CN103261884A - 用于检查蛋的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检查蛋、具体而言用于确定蛋的蛋壳特性的方法和装置，该方法包括，定位要检查的蛋，用变形器来使得该蛋的部分变形，至少确定变形接触时间，以及确定该蛋的壳硬度和／或蛋壳强度。这一检测方式能够合适地适用于蛋分类机。有了该方法，在短时间内，对于诸如当前案例中的蛋等大量产品，能够确定诸如强度和／或硬度等质量参数。有了这些确定，能够以有利的方式满足许多技术和工业领域内设定的高要求。

Description

用于检查蛋的方法和装置

本发明涉及用于检查蛋的方法和装置。本发明尤其涉及用于确定蛋的蛋壳特性的方法和装置。

用于确定蛋的蛋壳特性的方法和装置是公知的。在下文中，将更详细地描述这些方法和装置的几个经常应用的示例。

在被认为是通过引用整体结合于此的EP738888中，描述了用于确定蛋壳中的裂缝的检测器。通过这个检测器，测量由在蛋的表面区域上短暂地弹跳的小球产生的声音信号。更具体而言，在球弹跳期间振荡的声音强度的曲线提供了关于该表面区域是否完整的信息。通过对同一蛋执行该判定若干次，以自动化的方式映射蛋壳的情况(即，蛋壳中存在或不存在裂缝或破裂)，由此生成对应于该情况的值。这一值被用作蛋分类准则。

在NLl018940中，讨论了一种方法和装置，其中尤其与质量确定相结合的蛋的振动特性允许确定蛋的质量参数。在此，具体而言，使用诸如在以下文献中描述的分析这种振动的方式：US5969325以及Peter Coucke的“Assessmentof some physical quality parameters 0f eggs based on vibration analysis(基于振动分析的对蛋的某些物理质量参数的评估)”(Leuven论文，1998年3月)。

在过去，如在Coucke中描述的，已经寻求用于确定蛋质量的可靠准则。例如，在蛋包装站，尤其是壳硬度被认为是质量参数。就此，对于随机的每一批蛋，在测试工作台的帮助下，在半静态压缩的情况下，确定多个蛋的蛋壳的壳硬度或弹性常量。在该上下文中，还提及蛋壳强度。这一随机测试遵循规定以下事项的协议：对于这个蛋，如何定位这个蛋、如何压缩这个蛋以及如何测量该压缩。对该方法的更详细的描述在例如以下文献中描述：M．M．Bain在2004年6月8-13日于伊斯坦布尔举行的第22届世界家禽大会上发表的“Recentadvances in the assessment of eggshell quality and their future application(对蛋壳质量及其将来应用的评估的最新发展)”。上述方法能够破坏性地和非破坏性地执行。对于技术人员将会清楚的是，这一方法不适于工业分类的大规模应用，其中例如每小时必须测试180000个蛋。

为了也在涉及上述数字的处理和分类期间提供该壳硬度(和／或蛋壳强度)，根据本发明的方法包括：

-定位要检查的蛋，

-用变形器来使得该蛋的一部分至少变形一次，

-至少确定变形接触时间，以及

-具体利用为该蛋确定的变形接触时间来确定该蛋的壳硬度和／或蛋壳强度。以有利的方式且在现有设备的情况下，能够以快速且高效的方式为大批量蛋确定重要的质量参数。

具体而言，变形接触时间与壳硬度(以及蛋壳强度)成反比。变形接触时间越短，壳硬度越好(越高)且蛋壳强度越高。通过确定变形接触时间，由此能够提供对蛋壳硬度(以及壳强度)的相对简单的估计。

所提及的变形接触时间也被称为碰撞时长，即两个碰撞元素(即，蛋和变形器)进行直接机械接触(彼此触碰)的时间长度。

有了该方法，在相对较短的时间内，对于大量产品(诸如当前案例中的蛋)，能够确定质量参数，诸如强度和／或硬度。

有了这些确定，能够以有利的方式满足许多技术和工业领域内设定的高要求。

这一检测方法能够合适地适用于蛋分类机。

该方法包括例如在(蛋的一部分)变形期间确定变形接触时间。

注意，根据被称为Heaz模型的方法，对物体在变形下的弹性特性的确定是已知的。该模型基于以下文献公开：“

die Berührung fester elastischer

”，Journal für reine und angewandte Mathematik92，156-17l(1881)。作为对材料特性的许多研究的基础，该模型已经用于开发许多方法以及许多类型的检测器。该模型的示例在US3106837中描述。根据在振荡负载下测得的信号，更具体而言是物体在该负载下的共振频率，能够建立诸如弹性模量、坚硬度和几何结构等机械特性的偏差。

更详细地，根据本发明的方法具有以下特性中的一个或多个：

进一步确定变形器的初始接触速度；

(对特定蛋)进一步测量从初始位置的偏转或变形；和／或

例如通过使变形器对着蛋弹跳来在弹跳时执行变形。

变形器初始接触速度优选地与所述用于确定蛋壳硬度(和／或蛋壳强度)的变形接触时间一起使用，这将导致特别好的结果。

本发明还提供了用于检查蛋，具体而言用于确定蛋的蛋壳特性的装置，该装置包括：

-用于使这个蛋的部分变形至少一次的变形器，

-用于例如在变形期间确定至少变形接触时间的检测器，以及

-用于通过该变形接触时间来确定该蛋的壳硬度和／或蛋壳强度的中央处理单元。

有了这一装置，能够简单且快速地确定蛋的壳硬度和／或蛋壳强度的高度可靠的值。

在本发明的其他细节中，该装置具有以下特性中的一个或多个：

变形器包括正在／将要在蛋上弹跳的球；

该装置被设计成确定(例如，测量)变形器的初始接触速度，例如作为等于两次连续碰撞之间的时长的弹跳时间的导数；

球的弹跳基本上由重力场来控制；

球的弹跳基本上由电磁场来控制；

球的弹跳由电磁场和重力场的组合来控制；

进一步在上述弹跳时间期间确定初始接触速度；

该装置还包括用于对该蛋确定从初始位置的偏转或变形的光检测器；和／或

光检测器包括相机或激光振动计。

该装置可被例如配置成使用变形器初始接触速度(以及变形接触时间)来确定壳硬度和／或蛋壳强度。

在根据本发明的方法和／或装置的另一用途中，该方法或该装置可以直接用于和适用于对蛋进行分类。例如在EP738888中，描述了如何能够在蛋在例如辊式传送机上运输蛋期间执行这一检测。这一辊式传送机是大多数作为分类系统的一部分的任何技术人员已知分类机器的主要元件。

在下文中，将在附图的基础上更详细地给出和解释附加细节，其中

图1示意性地示出了根据本发明的装置的示例，以及

图2示出了用于确定蛋的壳硬度(和／或壳强度)的检测信号的示例。

图1给出了如公知的且用于蛋分类机的辊式传送机l的示意图。蛋E停留在辊2上，辊2形成至少一行，这些辊2通常设置在轮轴(在该示意图中与附图的平面垂直)上，并且这些辊通常通过循环链在轮轴的端部处互连，循环链在端轮上引导并且在端部之一处驱动。技术人员将会清楚的是，使用这样的辊2使得能够准确且重复地定位产品，诸如蛋。在该附图中，传送方向用T来指示。此外，存在以下可能：将辊安排成绕轮轴旋转以使得蛋本身旋转或自旋。这一旋转运动使得能够在整个蛋表面上进行检测操作。

此外，在图1中，指示激发部件或变形器3和光检测器4。这一激发部件或变形器在本技术领域内是己知的并且例如上述EP738888以及EPll98708和EPl238582中描述。与传统相反，通过该装置，能够确定轻碰或碰撞时的接触时间。更具体而言，可以向如在EPl238582中提到的锤子提供例如压电元件等加速度计，以用于测量这一接触时间。这样的加速度计可采用在碰撞时对汽车中的安全气囊的膨胀供能的类型。在下文中，对根据EP738888的检测器的使用将在图2的基础上更详细地描述。

光检测器4可以是用于快速拍摄的相机或者还可以是激光振动计或公知的测量光学器件。这样的光学设备允许在非常短的时长内确定时间、距离和速度，并因此非常适用于执行上述分类机中的这样的检测。

在图2中，表示由检测器如在EP738888中所宽泛地描述地那样产生的信号。该信号形状示出球如何在蛋上弹跳若干次。更具体而言，示出了该弹跳球形成其末端的柱子中的话筒所测得的声音强度I的时间间隔。可以看到球和蛋之间的四次碰撞，并因此还看到四次弹跳运动。对应于单次弹跳运动的信号的形状是球和话筒之间的气柱中的驻波的结果，并且被阻尼。

更具体而言，在图2中，指示时长τ。该时长是在将为每次弹跳识别的第一最大强度的两次连续零轴交叉之间测得的，并且基本上等于球和蛋之间的先前提及的接触时间。其偏差应归因于检测器的构造，即到话筒的距离以及话筒的特性。如果需要，能够进行校正。

另外指示出该单次往复运动的时长，也被称为弹跳时间Δt。在具有对球施加的控制(即在重力场和电磁场中)的情况下，该时长使得确定球在碰撞时刻的速度(V_n0)，即初始接触速度，成为可能。对于例如蛋上弹跳的球，能够为初始接触速度V_no导出以下估计：

V_n0=K1．Δt-K2       (1)

其中Δt是弹跳时间(s)，而K1和K2是可凭经验确定的常量。

该初始接触速度还能够以另一种方式确定(例如通过处理光学测量数据)，这对于技术人员而言将会是清楚的。如下根据通过引用结合于此的专利公开EP738888A1，该装置可以被配置成例如执行／控制弹跳以实现预定初始接触速度(v_c)。

在所提及的光检测器的情况下，能够测量从初始位置的偏转或变形。

上述确定使得确定通过用于这一蛋-球系统的Hertz模型来导出的壳硬度参数成为可能。对于任何技术人员都已知的是，这一参数如何与如根据上述压缩方法来确定的上述壳硬度或蛋壳强度或以另一种方式确定的特定硬度相关。

看上去对于这样的蛋-球系统，已经能够仅仅通过接触时间来执行高度有效的壳硬度参数确定。当要求更大的精度时，可以在确定壳硬度参数时添加初始接触速度(V_n0)。

由此，看上去以下关系式可用于确定硬度K_H，也被称为Hertz硬度：

$K_H={\left(\frac{c}{\mathrm{\τ}}\right)}^{5/2}{V}_{n0}^{-1/2}m---\left(2\right)$

                                    25

其中K_H是Hertz硬度(N／m^3／2)，c是常数(c=3．2145)，v_n0是初始接触速度(m／s)，τ是变形接触时间(s)，而m是该系统的有效质量(kg)，即：

$m=\frac{m_1{m}_2}{m_1+m_2}\left(3\right)$

其中m₁是变形器的质量(在该案例中是弹跳球)，而m₂是相应蛋的质量。

如将对于技术人员是清楚的，上述过程的各种变体是可能的，由此例如利用磁场和电场的另一种组合。此外，加速度计将提供不同类型的确定和计算。

此外，可使用其中不用球而用针或针状物执行轻碰的装置。以与上文所示的方式类似的方式，用所提及的Hertz模型导出可用来确定壳硬度的关系式是可能的。此外，与其的非预期偏差可提供对例如缺陷或杂质的指示。

尽管本发明涉及测量蛋的物理特性，但对这一装置的简单修改可提供对其他产品或制品的类似确定。此处要考虑的是诸如轴承等金属产品和陶瓷产品，或者还要考虑适于这样的变形的玻璃或水果产品或食物产品，但示例不限于此。其他变体被认为落入所附权利要求书的保护范围内因此将会是清楚的。

Claims (15)

1.一种用于检查蛋的方法，所述方法具体用于确定蛋的蛋壳特性的方法，所述方法包括：

-定位要检查的蛋，

-用变形器来使得所述蛋的部分至少变形一次，

-至少确定变形接触时间，以及

-具体利用所确定的变形接触时间来确定所述蛋的壳硬度和／或蛋壳强度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述壳硬度和／或蛋壳强度是利用变形器初始接触速度和所述变形接触时间来确定的。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括测量从初始位置的偏转或变形。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述变形是在弹跳时执行的，具体是通过使所述变形器对着所述蛋进行弹跳来执行的。

5.一种用于检查蛋的装置，所述装置具体用于确定蛋的蛋壳特性，所述装置包括：

-用于使所述蛋的部分变形至少一次的变形器，

-用于至少确定变形接触时间的检测器，以及

-用于通过所述变形接触时间来确定所述蛋的壳硬度和／或蛋壳强度的中央处理单元。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述变形器包括将要在所述蛋上弹跳的球，所述装置任选地被配置成测量所述球的初始接触速度，所述初始接触速度是等于两次连续碰撞之间的时长的弹跳时间的导数。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述球的弹跳基本上通过重力场来控制。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述球的弹跳基本上通过电磁场来控制。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述球的弹跳通过电磁场和重力场的组合来控制。

10.如权利要求5-9中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置被配置成确定所述变形器的初始接触速度。

11.如权利要求5-10中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置被配置成使用变形器初始接触速度来确定所述壳硬度和／或所述蛋壳强度。

12.如权利要求6-11中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于为所述蛋确定从初始位置的偏转或变形的光检测器。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述光检测器包括相机或激光振动计。

14.一种用于对蛋进行分类的方法，其中根据权利要求1-4中的任一项的方法被用来在该分类期间确定壳硬度和／或蛋壳强度。

15.一种用于对蛋进行分类的装置，其中根据权利要求5-13中的任一项的装置被用来在该分类期间确定壳硬度和／或蛋壳强度。

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