CN112654249B - 修整工件以优化将修整后工件分割成最终件的方法和系统 - Google Patents

修整工件以优化将修整后工件分割成最终件的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于分析和修整五花肉和其它三维食物和非食物产品的系统(10)，包括传送机(12)，用于在随后的工件切片之前运送要修整的工件(WP)经过扫描系统(14)的，扫描系统(14)用于扫描工件(WP)以确定工件的物理特性，例如包括工件的三维形状以及工作在传送机上的位置。切割站(16)将工件(WP)修整成期望的二维形状，二维形状表示工件的最佳形状，最佳形状寻求最大化从工件获得切片，同时保持切片的期望质量水平。切片站将高速切割机或切片机用于将工件分割/切片成已由采用处理器或计算机(20)的处理系统(18)模拟的部分/切片。

Description

修整工件以优化将修整后工件分割成最终件的方法和系统
技术领域
本发明涉及工件修整领域，尤其涉及一种用于修整三维工件以优化基于最终件的指定物理特性将修整后的所述工件分割成多个最终件的方法和系统。
背景技术
屠宰场通过沿着脊骨的中部向下切割而将猪胴分成两个类似的半部，参见图1和图2。然后将猪的半部进一步分成最初的块，包括前后腿肉、背部肥肉、腰肉、腩肉、肩部、火腿和下颚。火腿和肩部块通常在分割猪的中间部分之前去除。中间部分包含背部肥肉、腰肉、肋骨和腩肉。五花肉是在去除腰肉、背部肥肉和肋骨后从猪的半个中间部分取得的肉块。五花肉的肥肉和缺陷被修整以形成大体矩形。五花肉的厚度可能围绕其区域变化，并且在其外表面中具有轮廓或凹面。而且，五花肉的特征在于在五花肉的一端处的缺口。缺口由从猪的半部去除火腿和/或腰肉而引起/造成。由此可见，缺口的确切位置、构造和尺寸可能从猪到猪显著变化。五花肉被切成培根切片，但是在这样做之前，五花肉在被送入高速切片机之前必须被修整成矩形。切片机横跨五花肉切割以形成培根切片。
为了使产量最大化，当切成培根切片时，期望使用尽可能多的五花肉。然而，还期望培根切片具有足够的质量，如培根切片的各种期望属性或特性所限定的。这些属性或特性中的许多基于如下事实：从一个五花肉到另一个五花肉存在显著的解剖变化。培根切片的一些属性或特性包括培根切片的厚度、培根切片的长度、培根切片沿其长度的高度范围、培根切片端部的高度、沿着培根切片长度的最小高度、培根切片顶面的平整度、培根切片顶面中凹坑或凹陷的程度、凹陷的深度以及凹陷的面积、培根切片的总面积、以及其它属性和特性。
由于目前通常通过手工切片将五花肉修整为矩形，因此不可能监测或考虑切片培根的所有或非常多的期望属性。因此，例如，通常通过保持与缺口相距相当大的距离，来将五花肉修整成“保守的”矩形，从而将五花肉的可接受部分剪掉。在该范围的另一方面，五花肉可能被修整成包括五花肉的不可接受的部分，例如缺口区域，使得所得的培根切片不合格。由此可见，期望有一种用于将五花肉修整成矩形以便切片的系统和方法，其中，可以考虑到切片培根期望的许多属性。本公开试图提供一种解决上述需要的系统和方法。
发明内容
该发明内容被提供为以简化形式引入下面在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。该发明内容不旨在识别所要求保护主题的关键特征，也不旨在用作确定所要求保护主题的范围的帮助。
一种用于修整三维工件以优化基于最终件的指定物理特性将修整后的工件分割成多个最终件的方法，包括：
为最终件指定多个物理特性；
扫描工件以获得关于工件的物理特性的电子数据；
生成被扫描工件的三维模型；
基于所生成的工件的三维模型，映射工件上的初始二维区域，以选择要从工件获得的工件的一部分；
模拟将与工件的映射后的二维区域相对应的工件分割成最终件；
为模拟的最终件确定与最终件的指定物理特性的差异；
基于各个模拟的最终件具有最终件的指定物理特性的程度，对要获得的工件的整体所选部分进行评级；
如果要获得的工件的所选部分的评级在预定的设定点内，则将工件修整到映射后的二维区域中。
在该方法中，将二维区域映射到被扫描工件的顶面上。
在该方法中，将二维区域调节为当从工件的顶部观察时的工件的形状。
在该方法中，基于当从工件的顶部观察时的工件的形状，将长度、宽度和关于二维区域的竖轴的成角中的一个或多个映射在工件上。
在该方法中，工件是五花肉。
在该方法中，工件的二维区域的形状是矩形。
方法还包括：为各个模拟的最终件确定与最终件的指定物理特性的差异。
方法包括：为模拟的最终件确定与最终件的各个指定物理特性的差异。
在该方法中，根据优化函数对与工件上的映射后的二维区域对应的要从工件获得的工件的所选部分进行评级，优化函数应用于要从最终件的所选部分分割的最终件的指定物理特性。
在该方法中，要从工件获得的工件的所选部分的评级基于最终件的一个或多个指定物理特性与理想物理特性值或水平的偏差。
在该方法中，将评级因子应用于一个或多个指定物理特性。
在该方法中，基于一个或多个算法自动调节评级因子，以最大化一个或多个指定物理特性的优化评级。
在该方法中，将多个优化函数应用于最终件的一个或多个指定物理特性。
在该方法中，可以将多个优化函数同时应用于一个或多个指定物理特性。
在该方法中，指定物理特性可以包括以下特性中的一个或多个：模拟最终件的厚度；模拟最终件的长度；模拟最终件的高度范围；模拟最终件的端部处的高度；沿着模拟最终件的长度的高度范围；沿着模拟最终件的长度的最小高度；模拟最终件的顶面和/或底面的平坦度；模拟最终件的顶面和/或底面的凹陷程度；最终件的顶面和/或底面的凹陷的面积；最终件的顶面和/或底面的凹陷的深度；模拟最终件的顶面和/或底面的凹陷的纵横比；模拟最终件的高度沿着模拟最终件的长度的锥度；模拟最终件的顶面和/或底面的粗糙度；由模拟最终件的长度和高度限定的模拟最终件的面积；模拟最终件的锥度范围；工件上的映射二维区域相对于工件的总二维区域的面积。
在该方法中，通过使用用户界面来将加权值应用于一个或多个指定物理特性。
在该方法中，用户界面使得能够录入或改变一个或多个指定物理特性。
在该方法中，可以根据以下内容来进行要从工件获得的工件的所选部分的评级：
(a)应用于一个或多个指定物理特性的成本函数，其中，应用于一个或多个指定物理特性的成本随着一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或水平而增加；或
(b)应用于一个或多个指定物理特性的价值函数，其中，应用于一个或多个指定物理特性的价值随着一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或水平而降低。
在该方法中，将加权因子应用于一个或多个指定物理特性。
在该方法中，基于一个或多个所选算法自动调节加权因子，以最小化一个或多个指定物理特性的成本函数或最大化一个或多个指定物理特性的价值函数。
该方法可以包括：将多个优化函数应用于一个或多个指定物理特性。
方法可以包括：将多个优化函数同时应用于一个或多个指定物理特性。
一种用于在将五花肉切片之前将五花肉修整为矩形的方法，包括：
为五花肉切片指定多个期望的物理属性；
扫描五花肉以获得关于五花肉的物理属性的电子数据；
生成扫描的五花肉的三维模型；
基于所生成的五花肉的三维模型，在五花肉的顶面上映射初始二维区域和位置，以指定五花肉的要被切片的部分；
模拟将五花肉切成单独切片；
对于所模拟的单独切片确定与期望物理属性的差异；
基于模拟切片具有(不同于)切片的指定期望物理属性的程度，对与映射后的二维区域和位置相对应的五花肉的整体所选部分进行评级；以及
迭代地映射五花肉的另外二维区域和位置以选择要被切片的五花肉的另一部分，从所选二维区域和位置模拟五花肉的切片，为所模拟的切片确定与切片的期望物理属性的差异，并且基于所模拟的切片具有切片的期望物理属性的程度来对与映射后的二维区域和位置相对应的五花肉的整体所选部分进行评级，直到选择了工件的最佳二维区域和位置为止；以及
将五花肉修整到所选的五花肉的最佳二维区域和位置中。
方法还包括：为各个模拟的单独切片确定与指定物理属性的差异。
方法还包括：为模拟切片确定与各个期望物理属性的差异。
一种系统，该系统用于在三维工件在传送系统上传送的同时修整三维工件，以优化基于最终件的指定物理特性将修整后的工件分割成多个最终件，包括：
传送系统，具有用于在输送方向上输送分离工件流的输送表面；
扫描设备，用于扫描工件以获得关于工件的物理特性的电子数据；
控制系统：
从电子扫描数据生成被扫描工件的三维模型；
基于所生成的工件的三维模型，映射工件上的初始二维区域，以选择要从工件获得的工件的一部分；
模拟将与映射后的工件的二维区域对应的工件分割成最终件；
为模拟的最终件确定与最终件的指定物理特性的差异；
基于模拟的最终件具有最终件的指定物理特性的程度，对要获得的工件的整体所选部分进行评级；
切割机，用于如果要获得的工件的所选部分的评级在预定的设定点内，则将工件修整到映射后的二维区域中。
在该系统中，工件是五花肉。
在该系统中，控制系统将二维区域映射到被扫描工件的顶面上。
在该系统中，控制系统将二维区域调节成当从工件的顶部观察时的工件的形状。
在该系统中，控制系统基于当从工件的顶部观察时的工件的形状，将长度、宽度和关于二维区域的竖轴的成角中的一个或多个映射在工件上。
在该系统中，由控制系统映射在工件上的二维区域的形状是矩形。
系统还包括：基于模拟的最终件具有最终件的指定物理特性的程度，对要获得的工件的整体所选部分进行评级。
在该系统中，用于模拟最终件的控制系统确定与指定物理特性的差异，指定物理特性包括以下特性中的任意一个或多个：模拟最终件的厚度；模拟最终件的长度；模拟最终件的高度范围；模拟最终件的端部处的高度；沿着模拟最终件的长度的高度范围；沿着模拟最终件的长度的最小高度；模拟最终件的顶面和/或底面的平坦度；模拟最终件的顶面和/或底面的凹陷程度；最终件的顶面和/或底面的凹陷的面积；最终件的顶面和/或底面的凹陷的深度；模拟最终件的顶面和/或底面的凹陷的纵横比；模拟最终件的高度沿着模拟最终件的长度的锥度；模拟最终件的顶面和/或底面的粗糙度；由模拟最终件的长度和高度限定的模拟最终件的面积；模拟最终件的锥度范围；工件上的映射二维区域相对于工件的总二维区域的面积。
在该系统中，控制系统根据优化函数来对要获得的工件的整体所选部分评级，优化函数应用于要从最终件的所选部分分割的最终件的指定物理特性。
在该系统中，控制系统基于最终件的一个或多个指定物理特性与理想物理特性值或水平的偏差对要从工件获得的工件的所选部分评级。
在系统中，控制系统将评级因子应用于一个或多个指定物理特性。
在该系统中，控制系统基于一个或多个算法自动调节评级因子，以最大化一个或多个指定物理特性的优化评级。
在该系统中，控制系统将多个优化函数应用于最终件的一个或多个指定物理特性。
在该系统中，控制系统将多个优化函数应用于一个或多个指定物理特性。
系统还包括：用户界面，将加权值应用于一个或多个指定物理特性。
在该系统中，用户界面使得能够录入或改变一个或多个指定物理特性。
在该系统中，控制系统根据以下之一来对要从工件获得的工件的所选部分评级：
(a)应用于一个或多个指定物理特性的成本函数，其中，应用于一个或多个指定物理特性的成本随着一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或水平而增加；和
(b)应用于一个或多个指定物理特性的价值函数，其中，应用于一个或多个指定物理特性的价值随着一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或水平而降低。
在该系统中，控制系统将加权因子应用于一个或多个指定物理特性。
在该系统中，控制系统基于一个或多个所选算法自动地调节加权因子，以最小化一个或多个指定物理特性的成本函数或最大化一个或多个指定物理特性的价值函数。
在该系统中，控制系统迭代地映射要切片的五花肉的二维区域和位置，从所选二维区域和位置模拟五花肉的切片，为各个所模拟的切片确定与切片的期望物理属性的差异，并且基于所模拟的切片具有切片的期望物理属性的程度来对与映射后的二维区域和位置相对应的五花肉的整体所选部分进行评级，直到获得工件的最佳二维区域和位置为止。
一种包括计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，计算机可执行指令在被加载到计算机上时执行一种方法，方法包括：
为要在工件被修整之后从工件分割的最终件指定多个物理特性，以优化从工件分割的最终件所呈现的指定物理特性；
控制扫描仪，扫描仪用于扫描工件以获得关于工件的物理特性的数据；
生成关于被扫描工件的数据的三维模型；
基于所生成的工件的三维模型，映射工件上的初始二维区域，以选择要从工件获得的工件的一部分；
模拟将与映射后的工件的二维区域对应的工件分割成最终件；
为模拟的最终件确定与最终件的指定物理特性的差异；
基于模拟的最终件具有最终件的指定物理特性的程度，对要获得的工件的整体所选部分进行评级；
如果要获得的工件的所选部分的评级在预定的设定点内，则控制切割机，切割机用于将工件修整到映射后的二维区域中。
在该非暂时性计算机可读介质中，工件是五花肉。
在该非暂时性计算机可读介质中，将二维区域映射到被扫描工件的顶面上。
在该非暂时性计算机可读介质中，将二维区域调节为当从工件的顶部观察时的工件的形状。
在该非暂时性计算机可读介质中，基于当从工件的顶部观察时的工件的形状，将长度、宽度和关于二维区域的竖轴的成角中的一个或多个映射在工件上。
在该非暂时性计算机可读介质中，工件的二维区域的形状是矩形。
该非暂时性计算机可读介质还包括：基于各个模拟的最终件具有最终件的指定物理特性的程度，对要获得的工件的整体所选部分进行评级。
在该非暂时性计算机可读介质中，指定物理特性包括以下特性中的任意一个或多个：模拟最终件的厚度；模拟最终件的长度；模拟最终件的高度范围；模拟最终件的端部处的高度；沿着模拟最终件的长度的高度范围；沿着模拟最终件的长度的最小高度；模拟最终件的顶面和/或底面的平坦度；模拟最终件的顶面和/或底面的凹陷程度；最终件的顶面和/或底面的凹陷的面积；最终件的顶面和/或底面的凹陷的深度；模拟最终件的顶面和/或底面的凹陷的纵横比；模拟最终件的高度沿着模拟最终件的长度的锥度；模拟最终件的顶面和/或底面的粗糙度；由模拟最终件的长度和高度限定的模拟最终件的面积；模拟最终件的锥度范围；工件上的映射二维区域相对于工件的总二维区域的面积。
在该非暂时性计算机可读介质中，根据优化函数对与工件上的映射后的二维区域对应的要从工件获得的工件的所选部分进行评级，优化函数应用于要从最终件的所选部分分割的最终件的指定物理特性。
在该非暂时性计算机可读介质中，要从工件获得的工件的所选部分的评级基于最终件的一个或多个指定物理特性与理想物理特性值或水平的偏差。
在该非暂时性计算机可读介质中，将评级因子应用于一个或多个指定物理特性。
在该非暂时性计算机可读介质中，基于一个或多个算法自动调节评级因子，以最大化一个或多个指定物理特性的优化评级。
在该非暂时性计算机可读介质中，将一个或多个优化函数应用于最终件的一个或多个指定物理特性。
在该非暂时性计算机可读介质中，将一个或多个优化函数同时应用于一个或多个指定物理特性。
在该非暂时性计算机可读介质中，通过使用用户界面来进行加权值到一个或多个指定物理特性的应用。
在该非暂时性计算机可读介质中，一个或多个指定物理特性可以用用户界面指定。
在该非暂时性计算机可读介质中，根据以下内容来进行要从工件获得的工件的所选部分的评级：
(a)应用于一个或多个指定物理特性的成本函数，其中，应用于一个或多个指定物理特性的成本随着一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或水平而增加；或
(b)应用于一个或多个指定物理特性的价值函数，其中，应用于一个或多个指定物理特性的价值随着一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或水平而降低。
在该非暂时性计算机可读介质中，基于一个或多个所选算法自动调节加权因子，以最小化一个或多个指定物理特性的成本函数或最大化一个或多个指定物理特性的价值函数。
在该非暂时性计算机可读介质中，将多个优化函数应用于一个或多个指定物理特性。
在该非暂时性计算机可读介质中，将多个优化函数同时应用于一个或多个指定物理特性。
非暂时性计算机可读介质迭代地映射五花肉的另外二维区域和位置以选择要被切片的五花肉的另一部分，从所选二维区域和位置模拟五花肉的切片，为各个所模拟的切片确定与切片的期望物理属性的差异，并且基于所模拟的切片具有切片的期望物理属性的程度来对与映射后的二维区域和位置相对应的五花肉的整体所选部分进行评级，直到选择了工件的最佳二维区域和位置为止。
附图说明
在结合附图采取时，该发明的前述方面和许多伴随优点将随着它们通过参考以下具体实施方式变得更佳理解而将变得更容易地理解，附图中：
图1是猪的示意图，其中指示了五花肉的位置；
图2是猪胴的示意图，示出了最初的肉块；
图3是所公开的工件修整系统的示意图；
图4是示出了可以使用本公开的系统和方法来获得的工件的部分的示意图；
图5是类似于图4的视图，但是具有不同的工件；
图6例示了可以与本公开的系统和方法一起使用的图形用户界面；以及
图7是例示了可以使用本公开的系统进行的过程的流程图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的描述旨在作为对所公开主题的各种实施例的描述，而不旨在表示仅有的实施例，在附图中，同样的附图标记指代同样的元素。在本公开中描述的各个实施例仅作为示例或例示而提供，并且不应被解释为比其它实施例优选或有利。本文所提供的例示性示例不旨在是穷尽的或将公开限于所公开的精确形式。类似地，本文所述的任何步骤可与其它步骤或步骤的组合互换，以便实现相同或基本上类似的结果。
在以下描述中，为了提供本公开的示例性实施例的彻底理解，阐述了大量具体细节。然而，将对本领域技术人员显而易见的是，本公开的许多实施例可以在没有一些或全部具体细节的情况下实践。在一些情况下，没有详细描述公知的过程步骤，以免不必要地模糊本公开的各个方面。进一步地，将理解，本公开的实施例可以采用本文所述的特征的任何组合。
本申请可以包括对“方向”的引用，诸如“向前”、“向后”、“前”、“后”、“前方”、“后方”、“向上”、“向下”、“上方”、“下方”、“水平”、“竖直”、“顶部”、“底部”、“右手”、“左手”、“进”、“出”、“延伸”、“前进”、“缩回”、“近侧”和“远侧”。本申请中的这些引用和其它类似引用仅用于帮助描述和理解本公开，而不旨在将本发明限制于这些方向。
本申请可以包括修饰语，诸如词语“大体”、“近似”、“大约”或“基本上”。这些术语意在用作修饰语，以指示所讨论的“尺寸”、“形状”、“温度”、“时间”或其它物理参数不必是确切的，而是可以变化，只要可以执行需要执行的功能即可。例如，在短语“形状大体为圆形”中，只要可以进行所讨论的结构的所需功能，该形状就不必是确切的圆形。
本申请同义地指代“工作产品”或“工件”。本申请中描述的工作产品或工件的一个示例是五花肉。然而，本发明可以应用其它食物以及不是食品的工作产品/工件。
在以下描述和附图中，对应的系统、组件、设备和单元可以由相同的零件编号来标识，但是具有字母后缀。对相同或类似的这种系统组件、设备和单元的零件/部件的描述不再重复，以便避免本申请中的冗余。
图3示意性地例示了包括系统10的本公开的实施例，该系统用于分析和修整随后要被分割或切片的五花肉和其它三维食品和非食品，以便从食品中实现最佳的切片获得，其中考虑到实现最大的产量以及部分/切片的期望质量水平。系统10包括传送机12，用于在随后的工件切片之前运送要被修整的工件(WP)。尽管示出了单个传送机12，但是多个传送机可以与系统10一起使用，或者传送机可以具有足够的宽度，使得多个工件通道由传送机承载。
系统10还包括扫描系统14，用于扫描工件WP以确定工件的物理特性，例如包括其三维形状以及其在传送机上的位置。
系统10还包括切割站16，用于将工件WP修整成期望的二维形状，该二维形状表示工件的最佳形状，该最佳形状寻求最大化从工件获得切片，同时保持切片的期望质量水平。在切割站16处修整工件之后，工件被转移到切片站，该切片站将高速切割机或切片机用于将工件分割/切片成已由采用处理器或计算机20的处理系统18模拟的部分/切片。
扫描系统14扫描工件WP以产生表示工件物理特性的电子扫描数据，并将该电子扫描数据转发给处理器20。处理器分析电子扫描数据以确定工件的物理特性和参数，这些特性参数例如与工件的尺寸、形状和其它物理方面相关。这种特性和参数可以包括，例如，长度、宽度、纵横比、厚度、厚度轮廓、表面轮廓、外轮廓构造、周长、外周长构造、外周长尺寸和形状、体积和/或重量以及工件是否包含任何不期望的材料(诸如骨、肥肉、软骨、金属、玻璃、塑料等)和不期望的材料在工件中的位置。
使用所确定的工件的物理特性，一旦工件已经被物理表征，就可以通过使用处理器20执行优化过程，以将工件修整成期望的整体形状，诸如用于五花肉的矩形，以便实现从工件切割的最终件或切片的最佳收获，其中考虑到在保持最终件或切片的期望质量水平的同时最大化获得量方面，期望最大化获得的工件的价值。在这点上，识别从工件获得的最终件或切片的指定物理特性。
处理器20用于映射工件上的初始二维区域，从而限定要获得的工件部分。该初始二维区域选择可以基于所生成的工件的三维模型。处理器模拟将对应于映射的工件的二维区域的工件分割或切割成最终件或切片。对于各个这种模拟的最终件或切片，确定各个最终件或切片展示先前为最终件或切片指定的指定物理特性的程度。该信息用于基于各个模拟的最终件或切片实现或具有最终件/切片的指定期望物理特性的程度来实现要获得的工件的所选部分的总体评级。
迭代地重复前述过程，其中在工件上映射另外的二维区域，并且分析模拟的最终件或切片以确定是否满足最终件/切片的指定物理特性。继续该迭代过程，直到识别出工件的最佳二维区域和位置为止。其后，将工件修整到这种识别出的最佳二维区域中。接着，其后，修整后的工件可以由定位为与切割站16相邻或位于不同位置的高速切片机来切片。
在图3中，在扫描仪14与切割站16之间描绘的工件WP表示分析工件以实现修整后工件的最佳构造的结果，其中考虑到使所获得的工件的部分最大化以及实现从工件切割的所得最终件/切片的期望数量水平。
更详细地描述系统10，传送机12在扫描站14下面然后在切割站16下面运送工件WP。传送机12包括围绕端部辊(诸如图3所例示的辊24)排列的传动带22。
尽管示出了单个带22，但是传送系统12可以由多于一个带组成，例如，在扫描期间支撑工件的平坦的实心带。这种带通常是非金属的。工件可以从第一带转移到第二带，第二带在站16处的修整过程期间支撑工件。如果使用水射流切割机26，则有利的是利用开口的网状金属带来允许水射流向下传递到切割机，并且还使得带具有足够的结构完整性以经受水射流对其的冲击。这种金属开口网状带是商业制品。
扫描系统14可以是各种不同类型，包括观察由一个或多个光源25照明的工件WP的摄像机(未示出)。来自光源25的光延伸跨过移动的传送带22，以限定清晰的阴影或光条纹线，其中横向光束前面的区域是暗的。当没有工件WP由传送机12运送时，阴影线/光条纹形成横跨传送带的直线。然而，当工件WP穿过阴影线/光条纹时，工件的上部不规则表面产生如由摄像机观察到的对应的不规则阴影线/光条纹，其对角地向下指向工件和阴影线/光条纹。摄像机检测阴影线/光条纹从当在传送带上没有工件时它将占据的位置的位移。该位移表示工件沿着阴影线/光条纹的厚度。工件的长度由工件产生阴影线/光条纹的带行进距离确定。在这点上，编码器30被集成到传送机12中，其中编码器以对应于传送机的向前移动的固定距离/时间间隔生成脉冲。
代替摄像机，扫描站可以替代地利用x射线设备(未示出)来确定工件的物理特性，包括其形状、质量和重量。x射线可以在x射线检测器(未示出)的方向上穿过对象。这种x射线与工件质量成比例地被工件衰减。x射线检测器能够测量在穿过工件之后从而接收的x射线的强度。该信息用于确定与工件的尺寸和/或形状有关的物理参数，包括例如长度、宽度、纵横比、厚度、厚度轮廓、外轮廓构造、周长、外周长构造、外周长尺寸和/或形状、体积和/或重量、以及工件的物理参数的其它方面。关于工件WP的外周长构造，X射线检测系统可以基于X-Y坐标系或其他坐标系确定沿着工件外周长的位置。这种x射线扫描装置的示例在美国专利No.5,585,603中公开，该专利以引用的方式结合于此。
前述扫描系统在本领域中是已知的，因此本身不是新颖的。然而，结合所描述的实施例的其他方面使用这些扫描系统被认为是新的。
由扫描装置测量/收集的数据和信息被传输到计算机或处理器20，该计算机或处理器20记录工件在传送机12上的位置、以及工件WP的形状、尺寸、外周长、外轮廓、面积和其它物理参数或特性、以及工件在传送机上的位置和取向。处理器20可以用于确定和记录关于在传送机12上运送的工件的这些和其它参数/特性。处理器还确定从工件WP切割的模拟部分/切片的指定参数/特性。
除了处理器之外，处理系统18还包括用于从扫描站14接收信号和信息的接口32。设置存储单元34用于存储关于系统10的信息。设置键盘或其它输入装置36以使操作者能够与处理器20通信。而且，设置显示器或其它输出装置38以将信息从处理器传送到操作者，包括处理系统18的功能。
处理系统还包括控制器40，可以是可编程逻辑控制器或其它类型的控制器的形式，用于控制系统10的操作，该系统10包括传送器12、扫描站14和切割站16。处理系统18可以连接到网络42。而且，网络计算系统可以用于该目的，而不是采用本地处理器20。
各种类型的切割装置可以利用切割站16来将工件WP修整成从工件顶部观察的二维形状。图3示出了被修整成矩形的工件，其中该工件是五花肉。由此可见，期望由修整过程产生矩形工件，使得可以将五花肉在矩形的宽度上切成培根切片。然而，对于其它类型的工件，除了所例示的矩形之外或代替所例示的矩形，其它形状可能是期望的。
一种可以在切割站16处使用的切割机是高压水射流切割机26。这种切割机在美国专利No.4875254、No.5365186和No.5868056中公开，所有这些专利以引用的方式结合于此。如图3示意性所示，水射流切割机26包括喷嘴，该喷嘴可以相对于传送机12沿传送机的纵向和传送机的侧向移动，也可以相对于传送表面竖直移动。这使得水射流切割机26能够修整工件，以便在将工件分成最终部分之前获得工件的期望最终形状，包括例如当从五花肉切割培根切片时将工件切割成横向切片。
图7是例示了使用本公开的系统10的总体过程的流程图。方法开始于步骤50处，并包括步骤52，步骤52扫描要被修整成最佳形状的工件WP，以实现从工件得到的期望质量的切片的高水平产量。在扫描步骤中，可以获得关于工作产品的物理参数/特性的信息或数据(以电子形式)，包括关于工作产品的尺寸、形状和位置。这种特性或参数可包括例如工件的长度、宽度、纵横比、厚度、厚度轮廓、轮廓、外轮廓或外部轮廓、周长、外周长构造、外周长尺寸、外周长形状、体积和/或重量、以及工件中的间断，包括工件的外形或表面中的凹坑或凹陷、轮廓。
如上所述，本公开的系统和方法可用于从五花肉获得培根切片。五花肉通常在五花肉的一端处包括缺口或凹坑，这是五花肉的物理特性。凹坑或缺口常常足够深，以致于不能从五花肉的该位置获得培根切片。扫描步骤可用于定位五花肉缺口。
来自扫描步骤的电子数据或信息被传输到处理器20，该处理器利用这种信息来生成工件WP的三维模型。这种三维模型在图3、图4和图5中被例示为模型56a、56b和56c。所生成的模型56a、56b和56c分别包括在所生成的模型的左边缘处的指示性缺口58a、58b和58c。
接着，在步骤60中，将二维区域62映射到工作产品WP的顶面上，以表示要获得作为部分或切片的工作产品的部分。映射后的初始二维区域可以稍微小于工作产品的总尺寸。然而，在步骤64处，从工作产品的映射的二维区域切割模拟的部分或切片，然后如以下关于步骤68、70和72所讨论的那样分析各个部分/切片，以确定部分或切片实现最终部分/切片的期望特性或属性的程度。如下所述，这种分析通过一个或多个优化程序来执行。
图7所示的过程在以下意义上是迭代的：映射工作产品上的初始二维区域62，然后优化程序将迭代地放大该二维区域，并且对于各个随后的二维区域，优化程序将分析从工件切割(通过模拟)的各个部分或切片的物理特性，包括期望的属性。优化程序能够在建模工件的纵向、建模工件的侧向移动映射区域，而且能够在从工件上方观察的工件形状上旋转映射区域。图3、图4和图5例示了在迭代过程即将结束时映射在工件上的二维区域62，其中这种二维区域基本上占据了工件的整个面积。通常，在迭代过程开始时，二维区域62将占据工件总面积的比图3、图4和图5所例示的更小的部分。
如上所述，一旦二维区域62已经被映射到工件WP上，则在步骤64处，对工件形成模拟切口以分割工件或切片工件。作为一个示例，如上所述，本系统和方法可以用于在将五花肉切成培根切片的准备中修整五花肉。图3示出了跨工件形成的模拟切口66。对于其它类型的工件，切口可以不是如图3所示地跨工件，而是相对于工件成不同的角度，或者工件可以被切成除如图3所示的切片之外的形状。
接着，在步骤68中，基于切片的期望物理特性或属性来分析或评估模拟的端部或切片。可以使用优化程序来评估部分或切片的许多物理特性或属性。这种特性或属性可以包括，例如，模拟最终件或切片的厚度、模拟最终件或切片的长度、模拟最终件或切片沿着其长度的高度范围、最终件或切片的端部处的高度、沿着模拟最终件或切片的长度的高度变化或范围、沿着模拟最终件或切片的长度的最小高度、模拟最终件或切片的顶面和底面的平坦度、模拟最终件或切片的顶面和底面的凹陷程度、最终件或切片的顶面/底面的凹陷面积、最终件或切片的顶面/底面的凹陷深度、模拟最终件或切片的顶面/底面的凹陷纵横比、模拟最终件或切片沿着其长度的高度的锥度、由模拟最终件或切片的长度和高度限定的模拟最终件或切片的面积中的一个或多个。这种高度对应于三维工件WP的厚度。
其它特性或属性包括与最终件或切片的顶面的斜度或锥度相对应的模拟最终件或切片的锥度的范围。另外属性或物理特性是边缘上方区域，该区域对应于所建模的二维区域延伸超出工件的周长的情形。这是被视为最终件或切片的质量的降低的不期望的属性或物理特性。另外属性或物理特性是最终件或切片的顶面和底面的粗糙度或不均匀性。
另一属性或特性是工件上映射的二维区域相对于工件的总二维区域的面积。期望在保持期望质量水平的同时利用工件的尽可能多的总二维区域，这是各个最终件或切片实现针对各个最终件或切片分析的各个属性或物理特性建立的设定点或设定点范围的程度的度量。
在步骤68中，可以分析各个模拟的最终件或切片。替代地，可以以所选的频率，例如每隔一个切片、每隔三个切片或其它频率的切片，分析模拟的最终件或切片。
在步骤70中，将所分析的最终件或切片的指定物理属性或特性与各个指定属性或特性的期望值、设定点或范围进行比较。对来自工件的所分析的模拟最终件或切片执行该分析。该分析可以使用优化函数或程序来执行，该优化函数或程序确定与为建模的最终件或切片确定的期望或设定点属性或特性的偏差，步骤72。部分/切片的该分析用于对工件的整体建模部分62进行分级或评级，该整体建模部分62是基于工件的映射二维区域从工件获得的工件部分，步骤74。可以建立工件的整体评级或分级，并且一旦实现了这种分级或评级，则终止上述迭代分析过程，然后在步骤78处相应地修整工件。然而，如果没有实现整体分级或评级的设定点或设定点范围，则在步骤76和80中重复在步骤64处开始的过程的进一步迭代。
作为替代，在前述过程的每次迭代时，确定“获得的”工件的总体评级或等级。可以理解，随着工件的二维区域增加，尽管工件的获得量增加，但是在某些点，最终件或切片的质量将由于不满足各个最终件/切片的一个或多个指定物理属性或特性而降低。例如，随着二维区域扩大，二维区域在工件是五花肉时可能到达工件的缺口或者到达工件的周长，该周长朝向或邻近工件的外周长可以更薄或更不均匀，如图3、图4和图5所示。
一旦最终件或切片的质量降低到低于所建立的极限或设定点，那么终止迭代过程，并且将与最后可接受的迭代相对应的区域和位置用作工件上的映射区域和位置。然后将工件修整到该映射区域和位置。
图4和图5在框的左下角例示了从工件切割的模拟切片的上轮廓。如图例示，沿着工件的边缘部分，切片的上表面在高度或轮廓上显著变化(切片的高度对应于工件的厚度)。与上表面在高度/轮廓上更均匀时相比，这种变化通常被认为是不太期望的。
如上所述，优化器迭代地改变二维区域相对于工件的尺寸和/或位置，以寻找工件上的最佳二维获得区域。优化器设置有λ个步骤，使得二维区域的变化从每次迭代到下一次迭代不必是均匀的。相反，利用λ个步骤，优化器具有在寻找最优解的过程中如何积极地改变二维区域的大小和位置的意义。这样，减少达到最优解所需的迭代次数。
如上所述，由处理器20进行的优化过程可以采用价值函数(或其否定/反义词--成本函数)来对要获得的工作产品的潜在二维区域62的各次迭代进行排序。在这点上，对于切割的最终部分或切片，将各个或所选的指定物理属性或特性与这种属性或特性的可接受价值范围进行比较。对于这种属性或特性，确定可接受的价值范围而不是仅仅单个可接受的价值。可以定义成本函数，该成本函数在各个物理属性或特性的各个范围的中心处具有0值，随着属性或特性的模拟值偏离指定范围的中心，成本增加。
进一步地，可以将加权因子应用于物理属性或特性的成本。其后，组合指定属性或特性的加权成本，诸如通过相加，以给出总成本。对从工件的映射的所选区域模拟的最终件或切片执行该分析。由此可见，组合模拟的最终件或片的总成本以得到整个工件的总成本。
应当理解，术语“成本”在本文中用于指代术语“价值”的否定或反义词。可以从模拟的最终件或切片所实现的价值的观点来进行上述分析。由此，术语“成本”和“价值”在以下意义上是相关的：相对于特定的物理属性或特性，“成本”的增加对应于“价值”的减少。
成本函数定义可以采用几乎任何形式，包括“单边”定义，其中属性或特性可以从未高于或低于阈值，并且目标(零成本)价值是除了在范围的中间之外的价值。这样的示例是最终件或切片的端部不应延伸超过实际工件的边缘。
可以使用的其他成本函数，包括：
1)成本随着与范围中点的偏差而增加，并且对于超出范围的特征值继续增加；
2)成本从与范围中点的偏差增加，在范围极限处具有“硬”极限(例如，大的阶跃函数增加)；
3)不存在与范围内的价值相关联的成本，在范围极限处具有“硬”极限。
可以使用多维优化技术，诸如“梯度下降”最小化算法，来分析“总成本”数，以迅速找到用于被修整工件的最佳尺寸和位置。在叠加在工件上的所选区域的有限数量的迭代内，可以找到最优解，而不必考虑叠加在工件上的区域的所有可能数千个潜在尺寸和位置。类似于梯度下降的非线性算法的示例包括高斯-牛顿方法、BFGS方法和列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt)方法。在这点上，可以使用其它算法或分析方法，包括例如尼德-米德(Nieder-Mead)方法、差分进化方法、遗传算法和粒子形式优化。
本公开的方法和系统可以在同一工件上同时运行多个优化函数分析的情况下操作，以简化从工件获得的最终件或切片的期望的指定属性和特性的实现。例如，一种分析可以是寻求建立与待获得的工件相对应的二维区域的尺寸。第二分析可以寻求将二维区域纵向、侧向和/或旋转地定位在工件上，以相对于从工件获得的最终件或切片的价值优化获得。这两种分析可以使用不同的优化函数同时应用于工件。
图6例示了可以与本系统和方法结合使用的图形用户界面(GUI)100的一部分。在图6的GUI中，一列属性或特征102沿GUI的左侧向下延伸(培根切片厚度、培根切片长度范围、培根尺寸端部高度范围、培根切片内部最小高度、培根切片顶面平坦度极限、培根切片最大凹进区域深度、培根切片总体锥度范围、未切割前的培根总体产量下限)、或者有助于上述成本函数的属性或特性。可以在指定属性/特性右边的显示区域中录入属性/特性的中点或期望值，诸如培根切片厚度的期望值。在其它情况下，可以录入特性的可接受值范围的端值；例如，204mm至206mm的培根切片长度范围。
应当理解，附加属性/特性位于GUI 100的右手列104中。这些附加属性/特性包括最终件/切片的端部相对于工件边缘的边缘间隙或交叠以及相对于工件的所选获得区域的缺口偏移。
GUI 100还包括通过调节用于各个属性或特性的优化函数中的加权系数来设置特定属性或特性的重要性的能力。这通过沿着滑尺的长度侧向定位滑块按钮或旋钮106来进行。例如，如图6所示，用于培根切片的厚度属性或特性的旋钮106在左边缘，指示相对低的重要性，而用于培根切片的长度范围的旋钮在最右边，指示该属性或因子比培根切片的厚度更重要。在滑块定位在滑尺的中间的情况下，端部处的培根切片的高度的属性或特性被设置为具有标称或“标准”重要性。
应当理解，用户界面6使操作者能够方便地指定从工件获得的最终件或切片的指定属性或特性，并且可以相当频繁地改变设置，例如，以适应正在处理的工件的物理属性或类型。
虽然已经例示并描述了例示性实施例，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。例如，可以采用除了本文所述的属性或特性之外的属性或特性，或者可以采用代替本文所述的属性或特性的属性或特性。
进一步地，尽管前面的描述集中在工件(例如，五花肉)顶面的属性或特性上，但是工件的分析和评估也可以或替代地集中在工件的底面上。包括光学和x射线扫描的扫描技术可以用于分析工件的底面以确定空隙、底切或其它异常。由此可见，从工件模拟的最终件或切片可以考虑工件的底面的状况。
而且，尽管本公开的上下文涉及五花肉，但是本公开可以应用于其他肉类原材和副材、以及非肉类工件，无论该工件是由食物组成还是由其他组成。

Claims (48)

1.一种用于修整三维工件以优化基于最终件的指定物理特性将修整后的所述工件分割成多个最终件的方法，包括：
为所述最终件指定多个物理特性；
扫描所述工件以获得关于所述工件的所述物理特性的数据；
生成被扫描的所述工件的三维模型；
基于所生成的所述工件的三维模型，映射所述工件上的初始二维区域，以选择要从所述工件获得的所述工件的一部分；
模拟将与所述工件的映射后的所述二维区域相对应的所述工件分割成最终件；
为各个模拟的所述最终件确定与所述最终件的各个所述指定物理特性的差异；
基于各个模拟的最终件具有所述最终件的所述指定物理特性的程度，对要获得的所述工件的整体所选部分进行评级；
如果要获得的所述工件的所述所选部分的所述评级在预定的设定点内，则将所述工件修整到映射后的所述二维区域中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述二维区域映射到被扫描的所述工件的顶面上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工件的所述二维区域的形状是矩形。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述二维区域调节为当从所述工件的顶部观察时的所述工件的形状。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于当从所述工件的顶部观察时的所述工件的形状，将长度、宽度和关于所述二维区域的竖轴的成角中的一个或多个映射在所述工件上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述指定物理特性包括从由以下特性组成的组中选择的任意一个或多个：模拟的所述最终件的厚度；模拟的所述最终件的长度；模拟的所述最终件的高度范围；模拟的所述最终件的端部处的高度；沿着模拟的所述最终件的所述长度的高度范围；沿着模拟的所述最终件的所述长度的最小高度；模拟的所述最终件的顶面和/或底面的平坦度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的凹陷程度；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的面积；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的深度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的纵横比；模拟的所述最终件的所述高度沿着模拟的所述最终件的所述长度的锥度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的粗糙度；由模拟的所述最终件的所述长度和高度限定的模拟的所述最终件的面积；模拟的所述最终件的锥度范围；所述工件上的映射的所述二维区域相对于所述工件的总二维区域的面积。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，为模拟的所述最终件确定与所述最终件的各个所述指定物理特性的差异。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，根据优化函数对与所述工件上的映射后的所述二维区域相对应的要从所述工件获得的所述工件的所述所选部分进行评级，所述优化函数应用于要从所述最终件的所述所选部分分割的所述最终件的所述指定物理特性。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，要从所述工件获得的所述工件的所述所选部分的所述评级基于所述最终件的一个或多个所述指定物理特性与理想物理特性值或质量水平的偏差。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，将评级因子应用于一个或多个所述指定物理特性。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，基于一个或多个算法自动调节所述评级因子，以最大化所述一个或多个指定物理特性的优化评级。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，通过使用用户界面来进行所述评级因子到一个或多个所述指定物理特性的应用。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述用户界面使得能够录入或改变一个或多个指定物理特性。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，将多个优化函数应用于所述最终件的一个或多个所述指定物理特性。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述多个优化函数同时应用于一个或多个所述指定物理特性。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中，所述指定物理特性包括从以下特性中选择的任意一个或多个：模拟的所述最终件的厚度；模拟的所述最终件的长度；模拟的所述最终件的高度范围；模拟的所述最终件的端部处的高度；沿着模拟的所述最终件的所述长度的高度范围；沿着模拟的所述最终件的所述长度的最小高度；模拟的所述最终件的顶面和/或底面的平坦度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的凹陷程度；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的面积；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的深度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的纵横比；模拟的所述最终件的所述高度沿着模拟的所述最终件的所述长度的锥度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的粗糙度；由模拟的所述最终件的所述长度和高度限定的模拟的所述最终件的面积；模拟的所述最终件的锥度范围；所述工件上的映射后的所述二维区域相对于所述工件的总二维区域的面积。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，根据应用于一个或多个所述指定物理特性的成本函数来进行要从所述工件获得的所述工件的所述所选部分的所述评级，其中，应用于所述一个或多个指定物理特性的成本随着所述一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或质量水平而增加。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，根据应用于一个或多个所述指定物理特性的价值函数来进行要从所述工件获得的所述工件的所述所选部分的所述评级，其中，应用于所述一个或多个指定物理特性的价值随着所述一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或质量水平而降低。
19.根据权利要求17至18中任一项所述的方法，其中，基于一个或多个所选算法自动调节所述评级因子，以最小化所述一个或多个指定物理特性的成本函数或最大化所述一个或多个指定物理特性的价值函数。
20.一种用于在将五花肉切片之前将所述五花肉修整为矩形的方法，包括：
为所述五花肉切片指定多个期望的物理属性；
扫描所述五花肉以获得关于所述五花肉的所述物理属性的数据；
生成扫描的所述五花肉的三维模型；
基于所生成的所述五花肉的三维模型，在所述五花肉的顶面上映射初始二维区域和位置，以指定所述五花肉的要被切片的部分；
模拟将所述五花肉切成单独切片；
为各个模拟的切片确定各个模拟切片与所述期望的物理属性的差异；
基于各个所述模拟切片具有所述切片的指定期望的物理属性的程度，对与映射后的二维区域和位置相对应的所述五花肉的整体所选部分进行评级；以及
迭代地映射所述五花肉的另外二维区域和位置以选择要被切片的所述五花肉的另一部分，从所选二维区域和位置模拟所述五花肉的所述切片，为各个所模拟的切片确定与所述切片的所述期望的物理属性的差异，并且基于所模拟的切片具有所述切片的所述期望的物理属性的程度来对与映射后的二维区域和位置相对应的所述五花肉的整体所选部分进行评级，直到选择了所述五花肉的最佳二维区域和位置为止；以及
将所述五花肉修整到所选的所述五花肉的最佳二维区域和位置中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述二维区域映射到被扫描的所述五花肉的顶面上。
22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括：为各个模拟的单独切片确定与所述期望的物理属性的差异。
23.一种用于在传送系统上传送三维工件的同时修整所述三维工件以优化基于最终件的指定物理特性将所述修整后的工件分割成多个所述最终件的系统，包括：
传送系统，具有用于在输送方向上输送分离工件流的输送表面；
扫描仪，用于扫描所述工件以获得关于所述工件的所述物理特性的数据；
控制系统：
生成被扫描的所述工件的三维模型；
基于所生成的所述工件的三维模型，映射所述工件上的初始二维区域，以选择要从所述工件获得的所述工件的一部分；
模拟将与所述工件的映射后的所述二维区域相对应的所述工件分割成最终件；
为模拟的所述最终件确定与所述最终件的所述指定物理特性的差异；
基于各个模拟的最终件具有所述最终件的所述指定物理特性的程度，对要获得的所述工件的整体所选部分进行评级；
切割机，用于如果要获得的所述工件的所述所选部分的所述评级在预定的设定点内，则将所述工件修整到映射后的所述二维区域中。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统将所述二维区域映射到被扫描的所述工件的顶面上。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述控制系统将所述二维区域调节成当从所述工件的顶部观察时的所述工件的形状。
26.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统基于当从所述工件的顶部观察时的所述工件的形状，将长度、宽度和关于所述二维区域的竖轴的成角中的一个或多个映射在所述工件上。
27.根据权利要求23所述的系统，其中，由所述控制系统映射在所述工件上的所述二维区域的形状是矩形。
28.根据权利要求23所述的系统，还包括：基于各个模拟的最终件具有所述最终件的所述指定物理特性的程度，对要获得的所述工件的整体所选部分进行评级。
29.根据权利要求23所述的系统，其中，所述指定物理特性包括从由以下特性组成的组中选择的任意一个或多个：模拟的所述最终件的厚度；模拟的所述最终件的长度；模拟的所述最终件的高度范围；模拟的所述最终件的端部处的高度；沿着模拟的所述最终件的所述长度的高度范围；沿着模拟的所述最终件的所述长度的最小高度；模拟的所述最终件的顶面和/或底面的平坦度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的凹陷程度；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的面积；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的深度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的纵横比；模拟的所述最终件的所述高度沿着模拟的所述最终件的所述长度的锥度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的粗糙度；由模拟的所述最终件的所述长度和高度限定的模拟的所述最终件的面积；模拟的所述最终件的锥度范围；所述工件上的映射后的所述二维区域相对于所述工件的总二维区域的面积。
30.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统根据优化函数来对要获得的所述工件的整体所选部分评级，所述优化函数应用于要从所述最终件的所述所选部分分割的所述最终件的所述指定物理特性。
31.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统基于所述最终件的一个或多个所述指定物理特性与理想物理特性值或质量水平的偏差对要从所述工件获得的所述工件的所述所选部分评级。
32.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统将评级因子应用于一个或多个所述指定物理特性。
33.根据权利要求32所述的系统，其中，所述控制系统基于一个或多个算法自动调节所述评级因子，以优化所述一个或多个指定物理特性的评级。
34.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统将多个优化函数应用于所述最终件的一个或多个所述指定物理特性。
35.根据权利要求23所述的系统，还包括：用户界面，将加权值应用于一个或多个所述指定物理特性。
36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述用户界面使得能够录入或改变一个或多个指定物理特性。
37.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统根据以下中的一项对要从所述工件获得的所述工件的所述所选部分评级：
(a)应用于一个或多个所述指定物理特性的成本函数，其中，应用于所述一个或多个指定物理特性的成本随着所述一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或质量水平而增加；和
(b)应用于一个或多个所述指定物理特性的价值函数，其中，应用于所述一个或多个指定物理特性的价值随着所述一个或多个指定物理特性偏离理想特性值或质量水平而降低。
38.根据权利要求37所述的系统，其中，所述控制系统基于一个或多个所选算法自动地调节所述评级因子，以最小化所述一个或多个指定物理特性的成本函数或最大化所述一个或多个指定物理特性的价值函数。
39.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统将多个优化函数应用于一个或多个指定物理特性。
40.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统将多个优化函数同时应用于一个或多个所述指定物理特性。
41.根据权利要求23所述的系统，其中，所述控制系统迭代地映射要切片的所述工件的二维区域和位置，从所选二维区域和位置模拟所述工件的所述切片，为各个所模拟的切片确定与所述切片的期望的物理属性的差异，并且基于所模拟的切片具有所述切片的所述期望的物理属性的程度来对与映射后的二维区域和位置相对应的所述工件的整体所选部分进行评级，直到获得所述工件的最佳二维区域和位置为止。
42.一种包括计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可执行指令在被加载到计算机上时执行一种方法，所述方法包括：
为要在工件被修整之后从所述工件分割的最终件指定多个物理特性，以优化从所述工件分割的所述最终件所呈现的指定物理特性；
扫描所述工件以获得关于所述工件的所述物理特性的数据；
生成被扫描的所述工件的三维模型；
基于所生成的所述工件的三维模型，映射所述工件上的初始二维区域，以选择要从所述工件获得的所述工件的一部分；
模拟将与所述工件的映射后的所述二维区域相对应的所述工件分割成最终件；
为各个模拟的所述最终件确定与所述最终件的各个所述指定物理特性的差异；
基于各个模拟的最终件具有所述最终件的所述指定物理特性的程度，对要获得的所述工件的整体所选部分进行评级；
如果要获得的所述工件的所述所选部分的所述评级在预定的设定点内，则将所述工件修整到映射后的所述二维区域中。
43.根据权利要求42所述的非暂时性计算机可读介质，其中，将所述二维区域映射到被扫描的所述工件的顶面上。
44.根据权利要求42所述的非暂时性计算机可读介质，其中，将所述二维区域调节为当从所述工件的顶部观察时的所述工件的形状。
45.根据权利要求42所述的非暂时性计算机可读介质，其中，基于当从所述工件的顶部观察时的所述工件的形状，将长度、宽度和关于所述二维区域的竖轴的成角中的一个或多个映射在所述工件上。
46.根据权利要求42所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述工件的所述二维区域的形状是矩形。
47.根据权利要求42所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：基于各个模拟的最终件具有所述最终件的所述指定物理特性的程度，对要获得的所述工件的整体所选部分进行评级。
48.根据权利要求42所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指定物理特性包括从由以下特性组成的组中选择的任意一个或多个：模拟的所述最终件的厚度；模拟的所述最终件的长度；模拟的所述最终件的高度范围；模拟的所述最终件的端部处的高度；沿着模拟的所述最终件的所述长度的高度范围；沿着模拟的所述最终件的所述长度的最小高度；模拟的所述最终件的顶面和/或底面的平坦度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的凹陷程度；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的面积；所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的深度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的所述凹陷的纵横比；模拟的所述最终件的所述高度沿着模拟的所述最终件的所述长度的锥度；模拟的所述最终件的所述顶面和/或底面的粗糙度；由模拟的所述最终件的所述长度和高度限定的模拟的所述最终件的面积；模拟的所述最终件的锥度范围；所述工件上的映射后的所述二维区域相对于所述工件的总二维区域的面积。
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