JP6188067B2 - 卵の形状推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、卵の形状推定装置に関し、特に、卵の重量と、卵の高さまたは径とに基づいて卵の形状を推定する形状推定装置に関するものである。

鶏卵等に代表される卵は鶏舎にて産卵されたあと、一般に、洗浄工程や検査工程を経て、卵選別装置によって重量等の物理的性状に応じて等階級に分類され、等階級ごとに透明な合成樹脂製のパックで包装され、その後、市場に流通する。

鶏の卵の等階級は、農林水産省の「鶏卵の取引規格」によって定められおり、重量ごとにＳＳ，Ｓ，ＭＳ，Ｍ，Ｌ，ＬＬの６段階のサイズに分けられている。たとえば、Ｓサイズの卵であれば、１個あたりの重量が４６グラム以上５２グラム未満と規定されている。

ところで、自然の産物である卵は工業製品とは異なり、形状に個体差が生じる。農林水産省の「鶏卵の取引規格」では、卵の重量のみで分類を行っているが、同じＳサイズの卵であっても、胴部分の径が小さいものや、胴部分の径が大きいものなどがある。

通常、Ｓサイズの卵であれば、胴部分の径はおよそ３９mm〜４１mmとなるが、胴部分の径が小さいものでは３７mmのものがある。このような卵は通常のＳサイズの卵に比べて、卵の鋭端側の頂点と、鈍端側の頂点とを結ぶ仮想的な軸(以下、長軸と称する)が長くなり、長細い形状の卵となる。一方、胴部分の径が大きいものでは４３mmのものがあり、このような卵は通常のＳサイズの卵に比べて長軸が短くなり、球に近い形状の卵となる。

高付加価値商品として通常の製品よりも高額で取引される高級ブランド卵を求める消費者は、見た目に美しく形が揃った卵を好む傾向があるため、高級ブランド卵を扱う鶏卵業者にとっては、長細い形状の卵や球に近い形状の卵は、人手を掛けても取り除きたいものであるが、そのような卵を人手で選別するには非常に手間がかかり、非効率であったため、卵選別装置による自動化が求められていた。

そこで、卵全体の形状を測定し、自動で長細い形状の卵や球に近い形状の卵を発見する装置として、特許文献１に記載されたような卵の形状測定装置がある。特許文献１に記載された卵の形状測定装置は、卵の搬送方向を軸として、卵を旋回させる旋回手段と、旋回手段を挟んでＶ字形に設けられ、卵を長軸方向に保持して搬送させる搬送手段と、搬送される卵のそれぞれ異なる領域の形状を認識する、複数のカメラを備えている。

特開昭５９−１５１００７号公報

しかしながら、従来の卵の形状測定装置では、卵全体の形状を高い精度で測定するには、高解像度のカメラで搬送手段上の卵を撮像し、撮像した画像から卵のみを抜き出して形状を推定するという複雑な処理が必要になるという問題があった。

そのため、従来の卵の形状測定装置のように複雑な処理を必要とせず、卵の形状を推定することができる形状推定装置が求められている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、単純な処理で、卵の形状を推定することができる形状推定装置を提供することである。

本発明に係る形状推定装置は、卵の形状を推定する形状推定装置であって、卵の重量を計量する計量部と、前記卵の高さまたは径を測定するセンサ部と、前記計量部が計量した前記卵の重量と、前記センサ部が測定した前記卵の高さまたは径とに基づいて前記卵の形状を推定する形状推定部とを備える、形状推定装置である。

本発明に係る形状推定装置によれば、単純な処理で、卵の形状を推定することができる。

本発明に係る形状推定装置を備える卵選別装置を示す平面概念図である。 図１の卵選別装置の側面概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る形状推定装置の要部を示す斜視図である。 同実施の形態に係る形状推定装置が卵の胴部分の径を測定している状態を示す平面図である。 同実施の形態に係る形状推定装置が卵の胴部分の径を測定している状態を示す正面図である。 同実施の形態に係るセンサ部がＬサイズの卵とＳサイズの卵の胴部分の径を測定している状態を示す側面図である。 同実施の形態に係るセンサ部を複数設置する場合の配置を示す平面図である。 同実施の形態に係るセンサ部の別の例の配置を示す平面図である。 同実施の形態に係るセンサ部からのセンサ出力と、算出部からの胴径出力の例を示す図である。 同実施の形態に係るセンサ部からのセンサ出力と、算出部からの胴径出力との他の例を示す図である。 同実施の形態に係るセンサ部のＯＮ／ＯＦＦ信号の出力の例を示す図である。 卵重と最大胴径の相関関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る形状推定装置の要部を示す斜視図である。 同実施の形態に係る形状推定装置が卵の胴径を測定している状態を示す平面図である。 同実施の形態に係る形状推定装置が卵の胴径を測定している状態を示す正面図である。

本発明の第１の実施の形態に係る卵の形状推定装置について説明する。図１ないし図４に示すように、形状推定装置１は、卵選別装置２に設けられており、卵Ｅの長軸を水平かつ、卵Ｅの搬送方向に対して直交させた状態で搬送する搬送部である整列搬送部３と、整列搬送部３が搬送する卵Ｅの搬送路の略垂直方向から、搬送路の中央に対して投光し、卵Ｅの胴部分にスポット光５をあてる投光部６と、卵Ｅの胴部分にあてたスポット光５の反射光を受ける受光部７と、受光部７が受けた反射光に基づいて、卵Ｅの胴径を算出する算出部８とを備えている。なお、卵Ｅの胴部分とは、卵Ｅの長軸に直交する径がほぼ最大となる位置を指す。

図１に示すように、整列搬送部３は、卵Ｅの長軸を水平かつ、卵Ｅの搬送方向である整列搬送方向Ｘに対して直交させた状態で搬送する搬送部であり、卵Ｅを６列で整列搬送方向Ｘへ搬送する。図３に示すように、整列搬送部３は、ローラ軸９に所定の間隔で取り付けられた複数のつづみローラ１０を有し、整列搬送方向Ｘに隣り合う一対のつづみローラ１０は、卵の長軸を整列搬送方向Ｘと直交する水平方向に沿わせて１つの卵Ｅを保持し、整列搬送方向Ｘに移動する搬送部材である。複数のつづみローラ１０は、整列搬送方向Ｘへ移動することにより卵Ｅの搬送路を形成する。

図３は、６列ある整列搬送部３のうちの１列のみの斜視図であり、図３に示すように、隣り合うつづみローラ１０に保持された卵Ｅは、形状推定装置１に設けられたセンサ部１３の下を搬送される。また、つづみローラ１０はローラ軸９に固定されており、ローラ軸９の両端は、整列搬送部３に設けられた２本のチェーン(図示せず)に、回転可能に取り付けられている。

整列搬送部３には、つづみローラ１０が整列搬送方向Ｘに対して直交する方向へ動くことを規制するためのローラ規制部１２が設けられており、図４に示すように、規制することで、つづみローラ１０が搬送幅方向(整列搬送方向Ｘに直交する水平方向)へ動くことによる測定誤差が生じないようにしている。なお、ローラ規制部１２は、整列搬送部３の全体にわたってつづみローラ１０の動きを規制する必要はなく、卵Ｅを正確に測定するために必要な位置に設けられていればよい。このようにすることで、隣り合うつづみローラ１０によって保持される卵Ｅを正確に測定することができる。

図５に示すように、ローラ規制部１２は、ローラ軸９に接することで生じる摩擦力によってローラ軸９およびローラ軸９に固定されているつづみローラ１０を回転させている。つづみローラ１０は、ローラ軸９を回転軸として回転することで、隣り合うつづみローラ１０によって保持される卵Ｅも回転する。図３および図４に示すように、つづみローラ１０には斜面部分１１が存在するため、つづみローラ１０が回転すると、卵Ｅの胴部分が卵Ｅの搬送路の中央を通るように、卵Ｅの位置が調整される。このようにすることで、投光部６が卵Ｅの搬送路の略垂直方向から搬送路の中央に対して投光しているため、常に卵Ｅの胴部分を測定することができる。

本実施の形態では、ローラ規制部１２が直接つづみローラ１０に接触することで、つづみローラ１０が整列搬送方向Ｘに対して直交する方向へ動くことを規制しているが、これに限られず、たとえば、ローラ軸９が整列搬送方向Ｘに対して直交する方向へ動くことを規制することで、１本のローラ軸９に取り付けられている複数のつづみローラ１０の動きを同時に規制してもよい。また、ローラ規制部１２がローラ軸９に接するときに生じる摩擦力を大きくするために、ローラ規制部１２と、ローラ軸９とが接する部分に摩擦係数が大きい材質の部材を設けてもよい。

なお、本実施の形態では、整列搬送部３は、つづみローラ１０を用いて卵Ｅを搬送しているが、これに限られず、卵Ｅの長軸を水平かつ、整列搬送方向Ｘに対して直交させた状態で搬送する機能を備えていればよい。さらに、整列搬送部３は、卵Ｅの胴部分が卵の搬送路の中央を通るように卵Ｅの位置を調整する機能を備えた搬送部であればよい。また、本実施の形態では卵Ｅを６列に整列させて搬送しているが、何列で搬送してもよく、たとえば、１列のみで搬送してもよい。

次に、投光部６と、受光部７とを備えるセンサ部１３について、詳しく説明する。本実施の形態に係るセンサ部１３は反射型の距離センサであり、図３ないし図６に示すように、整列搬送部３が搬送する卵Ｅの搬送路の略垂直方向から、卵Ｅの搬送路の中央に対して投光することで、卵Ｅの搬送路の中央を通る卵Ｅの胴部分に対してスポット光５をあて、センサ部１３と、卵Ｅとの距離を測定している。このとき測定される距離の逆数が、卵Ｅの長軸方向を水平にしたときの高さまたは卵Ｅの長軸方向に直交する方向の径である。

次に、投光部６について、詳しく説明する。図３ないし図５に示すように、投光部６は、卵Ｅの長軸方向４の略垂直方向かつ、整列搬送方向Ｘの略垂直方向から、卵Ｅの搬送路の中央に対して投光するための発光素子(図示せず)を備えており、本実施の形態では、発光素子として赤外線ＬＥＤを利用している。また、投光部６は、赤外線ＬＥＤが発した光を集光し、スポット光５として卵Ｅの胴部分にあてるためのレンズ(図示せず)を備えている。なお、投光部６の位置は、卵Ｅの長軸方向の略垂直方向かつ、整列搬送方向Ｘの略垂直方向に限られず、卵Ｅの搬送路の略垂直方向から卵Ｅの胴部分にスポット光５をあてることができる位置であればよい。

投光部６は、赤外線ＬＥＤとレンズの組み合わせに限られず、卵Ｅの胴部分にスポット光５をあてることができればよい。たとえば、レーザ光源であってもよいし、その他の光源であってもよい。レーザ光源の場合は別途レンズを設けなくとも指向性の高いスポット光を卵Ｅにあてることができる。また、本実施の形態では、発光素子として赤外光を発する赤外線ＬＥＤを用いているが、これに限られず、たとえば、可視光や紫外光を発する発光素子であってもよい。なお、図３等に表されているスポット光５は、説明のために大きく強調して描かれているが、実際は、より小さなスポット光５があてられている。

図４に示す軌跡１５は、投光部６が卵Ｅの胴部分に対してあてたスポット光５の軌跡を仮想的に表したものである。なお、つづみローラ１０上にもスポット光５はあてられているが、図４では、つづみローラ１０上のスポット光５の軌跡は省略している。

本実施の形態では、形状推定装置１が動作している間は、投光部６が備える赤外線ＬＥＤが一定の間隔でパルス発光しているが、これに限られず、たとえば、卵Ｅの頂点が投光部６の直下に到来する一定時間だけパルス発光するようにしてもよい。これは、隣り合うつづみローラ１０に保持される卵Ｅは、隣り合うつづみローラ１０の中間部分に位置するため、つづみローラ１０の位置を整列搬送部３に設けたエンコーダ等で検出すれば、卵Ｅの頂点が投光部６の直下に到来するタイミングを知り得ることによる。このようにすることで、投光部６の発熱が減り、センサ部１３の故障発生率を低減することができる。

次に、受光部７について詳しく説明する。図３、図４および図６に示すように、受光部７は、投光部６が卵Ｅの胴部分にあてたスポット光５の反射光を受け、スポット光５が反射した位置(高さ)を検出するための受光素子(図示せず)を備えており、本実施の形態では、受光素子としてＰＳＤセンサを利用している。また、受光部７は、反射光を結像するためのレンズ(図示せず)を含んでいる。

受光部７は、ＰＳＤセンサとレンズの組み合わせに限られず、卵Ｅの胴部分にあてたスポット光５の反射光を受光して位置(高さ)を推定することができればよく、たとえば、ＣＣＤイメージセンサであってもよいし、複数のフォトダイオードであってもよい。

また、受光部７は、投光部６が卵Ｅの胴部分にあてたスポット光５の反射光が受けられる位置に設けられている。また、本実施の形態では、センサ部１３の測定精度を向上させるために卵Ｅの整列搬送方向Ｘに対して略直交する方向への反射光が受けられる位置に設けられている。このようにすることで、測定対象の卵Ｅの前後にある他の卵Ｅによってスポット光５の反射光が遮られることもなくなる。

本実施の形態に係る受光部７は、図６に示すように、スポット光５の反射角度が異なることを利用して、スポット光５が反射する高さに応じた電圧を出力している。図６は、Ｌサイズの卵Ｅ１の胴部分にスポット光５をあてたときの反射角度αと、Ｓサイズの卵Ｅ２の胴部分にスポット光５をあてたときの反射角度βとを表しており、卵Ｅのサイズ(胴径)が大きいほど、反射角度は大きくなる。なお、本実施の形態では、反射角度が大きいほど、センサ部１３が距離を識別できる範囲においては、センサ部１３から出力される電圧も大きくなる。

本実施の形態では、受光部７は、形状推定装置１が動作している間は、常に受光した反射光の位置に応じた電圧を出力しているが、これに限られず、たとえば、卵Ｅの頂点が投光部６の直下に来たタイミングで、反射光の高さに応じた電圧を出力するようにしてもよい。なお、受光部７の出力は、センサ部１３からのセンサ出力として算出部８に入力される。センサ部１３からのセンサ出力は、パラレル出力であってもよいし、通信出力や電圧出力、電流出力、パルス幅出力、パルス数出力等であってもよい。

さらに、投光部６および受光部７を一本の搬送路に対して複数設けてもよく、たとえば、図７に示すように、一本の搬送路に対してセンサ部１３Ａおよび、センサ部１３Ａが測定する胴部分とは異なる位置の胴部分が測定できるセンサ部１３Ｂを設けてもよい。このようにすることで、卵Ｅの胴部分について２箇所の胴径を得ることができ、たとえば２箇所の胴径のうち、より大きな胴径をその卵Ｅの胴径であると決定するなどすれば、より高精度に卵Ｅの胴径を測定することができる。また、センサ部１３の数を３個以上にすることで、精度をさらに高くすることができる。なお、複数のセンサ部１３の間隔は、投光部６からの光が干渉しない程度に離れていればよく、図７に示すセンサ部１３Ａ，Ｂの間隔に限られない。

ここまでのセンサ部１３の説明は、卵の長軸を水平にしたときの高さまたは卵の長軸方向に直交する方向の径を測定するための距離センサについて説明を行ったが、これに限られず、たとえば、センサ部１３をラインセンサやカメラとして卵Ｅの長軸方向の径を測定するようにしてもよい。また、カップ状の搬送部材で卵Ｅの長軸方向を鉛直としたときの高さまたは長軸方向の径が測定できるように保持する搬送部によって卵Ｅを搬送し、センサ部１３に卵Ｅの長軸方向の高さまたは径を測定するセンサを用いてもよい。

次に、算出部８について詳しく説明する。図２に示すように、算出部８は、形状推定装置１の内部に設けられており、センサ部１３からのセンサ出力に基づいて卵Ｅの胴径を算出する装置である。算出部８が算出した卵Ｅの胴径は形状推定部１７へ出力される。図９は、縦軸を電圧、横軸を時間としたグラフであり、図４および図５に示す卵Ｅ１〜Ｅ４がセンサ部１３の直下を通過した時のセンサ部１３からの出力を示している。

なお、本実施の形態に係るセンサ部１３の出力は、センサ部１３と、スポット光５の反射高さとの距離に応じて電圧を出力するように構成されている。つまり、センサ部１３が距離を識別できる範囲においては、センサ部１３と、スポット光５の反射高さとの距離が短いほど出力される電圧が高く、センサ部１３と、スポット光５の反射高さとの距離が長いほど出力される電圧が低くなっている。

算出部８は、センサ部１３からの出力のピーク電圧を検出し、検出したピーク電圧を卵Ｅの胴径に換算して、出力する。このとき検出されるピーク電圧は、センサ部１３と、卵Ｅとの距離に応じて出力されているので、ピーク電圧と、卵Ｅの胴径とは、通常は正比例の関係ではなく、補正が必要となってくる。本実施の形態では、センサ部１３からの出力をリニアライズするリニアライズ補正と、高さ補正とが、算出部８によって行われることによって卵Ｅの胴径が算出される。なお、センサ部１３に用いられる距離センサの種類や性能によっては、測定対象物との距離が長いほど出力される電圧が高くなるものや、リニアライズ補正が不要なものがあり、算出部８は、それらの特性に応じて補正を行えばよい。

高さ補正は、図６に示すように、卵Ｅのサイズによって、一点鎖線で示されたローラ軸９の中心に対する高さが異なることを加味する補正である。本実施の形態では、ローラ軸９の中心を基準として、センサ部１３からの出力をリニアライズ補正し、卵Ｅ１を測定したときに得られたスポット光５の反射高さとローラ軸９との距離が４６mmだった場合は、２mmマイナス補正して４４mmが卵Ｅ１の胴径として算出部８から出力される。また、卵Ｅ２を測定したときに得られたスポット光５の反射高さとローラ軸９との距離が３４mmだった場合は、６mmプラス補正して４０mmが卵Ｅ２の胴径として算出部８から出力される。このように、スポット光５の反射高さとローラ軸９との距離に応じて所定の値を加えたり、減じたりする補正を行っている。なお、高さ補正は、これに限られず、別途設けたセンサで卵Ｅの最下点の高さを測定し、その測定値を利用して、センサ部１３からの出力を補正するなどしてもよい。

本実施の形態では、センサ部１３は卵Ｅの胴部分の高さまたは径を測定しているが、これに限られず、さらに、別のセンサ部１３を一本の搬送路に対して設けてもよい。たとえば、図８に示すように、一点鎖線で示した搬送路の中央から卵Ｅの一の長軸方向４へ所定距離を置いた位置で、かつ、第１のセンサ部であるセンサ部１３ａとは異なる位置の卵Ｅの高さを測定する第２のセンサ部であるセンサ部１３ｂと、一点鎖線で示した搬送路の中央から卵Ｅの他の長軸方向４へ所定距離を置いた位置で、かつ、第３のセンサ部であるセンサ部１３ｃとは異なる位置の卵Ｅの高さを測定する第４のセンサ部であるセンサ部１３ｄとを一本の搬送路に対して設けても良いし、さらに別のセンサ部１３を設けてもよい。センサ部１３の数を増やせば、それだけ卵Ｅの多くの位置について測定を行うことができるため、形状を推定する精度を高めることができる。

図８に示す軌跡１５は、センサ部１３ａ〜ｄが備えるそれぞれの投光部６が卵Ｅに対して投光したスポット光５の軌跡を仮想的に表したものである。本実施の形態では、センサ部１３ａが備える投光部６が投光したスポット光５の軌跡１５ａは、一点鎖線で示した卵Ｅの搬送路の中央を通る卵Ｅの胴部分から卵Ｅの長軸方向へ２０mm離れた位置にある。また、センサ部１３ｄが備える投光部６が投光したスポット光５の軌跡１５ｄは、一点鎖線で示した卵Ｅの搬送路の中央を通る卵Ｅの胴部分から、軌跡１５ａとは反対側の卵Ｅの長軸方向へ２０mm離れた位置にあり、卵Ｅの胴部分および搬送路の中央を挟んで対称となる位置にある。なお、つづみローラ１０上にもスポット光５は投光されているが、図８では、つづみローラ１０上のスポット光５の軌跡は省略している。

また、センサ部１３ｂが備える投光部６が投光したスポット光５の軌跡１５ｂは、一点鎖線で示した卵Ｅの搬送路の中央を通る卵Ｅの胴部分から卵Ｅの長軸方向へ５mm離れた位置にある。さらに、センサ部１３ｃが備える投光部６が投光したスポット光５の軌跡１５ｃは、一点鎖線で示した卵Ｅの搬送路の中央を通る卵Ｅの胴部分から、軌跡１５ｄとは反対側の卵Ｅの長軸方向へ５mm離れた位置にある。なお、つづみローラ１０上にもスポット光５は投光されているが、図６では、つづみローラ１０上のスポット光５の軌跡は省略している。

このように、一本の搬送路に対してセンサ部１３ａ〜ｄを設けることで、卵Ｅのそれぞれの位置の高さを測定することができる。また、センサ部１３の数をさらに増やすことで、精度ない程度に離れていればよく、図８に示すセンサ部１３ａ〜ｄの間隔に限られないし、一点鎖線で示した卵Ｅの搬送路の中央からセンサ部１３ａ〜ｄのそれぞれに対する距離も図８に示す距離に限られない。

図９に示すように、本実施の形態に係る算出部８は、ピーク電圧の決定において、卵Ｅの胴部分で最大電圧を検出した後、最大電圧から５％電圧が低下した時点で、当該最大電圧をピーク電圧に決定している。なお、算出部８によるピーク電圧の決定はこれに限られず、たとえば、つづみローラ１０の位置を整列搬送部３に設けたエンコーダ等で検出し、隣り合うつづみローラ１０の中間部分がセンサ部１３の直下に到来するタイミングでセンサ部１３から出力される電圧をピーク電圧に決定してもよい。これは、隣り合うつづみローラ１０に保持される卵Ｅは、隣り合うつづみローラ１０の中間部分に位置するため、つづみローラ１０の位置を整列搬送部３に設けたエンコーダ等で検出すれば、卵Ｅの頂点が投光部６の直下に到来するタイミングを知り得ることによる。

図１０は、図９と同様のグラフであるが、図９に示した胴径出力とは別の方法による胴径出力を示している。図１０の場合は、つづみローラ１０の位置を検出したタイミングでエンコーダから出力されるエンコーダ出力と、算出部８が卵Ｅの胴径に応じたタイミングで出力する胴径出力とで卵Ｅの胴径を決定している。なお、図１０に示すように、卵Ｅ１の胴径出力は、卵Ｅ２の胴径が測定されている時に出力され、卵Ｅ２の胴径出力は、卵Ｅ３の胴径が測定されている時に出力されている。

図１１は、図９および図１０とは別の例による胴径出力を示している。図１１の場合、センサ部１３は、投光部６にレーザー光源等を用いてスポット光５を小さく絞り、スポット光５が反射された位置に応じた電圧を出力するのではなく、つづみローラ１０よりもセンサ部１３に近い位置でスポット光５が反射された場合はＯＮとなり、つづみローラ１０でスポット光５が反射された場合はＯＦＦとなるようにしきい値を設けた、ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力している。これにより、スポット光５が卵Ｅに投光されている時はＯＮとなるため、算出部８では、ＯＮ信号が出力されている時間から卵Ｅの胴径を算出している。なお、このときの胴径は、図４に示す軌跡１５の両端を結ぶ径となるため、センサ部１３からの出力をリニアライズする補正や、図６に示すように、卵Ｅのサイズによって、一点鎖線で示されたローラ軸９の中心に対する高さが異なることを加味した補正は必要ない。

次に、計量部１９について説明する。計量部１９は、図１および図２に示すように、卵Ｅを計量するための計量装置である。計量部１９は、従来よく知られた計量装置を利用することができる。たとえば、特開２００８−６８９９３号公報に記載されている装置を利用してもよい。本実施の形態に係る計量部１９は、整列搬送部３によって６列で搬送されてきた卵Ｅを個別に計量し、卵の重量を形状推定部１７へ出力するように構成されている。なお、計量部１９の位置は図１および図２の位置に限られず、たとえば、センサ部１３よりも整列搬送方向Ｘの上流側に設けてもよい。

次に、形状推定部１７について詳細に説明する。図２に示すように、形状推定部１７は、計量部１９が計量した卵の重量と、センサ部１３が測定した卵Ｅの高さまたは径とに基づいて卵Ｅ形状を推定する装置である。図１２はある鶏舎で産卵された複数の卵Ｅの重量(縦軸)と、その重量における胴部分の径の平均値(横軸)との関係をグラフにしたものである。図１２に示すように、卵Ｅの重量と胴部分の径との間には相関関係があるため、このグラフから大きく外れた範囲にある卵Ｅは長細い形状の卵Ｅや球に近い形状の卵Ｅとなる。

本実施の形態に係る形状推定部１７は、たとえば、重量が５２ｇであるＭＳサイズの卵Ｅであれば胴部分の径の平均値は４１mmとなるため、胴部分の径が平均値から４mm小さい３７mm以下の卵Ｅは長細い形状であると推定し、胴部分の径が平均値から４mm大きい４５mm以上の卵Ｅは球に近い形状であると推定している。なお、図１２のグラフはある推定の条件で測定された卵の重量と、胴部分の径の関係を表したグラフであるため、重量が５２ｇのである卵の胴部分の径は４１mmに限られず、また、形状を推定する基準となる値も平均値から４mm以上離れているものに限られず、任意の値を設定することができる。

さらに、一本の搬送路に対してセンサ部１３ａ〜ｄを設けている場合は、センサ部１３ａ〜ｄのそれぞれから出力される電圧のうち、最大電圧を検出し、検出した最大電圧をそれぞれのセンサ部１３の位置の卵Ｅの高さとして比較する。比較した結果することで、センサ部１３ａ〜ｄからの最大電圧から卵Ｅの両端部の曲率を割り出し、曲率が大きい端部を鈍端とし、曲率が小さい端部を鋭端とすることもできる。なお、算出部８による方向の算出方法はこれに限られず、複数のセンサ部１３からの出力に基づいて、卵Ｅの形状を推定することができる算出方法であればよいし、さらに複数のセンサ部１３を増やして、それらからの出力を用いることで形状を推定する精度を高めることが可能となる。

また、卵Ｅの重量と卵Ｅの胴部分の径との間に相関関係があるように、卵Ｅの重量と卵Ｅの長軸の径との間にも相関関係がある。したがって、センサ部１３が卵Ｅの長軸方向の高さまたは径を測定するセンサである場合は、形状推定部１７は、特定の重量に対する長軸の径の平均値と、センサ部１３によって測定された長軸の径を比較して、卵Ｅの長軸の径が平均値よりも大きい場合は長細い形状であると推定し、卵Ｅの長軸の径が平均値よりも小さい場合は球に近い形状であると推定する。

次に、制御部１６について説明する。図２に示すように、制御部１６は、卵選別装置２の動作を制御する装置であり、形状推定部１７からの出力に基づいて、卵選別装置２の動作を決定している。制御部１６は、形状推定部１７が推定した卵Ｅの形状に基づいて、後述する分配搬送部２１等を制御している。なお、本実施の形態では、形状推定部１７および制御部１６は、独立して卵選別装置２に設けられているが、これに限られず、形状推定部１７の機能を制御部１６に持たせてもよいし、形状推定部１７に制御部１６の機能を持たせてもよい。さらに、形状推定装置１の内部に設けられている算出部８に同様の機能を持たせてもよいし、算出部８および形状推定部１７、制御部１６のすべての機能を含む１つの装置を別途備えるようにしてもよい。

次に、本実施の形態に係る形状推定装置１が設けられた卵選別装置２について、詳細に説明する。図１および図２に示すように、卵選別装置２は、形状推定装置１のほかに、移替部２０と、分配搬送部２１と、所定範囲内集合部２２と、所定範囲外集合部２３と、強制排除部２４とを備えている。

次に、移替部２０について説明する。移替部２０は、整列搬送部３によって搬送されてきた卵Ｅを分配搬送部２１へ卵Ｅを移し替えるための移替装置である。移替部２０は、従来よく知られた移替装置を利用することができる。たとえば、特開２００１−１９０１７５号公報に記載されている装置を利用してもよい。本実施の形態に係る移替部２０は、整列搬送部３によって、長軸が水平にされた状態で搬送されている卵Ｅを長軸が鉛直になるように姿勢を変更しながら分配搬送部２１のバケット２５へ卵Ｅを移し替える。

次に、分配搬送部２１および所定範囲内集合部２２について説明する。分配搬送部２１は、移替部２０によって整列搬送部３から移し替えられた卵Ｅを分配搬送方向Ｙへ搬送するための搬送部であり、所定範囲内集合部２２は、分配搬送部２１によって搬送される卵Ｅを等階級別かつ、形状が所定範囲内にある卵Ｅを集合させるための集合場所である。分配搬送部２１および所定範囲内集合部２２には、従来よく知られた分配搬送装置および集合装置を利用することができる。たとえば、特開２００２−１６６９１２号公報に記載されている装置を利用してもよい。

本実施の形態に係る分配搬送部２１には、図２に示すバケット２５が設けられており、バケット２５は、卵Ｅを保持した状態で分配搬送方向Ｙへ搬送するように構成されている。所定範囲内集合部２２には、放出部２６が設けられており、放出部２６は、それぞれの所定範囲内集合部２２に割り当てられているサイズかつ、所定範囲内の形状の卵Ｅを下方に設けられた容器搬送部２７上の容器へ放出するように構成されている。容器搬送部２７上の容器は、透明な合成樹脂製パックや、３０個の卵Ｅを収容できるトレイ等であり、容器搬送方向Ｚの上流に設けられた容器供給部２８から供給される。また、放出部２６は、特定のサイズの卵Ｅのみを放出するだけでなく、様々なサイズかつ、所定範囲内の形状の卵Ｅを組み合わせて一定の重量(いわゆる定重量)となるように放出することもできる。

次に、所定範囲外集合部２３について説明する。所定範囲外集合部２３は、所定範囲外の形状の卵Ｅを集合させるための集合部である。所定範囲外集合部２３に設けられている放出部２６は、農林水産省の「鶏卵の取引規格」に定められた６段階のサイズに該当するが、形状が設定された範囲より長細い形状の卵Ｅや球に近い形状の卵Ｅを下方に設けられた容器搬送部２７上の容器へ放出するように構成されている。なお、所定範囲外集合部２３には、農林水産省の「鶏卵の取引規格」に定められた６段階のサイズに該当しない卵Ｅ等を下方に設けられた容器搬送部２７上の容器へ放出するように構成してもよい。

次に、強制排除部２４について説明する。強制排除部２４は、所定範囲内集合部２２に設けられた放出部２６と、所定範囲外集合部２３に設けられた放出部２６のいずれからも放出されずに分配搬送部２１の終端に到達した卵Ｅを分配搬送部２１のバケット２５から強制的に排除するための排除部である。なお、所定範囲外集合部２３の代わりに形状が所定範囲外の卵Ｅを強制排除部２４で排除するようにしてもよい。

次に、本実施の形態に係る形状推定装置１を備えた卵選別装置２の動作について説明する。

鶏舎にて産卵された卵Ｅは、整列搬送部３の上流で、洗浄工程等を経て、整列搬送部３によって、卵Ｅの長軸を水平かつ、整列搬送方向Ｘに対して直交させた状態で整列搬送方向Ｘへ６列で搬送される。形状推定装置１に到達した卵Ｅは、図３ないし図６に示すように、ローラ規制部１２とローラ軸９とが接することで回転するつづみローラ１０によって、卵Ｅの胴部分が搬送路の中央を通るように調整される。

センサ部１３に設けられた投光部６から卵Ｅの搬送路の中央に対して投光することで、卵Ｅの胴部分に対してスポット光５があてられ、卵Ｅの胴部分で反射したスポット光５は反射光としてセンサ部１３に設けられた受光部７によって受光される。受光部７が反射光を受光すると、本実施の形態に係るセンサ部１３では、反射光に応じた出力がされる。このときの出力がセンサ出力であり、スポット光５が反射する高さに応じたレベルで出力される。

形状推定装置１に設けられている算出部８は、センサ出力に所定の補正を加えて卵Ｅの胴径を算出し、算出した卵Ｅの胴径を出力する。このときの出力が胴径出力であり、胴径出力は形状推定部１７に入力される。その後、卵Ｅは計量部１９によって計量され、卵Ｅの重量が形状推定部１７に入力される。形状推定部１７は、入力された卵Ｅの重量と、胴径から卵Ｅの形状を推定し、形状推定部１７によって形状が推定された卵Ｅは、図１および図２に示すように、移替部２０によって、水平にされた状態で搬送されていた卵Ｅの長軸を鉛直になるように姿勢を変更しながら、分配搬送部２１のバケット２５に移し替えられ、分配搬送方向Ｙへ搬送される。

分配搬送部２１のバケット２５に移し替えられた卵Ｅは、分配搬送方向Ｙへ搬送され、それぞれのサイズごとに農林水産省の「鶏卵の取引規格」に定められた６段階のサイズかつ、形状推定部１７によって推定された形状が所定範囲内にあるものが所定範囲内集合部２２上で、放出部２６によって容器搬送部２７上の容器へ放出される。

農林水産省の「鶏卵の取引規格」に定められた６段階のサイズに該当しない卵Ｅ、農林水産省の「鶏卵の取引規格」に定められた６段階のサイズに該当するものの、形状が所定範囲外である卵Ｅは所定範囲外集合部２３に設けられた放出部２６によって放出される。

所定範囲外集合部２３によって集合されるべき卵Ｅであるにもかかわらず、容器搬送部２７上に容器が存在しないなどの理由で放出されなかった卵Ｅは、分配搬送部２１の終端に設けられた強制排除部２４によって強制的に分配搬送部２１のバケット２５から排除される。

本実施の形態に係る形状推定装置１によれば、従来の卵の形状測定装置のように卵全体の形状を高解像度のカメラで撮像し、撮像した画像から卵のみを抜き出して形状を推定するための複雑な処理を必要とせず、簡単な処理で卵Ｅの形状を推定することができる。また、ローラ規制部１２によって、つづみローラ１０が整列搬送方向Ｘに対して直交する方向へ動くこと規制しつつ、つづみローラ１０を回転させることにより、卵の胴部分が搬送路の中央を通るように調整されるので、センサ部１３は常に卵Ｅの胴部分を測定することができる。また、長軸方向の高さまたは径を測定する場合は、卵Ｅの長軸の高さまたは径を測定することができる。さらに、卵Ｅの重量と、胴部分の径または長軸の径との組み合わせに限らず、卵Ｅの重量と、胴部分の径および長軸の径との組み合わせで卵Ｅの形状を特定してもよいし、胴部分または長軸の径に限られず、その他の径を組み合わせてもよい。

本実施の形態に係る形状推定装置１を備える卵選別装置２であれば、卵の形状を推定することができるので、卵の形状を利用して長細い形状の卵や球に近い形状の卵を容易に選別することができ、そのような形状の卵Ｅが透明な合成樹脂製のパックに混在することを防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る形状推定装置について説明する。なお、上記第１の実施形態と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。図１３ないし図１５に示すように、本実施の形態に係る形状推定装置は、第１の実施の形態に係る整列搬送部３のつづみローラ１０をキャリア３０に代え、卵Ｅの長軸を水平かつ、卵Ｅの搬送方向に対して直交させた状態で搬送する搬送部としたものである。整列搬送方向Ｘに隣り合う一対のキャリア３０は、卵の長軸を整列搬送方向Ｘと直交する水平方向に沿わせて１つの卵Ｅを保持し、整列搬送方向Ｘに移動する搬送部材である。

本実施の形態に係るキャリア３０を備えた整列搬送部３は、卵Ｅを１列で整列搬送方向Ｘへ搬送する。整列搬送部３は、整列搬送方向Ｘへ連なるように複数のキャリア３０を有し、整列搬送方向Ｘに隣り合う一対のキャリア３０は、卵の長軸を整列搬送方向Ｘと直交する水平方向に沿わせて１つの卵Ｅを保持し、整列搬送方向Ｘに移動することにより卵Ｅの搬送路を形成する。

図１３は、本実施の形態に係る整列搬送部３の斜視図であり、隣り合うキャリア３０に保持された卵Ｅは、センサ部１３の下を搬送される。キャリア３０は、整列搬送部３に設けられた１本のチェーン(図示せず)の上に取り付けられており、キャリア３０には、キャリア３０が整列搬送方向Ｘに対して直交する方向へ動くことを規制するためのキャリア規制部３２が設けられている。

図１４に示すように、キャリア規制部３２は、キャリア３０を搬送幅方向の両側から挟むようにして、キャリア３０の動きを規制しているが、これに限られず、たとえば、キャリア３０の内側にキャリア規制部３２を設けてキャリアの動きを規制してもよい。

また、図１３ないし図１５に示すように、キャリア規制部３２には、隆起部分３３が設けられており、卵Ｅが隆起部分３３に乗り上げることで生じる摩擦力によって卵Ｅが回転する。キャリア規制部３２の隆起部分３３が卵Ｅに接するときに生じる摩擦力を大きくするために、キャリア規制部３２の隆起部分３３に摩擦係数が大きい材質の部材を設けてもよい。なお、このときの回転方向は、第１の実施の形態のつづみローラ１０上の卵Ｅの回転とは逆方向になっている。

キャリア３０に設けられている突起部３１は、隆起部分３３に乗り上げている卵Ｅを整列搬送方向Ｘへ押すように構成されている。突起部３１に押されることで卵Ｅが隆起部分３３で回転し、卵の搬送路の中央を通るように卵Ｅの位置が調整される。

なお、本実施の形態では、整列搬送部３は、キャリア３０を用いて卵Ｅを搬送しているが、これに限られず、卵Ｅの長軸を水平かつ、整列搬送方向Ｘに対して直交させた状態で搬送する機能を有している搬送部であればよい。また、本実施の形態では卵Ｅを１列で搬送しているが、何列で搬送してもよく、たとえば、６列に整列させて搬送してもよい。

本実施形態に係る算出部は、センサ部１３からの出力のピーク電圧を検出し、検出したピーク電圧を卵Ｅの胴径に換算して、出力する。このとき検出されるピーク電圧は、センサ部１３と、卵Ｅとの距離に応じて出力されているので、ピーク電圧と、卵Ｅの胴径とは正比例の関係ではなく、補正が必要となってくる。本実施の形態では、センサ部１３からの出力をリニアライズする補正と、図１５に示すように、卵Ｅのサイズによって、高さが異なることを加味した補正とが、算出部によって行われる。

本実施の形態に係るキャリア３０で卵Ｅを搬送すると、第１の実施の形態に係るつづみローラ１０で搬送する場合に比べて、卵Ｅのサイズによる高さの差は小さいが、キャリア３０が卵Ｅを保持する部分を二点鎖線で表した形状にすれば、卵Ｅ５，Ｅ６のように、さらに卵Ｅのサイズによる高さの差を小さくすることができる。また、第１の実施の形態と同様に、ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する場合は、高さが異なることを加味した補正は必要ない。なお、第１の実施の形態と同様に、センサ部１３が卵Ｅの長軸方向の高さまたは径を測定するセンサを利用することができる。

本実施の形態に係る形状推定装置を備える卵選別装置は、従来よく知られた卵選別装置の機構を利用することができる。たとえば、特開２０１２−３０１８２号公報に記載されている鶏卵選別装置の放出部や、特開２０１２−９３１５０号公報に記載されている計量部を利用することで、卵Ｅを隣り合うキャリア３０で保持したまま計量する事や、キャリア３０から直接、所定範囲内集合部２２等へ卵Ｅを放出することができる。したがって、本実施の形態に係る形状推定装置を備える卵選別装置は、卵Ｅを他の搬送部へ移し替えるための移替装置などが不要になり、コンパクトかつ低コストで、制御が簡単な卵選別装置となる。

上記説明では、対象物として卵を説明したが、卵は、鶏、アヒル、うずら等の種々の卵を含む。さらに、卵以外の対象物であっても重量と径を測定することで形状を推定することが可能である。

今回開示された実施の形態および効果は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、卵の形状推定装置において、卵の形状の推定精度向上に有効に利用される。

１ 形状推定装置
２ 卵選別装置
３ 整列搬送部
４ 長軸方向
５ スポット光
６ 投光部
７ 受光部
８ 算出部
９ ローラ軸
１０ つづみローラ
１２ ローラ規制部
１３ センサ部
１６ 制御部
１７ 形状推定部
１９ 計量部
２０ 移替部
２１ 分配搬送部
２２ 所定範囲内集合部
２３ 所定範囲外集合部
２４ 強制排除部
２５ バケット
２７ 容器搬送部
２８ 容器供給部
３０ キャリア
３１ 突起部
３２ キャリア規制部
３３ 隆起部分
Ｅ 卵

Claims (9)

1. 卵の形状を推定する形状推定装置であって、
   卵の重量を計量する計量部と、
   前記卵の高さまたは径を測定するセンサ部と、
   前記計量部が計量した前記卵の重量と、前記センサ部が測定した前記卵の高さまたは径とに基づいて前記卵の形状を推定する形状推定部とを備える、形状推定装置。
2. 前記センサ部が測定する前記卵の高さまたは径は、前記卵の長軸方向を水平にしたときの高さまたは前記卵の長軸方向に直交する方向の径である、請求項１に記載の形状推定装置。
3. 前記センサ部が測定する前記卵の長軸方向を水平にしたときの高さまたは前記卵の長軸方向に直交する方向の径は、前記卵の胴部分の高さまたは径である、請求項２に記載の形状推定装置。
4. 前記卵の長軸を水平かつ、前記卵の搬送方向に対して直交させた状態で搬送する搬送部をさらに備え、
   前記センサ部は、
   前記搬送部が搬送する前記卵にスポット光をあてる投光部と、
   前記投光部が前記卵にあてたスポット光の反射光を受ける受光部と、
   前記受光部が受けた反射光に基づいて、前記卵の高さまたは径を算出する算出部とを含む、請求項２または請求項３に記載の形状推定装置。
5. 前記投光部は、前記搬送部が搬送する前記卵の搬送路の略垂直方向から前記搬送路に対して投光し、
   前記搬送部は、前記卵の胴部分が前記搬送路の中央を通るように前記卵の位置を調整する請求項４に記載の形状推定装置。
6. 前記搬送部は、前記卵を保持して搬送方向へ移動する搬送部材と、
   前記搬送部材が搬送幅方向へ動くことを規制する規制部とを含む、請求項４または請求項５に記載の形状推定装置。
7. 前記投光部が前記卵にあてたスポット光のうち、前記卵の搬送方向に対して略直交する方向への反射光が受けられる位置に前記受光部が設けられている、請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の形状推定装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の形状推定装置を備える卵選別装置であって、
   前記形状推定部によって推定された前記卵の形状が所定範囲内のものを集合させる集合部、または所定範囲外であるものを集合させる集合部の少なくとも一方をさらに備える、卵選別装置。
9. 卵の形状を推定する形状推定方法であって、
   卵の重量を計量するステップと、
   前記卵の高さまたは径を測定するステップと、
   前記計量するステップで計量した前記卵の重量と、前記測定するステップで測定した前記卵の高さまたは径とに基づいて前記卵の形状を推定するステップとを備える、形状推定方法。

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