エックス線画像解析技術

02個体差のある“不定形”なワークに対するセンシング

「トリダス」で鶏もも肉を脱骨する際、２本の骨のつなぎ目部分にある筋を切る（以下、“筋入れ”と言います）必要があるのですが、鶏には個体差があって大きさ・形などが一体毎に異なるため、筋入れをするべき位置が個々に異なるという問題がありました。鶏もも肉の場合は、足首側から肉を骨から剥がしていきますので、剥がすことで露出した骨のつなぎ目の関節位置を個々のワークに対してセンシングしています。トリダスでは、骨のつなぎ目に金属板を接触させて計測する機械式のセンシングを用いています。
その後、２００９年に製品化された豚もも肉脱骨装置「ハムダス－R」でも機械式センシングが使われていますが、鶏もも肉に比べると事情が違ってきています。
豚もも肉を脱骨するときにも筋入れをする必要がありますが、哺乳類である豚のもも肉は鶏もも肉よりも複雑な構造をしており、鶏もも肉の場合よりも多くの筋を切らないと脱骨することができません。ハムダス－Rで処理される豚もも肉は、寛骨という骨盤に相当する骨が除去されているので、大腿骨の先端（大腿球）が露出しています。（図２）

図２ 寛骨が除去された豚もも肉

当初は、この大腿骨の先端に金属製の板を下から押し当てることで、個々のワークの骨の長さを計測していました。筋を切りたい個所は２本の骨のつなぎ目の関節付近に集中しているのですが、その部分は肉に隠れて外からは見えないため、ハムダス－Rでは多数のワークの骨の長さと関節位置の関係から、統計的に関節位置を推定する手法で筋入れをすることで豚もも肉の脱骨を実現しました。

03エックス線によるセンシングへ

外から見えていない関節の位置を推定して筋入れをすることで、豚もも肉の脱骨はできるようになったのですが、脱骨した骨の方に残ってしまう残肉を減らして、より歩留まりよく脱骨するためには、肉に隠れた内部の骨位置を正確に知り、切りたい個所を確実に切ることが必要になってきました。「内部の骨位置をどうやって知るか？」という課題に答えるために、エックス線画像解析技術を用いることにしました。
エックス線は１８９５年にドイツのRoentgen博士によって発見されて以来、主に医療分野で利用されてきました（Roentgen博士はこのエックス線発見の功績により第１回ノーベル物理学賞を受賞しています）。定期健診などで自分自身の胸部レントゲン画像を見たことのある人も多いのではないかと思いますが、エックス線を用いて胸部を撮影すると、外からは見えない肋骨がくっきり写っており、肺に異常があると通常と違う濃さで写ることで病気の可能性を発見することができます。
同様に豚もも肉をエックス線で撮影すると、内部にある骨が写ります。これは、エックス線が豚もも肉を透過するときに固い骨の部分では弱まり、反対に肉の部分ではあまり弱まることのないまま透過してくることで、骨と肉とが濃淡のついた画像となって得られることによります。こうして撮影した画像から、骨のつなぎ目である関節などの位置を知ることができます。

図３ エックス線の透過のしやすさと画像の濃淡の関係

04エックス線画像解析による骨位置情報の取得

04エックス線画像解析による骨位置情報の取得

豚もも肉脱骨装置はエックス線による画像を撮るように改良され、「ハムダス-RX」となりました。

図５ ハムダス-RX

エックス線画像解析がハムダス－RXに導入された効果は、脱骨された骨に残っている肉（残肉）の重量によって評価することができます。エックス線画像解析の導入実証試験において、600本の平均残肉量を計測し、エックス線画像解析導入前の残肉量の基準に対して20％以上下回ることができました。
また、エックス線画像解析を用いたロボットの筋入れを実現したことで、肉の筋繊維を包む膜に沿って筋入れができるようになり、正肉（注１）自体を刃物で傷つけることなく、脱骨した肉の品質を向上させることができました。
このエックス線画像解析の技術を独自技術として、日米欧で特許取得することが出来ました。

こうした画像解析の技術は、エックス線画像だけでなく、可視光画像などにも応用され、ハムダス－RXに続いて、豚うで部位自動除骨ロボット「ワンダス-RX」や、鶏むね肉を分離する装置「イールダス3000」等の多くの食肉処理装置への採用が進んでいます。