CH631811A5

CH631811A5 - Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien bestimmung von qualitaetsmerkmalen eines pruefobjektes der fleischwaren-kategorie.

Info

Publication number: CH631811A5
Application number: CH686978A
Authority: CH
Inventors: Hans Dipl Ing Barten; Frieder Dipl Ing Pfister
Original assignee: Pfister Waagen Gmbh
Priority date: 1977-06-25
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1982-08-31
Also published as: FR2400845A1; DE2728717A1; NL7806851A; US4226540A; IT7850005A0; PL207925A1; DE2728717C2; BE868427A; GB2000286A; GB2000286B; DK282978A; ATA463178A; AT370884B; IT1105059B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur berührungsfreien Bestimmung von Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwaren-Kategorie.

Es sind bereits Verfahren und Geräte zur Bestimmung des Zustandes von bestimmten Nahrungsmittelproben bekannt, beispielsweise zur Bestimmung des Frischezustandes von Fischen, bei welchen das Verhältnis der elektrischen Widerstände eines

Fisches, beispielsweise für zwei verschiedene Messfrequenzen ermittelt wird.

Ein anderes, nach einem ähnlichen physikalischen Prinzip arbeitendes Verfahren ist mit der DE-OS 2007964 bekannt geworden, dessen Grundlage das Abhängigkeitsverhältnis zwischen dem Frischezustand von Nahrungsmitteln und deren elektrischen Eigenschaften bzw. zwischen dem Frischezustand und einer Kombination verschiedener elektrischer Eigenschaften der betreffenden Nahrungsmittel bildet.

Bei den hierbei in Frage kommenden Nahrungsmitteln handelt es sich gemäss dieser Veröffentlichung um Fisch, Fleisch, Geflügel, Gemüse, Früchte sowie eine Anzahl anderer Nahrungsmittel, sofern diese eine Zellstruktur aufweisen, wie beispielsweise Milch und Eier. Ausserdem um flüssige Nahrùngs-mittel, wie beispielsweise alkoholische Getränke.

Bei dem bekannten Verfahren wird das Prüfobjekt manuell oberflächig mit einem Sondenkopf abgetastet, welcher mit kreisförmigen, ineinander konzentrisch angeordneten Elektroden ausgestattet ist; gemessen werden unter anderem die relative Dielektrizitätskonstante, oder der spezifische Widerstand der Probe.

Mit dem Gerät soll die Aufgabe gelöst werden, eine Qualitätskontrolle von Nahrungsmitteln, beispielsweise zur Ermittlung des Frischezustandes, billig und schnell sowie ohne Entnahme einer Probe durchzuführen.

Weiterhin sind verschiedene andere Verfahren und Vorrichtungen, beispielsweise zur Bestimmung des Volumengewichtes von Fleischwaren und/oder zur Bestimmung von deren Fettgehalt, bekannt geworden (zum Beispiel DE-AS 1937573).

Bei diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird nach Entnahme einer Probe, zum Beispiel bei Fleisch- und Wurstmassen, diese bis zu einem vorgegebenen Raumfüllungsgrad zusammengepresst, das Volumen gemessen, die Probe gewogen und durch Vergleich von Gewicht und Volumen deren Fettgehalt ermittelt.

Solche bekannte Prüfverfahren und - Vorrichtungen haben den Nächteil gemeinsam, das sie nur bei Berührung mit dem Prüfobjekt oder Teilen desselben durchgeführt werden können, oder dass die Entnahme einer nach der Prüfung zu verwerfenden Probe aus den Nahrungsmitteln unumgänglich ist. Bei Anwendung von Sonden, welche beispielsweise mit der Oberfläche des Prüfobjektes in definierten elektrischen Kontakt gebracht oder in Form von Nadeln in die Tiefe des Objektes eingestochen werden müssen, wird als besonderer Nachteil empfunden, dass einerseits derartige Apparate oder Apparateteile vor und nach jeder Benutzung sorgfältigst gereinigt werden müssen, und dass dennoch andererseits der Kontakt zwischen Sonde und Prüfobjekt einen Unsicherheitsfaktor darstellt, welcher auch bei grösster Sorgfalt nicht mit Sicherheit unter Kontrolle zu bringen ist. Daher ist das Ergebnis nicht frei von Fehlern und Risiken und liefert bestenfalls punktuelle, und dabei noch ungenaue, weil von der Manipulation abhängige Einzelwerte.

Bedauerlicherweise wird auch sonst bei Nahrungsmitteln, trotz des Bestehens von Vorschriften über eine Güte-Klassifizierung, die Einstufung in die verschiedenen Güteklassen zwar von Fachleuten, jedoch nach subjektivem Ermessen innerhalb weiter Ermessensspielräume individuell und daher unterschiedlich gehandhabt. Dies führt in der Praxis immer wieder zu wirtschaftlich verlustreichen Divergenzen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Stand der Technik durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zu verbessern, welche es gestatten, die Bestimmung von definierten Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwaren-Kategorie berührungsfrei und vor allen Dingen ohne Entnahme von Proben und deren Verarbeitung während des Prüfvorganges durchzuführen. Auch soll die Durchführung schnell und unkompliziert sein. Sie soll darüber hinaus ein Prüfverfahren sowie eine Vorrichtung für vollautomatischen Ablauf gestatten, um frei von

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subjektiven Ermessensspielräumen zu einem reproduzierbaren, fehlerfreien Ergebnis zu gelangen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren gemäss erstem Anspruch sowie mit Hilfe einer entsprechenden Vorrichtung gemäss Anspruch 6 gelöst.

Mit der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Bestimmung von definierten Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwaren-Kategorie berührungsfrei und ohne Entnahme von Proben und deren Verarbeitung gelingt, dass das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung unkompliziert und einfach zu handhaben sind, und dass ein Ergebnis erzielt wird, welches bei einem Minimum von Arbeitsaufwand zu einem fehlerfreien, reproduzierbaren und von subjektiven Ermessensspielräumen freien Ergebnissen führt.

Dabei sind weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten entsprechend den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 beim Verfahren sowie 7 bis 9 bei der Vorrichtung zweckmässig vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung der Abtastung des Objektes mit einem Abtaststrahl und Empfang der Helligkeitswerte durch einen Hell/Dunkel-Empfänger;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Anordnung nach Fig. 1 mit elektronischer Aus Werteinrichtung ;

Fig. 3 die Darstellung eines Prüfobjektes in Draufsicht.

In Fig. 1 befindet sich das zu bestimmende Objekt 1, beispielsweise ein Fleischstück, auf einer neutralen Unterlage 2 in Messbereitschaft. Das Objekt 1 wird von einer Lichtkanone 3 mit einem Lichtstrahl 4 angestrahlt. Dieser erzeugt auf der Oberfläche des Objektes 1 den Lichtpunkt 5. Die Lichtkanone 3 ist mit einem Ablenkspulenpaar 6 ausgestattet, welches den Abtaststrahl 4 in zwei Ebenen derart ablenkt, dass dieser ein Bewegungsmuster in Form von einem Zick-Zack-Zeilenraster beschreibt, wie dies an sich bekannt ist. Die Steuerung der Ablenkspulen geschieht durch Ansteuerung des Spuleneinganges 7, dessen Wirkungsverbindung 8 mit der Steuereinheit 9 aus dem Blockschaltbild Fig. 3 im einzelnen hervorgeht.

Die Anordnung nach Fig. 1 umfasst weiter den Hell/Dunkel-Detektor 10, welcher beispielsweise mit einer selen-beschichte-ten Empfängerplatte 11 ausgestattet ist. Der optische Strahlengang 12,13 zwischen dem Lichtpunkt 5 und der Empfängerplatte 11 wird durch eine optische Einrichtung 14 hindurchgeleitet, welche den Lichteinfall der Reflektion des Lichtpunktes 5 auf den Hell/Dukel-Detektor 10 bündelt und dadurch optisch verstärkt. Diese optische Einrichtung 14 besteht beispielsweise aus einer Mehrzahl von zu einem Objekt zusammengefassten Linsen mit definierter, bzw. mit einstellbarer Brennweite, wie dies an und für sich aus dem Stand der Technik der fotografischen Aufnahmetechnik im weitesten Sinne bekannt ist. Der Ausgang 15 des Hell/Dunkel-Detektors 10 steht in Wirkungsverbindung mit der im Blockschaltbild Fig. 3 dargestellten elektronischen Steuer- und Rechnereinheit 18, und insbesondere über die Wandlereinheit 16. Die Verbindung zwischen dem Ausgang 15 des Hell/Dunkel-Detektors 10 und dem Wandler 16 ist mit 17 bezeichnet. Der Wandler 16 steht seinerseits mit der Rechnereinheit 18 durch den Anschluss 19 in Wirkungsverbindung. Mit der Rechnereinheit 18, welche gleichzeitig als integrierte Einheit die Speichereinheit in sich aufnimmt, ist einerseits die Steuerung 9 für die Ansteuerung der Ablenkspulen 6 durch die Steuerleitung 20 verbunden und andererseits die Ausgabeeinheit 21 mit der Verbindung 22.

Die Arbeitsweise und Funktion dieser Apparatur gemäss Fig. 1 und Blockschaltbild Fig. 2 ist folgende:

Als Voraussetzung zur Erläuterung dieser Funktion ist beispielsweise die Aufgabe gestellt, das Fett/Fleisch-Verhältnis eines Objektes 1 zu ermitteln. Das Objekt 1 ist in diesem Beispiel ein Schweinekotelett. Es besteht gemäss Darstellung in Fig. 3 aus

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im wesentlichen geschlossenen Fettpartien 30 und mehr oder weniger zerklüfteten Fleischpartien 31, welche eine etwas hellere, mit Fettanteilen durchsprenkelte innere Fleischpartie 32 einschliessen, sowie einer Knochenpartie 33 und einer Schwarte 34.

Dieses Prüfobjekt wird gemäss Fig. 1 von der Lichtkanone 3 mit dem Lichtpunkt 5 nach einem Zeilenraster abgetastet, wobei die Führung des Lichtstrahles 4 mit Hilfe des Ablenkmechanismus des Ablenkspulenpaares 6, gesteuert von der Steuereinheit 9, abgetastet wird. Dabei ist die Intensität des Lichtstrahles 4 am Ursprung immer gleich. Dagegen ist die Intensität der Reflektion durch die Unterschiede in der Beschaffenheit der Oberfläche des Prüfobjektes 1 verschieden. Dadurch erscheint die Reflektion der einzelnen Lichtpunkte 5 je nach Auftreffort heller oder dunkler. Diese Lichtpunkte 5 werden mit Hilfe der Optik 14 auf die Empfangsfläche 11 des Hell/Dunkel-Detektors 10 projiziert und mit Hilfe dieses Gerätes nach Massgabe ihres Helligkeitswertes in elektrische Signale, beispielsweise unterschiedliche Spannungen umgewandelt. Diese erscheinen am Ausgang 15 des Detektors 10 und werden über die Verbindungsleitung 17 in den Wandler 16 eingegeben. Dieser Wandler 16 wandelt die elektrischen Ausgangssignale des Detektors 10 in rechnerkompatible Eingangssignale um, welche mit der Verbindung 19 in den Rechner 18 eingespeist werden. In den Rechner 18 werden gleichzeitig von der Steuerung 9 über die Verbindung 20 in jedem Lichtpunkt zugehörigen Positionen des Lichtpunktes auf dem Objekt 1 aufgegeben, so dass in der Rechnereinheit 18 ein imaginäres Bild des Objektes 1, bestehend aus Lichtimpulsen und zugeordneten elektrischen Orientierungsdaten, empfangen wird.

Mit Hilfe einer Programmeingabeeinheit 23, welche über die Wirkverbindung 24 mit der Rechnereinheit 18 in Verbindung steht, können dem Rechner 18 verschiedene Programme eingegeben werden, woraus dieser in Auswertung der empfangenen elektrischen Signale und Orientierungsdaten in die Lage versetzt wird, beispielsweise in den Fettpartien 30 zugeordneten helleren Flächen zu summieren, ebenso die den Fleischpartien 31 zugeordneten dunkleren Flächen zu summieren und die Flächen-Summen miteinander zu vergleichen, und beispielsweise direkt in Prozenten auszudrücken.

Diese Angabe kann in der Ausgabe 21 in Form von Ziffern, beispielsweise in Prozentwerten angezeigt werden, sie kann aber auch auf ein Druckwerk, auf Lochstreifen oder auf sonstige Datenträger weiter übertragen werden, oder es können absolute Werte der Flächen errechnet werden.

Der Grad der Auswertung im Rechnungswege sowie die Feinheit der punktförmigen Auflösung der gesamten Objektfläche ist dabei keiner Begrenzung unterworfen.

Wie man aus der schematischen Darstellung des Blockschaltbildes Fig. 2 erkennt, können in den Gang des Elektronenstrahles 4 Farbfilter 52 eingeschaltet sein. Diese Farbfilter können beispielsweise der Einstellung eines bestimmten Intensitätswertes oder der Ausfilterung eines Lichtbereiches dienen.

Zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Übersichtlichkeit sind diese Filteranordnungen 52 ausschliesslich schematisch dargestellt. Sie können jedoch hinsichtlich der mechanischen Ausgestaltungen nach beliebigen, dem Fachmann bekannten Vorbildern, zum Beispiel in fernbedienbaren Vorsatzeinheiten angeordnet sein, oder auch nur als Vorstecklinsen usw. Verwendung finden.

Zur Erzeugung eines Abtaststrahles kann auch vorteilhaft ein sogenannter Laser eingesetzt werden.

Eine weitere, vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäs-sen Verfahrens ergibt sich auch daraus, dass bei einem Objekt Vergleichsmessungen mit verschiedenen Wellenlängen des Lichtes vorgenommen werden. Beispielsweise kann es für unterschiedliche Zellengruppen, zum Beispiel Fleisch/Fett, Wellenbereiche gleicher Reflektionsintensität und für die gleichen Zellen3

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gruppen andere Wellenbereiche mit sehr unterschiedlichen Reflektionsintensitätswerten geben. In diesem Falle erhält der Fachmann durch vergleichende Betrachtung der Zellengruppen in zwei die unterschiedliche Reflektionsintensität besonders deutlich machenden Wellenbereichen beispielsweise zwei verschiedene Messwerte, mit deren Hilfe unter Anwendung des weiter oben beschriebenen Verfahrens- und Rechnungsganges die unterschiedlichen Anteile dieser Zellengruppen bei einem Prüfobjekt ermittelt werden können.

Alle derartigen Ausgestaltungen oder Modifikationen der 5 Verfahrensweise sowie der Apparatur fallen jedoch unter die Erfindung, sofern sie von dem beanspruchten Grundprinzip und den beanspruchten Anordnungsschemen Gebrauch machen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

631 811 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur berührungsfreien Bestimmung von Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwaren-Kategorie, wobei das Prüfobjekt einer Lichtquelle ausgesetzt und eine vom Objet reflektierte Strahlung des Lichtes in bezug auf physikalische Strahlungswerte ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Objekt mit einem beweglichen Abtaststrahl derart abgetastet wird, dass eine Vielzahl von Lichtpunkten nacheinander auf dem Objekt erzeugt werden, deren Helligkeitswerte undI oder Farbtöne ermittelt, in elektrische Signale umgewandelt und vorgegebenen Messwerten oder Messwertbereichen zugeordnet werden,

b) die den vorgegebenen Messwerten oder Messwertbereichen zugeordnete Anzahl von Lichtpunkten ermittelt und summiert werden, und c) die Summe der einem bestimmten Messwert oder Messwertbereich zugeordneten Lichtpunkte mit der Summe der einem anderen bestimmten Messwert oder Messwertbereich zugeordneten Lichtpunkte verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messwert oder Messwertbereich mit einem vorgegebenen Referenzwert oder Referenzwertbereich verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzwert oder Referenzwertbereich durch Messung einer von einem Referenzfeld ausgehenden Strahlung ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzfeld eine die Konturen des Objektes überragende Hintergrundfläche verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Qualitätsmerkmal das Fleisch/Fett-Verhältnis ermittelt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , gekennzeichnet durch ein Gerät (3) zur Erzeugung eines Abtastlichtstrahles (4), mit einer steuerbaren Einrichtung (6) zur Ablenkung des Strahles (4) in zwei Ebenen, mit mindestens einem Detektor (10) für die Ermittlung der Helligkeitswerte und/oder Farbtöne der vom Objekt (1) reflektierten Lichtpunkte (5), mit einer elektronischen Einrichtung zur Umwandlung der Helligkeitswerte in elektrische Signale, mit einem Wandler (16) zur Umsetzung der elektrischen Signale in digitale, elektronische Signale, mit einer Rechner- und Speichereinheit (18), sowie mit mindestens einer an den Rechner (18) angeschlossenen Signal-Ausgabe-Einheit (21), wobei die Recheneinheit (18) mit einem Eingang (58) für Steuersignale (6) in Wirkverbindung (8, 7) steht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (3) zur Erzeugung eines Abtaststrahles (4) ein Laser ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gerät zur Erzeugung des Abtaststrahles (4) und dem Objet (1) mindestens ein Farbfilter (52) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Farbfilter (52) austauschbar angeordnet sind und dass einzelne Farbfilter (52) hinsichtlich der Abgrenzung im Farbspektrum aufeinander abgestimmt sind.