DE19646813C2 - Verfahren zur Erzeugung von Bildern und Schriftzeichen auf der Oberfläche von schnittfesten Produkten der Lebensmittelindustrie - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von Bildern und Schriftzeichen auf der Oberfläche von schnittfesten Produkten der Lebensmittelindustrie

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern und Schriftzeichen auf der Oberfläche von schnittfesten Produkten der Lebensmittelindustrie, die aus einer pastösen Grundmasse hergestellt werden, insbesondere von Wurst-, Fisch- oder Teigwaren, mittels CO2-Laserstrahl, der rechnergesteuert über die Oberfläche des Produkts geführt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 38 36 821 A1 und der DE 38 03 261 A1 bekannt. Im Verfahren nach der zuerst genannten Schrift wird die Kruste bzw. Rinde eines Hartkäses mittels eines Kohlendioxidlasers beschriftet. Auch Bilder und andere Kennzeichen können mit diesem Verfahren auf die Käserinde auf­ gebracht werden. In dieser Druckschrift wird auch die Kenn­ zeichnung der Oberfläche von Fleisch- und Wurstwaren mittels Laserstrahlung angesprochen.
Die DE 38 03 261 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Markierungen in der Kruste von Backwaren, insbesondere in der Kruste von gebackenen Broten, mittels eines Kohlendioxidlasers.
Ein Beschriftungsverfahren mit einem rechnergesteuerten Laser­ strahl, welches vektororientiert arbeitet, ist ferner aus NN, "Neue Software-Module optimieren die Laserbeschriftung" in: Lasermagazin, 1995, H. 3, S. 58, 59 bekannt. Die zu kennzeichnen­ den Produkte werden hier jedoch nicht genannt.
Aus der DE 36 42 977 A1 ist ferner ein Verfahren zum Herstellen von Pasteten bekannt, die nach dem Aufschneiden auf ihrer Schnittfläche ein Muster, z. B. einen Kreis oder ein Herz, zeigen. Dazu werden unterschiedlich gefärbte Brätarten in einen Füllkopf mit einem äußeren, mittleren und inneren Füllrohr gedrückt, wobei das mittlere Füllrohr das innere und das äußere Füllrohr das mittlere Füllrohr umschließt. In jedes der Füll­ rohre wird ein unterschiedlich gefärbtes Brät eingefüllt, so daß ein Strang mit einem der Form der Füllrohre entsprechenden Aussehen der Schnittfläche entsteht. Mit diesem Verfahren lassen sich jedoch nur relativ grobe Strukturen auf der Schnittfläche darstellen.
In der älteren, aber nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichten DE 195 04 709 A1 wird ebenfalls ein Verfahren zum Aufbringen eines Musters auf Schnittflächen von Wurst beschrieben. Dazu wird Farbe, z. B. Lebensmittelfarbe, auf die Schnittflächen aufgebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles und kostengünstiges Verfahren der eingangs genannten Art zur Dar­ stellung beliebiger, scharfkantiger Schrift- und Bildkonturen auf der Schnittfläche von Produkten der Lebensmittelindustrie zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Produkt in Scheiben aufgeschnitten und eine Schnittfläche der Scheibe mit dem Laserstrahl beaufschlagt wird.
Erfindungsgemäß können gut erkennbare beliebige Schrift- und Bildkonturen auf der Schnittfläche von Lebensmitteln erzeugt werden. Dabei können unterschiedliche Strichstärken eingesetzt werden. Zur weitgehenden Automatisierung des Herstellvorganges wird die mustergemäße Positionsveränderung des Laserstrahles von einem Rechner gesteuert. Zu Beginn kann das aufzubringende Muster bzw. die Schrift aus einer graphischen Vorlage mittels eines Scanners in den Rechner eingelesen werden. Die Software des Rechners setzt diese Bildvorlage dann in entsprechende Steuerbefehle um. Eine Bearbeitung des Musters auf den Bild­ schirm ist ebenfalls möglich. Auf diese Weise lassen sich Beschriftungen, Bilder und andere Muster in vielfältiger Aus­ führung auf die Schnittflächen der eingangs genannten Lebens­ mittel aufbringen.
Vorgeschlagen wird ferner, daß die Bilder und Schriftzeichen bis in eine Tiefe von maximal 3 mm erzeugt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Laserstrahl mit Hilfe eines Scan-Vektor-Graphik-Programms gesteuert wird. Hier setzt sich das Muster aus einzelnen linienförmigen graphischen Elementen, z. B. geraden Linien, Kreisbögen usw. zusammen. Es ist aber auch möglich, daß der Laserstrahl mit Hilfe eines Scan-Raster-Graphik-Programms gesteuert wird. Hier wird das auf die Schnittfläche zu übertragende Muster aus Bildpunkten (Pixel) zusammengesetzt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die zur Durchführung des Verfahrens einsetz­ bare Vorrichtung näher erläutert. Das Ergebnis des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist beispielhaft in Fig. 1 dargestellt, die eine Scheibe Fleischpastete mit einem Laseraufdruck zeigt.
Ein Vektor-Programm wird zur Erfassung unterschiedlicher Bild­ strukturen eingesetzt. Es besteht aus Scan-Vektor-Programm einschließlich Editier- und Relief-Funktion und einkonturigem Vektrorisieren als Ergänzung. Eingesetzt wird außerdem ein Tischscanner HP Jet P-A 4, 300-1.200 dpi, inklusive Erfassungsprogramm. Die Graviereinheit ist mit einem CAD-Gravierprogramm auf DOS-Ebene und einem PC ab 386+Co-Pr. oder 486 DX, 4 MB RAM ausgerüstet. Für ein kreatives Gestalten von Schriften und Bildern sind besonders geeignete Programme und Schriften verwendbar.
Seitens der Darstellungstechnik von grafischen Elementen wie Punkt, Linie, Kreis, Kreisbogen usw. auf dem Bildschirm unter­ scheidet man zwischen Vektorprinzip und Rasterprinzip. Bis Ende der siebziger Jahre waren grafische Anwendungen auf die Vektorgrafik begrenzt. Die grafische Darstellung wird bei dieser Bildschirmtechnologie aus kurzen Vektoren zusammen­ gesetzt. Vektoren sind die Linien zwischen zwei definierten Endpunkten. Die Vektoren werden durch Ablenkung des Laserstrahls zwischen den vorgegebenen Endpunkten gekennzeichnet. Für jeden Vektor werden die x-y-Signale an Digital-Analog- Wandler zur Strahlablenkung übertragen.
Die rastergrafische Darstellung dagegen baut das Bild zeilen­ weise als rechteckige Matrix von n × m Bildpunkten auf. Die Bildpunkte werden als Pixels (Picture elements) bezeichnet. Beim Bildaufbau werden immer alle Bildpunkte des gesamten Rasters zeilenweise aus dem Videospeicher gelesen und daraus die Steuersignale für den Bildschirm generiert. Dieses Arbeitsprinzip wird als Zeilenraster- oder Rasterscanverfahren bezeichnet. Die Informationsmenge eines Bildpunktes kann bei nichtfarbiger Darstellung zwischen 1 bit (Hell-Dunkel-Dar­ stellung) und 8 bit (Grautöne) betragen.
Die im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eingesetzte Soft­ ware ermöglicht eine schnelle Verarbeitung aller Operationen (Anzeige und Berechnungen) und zahlreiche automatisierte Funk­ tionen (Skalen, Seitenlayout, Bibliotheken, usw.) sowie eine Optimierung des Laserbeschriftungskopflaufs mit Ermittlung des kürzesten Weges von einer Form zur nächsten.
Bei der Berechnung der Textposition und des Beschriftungs­ ablaufs ist eine permanente Überwachung des Ergebnisses einer Operation durch sofortige Anzeige am Bildschirm gewährleistet. Angezeigt wird dabei genau das, was tatsächlich graviert werden soll. Die Möglichkeit einer maßstabsgetreuen Druckausgabe sorgt für eine optimale Sicherheit bei der Arbeit.
Die Lasergraviereinheit bietet dem Anwender klare, unzwei­ deutige Funktionen und Bildschirmmeldungen zur Vermeidung von Fehlinterpretationen. Eine interaktive Bildschirmanzeige der laufenden Arbeit, zahlreiche und gut bestückte Bibliotheken mit Zeichensätzen, mit allen internationalen Besonderheiten, diversen Formen und einstellbaren geometrischen Elementen sowie die an sich bekannte Windows-Umgebung ermöglichen eine benutzerfreundliche Handhabung.
Zur weitgehenden Automatisierung des Herstellvorganges kann die mustergemäße Positionsveränderung des Laserbeschriftungskopfes mittels einer elektronischen Programmsteuereinheit durchgeführt werden. Hierdurch kann beispielsweise eine grafische Vorlage mittels eines Tischscanners mit 1.200 dpi inklusive Erfassungs­ programm direkt in einen PC eingelesen werden. Die Anforderun­ gen an die Rechenleistung setzen mindestens einen schnellen 386-AT-Rechner voraus. Für die Positionssteuerung des Laser­ beschriftungskopfes sorgen entsprechende Schrittmotorantriebe. Ein solches Grafiksystem ermöglicht die Übernahme von gezeich­ neten Vorlagen und deren Bearbeitung auf dem Bildschirm. Das Ergebnis wird auf einem Datenträger ausgewertet und danach gespeichert.
Mittels der Programmsteuereinheit erfolgt eine Auswertung des Datenträgers und eine entsprechende Ansteuerung der Position des Laserbeschriftungskopfes, der zu diesem Zweck mitsamt einer Hubvorrichtung an einem Trägerschlitten angebracht ist, der nach Art eines bei Werkzeugmaschinen wie Drehbänken üblichen Kreuzschlittens mit rechtwinklig zueinander bewegbaren Schlittenteilen ausgebildet sein kann. Die Schlittenteile werden dabei jeweils von Schrittmotoren angetrieben, die ihrer­ seits von der Programmsteuereinheit entsprechend den vom Datenträger erhaltenen Werten angesteuert werden.
Als Laser wird ein spezieller CO2-Industrielaser eingesetzt, der weiter unten noch näher erläutert wird.
Die Konfiguration für die Laserbeschriftungs- und Markierungs­ systeme werden individuell, dem Anforderungsprofil des Anwen­ ders entsprechend zusammengestellt. Diese können variieren, z. B. als autarke Beschriftungsstation oder mit Einbindung in eine Fertigungsstraße.
Eine extrem schnelle Bearbeitung bei hohem Teiledurchsatz, ein vergrößertes Beschriftungsfeld und die Möglichkeit zur Ver­ knüpfung mit Zuführgeräten und/oder Datenbanken sind möglich und kennzeichnen diese flexible und äußerst kostengünstige Laserbeschriftung. Entsprechend den betrieblichen Anforderungen kann eine individuelle Software vorgesehen sein.
Im folgenden wird ein Beispiel einer Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einbau in eine kundenseitige Fertigungsanlage im einzelnen beschrieben.
Die komplette, sofort betriebsbereite wassergekühlte CO2-Laser­ beschriftungsanlage mit 55 W Laserleistung, zum Anschluß an 230 V Wechselstrom mit 50 Hz, besteht aus:
1) CO2-Industrielaser, Typ 50
Ausgangsleistung 55 Watt mit Leistungsmessung, elektromagne­ tischem Verschluß gemäß VBG 93, Mikroprozessorsteuerung mit LCD-Display (geringe Betriebskosten, hohe Strahlgüte), aus­ gerüstet mit integriertem Wasser/Luft-Wärmetauscher
2) Laser-Beschriftungskopf
SPM 10A-xxx-Y2-High Performance Laser Scanning Module, beste­ hend aus:
Galvanometer-Scankopf für CO2-Laser, freie Apertur 9,5 mm, F-theta Optik (Produkt der Fa. Rodenstock) mit Brennweite f= 200 mm, für Markierfeld von ca. 120 mm × 120 mm, PC-Treiber­ karte "Helper Card" Datenkabel Helper Card-Scankopf (10 mm)
Schutzklasse IP 40
Feldabstand 178 mm
Auflösung < 7 µm
max. Geschwindigkeit < 3 m/s
3) Software
PC Mark Software mit eigener Kommandosprache zur Direkt­ steuerung des Beschriftungskopfes, ASCII Text Interface zur Einordnung in externe Programme, HPGL kompatibel
"True View" Job Editor: Grafikorientiertes Programm zum Gene­ rieren, Editieren und Sichern von Arbeitsprogrammen, Dar­ stellung der Abläufe auf dem Monitor
Eingabe aller Laserparameter, Step und Repeat, Seriennummern- Programm. Schriftgröße von 0,5 bis 100 mm, Schriftart linear mit Zoom-Funktion für Linienbreite horizontal und vertikal um 360° Grad, Radialschrift, Barcode-Editor
4) Steuerrechner, IPM kompatibler AT (80486/66 MHz) mit
3 1/2'' Harddisk (200 MB), 8 MB Ram
3 1/2'' Diskettenlaufwerk (1,44 MB),
1 parallele und zwei serielle Schnittstellen VGA Monitor (color), Interfacekarte für die Laserschnittstelle, Tastatur und Maus
5) Systemdokumentation (Bedienungs- und Wartungsanleitung) 6) Versorgungsschrank, bestehend aus
Netz/Steuerteil, interner Kühler, Gaseinheit, 1600 × 550 × 550 mm, 90 kg
Laserkopf SFL 50, 1200 × 175 × 220 mm, 11 kg
Beschriftungskopf, 189 × 170 × 180 mm, 9 kg
Elektronik: Funkentstört, FTZ - Zulassung
Sicherheit: Entspricht europäischem Sicherheitsstandard (CE konform), doppelt abgesichert Shutter, NOT-Aus, Endschalter, Warn- und Hinweisschilder
Klassifizierung: In offenem Betriebszustand Laserschutzklasse 4, bei Betrieb mit Sichtschutzgehäuse Laserschutzklasse 1
7) Technische Daten für Slow Flow CO2-Laser Typ SFL 50
Maximalleistung (10,6 µm) 55 W cw
garantierte Ausgangsleistung 50 W cw
Leistungsbereich (linear) 10-50 W cw
Leistungsstabilität +/- 2%
Strahldurchmesser (1/e2) 7 mm
Polarisation unpolarisiert
Strahlkennzahl (M2 Mode Master) < 1,15
Strahldivergenz (Vollwinkel) < 1,5 mrad
Richtungsstabilität (< 8 Std.) < 0,1 mrad
Pulsfrequenz (bei externer Ansteuerung bis 3 kHz) 1-1000 Hz
Minimale Pulsbreite 150 µs
Gasverbrauch 30 N l/h
(He 82%, N2 13,5%, CO2 4,5%)@ Elektrischer Anschluß 220 V, 50 Hz, max. 4A
Leistungsaufnahme 1 kVA
Kühlleistung integrierter Wasser/Luft-Kühlkreis
Resonator mit Leistungsmessung Länge: 1200 mm
und Sicherheitsverschluß Breite: 175 mm
Höhe: 220 mm@ Gewicht: 11 kg@ Versorgungseinheit 19" -Rack, Mikroprozessorsteuerung mit LCD-Display, Netzteil, Gaseinheit, Kühler

Claims (3)

1. Verfahren zur Erzeugung von Bildern und Schriftzeichen auf der Oberfläche von schnittfesten Produkten der Lebens­ mittelindustrie, die aus einer pastösen Grundmasse her­ gestellt werden, insbesondere von Wurst-, Fisch- oder Teigwaren, mittels CO2-Laserstrahl, der rechnergesteuert über die Oberfläche des Produkts geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in Scheiben aufgeschnitten und eine Schnittfläche der Scheibe mit dem Laserstrahl beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder und Schriftzeichen bis in eine Tiefe von maximal 3 mm erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl mit Hilfe eines Scan-Vektor-Grafik- Programms gesteuert wird.
DE19646813A 1996-01-10 1996-11-13 Verfahren zur Erzeugung von Bildern und Schriftzeichen auf der Oberfläche von schnittfesten Produkten der Lebensmittelindustrie Expired - Fee Related DE19646813C2 (de)

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