JP2023001270A

JP2023001270A - 切断補助装置

Info

Publication number: JP2023001270A
Application number: JP2022179082A
Authority: JP
Inventors: 正文大貫; Masafumi Onuki
Original assignee: Zensho Holdings Co Ltd
Current assignee: Zensho Holdings Co Ltd
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-01-04
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: JP7237230B2

Abstract

【課題】所望の重量を持つように被切断物を切断する位置を提示する。【解決手段】切断補助装置は、被切断物の側方に設置され、前記被切断物の側面を検査する、外観検査部と、前記被切断物に対して光を投影する、投影部と、前記外観検査部及び前記投影部に接続された、制御部と、を備える。前記制御部は、検査した前記被切断物の側面の状態に基づいて、前記被切断物から切断した切断部が所望の重量を持つように前記切断物を切断する切断位置を取得し、取得した切断位置に前記光を投影するように投影部を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、切断補助装置に関する。

量り売り等の状況においては、所望の重量で物体を切断することが必要となる。所望の重量での物体の切断は、切断者の裁量で実行されることが多くトレーニングを行うことが必要となる。しかしながら、このようなトレーニングは、非常に長い時間及び大きな労力が必要となり、高コストとなる。トレーニーの適性によっては、このコストの負担がさらに大きくなる可能性がある。また、熟練者であっても、作業場の状況、又は、本人の状態によって、所望の重量に切断することが困難なこともある。

特開２００１－２６００８１号公報

そこで、本発明は、所望の重量を持つように被切断物を切断する位置を提示する、切断補助装置を提供する。

実施形態によれば、切断補助装置は、被切断物の側方に設置され、前記被切断物の側面を検査する、外観検査部と、前記被切断物に対して光を投影する、投影部と、前記外観検査部及び前記投影部に接続された、制御部と、を備え、前記制御部は、検査した前記被切断物の側面の状態に基づいて、前記被切断物から切断した切断物が所望の重量を持つように前記被切断物を切断する切断位置を取得し、前記被切断物のうち取得した切断位置に前記光を投影するように前記投影部を制御する。

前記外観検査部は、前記被切断物の側面までの距離及び前記被切断物の側面の面積を取得してもよく、前記制御部は、前記被切断物の側面の面積及び前記被切断物の密度に基づいて、前記被切断物から切断した切断物が前記所望の重量を持つように前記被切断物を切断する厚さを算出し、前記被切断物の側面までの距離及び前記被切断物を切断する厚さに基づいて、前記被切断物を切断する切断位置を取得してもよい。

前記外観検査部は、さらに、前記被切断物の側面の色に関する情報を取得してもよく、前記制御部は、前記被切断物の側面の色に関する情報に基づいて、前記密度を決定し、決定された前記密度に基づいて前記所望の重量を持つように前記被切断物を切断する厚さを算出してもよい。ここでいう「色に関する情報」とは、例えば、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、及び、緑（Ｇ）のそれぞれの色成分を２５６階調の階調値として有する情報である。

前記制御部は、前記被切断物の側面の色に基づいて前記被切断物の側面を１又は複数の領域に分割し、分割した領域ごとに定まる密度に基づいて、前記所望の重量を持つように前記被切断物を切断する厚さを算出してもよい。

前記制御部は、前記投影部を制御して、前記投影部から前記被切断物の上面の切断位置に前記光を投影してもよい。

前記外観検査部は、距離測定が可能なカメラ、カメラと距離センサの組み合わせ、レーザー測定器、又は、ステレオカメラであってもよい。

前記制御部に接続され、前記所望の重量を入力する、入力部、をさらに備えてもよい。

本発明によれば、切断する位置を提示することにより、作業者によらず所望の重量を持つように被切断物を切断することができる。

一実施形態に係る切断補助装置の機能を示すブロック図。一実施形態に係る切断補助装置の概念図。一実施形態に係る切断位置の投影を示す図。一実施形態に係る切断位置の投影を示す図。一実施形態に係る切断位置の投影を示す図。一実施形態に係る切断位置の投影を示す図。一実施形態に係る検査した密度を示す図。一実施形態に係る検査した密度を示す図。一実施形態に係る検査した密度を示す図。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。図面において同じ符号が付された要素等は、同じものを表し、説明を省略することがある。図中の各要素の大きさ、比率等は、説明のためのものであり、本発明がこれらの大きさ、比率等に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る切断補助装置１の機能を示すブロック図である。切断補助装置１は、入力部１０と、検査部１２と、制御部１４と、投影部１６と、を備える。切断補助装置１は、物体（以下、被切断物と記載する）の切断を補助する装置であり、例えば、ステーキ等の食品をあらかじめ設定された密度に基づいて所望の重量を有するように切断する位置を提示する。

入力部１０は、制御部１４と接続され、所望の重量を入力するデバイスである。所望の重量は、入力部１０に備えられるテンキーにより入力されてもよい。別の例として、１００ｇ、２００ｇ等の選択肢が準備されており、入力部１０を介して選択できるようにしてもよい。また、所望の重量は、あらかじめ制御部１４に設定されていてもよく、この場合、入力部１０は、切断補助装置１に必須の構成ではない。入力部１０は、操作者（切断者やお客様）が所望の重量を入力できる態様であれば、メカニカルな構造を有するテンキー又はボタンを備えていてもよいし、タッチパネル式の液晶を備えていてもよい。また、接触型ではなく、音声、ジェスチャー、目の動き等により所望の重量を入力できるものであってもよい。

検査部１２（外観検査部）は、制御部１４と接続され、被切断物の側面の外観を検査するデバイスである。検査部１２は、被切断物の側面の断面積に関する情報及び基準点から断面までの距離の情報を制御部１４に送信する。ここで、被切断物の側面とは、例えば、被切断物を切断する面とほぼ平行な面を含む面であるものとする。例えば、被切断物の切断面を側面としてもよい。言い換えると、側面に沿って被切断物を切断してもよい。検査部１２は、例えば、距離測定が可能なカメラ、カメラと距離センサの組み合わせ、レーザー測定器又はステレオカメラ等、断面の状況を撮像し、かつ、断面までの距離測定が可能な素子を備える。検査部１２において、撮影した画像から断面積を取得して制御部１４に送信してもよいし、撮影した画像そのものを制御部１４に送信し、制御部１４において断面積を取得してもよい。基準点は、距離測定の素子が存在する点としてもよいし、その他の被切断物との距離が明確に測定できるような点を基準点としてもよい。例えば、検査部１２から被切断物までの距離を測定する。

制御部１４は、入力部１０及び検査部１２からのデータを受信して、被切断物を切断する切断位置を取得し、投影部１６を制御して被切断物の切断位置に光を投影させる。例えば、制御部１４は、検査部１２から受信した画像及び検査部１２から被切断物の側断面までの距離に基づいて、被切断物の断面積を算出する。続いて、断面積及びあらかじめ制御部１４に設定されている被切断物の密度に基づいて、被切断物を断面からどの厚さで切断すると、入力部１０から入力された所望の重量になるかを算出する。算出された結果、及び、被切断物の断面と検査部１２との距離情報に基づいて、投影部１６が光を投影する切断位置を算出する。そして、被切断物に対して切断位置に光を投射するように制御する信号を投影部１６へと送信する。

投影部１６は、制御部１４からの制御信号に基づいて、被切断物における切断位置に光を投影する。投影部１６は、例えば、レーザーライナー又はプロジェクタを備える。レーザーライナーである場合には、光を照射する角度を調節する角度調節機構、又は、光を照射する位置を移動可能な被切断物の切断面とほぼ直角に位置する直進ステージを備えていてもよい。この場合、制御部１４により、レーザーライナーの角度、又は、被切断物に対する位置を制御されることにより、投影部１６は、切断位置に光を投影する。

図２は、上記の構成について、より具体的な実装例を示す概念図である。被切断物Ｔは、載置台２０の上に、その側面の断面が検査部１２により撮影できる状態で載置される。より望ましくは、側面の断面が平面であるとして、検査部１２が撮影する面とその断面とが平行になるように載置される。一例として、入力部１０としてテンキーを、検査部１２として深度センサ及びＲＧＢセンサを備えたカメラを、制御部１４としてコンピュータを、投影部１６としてプロジェクタを備える。

被切断物Ｔの断面の状態を撮影し、検査部１２から断面までの距離ｄを検知した検査部１２は、取得した情報を制御部１４へと送信する。入力部１０からは、所望の重量が入力される。例えば、所望の重量として２００ｇが入力され、検査部１２又は制御部１４が取得した断面の面積が１５０ｃｍ^２、密度が１ｇ／ｃｍ^３である場合、２００［ｇ］／１５０［ｃｍ^２］／１［ｇ／ｃｍ^３］＝２［ｃｍ］が切断する厚さｔとして算出される。

制御部１４は、被切断物Ｔの断面から厚さｔだけずらした切断位置に光を投影するように、投影部１６を制御する。例えば、制御部１４は、検査部１２から断面までの距離ｄと、厚さｔに基づいて、検査部１２からの距離がｄ＋ｔとなる切断位置を指定して、投影部１６に投影させる画像を自動的に生成して切断位置に光を照射する。

図３は、載置台２０上の被切断物Ｔにおいて、切断位置を直線で投影する様子を示す図である。この図に示すように、被切断物Ｔの切断面から厚さｔの位置に光を直線Ｌとして投影することにより、切断位置を切断者に明確に提示する。また、切断位置とともに、断面の位置にも光を投影して、断面位置を切断者に提示してもよい。このように断面位置を提示することにより、切断者が被切断物Ｔの位置を調整し、より正確な切断位置を取得することもできる。

例えば、検査部１２及び投影部１６の位置を固定しておくことにより、制御部１４は、距離ｄと厚さｔから投影部１６であるプロジェクタからどの位置に光を投影すればよいかを計算することができる。投影部１６がレーザーライナーである場合には、例えば、被切断物Ｔと検査部１２とを接続する直線と平行に、検査部１２を基準としてｄ＋ｔの位置になるように投影部１６を異動させて光を投影することにより、切断位置を提示することができる。レーザーライナーの角度を制御する場合でも、検査部１２及び投影部１６の位置、及び、距離ｄ、厚さｔから切断位置に光が投影されるように角度を算出して切断位置を提示する。

以上のように、本実施形態によれば、被切断物の上面において所望の重量となるように切断する切断位置に光を投影することが可能となる。切断者は、投影された光の位置で被切断物を切断することにより、所望の重量を有する切断物を取得することが可能となる。

図４は、投影部１６からの投影について、他の例を示す図である。前述の実施形態と同様に、断面からの位置が厚さｔになるように切断位置を示した後、切断したことを確認後、連続して所望の重量となるように次の厚さｔ’を算出して、切断位置に重なるように矢印で示すように光を投影する位置を変更し、切断位置としてＬ’を投影してもよい。この場合、断面積がそれほど変わらないと仮定してもよく、例えば、２００ｇの重量となるように、連続して投影位置を提示することが可能となる。

また、重量が一定出なくともよく、入力部１０から、２００ｇ、２５０ｇ、・・・、等と連続して所望の重量を入力できるようにしてもよい。この場合、制御部１４は、連続して所望の重量となるように次々と厚さｔを算出し、投影部１６に投影させてもよい。また別の例としては、次々に投影するのではなく、図４におけるＬとＬ’とを同じタイミングで投影しておいてもよい。

図５は、別の態様である。切断者が、基準線Ｂと断面が重なるように、被切断物Ｔを切断する度に移動させてもよい。図３と図５の実装は、本質的な違いはほとんど無く、制御部１４内における切断位置の算出についての設計的な変更で実行することができる。

図６は、さらに別の態様である。この図に示すように、光を直線状に被切断物に投影させて切断位置を提示するのではなく、現時点での切断面から厚さｔとなる帯状の光を投影してもよい。

図２から図６においては、投影部１６から被切断物Ｔに対して側方から被切断物Ｔの切断面と平行に光を投影するため、被切断物Ｔの高さを考慮することなく、光を被切断物Ｔの切断位置に正確に投影することができる。他方、例えば、投影部１６からの光が被切断物Ｔの情報から被切断物Ｔの切断面に対して傾斜して投影されることがある。このような切断面に対して、傾斜して光が投影されると、実際に切断位置として指定されている箇所と、被切断物Ｔ上に投影される光の位置とがずれる場合がある。

これに対応すべく、制御部１４は、厚さｔを算出した後に被切断物Ｔの高さに基づいて、投影部１６から投影される光の位置を制御してもよい。検査部１２から受信した断面の画像に基づいて断面における被切断物Ｔの高さを算出し、この高さを用いて、被切断物Ｔの上面における切断位置を示すように光を投影させる。当該高さ、プロジェクタの投射素子の中心の位置、当該位置に対する載置台２０の位置及び被切断物Ｔの断面の位置に基づいて、光を投射する位置を算出することができる。例えば、載置台２０からの高さがこの高さである平面において被切断物Ｔの断面からの距離がｔとなるように光を投影する。

前述の実施形態においては、密度は一定であるものとしたがこれには限られない。例えば、被切断物Ｔが食肉である場合には、図７から図９に示すように、その種類により赤身と脂肪の比率が異なる。一般的に赤身と脂肪では密度が異なるので、上記のように単純に計算することができない。そこで、検査部１２により赤身と脂身が分かる程度に画像を取得し、制御部１４により、赤身と脂身とのそれぞれの面積に基づいて厚さｔを算出してもよい。

制御部１４は、検査部１２が取得した画像において赤身の領域と脂身の領域の面積をそれぞれ算出する。面積の算出は、前述の実施形態と同様である。赤身と脂身は、例えば、画像におけるＲＧＢの比率により分別されてもよい。また、赤身と脂身の密度は、それぞれあらかじめ制御部１４に設定されているものとする。このように、被切断物Ｔの側面の色により被切断物Ｔの側面を１又は複数の領域に分割し、分割した領域ごとに定まる密度に基づいて、所望の重量を持つように被切断物を切断する厚さを算出してもよい。

例えば、所望の重量が３００ｇである場合を考える。図７においては、赤身の面積が１４０ｃｍ^２、脂身の面積が４０ｃｍ^２であったとする。赤身と脂身の密度をそれぞれ、１．１ｇ／ｃｍ^３、０．９ｇ／ｃｍ^３とすると、求める厚さｔは、３００［ｇ］／（１４０［ｃｍ^２］×１．１［ｇ／ｃｍ^３］＋４０［ｃｍ^２］×０．９［ｇ／ｃｍ^３］）＝１．５８［ｃｍ］と求めることができる。

図８においては、例えば、赤身の面積が１４０ｃｍ^２、脂身の面積が６０ｃｍ^２であったとする。この場合、求める厚さｔは、３００［ｇ］／（１４０［ｃｍ^２］×１．１［ｇ／ｃｍ^３］＋６０［ｃｍ^２］×０．９［ｇ／ｃｍ^３］）＝１．４５［ｃｍ］と求めることができる。

図９においては、例えば、赤身の面積が１３０ｃｍ^２であったとする。この場合、求める厚さｔは、３００［ｇ］／（１３０［ｃｍ^２］×１．１［ｇ／ｃｍ^３］）＝２．１０［ｃｍ］と求めることができる。

このように、赤身と脂身との密度に基づいて、肉の種類によらず所望の重量を持つように被切断物Ｔを切断する位置を提示することが可能となる。また、上記では密度は全て同じものとしたがこれには限られず、例えば、色により密度を別途設定しておいてもよい。この場合、肉の種類により、より細かい密度を設定することが可能となる。また、２種類の密度により重量を算出したが、２種類には限られず、さらに多くの領域の種類を設定し、各領域の密度を設定しておいてもよい。

なお、入力部１０、検査部１２、制御部１４及び投影部１６は、別々のデバイスであるとしたが、これには限られず、同じデバイスがこれらの少なくとも２つの機能を備えていてもよい。例えば、カメラ付きの簡易コンピュータ等を用いて、検査部１２と制御部１４を兼用させてもよい。

また、本実施形態に係る全ての機能又は一部の機能は、プログラムにより実装されてもよい。この場合、全て又は一部の機能は、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて具体的に実現される。これらの機能は、CPU（Central Processing Unit）で実現されるほか、アナログ回路又はデジタル回路、例えば、FPGA（Field Programmable Gate Array）、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）等により実現されてもよい。また、必要に応じて、メモリを備えていてもよい。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１：切断補助装置、
１０：入力部、１２：検査部、１４：制御部、１６：投影部、
２０：載置台

Claims

被切断物の側方に設置され、前記被切断物の側面を検査する、外観検査部と、
前記被切断物に対して光を投影する、投影部と、
前記外観検査部及び前記投影部に接続された、制御部と、
を備え、
前記外観検査部は、前記被切断物の側面までの距離及び前記被切断物の側面の面積を取得し、
前記制御部は、前記被切断物の側面の面積及び前記被切断物の密度に基づいて、前記被切断物から切断した切断物が所望の重量を持つように前記被切断物を切断する厚さを算出し、前記被切断物の側面までの距離及び前記被切断物を切断する厚さに基づいて、前記被切断物を切断する切断位置を取得し、前記被切断物のうち取得した切断位置に前記光を投影するように前記投影部を制御する、
切断補助装置。
前記外観検査部は、さらに、前記被切断物の側面の色に関する情報を取得し、
前記制御部は、前記被切断物の側面の色に関する情報に基づいて、前記密度を決定し、決定された前記密度に基づいて前記所望の重量を持つように前記被切断物を切断する厚さを算出する、
請求項１に記載の切断補助装置。
前記制御部は、前記被切断物の側面の色に基づいて前記被切断物の側面を１又は複数の領域に分割し、分割した領域ごとに定まる密度に基づいて、前記所望の重量を持つように前記被切断物を切断する厚さを算出する、
請求項２に記載の切断補助装置。
前記制御部は、前記投影部を制御して、前記投影部から前記被切断物の上面の切断位置に前記光を投影する、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の切断補助装置。
前記外観検査部は、距離測定が可能なカメラ、カメラと距離センサの組み合わせ、レーザー測定器、又は、ステレオカメラである、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の切断補助装置。
前記制御部に接続され、前記所望の重量を入力する、入力部、
をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれかに記載の切断補助装置。