JP2021177754A - 豆腐類製造システム - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本願発明の第1の実施形態について説明を行う。
図1は、本実施形態に係る豆腐類製造システム(以下、単に「製造システム」)の全体構成を示す概略構成図である。製造システムにおいて、制御装置1、検査装置2、選別排除装置5、第1の搬送装置6、第2の搬送装置7、格納装置8、製造装置9、および不良品搬送装置10を含んで構成される。ここでは、製造物を「豆腐類」としてまとめて記載するが、それに含まれるより詳細な分類は特に限定するものではない。豆腐類としては、例えば、油揚げ、寿司揚げ、薄揚げ、厚揚げ、生揚げ、ガンモドキなどが含まれてもよい。また、豆腐類として、例えば、充填豆腐、絹豆腐、木綿豆腐、焼き豆腐、または凍り豆腐などが含まれてもよい。また、それらの中間の生地、包装前後の製品、冷却・冷凍・加熱前後の製品であってもよい。以下の説明において製造物(豆腐類)について、一定の品質以上(すなわち、良品)であると判定された製造物をPにて示し、一定の品質よりも低い(すなわち、不良品)と判定された製造物をP’にて示す。なお、製造物を包括的に説明する場合には上記符号を省略して説明する。
図3は、本実施形態に係る制御装置1の機能構成の例を示すブロック図である。制御装置1は、例えば、PC(Personal Computer)などの情報処理装置などであってよい。図3に示す各機能は、不図示の制御部が、不図示の記憶部に記憶された本実施形態に係る機能のプログラムを読み出して実行することで実現されてよい。記憶部としては、揮発性の記憶領域であるRAM(Random Access Memory)や、不揮発性の記憶領域であるROM(Read Only Memory)やHDD(Hard Disk Drive)などが含まれてよい。制御部としては、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphical Processing Unit)、またはGPGPU(General−Purpose computing on Graphics Processing Units)などが用いられてよい。
本実施形態においては、学習手法として機械学習のうちのニューラルネットワークによるディープラーニング(深層学習)の手法を用い、教師あり学習を例に挙げて説明する。なお、ディープラーニングのより具体的な手法(アルゴリズム)は特に限定するものではなく、例えば、畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional Neural Network)など公知の方法が用いられてよい。図4は、本実施形態に係る学習処理の概念を説明するための概略図である。本実施形態にて用いられる学習用データは、入力データとしての製造物の画像データと、教師データとしての当該製造物に対して人(豆腐類の製造者)が評価した評価値との対から構成される。ここでは、評価値として、0〜100の値を設定し、数字が大きいほど評価がより高いものとして扱う。なお、評価値の粒度はこれに限定するものではなく、例えば、A、B、Cの3段階や、良品/不良品の2値にて行われてもよく、複数の不良品項目毎の評価値にて行われてもよい。また、製造物に対する評価値の正規化の方法は上記に限定するものではなく、他の分類を用いてもよい。なお、ニューラルネットワーク以外の機械学習として、決定木、サポートベクトルマシン、ランダムフォレスト、回帰分析(多変量解析、重回帰分析)など、広義での機械学習であれば、特に限定しない。
以下、本実施形態に係る制御装置1の処理フローについて、図5を用いて説明する。以下に示す処理は、例えば、制御装置1が備えるCPU(不図示)やGPU(不図示)がHDDなどの記憶装置(不図示)に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される。なお、以下の処理は、製造システムが動作している間、継続的に行われてよい。
本実施形態において、豆腐類の製造物に対して行った検査結果として、不良品として判定された製造物P’の画像を表示部(不図示)にて表示する際に、その不良品として判定された根拠(不良個所)を表示するような構成であってもよい。上述したようなニューラルネットワークの学習においては、GRAD−CAMやGuided Grad−CAMといった可視化手法がある。このような手法を用いて、検査対象である製造物が不良品として判定された際にその根拠として着目した領域を特定し、可視化して表示するような構成であってもよい。また、良品として判定された製造物の場合であっても、その評価値が不良品として判定される評価値に近い場合には、上記のような手法を用いて着目した領域を特定し、表示するような構成であってもよい。
第1の実施形態では、検査装置2は固定されており、検査範囲(撮影位置)は固定である構成について説明した。本願発明の第2の実施形態として、検査装置2による検査範囲を変更可能な構成について説明する。なお、第1の実施形態と重複する構成については説明を省略し、差分に着目して説明を行う。
図6は、本実施形態に係る豆腐類製造システム(以下、単に「製造システム」)の全体構成を示す概略構成図である。本実施形態に係る製造システムにおいて、制御装置1、検査装置2、選別排除装置5、第1の搬送装置6、第2の搬送装置7、格納装置8、および製造装置9を含んで構成される。
上記の実施形態では、検査に用いる手法として教師ありの機械学習の例を示したが、これに限定するものではない。例えば、オートエンコーダなどの教師なしの機械学習により学習済みモデルを生成するような構成であってもよい。この場合、製造物のうち良品の画像データを学習用データとして学習を行って学習済みモデルを生成する。そして、その学習済みモデルに対して入力された製造物の画像と、学習済みモデルから出力される製造物の画像との差異に基づいて、入力された画像が示す製造物が良品か不良品か否かを判定してよい。
(1) 豆腐類を連続で製造する製造装置と、
前記製造装置にて製造された豆腐類を、当該豆腐類に応じた所定の規則に沿って配列して搬送する搬送装置と、
前記搬送装置上において豆腐類の検査を行う豆腐類検査装置と、
前記豆腐類検査装置の検査結果に基づき、前記搬送装置にて搬送されている豆腐類のうちの不良品を選別または排除する選別排除装置と
を備えることを特徴とする豆腐類製造システム。
この構成によれば、豆腐類の製造時において人手による負荷を軽減しつつ、生産能力を向上させることが可能となる。また、豆腐類の特性に応じて行われてきた人手による検査の負荷を低減することで、製造システムにおける人のスペースを省略することが可能となる。さらには、複数の製造物の検査を搬送経路上で並行して行うことが可能となるため、製造効率の向上が可能となる。また、複数の製造物を並列搬送しつつ、検査および不良品の選別や排除が可能な構成により、製造物の検査精度を低下させることなく製造システム全体の搬送経路の経路長を短くすることが可能となる。
前記製造装置にて製造された豆腐類を複数列に配列して搬送する第1の搬送装置と、
前記第1の搬送装置の搬送方向の下流側に位置し、前記第1の搬送装置の搬送方向と直交した方向に、前記第1の搬送装置から搬送されてきた豆腐類を1列に配列して搬送する第2の搬送装置とを含んで構成されることを特徴とする(1)に記載の豆腐類製造システム。
この構成によれば、搬送方法の異なる搬送装置を組み合わせて、豆腐類の検査および搬送を行うことが可能となる。
前記選別排除装置は、前記豆腐類検査装置の検査結果に基づき、前記第1の搬送装置または前記第2の搬送装置にて搬送されている豆腐類のうちの不良品を選別または排除することを特徴とする(2)に記載の豆腐類製造システム。
この構成によれば、搬送方法の異なる搬送装置を組み合わせて、豆腐類の検査を行いつつ、搬送中の不良品の選別や排除が可能となる。
この構成によれば、不良品と判定された豆腐類を選別や排除する選別排除装置の駆動範囲を、搬送装置の搬送経路上の任意の範囲となるように設計して、駆動可能とすることができる。
この構成によれば、豆腐類を検査する検査装置の撮影範囲を、搬送装置の搬送経路上の任意の範囲となるように設計して、また、任意の位置にて撮影可能とすることができる。
この構成によれば、搬送装置にて搬送されている、良品と判定された豆腐類を、所定の規則に従って、整列させることが可能となる。
この構成によれば、良品と判定された豆腐類を整列する整列装置の駆動範囲を、搬送装置の搬送経路上の任意の範囲となるように設計して、駆動可能とすることができる。
この構成によれば、整列装置と排除装置の機能を有しつつ、個別に設けるよりも省スペース化を実現することが可能となる。
前記豆腐類検査装置は、前記反転機構による反転前後の画像を用いて豆腐類の検査を行うことを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の豆腐類製造システム。
この構成によれば、豆腐類の反転前後の面に対する検査を行うことで、より精度の高い検査が可能となる。
この構成によれば、豆腐類の製造者は、不良品と判定された実際の豆腐類の画像を確認することが可能となる。
検査対象となる豆腐類を撮影する撮像部と、
豆腐類の撮影画像を含む学習用データを用いて機械学習を行うことにより生成された、入力データにて示される豆腐類の品質の判定を行うための学習済みモデルに対して、前記撮像部にて撮影された豆腐類の撮影画像を入力データとして入力することで得られる出力データとしての評価値を用いて、当該撮影画像にて示される豆腐類の品質を判定する検査手段と
を備えることを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の豆腐類製造システム。
この構成によれば、豆腐類の製造時の特性を考慮しつつ、人手による検査の負荷を軽減することが可能となる。
この構成によれば、ニューラルネットワークを用いたディープラーニングに基づく学習手法により得られた学習済みモデルを用いて、豆腐類の検査を行い、人手による検査負荷を低減することができる。
この構成によれば、パターンマッチングによる豆腐類の検査を行い、人手による検査負荷を低減することができる。
この構成によれば、豆腐類として、具体的な種類の製造物に対応した製造が可能となる。
2…検査装置
3…撮像部
4…照射部
5…選別排除装置
6…第1の搬送装置
7…第2の搬送装置
8…格納装置
9…製造装置
10…不良品搬送装置
T…検知センサ
P…製造物(良品)
P’…製造物(不良品)
11…検査装置制御部
12…選別排除装置制御部
13…学習用データ取得部
14…学習処理部
15…検査データ取得部
16…検査処理部
17…検査結果判定部
18…表示制御部
Claims (14)
- 豆腐類を連続で製造する製造装置と、
前記製造装置にて製造された豆腐類を、当該豆腐類に応じた所定の規則に沿って配列して搬送する搬送装置と、
前記搬送装置上において豆腐類の検査を行う豆腐類検査装置と、
前記豆腐類検査装置の検査結果に基づき、前記搬送装置にて搬送されている豆腐類のうちの不良品を選別または排除する選別排除装置と
を備えることを特徴とする豆腐類製造システム。 - 前記搬送装置は、
前記製造装置にて製造された豆腐類を複数列に配列して搬送する第1の搬送装置と、
前記第1の搬送装置の搬送方向の下流側に位置し、前記第1の搬送装置の搬送方向と直交した方向に、前記第1の搬送装置から搬送されてきた豆腐類を1列に配列して搬送する第2の搬送装置とを含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の豆腐類製造システム。 - 前記豆腐類検査装置は、前記第1の搬送装置上または前記第2の搬送装置上の少なくともいずれかにおいて、豆腐類の検査を行い、
前記選別排除装置は、前記豆腐類検査装置の検査結果に基づき、前記第1の搬送装置または前記第2の搬送装置にて搬送されている豆腐類のうちの不良品を選別または排除することを特徴とする請求項2に記載の豆腐類製造システム。 - 前記選別排除装置は、選別動作または排除動作の位置を調整するための直動シリンダーまたは多関節から構成される高速型ロボットを備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。
- 前記豆腐類検査装置は、検査動作の位置を調整するための直動シリンダーまたは多関節から構成されるスカラーロボットを備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。
- 前記豆腐類検査装置の検査結果に基づき、前記搬送装置にて搬送されている豆腐類のうちの良品を所定の規則にて整列させる整列装置を更に備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。
- 前記整列装置は、整列動作の位置を調整するための直動シリンダーまたは多関節から構成される高速型ロボットを備えることを特徴とする請求項6に記載の豆腐類製造システム。
- 前記整列装置と前記選別排除装置は兼用されていることを特徴とする請求項6または7に記載の豆腐類製造システム。
- 前記搬送装置は、搬送されている豆腐類を反転させる反転機構を備え、
前記豆腐類検査装置は、前記反転機構による反転前後の画像を用いて豆腐類の検査を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。 - 前記豆腐類検査装置の検査結果に基づいて、不良品と判定された豆腐類を示す撮影画像を表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。
- 前記豆腐類検査装置は、
検査対象となる豆腐類を撮影する撮像部と、
豆腐類の撮影画像を含む学習用データを用いて機械学習を行うことにより生成された、入力データにて示される豆腐類の品質の判定を行うための学習済みモデルに対して、前記撮像部にて撮影された豆腐類の撮影画像を入力データとして入力することで得られる出力データとしての評価値を用いて、当該撮影画像にて示される豆腐類の品質を判定する検査手段と
を備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。 - 前記学習済みモデルは、ニューラルネットワークを用いたディープラーニングにより生成されることを特徴とする請求項11に記載の豆腐類製造システム。
- 前記豆腐類検査装置による豆腐類の検査は、パターンマッチングにより行われることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。
- 前記豆腐類は、充填豆腐、絹豆腐、木綿豆腐、焼き豆腐、凍り豆腐、油揚、寿司揚げ、薄揚、厚揚、生揚、または、ガンモドキのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の豆腐類製造システム。
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