JP6524737B2 - 重量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、家畜の重量を測定する装置に関する。

家畜の出荷前検査には重量測定が必須となっている。特に豚に関しては、体重が一定範囲内に収まっていることが出荷の条件となる。従来、豚などの家畜の重量を測定する際には、家畜を柵やケージ内に追い込み、その直下にあるロードセルを用いた重量計で重量を測定していた。柵やケージを利用して家畜を仕分ける装置の一例が特許文献１に記載されている。

特開平９−１０７８４０号公報

特許文献１のような装置では、家畜を柵やケージ内に追い込む必要があるが、通常家畜は柵やケージを見ると屠殺されることを察知して入りたがらないため、なかなか重量計測ができない。また、家畜は狭い空間に押し込まれることをいやがり、家畜にストレスを与えることになる。また、家畜を１頭ずつしか計測できないため、時間がかかり、効率が悪い。さらには、装置自体が大規模となるため、測定場所を簡単に移動することができない。

本発明は、容易かつ効率的に家畜の重量を測定することが可能な重量計測装置を提供することを主な目的とする。

本発明の１つの観点は、家畜の重量を計測する重量計測装置であって、前記家畜には当該家畜の識別番号が記載された識別票が付されており、トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有し、家畜との接触領域における圧力を検出するセンサシートと、前記センサシート上にいる家畜を撮影する撮影手段と、前記撮影手段による撮影画像中の前記識別票に基づいて家畜の識別番号を取得するとともに当該家畜の前記センサシート上における位置を検出し、前記家畜の識別番号及び当該家畜の位置に基づいて前記家畜を識別する識別手段と、前記接触領域において検出された圧力に基づいて、前記家畜の重量を算出する算出手段と、前記識別手段により識別された家畜の識別番号に対応付けて、算出された当該家畜の重量を記憶する記憶手段と、を備える。

上記の重量計測装置は、トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有するセンサシートを利用して家畜の重量を測定する。具体的に、センサシートは、センサシート上にいる家畜との接触領域における圧力を検出し、その圧力に基づいて、家畜の重量が算出される。また、撮影手段は、センサシート上にいる家畜を撮影し、識別手段は、撮影手段による撮影画像中の識別票に基づいて家畜の識別番号を取得するとともに当該家畜の前記センサシート上における位置を検出し、家畜の識別番号及び当該家畜の位置に基づいて家畜を識別する。こうしてセンサシート上にいる個々の家畜が識別され、その識別番号に対応付けて、算出された家畜の重量が記憶される。

他の一態様では、前記センサシートは、前記トランジスタ及び前記圧力センサを含む圧力センサ層と、前記圧力センサ層を挟む一対の保護層と、を備える。

第１実施形態に係る重量計測装置を模式的に示す図である。 重量計測装置の機能構成を示すブロック図である。 センサシートの層構成を示す図である。 家畜の登録情報の例を示す。 検出された家畜の足跡の例である。 第１実施形態による重量計測処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る重量計測装置を模式的に示す図である。 第２実施形態による重量計測処理のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
（構成）
図１は、第１実施形態に係る重量計測装置を模式的に示す。重量計測装置１は、家畜の一例として豚の重量を測定するものである。図示のように、重量計測装置１は、センサシート２０と、センサシート２０に接続された端末装置３０とを備える。

センサシート２０は、平坦なシートであり、養豚場などの地面５に置かれる。センサシート２０上には測定対象となる豚がいる。なお、重量計測のために作業者が豚をセンサシート２０上に誘導するようにしてもよい。センサシート２０は、ＴＦＴを利用した圧力センサを備える。

図２は、重量計測装置１の機能構成を示す。重量計測装置１は、センサシート２０と端末装置３０とを備える。端末装置３０は、例えばＰＣなどのコンピュータ装置であり、表示部３１と、制御部３２と、記憶部３３とを備える。表示部３１は例えば液晶ディスプレイなどの表示装置である。制御部３２は、ＣＰＵなどのコンピュータにより実現される。記憶部３３は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置により構成され、豚の蹄の形状に関する情報を予め記憶している。なお、上記の構成において、制御部３２は本発明の識別手段及び算出手段の一例であり、記憶部３３は記憶手段の一例である。

図３は、センサシート２０の層構成を示す。センサシート２０は、図中の上側から、保護層２１、圧力センサ層２２、保護層２３を備える。センサシート２０は、図３に示す状態で地面５に配置され、保護層２３は地面５と接する。

圧力センサ層２２は、複数の圧力センサをセンサシート２０の全面に配置し、それらをＯＴＦＴ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によりアクティブ駆動するものである。ＯＴＦＴを用いたアクティブ駆動とすることにより、センサシート２０の全面に渡って多数のセンサを配置することができるとともに、多数のセンサを高速で駆動することにより高速センシングが可能となる。

保護層２１は、センサシート２０の表面を保護するための層であり、ガラス、アクリルなどにより形成される。保護層２３は、センサシート２０の裏面を保護するための層であり、保護層２１と同様にガラス、アクリルなどにより形成される。

センサシート２０上に豚がいる間、センサシート２０は継続的にセンサシート２０上の各点の圧力を検出し、その圧力分布を示すデータ（以下、「圧力分布データ」と呼ぶ。）を端末装置３０へ送信する。端末装置３０の制御部３２は、センサシート２０から受け取った圧力分布データに基づいて、豚の蹄を検出する。

図４は、記憶部３３に予め登録される豚の蹄の形状に関する情報（以下、「登録情報」とも呼ぶ。）の例を示す。図示のように、個々の豚について、蹄の形状の特徴量として、蹄の面積、蹄のサイズ、蹄の輪郭形状などが記憶される。また、図４の例のように、豚の体のサイズを記憶してもよい。この登録情報は、予め個々の豚について測定した結果を記憶しているものである。

登録時には、個々の豚について、蹄の面積、蹄のサイズ、蹄の輪郭形状などが測定される。この測定は、センサシート２０を用いて行うことができる。即ち、豚をセンサシート２０上で静止させた状態で、センサシート２０から圧力分布データを取得し、一定以上の圧力値が検出された領域を蹄と判定する。蹄と判定された領域の面積を「蹄の面積」とし、その領域の縦／横の長さを「蹄のサイズ」とし、その輪郭形状を「蹄の輪郭形状」とする。そして、図４に示すように、豚の識別番号に対応付けて、蹄の面積、蹄のサイズ、蹄の輪郭形状、体のサイズなどが記憶部３３に保存される。蹄の輪郭形状は、例えばその形状を示す画像データなどにより記憶される。なお、図４に示す登録情報は一例であり、豚の蹄の形状の特徴を示す他の情報を登録しても良い。

（重量の測定方法）
次に、重量計測装置１による体重の計測方法について説明する。まず、制御部３２は、センサシート２０上にいる複数の豚を識別する。図５は、センサシート２０上に２頭の豚がいるタイミングでセンサシート２０により検出された圧力分布の例を示す。図５の例では、８個の蹄の形状（以下、「足型４０」とも呼ぶ。）が検出される。このうち、制御部３２は、足型４０の面積、サイズ、輪郭形状などを分析し、記憶部３３に記憶されている特徴量と比較することにより、どの豚の足型４０であるかを判別する。図５の例では、足型４０に基づいて、識別番号「１１２」の豚と、識別番号「２２２」の豚がセンサシート２０上にいると判定されている。なお、足型４０は本発明の「接触領域」の一例である。

なお、センサシート２０上により多数の豚がいると、より多数の足型４０が混在することになる。しかし、１頭の豚の４足に対応する４つの足型４０はその豚の体のサイズの範囲内に存在するはずであるので、飼育中の豚の標準的なサイズの範囲内に存在し、かつ、形状が相互に類似する４つの足型４０が１頭の豚の足型４０であると判断することができる。

こうして、個々の豚の足型４０が識別できると、制御部３２は足型４０に基づいて体重を算出する。ここで、制御部３２は、基本的に、１頭の豚について４足全ての足型４０が検出できているタイミングにおける足型４０を利用して体重を算出する。なお、センサシート２０上を豚が歩いている場合には、４足全てが同時に接地していないこともあるが、その場合には、異なるタイミングで取得された圧力分布を使用し、４足全てが同時に接地しているタイミングで得られた足型４０に基づいて体重を測定すればよい。

具体的には、制御部３２は、１頭の豚について検出された４つの足型４０内に属する全ての点（１つの点の面積を１ｃｍ^２とする）における圧力値の総和を算出し、以下の式により体重を算出する。

体重［ｋｇ］＝圧力値の総和［Ｎ=ｋｇ・ｍ/ｓ^２］／９．８［ｍ/ｓ^２］ （１）
こうして、制御部３２は、センサシート２０上にいる個々の豚の重量を測定することができる。

なお、制御部３２は、個々の豚について、４足全てが同時に接地している複数のタイミングにおける圧力分布に基づいてそれぞれ上記の方法でユーザの体重を算出し、その平均値を最終的な出力値としてもよい。これにより、最終的に出力される重量値の精度を上げることができる。

（重量計測処理）
図６は本実施形態の重量計測処理のフローチャートである。この処理は、端末装置３０の制御部３２がセンサシート２０を制御することにより実施される。

まず、制御部３２は、センサシート２０の圧力分布データを取得する（ステップＳ１０）。次に、制御部３２は、取得した圧力分布データから複数の足型４０を抽出し（ステップＳ１１）、記憶部３３に記憶されている登録情報に基づいて複数の足型４０を分析して、個々の豚を識別する（ステップＳ１２）。具体的には、１頭の豚に対応する４つの足型４０をグループ化し、それらがどの識別番号の豚の足型４０であるかを判定する。こうして、センサシート２０上にいる個々の豚の識別番号が特定され、その豚の４足に対応する４つの足型４０が特定される。

次に、制御部３２は、各識別番号の豚について、前述のように４つの足型４０の圧力値に基づいて重量を算出する（ステップＳ１３）。そして、制御部３２は、算出された重量を、その識別番号の豚の重量として記憶部３３に記憶する（ステップＳ１４）。

こうして、センサシート２０上にいる複数の豚について、個々の豚を識別した上でその重量を測定、記憶することができる。その後、作業者は、記憶部３３に記憶された情報に基づいて、出荷に適した体重を有する豚を出荷対象と決定すればよい。

なお、あるタイミングにおいてセンサシート２０から得られた圧力分布に基づいて、実際にセンサシート２０上にいる全ての豚を識別、特定できないことも考えられる。例えば、センサシート２０を頻繁に移動している豚や、センサシート２０上で寝転んでしまっている豚などは、足型４０から識別することが難しい。しかし、図６に示した処理を異なるタイミングで繰り返し行うことにより、全ての豚を識別してその重量を測定することができる。なお、その際に作業員が頻繁に移動している豚を静止させたり、寝ている豚を起こしたりしてもよい。

このように、本実施形態では、トランジスタを用いた圧力センサを使用することにより、柵やケージが無い状態で豚の重量を測定することができ、豚へのストレスを軽減しつつ、作業者への負担が無い環境で効率的に豚の重量を測定することができる。また、上記のように、センサシート２０上に多数の豚がいる状況においても、個々の豚の重量を正しく測定することができる。さらに、センサシート２０の移動が容易であるので、家畜がいる場所へ容易に移動して測定を行うことができる。

［第２実施形態］
第１実施形態では、センサシート２０により検出された足型４０の特徴量に基づいて個々の豚を識別している。その代わりに、第２実施形態では、個々の豚に識別番号を付しておき、カメラを用いて撮影することにより個々の豚を識別する。なお、第２実施形態では、記憶部３３には図４に示すような登録情報は記憶されていないものとする。

図７は、第２実施形態による重量計測装置１ｘの構成を模式的に示す。第１実施形態と同様に、センサシート２０上に豚が配置される。なお、地面の図示は省略する。また、センサシート２０の上方にカメラ４を設置する。カメラ４は端末装置３０の制御部３２と接続される。なお、カメラ４は本発明の撮影手段の一例である。

個々の豚の体には、その識別番号を記載したプレート８を付す。プレート８は、カメラ４により識別番号が撮影できる程度の大きさとする。なお、プレート８は本発明の識別票の一例である。

重量の計測時には、あるタイミングでカメラ４がセンサシート２０上の豚を撮影し、撮影画像を制御部３２に供給する。制御部３２は、カメラ４から取得した撮影画像を分析し、個々の豚のプレート８に記載された識別番号を取得するとともに、センサシート２０上における個々の豚の位置を特定する。例えば、センサシート２０にＸ，Ｙ座標系を定義し、制御部３２は個々の豚の位置をＸ，Ｙ座標で示す。これにより、図７の例では、制御部３２は、識別番号「１１２」の豚がセンサシート２０上の領域Ａにいること、及び、識別番号「２２２」の豚がセンサシート２０上の領域Ｂにいること、を検出する。

一方、制御部３２は、カメラ４による撮影と同じタイミングでセンサシート２０から圧力分布データを取得し、第１実施形態と同様に、複数の足型４０を個々の豚の足型４０に分類する。ここで、第２実施形態では図４に示すような登録情報が記憶部３３に記憶されていないため、制御部３２は足型４０に基づいて個々の足型４０がどの豚のものであるかはわからない。しかし、制御部３２は、圧力分布から抽出した隣接する足型４０の形状や方向を比較することにより、足型４０を個々の豚の単位で分類することはできる。即ち、センサシート２０のどの位置に豚がいるかを検出することはでき、また、第１実施形態と同様にその４つの足型４０に基づいて、個々の豚の重量を算出することはできる。

例えば、図７の例では、制御部３２は、センサシート２０から出力された圧力分布に基づいて、センサシート２０上の領域Ａに１頭の豚がおり、領域Ｂに１頭の豚がいることがわかる。また、４つの足型４０の圧力値に基づいて、それぞれの重量を算出することができる。

よって、制御部３２は、カメラ４の撮影画像を分析することにより得られた個々の豚の識別番号及び位置と、センサシート２０の圧力分布から得られた個々の豚の位置及び重量とを結びつけることにより、個々の識別番号の豚の重量を特定することができる。図７の例では、カメラ４の撮影画像に基づいて、センサシート２０の領域Ａに識別番号「１１２」の豚がいることがわかる。また、センサシート２０の圧力分布に基づいて、領域Ａに体重Ｘｋｇの豚がいることがわかる。よって、制御部３２は、同じ位置にいるそれらが同じ（１頭の）豚であると判断し、『識別番号「１１２」の豚が領域Ａにおり、その体重がＸｋｇである』と判定することができる。

（重量計測処理）
図８は本実施形態の重量計測処理のフローチャートである。この処理は、端末装置３０の制御部３２がセンサシート２０及びカメラ４を制御することにより実施される。

まず、制御部３２は、センサシート２０の圧力分布データを取得する（ステップＳ２０）。次に、制御部３２は、取得した圧力分布データから複数の足型４０を抽出し（ステップＳ２１）、複数の足型４０の形状や位置（距離）などを分析して、複数の足型４０をグループ化して個々の豚の重量を算出する（ステップＳ２２）。具体的には、１頭の豚に対応する４つの足型４０をグループ化し、各グループに属する４つの足型４０の圧力値に基づいて、その豚の重量を算出する。

次に、制御部３２は、カメラ４の撮影画像に基づいて、各識別番号の豚の位置を特定する（ステップＳ２３）。そして、制御部３２は、特定された各識別番号の豚の位置に基づいて、その位置にいる豚についてステップＳ２２で算出された重量を、その識別番号の豚の重量として記憶部３３に記憶する（ステップＳ２４）。

こうして、センサシート２０上にいる複数の豚について、カメラ４の撮影画像に基づいて個々の豚を識別した上でその重量を測定、記憶することができる。その後、作業者は、記憶部３３に記憶された情報に基づいて、出荷に適した体重を有する豚を出荷対象と決定すればよい。

なお、第２実施形態においても、上記の処理を異なるタイミングで繰り返し行うことにより、全ての豚を識別してその重量を測定することができる。

このように、第２実施形態においても、トランジスタを用いた圧力センサを使用することにより、柵やケージが無い状態で豚の重量を測定することができ、豚へのストレスを軽減しつつ、作業者への負担が無い環境で効率的に豚の重量を測定することができる。また、上記のように、センサシート２０上に多数の豚がいる状況においても、個々の豚の重量を正しく測定することができる。さらに、センサシート２０の移動が容易であるので、家畜がいる場所へ容易に移動して測定することができる。

［変形例］
上記の第１、２実施形態では、重量計測の対象である家畜として豚の例を挙げているが、本発明の適用はこれには限られず、牛、羊、やぎ、馬など、他の動物の重量を測定する場合にも本発明を適用することができる。

１、１ｘ 重量計測装置
４ カメラ
８ プレート
２０ センサシート
２１、２３ 保護層
２２ 圧力センサ層
３０ 端末装置
３１ 表示部
３２ 制御部
３３ 記憶部

Claims (2)

1. 家畜の重量を計測する重量計測装置であって、前記家畜には当該家畜の識別番号が記載された識別票が付されており、
   トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有し、家畜との接触領域における圧力を検出するセンサシートと、
   前記センサシート上にいる家畜を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段による撮影画像中の前記識別票に基づいて家畜の識別番号を取得するとともに当該家畜の前記センサシート上における位置を検出し、前記家畜の識別番号及び当該家畜の位置に基づいて前記家畜を識別する識別手段と、
   前記接触領域において検出された圧力に基づいて、前記家畜の重量を算出する算出手段と、
   前記識別手段により識別された家畜の識別番号に対応付けて、算出された当該家畜の重量を記憶する記憶手段と、
   を備えることを特徴とする重量計測装置。
2. 前記センサシートは、前記トランジスタ及び前記圧力センサを含む圧力センサ層と、前記圧力センサ層を挟む一対の保護層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の重量計測装置。