JP2019033705A - Skin removal apparatus and skin removal method - Google Patents

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Abstract

To provide a skin removal apparatus and a skin removal method each of which hardly causes unremoved portion of skins of tubers, fruits and vegetables etc. even when peeling the skin thinly, and does not cause cutting off of surface protrusion of the skin, and accordingly materializes very superior yield after the skin removal, by continuously abutting a fixed blade on along irregularities of the surface and removing the irregularities.SOLUTION: The skin removal apparatus is provided that comprises: a six-axis articulated robot 1; a control unit of the robot; a slit light irradiation unit 2 forming a photo cutting line 3; an imaging unit 4 photographing the photo cutting line; a conversion unit converting the image data of the photo cutting line into three-dimensional shape information; a calculation unit calculating a three-dimensional coordinate group of the surface using the three-dimensional shape information and applying order to each three-dimensional coordinate; and a fixed blade 7. The skin removal method is also provided in which the skin is continuously abutted on the fixed blade and is removed sequentially in the order applied to each surface point corresponding to each three-dimensional coordinate.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、イモ類、果物類、野菜類等の表皮を除去する表皮除去装置及び表皮除去方法に関する。詳しくは、光切断法を用いて表皮を除去しようとする表皮除去物表面の三次元形状情報を取得して、表面の凹凸に沿うように表皮除去物を連続して固定した刃に当接することによって表皮を除去しようとするものであるから、表皮を薄く剥いたとしても取り残しが生じ難く、また、表面の突出部を切り落としたりすることがないため表皮除去後の歩留まりが非常に優れる表皮除去装置及び表皮除去方法に関する。   The present invention relates to an epidermis removing apparatus and an epidermis removing method for removing epidermis of potatoes, fruits, vegetables and the like. Specifically, obtain the three-dimensional shape information of the surface of the skin removal object to be removed using the light cutting method, and contact the blade that continuously fixes the skin removal object along the surface irregularities. Because it is intended to remove the epidermis, even if the epidermis is thinly peeled off, it is difficult to leave behind, and the protruding part of the surface is not cut off, so the yield after removing the epidermis is very good And an epidermis removal method.

イモ類、果物類、野菜類等(以下「表皮除去物」と言うことがある)には、食用に適さない表皮を除去する前処理が必要なものがある。   Some potatoes, fruits, vegetables and the like (hereinafter sometimes referred to as “skin removal products”) require pretreatment to remove edible skin.

しかし、これらイモ類、果物類、野菜類等は、大きさや形等の個体差が大きいため、機械によって自動的に除去しようとすれば、個体表面の凹凸に関係なく一定の厚みで表皮を除去することになる。   However, these potatoes, fruits, vegetables, etc. have large individual differences in size, shape, etc., so if you try to remove them automatically by machine, the epidermis is removed with a constant thickness regardless of the unevenness of the individual surface Will do.

そして、表皮の取り残しがあれば、商品価値が下がるため、取り残しを完全に失くすために、必然的に表皮を厚く剥くことになるため、表皮除去後の歩留まりが悪くなる。   If there is any remaining skin, the commercial value is lowered, and the skin is inevitably peeled away in order to completely lose the remaining, resulting in poor yield after removing the skin.

人の手による除去であっても、短時間で表皮を完全に除去する必要があるため、非常に厚く表皮を剥くことになるため、表皮を除去した後の歩留まりが悪くなる。   Even if the removal is performed by human hands, it is necessary to completely remove the epidermis in a short time, and therefore the epidermis is peeled off very thickly, so that the yield after removing the epidermis is deteriorated.

また、人の手であれば、完全に表皮を除去することができるが、処理できる量が限られたり、また、作業員の熟練度によって単位時間当たりの処理量が増減したりする。   In addition, the skin can be completely removed by a human hand, but the amount that can be processed is limited, and the processing amount per unit time increases or decreases depending on the skill level of the worker.

そこで、自動的に高速で、かつ、表皮を取り残すことなく除去することができ、しかも、表皮除去後の歩留まりが優れる表皮除去装置及び表皮除去方法の開発が望まれている。   Therefore, it is desired to develop a skin removal device and a skin removal method that can be automatically removed at high speed without leaving the skin, and in which the yield after skin removal is excellent.

特開２０１１−４６１６JP2011-4616 特開２０００−１５７２３８JP 2000-157238 A

特許文献１には、果物を突き刺して保持し、果物の表面に皮むき刃を押し当て円弧を描くように皮むき刃を回動させて表皮を除去する果物加工機が開示されている。   Patent Document 1 discloses a fruit processing machine that stabs and holds a fruit, presses the peeling blade against the surface of the fruit, rotates the peeling blade to draw an arc, and removes the epidermis.

特許文献１に開示される果物加工機では、効率よく表皮を除去することができるが、果物表面の凹凸に関わらず一定の厚みで除去することになり、また、取り残しを失くすために、厚く表皮を剥くことになるから、表皮除去後の果物の歩留まりが悪くなるといった問題がある。   In the fruit processing machine disclosed in Patent Document 1, the epidermis can be efficiently removed, but it is removed with a constant thickness regardless of the unevenness of the fruit surface, and it is thick in order to lose the remainder. Since the epidermis is peeled off, there is a problem that the yield of fruits after the epidermis is removed is deteriorated.

特許文献２には、所定の当接角度で、且つ、所定の押圧力がかかった状態で皮むき刃を表皮に当接させ、果実を回転させることで螺旋状に表皮を剥くことができる果実の表皮除去機が開示されている。   Patent Document 2 discloses a fruit that can peel the epidermis spirally by rotating the fruit by bringing the peeling blade into contact with the epidermis at a predetermined abutment angle and with a predetermined pressing force. A skin removal machine is disclosed.

特許文献２に開示される果実の表皮除去機もまた、効率よく表皮を除去することができるが、皮むき刃を当接する角度や押圧力が一定であるため、果物表面の凹凸に関わらず一定の厚みで除去することになり、表皮除去後の歩留まりが悪くなるといった問題がある。   The fruit skin removal machine disclosed in Patent Document 2 can also efficiently remove the skin, but the angle at which the peeling blade abuts and the pressing force are constant, so it is constant regardless of the unevenness of the fruit surface. Therefore, there is a problem that the yield after removal of the skin is deteriorated.

本発明者らは前記諸問題を解決することを技術的課題とし、試行錯誤的な多くの試作、実験を重ねた結果、光切断法を用いて表皮除去物の表面の三次元形状情報を取得し、表面の凹凸に沿うように表皮除去物を連続して固定された刃に当接することによって表皮を除去すれば、凹凸に沿って表皮を剥くことができるため、薄く剥いても表皮の取り残しが生じ難く、また、表面が突出した部分を切り落としたりすることがないため、表皮除去後の歩留まりが向上するという刮目すべき知見を得て、前記技術的課題を達成したものである。   As a result of many trial and error trial manufactures and experiments, the present inventors acquired the three-dimensional shape information of the surface of the removed skin using the light cutting method. However, if the epidermis is removed by contacting the blade that is continuously fixed along the irregularities on the surface, the epidermis can be peeled along the irregularities, so even if it is peeled thinly, the epidermis remains. In addition, the above-mentioned technical problem has been achieved by obtaining a remarkable knowledge that the yield after the removal of the skin is improved because the surface protrusion is not cut off.

前記技術的課題は次のとおりの本発明によって解決できる。   The technical problem can be solved by the present invention as follows.

本発明は、表皮除去物の表皮を除去する表皮除去装置であって、該装置は、六軸多関節ロボットと、該ロボットの制御部と、スリット光を照射する照射部と、表皮除去物を360°以上回転させながら該スリット光を表皮除去物表面に照射して形成させた光切断線を撮影して画像データを取得する撮像部と、取得した画像データを送信する送信部と、送信された画像データを三次元形状情報に変換する変換部と、該三次元形状情報から表皮除去物表面の三次元座標群を算出して該各三次元座標に順位を付する算出部と、該順位が付された三次元座標群をロボット制御部に送信する送信部と、固定された刃とを備え、該六軸多関節ロボットの作業アーム先端には保持具が装着されて表皮除去物を保持することができ、該ロボット制御部は六軸多関節ロボットの作業アームを作動させて保持した表皮除去物をスリット光照射部へ移動させると共に該作業アーム先端を回転させて保持した表皮除去物を360°以上回転させることができ、該照射部は、表皮除去物の回転軸とスリット光とが交差し、かつ、表皮除去物の全長に亘って光切断線が形成できる位置に配置されており、該撮像部は、スリット光と撮像装置の光軸とが±10〜50°の角度で交差する位置で、かつ、形成された光切断線の全長が撮影できる位置に配置されており、該ロボット制御部は各三次元座標に対応する表皮除去物表面の各点が該各三次元座標に付された順位の順に連続して固定された刃に当接するように作業アームを作動させて表皮を除去することを特徴とする表皮除去装置である。   The present invention is a skin removal device for removing the skin of a skin removal product, the device comprising a six-axis articulated robot, a control unit of the robot, an irradiation unit for irradiating slit light, and a skin removal product. An image capturing unit that captures a light cutting line formed by irradiating the surface of the skin removal object while rotating 360 ° or more to acquire image data, and a transmission unit that transmits the acquired image data are transmitted. A conversion unit that converts the obtained image data into three-dimensional shape information, a calculation unit that calculates a three-dimensional coordinate group on the surface of the skin removal material from the three-dimensional shape information, and ranks each three-dimensional coordinate; Is provided with a transmitting unit that transmits a three-dimensional coordinate group to which the robot control unit is attached and a fixed blade, and a holding tool is attached to the tip of the work arm of the six-axis articulated robot to hold the skin removal material. The robot controller can be a six-axis multi-joint The skin removal object held by operating the work arm of the bot can be moved to the slit light irradiation unit and the skin removal object held by rotating the tip of the work arm can be rotated 360 ° or more, the irradiation unit, The rotation axis of the skin removal object and the slit light intersect with each other, and are arranged at a position where an optical cutting line can be formed over the entire length of the skin removal object. The imaging unit includes the slit light and the optical axis of the imaging device. Is disposed at a position where the full length of the formed light cutting line can be photographed, and the robot controller removes the skin corresponding to each three-dimensional coordinate. An epidermis removing apparatus, wherein the epidermis is removed by operating a work arm so that each point on the surface comes into contact with a fixed blade that is continuously fixed in the order given to each three-dimensional coordinate.

また。本発明は、前記スリット光がレーザー光又は白色LED光である表皮除去装置である。   Also. The present invention is the skin removing device, wherein the slit light is laser light or white LED light.

また、本発明は、前記作業アーム先端の保持具が、表皮除去物の水平に対抗した2点を挟持して保持するクランプである表皮除去装置である。   Further, the present invention is the skin removal device, wherein the holder at the tip of the working arm is a clamp that holds and holds two points of the skin removal object that are horizontally opposed to each other.

また、本発明は、表皮除去前の複数の表皮除去物を固定して個別に送り出す装置と表皮除去後の表皮除去物を送り出す装置とを備えた表皮除去装置である。   Moreover, this invention is a skin removal apparatus provided with the apparatus which fixes the several skin removal material before skin removal, and sends out separately, and the apparatus which sends out the skin removal material after skin removal.

また、本発明は、表皮除去物の表皮を除去する方法であって、該方法は、表皮除去物を３６０°以上回転させながら回転軸とスリット光とが交差するようにスリット光を照射して表皮除去物表面に光切断線を形成させるステップと、該スリット光と撮像装置の光軸とが±10〜50°の角度で交差する位置で前記形成させた光切断線を撮影して画像データを取得するステップと、取得した画像データから表皮除去物表面の三次元形状情報を取得するステップと、該三次元形状情報から表皮除去物表面の三次元座標群を算出するステップと、算出した三次元座標群の各三次元座標に順位を付するステップと、該各三次元座標に対応する表皮除去物表面の各点を該各三次元座標に付された順位の順に連続して固定された刃に当接して表皮除去物の表皮を除去することを特徴とする表皮除去物の表皮除去方法である。   Further, the present invention is a method for removing the skin of the skin removal product, wherein the method irradiates the slit light so that the rotation axis and the slit light intersect while rotating the skin removal product by 360 ° or more. A step of forming an optical cutting line on the surface of the skin removal material, and image data obtained by photographing the optical cutting line formed at a position where the slit light and the optical axis of the imaging device intersect at an angle of ± 10 to 50 °. A step of acquiring three-dimensional shape information of the surface of the skin removal object from the acquired image data, a step of calculating a three-dimensional coordinate group of the surface of the skin removal object from the three-dimensional shape information, and a calculated tertiary A step of assigning a rank to each three-dimensional coordinate in the original coordinate group, and each point on the surface of the skin removal object corresponding to each three-dimensional coordinate are fixed in the order of the rank given to each three-dimensional coordinate. Contact the blade to remove the skin of the skin removal material It is a method for removing the skin of the removed skin product, characterized in that it is removed.

また、本発明は、前記スリット光がレーザー光又は白色LED光である表皮除去方法である。   The present invention is also the skin removal method, wherein the slit light is laser light or white LED light.

本発明における表皮除去装置で表皮を除去すれば、表皮除去物表面の凹凸に沿って表皮を除去することができるので、薄く剥いても表皮の取り残しが生じ難く、また、表面の突出部を切り落としたりすることがないため、表皮除去後の歩留まりが向上し、かつ、商品価値も向上する。   If the epidermis is removed with the epidermis removal apparatus of the present invention, the epidermis can be removed along the irregularities of the surface of the epidermis removal material, so that it is difficult to leave the epidermis even if it is thinly peeled, and the protruding portion on the surface is cut off. Therefore, the yield after removing the skin is improved and the commercial value is also improved.

また、光切断法により表皮除去物表面の三次元形状情報を取得するから表面の凹凸形状の情報を精度よく取得することができる。   In addition, since the three-dimensional shape information on the surface of the skin removal product is obtained by the light cutting method, the information on the surface irregularity shape can be obtained with high accuracy.

特に、光切断線を形成するスリット光にレーザー光を用いれば、表皮除去物表面のわずかな凹凸を判別することができるから、より正確な三次元形状情報が得られる。   In particular, if laser light is used as the slit light that forms the light cutting line, slight unevenness on the surface of the skin removal product can be determined, and thus more accurate three-dimensional shape information can be obtained.

また、スリット光を白色LED光にすれば、表皮除去物表面の三次元形状情報に加えて色情報も得られるため、例えば、腐っていたり、黒ずんでいたりする部分をより正確に判別して除去できるので、さらに、商品価値を向上させることができる。   In addition, if the slit light is white LED light, color information can be obtained in addition to the three-dimensional shape information on the surface of the skin removal object. For example, it is possible to more accurately determine and remove areas that are rotten or dark. As a result, the commercial value can be further improved.

また、三次元形状情報から表皮除去物表面の三次元座標群を算出する算出部を備え、表面の三次元座標群を三次元空間上にマッピングすることもできる。   In addition, a calculation unit that calculates a three-dimensional coordinate group of the surface of the skin removal object from the three-dimensional shape information can be provided, and the three-dimensional coordinate group of the surface can be mapped on the three-dimensional space.

また、前記算出部は、得られた表皮除去物表面の三次元座標群の各三次元座標に順位を付するため、付された順位の順に表皮除去物を連続して固定された刃に当接しながら表皮を除去することができる。   Further, the calculation unit assigns a rank to each three-dimensional coordinate of the three-dimensional coordinate group on the surface of the obtained skin removal object, so that the skin removal object is applied to the blade that is continuously fixed in the order of the attached order. The epidermis can be removed while touching.

順位を付すための計算式や方法を変更すれば、螺旋状に剥いたり、直線状に剥いたり等、表皮除去物の形状に合わせて表皮を除去し易い剥き方に簡単に変更できるから、多くの種類の表皮除去物の表皮を除去することができる。   If you change the calculation formula and method for assigning ranks, you can easily change the peeling method to easily remove the epidermis according to the shape of the epidermis removal, such as peeling in a spiral or peeling in a straight line, etc. The type of epidermis remover can remove the epidermis.

また、表皮除去物の保持具をクランプとすれば、表皮除去物にキズをつけずに保持できるため、表皮除去物の商品価値をさらに向上させることができる。   In addition, if the holder of the skin removal product is a clamp, the skin removal product can be held without scratching, so that the commercial value of the skin removal product can be further improved.

本発明に係る装置の全体図である。1 is an overall view of an apparatus according to the present invention. 光切断線の撮影の状態を現した図である。It is a figure showing the state of photography of a light section line. 照射部と撮像部の位置を示した図である。It is the figure which showed the position of an irradiation part and an imaging part. サツマイモを保持して表皮を除去する場合の図である。It is a figure in the case of holding the sweet potato and removing the epidermis. 大量に表皮除去物の表皮を除去する装置の一例である。It is an example of the apparatus which removes the epidermis of an epidermis removal material in large quantities. サツマイモの表皮を除去する場合のフロー図の一例である。It is an example of the flowchart in the case of removing the skin of a sweet potato.

本発明における表皮除去物は特に限定されず、サツマイモやジャガ芋等のイモ類、パイナップル、メロン、レモン、キウイ、リンゴ、モモ等の果物類、人参、大根、ゴボウ、キュウリ等の野菜類を例示することができる。   The skin removal product in the present invention is not particularly limited, and examples include potatoes such as sweet potato and potato, fruits such as pineapple, melon, lemon, kiwi, apple and peach, and vegetables such as carrot, radish, burdock and cucumber. can do.

本発明における六軸多関節ロボットは作業アーム1先端に表皮除去物10の保持具11が装着されている以外は特に限定されない。   The six-axis articulated robot in the present invention is not particularly limited except that the holder 11 for the skin removal product 10 is attached to the tip of the work arm 1.

保持具11は表皮除去物10を保持できるものであれば特に限定されず、表皮除去物を水平に対抗した2点で挟持するクランプであっても、表皮除去物を突き刺して保持する棒状物であっても良いが、クランプであることが好ましい。
表皮除去物が傷つかず、商品価値が向上するからである。 The holder 11 is not particularly limited as long as it can hold the skin removal product 10, and even if it is a clamp that holds the skin removal product horizontally at two points facing each other, it is a stick-like material that pierces and holds the skin removal product. Although it may be, it is preferable that it is a clamp.
This is because the skin removal product is not damaged and the commercial value is improved.

クランプで保持する場合には、表皮除去物を水平に対向する2点で挟持して保持することが好ましい。
サツマイモのような細長い表皮除去物であれば、長手方向を水平に対向する2点で保持することが好ましい。
光切断線法によって三次元形状情報を取得し易く、また、表皮を除去し易いからである。 In the case of holding with a clamp, it is preferable to hold and hold the skin removal material at two horizontally opposed points.
In the case of an elongated skin removal product such as sweet potato, it is preferable to hold the longitudinal direction at two points horizontally facing each other.
This is because it is easy to obtain three-dimensional shape information by the light cutting line method and to easily remove the epidermis.

クランプの形状は特に限定されないが、挟持部がリング状又はすり鉢状（図４等）であれば、表皮除去物を回転させ易く、また、表皮除去物がさらに傷つかないため好ましい。   The shape of the clamp is not particularly limited, but it is preferable that the sandwiched portion is a ring shape or a mortar shape (FIG. 4 or the like) because the skin removal product can be easily rotated and the skin removal product is not further damaged.

六軸多関節ロボットの作業アーム１はロボット制御部6によって制御されている。   The work arm 1 of the six-axis articulated robot is controlled by a robot control unit 6.

ロボット制御部6は、六軸多関節ロボットの作業アーム1を作動させて、先端に表皮除去物10を保持したままスリット光21の照射部まで移動させた後、作業アーム1の先端を回転させて、保持した表皮除去物10を回転させる。   The robot control unit 6 operates the work arm 1 of the six-axis articulated robot and moves the work arm 1 to the irradiation part of the slit light 21 while holding the skin removal material 10 at the tip, and then rotates the tip of the work arm 1. Then, the held skin removal product 10 is rotated.

表皮除去物10の回転軸は保持具がクランプ部である場合には水平に挟持した2点をつなぐ軸を回転軸として回転させることが好ましい。   When the holder is a clamp part, the rotation axis of the skin removal product 10 is preferably rotated with the axis connecting two points held horizontally being the rotation axis.

保持具が突出した棒状物である場合には、棒状物が突出している方向の軸を回転軸とすることが好ましい。   When the holder is a protruding rod-shaped object, it is preferable that the axis in the direction in which the rod-shaped object projects is the rotation axis.

スリット光照射部へ移動した表皮除去物10の表面に回転軸と交差するようにスリット光21を照射して、表皮除去物の全長に亘って光切断線3を形成させる。   The surface of the skin removal product 10 moved to the slit light irradiation unit is irradiated with the slit light 21 so as to intersect the rotation axis, and the light cutting line 3 is formed over the entire length of the skin removal product.

光切断線は、表皮除去物の最長の長さの全長に形成させることが好ましい。
三次元形状情報が得られやすいからである。 The light cutting line is preferably formed over the entire length of the longest length of the skin removal product.
This is because it is easy to obtain three-dimensional shape information.

光切断線3は、回転軸と直交するスリット光によって得られるものが最も好ましい。   The light cutting line 3 is most preferably obtained by slit light orthogonal to the rotation axis.

回転軸と直交するスリット光の長手方向軸22とがなす角度を0°とした場合に、±2.5°以内のずれであれば回転軸と交差するスリット光21によって得られた光切断線3でも良い。   If the angle between the longitudinal axis 22 of the slit light perpendicular to the rotation axis is 0 ° and the deviation is within ± 2.5 °, the light cutting line 3 obtained by the slit light 21 crossing the rotation axis is also used. good.

光切断線3は、スリット光の長手方向軸22と撮像装置4の光軸41とがなす角8が±10〜50°で交差する位置から撮影することが好ましく、また、±20〜45°で交差する位置から撮影することがより好ましい（図3）。   The light cutting line 3 is preferably taken from a position where an angle 8 formed by the longitudinal axis 22 of the slit light and the optical axis 41 of the imaging device 4 intersects at ± 10 to 50 °, and ± 20 to 45 °. It is more preferable to take a picture from the position where it intersects with (Figure 3).

±50°よりも大きい角度で交差する位置から撮影するとわずかな凹凸に対して光切断線3が歪んで、浅い窪みであっても検出する一方、窪みの深い位置のスリット光の反射光が撮像装置で観察できない領域(オクル―ジョン領域)が増えて、深い窪みを検出できない虞があり、また、±10°よりも小さい角度であると、浅い窪みを検出できないからである。   When shooting from a position that intersects at an angle larger than ± 50 °, the light cutting line 3 is distorted with respect to slight unevenness, and even a shallow dent is detected, while reflected light of slit light at a deep dent is imaged This is because the area (occlusion area) that cannot be observed by the apparatus increases and there is a possibility that a deep depression cannot be detected, and when the angle is smaller than ± 10 °, a shallow depression cannot be detected.

表皮除去物10表面に全長に亘る光切断線3を形成させた後、表皮除去物10を回転させ、0.1〜1.0°毎に360°以上を撮影して全周の画像データを取得する。   After forming the light cutting line 3 over the entire length on the surface of the skin removal product 10, the skin removal product 10 is rotated, and 360 ° or more is photographed every 0.1 to 1.0 ° to obtain image data of the entire circumference.

表皮除去物10を回転させる速度は0.5〜5回転／秒が好ましい。0.5回転／秒よりも遅ければ作業効率が悪く、また、5回転／秒よりも早ければ作業アーム先端の保持具が表皮除去物10を保持しきれずに撮影の途中で落下する虞があるからである。   The rotation speed of the skin removal product 10 is preferably 0.5 to 5 rotations / second. If it is slower than 0.5 revolutions / second, the work efficiency will be poor, and if it is faster than 5 revolutions / second, the holder at the tip of the work arm will not be able to hold the skin removal material 10 and may fall in the middle of shooting. is there.

取得した表皮除去物全周の画像データはコンピュータ5に送信され三次元形状情報に変換され、保存される。   The acquired image data of the entire periphery of the removed skin is transmitted to the computer 5, converted into three-dimensional shape information, and stored.

スリット光に白色LEDを用いた場合には、三次元形状情報と色情報とを取得できるので、表皮除去部分をより正確に判別することができる。   When a white LED is used as the slit light, the three-dimensional shape information and the color information can be acquired, so that the skin removal portion can be more accurately determined.

三次元形状情報から、表皮除去物表面の三次元座標群がコンピュータ5によって算出され、保存される。   From the three-dimensional shape information, a three-dimensional coordinate group on the surface of the removed skin is calculated by the computer 5 and stored.

三次元座標群は、例えば、三次元形状情報をメッシュ処理して得ることができる。   The three-dimensional coordinate group can be obtained, for example, by meshing three-dimensional shape information.

算出された各三次元座標にはコンピュータ5によって順位を付せばよい。   Each calculated three-dimensional coordinate may be given a ranking by the computer 5.

順位は得られた全ての三次元座標に対して付するようにしても良いし、刃の形状や、処理速度により、適宜抽出した三次元座標からなる三次元座標群に対して付するようにしても良い。   The order may be attached to all the obtained three-dimensional coordinates, or may be attached to a three-dimensional coordinate group consisting of three-dimensional coordinates appropriately extracted depending on the shape of the blade and the processing speed. May be.

また、色情報により、腐って黒くなっている部分を密に、そうでない部分を粗にして三次元座標を抽出した後、順位を付するようにしても良い。腐っている部分が残らないように除去できるため、商品価値が向上するからである。   Alternatively, the rank may be assigned after extracting the three-dimensional coordinates by using the color information to extract the rotten and dark parts densely and the other parts to be rough. This is because the product value is improved because it can be removed so as not to leave a rotten part.

各三次元座標に順位を付して、該各三次元座標に対応する表皮除去物表面の各点を、付された順位の順に連続して固定した刃が当接するように表皮除去物を移動させれば、表皮除去物の表面の凹凸に沿って薄く表皮を剥くことができる。   A rank is attached to each three-dimensional coordinate, and the skin removal object is moved so that each point on the surface of the skin removal object corresponding to each three-dimensional coordinate is in contact with a blade that is continuously fixed in the order of the given order. By doing so, it is possible to peel the skin thinly along the unevenness of the surface of the skin removal product.

即ち、順位が1位の三次元座標に対応する表皮除去物の表面の点に固定された刃を当接し、その後、順位が2位の三次元座標に対応する表面の点に刃を当接したまま表皮除去物を移動させ、最後の順位の三次元座標に対応する表面の点に到達するまでこの動作を繰り返すことで、表皮除去物の凹凸に沿って表皮を除去することができる。   That is, the fixed blade is brought into contact with the surface point corresponding to the three-dimensional coordinate of the first rank, and then the blade is brought into contact with the surface point corresponding to the three-dimensional coordinate of the second rank. The skin removal object is moved as it is, and this operation is repeated until the surface point corresponding to the last three-dimensional coordinate is reached, whereby the skin can be removed along the unevenness of the skin removal object.

各三次元座標の順位の付し方は表皮除去物によって適宜変更すればよい。   What is necessary is just to change suitably how to give the order of each three-dimensional coordinate with a skin removal thing.

三次元座標は三次元空間上にマッピングすることもできる。   Three-dimensional coordinates can also be mapped on a three-dimensional space.

マッピングした三次元座標群から表皮の剥き方を決定し、決定した剥き方になるように各三次元座標に順位を付すこともできる。   It is also possible to determine how to peel the epidermis from the mapped three-dimensional coordinate group, and to rank each three-dimensional coordinate so as to be the determined peeling method.

サツマイモの場合は、長手方向を直線状に剥けば、皮残りが生じ難いから、刃が長手方向を直線状に移動するように各三次元座標に順位を付せばよい（図４）。   In the case of sweet potatoes, if the longitudinal direction is peeled off in a straight line, it is difficult to produce a skin residue. Therefore, the order may be given to each three-dimensional coordinate so that the blade moves in a straight line in the longitudinal direction (FIG. 4).

刃にピーラーを用いる場合は、螺旋状に剥けば効率よく表皮が除去できるから、表皮除去物が螺旋状にピーラーに当接するように各三次元座標に順位を付せばよい。   When a peeler is used for the blade, the skin can be efficiently removed if it is peeled off in a spiral form. Therefore, it is only necessary to rank each three-dimensional coordinate so that the removed skin comes into contact with the peeler in a spiral form.

順位を付された各三次元座標からなる三次元座標群はコンピュータ5からロボット制御部6へ送信される。   A three-dimensional coordinate group composed of the three-dimensional coordinates with the ranks is transmitted from the computer 5 to the robot control unit 6.

作業アーム1の作業範囲内には刃7が固定されている。   A blade 7 is fixed within the work range of the work arm 1.

本明細書における「刃」とは表皮を除去できるもの全般を含む意であり、刃の形状は特に限定されるものではなく、ピーラーやエンドミル、平フライスであってもよい。   The “blade” in the present specification is intended to include all those that can remove the skin, and the shape of the blade is not particularly limited, and may be a peeler, an end mill, or a flat mill.

刃7は除去する表皮除去物によって適宜変更すれば良い。   The blade 7 may be appropriately changed according to the removed skin to be removed.

刃は回転させても良い。
刃を回転させる場合には、図４の刃７として示したような網目状あってもよい。 The blade may be rotated.
When the blade is rotated, it may have a mesh shape as shown as the blade 7 in FIG.

刃を回転させる場合には、60rpm以上の範囲で変更すればよい。   What is necessary is just to change in the range of 60 rpm or more when rotating a blade.

コンピュータ5から表皮除去物表面の三次元座標群を受信したロボット制御部6は、各三次元座標に対応する表皮除去物表面の各点が、付された順位の順に連続して固定された刃に当接するように作業アーム1を作動させる。   The robot controller 6 that has received the three-dimensional coordinate group on the surface of the skin removal object from the computer 5 is a blade in which each point on the surface of the skin removal object corresponding to each three-dimensional coordinate is continuously fixed in the order of the assigned order. The work arm 1 is actuated so as to come into contact with.

表皮除去物を固定された刃に当接する圧力は適宜変更できる。   The pressure at which the skin removal material comes into contact with the fixed blade can be changed as appropriate.

固定された刃が表皮に食い込んだ際の圧力を維持するようにしてもよい。   You may make it maintain the pressure when the fixed blade bites into the epidermis.

また、表皮除去物の種類によって刃が最適な圧力で表面に当接するようにフィードバックを行って、圧力が最適になるように制御を行うようにしてもよい。   Further, feedback may be performed so that the blade comes into contact with the surface at an optimum pressure depending on the type of the skin removal object, and control may be performed so that the pressure becomes optimum.

表皮除去動作の停止は適宜決定すれば良く、予め決められた三次元座標に対応する点に到達した際に停止するようにしても良いし、順位が1位の三次元座標に対応する点に戻ってきた際に停止するようにしても良い。   Stopping the skin removal operation may be determined as appropriate, and may be stopped when a point corresponding to a predetermined three-dimensional coordinate is reached, or a point corresponding to the first-ranked three-dimensional coordinate. You may make it stop when returning.

表皮除去作業が終了したらロボット制御部6は、作業アーム1を作動させて、表皮除去物10を所定の位置に戻して作業アーム先端の保持具から表皮除去物の保持を解除する。   When the skin removal operation is completed, the robot controller 6 operates the work arm 1 to return the skin removal product 10 to a predetermined position and releases the skin removal product from the holder at the tip of the work arm.

保持を解除された表皮除去物10の表皮は全域に亘って除去されている。   The epidermis of the epidermis removal material 10 whose holding has been released has been removed over the entire area.

クランプで挟持すると、挟持されていた部分に表皮が残存することがあるが、端を切り落として全表皮を除去することもできる。   When clamped, the epidermis may remain in the clamped part, but the entire epidermis can be removed by cutting off the edges.

図５に示すとおり、複数の表皮除去物10を一つずつパケット80に固定してコンベア85で作業アーム1の作業範囲内に運ぶ装置及び／又は表皮が除去され、保持具から解除された表皮除去物10を送り出すコンベア85を備えた装置とすれば短時間で大量に表皮を除去することもできる。   As shown in FIG. 5, the apparatus and / or the skin which remove | eliminated the apparatus and / or skin which carry the several skin removal thing 10 to the packet 80 one by one within the working range of the work arm 1 with the conveyor 85, and were released from the holder If the apparatus is provided with a conveyor 85 that sends out the removed material 10, the skin can be removed in a large amount in a short time.

なお、図５は一台の六軸多関節ロボットによる作業の図であるが、複数の六軸多関節ロボットを一列に配置して作業を行っても良い。   Note that FIG. 5 is a diagram of work by a single six-axis articulated robot, but a plurality of six-axis articulated robots may be arranged in a line for work.

本発明に係る表皮除去装置及び表皮除去方法の実施の形態を以下に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。   Embodiments of the skin removing apparatus and the skin removing method according to the present invention are shown below, but the present invention is not limited to this.

＜実施の形態：サツマイモ＞
図５に示すとおり、サツマイモ10は処理前水槽82に集められた後、パケット80内に同じ向きになるように1つずつ入れられて固定され、コンベア85で挟持位置へ移動させた。 <Embodiment: Sweet Potato>
As shown in FIG. 5, after the sweet potatoes 10 were collected in the pre-treatment water tank 82, the sweet potatoes 10 were put in the packet 80 one by one so as to be in the same direction, fixed, and moved to the clamping position by the conveyor 85.

作業アーム1先端には挟持部がすり鉢状のクランプが固定されており、ロボット制御部6が作業アーム1を作動させてクランプを挟持位置に移動させ、クランプがパケット80内のサツマイモ10を、長手方向の水平に対抗した2点を挟持することで、サツマイモを作業アーム先端に保持した。   A clamp with a mortar-shaped clamp is fixed to the tip of the work arm 1, and the robot controller 6 operates the work arm 1 to move the clamp to the clamping position, and the clamp moves the sweet potato 10 in the packet 80 in the longitudinal direction. The sweet potato was held at the tip of the work arm by sandwiching two points facing each other in the horizontal direction.

図２に示すとおり、ロボット制御部6は作業アーム1を作動させ、スリット光照射部へサツマイモ10を移動させると、撮像装置4がトリガー信号を送り、コンピュータ5がレーザープロジェクタ2からスリット光21を照射させると共に撮像装置4を作動させてサツマイモの表面の光切断線3の撮影を開始した。   As shown in FIG. 2, when the robot control unit 6 operates the work arm 1 and moves the sweet potato 10 to the slit light irradiation unit, the imaging device 4 sends a trigger signal, and the computer 5 sends the slit light 21 from the laser projector 2. At the same time as the irradiation, the imaging device 4 was operated to start photographing the light cutting line 3 on the surface of the sweet potato.

光切断線3は、サツマイモの長さが最長の長さとなる位置に形成させた。   The light cutting line 3 was formed at a position where the length of the sweet potato was the longest.

光切断線3は、サツマイモ10が0.5°回転する毎に撮影し、360°以上撮影した。撮影した全周の画像データはイーサネット(登録商標)で接続されたコンピュータ5に送信した。   The light cutting line 3 was photographed every time the sweet potato 10 rotated 0.5 °, and was photographed 360 ° or more. The captured image data of the entire circumference was transmitted to the computer 5 connected by Ethernet (registered trademark).

スリット光21の照射には白色LEDスリット光源AVD-300SW-SL0505HK（シーシーエス株式会社製）を使用した。   For the irradiation of the slit light 21, a white LED slit light source AVD-300SW-SL0505HK (manufactured by CCS Co., Ltd.) was used.

図３を参照して、白色LEDスリット光源2はスリット光の長手方向軸22がサツマイモ10の回転軸と直交する位置で、かつ、サツマイモ10の回転軸から白色LEDスリット光源2との距離9が約200mmの位置に配置した。   Referring to FIG. 3, the white LED slit light source 2 is such that the longitudinal axis 22 of the slit light is perpendicular to the rotation axis of the sweet potato 10 and the distance 9 from the rotation axis of the sweet potato 10 to the white LED slit light source 2 is It was arranged at a position of about 200 mm.

光切断線の撮影にはレンズにSV-0614H（株式会社ヴイ・エス・テクノロジー製）を装着したカメラSTC-SPC510PCL（オムロンセンテック株式会社製）を用いた。   A camera STC-SPC510PCL (made by OMRON Sentec Co., Ltd.) with SV-0614H (made by VS Technology Co., Ltd.) attached to the lens was used for photographing the light section line.

図３を参照して、撮像装置のカメラ4は、カメラの光軸41とスリット光の長手方向軸22とがなす角8は24°であり、かつ、レーザープロジェクタ2の真下に配置した。   Referring to FIG. 3, the camera 4 of the image pickup apparatus is disposed immediately below the laser projector 2 with an angle 8 formed by the optical axis 41 of the camera and the longitudinal axis 22 of the slit light being 24 °.

コンピュータ5は送られた画像データを三次元形状情報に変換し、保存した。   The computer 5 converted the sent image data into three-dimensional shape information and stored it.

コンピュータ5は、保存された三次元形状情報から、メッシュ処理によりサツマイモ表面の三次元座標群を算出し、三次元空間上にマッピングした。   The computer 5 calculated a three-dimensional coordinate group on the surface of the sweet potato from the stored three-dimensional shape information by mesh processing, and mapped it on the three-dimensional space.

マッピングされた三次元座標群から、図４に示すとおり、サツマイモの長手方向を平行に剥くように各三次元座標に順位を付した。   From the mapped three-dimensional coordinate group, as shown in FIG. 4, each three-dimensional coordinate was ranked so that the longitudinal direction of the sweet potato was stripped in parallel.

順位が付された各三次元座標からなる三次元座標群をコンピュータ5からロボット制御部6に送信した。   A three-dimensional coordinate group composed of the three-dimensional coordinates with the ranks is transmitted from the computer 5 to the robot control unit 6.

三次元座標群を受信したロボット制御部6は、サツマイモ10を保持した作業アーム1を作動させ、順位が1位の三次元座標に対応する表皮除去物の表面の点を固定されたピーラーに押し付けて食い込ませた後、順位が2位、3位の三次元座標に対応する点へと刃を押し付けたままサツマイモを移動させ順位が1位の三次元座標の点に到達するまで繰り返したところで停止させた。   The robot control unit 6 that has received the three-dimensional coordinate group operates the work arm 1 holding the sweet potato 10 and presses the surface point of the skin removal object corresponding to the three-dimensional coordinate of the first rank against the fixed peeler. Then, move the sweet potato while pressing the blade to the point corresponding to the 2nd and 3rd 3D coordinates, and stop until it reaches the 3D coordinate point with the 1st rank. I let you.

表皮が除去されたサツマイモは作業アームの作動により、元のパケット80上に移動した後、挟持を解き、パケット内に戻した。   The sweet potato from which the skin was removed moved onto the original packet 80 by the operation of the work arm, and then unpinched and returned to the packet.

表皮が除去されたサツマイモ10は、コンベア85によって移動させ、パケット80を解除して、処理後水槽84に集めた。   The sweet potato 10 from which the skin was removed was moved by the conveyor 85, the packet 80 was released, and the processed potato 10 was collected in the water tank 84 after the treatment.

本実施の形態によれば、サツマイモの表皮を1時間当たり約300個除去することができた。   According to this embodiment, about 300 sweet potato epidermis could be removed per hour.

本発明によれば、光切断法を用いて表皮除去物表面の三次元形状情報を取得して、表面の凹凸に沿うように表皮除去物を連続して固定された刃に当接して表皮を除去するから、薄く剥いても表皮の取り残しが生じ難く、また、表面が突出した部分を切り落としたりすることがないため、表皮除去後の歩留まりが非常に向上する。
また、本発明によれば、これまで、人の手によらなければ除去できなかった複雑な形状の表皮除去物であっても、人の手によらずに、しかも、大量に表皮を除去することができる。
したがって、本発明は産業上の利用可能性の高い発明であると言える。 According to the present invention, the three-dimensional shape information of the surface of the skin removal material is obtained using a light cutting method, and the skin removal material is brought into contact with the blade that is continuously fixed along the unevenness of the surface. Since it is removed, it is difficult to leave the epidermis even if it is thinly peeled, and the surface protruding portion is not cut off, so that the yield after removing the epidermis is greatly improved.
Moreover, according to the present invention, even in the case of a complex-shaped epidermis remover that could not be removed without human hands, a large amount of epidermis is removed without depending on human hands. be able to.
Therefore, it can be said that the present invention is a highly industrially applicable invention.

１ 六軸多関節ロボットの作業アーム
２ 光照射部(レーザープロジェクタ)
３ 光切断線
４ 撮像部(カメラ)
５ コンピュータ
６ ロボット制御部
７ 刃
８ スリット光長手方向軸とカメラの光軸とがなす角度
９ 回転軸と光照射部との距離
１０ 表皮除去物
１１ 保持具（クランプ）
２１ スリット光
２２ スリット光長手方向軸
４１ カメラの光軸
８０ パケット
８２ 処理前水槽
８４ 処理後水槽
８５ コンベア 1 6-axis articulated robot work arm 2 Light irradiation unit (laser projector)
3 Optical cutting line 4 Imaging unit (camera)
5 Computer 6 Robot control section 7 Blade 8 Angle 9 formed by the longitudinal axis of the slit light and the optical axis of the camera 9 Distance between the rotation axis and the light irradiation section 10 Skin removal object 11 Holder (clamp)
21 Slit light 22 Slit light longitudinal axis 41 Camera optical axis 80 Packet 82 Water tank 84 before treatment Water tank 85 after treatment

Claims (6)

表皮除去物の表皮を除去する表皮除去装置であって、該装置は、
六軸多関節ロボットと
該ロボットの制御部と、
スリット光を照射する照射部と、
表皮除去物を360°以上回転させながら該スリット光を表皮除去物表面に照射して形成させた光切断線を撮影して画像データを取得する撮像部と、
取得した画像データを送信する送信部と、
送信された画像データを三次元形状情報に変換する変換部と、
該三次元形状情報から表皮除去物表面の三次元座標群を算出して該各三次元座標に順位を付する算出部と、
該順位が付された三次元座標群をロボット制御部に送信する送信部と、
固定された刃とを備え、
該六軸多関節ロボットの作業アーム先端には保持具が装着されて表皮除去物を保持することができ、
該ロボット制御部は六軸多関節ロボットの作業アームを作動させて保持した表皮除去物をスリット光照射部へ移動させると共に該作業アーム先端を回転させて保持した表皮除去物を360°以上回転させることができ、
該照射部は、表皮除去物の回転軸とスリット光とが交差し、かつ、表皮除去物の全長に亘って光切断線が形成できる位置に配置されており、
該撮像部は、スリット光と撮像装置の光軸とが±10〜50°の角度で交差する位置で、かつ、
形成された光切断線の全長が撮影できる位置に配置されており、
該ロボット制御部は各三次元座標に対応する表皮除去物表面の各点が該各三次元座標に付された順位の順に連続して固定された刃に当接するように作業アームを作動させて表皮を除去することを特徴とする表皮除去装置。 A skin removal device for removing the skin of a skin removal product, the device comprising:
A six-axis articulated robot and a controller of the robot;
An irradiation unit for irradiating slit light;
An imaging unit that acquires image data by photographing a light cutting line formed by irradiating the surface of the skin removal material while rotating the skin removal material by 360 ° or more,
A transmission unit for transmitting the acquired image data;
A conversion unit for converting the transmitted image data into three-dimensional shape information;
A calculation unit that calculates a three-dimensional coordinate group on the surface of the skin removal object from the three-dimensional shape information and assigns a rank to each three-dimensional coordinate;
A transmission unit that transmits the three-dimensional coordinate group to which the order is assigned to the robot control unit;
With a fixed blade,
At the tip of the work arm of the six-axis articulated robot, a holder is attached to hold the epidermis removed,
The robot control unit operates the work arm of the six-axis articulated robot to move the skin removal material held to the slit light irradiation unit, and rotates the work arm tip to rotate the skin removal material held by 360 ° or more. It is possible,
The irradiation part is arranged at a position where the rotation axis of the skin removal product and the slit light intersect, and a light cutting line can be formed over the entire length of the skin removal product,
The imaging unit is a position where the slit light and the optical axis of the imaging device intersect at an angle of ± 10 to 50 °, and
It is arranged at a position where the entire length of the formed light section line can be photographed,
The robot control unit operates the work arm so that each point on the surface of the skin removal object corresponding to each three-dimensional coordinate comes into contact with the fixed blade in the order of the order given to each three-dimensional coordinate. An epidermis removing device characterized by removing the epidermis. 前記スリット光がレーザー光又は白色LED光である請求項1又は2記載の表皮除去装置。 3. The skin removing apparatus according to claim 1, wherein the slit light is laser light or white LED light. 前記作業アーム先端の保持具が、表皮除去物の水平に対抗した2点を挟持して保持するクランプである請求項1又は２記載の表皮除去装置。 The skin removal device according to claim 1 or 2, wherein the holding tool at the tip of the work arm is a clamp that holds and holds two points of the skin removal object that are horizontally opposed to each other. 表皮除去前の複数の表皮除去物を固定して個別に送り出す装置と表皮除去後の表皮除去物を送り出す装置とを備えた請求項1乃至３いずれか記載の表皮除去装置。 The skin removal device according to any one of claims 1 to 3, comprising a device for fixing and sending out a plurality of skin removal products before skin removal and a device for sending out the skin removal material after skin removal. 表皮除去物の表皮を除去する方法であって、該方法は、
表皮除去物を３６０°以上回転させながら回転軸とスリット光とが交差するようにスリット光を照射して表皮除去物表面に光切断線を形成させるステップと、
該スリット光と撮像装置の光軸とが±10〜50°の角度で交差する位置で前記形成させた光切断線を撮影して画像データを取得するステップと、
取得した画像データから表皮除去物表面の三次元形状情報を取得するステップと、
該三次元形状情報から表皮除去物表面の三次元座標群を算出するステップと、算出した三次元座標群の各三次元座標に順位を付するステップと、
該各三次元座標に対応する表皮除去物表面の各点を該各三次元座標に付された順位の順に連続して固定された刃に当接して表皮除去物の表皮を除去することを特徴とする表皮除去物の表皮除去方法。 A method for removing the epidermis of an epidermis remover, the method comprising:
Irradiating the slit light so that the rotation axis and the slit light intersect while rotating the skin removal material by 360 ° or more to form a light cutting line on the surface of the skin removal material;
Photographing the optical cutting line formed at a position where the slit light and the optical axis of the imaging device intersect at an angle of ± 10 to 50 ° to obtain image data;
Acquiring the three-dimensional shape information of the surface removal object surface from the acquired image data;
A step of calculating a three-dimensional coordinate group of the surface of the skin removal object from the three-dimensional shape information, a step of assigning a rank to each three-dimensional coordinate of the calculated three-dimensional coordinate group,
The surface of the skin removal material is removed by contacting each point on the surface of the skin removal material corresponding to each of the three-dimensional coordinates with a blade that is continuously fixed in the order of the order given to each of the three-dimensional coordinates. A method for removing the skin from the removed skin. 前記スリット光がレーザー光又は白色LED光である請求項5記載の表皮除去方法。 6. The skin removing method according to claim 5, wherein the slit light is laser light or white LED light.
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