JP2005087123A - 卵の水平設置装置及びそれを利用した有精卵の雌雄鑑別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
鶏の有精卵の雌雄鑑別の精度を高く維持するレベルにまで卵を水平に設置することは困難であった。
【解決手段】
横たえて設置された鶏の有精卵を上方から撮影して得られた前記有精卵の輪郭画像データを利用して前記有精卵の雌雄鑑別を行う雌雄鑑別鑑別装置であって、前記有精卵を横たえて設置するための卵置き台であって、前記有精卵を支持する複数の支持部を備える卵置き台と、前記有精卵を前記卵置き台と挟み込むようにして前記有精卵に荷重及び回転力を印加するための回転手段を備える。
【選択図】 図１ｂ

Description

本発明は、卵を水平に設置する装置及び当該装置を利用した有精卵の雌雄鑑別装置に関わるものである。

白色レグホーン種などの採卵鶏は、卵を産む雌雛のみが有用である。肉用鶏は雌雄のいずれの雛も有用であるが、雌雛と雄雛とでは生育期間が異なるので別々に飼育するほうが効率的である。これらの理由から、孵化した雛は孵化後２〜３日で雌雄鑑別が行われている。

現在行われている雛の雌雄鑑別には、（ａ）指頭鑑別法(肛門鑑別法)、（ｂ）機械鑑別法、（ｃ）伴性遺伝形質利用の鑑別法の三つの方法がある。これらの方法は、何れも卵を孵化した後に於ける雛の鑑別方法である。従って、卵を孵化させないと鑑別できない。

また、これらの鑑定作業は生きている雛を扱うために、自動化が困難であり鑑定に従事する人員も減少している。一方孵化した雄雛は焼却処分されるために雄の卵について言えば資源の無駄遣いであり、孵化に必要な時間および費用もまた無駄である。

従って卵の段階で雌雄が鑑別できれば、上記問題が解消でき、しかも雄卵であっても食用とする等の有効利用を図ることができる。

卵の形状で有精鳥卵の雌雄を鑑別する方法は、九州や東南アジアでは以前から行われていた。その方法は主に卵の頭部側（気室のある鈍端側）の形状、即ち、卵の頭部の膨らみについて、親鶏一羽毎に雄卵と雌卵の基準をそれぞれ設け、その基準の範囲にあれば雄卵または雌卵と鑑別していた。このような卵の外形についての人間のノウハウ的手法により、有精卵の雌雄鑑別を行う場合には、ある程度以上の鑑別精度を確保することが困難となる。

そこで、より精度の高い雌雄鑑別を可能とするために、有精卵の輪郭の一部に基づき抽出した卵の長軸方向の長さと短軸方向の長さを利用する上記の鑑別方法に比べて実用性の向上と鑑別精度を高めた鳥卵の雌雄鑑別方法および装置に係る発明が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００１−２３８５５９号公報

従来提案されている上記の雌雄鑑別技術は、あらかじめ取得された有精卵の輪郭に関するデータをどのように処理すれば有精卵の雌雄を鑑別できるか、という課題を解決することを主たる目的とする発明であって、有精卵の雌雄鑑別精度を高いレベルで維持するために、有精卵の輪郭に関するデータを高精度で取得するための方法は提案されていない。

例えば、有精卵の輪郭をデジタルカメラで撮像して画像データとして取得する場合には、図１０に示すように卵１００１の長軸（定義は後述する。）１００２がカメラ１００３のレンズの光軸１００４に対して直交していなければならない。即ち、カメラ１００３との関係において卵１００１が水平に設置されていなければならない（以下、本願において「卵の水平」とは、このカメラに対する水平を意味する。）。

もし、このような水平が得られない場合には、卵の長さ方向においてゆがみが生じ、いわゆる「卵の長さ」に狂いが生じてしまう。これに対して、いわゆる「卵の幅」に対する設置条件の影響は少ない。これは、卵の幅方向はほぼ円形に近い断面を有しており、卵の設置角度による影響を受けにくいためだと考えられる。

卵の外形を撮像して得られた画像データにより雌雄を鑑別する場合には、「卵の面積」、「卵の長さ」、「卵の幅」が主要なパラメータとして機能し、これらを様々に組み合わせてさらなるパラメータを設定して雌雄を鑑別する。ここで、もし上記のように卵を置き台上で正確に水平に設置できない場合には、「卵の長さ」に歪みが生じてしまう。卵の長さに生ずる歪みは、当然に「卵の面積」にも影響する。その一方で、「卵の幅」が受ける影響は相対的に小さなものである。従って、卵を水平に設置できない場合には、雌雄鑑別を行うために設定した各種パラメータに狂いが生じ、有効に機能しなくなってしまう。

よって、「卵の面積」、「卵の長さ」及び「卵の幅」を正確に測定することは極めて重要である。そこで、雌雄鑑別の精度を確保するために、卵の長軸がカメラの視線と直交する、即ち、卵の水平度を精度良く確保することが不可欠となる。

以下、卵の設置状況が雌雄鑑別の精度に与える影響を、実験データを参照して更に詳細に説明する。図１１は、有精卵を卵置き台に設置して、水平からずらしていった場合の長軸の長さと雌雄鑑別結果を、任意の１５個の卵についてシミュレーションにより求めて表したものである。

回転角度に対する卵の長径に乗ずる倍率は、以下のようにして求めた。まず、平均的な卵の長径に相当する５６.０ｍｍを長径とし、短径を長径の半分の２８.０ｍｍとした楕円を２次元平面上に設定する。この楕円を所定の角度（２°、２．５°、３°、４°、６°及び８°）で楕円の中心を基準として回転させる。回転後の楕円を回転以前の楕円の長径に沿った軸（ｘ軸）に投影して、投影領域の長さを求める。この長さと５６.０ｍｍとの比率により倍率を求める。この倍率について例えば図１１を参照すると、２°と２．５°とを区別するためには小数点４桁までをみる必要がある。即ち、０．５度から１度の範囲で水平の精度を検証するために要求される倍率の精度は、少なくとも1万分の１の精度となる。

楕円の短径を長径の半分としたのは、卵の中には細長い形状を有するものもあり、そのような卵は水平からのズレの長径への影響が大きく、雌雄鑑別を有効とするためには、このような卵を考慮した上で水平の精度を検証する必要があるからである。

このようにして行ったシミュレーション結果を検証すると、図１１における番号３の卵では、水平に対する角度が２°、２．５°及び３°の場合において、判定結果はＦ（雌）であるが。角度が４°以上となると、雌雄鑑別結果が逆転してＭ（雄）となってしまっている。同様の鑑別結果の逆転現象は、６番、９番、１１番及び１３番の卵において発生している。この逆転現象の原因は、以下のように考えることができる。

そもそも雌雄鑑別処理では、上記のように複数のパラメータ及び対応する閾置を用意する。この閾置は、所定のパラメータにおいて、当該閾置を越える、あるいは下回る卵が全て雄あるいは雌と判定可能な値に設定される。この場合、閾置に対して逆の領域に位置する卵までが一律に雌又は雄と判定されることはない。つまり、ある閾置を越える数値を有する卵を雌と判定するためのパラメータを例に取ると、このパラメータでは、あくまで閾置を越えた数値を有する卵を雌と判定できるだけであって、閾置を下回る数値を有する卵を雄と判定することはできない。そこには当然に閾置を越える数値を有しない雌卵も含まれているからである。このような雌卵は、雌を識別するための他のパラメータを利用して雌卵と決定する。

ここで、もし卵の水平が崩れ、「卵の面積」や「卵の長さ」に歪みが生じた場合には、これらを利用して求められるパラメータの値にも同様に狂いが生ずる。結果として、卵が水平に設置されている場合に閾置付近に位置する値を有するパラメータについては、閾置との位置関係が逆転してしまうために、そのパラメータによって雌（又は雄）と判定することができなくなり、その代わりの他のパラメータにおいて、雄（又は雌）と判定されてしまうこととなる。

このような結果、水平に対する設置角度のズレが小さいときには雌と判定されていた卵が、当該ズレが大きくなることにより判定結果が逆転してしまうという現象が起きると考えられる。

従って、有精卵の雌雄鑑別精度を高く維持するためには、卵の設置において水平を確保することが極めて重要となる。

さらに、上記のように雌雄鑑別の精度は１万分の１のレベルで効いてくることがわかっており、また、卵の形状にはばらつきがあり、このばらつきを吸収できる程度にまで水平に近づけて卵を設置する必要がある。このような要求に基づいて、水平に対して最低±２．５°以内のズレで卵を設置することが好ましい。

卵の設置に関しては、卵の輪郭に近似した置き台に卵を設置して、雌雄判別を行う雌雄判別装置が提案なされているが、提案済みの雌雄鑑別装置では、人手によって受け台上に卵を置き、卵の３次元的位置決めと長径方向の軸を水平にする作業を行っていた。このように人的手段によって卵を台に設置する場合には、生き物である卵を取り扱う上での慎重さと集中力を要するため疲労を誘発し多数処理できない、更には、安定した水平精度の実現が困難となる。例えば、人的手段により多数の卵を設置する場合、設置精度の平均は水平に対して３°から４°の間である。

このように、雌雄鑑別装置では膨大な数の卵の雌雄を短時間で判別することが要求されるところ、人的な設置による場合には係る要求を満足することが困難である。

そこで、本発明は、このような卵の大きさ或いは外郭の形状を計測する際に必要となる卵を水平に置く作業を生き物である卵を柔らかく取り扱いながら安定した精度でかつ多数の処理が可能な装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、具体的には、卵をほぼ水平に設置するための卵の水平設置装置であって、前記卵を横たえて設置するための卵置き台であって、前記卵を支持する複数の支持部を備える卵置き台と、前記卵を前記卵置き台と挟み込むようにして前記卵に荷重及び回転力を印加するための回転手段を備えることを特徴とする。

また、前記課題を解決する本発明は更に、上記の卵の水平設置装置を利用して、前記卵置き台に横たえて設置された鶏の有精卵を上方から撮影して得られた前記有精卵の輪郭画像データを利用して前記有精卵の雌雄鑑別を行う雌雄鑑別鑑別装置であることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、雌雄鑑別の精度を高く維持するために不可欠な卵の水平設置が可能となる。

以下、添付する図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

下記の記載においては、鶏の有精卵（以下特に限定しない限り、「卵」又は「有精卵」と記載する場合には、「鶏の有精卵」をいうものとする。）の雌雄判別を目的として卵の大きさ或いは外郭の形状を計測するには、雌雄判別を有効とするために相当の精度において計測を行う必要があるため、卵を正確に位置決めすることが必要となる。とりわけ卵を水平に設置することは、特に要求度の高い項目である。

図１ａを参照して、本発明の実施形態において使用する用語を以下に定義する。図１は有精卵の全輪郭と重心を中心にした輪郭を示し、有精卵の鈍端を右に配置している。図中の符号は本明細書で使用する名称とパラメータを表している。まず、有精卵の画像において卵と背面との境界を検出し、これを二次元図形として配列した図形１を卵の輪郭と定義する。

「頭部頂点」とは、卵の輪郭１で気室のある鈍端側での右端２をいう。
「尾部頂点」とは、卵の輪郭１で気室のない鋭端側での左端３をいう。
「上側頂点」とは、卵の輪郭１で上側の一番膨らんでいる点４をいう。
「下側頂点」とは、卵の輪郭１で下側の一番膨らんでいる点５をいう。
「長軸」とは、卵の頭部頂点２と尾部頂点３を結ぶ線分６をいう。
「長径」とは、長軸６の長さをいい、その値をＬｘで表す。
「短軸」とは、卵の上側頂点４と下側頂点５を結ぶ線分７をいう。
「短径」とは、短軸７の長さをいい、その値をＬｙで表す。
「幅」とは、卵の長軸６に直交し卵の輪郭１で規定される線の長さをいい、卵の幅の最大値（最大幅）がＬｙである。
「重心」とは、卵の頭部頂点２と尾部頂点３を結ぶ線と上側頂点４と下側頂点５を結ぶ線の交点８ をいう。
「頭部」とは、卵の上側頂点と下側頂点を結ぶ線の右側９をいい、「尾部」とは、その反対側１０をいう。
「長さ方向」とは、卵の長軸に沿った、又は、平行な方向を言う。
「幅方向」とは、卵の短軸に沿った、又は、平行な方向を言う。
「横長に設置した状態」とは、卵の長軸６が地面（卵の置き台の表面）に沿うように設置された状態を言う。

[第１の実施形態]
本願発明における雌雄判別処理の概要について説明する。

図１ｂは卵の全体輪郭を介在物なしに撮影するためと、高いコントラストの画像を撮影するためにための雌雄鑑別システムの全体構成を示している。ここにおいて、１００は、雌雄鑑別システム全体を表す。１０１は、鑑別対象の有精卵、１０２は基台、１０３はカメラ基台、１０４は、撮像素子にCCD等を使ったスチールデジタルカメラまたビデオカメラ等の撮像カメラである。１０５は卵１０１が設置される卵置き台であり、１０６は、卵置き台１０５上に設置された卵を搬送するためのトルクモータ１０７によって駆動されるターンテーブルである。卵置き台１０５は、ターンテーブル１０６上において、９０°の間隔で４個が配置されている。

１０８は、卵置き台１０５上の卵１０１を水平に設置するためのレベラーであり、１０９は、卵にほぼ均一な光を当てて適正なコントラストを得るため、及び、他から差し込む光の影響を避けるために卵１０１の周囲に卵の形状に相似させて配置された照明装置である。

１１０は、雌雄が決定された卵を分別して搬送するための機構であり、１１１は、卵置き台１０５から機構１１０へ卵を移動させるための卵のハンドリング機構である。また、１１２は、卵置き台１０５上の塵を除去するためのクリーナである。

次に、１２０は、雌雄鑑別システム１００の動作を制御するための制御装置である。１２１は、システム１００のユーザーがシステムを利用するためのユーザーインタフェースであり、例えば複数のボタンやスイッチで構成される。１２２は、例えばトルクモータ１０７、レベラー１０８、搬送機構１１０、ハンドリング機構１１１などの動作を制御するためのドライバー回路である。

次に、図１ｃを参照して図１における制御装置１２０のハードウェア構成の一例を説明する。ここで、１３０はＣＰＵで、ＲＯＭ１３１やＲＡＭ１３２に格納されたプログラムやデータ等を用いてドライバー回路１２２を含めたシステム１００全体の制御を行うと共に、卵の雌雄鑑定処理を行う。１３１はＲＯＭで、ＣＰＵ１３０が各種の処理を実行する際に用いるワークエリア及び、表示部１３３に表示する表示データを格納するためのＶＲＡＭエリアを備える。１３２はＲＡＭで、装置全体の制御を行うプログラムやデータ等を格納する。

１３３は、ＶＲＡＭエリアに格納された表示データを表示する表示部であり、ＣＲＴや液晶画面により構成される。１３４は、制御装置１２０をドライバー回路１２２や撮像カメラ１０４などと接続するためのインターフェースである。

１３５は、装置の管理者がデータ入力を行うための、キーボード、マウス、その他の操作パネルなどのユーザーインタフェースである。１３６は、ＬＡＮやインターネットなどに接続するための通信インターフェースである。１３７は、ＨＤＤであり、撮像部において取得した画像データ、当該画像データから得られた測定データなどを格納するための記憶装置として機能する。

次に卵の雌雄鑑定の手順を説明する。図１ｄは、図１ｂ及び図１ｃに示す雌雄鑑別システム１００において実行される雌雄鑑定処理のフローチャートである。まず、カメラ１０４により卵を撮像し画像データとして、制御装置１２０に取り込まれる（Ｓ１４１）。

取得された当該画像データは制御装置１２０で処理される。Ｓ１４１において制御装置１２０に取り込まれた画像データは、まず、ＲＯＭ１３１内に格納される。次にＣＰＵ１３０は、撮影した卵の画像から背景とのコントラストを識別してエッジを検出し、全輪郭の画像データとしてマッピングする（Ｓ１４２）。ここで全輪郭とは、卵１０１を垂直上方に位置するカメラ１０４から撮影して得られる２次元平面画像としてマッピング可能な卵の輪郭の全体を意味するものであり、卵の３次元輪郭や２次元平面輪郭の一部を意味するものではない。さらに、マッピングされたデータ上で左右および上下の先端を決定し、上下頂点間と左右の頂点間の線との交点座標を計算する。

続いて、ＣＰＵ１３０は、輪郭データから、基本的特徴を抽出するために必要となるパラメータとして、有精卵の長径、短径、重心、面積等を求め、必要とする卵の長さ方向の任意の位置の幅の長さを計算する（Ｓ１４３）。さらに、上記計算において得られた各パラメータの数値又はこれらの組み合わせにより、有精卵の輪郭形状に現れる雌雄を鑑別するための特徴（基本的特徴）の抽出を行う（Ｓ１４４）。

次に、Ｓ１４４において数値化された有精卵の輪郭形状に現れる基本的特徴に基づいて、雌雄鑑定処理を実行する（Ｓ１４５）。具体的には、所定のパラメータを利用して数値化された基本的特徴と、各基本的特徴毎に設定される雌雄鑑定の基準となる閾値とを利用して、Ｓ１４４において抽出した輪郭形状における基本的特徴が、雄卵又は雌卵の特徴を表すレベルにまで至っているかどうかを判定する。

例えば、雌卵の基本的特徴である頭部先端の丸み（例えば、頭部頂点２付近における輪郭１の曲率によって判定が可能な基本的特徴であって、この曲率が大きいもの、即ち、頭部の先端が丸い卵は雌卵の可能性が高い。）を、頭部の頂点と重心までの距離の９０％位置での幅を卵の短径で除した値ＹＲ９０により数値化し、これを閾値Ｔｈ１と比較してＹＲ９０がＴｈ１よりも大きい場合、当該有精卵の「頭部先端の丸み」の程度が雌卵と判別できるまで至っており、雌卵と鑑定される。

一方、当該値ＹＲ９０が閾値Ｔｈ１よりも小さい場合は、当該有精卵が、雌卵と判別できるレベルまで「頭部先端の丸み」を有しておらず、この特徴では当該処理対象の有精卵を雌卵とも雄卵とも識別できない。しかし、このような場合でも、他の特徴に基づいて雌雄鑑定を行うことができる。

Ｓ１４５における鑑定処理結果は、画像データ及び画像処理により得られた数値と共にＨＤＤ１３７に格納され、データベース化される。鑑定処理を継続的に行いデータベースを更新していくことにより、鑑定精度をより向上させることが可能である。

そして、鑑定結果に応じて有精卵が雌雄弁別される（Ｓ１４６）。ここではユーザーインタフェース１３５や、表示部１３３に検定結果が表示されるとともに、表示結果に対応して有精卵が、搬送機構１１０によって分別された搬送される。

次に、本実施形態に対応する卵置き台１０５の構成例について、図２ａ及び図２ｂを参照してより詳細に説明する。

図２ａは、卵置き台の表面の外観斜視図であり、２０１は、卵置き台の表面であり、高いコントラストを得るために黒色の鏡面塗装が施されている。このように表面を鏡面塗装にすると、置き台１０５の表面２０１へ光源から斜めに入射する光の反射光は、光の入射角と反射角の原理で卵置き台の垂直方向へ進む確率が極めて少なくなるという利点がある。それに加えて、黒色の鏡面塗装の場合には、仮に垂直方向への反射光があった場合でも、表面２０１が黒色であるためにカメラに対する光感度が小さくなるので、実質的に垂直方向への反射光を無視できるレベルに抑えることが可能となる。このように、表面２０１を黒色の鏡面塗装とすることにより、卵と卵置き台１０５との間のコントラストを強くして、解像度の高い輪郭画像を得ることが可能となる。

また、置き台表面２０１には、卵を正しく水平に保持できるように、卵と相似のくり孔加工を行い、卵の長手方向における輪郭を模した凹部２０２が形成されている。凹部２０２には、卵を設置する際の支持部２０３が輪郭に沿って４つ（２０３ａから２０３ｄ）形成されており、支持部２０３と卵との接触面には、接触部材２０４が添付されている。

より具体的には、支持部２０３ａから２０３ｄのそれぞれは、厳密に水平に置かれた卵の外郭を想定した位置に配置されている。従って、各支持部２０３ａから２０３ｄは水平基準面に対し卵の頭部頂点と尾部頂点を結んだ線が精密に平行となるよう形成された卵外郭形状２０２に近似して配置されている。

また、支持部２０３において、卵と接触可能な面はある程度の広さを持っており、卵外郭の面に対し垂直方向の反力で支持するよう形成されている。支持部２０３における卵との接触面を上記のように構成することにより、ほとんど全ての卵と支持部２０３との接触を確保するとともに、接触部曲面における接線力を最小とすることができる。これにより、卵を回転させるときの摩擦力が最小となると同時に、卵が置き台１０５上で水平となった場合に、支持部２０３ａから２０３ｄの接触面が卵の輪郭に対する接線成分と一致するようになるので、卵を支持する際の安定性が最も高くなる。

また、接触部材２０４は、卵の殻の表面との間において滑り止めとして機能する程度に摩擦を生ずると同時に、卵の水平を出すために卵を置き台の上で移動させる際に適度の滑り安さを有していなければならない。というのも、生まれたての卵の表面には、クチクラ層と呼ばれる保護層が存在し、卵表面のざらざらとした質感の理由となっている。そして、このクチクラ層が接触部材２０４との間で摩擦を生ずるからである。従って、接触部材２０４の材質は、クチクラ層による摩擦を軽減するような材質が好ましい。

そのような要求を満たす素材としては、フッ素樹脂、特には、例えばフッ化エチレン重合体（例えば、ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）が摩擦係数が適度に小さく好ましい。なお、フッ化エチレン重合体のみでは、摩耗が大きい場合にはガラス繊維などの充填材との混合物であっても良い。ただし、これらの素材は、あくまで例示として記載したものであって、接触部材２０４の材質はフッ素樹脂に限定されるものではなく、静止時における滑り止めの効果と、卵を回転させて水平を出す際の適度な滑り易さをもたらす素材であれば、本発明に適用が可能である。

このように、卵との接触部位が緩衝効果を持ちかつ摩擦を軽減する部材で構成されていることは卵外郭の微少な凹凸を吸収すると同時に受け台に置かれる際の衝撃を緩和する、又、卵が回転する際の摩擦を減ずるという効果をもたらす。

次に、図２ｂは、卵置き台の裏側の外観斜視図であって、２０５が置き台の底面である。２０６は、置き台を基台２へ固定するためのねじ穴であって、２０７は、置き台の位置決めのための位置決めピンの挿入穴である。

次に、この卵置き台１０５における卵の水平設置について説明する。３ａは、横長に置かれた卵を正面から捉えた図である。図３ｂは横長に置かれた卵を側面から捉えた図である。図３ａ及びｂにおいて１０１は卵を示している。卵１０１は、横長の状態で卵外郭形状を模して形成された凹部２０２に沿って形成された２０３ａから２０３ｄの４カ所の支持部と、支持点３０２ａから３０２ｄにおいて接している。この時、卵の頭部及び尾部の方向性は、凹部２０２の方向性と一致していなければならない。
なお、図３ａ及びｂでは、卵を長さ方向又は幅方向から捉えて記載しているために、支持点は当該方向から認識される側に位置するものしか記載できない。例えば、図３ａでは、図面として表される側に位置する支持点は３０２ａと３０２ｃだけであって、３０２ｂ及び３０２ｄは裏側に隠れてしまう。しかし、各支持点の配置は対称的であるから、表される支持点の丁度裏側に隠れた支持点は位置するはずである。そこで、図３ａ及び図３ｂでは、各支持点の位置関係を明確化するために裏側に位置する支持点は括弧書きで示している。

本実施形態における雌雄鑑別装置では、卵が置き台１０５において水平に設置されなければならないが、置き台１０５に乗せただけでは、雌雄鑑別を有効に実施するために必要とされる精度の水平を得ることはできない。そこで、図３ｃ及び図３ｄに示すように、横長に置かれた卵１０１に上方から荷重が加えて回転させる。図３ｃにおいて矢印３０３は、卵１０１へ加えられる荷重の向きと位置を表し、図３ｄにおいて、矢印３０４は、卵１０１へ加えられる回転力の向きと位置を表している。

このように卵１０１に対して与えられる荷重と回転力により、卵１０１は垂直下部方向に押さえられ、４カ所の支持点３０２ａから３０２ｄにおいて支持部２０３ａから２０３ｄとの間で挟まれた状態で回転する。この時、卵１０１の外郭は、支持部２０３ａから２０３ｄに対して、滑りながら接触した状態にある。この動作過程で卵は転がりながら徐々に水平方向へと姿勢が変化する。

図４ａは、卵１０１を卵置き台１０５上に置いた場合の卵１０１と卵置き台１０５とを図４ｃの直線４０１を含むＸＺ平面で切った断面を幅方向（図４ｃで示すところのα方向）からみた場合の断面図である。ここで示されるように、支持部２０３ｂ及び２０３dは、卵１０１を横長に見て最も胴回りの大きな位置の両側、かつ、卵１０１の水平にすべき長軸の下方に配置されている。

また、図４ｂは、卵１０１を卵置き台１０５上に置いた場合の卵１０１と卵置き台１０５とを図４ｃの直線４０２を含むＹＺ平面で切った断面を長さ方向（図４ｃで示すところのβ方向）からみた場合の断面図である。ここで示されるように、支持部２０３ａ及び２０３ｂは、卵１０１に対して左右対称になるよう配置されている。図４ｃは、卵置き台１０５における方向性を説明するための図であって、この場合、置き台１０５の凹部２０２における長軸（卵１０１における長軸と同じ概念）方向が、Ｘ軸となり、長軸に直交する短軸の方向がＹ軸となる。Ｚ軸は、ＸＹ平面に対して直交する方向性を有する。

次に、本発明の実施形態に対応する雌雄判別装置のレベラー１０８の構成について説明する。レベラー１０８は、卵置き台１０５上の卵１０１を水平にするための機構であって、図５は、その構造をより詳細に記載した図面である。

図５に示すように、５０１は卵１０１と接触し回転力を与えるためのローラーであり、５０２はローラー駆動用モーターである。５０３が、ローラー５０１を下方向に引っ張るためのバネ、５０４が、ローラー５０１を上下動させるためのカム、５０５がカム５０４を回転駆動させるためのモーターである。５０６は、ローラー駆動モーター５０２の動力をローラー５０１へ伝達するためのベルトである。

ローラー５０１は、緩衝効果を持ちかつ卵１０１の外郭との間で充分な摩擦力を維持できる部材で構成されており、卵１０１に直接接触し、下向きの荷重と回転力を伝達する。卵１０１に下向きの荷重が加わる際には、ローラー５０１の緩衝効果のある部材が卵外郭を損傷しないように衝撃を緩和しながら接触する。又、同部材は卵外郭との間で充分な摩擦力を維持できるため、回転力を卵に伝達し回転させることができる。モーター５０２はローラー５０１の回転の加速度を制御しつつ円滑に立ち上がりながら回転力を与えることができる。

ローラー５０１は、常にバネ５０３により下方向へ引っ張られていて、常に荷重が下向きに与えられている状態にあり、ローラー５０１の上下動はカム５０４により衝撃を緩和しながら行われる。カム５０４の揚程曲線は、卵接触時に緩やかになるよう形成されており、接触時の衝撃を緩和しながら卵に荷重を加えることができる。

このように、ローラー５０１は、卵１０１と上側頂点付近で接触し、卵１０１に対して回転力を与える。図６ａは、卵１０１と卵置き台１０５及びローラー５０１を、長さ方向からみた場合の断面図である。また、図６ｂは、卵１０１と卵置き台１０５及びローラー５０１を、幅方向からみた場合の断面図である。第６ｃ図は卵１０１と卵置き台１０５とローラー５０１とを上から見た平面図である。

図６ａに示すように、ローラー５０１の軸心と卵置き台１０５の中心線とは、同一直線上６０１に来るように、精密に位置決めされている。この直線６０１は、図４ｃにおける直線４０１を含むＸＺ平面上に含まれる。また、図６ｂに示されるように、卵置き台１０５に置かれた卵１０１の胴回りが最大になる箇所にローラー５０１が接触するよう位置決めされている。図６ｃにおいて、卵置き台１０５の中心線（図４ｃにおける直線４０１に相当）とローラー５０１の回転軸中心線６０２とが、長さ方向に精密に位置決めされている。

このように、本実施形態に対応する雌雄鑑別装置は、卵置き台１０５とレベラー１０８とが、精密に位置合わせして組み合わせられている。

次に、本実施形態において卵１０１を水平にする手法について以下に説明する。図６ａや図６ｂに示すように、まず卵を横長の状態で卵外郭形状に合わせて形成された４カ所の支持部２０３ａから２０３ｄに設置したとする。なお、設置の際には卵の頭部と尾部の方向性を、置き台１０５の凹部２０２の形状及び支持部２０３で決定される方向性に合わせる必要がある。

もし、卵１０１の置き台１０５への設置を人的に行った場合には、置き台１０５において卵の長軸６が凡そ水平となるように置くことは可能であっても、雌雄鑑別の精度に影響しない程度まで厳密な水平を確保することは困難である。そこで、図６ｂに示すように、卵１０１の胴回りの最大部（即ち、短軸）近傍に対して卵１０１の上方より、卵の長軸６に対してほぼ垂直な方向に荷重３０３を加える。ただし、単に卵１０１へ下方向への荷重を加えるだけでは、卵１０１の支持部２０３ａから２０３ｄとの接触点における反発力とバランスしてしまうので、水平を出す方向への姿勢の変化は生じない。

そこで、図６ａに示すように卵１０１に対して回転力３０４を加えることにより、支持部２０３ａから２０３ｄにおける支持を保ちながら卵１０１の幅方向における回転（ローラー５０１の回転方向とは逆方向）を得ることができる。また、卵１０１は、上記の回転を与えられることにより、回転軸の位置と方向はある一定の位置と方向に収まろうとする。具体的にこのような状況では、図４ｃに示すようなＸＹＺ３次元座標系で考えた場合、卵の長軸６がＸ軸と沿うように卵１０１の位置及び方向が収束する。以上の作用により卵は転がりながら徐々に厳密な水平方向へと姿勢を変える。

図７に、上記の本実施形態に対応するレベラー１０８を用いた場合の、卵１０１の撮像カメラ１０４に対する水平からのズレを測定した結果を示す。ここでは、１００個の卵を水平、垂直の２方向から計測したデータを散布図として表している。垂直方向から見た回転角は水平ほど重要ではないがある程度の方向性は必要である。散布図の評価をわかりやすくするために、±１．０°の四角の枠７０１、±１．５°の四角の枠７０２、±２．５°の四角の枠７０３を重ねてある。図７において、横軸は水平方向からみたズレを表し、縦軸は垂直方向からみたズレを表している。横軸、縦軸とも時計回りにずれている場合をプラス、反時計回りにずれている場合をマイナスで表している。図７に示すように、ほとんどの卵が水平に対して±２．５°の四角の枠７０３内にあり、本実施形態に対応するレベラー１０８を用いることにより高精度な水平設置を実現できることが分かる。

[第２の実施形態]
上記実施形態では、レベラー１０８におけるローラー５０１を、単一のローラーで構成していたが、卵１０１と接するローラーの構成は単一のものに限定されることなく、例えば、図８ａから図８ｃに示すように、卵の短軸近傍に４カ所（ローラー８０１ａから８０１ｄ）配置する構成であっても良い。

このような構成においては、卵１０１の上部からの荷重が接触部に作用する荷重の合力となり、より安定した形で卵に下向きに作用し、より容易に卵１０１を置き台１０５において水平に設置することが可能となる。

[第３の実施形態]
さらに、本発明の第３の実施形態においては、図９に示すように、卵１０１の頭部頂点及び尾部頂点付近において、所定の荷重で支持したスタビライザ９０１を設置することができる。このようなスタビライザ９０１により、卵１０１の回転動作時の振れを小さくすることができ、卵１０１の設置時の水平精度をさらに向上することが可能となる。

なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明において雌雄鑑別に利用される卵の部位を特定するための図である。 本発明の実施形態に対応する雌雄鑑別システムの構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に対応する雌雄鑑別システム１００における制御装置１２０のハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に対応する雌雄鑑別処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に対応する卵受け台１０５の構成の一例を示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に対応する卵受け台１０５の構成の一例を示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に対応する卵の水平設置を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応する卵の水平設置を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応する卵の水平設置を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応する卵の水平設置を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応して、卵１０１を卵受け台１０５上に置いた場合の卵１０１と卵受け台１０５とを幅方向からみた場合の断面の一例を示す図である。 本発明の実施形態に対応して、卵１０１を卵受け台１０５上に置いた場合の卵１０１と卵受け台１０５とを長さ方向からみた場合の断面の一例を示す図である。 図４ａ及び図４ｂに示す断面図の方向性を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応するレベラー１０８の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に対応する卵１０１とレベラー１０８との関係を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応する卵１０１とレベラー１０８との関係を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応する卵１０１とレベラー１０８との関係を説明するための図である。 本発明の実施形態に対応する雌雄鑑別システムにおいて、複数の卵を設置した場合の卵の水平に対する傾きの分散を表すグラフである。 本発明の第２の実施形態に対応する卵１０１とレベラー１０８との関係を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に対応する卵１０１とレベラー１０８との関係を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に対応する卵１０１とレベラー１０８との関係を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に対応する卵１０１とレベラー１０８との関係を説明するための図である。 本発明における卵の水平の概念を説明するための図である。 卵の測定に対して設置状況の与える影響を説明するために行ったシミュレーションの結果を示す表である。

Claims (13)

1. 卵をほぼ水平に設置するための卵の水平設置装置であって、
   前記卵を横たえて設置するための卵置き台であって、前記卵を支持する複数の支持部を備える卵置き台と、
   前記卵を前記卵置き台と挟み込むようにして前記卵に荷重及び回転力を印加するための回転手段とを備えることを特徴とする卵の水平設置装置。
2. 前記卵置き台には、鶏卵の相似形状の孔加工が行われ、前記支持部は、前記相似形状の任意の点に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の卵の水平設置装置。
3. 前記複数の支持部は、前記相似形状の任意の点において、少なくとも４カ所存在することを特徴とする請求項２に記載の卵の水平設置装置。
4. 前記支持部は、前記相似形状における長軸成分について線対称に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の卵の水平設置装置。
5. 前記支持部は、前記卵と接触する曲面の接線方向に対してほぼ直交する支持力を与えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の卵の水平設置装置。
6. 前記支持部が前記卵と接触する部位は、緩衝効果を持ちかつ摩擦を軽減する部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の卵の水平設置装置。
7. 前記部材が、フッ素樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の卵の水平設置装置。
8. 前記回転手段のうち、前記卵と接触する部位は、緩衝効果を持ちかつ前記卵の外殻との間で充分な摩擦力を維持できる部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の卵の水平設置装置。
9. 前記回転手段は、ローラーを備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の卵の水平設置装置。
10. 前記ローラーは、４輪を有することを特徴とする請求項９に記載の卵の水平設置装置。
11. 前記回転手段は、前記ローラーの下降動作を制御するための下降動作制御手段を備え、前記ローラーの下降動作により前記卵に対して前記ローラーを介して荷重が伝達されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の卵の水平設置装置。
12. 前記下降動作制御手段は、前記ローラーの回転制御手段を備え、前記荷重が伝達された状態で前記ローラーに対して回転を加えることにより、前記卵を回転させることを特徴とする請求項１１に記載の卵の水平設置装置。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の卵の水平設置装置を利用して、前記卵置き台に横たえて設置された鶏の有精卵を上方から撮影して得られた前記有精卵の輪郭画像データを利用して前記有精卵の雌雄鑑別を行う雌雄鑑別装置。

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