CN108698246A - 刀片分割机校准 - Google Patents

Abstract

校准在分割系统中用于将工件切割成多个切片的刀具的操作，其中工件沿着驱动的传送装置被运送经过扫描仪然后被传送到切割设备。校准方法采用校正算法来校正分割系统的一个或多个部件的状况的变数或限制和/或分割系统的操作或操作能力的变化或限制。校正算法还可以将待切割工件的物理状况、构造或成分以及工件在分割操作之前和/或期间是否在传送装置上移动纳入考量。

Description

刀片分割机校准

技术领域

本发明涉及加工工件，尤其涉及用刀片分割机分割工件如食品。

背景技术

工件(包括食品)按照顾客的需求被分割成或切割成更小的单元或切片。食品通常被分割成均匀或特定的尺寸、重量、厚度或其它指标。通常分割好的食品的例子包括在餐馆中供应的牛排、在冷冻餐中包装的鸡肉片或形状和尺寸适配于特定小圆面包构型内的鸡肉馅饼。鱼同样被常规分割成鱼片或鱼块。

现今工件尤其是食品的分割多数采用高速分割机来进行。当工件在移动的传送机上前行时，这些机器采用各种扫描技术对其尺寸、形状和其它物理特征进行确认。这个信息借助计算机进行分析以确定如何最有效地将工件分割为最佳或所需尺寸、重量、厚度或其它使用标准。例如，顾客可能期望两种或多种不同重量或尺寸的鸡胸肉切片。鸡胸肉在进给传送带上移动时被扫描，通过使用计算机来确定如何最好地将鸡胸肉分割成顾客所需的特定重量。

工件的分割可由切割刀片执行，该刀片在传送系统上转动通过由两个相邻传送机的端部所限定的间隙，传送机推进并且支承被分割的工件。通常情况下，刀片附接至伺服电机，该伺服电机使刀片非常快速地旋转穿过间隙。工件在传送带上向前行进越过间隙，从而在连续的刀片回转之间前进。刀片每秒约切出20至30个切口以提供重量、厚度或尺寸可控的切片，并且因此必须非常严格地控制刀片穿过传送带间隙的时间。

扫描完工件后，工件沿移动的传送带行进至刀片刀具。使用编码器监测传送带的速度，计算机告知刀片刀具何时切穿工件，以便获得所需尺寸例如所需的重量或厚度的切片。因此，在扫描工件和通过旋转切割刀片切割工件之间存在延迟。可以根据编码器计数或沿带向下的位置捕捉到该延迟。两个编码器计数或工件位置之间的差值是“扫描到切割”延迟。

在“扫描到切割”延迟中可能引起误差，因此工件的切割时间可能不精确。这些误差可归因于分割系统操作和结构的变化以及工件的形状或构造的变化，还归因于在切割加工之前或期间工件移动或者工件受到干扰。所有这些变化都会导致工件的不当切割。本文试图通过使用下文描述的一个或多个校准程序来调节前述变化。

发明内容

提供本发明内容是为了以简化形式介绍一些概念，这些概念在下文的具体实施例中进行了进一步描述。本发明内容并非想要标识所要求保护的主题的关键特征，而是旨在被用作辅助确定所要求保护的主题的范围。

一种用于校准用于分割工件的分割系统的方法，该分割工件在传送装置上传送经过用于物理表征工件的扫描仪，然后传送至切割装置以将工件切割成切片。该方法包括使用分割系统分割代表性工件，包括扫描传送带上运送的工件，使用来自扫描仪的数据来关于一个或多个所选物理参数物理地表征工件以及从工件上切出切片。接下来，使用切割装置对样品工件进行分割，然后物理地测得切出的切片的一个或多个所选物理参数，确定切出的切片的、由扫描仪确定的和物理测量的一个或多个所选物理参数之间的差异，然后，基于扫描仪确定的和物理测得的一个或多个所选物理参数之间的差异来调节切割装置的操作。

在该方法的另一方面，通过调节切割装置在工件上切出切口的时机来调节切割装置的操作。在这方面，由切割装置切出的工件切口与工件从扫描仪行进到切割装置期间的时间延迟相关。

在本方法的另一方面，一个或多个所选的物理参数包括从工件切出的切片的重量。

根据本方法的另一方面，重量校正算法用于校正从工件切割的切片的扫描重量与切割切片的物理测量重量之间的变化。另外，重量校正算法考虑工件的一个或多个物理指标。此物理指标可以选自由以下内容组成的组：工件的长度、工件的宽度、工件的最大高度、将从工件切出的每个切片的长度、从所述工件的前面至沿工件切出的切口的位置的沿工件的距离、工件厚度的变化以及工件的温度。

在本方法的另一方面，重量校正算法校正以下内容中的一个或多个：

工件的密度、工件的长度以及沿所述工件对工件切出的切口的距离；

基于切割装置切割的切片高度的工件的密度；

工件的体积、工件的长度以及沿所述工件对工件切出的切口的距离；

基于由切割装置切出的切片的高度的所述工件的体积；和

基于所述工件的总长度和沿所述工件对所述工件切出的切口的距离的扫描所述工件和操作所述切割装置之间的延迟。

校准分割系统的方法，该分割系统用于在工件沿着驱动的传送装置被运送时将所述工件分割成切片，包括：

确定工件在传送装置上的位置；

物理表征工件；

操作刀具将工件切成切片；和

基于以下内容的一个或多个来校准分割系统以来调节刀具的操作时间：

分割系统的一个或多个部件的状况的变量或限制和/或分割系统的操作或操作能力；

工件的物理状况和/或物理构造和/或物理成分；和

在刀具操作之前和/或操作期间，工件相对于传送装置的移动。

分割系统的校准方法，该分割系统在工件沿着驱动的传送装置运送时用于将工件切成切片，其中扫描在传送装置上行进的工件，然后位于扫描装置下游的刀具将工件切割成切片。该校准方法基于分割系统部件的状况的一个或多个变化和/或分割系统的操纵或操作能力的一种或多种限制来调整工件的扫描和刀具的操作之间的时间延迟。

提供了一种用于校准分割系统的方法，该分割系统用于在工件沿着驱动的传送装置运送时将工件切成切片。该分割系统包括用于扫描在传送装置上传送的工件的扫描仪和位于扫描仪下游以切割由传送装置运送的工件的刀具。通过使用采用基于工件的物理状况、构造和/或成分的一个或多个变量的重量调节算法来校准分割系统。

根据本文的另一方面，重量调节算法利用与工件的物理状况、构造和/或成分有关的一个或多个因素，包括以下内容中的一个或多个：

工件的类型；

如果工件是食品，食品的类型；

如果工件是肉，肉的类型；

工件的长度；

工件的宽度；

工件的厚度；

工件周边的状况；

工件前缘的状况；

工件厚度的变化；

工件顶面高度的变化；

工件的温度；

工件的密度；

如果工件是肉，肉的大理石花纹程度；和

如果工件是肉，肉内部脂肪的程度。

附图说明

通过结合附图参考下文具体实施例，本发明的前述方面和许多伴随的优点将变得更容易接受同样变得更好理解，附图是本文实施例的示意图。

具体实施方式

下文结合附图给出详细说明，其中相同的附图标记表示相同的元件，其旨在作为本文主题的各个实施例的描述，而并不旨在表示仅有的实施例。在本文中描述的每个实施例仅提供作为示例或说明，并且不应被解释为比其它实施例更加优选或更为有利。在本文所提供的说明性示例并不旨在穷举或将本文限制于所公开的精确形式。类似地，本文所描述的任意步骤可与其它步骤或步骤的组合互换，以得到相同或基本类似的结果。

在下文的描述中，提出各种具体细节以提供对本文的示例实施例的透彻理解。但是，对本领域技术人员显而易见的是，本文的许多实施例可在没有一些或所有具体细节的条件下实施。在一些情况下，没有对众所周知的加工步骤进行详细描述，以免不必要地混淆本文的各个方面。另外，应理解的是，本文的实施例可采用本文所描述特征的任意组合，加工步骤除指定之外可按序执行。

本申请可包括对方向的参考，比如“向前”、“向后”、“前”、“后”、“向上”、“向下”、“右手侧”、“左手侧”、“内”、“外”、“延伸”、“前行”、“后退”、“近侧”和“远侧”。这些参考和其它类似参考在本申请中只用于辅助描述和理解本发明，而并不旨在将本发明限制于这些方向。

而且，关于本申请所使用的术语，对于大多数部件而言，词语“参数”用于表示物理特征或特征比如长度、宽度、厚度、重量或颜色。同样对于大部分而言，词语“指标”表示特定的参数值或范围，比如长度在110mm和120mm之间、重量不大于30克或颜色为蓝色。同样根据本申请，参数的具体实例将具有一个值，该值可位于或可不位于特定指标内。尽管如前所述，将术语参数的使用与术语指标的使用相混用属于本申请的范围内。例如，如果采用词语指标，那么这个词语应被足够广义地解释为同样包括词语参数，反之亦然。同样，在本申请中，词语“特征”应为“参数”和/或“指标”的通用术语。

本申请可包括修饰词，比如词语“通常地”、“近似地”或“基本地”。这些术语意指用作修饰词来表示讨论的“尺寸”、“形状”或其它的物理参数或指标不必精确，只要能够实施所需执行的功能，就可改变。例如，在短语“通常为圆形”中，只要能够实施讨论的结构或加工所需的功能，该形状无需为精确圆形。作为另一个示例，在短语“基本平坦的表面”中，所讨论的表面不必是完全平坦的，而是可实现表面的所需功能或需求的足够平坦。

在以下描述中描述和示出了本文的各实施例。所述和所示的系统、组件、设备和步骤在各个实施例中可由相同的部件标号标识，但具有字母后缀或其它后缀。不重复对相同或类似的这类系统、组件、设备和方法的部件/子步骤进行描述以避免本申请变得冗长。

附图示意性示出了适用于实施本文的实施例的分割系统10。该分割系统10包括第一传送机12，该第一传送机12用于将待分割的工件(也称作“工作产品”或“产品”)运送通过第一扫描系统16，第一扫描系统用于在分割前扫描工件。第二传送机18紧邻第一传送机12的尾端定位，由此在它们之间限定出狭窄间隙20。切割装置24的切割刀或刀片22旋转通过间隙20。切割装置24包括伺服电机26，该伺服电机26用于为刀片22提供动力以将工件14切割成期望的单元或切片28。该刀片22借助安装组件29安装在伺服电机26的驱动轴27上。

可选的第二扫描系统30可被定位在切割装置24的下游以扫描并且物理特征切片28以及包括由切割装置24执行的工件14的切口品质在内的性质。比第二传送机18更高速运行的第三传送机32从第二传送机处接收切割的切片28。更高速的第三传送机32使切片分隔开，以便对单个切片28以及切片上形成的切口进行分析。传送机12、18和32，扫描系统16和30以及切割装置24联接至计算机36并且由计算机36(也称作“处理器”)控制。该计算机可包括输出接口或显示器37以及用户输入接口38(键盘、鼠标等)、中央处理器39、存储单元40以及通常包括在计算机内或与计算机一起使用的其它部件。该计算机可与网络41连接。同样，除了采用专用于分割系统10的计算机36之外，为此目的可替代使用网络计算系统。

通常情况下，扫描系统16和30扫描工件14和切片28以产生代表工件/切片的物理特征的扫描信息并且将该扫描信息传送至计算机36。计算机36对扫描数据进行分析以生成工件/切片的物理特征或参数，例如它们的尺寸、形状、长度、宽度、厚度等。该计算机36还产生扫描工件/切片的厚度或高度分布以及工件/切片的面积和/或体积分布。工件/切片的重量可通过采用工件/切片的假定密度来确定。

计算机可对工件14建模以确定怎样将工件分割成由特定物理标准的一个或多个切片组成的成品组，该物理标准例如包括重量、形状、厚度、长度、宽度等。在这方面，计算机能够在扫描过程中将工件中发现的缺陷作为因素计入。这类缺陷可包括工件内的局部不连续(包括空洞)，异物以及不期望的物质，如肉产品中的骨头、软骨或脂肪。考虑到所有这些标准和因素，计算机决定如何将工件分割成一个或多个成品组。接下来计算机控制切割装置24以及传送机12和18的速度以根据选择的成品或切片组来对工件进行分割。

扫描系统16可为各种不同类型，包括镜头，以用于观察被一个或多个光源比如激光照亮的工件14。发自激光光源的光在移动的传送带42上延伸以限定锐利的阴影或光条纹线，横向光束的前方区域是暗的。当进给传送机12没有承载工件14时，阴影线/光条纹在传送带42上形成直线。但是，当工件14穿过阴影线/光条纹时，在工件产品的上方不规则表面形成了不规则的阴影线/光条纹，正如对角地和向下地指向工件和阴影线/光条纹上的镜头所观察到的那样。如果没有工件出现在传送带上，则镜头检测到阴影线/光条纹线向其将占据的位置的移位。这个移位表示工件沿着阴影线/光条纹的厚度。工件的长度由工件形成阴影线/光条纹的带行程距离决定。此距离由编码器44测量。

代替镜头，扫描站可改为利用x射线设备来确定工件的物理特征，包括其形状、质量和重量。X射线可朝向x射线检测器(未示出)地穿过工件。此x射线在工件的作用下与工件质量成比例地衰减。扫描仪系统16包括用于照射将被x射线辐射扫描的工件14的发生器和接收衰减后的辐射的接收器。接收器部分可与发生器集成在一起。

X射线的衰减通过穿过工件或由工件反射产生。当辐射穿过工件时，一定量的辐射被其所穿过的工件所吸收。因此在发送至工件的辐射量和穿过工件后接收到的辐射量之间将存在关联。吸收的原因被认为在于工件分子内的化学键。辐射一旦衰减就可被收集并且转换成可用形式。例如可采用光电二极管将一定量处于可见范围内的辐射转换成电压或电流信号。对于x射线而言，闪烁材料可被用于产生能够被光电二极管检测到的可见光。这个方法在Vogeley，Jr.的美国专利US5,585,603中有所描述，该专利在此被援引加入。

上文的扫描系统在现有技术中是已知的，因此本身并不新颖。但是，将这些扫描系统与本文的所述实施例的其它方面结合使用被认为是新颖的。

传送机12将工件14运送至扫描系统16的下方，然后运送至切割装置24。如上所述，第二传送机18与传送机12的端部间隔一段短距离以在其间限定出间隙20，切割刀片22旋转通过该间隙以将工件14分割成切片28。传送机12可以具有各种结构，例如传送机的带42可以是实心结构或该带可由链接在一起的部段构成，链沿着由链轮驱动的带的侧面延伸。在图中，带42被示出为由驱动辊44驱动的实心带。在相对端，惰辊46导向该带以便约束带从而限定出竖向走向48。编码器50与驱动辊44相关联以监测驱动辊的旋转速度，并因此监测带42朝向间隙20移动的线性速度。

传送机18的结构可与传送机12的结构基本相同或基本类似，因此在此将不再全部重复。但是，值得注意，第二传送机18的带52由驱动辊54驱动。同样，驱动辊54的速度由与计算机36通信的编码器56监测。

第三传送机32的结构可类似于传送机12和18。在这方面，驱动辊58为第三传送机的带60提供动力，驱动辊58的速度由编码器62监测。

编码器信息被用于确定工件14何时被扫描仪16感测到并且在计算机36从编码数据获知带42的速度时，计算机可计算工件将何时及时到达旋转的切割刀片22。由于系统变数和变化，在扫描仪16感测到工件14和工件到达刀片22之间的延时可能不总是完全恒定的。例如，用于驱动传送机驱动辊44的伺服电机尽管通常非常精确但在速度上可呈现一些变化。另外，由于寿命、温度、施加于带上的张力负载等，传送带42可从其标称状态稍微延展或收缩。而且，一些滑移可发生在驱动辊44和带42的外周面之间。此外，如果带42是分段和链结构，那么在带分段的结构中可能存在变化，在链和链驱动链轮中可能存在磨损。因此，带42可以不会在扫描仪16和切割刀片22之间完全匀速地行进。如果带42的行进速度发生了变化，那么由刀片22在工件14上却出的切口的位置可能不是在期望的(多个)位置处。

可能导致从扫描到切割的延迟时间不精确的另一系统状况是由于工件14从传送机12传送到传送机18。在该传送期间，并且还由于间隙20的存在，工件并不总是自下方被完全支撑。这样，工件会滑入到由两个传送机的相邻端部限定的凹部中，因此正被刀片22切片的工件的形状与如扫描仪16所见的工件的形状相比发生改变。结果，工件的切片可能太早或太晚。期望校正由工件的端对端传送机传输引起的刀具时机误差(“扫描到切割”延迟)。

就切割工件的时机而言，其它基于系统的误差可归因于扫描仪的校准不是最近校准的或正确校准的。此外，还可能需要更新或纠正编码器44的校准。此外，编码器软件中使用的常数值可能不精确，原因有多种，包括操作员误差、驱动辊磨损、带磨损等。类似地，扫描软件中使用的常数可能不精确，因为各种原因，包括操作员误差和通常软件缺陷等。期望能够校正这些基于系统的误差，使得切割刀片22以正确的方式切割工件14。

其它基于系统的误差可归因于扫描系统中使用的光学组件的限制。工件的失真可能是由扫描仪中使用的镜头、覆盖镜头的脏的视窗或湿的视窗等的限制引起的。此外，扫描仪使用的透视图也会使正被扫描的工件失真。扫描仪的部件和操作中的这些限制可以至少部分地由扫描仪的校准以及通过调整分割系统10的扫描到切割的延迟而得以补偿。

工件14的物理构造和/或成分可以导致扫描不精确或扫描误差，从而影响切割刀片22切出的切口的精度。在这方面，扫描仪检测工件的前缘，从而确立工件在传送机上的位置。该信息用于设定扫描到切割的延迟，从而告知切割装置24何时启动刀片22。然而，工件的前缘可能是锯齿状、粗糙的或者不完美的。因此，就确定用于建立扫描到切割延迟的工件的“开始”而言或者就在分析工件的物理构造(包括长度和体积)而言，扫描仪检测到的前缘可能不会非常精确地与工件的“有效”前缘相关联。

此外，取决于包括工件的产品的类型，例如，被分割的肉食品的类型，工件可能倾向于在工件下方具有一个或多个突出边缘、锥形边缘、底切边缘、中空区域或凹陷，扫描仪可能无法对所有这些进行正确表征以提供扫描工件的物理构造的精确模型。如果发生这种情况，则可能的是切割刀片不会在工件的正确位置处切出切口，从而提供所需尺寸、重量等切片。已知的是某些类型的肉和切口或多或少具有这样的趋势即具有一个或多个上述物理状况。

而且，工件的总高度和总长度可能会影响由扫描所得的工件模型的精度。例如，如果扫描仪在确定工件高度或工件长度时产生恒定误差，则误差的显著性可能取决于工件的总高度或工件的总长度。对于较薄的工件，工件高度的误差将导致由扫描仪确定的占工件高度的较大百分比的误差。对于工件的长度也是如此。如果工件相对短并且扫描仪被误校准或者以其它方式提供在工件长度上的恒定固定误差，则对于较短的工件，误差的百分比将大于较长的工件。

工件上表面的突然上升和下降也可能导致扫描误差。如果工件的顶面突然上升和/或下降，则扫描仪可能难以在工件的整个宽度上精确地确定工件的准确高度，特别是如果工件的高度在整个工件上明显改变。这可能是因为扫描软件的限制以及扫描系统的光学器件的限制。此外，不平坦的顶面可能会阻挡扫描仪的“视线”，导致扫描仪无法精确地确定工件顶面高点远侧的工件高度。由此，由于工件表面的突然上升和下降，在扫描仪对工件进行表征时可能产生误差。

由工件高度、工件长度和/或工件上升和下降的突然性所引起的上述误差都可以在与用于确定工件的重量和/或重量分布的算法结合使用的系统(“重量校正”)算法中进行调节。对于校正工件存在的陡峭的边缘、锥形边缘、底切边缘、空心区域等也是如此，尤其因为工件的此种物理状况可能取决于被切片的工作产品的类型和/或尺寸和/或形状，例如，被切片的肉制品的类型，例如牛排与鸡胸肉与鲑鱼片。可能基于扫描仪16的数据在与重量确定算法结合使用的重量校正算法中采用这些变数的参数。

由于扫描系统的限制，工件成分也会导致扫描误差。如在所有光学方法中一样，反光或透明表面可能导致困难和/或不精确，半透明工件以及吸收光能的工件也是如此。如果工件反光，那么工件会使光线被反射远离镜头而不是反射回镜头。在任何一种情况下，都可超过镜头的动态范围。

另外，某些肉制品，比如鸡肉，可为高度反光。反光水平可以取决于多种因素，包括鸡的年龄、鸡肉表面是否潮湿、鸡肉是否定位成使得肉的“切割”的尸体侧或肉的覆膜“皮肤”侧朝向镜头。这些变化可能导致在扫描确定的工件高度上存在差异，然后影响所计算出的工件体积。

如果工件是半透明的，则光可以穿透工件，然后从工件内部在距工件上表面下方一定距离处发生反射。在这种情况下，通过扫描镜头看到的工件高度可能低于工件的实际高度。

而且，在一些类型的工件(包括半透明工件)中，发自光源的光可能散射到工件的顶面下方而不是反射回扫描镜头。再一次，在这种情况下，工件的感知高度将低于工件的实际高度。因此，在校正算法中高度期望基于工件的光反射率、半透明度和吸光度的校正因子校正由扫描仪确定的工件的体积(或将工件的密度因素计入在通过扫描确定的工件的体积中来确定出的工件的重量)。

切割刀片22切出切口的时机的另一个误差源是源于由干扰或其它类似原因导致的工件在传送机12和/或18上的移动。干扰可能源于带42的振动，例如归因于在传送机12的谐波频率下操作、磨损的驱动辊轴承、带44上的驱动辊和/或惰辊的不对准、或者粘在支撑或驱动带44的辊上的一块产品并因此每转一次就会撞击带，使刀片22或支架组件29不平衡。如果带42的振动足够大，那么工件可相对于带纵向移动或改变形状(例如，下陷或变得更平坦)，由此引起工件在带上的位置变化以及工件的体积分布的变化。因此，刀片22在工件中形成的切口可能处于不正确的位置，导致切片28不符合所需的指标。

此外，如果切割刀片22被设定为过高的旋转速度，则工件(如肉)可能实际上在传送机上明显移动。在切割初始阶段，工件(如肉)被切割刀片压紧，由压紧引起的肉变形程度部分地取决于刀片的速度。由刀片22引起的压紧力通过肉传递，传递速率取决于肉的包括其密度的特征。尽管如此，如果刀片22移动得太快，那么来自压紧力的能量像冲击波一样快速通过肉传递，这会导致肉在传送带上的明显移动。如果发生这种情况，则在工件14上形成的切口位置将是不精确的。

相反，在切割产品的初始阶段，刀片速度太慢会使工件变形，因为在切割过程中产品在带上移动，会导致移动和不精确的切口。

切割刀片22的锐度或钝度也会对工件14造成干扰。对于钝刀片，需要更大的刀片力来使位于刀片下方的工件(如由肉组成的工件)破裂。由刀片22施加的较高切割力在肉中产生的冲击波可以使肉在传送表面上移动。

工件干扰的另一个来源可归因于工件在切割刀片旋转穿过的间隙处从传送带到传送带的转移。两个传送机的相邻端部之间的界面形成刀片间隙，必要时在工件的行进路径上形成凹部延伸或凹陷。这种凹部或凹陷将导致工件向下移动到凹部中，移动量部分取决于工件的刚度或结构完整性、其温度和其它因素。尽管如此，相对于工件由传送机从下方完全支撑时的位置，工件可发生移动。

工件的另一个干扰源可归因于刀片22形成的切口角度。在图中，将刀片22取向为形成穿过工件14的基本上竖向的切口。但是，可以改变刀片22的位置使得穿过工件的切口与传送带42的表面呈非垂直的角度。在这种情况下，可以调节间隙20的角度以对应于由刀片22形成的切口的角度。申请人已经观察到，如果刀片22的切割角度与带42不成90度，如图所示，那么工件可能受到刀片21作用的干扰，由此引起工件沿带的纵向运动和/或工件的三维构造的变化。此移动或变化的构造会导致工件切割中的误差。

此外，在图中示出，工件比如工件14通常被切割成多个切片或部段比如部段28。如果刀片22的切割动作引起工件的振动或移动，那么通过每次顺序切割，由于切割动作对工件干扰的累积效应，可能出现切割中增大的误差。

采用校正算法可能是有益的，该校正算法可对由上述原因以及产品干扰和/或运动的其它原因造成的产品干扰和工件移动进行调节。

前文指明的分割系统的变数、扫描系统中的限制、产品构造导致的误差以及产品干扰并非是包含性的或穷举性的。尽管如此，除上述之外的系统变数、系统限制、产品构造因素、产品干扰和运动的诱因仍然可以通过校准分割系统10考虑这些条件来校正或适应。

第一种可能的校准过程可用于“微调”扫描仪和切割刀片之间的“实际”距离，由此“微调”工件的“扫描到切割”的延迟。如上所述，此距离可由于系统变数和变化而改变。在这个校准过程中，系统10被设置成将工件切成两个半部。此后，称重切割的两个半部。这两个半部将可能会略微偏离相等的重量。这种偏差可以输入存在于计算机36中的控制程序中以用来控制刀片22的时机。在这方面，可以按需增加或减小工件被扫描仪16检测和接下来被刀片22切割之间的间隔以获得切割工件的重量相等的两个半部。

分割系统10还可以被校准以调整产品构造变化以及至少一些产品移动/干扰。然而，上文讨论的一些产品干扰将导致需要采取校正措施的“超出指标”的切片，该校正措施例如包括将切割刀片的速度改变到更优的水平，校正带振动源并更换钝的切割刀片。另一方面，由于穿过工件形成的切口角度引起的产品干扰可以用作重量校正算法中的独立变数，如下文更全面地讨论。

校准分割系统10以调节工件中切出的切口角度以及由于产品类型以及产品构造变数导致的工件尺寸、形状和/或体积分布的不精确性，此不精确性可以通过在第二校准模式中操作系统10来解决。在第二校准模式中，系统10将被设置成将工件切割成一系列适宜尺寸的条带，可能为3/4英寸宽。将以这种方式分割一系列单独的工件。将按照校准程序指定的顺序对这些切片进行称重，然后将这些重量输入校准程序。需被分割以获得精确构造的工件的数量可以由校准程序确定，该校准程序又至少部分取决于所测得的切片重量的变化性。

计算机程序基于扫描结果以及单个切片的测得重量可针对具体产品(工件)设置重量校正算法的参数并调节扫描和切割刀片的操作之间的时间延迟。一旦确定出重量校正算法的参数，那么系统10可被切换到生产模式，其中使用确定出的重量校正算法的参数的系统的控制程序将自动校正由刀片22切出切口的时机以基于重量校正算法给出准确的切片重量。应当理解，第二校准模式还自动校正“扫描到切割”延迟中的不精确性。

重量校正算法可采用适当的或系统操作员所期望的各种独立变数。作为示例，重量校正算法可以仅仅取决于工件的长度和工件上切出的切口的距离。该策略可以校正扫描确定工件长度的误差以及可以校正可能由刀片22切割通过工件的动作所引起的产品干扰，尤其是如果切口与带42呈一定角度而不是垂直于带。

替代地，重量校正算法可以取决于工件在沿带的任何给定位置处的平均高度的某种度量。这样，可以调节确定工件高度时的扫描误差。作为另一种选择，重量校正算法可以取决于与工件的平均高度结合的工件顶面的突然上升或下降。如上所述，如果工件突然上升或下降，则工件的扫描高度以及因此体积可能不精确。

重量校正算法可以同时采用多个独立变数，包括例如与工件的平均高度以及工件顶面突然上升和下降结合的距工件长度的距离。用于单独使用或与其它校正变数一起使用的重量校正算法的另一独立变数可以是工件的边缘状况，是否是倾斜的、竖向的或其它。

重量校正算法至少在计算机36中可以表示为用于工件的每个切口的延迟校正算法，以校正发生扫描和随后的工件切割之间的延迟。此“延迟”算法的一个示例可以由公式表示为：

延迟＝延迟0×(A+B)×(x/L))，其中

延迟0＝通过卷尺测量、标尺或其它物理技术测得的标称“扫描到切割”延迟。

A＝等式中的常数

B＝等式中的常数

x＝工件上切出的切口的距离

L＝工件的总长度。

替代地，关于计算机，重量校正算法可以表示为对于从工件切出的每个横截面的工件密度或体积的校正。密度校正算法的一个示例如下：

密度＝密度O×(A+B)×(x/L))，其中：

密度O＝工件的实际测得密度

A＝等式中的常数

B＝等式中的常数

x＝工件上切出的切口的距离

L＝工件的总长度

可以用体积校正而不是校正密度来表示校正算法。因此，除了密度O将被体积O代替外上述等式将是相同的，该密度O将是工件的实际测得的密度。

第三，重量校正算法可以在计算机中表示为高度校正算法，校正从工件切出的每个横截面的高度。

在这方面，算法的示例如下：

密度＝密度O×((A+B)×H)，其中：

密度O＝工件的实际测量密度。

A＝等式中的常数

B＝等式中的常数

H＝被切出的切片(优选在切片中间)的高度。

可以用体积而不是密度来表示上述等式。在这方面，密度O将由体积O代替，该密度O是工件的实际测得的密度。

无论如何在计算机中关于系统10表达重量校正算法，校正的实际本质将始终是校正因为每个切片而形成在扫描和切割之间的延迟(每件)，因此这些切片的重量仅被刀片何时穿过工件控制。

上述等式不是排他性的。在这方面，可以在校正算法中使用其它指标或措施，该指标或措施可能更适合于被分割的工件的类型，包括被分割的肉的类型，例如牛排与鸡块与鲑鱼片。另外，可采用附加的或不同的度量或因子组，例如，由工件的高度、沿工件长度的距离、工件的长度以及工件的宽度组成的组。当然，在更多因素的情况下，可能将需要更多的方程常数，这可能是麻烦的，因为许多回归分析技术在具有大量方程常数和少量数据点的情况下不能良好运作。

另外，尽管上文已经讨论了许多校正参数或变数，并且在重量校正算法中可以采用大量这样的参数或变数，但在生产情况下，无需采用所有潜在的参数或变数。如上所述，可以仅依赖于一个或两个变数，例如工件的长度以及工件上切出的切口的距离。如果在校准模式中使用足够数量的测试件，则在重量校正算法中依赖于工件的长度和工件上切出的切口的距离可以导致从工件切割出精确的切片。

取决于分割机程序的结构、其存储装置的数据以及可能的程序员的个人偏好，可以在所使用的分割机程序内的系统10的生产模式下以各种方式执行重量校正算法。在这方面，一种执行方法是对扫描的高度、长度、宽度、体积或重量或密度或在扫描产品时沿着产品长度行进的给定光条纹的其它物理参数进行校正。

因此，关于工件的收集数据仅被存储为校正值。重量校正算法的另一种执行方法是将目标原始扫描数据存储在矩阵中，然后构建根据重量校正算法修改的第二校正矩阵。

第三种方法是根据重量校正算法对工件的指标进行校正，同时对来自扫描的目标原始数据求和，从而确定在工件上切出的切口的位置。

第四种可能的方法是创建一个“延迟矩阵”作为查找表。查找表使用原始扫描数据应用于未校正的切割位置。由此，接下来校正切口的位置。当然，可以利用其它方法在系统10的生产模式中执行重量校正算法。

虽然已经说明和描述了说明性实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种改变。

虽然本说明书描述了通过编码器50与扫描仪16的结合使用确定工件14在传送机12上的位置，但是应当理解，可以利用其它技术来确定工件在传送机上的位置。一种替代方法是利用当工件在传送机上移动时被工件“切割”的电子束或光束。而且，可以采用其它类型的编码器(包括光学编码器)而不使用与驱动辊44相关联的编码器50。

另外，前述说明书说明并描述了由伺服电动机26提供动力的切割装置24的切割刀或刀片22。本文可以与其它类型的切割装置一起使用，该切割装置包括但不限于在工件上切出切口的圆盘锯、转向锯、往复锯、钢锯、史泰克锯、摆动锯、水射流分割机、激光分割机或其它能够穿过工件形成所需切口的分割机。

此外，前文描述包括可以结合本文使用的特定算法的示例。但是，如上所述，本文不限于上述特定算法。可采用执行本申请中描述和/或要求保护的所需功能的其它算法。

Claims (27)

1.要求排他性或专有权的本发明的实施例限定如下：

一种用于校准分割系统的方法，所述分割系统具有用于将工件传送经过用于物理地表征所述工件的扫描仪然后传送至将所述工件切割成切片的切割装置的传送装置，所述方法包括：

a.通过在所述扫描仪处扫描样品工件，关于在所述传送装置上运送的代表性工件来操作所述分割系统；

b.使用来自所述扫描仪的数据来与一个或多个所选物理参数物理相关地表征所述工件以及要从所述工件切出的切片；

c.使用所述切割装置切割所述样品工件；

d.物理测定切割切片的一个或多个所选物理参数；

e.确定切割切片的、由扫描仪确定的一个或多个所选物理参数与物理测定的一个或多个所选物理参数之间的差异；和

f.基于由扫描仪确定的一个或多个所选物理参数和物理测定的一个或多个所选物理参数之间的差异来调节所述切割装置的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过调节由所述切割装置在所述工件上切出切口的时机来调节所述切割装置的操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，调节由所述切割装置在所述工件上切出切口的时机是关于所述工件从所述扫描仪行进至所述切割装置期间内的时间延迟。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个所选物理参数是从所述工件切出的所述切片的重量。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括使用重量校正算法来校正从所述工件切出的切片的扫描重量与切出的切片的物理测定的重量之间的变化。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述重量校正算法考虑所述工件的一个或多个物理指标。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述重量校正算法考虑所述工件的一个或多个指标，所述一个或多个指标选自由以下内容组成的组：所述工件的长度、所述工件的宽度、所述工件的最大高度、从所述工件切出的每个切片的长度、从所述工件的前面至沿工件切出的切口的位置的沿工件的距离、所述工件的厚度变化以及所述工件的温度。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述重量校正算法校正以下内容中的一个或多个：

所述工件的密度、所述工件的长度以及切出的工件切口沿工件的距离；

基于由所述切割装置切出的切片的高度的工件密度；

所述工件的体积、所述工件的长度以及切出的工件切口沿工件的距离；

基于由所述切割装置切出的切片的高度的工件体积；

基于所述工件的总长度和切出工件切口的沿工件的距离的、在扫描所述工件和操作所述切割装置之间的延迟。

9.校准分割系统，该分割系统用于在工件沿着驱动的传送装置被运送时将所述工件分割成切片，包括：

(a)确定所述工件在所述传送装置上的位置；

(b)物理表征所述工件；

(c)操作刀具将所述工件切成切片；和

(d)基于下列内容中的一个或多个校准所述分割系统以调节所述刀具的操作时机：

(i)所述分割系统的一个或多个部件的状况和/或所述分割系统的操作或操作能力的变数或限制；

(ii)所述工件的物理状况和/或物理构造和/或物理成分；以及

(iii)在所述刀具操作之前和/或操作期间所述工件相对于所述传送装置的移动。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述分割系统的部件的状况和/或所述分割系统的操作或操作能力的变化或限制包括选自由以下内容组成的组的一个或多个变数：

(i)所述传送装置的速度变化；

(ii)驱动所述传送装置的速度的变化；

(iii)所述传送装置是连续结构还是由多个部分或部段组成；和

(iv)确定工件在所述传送装置上的位置的不精确性或允许确定工件在所述传送装置上的位置的限制。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述工件的物理状况和/或构造和/或成分选自由以下内容组成的组：

(i)所述工件的类型；

(ii)如果所述工件是食品，食品的类型；

(iii)如果所述工件是肉，肉的类型；

(iv)所述工件的长度；

(v)所述工件的厚度；

(vi)所述工件周边的状况；

(vii)所述工件前缘的状况；

(viii)所述工件厚度的变化；

(ix)所述工件顶面高度的变化；

(x)所述工件的温度；

(xi)所述工件的密度；

(xii)如果所述工件是肉，肉的大理石花纹的程度；和

(xiii)如果所述工件是肉，肉内部的脂肪程度。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述工件相对于所述传送装置的移动由以下内容中的一个或多个引起：

(i)在驱动的传送装置作用下运送所述工件的速度不均匀；

(ii)当所述工件沿所述传送装置运送时，所述传送装置使所述工件振动；

(iii)所述刀具切割所述工件的速度；

(iv)所述刀具的锐度；

(v)所述工件是否从传送装置的一个部段转移到另一个部段；

(vi)所述刀具切入所述工件的角度；和

(vii)从工件切出的切片的数量。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，所述工件在所述传送装置上的位置由扫描装置决定。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述分割系统的操作的限制包括所述扫描装置的精确度的限制。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中所述工件通过所述扫描装置来物理表征。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述分割系统的操作的限制包括所述扫描装置的精确度的限制。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述分割系统的部件的限制包括所述扫描装置的光学能力的限制。

18.根据权利要求9至17中任一项所述的方法，其中使用所述分割系统将工件切割成两个相等的重量，称重切出的半部，并基于切出的半部与相等重量的偏差调节所述刀具的操作时机来校准所述分割系统。

19.根据权利要求9至18中任一项所述的校准分割系统的方法，包括：

将所述工件切割成一连串切片，

按切出的切片的顺序称重所述切片；和

基于所述切出的切片的重量变化，调节刀具的操作时机。

20.根据权利要求9至19中任一项所述的方法，使用时间延迟算法来校准确定所述工件在所述传送装置上的位置与操作所述刀具之间的时间延迟。

21.根据权利要求9至20中任一项所述的方法，其中，使用将所述工件的一个或多个物理特征纳入考量的重量校正算法来校准所述分割系统。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述重量校正算法能表示为：

对每个所述工件进行延迟校正，以校正物理特征所述工件与后续操作所述刀具之间的延迟；

校正从所述工件切出的每个所述切片的工件体积；

校正从所述工件切出的每个所述切片的工件密度；和

校正对所述工件切出的每个横截面切口的工件高度。

23.根据权利要求9至20中任一项所述的方法，其中使用重量校正算法校准所述分割系统，所述重量校正算法采用使所述工件在所述传送装置上移动的一个或多个诱因作为变数。

24.校准分割系统，该分割系统用于在工件沿着驱动的传送装置被运送时将所述工件切成切片，其中所述工件在传送装置上行进时被扫描，接下来通过位于扫描装置下游的刀具将所述工件切割成多个切片，这种校准方法包括基于分割系统部件的状况的一个或多个变化和/或分割系统的操作或操作能力的一个或多个限制来调节扫描所述工件和操作所述刀具之间的时间延迟。

25.根据权利要求24所述的校准方法，其中所述分割系统的一个或多个部件的状况的变化和/或所述分割系统的操作或操作能力的一个或多个限制包括选自以下内容组成的组中的一个或多个变量：

(i)所述传送装置的速度变化；

(ii)驱动所述传送装置的速度的变化；

(iii)所述传送装置由单个传送长度组成或由多个传送长度部段组成；和

(iv)通过扫描仪确定所述工件在所述传送装置上的位置的不精确性。

26.一种分割系统的校准方法，所述分割系统用于在工件沿着驱动的传送装置运送时将所述工件切割成切片，所述分割系统包括用于扫描在所述传送装置上传送的工件的扫描仪和位于所述扫描仪下游以将所述传送装置运送的工件切割成切片的刀具，使用重量调节算法来校准所述分割系统，该重量调节算法采用基于所述工件的物理状况、构造和/或成分的一个或多个变数。

27.根据权利要求26所述的校准方法，其中，所述重量调节算法采用与所述工件的物理状况、构造和/或成分有关的一个或多个因素，所述一个或多个因素选自由以下内容组成的组：

(i)所述工件类型；

(ii)如果所述工件是食品，食品的类型；

(iii)如果所述工件是肉，肉的类型；

(iv)所述工件的长度；

(v)所述工件的宽度

(vi)所述工件的厚度；

(vii)所述工件周边的状况；

(viii)所述工件前缘的状况；

(ix)所述工件厚度的变化；

(x)所述工件顶面的高度的变化；

(xi)所述工件的温度；

(xii)所述工件的密度；

(xiii)如果所述工件是肉，肉的大理石花纹的程度；和

(xix)如果所述工件是肉，肉内部的脂肪程度。