JP6006568B2 - 魚の小骨抜き取り機 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、魚身、特に三枚おろしされた魚の半身から小骨を自動的に抜き取るための小骨抜き取り機に関する。

従来から、三枚おろしされた魚の半身に残存する小骨を抜き取るための装置が開発されている。例えば特許文献１によれば、秋鮭やトラウトなどにおいて、中骨の両側から横方向に突出しているピンボーンと称される細長い小骨を、三枚おろしされたフィレーから抜き取る装置が開示されている。

この装置は、ベルトコンベアと、このベルトコンベアの搬送途上における上方に、コンベアによって搬送されてくるフィレーからピンボーンを抜き取るピンボーン抜き取り装置とを備えている。ピンボーンを抜き取る前のフィレーを、コンベアの幅方向の中央部上に、その長さ方向を搬送方向に向けた状態で載置し、上記ピンボーン抜き取り装置に向かって搬送すると、上記ピンボーン抜き取り装置により、フィレーの長さ方向に一列上に存在している多数本のピンボーンが順次抜き取られる。

特開２００５−１１０５７４

ところで、例えばアジ、サバ、イワシのような中型魚や小型魚などは、鮮魚小売店において、三枚おろしされた状態で一般消費者向けに販売されている代表的な魚である。このような中型魚や小型魚などは、三枚おろしされた半身が店頭で販売される際、ピンボーンだけでなく、ろっ骨等のように、魚身の長さ方向に延びる直線から外れた位置に存在する小骨なども、半身に残存した状態で提供されることが多い。このような状態の半身は、骨を抜きながら食べるのが面倒であるとの理由により、敬遠される傾向にある。そのため、小骨の抜き取られた状態の魚身の提供が望まれている。

しかしながら、特許文献１に開示されている装置は、ピンボーン抜き取り装置が水平面内の所定の位置に固定されており、その一方で、フィレーを載置されるコンベアは水平面内の一方向にしか移動できない。そのため、特許文献１に開示されている装置では、ピンボーン抜き取り装置の下方の地点を通りコンベアの搬送方向に延びる直線から外れた位置にある小骨を抜き取ることはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、魚身から小骨を、その存在位置に制約されることなく、自動的に抜き取るための機械を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の魚の小骨抜き取り機は、請求項１に記載したように、小骨抜き取り作業の対象となる魚身を支持する支持台と、前記支持台の上方に設けられ前記支持台に支持された魚身に存在する小骨を挟む作業ヘッドと、前記支持台と前記作業ヘッドとを水平面に対して平行な一方向である第一方向に相対移動させる第一相対移動装置と、前記支持台と前記作業ヘッドとを水平面に対して平行でありかつ前記第一方向に交差する方向である第二方向に相対移動させる第二相対移動装置と、前記支持台に支持された魚身から小骨が抜き取られる作業を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した作業を表示する表示画面とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記作業ヘッドが第一移動部材に取り付けられており、前記第一相対移動装置が前記第一移動部材を前記第一方向に移動させることにより、前記作業ヘッドが前記第一方向に移動可能であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の発明において、前記支持台が、水平面に対して平行な方向に、前記魚身を搬送可能であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、さらに、前記魚身の少なくとも一部を撮像可能な撮像装置を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４記載の発明において、さらに、前記撮像装置が前記魚身の少なくとも一部を撮像する際に照明するための照明装置を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５記載の発明において、前記撮像装置および前記照明装置が、前記支持台に対して上側に設けられたことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項５または６に記載の発明において、前記照明装置が、赤外線照射装置であることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項４〜７のいずれかに記載の発明において、さらに、前記撮像装置が撮像した前記魚身の少なくとも一部の画像を処理する画像処理コンピュータを備えたことを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項８に記載の発明において、前記画像処理コンピュータは、前記撮像装置が撮像した前記魚身の少なくとも一部の画像に基づいて、前記画像内における小骨の存在を認識することを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の発明において、前記画像処理コンピュータは、存在が認識された前記画像内における小骨の位置を算出することを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の発明において、さらに、前記第一相対移動装置、前記第二相対移動装置、および作業ヘッドの動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置が、前記画像処理コンピュータにより算出された小骨の位置に基づいて、前記第一相対移動装置および前記第二相対移動装置の相対移動を制御することにより、前記支持台と前記作業ヘッドとを相対移動させ、作業ヘッドを制御することにより、前記魚身から小骨を抜き取ることを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、請求項１〜１１に記載の発明において、前記作業ヘッドが、開閉により小骨を挟むことが可能な一対のチャック部材を備えたことを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項１〜１１に記載の発明において、前記作業ヘッドが、小骨を挟む際に先端部が前記魚身の表面に接するように設けられた爪部材と、前記爪部材の先端に下周部を接して回転するように設けられた回転歯車体とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、支持台と作業ヘッドとが、水平面に対して平行な第一方向と第二方向とに相対移動可能である。したがって、支持台と作業ヘッドとを、水平面内における任意の位置に相対移動させることができるので、水平面内の任意の位置で、支持台に支持された魚身に残存する小骨を抜き取ることができる。支持台に支持された魚身と作業ヘッドとの相対移動は、魚身の全体を走査的に移動させてもよく、後述の請求項１１に記載の発明のように、小骨の位置に基づいて移動させてもよい。また、作業者は、支持台に支持された魚身から小骨が抜き取られる作業の様子を確認することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記作業ヘッドが第一移動部材に取り付けられており、前記第一相対移動装置が前記第一移動部材を前記第一方向に移動させるので、前記作業ヘッドが前記第一方向に移動可能である。この場合、前記第二相対移動装置によって前記第二方向へ移動させられるのは、前記作業ヘッドでもよく、前記支持台であってもよい。

請求項３に係る発明によれば、前記支持台が、水平面に対して平行な方向に、前記魚身を搬送可能である。したがって、本発明の魚の小骨抜き取り機に対して、小骨抜き取り作業の対象となる魚身を自動で搬入、搬出することが可能になり、より一層の作業の自動化を実現することができる。この場合、前記支持台は、水平面に対して平行な一方向に、前記魚身を搬送可能であってもよく、水平面に対して平行かつ互いに交差する複数の方向に前記魚身を搬送可能であってもよい。また、前記支持台の搬送機能を利用して、前記支持台を、前記第一相対移動装置および前記第二相対移動装置の一方または両方としてもよく、前記支持台とは別個に、前記第一相対移動装置および前記第二相対移動装置が設けられていてもよい。

請求項４に係る発明によれば、前記魚身の少なくとも一部を撮像可能な撮像装置を備えている。したがって、例えば本発明の魚の小骨抜き取り機が、表示画面を備えている場合には、撮像画像を作業者が確認することができる。例えば、撮像装置が、小骨抜き取り作業が行われるべき魚身の画像を撮像することにより、作業者は、小骨の存在位置を表示画面で確認することができる。また、撮像装置が、小骨抜き取り作業の様子を撮像することにより、作業者は、作業の様子をリアルタイムで確認することができる。あるいは、後述の請求項８に記載の発明のように、本発明の魚の小骨抜き取り機が、画像処理コンピュータを備えている場合には、撮像した画像を画像処理コンピュータへ伝送し、画像処理結果を支持台と作業ヘッドとの相対移動の制御に利用することができる。

請求項５に係る発明によれば、本発明の魚の小骨抜き取り機がさらに照明装置を備えている。したがって、前記撮像装置は、前記魚身の良好な画像を取得できる。この場合、照明装置は、Ｘ線照射装置や、可視光照射装置であってもよく、後述の請求項７に記載の発明のように、赤外線照射装置であってもよい。

請求項６に係る発明によれば、前記撮像装置および前記照明装置が、前記支持台に対して上側に設けられる。本発明の魚の小骨抜き取り機は、食品を扱う機械であるため、厳重な衛生管理が求められる。特に、前記魚身を支持する前記支持台は、こまめな洗浄、消毒が求められる。前記支持台の下部に位置する部材を減らすことにより、支持台の洗浄、消毒のための作業が容易になる。

請求項７に係る発明によれば、前記照明装置が、赤外線照射装置である。赤外線を前記魚身に照射することにより、前記魚身に残存している小骨を、魚肉に埋もれて肉眼では視認できないものも含め、撮像することができるため、後述の請求項９に記載の発明のように、前記撮像装置が撮像した画像に基づいて、小骨の存在を認識する場合には、本発明は特に有効である。

請求項８に係る発明によれば、本発明の魚の小骨抜き取り機が、前記撮像装置が撮像した前記魚身の少なくとも一部の画像を処理する画像処理コンピュータを備えているので、前記撮像装置が撮像した画像をより有効に利用することができる。

請求項９に係る発明によれば、前記画像処理コンピュータは、前記撮像装置が撮像した前記魚身の少なくとも一部の画像に基づいて、前記画像内における小骨の存在を認識する。したがって、小骨の存在に関するデータを有効に利用することができる。

請求項１０に係る発明によれば、前記画像処理コンピュータは、存在が認識された前記画像内における小骨の位置を算出する。したがって、小骨の位置に関するデータを有効に利用することができる。

請求項１１に係る発明によれば、前記画像処理コンピュータが算出した小骨の位置に基づいて、制御装置が、前記支持台と前記作業ヘッドとの相対移動を制御する。したがって、魚の小骨抜き取り作業を効率的に行うことができる。

請求項１２に係る発明によれば、前記作業ヘッドが一対のチャック部材を備えており、チャック部材の開閉により小骨を挟むことができる。

請求項１３に係る発明によれば、前記作業ヘッドは爪部材と、前記爪部材の先端に下周部を接して回転するように設けられた回転歯車体とを備えている。前記爪部材は、前記作業ヘッドが小骨を挟む際に、前記爪部材の先端部が前記魚身の表面に接するように設けられている。本発明によれば、爪部材と回転歯車体により、小骨を挟むことができる。

本発明の一実施形態である魚の小骨抜き取り機およびその周辺装置を示す平面図である。 上記魚の小骨抜き取り機の作業ヘッド、押さえ装置、および撮像システム等を示す側面図である。 上記魚の小骨抜き取り機の押さえ部材が魚身を押さえた状態を示す平面図である。 上記魚の小骨抜き取り機を示す斜視図である。 上記魚の小骨抜き取り機のチャック部材クリーナを示す斜視図である。 上記魚の小骨抜き取り機の周辺装置のひとつであるトレイ供給装置を示す一部断面の側面図である。 上記魚の小骨抜き取り機を制御する制御装置を示すブロック図である。 上記魚の小骨抜き取り機の撮像装置が撮像した撮像画像の一例を説明する図である。 上記制御装置が作成した作業ヘッドの移動経路の一例を説明する図である。 上記作業ヘッドの別の実施形態を示す一部断面の側面図である。

３：コンベア（支持台） ６：制御装置 １０：チャック部材 １１：作業ヘッド １７：Ｙ軸スライド（第一移動部材）２１：Ｘ軸移動装置（第二相対移動装置） ２４：Ｙ軸移動装置（第一相対移動装置） ２６：撮像装置 ２７：赤外線照射装置（照明装置）３８：画像処理コンピュータ ６３：爪部材 ６４：回転歯車体

以下、本発明に係る魚の小骨抜き取り機の一実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

本小骨抜き取り機１は、図１に示すように、装置フレーム２、支持台としてのコンベア３、小骨抜き取り装置４、撮像システム５、これら装置等を制御する制御装置６（図７参照）等を備えている。小骨抜き取り作業の対象となる魚身７は、三枚おろしされた状態で、トレイ８上に載置されている。トレイ８の魚身載置面の縁部には、複数、本実施例においては２個の基準マーク９が対角に設けられている。本小骨抜き取り機１を構成する装置や部材類は、樹脂やステンレスなど、水気の多い環境に適した素材により構成されている。

前記小骨抜き取り装置４は、図１および図２に示すように、主に、本実施形態においては一対のチャック部材１０を保持した作業ヘッド１１、作業ヘッド１１をトレイ８の魚身載置面に平行な水平面内の任意の位置へ移動させる作業ヘッド移動装置としてのＸＹロボット１２、作業ヘッド１１をその軸線まわりに回転させるヘッド回転装置１３、作業ヘッド１１を昇降させるヘッド昇降装置１４、チャック部材１０を開閉させるチャック部材駆動装置３６等を備えている。

ＸＹロボット１２は、図１に示すように、第二移動部材としてのＸ軸スライド１５、Ｘ軸スライド移動装置１６、第一移動部材としてのＹ軸スライド１７、Ｙ軸スライド移動装置１８を備えている。Ｘ軸スライド移動装置１６は、Ｘ軸スライド駆動用モータ１９、ボールねじ２０およびナット（図示省略）を備え、Ｘ軸スライド１５を第二方向としてのＸ軸方向に移動させ、Ｘ軸スライド１５と共に第二相対移動装置としてのＸ軸移動装置２１を構成している。Ｙ軸スライド移動装置１８は、Ｙ軸スライド駆動用モータ２２、ボールねじ２３（図２参照）およびナット（図示省略）を備え、Ｙ軸スライド１７を第一方向としてのＹ軸方向に移動させ、Ｙ軸スライド１７と共に第一相対移動装置としてのＹ軸移動装置２４を構成している。本小骨抜き取り機１においてＸ軸方向は水平な一方向であり、Ｙ軸方向は水平面内においてＸ軸方向と直交する方向である。

作業ヘッド１１は、図２に示すように、チャックホルダ２５を備え、チャック部材１０を着脱可能に保持している。作業ヘッド１１がＸＹロボット１２によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させられ、水平面内の任意の位置に移動させられることにより、チャックホルダ２５が、コンベア３に対して移動させられる。すなわち、コンベア３に支持されたトレイ８上の魚身７に対して移動させられる。さらに作業ヘッド１１は、ヘッド昇降装置１４により鉛直方向において任意の位置へ移動させられ、コンベア３に対して接近、離間させられる。すなわち、コンベア３に支持された魚身７に対して接近、離間させられる。作業ヘッド１１が小骨存在位置へ下降させられ、一対のチャック部材１０がチャック部材駆動装置３６により開閉させられることにより、チャック部材１０が小骨を挟み、作業ヘッド１１が上昇させられることにより、小骨が抜き取られる。さらにヘッド回転装置１３により、小骨に対するチャック部材１０の向きを適切な角度に変更することができる。

Ｙ軸スライド１７にはまた、図２に示すように、作業ヘッド１１と共に前記撮像システム５、および押さえ装置４７が設けられている。本実施例において、撮像システム５は赤外線撮像システムである。撮像システム５は、撮像装置２６、照明装置としての赤外線照射装置２７、赤外線フィルタ２８を含み、ＸＹロボット１２により作業ヘッド１１等と共に水平面内の任意の位置へ移動させられ、トレイ８に対角に設けられた２個の基準マーク９およびトレイ８上の魚身全体を同一視野に入るように撮像する。本実施例においては、トレイ８は赤外線吸収性の高い素材で構成されており、基準マーク９は赤外線反射性の高い材料から構成されている。さらに本実施例の撮像システム５は、魚肉透過性の高い波長の赤外線を照射するので、トレイ８上に載置された魚身に残存している小骨を、魚肉に埋もれて肉眼では視認できないものも含め、撮像することができる。２個の基準マーク９と魚身に残存している小骨の撮像に基づいて、小骨が存在する位置を認識し、その座標を算出することにより、チャック部材１０を小骨存在位置へ移動させることができる。

押さえ装置４７は、押さえ部材４８、押さえ装置昇降装置４９、押さえ装置回転装置５０を含み、ＸＹロボット１２により作業ヘッド１１等と共に水平面内の任意の位置へ移動させられる。図３に示すように、押さえ部材４８は、凹部６２を備えている。押さえ装置４７は、押さえ装置昇降装置４９により、鉛直方向において任意の位置へ移動させられ、コンベア３に対して接近、離間させられる。すなわち、コンベア３に支持された魚身７に対して接近、離間させられる。作業ヘッド１１のチャック部材１０が小骨存在位置へ下降させられて小骨を挟み、抜き取る際に、押さえ部材４８が魚身７を上方から押さえつけることにより、チャック部材１０が小骨を抜き取るときの魚身７の移動や身崩れを防止する。さらに、押さえ装置回転装置５０により、押さえ部材４８の向きを、チャック部材１０が小骨を抜き取るときに邪魔にならない角度に変更することができる。

コンベア３は、図４に示すように、装置フレーム２上にコンベアフレーム３０が設けられており、駆動プーリ３１と従動プーリ３２がコンベアフレーム３０に回転可能に支持されている。駆動プーリ３１と従動プーリ３２との間には、コンベアベルト２９が無端状に掛け渡されている。駆動プーリ３１および従動プーリ３２の回転により、コンベアベルト２９が周回させられるので、その上面に載置されたトレイ８が、ほぼ水平な状態を保って、Ｘ軸方向に搬送される。

図１に示すように、装置フレーム２において、Ｘ軸スライド１５が移動可能な最上流端よりもさらに上流側に、魚身載置トレイ検知センサ５１が設けられている。魚身載置トレイ検知センサ５１は発光素子５２および受光素子５３を備えている。発光素子５２および受光素子５３は、鉛直方向において、コンベア上面よりもわずかに高い位置に設けられている。発光素子５２から放射され、トレイ８上の魚身７により反射された光を受光素子５３が受光し、検出することにより、魚身７を載置したトレイ８が検出される。

図１に示すように、コンベア３に隣接して、チャック部材クリーナ３３が設けられている。チャック部材クリーナ３３の一例としては、例えば図５に示すような、水を入れた容器である。魚身７から小骨を抜いたチャック部材１０は、ＸＹロボット１２を利用して、コンベア３上の位置からチャック部材クリーナ３３上の位置まで移動し、ヘッド昇降装置１４を利用して、チャック部材クリーナ３３の容器内に下降する。チャック部材１０が容器内の水中に漬かった状態で、ヘッド回転装置１３による回転、ヘッド昇降装置１４による鉛直方向の移動、ＸＹロボット１２による水平方向の移動を、繰り返したり組み合わせたりすることにより、チャック部材１０に付着した小骨を除去する。チャック部材クリーナ３３は、小骨の抜き取りを行ったチャック部材１０に付着した小骨をチャック部材から除去する機能を有するものであればどのような形態のものであってもよく、例えば、洗浄水を噴出するもの、エアで吸引するもの、ブラシでかき取るものであってもよい。

本小骨抜き取り装置１の上流側には、図６に示すように、トレイ供給装置５５が設けられている。トレイ供給装置５５は、小骨抜き取り作業の対象となる魚身７を載置した複数のトレイ８を上下方向に、互いに接触しない程度の間隔で収納したマガジン５６、およびマガジン５６を昇降させるマガジン昇降装置５７、コンベア３の高さに位置するトレイをコンベア３へ向けて押し出すトレイ供給手段５８等を備えており、魚身７を載置したトレイ８を、本小骨抜き取り装置１のコンベア３へ、１枚ずつ自動で供給することができる。本小骨抜き取り装置１の下流側には、トレイ収容装置５９が設けられている。トレイ収容装置５９は、小骨抜き取り作業の終了した魚身７を載置したトレイ８をマガジンに収容するものである。トレイ収容装置５９には、トレイ供給手段５８に代わり、例えばトレイの下流端を把持することによりマガジン内に引き込むトレイ引き込み手段等が設けられている。トレイ収容装置５９のその他の構成要素は、トレイ供給装置５５とほぼ同様である。

前記制御装置６は、図７に示すように、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４３およびそれらを接続するバスを有する小骨抜き取り制御コンピュータ４６を主体とするものである。バスには入出力インターフェイス３９が接続されており、撮像システム５の撮像装置２６の撮像により得られた画像データを処理する画像処理コンピュータ３８、撮像装置２６、入力装置４４、エンコーダ４０、魚身載置トレイ検知センサ５１等の各種センサ等が接続されている。

入出力インターフェイス３９にはまた、駆動回路３７を介してコンベア３等の駆動源を構成する各種アクチュエータ等が接続され、制御回路５４を介して表示画面４５が接続されている。これらコンベア３等において駆動源を構成するモータは、アクチュエータの一種であり、本実施例においては、回転角度の精度の良い制御が可能なサーボモータにより構成されているものが多い。サーボモータに代えてステップモータを用いてもよい。これらサーボモータの回転角度は、エンコーダにより検出され、その検出結果に基づいてモータ等が制御される。図７には、それらエンコーダ４０のうちの１つを代表的に示す。

ＲＯＭ４１およびＲＡＭ４３には、本小骨抜き取り機１の基本動作プログラム、作業対象となる魚の種類および小骨の形状に応じた小骨抜き取り作業のプログラム（以後、小骨抜き取り作業プログラムと称する）等、種々のプログラムおよびデータ等が記憶させられている。

次に、本小骨抜き取り機１の動作について説明する。まず、トレイ供給装置５５のマガジン５６から、小骨抜き取り作業の対象となる魚身７を載置した１枚のトレイ８が、トレイ供給手段５８により、コンベア３に向けて押し出され、コンベア３上に供給される。コンベア３の回転によりトレイ８は搬送方向であるＸ軸方向に進む。トレイ８の下流端部が魚身載置トレイ検知センサ５１を通過すると、発光素子５２から放射された光がトレイ８または魚身７によって反射され、その反射光を受光素子５３が受光するので、小骨抜き取り作業の対象となる魚身７を載置したトレイ８が小骨抜き取り機１のコンベア３に搬入されたことが検出される。

制御装置６は、魚身載置トレイ検知センサ５１の検出を受け、魚身載置トレイ検知センサ５１の検知の瞬間から設定時間経過後にコンベア３を停止させるようにコンベア３を制御する。コンベア３が停止したときにトレイ８が位置する場所が小骨抜き取り作業位置である。小骨抜き取り作業位置は、トレイ全体が確実にコンベア３上に安定して支持される位置に定められている。トレイ８が魚身載置トレイ検知センサ５１を通過してから、小骨抜き取り作業位置である停止位置に到達するまでの距離は既知であり、コンベア３の運転速度も既知であるので、それらの値から移動に要する時間を算出し、その時間を設定時間として制御装置６に事前に入力しておくのである。移動に要する時間ではなく、移動に要するコンベアのモータのパルスを算出してコンベア３の制御に利用してもよい。

トレイ８が小骨抜き取り作業位置に到達してコンベア３が停止すると、ＸＹロボット１２によって、撮像システム５がトレイ撮像位置に移動する。トレイ撮像位置は、停止位置に停止したトレイ８に設けられた２個の基準マーク９および魚身全体を、撮像システム５が同一視野で撮像できる位置に定められている。赤外線照射装置２７によって赤外線を照射された基準マーク９および魚身全体を、撮像装置２６が撮像する。撮像システム５には赤外線フィルタ２８が設けられており、赤外線反射性の高い材料から構成される基準マーク９および魚身に残存している小骨が明確に認識可能な画像が撮像される。撮像された画像は画像処理装置である画像処理コンピュータ３８へ伝送される。

図８は撮像画像の一例である。画像処理コンピュータ３８ははじめに、２個の基準マークが画像内に存在することを確認する。トレイ撮像位置は、撮像システム５が、停止位置に停止したトレイ８に設けられた２個の基準マーク９と魚身全体を同一視野で撮像できる位置に定められているが、これは、トレイ８が正規の停止位置に停止することを前提に定められている。実際は、コンベアベルト２９に対してトレイ８がスリップするなどして、正規の停止位置からずれた位置に停止することがある。トレイ撮像位置はトレイ停止位置の多少の位置ずれを許容できるように定められているが、大きな位置ずれが発生した場合には、複数（本実施例においては２個）存在するはずの基準マークの一部しか画像内に存在しないことがある。基準マークの一部が撮像画像内に存在しないのであれば、魚身についても一部が撮像されていない可能性がある。すると撮像されなかった部分の小骨が抜き取られず残存することになってしまう。そのため、全ての基準マークが撮像画像内に存在しない場合は、図示しないアラーム装置により、作業者にエラーを通知する。

全ての基準マーク９が画像内に存在することが確認されると、画像処理コンピュータ３８は、画像内における各小骨の存在を認識し、存在を認識された各小骨に対して、画像内での形状を認識する。図８に示すように、魚の小骨は、画像内での形状に基づいて、例えば図８の紙面に対して略垂直方向に延びているタイプの小骨６０（分類Ａとする）、および紙面に略平行に延びているタイプの小骨６１（分類Ｂとする）に分類できる。撮像画像内において、分類Ａである小骨６０は点状に認識され、分類Ｂである小骨６１は線状に認識される。画像処理コンピュータ３８は、撮像画像内での各小骨の形状を認識し、認識した形状の特徴を抽出し、各小骨がどのタイプの分類に属するかを判断できるようなアルゴリズムを備えているので、それにしたがって各小骨を分類する。

次に画像処理コンピュータ３８は、基準マーク９と各小骨の存在位置との画像平面内での相対的位置関係を認識し、ＸＹ座標を算出する。具体的には、前述の小骨形状の認識で、点状に認識された小骨６０（分類Ａ）の場合はその中心位置の座標、線状に認識された小骨６１（分類Ｂ）の場合はその始点（魚身中心側端部）と終点（魚身外側端部）の座標を算出する。ここで、撮像画像の縮尺は既知である。撮像画像を撮像したときの視野中心と、ＸＹロボット１２の装置原点との位置関係は、Ｘ軸スライド駆動用モータ１９およびＹ軸スライド駆動用モータ２２のエンコーダから算出できる。視野中心と作業ヘッド１１の中心位置との位置関係も既知である。したがって、現在の作業ヘッド１１の位置からＸ方向およびＹ方向にどれだけ移動すれば、作業ヘッド１１が各小骨存在位置の上方に到達できるかが算出できる。なお、本実施例においては、基準マーク９に対する各小骨存在位置のＸＹ座標を算出しその座標を装置座標に変換しているが、ＸＹロボット１２の装置原点に対する各小骨存在位置のＸＹ座標を直接算出してもよい。

画像処理コンピュータ３８は、画像内で認識された各小骨のＸＹ座標と分類とが関連付けられた小骨データを作成し、その小骨データを制御装置６へ伝送する。

制御装置６は、小骨抜き取り作業プログラムを小骨の分類ごとに備えている。そのため、小骨の形状に応じて、最適な手順で、抜き取り作業を行うことができる。小骨データを伝送された制御装置６は、小骨データに基づいて、データ内にある全ての小骨を抜き取るための作業ヘッド１１の移動経路を作成する。移動経路は、作業ヘッド１１の移動距離ができる限り短くなるものが望ましいが、後述するように、小骨を抜くための作業ヘッド１１および押さえ装置４７の動きが小骨の分類によって異なるため、同じ分類の小骨を連続して抜くことができるような移動経路が望ましい場合もある。一例として、図９に矢印で示すような移動経路をとった場合の動作について説明する。なお、説明を簡単にするため、図９において、作業ヘッド１１がチャック部材クリーナ３３へ移動する経路は省略されている。

作成された作業ヘッド１１の移動経路に基づいて、制御装置６ははじめに、分類Ａについての小骨抜き取り作業プログラムにしたがった制御を行う。ＸＹロボット１２により、作業ヘッド１１を最初の小骨存在位置である小骨６０の上方へ移動させる。次に制御装置６は、押さえ装置昇降装置４９により押さえ装置４７を魚身７に対して下降させて、押さえ部材４８により魚身７を押さえつける。コンベアベルト２９上の魚身７の鉛直方向の高さは、魚の種類によりおおむね既知であるため、魚の種類ごとに魚身高さデータとしてあらかじめ制御装置６に設定されており、その設定量だけ下降させるのである。同様に、制御装置６は、ヘッド昇降装置１４により作業ヘッド１１を下降させる。作業ヘッド１１が設定量下降すると、制御装置６は、チャック部材駆動装置３６により対向する一対のチャック部材１０を開閉させることにより、小骨６０をチャック部材１０に挟み掴ませる。そして制御装置６は、押さえ部材４８により魚身７を押さえつけたままの状態で、ヘッド昇降装置１４により作業ヘッド１１を上昇させる。すると、一端をチャック部材１０に挟まれた小骨６０は魚身７から抜き取られる。その後制御装置６は、押さえ装置昇降装置４９により押さえ装置４７を上昇させる。

制御装置６は、チャック部材１０に付着した小骨をチャック部材１０から取り去るため、ＸＹロボット１２により、チャック部材１０、すなわち作業ヘッド１１をチャック部材クリーナ３３へ移動させ、チャック部材１０を洗浄する。

続いて制御装置６は、右隣の小骨６０の上方へ、作業ヘッド１１を移動させ、同様の動作を行わせる。このような動作は右端の小骨６０まで繰り返される。

続いて制御装置６は、分類Ｂについての小骨抜き取り作業プログラムにしたがった制御を行う。制御装置６は、図９に例示される移動経路にしたがって、作業ヘッド１１を、最初の小骨６１の魚身中心側端部上方へ移動させる。ここで制御装置６は、現時点での押さえ部材４８の角度を認識し、凹部６２の長手方向の向きが小骨６１の延在方向と交差するようであれば、凹部６２の長手方向が小骨６１の延在方向と略平行になるように、押さえ装置４７を回転させる。その後、制御装置６は、分類Ａである小骨６０を抜き取った場合と同様に、押さえ装置４７を魚身７に対して下降させ、押さえ部材４８により魚身７を押さえつける。制御装置６は、作業ヘッド１１に対しても押さえ装置４７と同様に、現時点でのチャック部材１０の角度を認識し、チャック部材１０の開閉角度が小骨６１を挟み掴むのに最適な角度になるように、作業ヘッド１１を回転させる。そして、作業ヘッド１１を下降させ、一対のチャック部材１０を開閉させて、小骨６１の魚身中心側端部をチャック部材１０に挟み掴ませる。

分類Ｂについての小骨抜き取りプログラムにおいては、小骨６１の魚身中心側端部を挟んだチャック部材１０を上昇させる量が、分類Ａについての小骨抜き取りプログラムにおいて小骨６０を挟み掴んだチャック部材１０を上昇させる量、すなわち作業ヘッド１１を上昇させる量とは異なった量が設定されている。すなわち、分類Ａについての小骨抜き取りプログラムにおいては、小骨６０を挟み掴んだチャック部材１０が、小骨６０が魚身７から完全に抜き取られる高さまで上昇するように、作業ヘッド１１の上昇量が設定されているのに対し、分類Ｂについての小骨抜き取りプログラムにおいては、小骨６１のうちチャック部材１０に挟み掴まれた魚身中心側端部は魚身７から離脱するものの、他端部である魚身外側端部およびその近辺は依然として魚身７に残っている状態になるような高さまでチャック部材１０が上昇するように、作業ヘッド１１の上昇量が設定されている。

制御装置６は、設定された上昇量だけ作業ヘッド１１を上昇させ、チャック部材１０を開いて、小骨６１の魚身中心側端部を解放し、押さえ装置４７を上昇させる。この段階で、小骨６１は魚身７に残存している状態であるが、制御装置６は、図９に例示される移動経路にしたがって、作業ヘッド１１を左隣の小骨６１の魚身中心側端部上方へ移動させ、同様の動作を行わせる。このような動作は左端の小骨６１の魚身中心側端部まで繰り返される。

続いて制御装置６は、図９に例示される移動経路にしたがって、作業ヘッド１１を、小骨６１の最初の魚身外側端部上方へ移動させる。前述と同様に、押さえ部材４８およびチャック部材１０を適切な角度に回転させ、押さえ装置４７を魚身７に対して下降させて押さえ部材４８により魚身７を押さえつけ、作業ヘッド１１を下降させて一対のチャック部材１０を開閉させることにより、小骨６１の魚身外側端部がチャック部材１０に挟み掴まれる。

分類Ｂについての小骨抜き取りプログラムにおいて、小骨６１の魚身外側端部を挟み掴んだチャック部材１０を上昇させる量、すなわち作業ヘッド１１の上昇量は、小骨６１が魚身７から完全に抜き取られる高さまで作業ヘッド１１が上昇するような量が設定されている。したがって、制御装置６が、設定量だけ作業ヘッド１１を上昇させることにより、小骨６１が魚身７から抜き取られる。本実施形態においては、図８または図９の紙面において平行に延びた形状の小骨６１を、片側ずつ２度に分けて抜き取り作業を行うことにより、魚肉の身崩れを起こすことなく、小骨６１を抜き取ることができる。

制御装置６は押さえ装置４７を上昇させ、作業ヘッド１１を右隣の小骨６１の魚身外側端部上方へ移動させ、同様の動作を行わせる。このような動作は右端の小骨６１の魚身外側端部まで繰り返され、小骨抜き取り作業が完了する。

小骨抜き取り作業の際、撮像システム５は、作業ヘッド１１が小骨を抜き取る作業を撮像し、表示画面４５にリアルタイムで表示させる。作業者は、作業の様子を確認することにより、各種パラメータの調整の必要性などを判断することができる。

小骨抜き取り作業が完了すると、制御装置６は、コンベア３を回転させて、トレイ８をＸ軸方向へ搬送する。小骨抜き取り作業の完了した魚身７を載置したトレイ８は、トレイ収容装置５９に収容される。それと並行して、制御装置６は、トレイ供給装置５５から、小骨抜き取り作業の対象となる魚身７を載置した新たなトレイ８をコンベア３に供給し、前述の作業が繰り返される。

なお、チャック部材１０の洗浄は、小骨を１本抜くごとに行ってもよく、数本抜くごとに行ってもよい。作業者が、小骨抜き取り作業開始前に、チャック部材１０の洗浄のタイミングを、制御装置６に入力しておくことにより、制御装置６は、小骨抜き取り作業中に、所定のタイミングで、チャック部材１０を洗浄させる。

また、小骨が１本抜かれるごとに、制御装置６が、撮像システム５が撮像した画像に基づいて、抜き取りが正常に終了したか否かを判断してもよい。制御装置は、抜き取りが正常に終了していないと判断した場合には、作業者に対してエラーを通知する。作業者は、抜き取りエラーが判断された魚身を載置したトレイが小骨抜き取り機１から搬出されると、制御装置が通知したエラー情報を参照して、抜き取りエラーの部分のみ手動で抜き取り作業を行ってもよい。

また、本実施形態においては、チャック部材１０は作業ヘッド１１に対して着脱可能に取り付けられているため、小骨抜き取り作業終了時などに行われるメンテナンス時には、チャック部材１０を作業ヘッド１１から取り外して、念入りに洗浄、消毒することができる。さらに、小骨抜き取り作業の対象となる魚種に応じて、適切な形状のチャック部材１０を選択して使用することができる。

このように、本実施形態によれば、魚身７を支持するコンベア３と作業ヘッド１１とが水平面に平行な二方向に相対移動可能であるので、魚身７から小骨を、その存在位置に制約されることなく、自動的に抜き取ることができる。本実施態様による魚の小骨抜き取り機を、例えば鮮魚小売店のバックヤードで作動させることにより、小骨の抜き取られた状態の魚身を容易に提供することができる。

なお、上述の一実施形態の説明において、トレイ８が小骨抜き取り作業位置に到達すると、撮像システム５は、トレイ８に設けられた２個の基準マーク９および魚身全体を、同一視野で撮像し、撮像画像に基づいて、基準マーク９に対する各小骨存在位置のＸＹ座標を算出していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、撮像システムは、魚身を部分的に撮像し、その撮像画像において小骨が認識されたら、撮像中心に対する小骨の位置と、既知の値である撮像中心と作業ヘッド中心の距離とを考慮して、作業ヘッドを移動させて小骨を抜き取り、撮像システムを次の撮像部分へ移動させ、小骨を認識し小骨を抜き取る、といった動作を繰り返してもよい。この場合、視野を狭くできるので、撮像画像の品質が向上し、小骨の認識が容易になる。また、このような作業を行う場合、一方の基準マーク９を撮像することにより部分的撮像を開始させ、最後の部分的撮像の後に他方の基準マークが撮像されるような撮像経路を作成することにより、魚身７において認識されない部分が発生することを防止でき、魚身７の全ての部分を確実に認識できる。

また、上述の一実施形態の説明において、撮像システム５は第一移動部材としてのＹ軸スライド１７に設けられているため、ＸＹロボット１２により、作業ヘッド１１とともに、ＸＹ平面上の任意の位置に移動することが可能である。しかし、撮像システムが第一移動部材以外の場所に設けられ、作業ヘッド１１とは独立して移動可能であってもよい。また、トレイ８の基準マーク９および魚身全体を同一視野で撮像するのであれば、撮像システム５は撮像位置上方に固定で設けられてもよい。

また、上述の一実施形態の説明において、赤外線照射装置２７は、支持台としてのコンベア３に対して、撮像装置２６と同じ側、すなわちコンベア３に対して上側に設けられている。このため、コンベア３の下方に設けられる部材が少なくなり、コンベア３の水洗いなどのメンテナンス作業を容易に行うことができる。しかし、赤外線照射装置が、支持台に対して、撮像装置の反対側に設けられてもよい。さらに、上述の一実施形態の説明において、支持台としてコンベア３が採用された。したがって小骨抜き取り作業の対象となる魚身を自動で搬入、搬出することが可能になり、より一層の作業の自動化を実現することができる。しかし、支持台がトレイの搬送機能を備えていることは不可欠ではなく、単なる作業台であってもよい。例えば、赤外線照射装置が、支持台としての作業台の下方に設けられてもよい。この場合、トレイ、および作業台の少なくとも撮像位置に該当する部分を、赤外線透過性の高い素材で構成することにより、明確な画像を撮影できる。

また、上述の一実施形態の説明において、照明装置として赤外線照射装置２７を採用しているが、本発明において赤外線を照射することは不可欠ではなく、Ｘ線や可視光を照射してもよい。

また、上述の一実施形態の説明において、撮像装置２６による魚身７の撮像が行われる撮像位置は、小骨抜き取り作業位置に停止したトレイ８に設けられた２個の基準マーク９および魚身７全体を、撮像システム５が同一視野で撮像できる位置に設定されている。しかし、上流側に撮像位置を設け、それに対応する位置でトレイを一旦停止させてもよい。この場合、撮像後にコンベアが再び回転し、トレイを搬送方向に搬送し、下流側に設けられた小骨抜き取り作業位置でトレイを再び停止させる。

また、上述の一実施形態の説明において、小骨抜き取り作業は、撮像システム５が取得した画像を利用して行われた。しかし、本発明において、魚身の画像を利用することは不可欠ではない。さらに、上述の一実施形態の説明において、作業ヘッド１１はチャック部材１０を備え、チャック部材１０の開閉により小骨を挟み掴んで小骨抜き取り作業を行った。しかし、本発明において、チャック部材１０により小骨を挟み掴んで抜き取ることは不可欠ではない。例えば、作業ヘッドとして、従来の爪部材と回転歯車体から構成される骨抜き装置を、作業ヘッド移動装置としてのＸＹロボットに設けてもよい。すなわち、図１０に示すように、爪部材６３の先端と、回転歯車体６４の下周部は、互いに接するように設けられており、小骨抜き取り作業の際には、爪部材６３の先端と回転歯車体６４の下周部が魚身７の表面に接し、両者が小骨を挟む。水平面内の二方向に移動可能な作業ヘッドにこのような構成の骨抜き装置を設け、魚身の全体を走査的に移動させることにより、魚身の画像を利用しなくても、魚身内の任意の位置に存在する小骨を、爪部材６３の先端と回転歯車体の下周部とで挟み込んで抜き取ることができる。

また、上述の一実施形態の説明において、小骨抜き取り作業の際、作業ヘッド１１はＸＹロボット１２により水平面内の任意の位置へ移動し、ヘッド昇降装置１４により鉛直方向へ昇降することにより小骨抜き取り作業を行う。一方、トレイ８を支持するコンベア３は、小骨抜き取り作業中は回転を停止させられており、作業対象となる魚身７は静止している。しかし、本発明はこれに限定されず、作業ヘッドと作業対象の魚身とが相対移動可能であればよい。例えば、作業ヘッドは第一方向としてのＹ軸方向にのみ移動可能とし、作業ヘッドと魚身との第二方向としてのＸ軸方向における相対移動は、魚身を支持しているコンベアの回転を利用してもよい。また、作業ヘッドと魚身との鉛直方向における接近、離間は、支持台が昇降することにより実現されてもよい。

さらに、作業ヘッドと魚身との相対的な接近、離間は、鉛直方向でなくてもよい。上述の一実施形態において、チャック部材１０が小骨を挟み掴むと、ヘッド昇降装置１４により、作業ヘッド１１は鉛直方向に上昇させられた。すなわち、小骨のチャック部材１０に挟まれた部分は、魚身７から鉛直方向に離脱した。しかし、チャック部材が小骨を挟み掴んだ後、例えばヘッド昇降装置とＸＹロボットとが協働して作動することにより、作業ヘッドが所定の角度をもって斜め上方に移動させられてもよい。水平面に対する小骨の延在方向を考慮して前記所定の角度を設定することにより、魚身から小骨がスムーズに抜き取られるので、小骨抜き取りによる魚肉の身崩れを防止することができる。

Claims (13)

1. 小骨抜き取り作業の対象となる魚身を支持する支持台と、
   前記支持台の上方に設けられ、前記支持台に支持された魚身に存在する小骨を挟む作業ヘッドと、
   前記支持台と、前記作業ヘッドとを、水平面に対して平行な一方向である第一方向に相対移動させる第一相対移動装置と、
   前記支持台と、前記作業ヘッドとを、水平面に対して平行であり、かつ、前記第一方向に交差する方向である第二方向に相対移動させる第二相対移動装置と、
   前記支持台に支持された魚身から小骨が抜き取られる作業を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置が撮像した作業を表示する表示画面と
   を備えたことを特徴とする魚の小骨抜き取り機。
2. 前記作業ヘッドが、第一移動部材に取り付けられており、前記第一相対移動装置が、前記第一移動部材を前記第一方向に移動させることにより、前記作業ヘッドが前記第一方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の魚の小骨抜き取り機。
3. 前記支持台が、水平面に対して平行な方向に、前記魚身を搬送可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の魚の小骨抜き取り機。
4. さらに、前記魚身の少なくとも一部を撮像可能な撮像装置を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の魚の小骨抜き取り機。
5. さらに、前記撮像装置が前記魚身の少なくとも一部を撮像する際に照明するための照明装置を備えたことを特徴とする請求項４に記載の魚の小骨抜き取り機。
6. 前記撮像装置および前記照明装置が、前記支持台に対して上側に設けられたことを特徴とする請求項５に記載の魚の小骨抜き取り機。
7. 前記照明装置が、赤外線照射装置であることを特徴とする請求項５または６に記載の魚の小骨抜き取り機。
8. さらに、前記撮像装置が撮像した前記魚身の少なくとも一部の画像を処理する画像処理コンピュータを備えたことを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の魚の小骨抜き取り機。
9. 前記画像処理コンピュータは、前記撮像装置が撮像した前記魚身の少なくとも一部の画像に基づいて、前記画像内における小骨の存在を認識することを特徴とする請求項８に記載の魚の小骨抜き取り機。
10. 前記画像処理コンピュータは、存在が認識された前記画像内における小骨の位置を算出することを特徴とする請求項９に記載の魚の小骨抜き取り機。
11. さらに、前記第一相対移動装置、前記第二相対移動装置、および作業ヘッドの動作を制御する制御装置を備え、前記制御装置が、前記画像処理コンピュータにより算出された小骨の位置に基づいて、前記第一相対移動装置および前記第二相対移動装置の相対移動を制御することにより、前記支持台と前記作業ヘッドとを相対移動させ、作業ヘッドを制御することにより、前記魚身から小骨を抜き取ることを特徴とする請求項１０に記載の魚の小骨抜き取り機。
12. 前記作業ヘッドが、開閉により小骨を挟むことが可能な一対のチャック部材を備えたことを特徴とする請求項１〜１１に記載の魚の小骨抜き取り機。
13. 前記作業ヘッドが、小骨を挟む際に先端部が前記魚身の表面に接するように設けられた爪部材と、前記爪部材の先端に下周部を接して回転するように設けられた回転歯車体とを備えたことを特徴とする請求項１〜１１に記載の小骨抜き取り機。

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