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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung gewichtskonstanter
Scheiben oder Portionen von Scheiben aus mittels einer Schneidevorrichtung,
insbesondere eines Hochleistungs-Slicers, aufgeschnittenen Lebensmittelprodukten,
bei dem für wenigstens ein aufzuschneidendes Produkt eine Mehrzahl
von Querschnittsflächen. des Produkts bestimmt wird, insbesondere
nach dem Lichtschnittverfahren, das Gesamtgewicht des Produkts bestimmt wird,
unter Verwendung der Querschnittsflächen und des Gesamtgewichts
Steuerdaten berechnet werden, und die Schneidevorrichtung, insbesondere eine
Produktzuführung der Schneidevorrichtung, zumindest zum
Teil unter Verwendung der Steuerdaten betrieben wird.
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Die
Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Aufschneiden
von Lebensmittelprodukten, die insbesondere nach dem vorstehenden
Verfahren arbeitet bzw. betrieben wird. Diese Vorrichtung umfasst
eine Produktzuführung, die dazu ausgebildet ist, wenigstens
ein aufzuschneidendes Produkt einer Schneidebene zuzuführen,
in der sich wenigstens ein Schneidmesser, insbesondere rotierend
und/oder umlaufend, bewegt, eine, insbesondere nach dem Lichtschnittverfahren
arbeitende, Abtasteinrichtung zur Bestimmung einer Mehrzahl von
Querschnittsflächen des Produkts, sowie eine Steuer- und
Recheneinrichtung zum Berechnen von Steuerdaten unter Verwendung
der Querschnittsflächen und des Gesamtgewichts des Produkts
und zum Betreiben der Schneidevorrichtung, insbesondere der Produktzuführung,
zumindest zum Teil unter Verwendung der Steuerdaten.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum
Bestimmen von Steuerdaten, die für eine Vorrichtung zum
Aufschneiden von Lebensmittelprodukten, insbesondere einen Hochleistungs-Slicer,
verwendet werden können.
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Wie
nachstehend noch näher ausgeführt wird, sind derartige,
auch einfach als Slicer bezeichnete, Schneidevorrichtungen grundsätzlich
bekannt. Beispielsweise mit planetenartig umlaufenden und zusätzlich
rotierenden Kreismessern oder mit lediglich rotierenden Sichelmessern,
die Drehzahlen von mehreren 100 bis einige 1.000 Umdrehungen pro
Minute aufweisen, werden bei konstanter Schneidfrequenz von Lebensmittelprodukten
Scheiben abgetrennt. In der Praxis kommt es darauf an, dass entweder
die einzelnen Scheiben oder aus einer Mehrzahl von Scheiben gebildete
Portionen ein vorgegebenes Gewicht aufweisen. Vorzugsweise wird,
da die Schneidfrequenz konstant ist, auf das Gewicht der einzelnen
Scheiben dadurch Einfluss genommen, dass die Dicke der Scheiben
variiert wird, und dies erfolgt durch eine entsprechende Steuerung
der Produktzuführung: je weiter das Produkt zwischen zwei aufeinander
folgenden Schnitten des Messers über die Schneidebene hinaus
vorgeschoben wird, desto größer ist die Dicke
der anschließend abgetrennten Produktscheibe. Die Scheibendicke
ist nur ein Parameter, der das Gewicht der betreffenden Scheibe
bestimmt. Das Scheibengewicht ist durch das Scheibenvolumen und
die durchschnittliche Dichte der Scheibe bestimmt, wobei sich das
Scheibenvolumen aus der Scheibendicke und der Außenflächenkontur der
Scheibe ergibt.
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Aus
der
WO 99/06796 A1 ist
eine Vorrichtung zum Aufschneiden eines Lebensmittelprodukts, z.
B. eines Fleischprodukts, in einzelne Scheiben von vorgebbarem Gewicht
bekannt (Seite 1, Abs. 2; Seite 16, Zeilen 1–6).
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Dabei
soll die Ausbeute des Produkts beim Aufschneiden maximiert und der
Verlust bzw. Abfall minimiert werden (Seite 1, Zeilen 12–14).
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Das
jeweilige Lebensmittelprodukt, das ein unregelmäßiges
Oberflächenprofil aufweist, wird auf einem Transportband
zur Gewichtsbestimmung über eine Wiegestation und zur Ermittlung
seines Oberflächenprofils durch eine Abtasteinrichtung
geführt, wobei in der Abtasteinrichtung in vorgebbaren
Abstanden jeweils die Umfangskontur quer zur Transportrichtung erfasst
wird. Die Signale der Abtasteinrichtung werden einer Mikroprozessor-Steuereinheit
zugeführt, welche die Querschnittsfläche und die
Querschnittskonturen an den vorgegebenen Intervallen berechnet und
speichert (Seite 12, Zeilen 2–18).
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Aus
den gespeicherten Werten wird das Volumen berechnet und es wird
durch Division des Gesamtgewichts durch das Volumen die Dichte des
Lebensmittelprodukts bestimmt (Seite 15, Zeilen 25–32).
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Volumen,
Gewicht, Dichte und die dreidimensionale Umfangskontur des Lebensmittelprodukts
werden in einem Speicher der Mikroprozessor-Steuereinheit gespeichert
und können dann aus dem Mikroprozessor einer Verarbeitungsvorrichtung für
das Lebensmittelprodukt zugeführt werden. So können
beispielsweise die gespeicherten Daten für jedes Lebensmittel
bzw. Fleischprodukt einer Aufschneidevorrichtung zugeführt
werden, so dass das Fleischprodukt in Scheiben vorgegebenen Gewichts aufgeschnitten
werden kann, wobei die Schneidevorrichtung aus den gespeicherten
Daten die Dicke einer jeden Scheibe bestimmen kann, um Scheiben von
vorgegebenem Gewicht zu erhalten (Seite 15, Zeile 33 bis Seite 16,
Zeile 6).
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Die
Abtasteinrichtung zur Bestimmung der Umfangskontur des jeweiligen
Produkts besteht dabei vorzugsweise aus einem oder mehreren um das Produkt
verschwenkbaren Ultraschall-Abtastköpfen. Alternativ wird
die Verwendung von Laserscannern oder anderer geeigneter Scanner
vorgeschlagen (Seite 17, Zeilen 10–13).
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Vergleichbare
Vorrichtungen und Verfahren sind auch in
WO 99/47885 A2 sowie
DE 198 20 058 A1 beschrieben.
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Aus
der
DE 196 04 254
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung
gewichtskonstanter Portionen oder Scheiben aus aufgeschnittenen
Lebensmittelprodukten von unregelmäßiger Form
bekannt, wobei ebenso wie im Falle der
WO 99/06796 A1 die Gutausbeute
beim Aufschneiden gesteigert werden soll (Seite 1, Zeilen 24 und
25).
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Dazu
wird wiederum die Außenflächenkontur des jeweiligen
Lebensmittelprodukts vor dem Aufschneiden ermittelt und aus der
Außenflächenkontur unmittelbar die Masse eines
von dieser Außenflächenkontur eingefassten Produktstücks
errechnet. Durch entsprechende Veränderung des Vorschubs beim
Aufschneiden kann die Scheibendicke in Abhängigkeit von
der Außenkontur so eingestellt werden, dass die Scheibenmassen
bzw. die Scheibengewichte einer Portion weniger stark differieren
(Seite 1, Zeilen 40–42, Seite 1, Zeilen 67 bis Seite 2,
Zeile 1).
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Zur
Erfassung der gesamten Außenflächenkontur sind
in einem Abtastgerät in diesem Falle mehrere Linienprojektions-Laser
und mehrere zugeordnete Aufnahmeeinrichtungen in Form von Kameras,
die unter einem definierten Winkel zum Laser angeordnet sind, vorgesehen
(Seite 3, Zeilen 37–41; Seite 4, Zeilen 56–61).
Die jeweilige Kamera beobachtet dabei den Verlauf der projizierten
Laserlinie und ein mit den Kameras verbundener Rechner berechnet
aus den erhaltenen Signalen die Querschnittsfläche einer
potentiellen Produktscheibe (Seite 3, Zeilen 49–54). Das
Abtastgerät arbeitet folglich nach dem sogenannten Lichtschnittverfahren.
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In
Abhängigkeit von der Größe der jeweiligen Querschnittsfläche
wird über das Steuersystem der Aufschneidevorrichtung die
Scheibenstärke variiert.
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Aus
der
EP 1 178 878 B1 ,
die auf die
WO 00/62983
A1 zurückgeht, ist ein automatisches System zum
Bearbeiten eines Produkts auf der Basis der Erfassung seines Oberflächenprofils
mit einem Fließband bekannt, auf dem das Produkt der Reihe
nach zwischen einem Abtastgerät und einer Produkt-Bearbeitungseinrichtung
entlang geführt wird, wobei das Abtastgerät Zeilenlaser über
und unter dem Produkt zum Ausleuchten des Oberflächenprofils
des Produkts und Kameras zum Abbilden des von den Zeilen-Lasern
ausgewiesenen Oberflächenprofils hat. Dabei ist jeder Zeilenlaser
angepasst, das Oberflächenprofil des Produkts über
eine Ebene quer zur Beförderungsrichtung des Produkts auszuleuchten, und
es ist eine Steuereinrichtung mit den Kameras verbunden, um durch
Erfassen und Verarbeiten mehrerer visueller Bilder, die von den
Kameras entlang der Länge des Produkts während
des Durchgangs des Produkts durch das Abtastgerät erfasst
werden, das Volumen des Produkts zu bestimmen, wobei die Steuereinrichtung
so angeordnet ist, dass sie die Verarbeitung dieser visuellen Bilder
durchgeführt hat, bevor das Produkt in der Produkt-Bearbeitungseinrichtung
bearbeitet wird und die Produkt-Bearbeitungseinrichtung ein Steuersystem
hat, um ihre Bearbeitungsvorgänge an dem Produkt teilweise
auf der Basis des Volumens des Produkts zu variieren.
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Dieses
System unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß
WO 99/06796 A1 dadurch,
dass anstelle einer Abtastanordnung mit bewegten Sensoren, die zur
Abstandsmessung ausgebildet sind, eine Abtastanordnung mit Linienprojektions-
oder Zeilenlasern mit zugeordneten Kameras verwendet wird, wie sie
zum gleichen Zweck aus der
DE
196 04 254 A1 bekannt ist.
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Soweit
die tatsächliche Vorgehensweise bei der Nutzung der ermittelten
Kontur- oder Profildaten überhaupt erwähnt wird,
ist den bekannten Vorrichtungen gemeinsam, dass aus den Kontur-
oder Profildaten zunächst das Gesamtvolumen des Produktes
und aus diesem – unter Verwendung des ebenfalls gemessenen
Produktgesamtgewichts – die durchschnittliche Produktdichte
berechnet wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die bekannten Systeme hinsichtlich der Nutzung
der Kontur- oder Profildaten zu verbessern, insbesondere den rechentechnischen
Aufwand zu minimieren.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem Gedanken, für die Berechnung der
Steuerdaten ausschließlich die Querschnittsflächen
des Produkts und dessen Gesamtgewicht zu nutzen, indem aus diesen
am Produkt unmittelbar bestimmten Größen eine
Gewichtstabelle erstellt wird, mit der dann beim Aufschneiden oder
beim Erstellen eines Aufschneidplans gearbeitet werden kann.
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Durch
die Erfindung erübrigt sich im Vergleich zu herkömmlichen
Verfahren jegliche Volumenberechnung. Des Weiteren erfolgt im Rahmen der
Erfindung auch keine rechnerische, auf einem ermittelten Volumen
basierende Bestimmung der Dichte.
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Damit
vermeidet die Erfindung konsequent die Berechnung solcher Größen,
die für sich genommen überhaupt nicht benötigt
werden, um das bevorzugte Ziel zu erreichen, nämlich die
Gewinnung gewichtskonstanter Scheiben oder Portionen von Scheiben.
Für diesen Zweck ist nämlich die Kenntnis des
Volumens des aufzuschneidenden Produkts weder notwendig noch von
Interesse. Das Gleiche gilt für die durchschnittliche Dichte
des Produkts. Indem die Erfindung die Berechnung derartiger unnötiger Zwischen-Parameter
vermeidet, kann eine äußerst effiziente Verarbeitung
der Querschnittsflächen und des Produktgesamtgewichts mit
dem bevorzugten Ziel einer Gewinnung gewichtsgenauer Scheiben bzw.
Scheibenportionen erfolgen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Bestimmung der Querschnittsflächen
des Produkts nach dem Lichtschnittverfahren. Dies ist jedoch nicht
zwingend. Alternativ oder zusätzlich können auch
auf einem anderen Messprinzip basierende Verfahren eingesetzt werden,
um die Querschnittsflächen des Produkts zu bestimmen, denn
wie die benötigten Querschnittsflächen konkret
am Produkt ermittelt werden, ist für die anschließenden
Berechnungen ohne Belang.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei den Querschnittsflächen, auf
deren Basis zusammen mit dem Gesamtgewicht des Produkts die Gewichtstabelle
erstellt wird, jeweils um einen Mittelwert zweier unmittelbar aufeinander
folgender gemessener Querschnittsflächen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die
Querschnittsflächen senkrecht zu einer Produktzuführrichtung
bestimmt, wobei die Querschnittsflächen in konstanten Abständen längs
dieser Produktzuführrichtung bestimmt werden.
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Bei
den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Vorrichtungen
kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung des Produktgesamtgewichts
im Zuge der Querschnittsflächenbestimmung erfolgt. Insbesondere
kann in eine zur Bestimmung der Querschnittsflächen dienende
Abtasteinrichtung eine Waage zur Bestimmung des Gesamtgewichts des
Produkts integriert sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. Das Produktgesamtgewicht
kann auch zu einem anderen Zeitpunkt bestimmt und in geeigneter
Weise dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der
erfindungsgemäßen Vorrichtung derart zur Verfügung
gestellt werden, dass es bei der Erstellung der Gewichtstabelle berücksichtigt
werden kann.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind auch in den abhängigen
Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die
Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
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1 schematisch
eine mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
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2 eine
Darstellung zur Erläuterung der Bestimmung von Querschnittsflächen
eines aufzuschneidenden Produkts, und
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3 eine
Darstellung zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen
Gewichtstabelle.
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In 1 ist
schematisch eine mögliche Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen, im Folgenden einfach als Slicer
bezeichneten Aufschneidevorrichtung gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
betrieben werden kann.
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Der
Slicer umfasst eine Produktzuführung 13, die hier
in Form einer am hinteren Ende des aufzuschneidenden Produkts 11 eingreifenden
Halte- oder Greifeinrichtung vorgesehen ist, welche mittels eines
nicht dargestellten Antriebs in einer Produktzuführrichtung
A bewegbar ist, um das Produkt 11 einer senkrecht zur Produktzuführrichtung
A verlaufenden Schneidebene S zuzuführen. In dieser Schneidebene
S bewegt sich ein Schneidmesser 15, bei dem es sich – wie
eingangs bereits erwähnt – beispielsweise um ein
planetarisch umlaufendes und rotierendes Kreismesser oder um ein
lediglich eine Eigenrotation ausführendes Sichelmesser
handeln kann. Die aufzuschneidenden Produkte 11 liegen
auf einer Produktauflage 27 auf, die sich parallel zur
Produktzuführrichtung A erstreckt. Zusätzlich
zu dem Produkthalter 13 können weitere Antriebseinrichtungen
für die Produkte 11 vorgesehen sein, die hier
nicht dargestellt sind.
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In
einem ausreichenden Abstand vor der Schneidebene S ist eine hier
nur schematisch dargestellte Abtasteinrichtung 17 angeordnet,
die im Folgenden auch einfach als Scanner bezeichnet wird. Der Scanner 17 dient
dazu, in einer in diesem Ausführungsbeispiel bezüglich
der Schneidebene feststehenden Abtastebene 29, die ebenfalls
senkrecht zur Produktzuführrichtung A verläuft,
eine Mehrzahl von Querschnittsflächen eines aufzuschneidenden, vor
dem Aufschneiden durch den Scanner 17 laufenden Produkts 11 zu
bestimmen. Mit gestrichelten Linien ist in 1 lediglich
zur Veranschaulichung ein bereits abgetastetes Produkt dargestellt,
an dem das Aufschneiden aber noch nicht begonnen hat.
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In
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet der
Scanner 17 nach dem Lichtschnittverfahren und ist hierzu
mit einer oder mehreren Lichtquellen, beispielsweise so genannten
Zeilenlasern, sowie einer oder mehreren Kameras 25 versehen.
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In 1 ist
lediglich eine oberhalb des Produkts 11 angeordnete Abtasteinheit
dargestellt. Der Scanner 17 kann zusätzlich eine
unterhalb des Produkts 11 angeordnete Abtasteinheit aufweisen,
wobei geeignete Mittel dafür vorgesehen sind, ein Abtasten
der Unterseite des Produkts 11 zu ermöglichen,
beispielsweise eine an der Abtastebene 29 vorgesehene Lücke 35 zwischen
zwei aufeinander folgenden, die Produktauflage 27 zumindest
im Bereich der Abtastebene 29 bildenden Endlosförderbändern.
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Grundsätzlich
kann der Scanner 17 eine beliebige Anzahl von in der Abtastebene 29 um
das Produkt 11 herum angeordneten Abtasteinheiten aufweisen,
um das Produkt 11 ”rundherum” abtasten und
somit die jeweiligen Querschnittsflächen mit hoher Genauigkeit
bestimmen zu können.
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Das
grundsätzlich bekannte Lichtschnittverfahren beruht auf
dem Prinzip, auf die jeweils zu untersuchende Oberfläche – hier
die Oberfläche der aufzuschneidenden Produkte 11 – eine
Lichtlinie zu projizieren und diese Lichtlinie mit einer geeigneten Nachweiseinrichtung
zu detektieren. Aufgrund der bekannten geometrischen Verhältnisse
kann durch Verarbeitung von mit der Nachweiseinrichtung aufgenommenen
Bildern die Kontur der Oberfläche längs der Lichtlinie
bestimmt werden. Ist die Oberflächenkontur in einer Ebene
um den gesamten Gegenstand herum auf diese Weise bestimmt worden,
kann mittels des Lichtschnittverfahrens beispielsweise die Querschnittsfläche
des Gegenstands in dieser Ebene berechnet werden. Da Lichtschnittverfahren
insbesondere aus dem eingangs bereits genannten Stand der Technik
auch in Verbindung mit dem Aufschneiden von Lebensmittelprodukten
bekannt sind, wird hierauf nicht näher eingegangen.
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Der
Slicer umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 1 außerdem eine Steuer- und Recheneinrichtung 19,
die hier zwei Einheiten umfasst, von denen eine im Scanner 17 und
die andere an einer anderen Stelle angeordnet ist, insbesondere in
einer zum Betreiben des Slicers und insbesondere der Produktzuführung 13 vorgesehenen
Steuerung. Diese beiden Einheiten können alternativ auch
zu einer einzigen Einheit zusammengefasst sein. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel werden die unmittelbar am Produkt 11 gemessenen
Querschnittsflächen F(x) der Slicer-Einheit 19 zugeführt,
die außerdem das Gesamtgewicht Gges des Produkts 11 empfängt, das
mittels einer Waage 21 gemessen wird. Die Waage 21 kann
ein Bestandteil des Scanners 17, grundsätzlich
aber auch an einer anderen Stelle des Slicers oder vor dem Slicer
angeordnet sein.
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Bei
den gemessenen, an die Slicer-Einheit 19 übermittelten
Querschnittsflächen F(x) handelt es sich um einen Satz
von Querschnittsflächen, die in konstanten Abständen
längs der Produktzuführrichtung A am Produkt 11 gemessen
werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Produkt 1 mit
einer konstanten Geschwindigkeit durch den Scanner 17 bewegt
und der Scanner 17 mit einer konstanten Aufnahmefrequenz
betrieben wird. Der konstante Abstand dx zwischen zwei unmittelbar
aufeinander folgenden gemessenen Querschnittsflächen F(x)
beträgt beispielsweise 5 mm. Durch Verändern der
Produktzuführgeschwindigkeit und/oder der Abtastfrequenz
des Scanners 17 kann dieser konstante Abstand, der auch
als Scan- oder Schrittweite bezeichnet wird, verändert
werden, um auf diese Weise die Genauigkeit oder Auflösung
zu ändern, mit welcher das Produkt 11 abgetastet
und hinsichtlich seiner Außenflächenkontur bzw.
seines Profils vermessen wird.
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In
erfindungsgemäßen Weise, worauf nachstehend näher
eingegangen wird, berechnet die Steuer- und Recheneinheit 19 aus
den Querschnittsflächen des Produkts 11 und dessen
Gesamtgewicht Gges Steuerdaten C, um auf diese Weise beim Aufschneiden
des Produkts 11 in der eingangs erläuterten Art
und Weise die Scheibendicke und damit das Scheibengewicht in der
jeweils gewünschten Weise zu variieren, insbesondere mit
dem Ziel, gewichtskonstante Scheiben oder gewichtskonstante Scheibenportionen
vom Produkt 11 abzutrennen.
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Die
Berechnung der Steuerdaten C kann vollständig oder teilweise
in einer der beiden Recheneinheiten 19 erfolgen, d. h.
ganz oder teilweise entweder im Scanner 17 oder ganz oder
teilweise am Slicer, d. h. z. B. in der Slicer-Steuerung. Dies steht im
Belieben des Benutzers.
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Die
erfindungsgemäße Art und Weise der Nutzung der
Querschnittsflächen des Produkts und des Produktgesamtgewichts
zum Bestimmen der Steuerdaten C, insbesondere zur Erstellung einer Gewichtstabelle,
mit der dann beim Aufschneiden oder zum Erstellen eines Aufschneidplans
gearbeitet werden kann, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert.
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2 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines aufzuschneidenden Lebensmittelprodukts 11, das
bereits vollständig z. B. mittels eines anhand von 1 erläuterten
Scanners 17 abgetastet wurde. In konstanten Abständen
dx längs der Produktzuführrichtung A wurden n
Querschnittsflächen F(xi) ermittelt. Hierbei und im Folgenden
gilt stets i = 1 bis n.
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Ein
vorderes Produktende 31 und ein hinterer Produktrest 33,
die in 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet sind,
werden hierbei nicht berücksichtigt. Das vordere Produktende 31 stellt
einen in der Praxis nicht verwerteten Anschnitt dar, während der
hintere Produktrest 33 ebenfalls nicht verwertet wird und
insbesondere dazu dient, das Angreifen eines Produkthalters (vgl. 1)
zu ermöglichen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Erstellung
der Gewichtstabelle nicht unmittelbar mit den direkt am Produkt 11 gemessenen
Querschnittsflächen F(xi), sondern mit Mittelwerten Fi,
für die jeweils die in 2 wiedergegebene
Beziehung gilt. Im Folgenden wird dasjenige Stück des Produkts 11,
das genau zwischen zwei aufeinander folgenden gemessenen Querschnittsflächen
liegt, als Segment bezeichnet. Das Produkt 11 umfasst insofern
also n Segmente. Die erwähnten Mittelwerte der gemessenen
Querschnittsflächen, die im Folgenden auch als mittlere
Querschnittsflächen oder einfach als Querschnittsflächen
bezeichnet werden, liegen folglich jeweils innerhalb des betreffenden
Produktsegments. Die mittleren Querschnittsflächen Fi sind
für die beiden ersten Segmente des Produkts 11 in 2 eingezeichnet.
Jede mittlere Querschnittsfläche Fi repräsentiert
diejenige Querschnittsfläche, die bei der weiteren Berechnung für
das betreffende Segment i verwendet wird.
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Aus
den mittleren Querschnittsflächen Fi wird zunächst
eine Flächensumme Fges ermittelt, indem gemäß der
in 2 wiedergegebenen Beziehung alle n mittleren Querschnittsflächen
Fi aufaddiert werden.
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Aus
dem Produktgesamtgewicht Gges, den mittleren Querschnittsflächen
Fi und der Flächensumme Fges, die auch als mittlere Flächensumme bezeichnet
wird, da sie durch Aufaddieren der mittleren Querschnittsflächen
Fi gebildet wird, wird erfindungsgemäß eine Gewichtstabelle
erstellt, zu deren Erläuterung auf 3 Bezug
genommen wird.
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Der
linke Teil der 3 veranschaulicht einen Gewichtsverlauf
eines aufzuschneidenden Produkts, in welchem die Punkte tatsächlich
durch Messung ermittelte Werte darstellen, die gerade die Elemente
der erwähnten Gewichtstabelle bilden, die im rechten Teil
der 3 dargestellt ist.
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Diese
Gewichtstabelle stellt das sukzessive, segmentweise Aufaddieren
der Gewichte Gi der einzelnen Segmente i dar. An der Messstelle
x4 beispielsweise, also am Ende des vierten Segments, ist das bis
dahin vom Scanner 17 überstrichene, d. h. durch
die Abtastebene 29 (vgl. 1) gelaufene
Gewicht des Produkts 11 die Summe aus dem Gewicht G1 des
ersten Segments, des Gewichts G2 des zweiten Segments, des Gewichts
G3 des dritten Segments und des Gewichts G4 des vierten Segments. Diese
Summe wird hier als Gbis4 bezeichnet. Allgemein gilt also die Beziehung: Gbis(i) = Gbis(i – 1) + Gi. (1)
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Am
Ende des Produkts 11, also nach dem vollständigen
Abtasten des Produkts 11 und somit am Ende des n-ten Segments,
steht in der Gewichtstabelle der Wert Gbisn, d. h. alle Gewichte
Gi der n Segmente wurden aufaddiert. Der Wert Gbisn entspricht somit
dem Gesamtgewicht Gges des Produkts 11.
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Gemäß Gleichung
(1) wird die Gewichtstabelle also durch sukzessives Aufaddieren
der Segmentgewichte Gi erstellt. Diese Segmentgewichte Gi werden
aus den Querschnittsflächen Fi, der mittleren Flächensumme
Fges sowie dem Produktgesamtgewicht Gges gemäß dem
folgenden erfindungsgemäßen Ansatz berechnet: Gi = Gges· Fi / Fges
. (2)
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Der
Ansatz gemäß Gleichung (2) beruht auf der Erkenntnis,
dass sich das Gewicht Gi eines Segmentes des Produkts zum Gesamtgewicht
Gges des Produkts verhält wie die mittlere Querschnittsfläche Fi
des betreffenden Segments zur mittleren Flächensumme Fges.
Dieser Ansatz gemäß Gleichung (2) lässt
sich unter den Annahmen herleiten, dass die Dichte D des Produkts 11 konstant
ist, und dass auch die Schrittweite dx zwischen zwei aufeinander
folgenden gemessenen Querschnittsflächen F(x) eine Konstante
ist.
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Wenn
man die Dichte D als konstant annimmt, dann kann die Dichte D sowohl
aus dem Gesamtgewicht Gges des Produkts und dessen Gesamtvolumen
Vges, als auch aus dem Gewicht Gi irgendeines Stücks des
Produkts, welches das Volumen Vi besitzt, berechnen. Bei diesem
beliebigen Produktstück kann es sich beispielsweise um
eines der Segmente i handeln, als um dasjenige Produktstück,
das zwischen zwei aufeinander folgenden gemessenen Querschnittsflächen
F(x) des Produkts liegt.
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Folglich
lässt sich die folgende Beziehung aufstellen: Gges / Vges
= Gi / Vi
. (3)
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Wenn,
wie hier angenommen, die Schrittweite dx konstant ist, dann gilt
zum eine für jedes Segmentvolumen Vi = dx·Fi,
und außerdem gilt für das Gesamtvolumen Vges des
Produkts Vges = dx·Fges. Wenn man diese beiden Gleichungen
für das Segmentvolumen Vi und das Gesamtvolumen des Produkts
Vges in die obige Gleichung (3) einsetzt und die daraus entstehende
Gleichung umstellt, dann ergibt sich die obige Gleichung (2), d.
h. der für die Erstellung der Gewichtstabelle verwendete
Ansatz für die Segmentgewichte Gi.
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Die
obigen Ausführungen sollen lediglich zeigen, unter welchen
Voraussetzungen der Ansatz gemäß Gleichung (2)
korrekt ist. Tatsächlich erfolgt bei der Erfindung weder
eine Volumenberechnung noch eine Dichteberechnung, da Gleichung
(2) nur Flächenwerte und das Produktgesamtgewicht beinhaltet.
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Wie
vorstehend bereits erwähnt, kann mit der auf diese Weise
erstellten Gewichtstabelle während des Aufschneidens oder
im Rahmen der Erstellung eines Aufschneidplans gearbeitet werden.
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Hierbei
ist nochmals darauf hinzuweisen, dass die Gewichtstabelle nur diskrete
Gewichtswerte für Teilsummen der Segmentgewichte Gi enthält. Diese
Teilsummen sind – wie erwähnt – durch
die Punkte in der linken Darstellung der 3 veranschaulicht.
Wenn man diese Punkte, also die einzelnen Teilsummen, jeweils durch
eine gerade Linie verbindet, dann erhält man den in der
linken Darstellung der 3 gezeigten Gewichtsverlauf
des betreffenden Produkts. Die gesuchten Werte für die
Scheibendicke, die mittels der Produktzuführung jeweils
realisiert werden müssen, um ein bestimmtes Scheibengewicht
zu erhalten, werden durch Interpolieren zwischen den diskreten Werten
der Gewichtstabelle erhalten. Dies wird im Folgenden erläutert,
und zwar ebenfalls in Bezug auf die linke Darstellung der 3.
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Wenn
beispielsweise während des Schneidprozesses sich das Schneidmesser
nach dem Abtrennen einer Produktscheibe an der Stelle xa im fünften
Segment, also zwischen der vierten gemessenen Querschnittsfläche
F(x4) und der fünften gemessenen Querschnittsfläche
F(x5), befindet und aufgrund einer externen Vorgabe die nächste
abzutrennende Produktscheibe z. B. ein Gewicht von 20 g aufweisen
soll, dann stellt sich also die Frage, wie weit das Produkt 11 als
Nächstes vorgeschoben werden muss, damit die anschließend
vom Produkt 11 an der Stelle xb abgetrennte Produktscheibe
ein Gewicht von 20 g aufweist. Die gesuchte Größe,
nämlich die erforderliche Scheibendicke und damit der benötigte,
von der Produktzuführung aufzubringende Stellweg für
das Produkt 11, lässt sich auf einfache Weise
aus dem Gewichtsverlauf ableiten. In der linken Darstellung der 3 wurde
dies rein schematisch in zeichnerischer Weise durchgeführt.
Die Steuer- und Recheneinheit 19 (vgl. 1)
führt dagegen entsprechende Rechenoperationen auf der Basis
der in Form der Gewichtstabelle vorliegenden Werte aus.
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Das
Schneidmesser steht in dem obigen Beispiel also an der Stelle xa
im Produkt, was einem kumulierten Produktgewicht von Ga entspricht,
und gesucht ist folglich diejenige Position xb, der ein kumuliertes
Produktgewicht Gb = Ga + 20 g entspricht. Die folgende Gleichung
(4) gibt an, wie sich xb durch Interpolieren zwischen den Stellen
x4 und x5 der Gewichtstabelle ergibt. Dabei ist Gbis5 – Gbis4
das Gewicht des betreffenden Segments, dessen Dicke der konstanten
Schrittweite dx entspricht. Ferner bezeichnet Gb–Ga das
vorgegebene Sollgewicht der abzutrennenden Scheibe (in diesem Beispiel
20 g), deren Dicke xb – xa ist. Diese Dreisatz-Beziehung aufgelöst
nach xb ergibt die folgende Gleichung (4) xb = xa + dx· Gb – Ga / Gbis5 – Gbis4
. (4)
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Erfindungsgemäß wird
folglich ausschließlich aus den Querschnittsflächen
Fi und dem Gesamtgewicht Gges des Produkts die erläuterte
Gewichtstabelle erstellt, mit der in der vorstehend erläuterten
Art und Weise während des Aufschneidens oder im Rahmen
der Erstellung eines Aufschneidplans gearbeitet wird. Eine Berechnung
von nicht benötigten Größen, wie beispielsweise
des Produktvolumens oder der durchschnittlichen Produktdichte, ist erfindungsgemäß nicht
vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Produkt
- 13
- Produktzuführung
- 15
- Schneidmesser
- 17
- Abtasteinrichtung
- 19
- Steuer-
und Recheneinrichtung
- 21
- Waage
- 23
- Lichtquelle,
Linienlaser
- 25
- Nachweiseinrichtung,
Kamera
- 27
- Produktauflage
- 29
- Abtastebene
- 31
- vorderes
Produktende
- 33
- hinteres
Produktende
- 35
- Lücke
- A
- Produktzuführrichtung
- C
- Steuerdaten
- F(x)
- gemessene
Querschnittsflächen
- Fi
- Querschnittsflächen
- Fges
- Flächensumme
- Gges
- Produktgesamtgewicht
- dx
- Abstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 99/06796
A1 [0005, 0012, 0017]
- - WO 99/47885 A2 [0011]
- - DE 19820058 A1 [0011]
- - DE 19604254 A1 [0012, 0017]
- - EP 1178878 B1 [0016]
- - WO 00/62983 A1 [0016]