は、図４のように、ＣＣＤカメラで取り込んだ映像に対して、視野の左右にＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：注目領域）を２カ所設定し、１５０ｍｓｅｃ間隔で静止画像を連続して取り込む。すると、搬送コンベアは常に等速で流れているので、ＲＯＩ１に存在した鶏肉は１５０ｍｓｅｃ後にちょうどＲＯＩ２に収まり、ＲＯＩ１には後ろからついてくる別の鶏肉が収まる。そこで、ある時間ｔにおけるＲＯＩ２で得られた画像と、１５０ｍｓｅｃ前に得られたＲＯＩ１の画像との絶対値差分を取ると、正常な鶏肉であれば振り子のように揺れず姿勢が一定であるため、図４（Ａ）のように鶏モモ肉が消えた映像が得られ、足首折れ・脱臼モモ肉であれば揺れているため、図４（Ｂ）のように揺れた部分が抽出された映像が得られる。この映像を２値化し、白く残った部分をカウントすることによって、正常・異常判定を行う。
【００３９】
しかしながら、一見正常ではあるが足首部１０１の細いモモ肉も散見され、シャックルがゆるいために骨折れモモ肉のようにしばらくの間振動してしまうという現象もみられた。したがって、上記の方法をそのまま適用すると誤検出を起こすという問題が起こった。この場合、足首部１０１の細いモモ肉はモモばかりでなく、足首部１０１も（骨がつながっているため）連動して揺れている。
【００４０】
これに対して、足首折れモモ肉は腿部１０２が揺れているが足首部１０１は（骨折部が蝶番のように振る舞うため）それほど揺れていないという差異が見られた。
【００４１】
そこで、この問題に対応するため、ＲＯＩの設定の仕方を足首部１０１の周辺と腿部１０２）へと２分割し、腿部に関しては上述した絶対値差分演算を、足首部１０１については足首先端部の傾き度を算出することで、モモ部の絶対値差分演算で不良判定されていても、足首部の角度が２画像間で変化していれば足首の細い正常なモモ肉として良判定することとした。
【００４２】
図５は、足首部１０１を腿部１０２から分離して表示する一例である。足首部１０１は、表示画面の上部左右にそれぞれ表示され、腿部１０２は、表示画面の下部左右にそれぞれ表示される。すでに説明したように、必要に応じて、画像３０ａｘ、３０ａｙ、３０ｂｘ、３０ｂｙが切り替えられ拡大表示される。
【００４３】
図６は、足首部の振動の一例である。足首部１０１の振動の有無は、例えば表示画面上の足首の幅Ｌにより判定する。ここに、幅Ｌは、（Ｐ２―Ｐ１）で定義する。Ｐ１は、足首画像の画素数を左端よりカウントし、カウントが全画素数の１０％を越えたときの位置であり、Ｐ２は、足首画像の画素数を左端よりカウントし続け、カウントが全画素数の９０％を越えたときの位置である。図６（Ａ）を参照すると、足首部１０１が振動していないときの幅Ｌ１は小さく、図６（Ｂ）を参照すると、足首部１０１が振動しているときの幅Ｌ２は大きい。そこで、幅Ｌが所定の基準幅を超えていれば、振動ありと判定することになる。
【００４４】
腿肉の画像を取得後、上記の「足首折れ・脱臼判別」とは別に、腿肉図形の縦横それぞれのフェレ長や、図形重心、慣性モーメントなどを算出しておけば、腿肉自体の全長、全幅、膝関節の位置等が推定できる。これら情報を下流の自動加工装置（脱骨装置）へ転送すれば、多様な腿肉に応じた肉の引きはがし位置などが事前に把握できるため、引きはがし品質の向上に貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、骨付き肉の自動加工装置に利用可能であり、特に、骨付き腿肉の食肉搬送装置、脱骨装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】骨付き肉の搬送装置の概念図である。
【図２】骨付き肉骨折脱臼判定装置のブロック図である。
【図３】連続高速度撮影による撮影視野内の同一骨付き肉の静止画像の表示例である。
【図４】連続高速度撮影による撮影視野内の同一骨付き肉の静止画像同士を減算した結果の一例である。
【図５】足首部を腿部から分離して表示する一例である。
【図６】足首部の振動を判定する方法の一例である。
【符号の説明】
【００４７】
１  搬送コンベア
１１  搬送コンベアの進行方向
２  接触部材
１０ａ、１０ｂ  支柱
１５  シャックル
３０  表示画面
３０ａ  接触部材と接触した直後の骨付き肉の静止画像
３０ｂ  接触部材と接触した後で所定時間間隔経過の骨付き肉の静止画像
１００  骨付き肉
１０１  足首部
１０２  腿部
２００  撮影部
２０１  ２次元光電変換アレイ
２０２  光学系
３００  演算部
４００  制御部
５００  モニタ部
６００  加工部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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