DE202013002484U1

DE202013002484U1 - Vorrichtung zur volumetrischen Vermessung eines Schlachttierkörperobjekts

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Publication number: DE202013002484U1
Application number: DE202013002484.4U
Authority: DE
Original assignee: CSB System AG
Current assignee: CSB System AG
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-06-17
Anticipated expiration: 2023-03-16
Also published as: US20160029648A1; DE112014001369A5; CA2905538A1; WO2014139504A1; BR112015023420A2; EP2972073A1

Abstract

Vorrichtung zur volumetrischen Vermessung eines Schlachttierkörperobjekts (1), aufweisend eine erste Tiefenkamera (2) mit einem ersten Tiefenkameraerfassungsbereich, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts (1) auf einer ersten Seite optisch erfassbar ist und in welchem Raumkoordinaten von Bildpunkten auf der ersten Seite des Schlachttierkörperobjekts (1), bestehend aus Flächenkoordinaten und einem Tiefenwert, erfassbar sind, wobei die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind, und aufweisend eine zweite Tiefenkamera (3) mit einem zweiten Tiefenkameraerfassungsbereich, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts (1) auf einer zweiten Seite optisch erfassbar ist und in welchem Raumkoordinaten von Bildpunkten auf der zweiten Seite des Schlachttierkörperobjekts (1), bestehend aus Flächenkoordinaten und einem Tiefenwert, erfassbar sind, wobei die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind, und aufweisend eine Positioniervorrichtung (4) zur Positionierung der ersten Tiefenkamera (2) relativ zu der zweiten Tiefenkamera (3), wobei durch die Positionierung die Tiefenkameraerfassungsbereiche zueinander festgelegt sind, und aufweisend eine Auswertungseinheit (5), wobei die Auswertungseinheit (5) mit der ersten Tiefenkamera (2) und der zweiten Tiefenkamera (3) verbunden ist und wobei die Auswertungseinheit (5) die durch die erste Tiefenkamera (2) und die zweite Tiefenkamera (3) bereitgestellten Raumkoordinatendaten erfasst und wobei die Raumkoordinatendaten der ersten Tiefenkamera (2) und die Raumkoordinatendaten der zweiten Tiefenkamera (3) in einem gemeinsamen Raumkoordinatensystem als zusammengefasste Raumkoordinatendaten zusammenfassbar sind und wobei aus den zusammengefassten Raumkoordinatendaten ein Oberflächenmodell des Schlachttierkörperobjekts (1) bereitstellbar ist und wobei aus dem Oberflächenmodell ein Volumen des Schlachttierkörperobjekts (1) berechenbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung eines Schlachttierkörperobjekts, insbesondere zur Beurteilung einer Schlachtausbeute.
Aus dem Stand der Technik sind generell Möglichkeiten zur Volumenbestimmung eines Schlachttierkörpers bekannt.
Ein bekanntes Vorgehen besteht beispielsweise darin, den Schlachttierkörper an einer Wiegeeinrichtung aufzuhängen, deren Gewicht zu bestimmen und anhand des Gewichts und vorher festgelegter Modelldaten eine Aussage über das vorhandene Volumen des Schlachttierkörpers sowie hinsichtlich der zu erwartenden Ausbeute zu treffen. Dabei weist diese Methode jedoch insbesondere den Nachteil auf, dass anhand der hinterlegten Modelldaten nur eine ungefähre Abschätzung des Volumens und der zu erwartenden Schlachtausbeute getroffen werden kann. Es bleibt in diesem Fall weitestgehend unberücksichtigt, dass jeder Schlachttierkörper unterschiedliche Gewebebereichsausdehnungen, speziell Fleisch-, Knochen- und Fettgewebebereichsausdehnungen, aufweist und somit keine präzise Angabe, beispielsweise hinsichtlich der zu erwartenden Schlachtausbeute an Fleisch aus dem Schlachttierkörper gemacht werden kann.
Eine weitere Möglichkeit zur Beurteilung der Schlachtausbeute eines Schlachttierkörpers wird in Druckschrift DE 10 2004 047 773 A1 aufgeführt. Hierbei wird der Schlachttierkörper mittels eines tomographischen Verfahrens erfasst und die so bereitstellbaren, scheibenförmigen Segmente des Schlachttierkörpers zu einem virtuellen Modell zusammengesetzt. In diesem Modell lassen sich anschließend Kompartimente des Fleisch-, Fett- und Knochengewebes wiedergeben und so eine Bestimmung von Volumina jedes Gewebekompartiments durchführen. Aus den gewonnenen Volumendaten können in einem weiteren Schritt unter anderem Rückschlüsse auf die zu erwartende Schlachtausbeute getroffen werden. Die offenbarte Lösung ermöglich dabei zwar ein sehr genaues Darstellen des Volumens und der zu erwartenden Ausbeute des Schlachttierkörpers, dies wird jedoch mit einem immensen technischen Aufwand realisiert und verursacht dadurch enorme Kosten bei der Vermessung. Darüber hinaus ist zum anderen wegen des Zeitaufwandes für das Tomographieverfahrens nur ein geringer Durchsatz der zu vermessenden Schlachttierkörper bereitstellbar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zur volumetrischen Vermessung eines Schlachttierkörperobjekts bereitzustellen, welche mit geringem Aufwand und vergleichsweise geringen Kosten eine korrekte Ermittlung von Volumina des Schlachttierkörperobjekts und eine zuverlässige Beurteilung einer zu erwartenden Schlachtausbeute ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Schlachttierkörperobjekte im Sinne der erfindungsgegenständlichen Lösungen können insbesondere ganze Schlachttierkörper, Schlachttierkörperhälften oder Teile wie beispielsweise Schinken sein.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur volumetrischen Vermessung eines Schlachttierkörperobjekts weist eine erste Tiefenkamera mit einem ersten Tiefenkameraerfassungsbereich auf, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf einer ersten Seite optisch erfassbar ist und in welchem Raumkoordinaten von Bildpunkten auf der ersten Seite des Schlachttierkörperobjekts erfassbar sind. Erfindungsgemäß kann es sich bei dem Abschnitt der Oberfläche der ersten Seite sowohl um einen Teilbereich der Oberfläche als auch um die gesamte Oberfläche der ersten Seite handeln.
Die Raumkoordinaten der erfassten Bildpunkte setzen sich erfindungsgemäß aus deren Flächenkoordinaten (x, y) und einem Tiefenwert (z) zusammen.
Die erste Tiefenkamera ist ferner dazu in der Lage, die Raumkoordinaten der erfassten Bildpunkte in dem Abschnitt der Oberfläche der ersten Seite als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitzustellen.
Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zweite Tiefenkamera mit einem zweiten Tiefenkameraerfassungsbereich auf, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf einer zweiten Seite optisch erfassbar ist und in welchem Raumkoordinaten von Bildpunkten auf der zweiten Seite des Schlachttierkörperobjekts erfassbar sind. Erfindungsgemäß kann es sich bei dem Abschnitt der Oberfläche der zweiten Seite sowohl um einen Teilbereich der Oberfläche als auch um die gesamte Oberfläche der zweiten Seite handeln.
Auch in diesem Fall setzen sich die Raumkoordinaten der erfassten Bildpunkte erfindungsgemäß aus deren Flächenkoordinaten (x, y) und einem Tiefenwert (z) zusammen.
Die zweite Tiefenkamera ist erfindungsgemäß ebenfalls dazu in der Lage, die Raumkoordinaten der erfassten Bildpunkte in dem Abschnitt der Oberfläche der zweiten Seite als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitzustellen.
Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Positioniervorrichtung zur Positionierung der ersten Tiefenkamera relativ zu der zweiten Tiefenkamera auf, wobei durch die Positionierung die Tiefenkameraerfassungsbereiche der ersten und zweiten Tiefenkamera zueinander festgelegt werden.
Vorzugsweise erfolgt die relative Positionierung der Tiefenkameras zueinander derart, dass deren optische Achsen antiparallel zueinander verlaufen und dass, bei einer entsprechenden Größe des Schlachttierkörperobjekts und dessen hinreichend zentraler Positionierung zwischen den Tiefenkameras, der Erfassungsbereich der ersten Tiefenkamera soweit durch das Schlachttierkörperobjekt verdeckt wird, dass die zweite Tiefenkamera die erste Tiefenkamera in deren Erfassungsbereich nicht beeinflusst. Dies gilt in gleicher Weise umgekehrt, also dass die erste Tiefenkamera die zweite Tiefenkamera in deren Erfassungsbereich nicht beeinflusst. Auf diese Weise können Messungenauigkeiten durch eine gegenseitige Beeinflussung der Tiefenkameras vermieden werden.
Das Schlachttierkörperobjekt wird vorzugsweise mittels eines Transportsystems derart an den Tiefenkameras vorbeigeführt, dass das Schlachttierkörperobjekt die Tiefenkameraerfassungsbereiche der Tiefenkameras kreuzt. Als Transportsystem kommen bei derartigen Schlachttierkörpern insbesondere Rollenhaken oder Transportbänder in Betracht.
Die Erfassung der Bildpunkte durch die erste und die zweite Tiefenkamera erfolgt erfindungsgemäß in Echtzeit und gleichzeitig. Gleichzeitig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen dem Erfassen durch die erste und die zweite Tiefenkamera keine oder lediglich eine so hinreichend kleine Bewegung des Schlachttierkörperobjekts erfolgt ist, dass eine Zusammenfassung der Raumkoordinaten (x, y, z) der erfassten Bildpunkte beider Tiefenkameras in einem gemeinsamen Raumkoordinatensystem möglich bleibt. Die Echtzeitfähigkeit der beiden Tiefenkameras bedingt dabei insbesondere eine hohe Bildaufnahmegeschwindigkeit, also dass die Tiefenkameras in der Lage sind, Raumkoordinaten in den Tiefenkameraerfassungsbereichen gleichzeitig zu erfassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist darüber hinaus eine Auswertungseinheit auf, welche mit der ersten und zweiten Tiefenkamera verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Auswertungseinheit und den Tiefenkameras kann erfindungsgemäß sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgebildet sein und ermöglicht die Übertragung der Raumkoordinatendaten an die Auswertungseinheit.
Die Auswertungseinheit ist erfindungsgemäß in der Lage, die durch die erste und zweite Tiefenkamera bereitgestellten Raumkoordinatendaten zu erfassen und die erfassten Raumkoordinatendaten in einem gemeinsamen Raumkoordinatensystem zu zusammengefassten Raumkoordinatendaten zusammenzufassen.
Das gemeinsame Raumkoordinatensystem stellt vorliegend ein dreidimensionales Koordinatensystem, insbesondere ein kartesisches Koordinatensystem mit den Richtungsachsen x, y, z dar, in welchem zumindest die Lage der beiden Tiefenkameras und deren Ausrichtung zueinander bekannt ist.
Darüber hinaus ist die Auswertungseinheit besonders vorteilhafte dazu in der Lage, aus den, in dem gemeinsamen Raumkoordinatensystem zusammengefassten, Raumkoordinatendaten ein Oberflächenmodell des Schlachttierkörperobjekts bereitzustellen. Zu diesem Zweck werden die zusammengefassten Raumkoordinatendaten der ersten und zweiten Seite des Schlachttierkörperobjekts miteinander vermascht um so ein netzartiges Oberflächenmodell des Schlachttierkörperobjekts zu generieren.
Anhand des generierten Oberflächenmodells werden anschließend Volumina des Schlachttierkörperobjekts berechnet. Hinsichtlich des benötigten Auswertungsaufwandes wird die Menge der notwendigen Raumkoordinatendaten vorzugsweise so gewählt, dass eine hinreichend genaue Ermittlung der relevanten Volumina des Schlachttierkörperobjekts gewährleistet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit auf besonders einfache Weise eine Ermittlung der Volumina eines Schlachttierkörperobjekts, wobei gegenüber herkömmlichen Methoden eine deutlich verbesserte Messgenauigkeit und ein höherer Durchsatz sowie geringere Kosten für das Vermessen erzielbar sind.
Als weiterer Vorteil ist bei einer Vermessung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Einhalten eines korrekten Abstandes des Schlachttierkörperobjekts zu den Tiefenkameras nicht zwingend, da die Abstandsinformation bereits durch den Tiefenwert an sich bereitstellbar ist. Damit können sonst erforderliche Zusatzvorrichtungen für eine exakte Positionierung des Schlachttierkörperobjekts entfallen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind in der Auswerteeinheit geometrische Modelle hinterlegt. Hierbei handelt es sich um mathematische Abstraktionen von Teilen eines normativen Schlachttierkörperobjekts, beispielsweise eines Hinterlaufs einer Schweinehälfte. Ein solches Modell ist nicht notwendig skalar festgelegt und wurde aus Durchschnittswerten gebildet, die durch Zerlegeversuche bestimmt wurden. Das geometrische Modell ist daher nicht durch das zu vermessende Schlachttierkörperobjekt bestimmt.
Im Gegensatz dazu handelt es sich bei dem Oberflächenmodell um eine von dem konkreten zu vermessenden Schlachttierkörperobjekt gebildete Abstraktion.
Werden durch die Vorrichtung definierte Punkte eines geometrischen Modells an dem Schlachttierkörperobjekt als Messpunkte erkannt, kann aus der Lagebeziehung der Messpunkte unter Einbeziehung des geometrischen Modells ein Volumen des dem geometrischen Modell entsprechenden Teils des Schlachttierkörpers, beispielsweise eines Hinterlaufs einer Schweinehälfte bestimmt werden. Es handelt sich dabei dann um ein Teilvolumen des Schlachttierkörperobjekts. Optional kann auch das Oberflächenmodell einbezogen werden, zum einen, um Verhältnisse von Volumen und Teilvolumen zu berechnen und zum anderen, um die Erkennung der definierten Punkte eines geometrischen Modells zu stützen.
Diese vorteilhafte Weiterbildung beruht insbesondere darauf, dass es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung darüber hinaus ermöglicht wird, dass mittels der ersten oder zweiten Tiefenkamera und der durch diese bereitgestellten und in das gemeinsame Raumkoordinatensystem übertragenen Raumkoordinatendaten markante Strukturen an der Oberfläche einer Seite des Schlachttierkörperobjekts ermittelbar sind. Derart markante Strukturen können beispielsweise Vorder- und/oder Hinterläufe des Schlachttieres sein, welche sich durch deren Form entsprechend von der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts abheben. Anhand dieser markanten Strukturen werden die Messpunkte bestimmt und den definierten Punkten des betreffenden geometrischen Modells zugeordnet.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist die Vorrichtung zusätzlich mindestens eine Bildkamera auf. Die Bildkamera besitzt einen Bildkameraerfassungsbereich, in welchem ein relevanter Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der ersten Seiteoptisch erfassbar ist und in welchem Lichtintensitätswerte von Bildpunkten und deren Flächenkoordinaten auf der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der ersten Seite erfassbar sind.
Dabei ist der Bildkameraerfassungsbereich beispielsweise so ausgebildet, dass in dem relevanten Abschnitt die gesamte Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der ersten Seite erfassbar ist. Je nach Anwendungsfall ist es jedoch auch möglich, dass in dem Bildkameraerfassungsbereich nur ein Teilbereich der Oberfläche der ersten Seite des Schlachttierkörperobjekts erfasst wird.
Besonders vorteilhaft ist die beschriebene bevorzugte Ausbildung, wenn es sich bei der Oberfläche der ersten Seite um eine spaltseitige Oberfläche einer Schlachttierkörperhälfte handelt. Um eine erfolgreiche Erfassung des relevanten Abschnitts der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der ersten Seite durch die Bildkamera bereitzustellen, erfolgt eine Positionierung des Schlachttierkörperobjekts erfindungsgemäß derart, dass der relvante Abschnitt der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der ersten Seite der Bildkamera zumindest hinreichend zugewandt ist.
Die Bildkamera wird erfindungsgemäß durch eine 2D-Kamera gebildet und ermöglicht es, innerhalb des Bildkameraerfassungsbereichs Lichtintensitätswerte (g) von Bildpunkten sowie die Flächenkoordinaten (x, y) der Bildpunkte auf dem relevanten Abschnitt der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der erste Seite zu erfassen.
Die Erfassung der Lichtintensitätswerte kann beispielsweise auf bekannte Weise durch eine Ermittlung von Graustufenwerten bereitgestellt werden. So kann, beispielsweise bei innerhalb des relevanten Abschnitts der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts vorliegendem Fettgewebe, ein heller Graustufenwert und bei vorliegendem Fleischgewebe ein dunkler Graustufenwert ausgegeben werden.
Die Bildkamera ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass deren Mittenachse, nachfolgend auch als Normale bezeichnet, weitestgehend in einem rechten Winkel zur Bewegungsachse des Schlachttierkörperobjekts angeordnet ist. Die Mittenachse stellt in diesem Zusammenhang die optische Achse der Bildkamera dar, während die Bewegungsachse des Schlachttierkörperobjekts die Achse bezeichnet, auf welcher das Schlachttierkörperobjekt durch den Bildkameraerfassungsbereich und die Tiefenerfassungsbereiche hindurch bewegt wird.
Als weiteres Merkmal sind durch die erfindungsgemäße Bildkamera die Lichtintensitätswerte der Bildpunkte und die diesen zugeordneten Flächenkoordinaten als Lichtintensitätswertdaten übertragbar bereitstellbar.
Des Weiteren ist durch die Positioniervorrichtung die Lage der Bildkamera relativ zu der ersten Tiefenkamera gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung so festgelegt, dass sich der Bildkameraerfassungsbereich und der erste Tiefenkameraerfassungsbereich, zumindest teilweise, in einem gemeinsamen Erfassungsbereich überschneiden, wobei die von der Auswertungseinheit auf dem relevanten Abschnitt der Oberfläche auszuwertenden Bildpunkte in dem gemeinsamen Erfassungsbereich liegen.
Je nach Anordnung von Bild- und erster Tiefenkamera zueinander, beispielsweise horizontal oder vertikal, können sich der erste Tiefenerfassungsbereich und der Bildkameraerfassungsbereich entweder horizontal oder auch vertikal teilüberschneiden. Vorzugsweise sind hierbei die Erfassungsbereiche der ersten Tiefenkamera und der Bildkamera und deren Positionierung zueinander so festgelegt, dass der gemeinsame Erfassungsbereich möglichst groß ist, um die Auflösung von erster Tiefenkamera und Bildkamera möglichst gut auszunutzen.
Die Erfassung der Bildpunkte auf der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der ersten Seite durch die Bildkamera und durch die erste Tiefenkamera erfolgt erfindungsgemäß in Echtzeit und gleichzeitig. Gleichzeitig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen dem Erfassen durch die Bildkamera und dem Erfassen durch die erste Tiefenkamera keine oder lediglich eine so hinreichend kleine Bewegung des Schlachttierkörperobjekts erfolgt ist, dass eine Zuordnung der Flächenkoordinaten (x, y) der erfassten Bildpunkte von Bildkamera und erster Tiefenkamera zueinander möglich bleibt. Die Echtzeitfähigkeit der Tiefenkamera bedingt dabei insbesondere eine hohe Bildaufnahmegeschwindigkeit, also dass die erste Tiefenkamera in der Lage ist, Raumkoordinaten in dem ersten Tiefenkameraerfassungsbereich gleichzeitig zu erfassen, was beispielsweise durch TOF-Kameras gewährleistet werden kann.
Die Bildkamera ist darüber hinaus erfindungsgemäß ebenfalls mit der Auswertungseinheit verbunden, wobei die Auswertungseinheit die durch die Bildkamera bereitgestellten Lichtintensitätswertdaten erfasst und verarbeitet. Die Verbindung zwischen der Bildkamera und der Auswertungseinheit kann erfindungsgemäß ebenfalls drahtgebunden oder drahtlos ausgebildet sein und ermöglicht die Übertragung der Lichtintensitätswertdaten an die Auswertungseinheit.
Die Auswertungseinheit ist erfindungsgemäß dazu in der Lage, die durch die Bildkamera bereitgestellten Lichtintensitätswertdaten von Bildpunkten den durch die erste Tiefenkamera bereitgestellten Raumkoordinatendaten von Bildpunkten zuzuordnen, die übereinstimmende Flächenkoordinaten (x, y) aufweisen. Mittels der bereitgestellten Daten der Bildkamera und der ersten Tiefenkamera liegen in dem gemeinsamen Erfassungsbereich Bildpunkte vor, für welche erfindungsgemäß sowohl die Flächenkoordinaten (x, y) und der Lichtintensitätswert (g) als auch der Tiefenwert (z) erfasst sind und wobei die Flächenkoordinaten aus den Lichtintensitätswertdaten mit den Flächenkoordinaten aus den Raumkoordinatendaten erfindungsgemäß identisch sind.
Die zugeordneten Lichtintensitätswert- und Raumkoordinatendaten werden besonders vorteilhaft als Datentupel (x, y, z, g) bereitgestellt.
Die Auswertungseinheit ist erfindungsgemäß weiterhin dazu in der Lage, aus den durch die Bildkamera bereitgestellten Lichtintensitätswertdaten der Bildpunkte definierte Messpunkte an der Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts auf der ersten Seite zu identifizieren, wobei es sich in diesem Fall bei der ersten Seite vorzugsweise um eine Spaltseite einer Schlachttierkörperhälfte handelt. Das Identifizieren von Messpunkten bedeutet, dass durch die Auswertungseinheit mittels Bildanalyse und Objekterkennung charakteristische Strukturen an der vorzugsweise spaltseitigen Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts, beispielsweise Muskeln, Fettgewebe oder Knochen erkannt werden. Hierzu werden auf Basis der Lichtintensitätswertunterschiede rechentechnisch unterschiedliche Gewebebereiche detektiert und selektiert, um mittels eines Konturenverfolgungsalgorithmus die Konturen von Muskeln, Fett und Knochen zu ermitteln. Anhand dieser charakteristischen Strukturen werden Punkte ermittelt, deren Lagebeziehung zueinander Aussagen über Quantitäten und Qualitäten des Schlachttierkörperobjekts ermöglichen. Die Flächenkoordinaten dieser Punkte werden durch die Auswertungseinheit als Messpunkte festgelegt. Sie bilden die Grundlage für die weitere Vermessung und für die Bewertung der zu erwartenden Schlachtausbeute.
Dabei ist anhand der Raumkoordinatendaten des Datentupels eines ersten Messpunktes und der Raumkoordinatendaten des Datentupels eines zweiten Messpunktes deren Abstand voneinander im Raum ermittelbar. Je nach Anforderung ist auf diese Weise der räumliche euklidische Abstand der Messpunkte voneinander oder deren Abstand voneinander auf der Oberfläche in dem relevanten Abschnitt der vorzugsweise spaltseitgen Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts ermittelbar, wobei die Ermittlung der Abstände der Messpunkte auf demrelevanten Abschnitt der vorzugsweise spaltseitigen Oberfläche durch Integration der räumlichen Abstände von hinreichend kleinen Teilabständen des Gesamtabstands erfolgt.
Des Weiteren sind bei ausreichender Anzahl von Messpunkten auf diese Weise Flächen innerhalb der Oberfläche der relevanten Abschnitte der vorzugsweise spaltseitigen Oberfläche über eine Integration hinreichend kleiner, räumlich exakt berechneter Teilflächen, ermittelbar. In beiden Fällen können durch ein solches Vorgehen Messfehler, aufgrund unebener oder gekrümmter Oberflächenbereiche, wirksam vermieden werden. Je nach Komplexität der relevanten Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts kann es weiterführend zur Erhöhung der Messgenauigkeit sinnvoll sein, eine lokale Glättung der optisch erfassten Oberfläche durchzuführen, insbesondere unter Einbeziehung der Tiefenwerte der Pixelnachbarschaft, und die Abstandswerte der Messpunkte auf der geglätteten Oberfläche im Sinne eines Modells mit einer ideal ebenen Oberfläche zu berechnen.
Bei einer ausreichenden Anzahl von relevanten Messpunkten lassen sich neben Streckenmessungen auch Flächenmessungen ausführen und im Ergebnis Aussagen zur Beschaffenheit des Schlachttierkörperobjekts, wie beispielsweise zu Magerfleisch-, Fettgewebe- und Knochenanteilen, zur Lage organischer Strukturen und so weiter bestimmen. Hieraus lassen sich quantitative und qualitative Klassifikationsaussagen und Zerlegeentscheidungen ableiten.
Je nach Auflösung der Tiefen- und Bildkamera liegen die jeweils erfassten Bildpunkte der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte in einer definierten Anzahl Pixel vor. Durch die Auswertungseinheit werden die Bilddaten auch bei unterschiedlichen Auflösungen der Tiefenkamera und der Bildkamera so zusammengeführt, dass für jedes Pixel mittels der zusammengeführten Lichtintensitätswertdaten und Raumkoordinatendaten neben den Flächenkoordinaten der Lichtintensitätswert und der Tiefenwert vorliegen.
Darüber hinaus werden erfindungsgemäß die identifizierten Messpunkte anhand deren Raumkoordinatendaten dem generierten Oberflächenmodell des Schlachttierkörperobjekts zugeordnet.
Anschließend sind auf besonders vorteilhafte Weise unter Einbeziehung der Raumkoordinaten der identifizierten Messpunkte, Teilvolumina des Schlachttierkörperobjekts berechenbar, wobei anhand der Raumkoordinaten der Messpunkte der entsprechende Gewebebereich vermessen wird und wobei in der Auswertungseinheit vorher ermittelte, geometrische Modelle hinterlegt werden, welche eine Abhängigkeit der Gewebebereichsabmessungen relativ zu dem Volumen des Teils des Schlachttierkörperobjekts und optional zu dem Gesamtvolumen des Schlachttierkörperobjekts beinhalten. Die geometrischen Modelle werden anhand von dort definierten Punkten dem jeweils vermessenen Gewebebereich anhand der vermessenen Messpunkte zugeordnet und anschließend aus den zugeordneten Daten das zu erwartende Teilvolumen für jeden relevanten Gewebebereich ermittelt.
Die geometrischen Modelle werden anhand der organischen Strukturen des Schlachttierkörperobjekts erstellt, wobei die organischen Strukturen, beispielsweise durch Zerlegeversuche oder Computertomographieverfahren, mit hoher Genauigkeit ermittelbar sind. Die geometrischen Modelle sind als virtuelle Komponenten des Schlachttierkörperobjekts zu verstehen, wobei sich diese virtuellen Komponenten baugruppenartig zusammensetzen lassen. Der besondere Vorteil der Einbeziehung der geometrischen Modelle besteht dabei darin, dass die Datendichte und -exaktheit, wie sie insbesondere durch Computertomographieverfahren erreichbar ist, in den geometrischen Modellen aggregiert ist und so in ein echtzeitfähiges System inkorporiert werden kann, ohne jeweils „in-line” Computertomographien, welche teuer, langsam und mit einer Strahlungsemission verbunden sind, ausführen zu müssen. Die durch die Tiefenkameras ermittelten Raumkoordinatendaten ermöglichen dabei eine hohe Zuordnungssicherheit der jeweiligen geometrischen Modelle.
Ein Weg zu einer weitereren Erhöhung der Genauigkeit besteht darin, ausgehend von Messpunkten, die auf der Grundlage von Datentupeln mit Lichtintensitätswertdaten und Raumkoordinatendaten bestimmt wurden, bestimmte Abschnitte das Schlachttierkörpers zu bilden, und für diese Abschnitte mit Raumkoordinatendaten ein Oberflächenmodell dieses Abschnittes zu bilden und das so emittelte Volumen dieses Abschnitts zu berücksichten. So kann beispielsweise eine Schlachttierkorperhälfte in quer zur Spaltebene stehende virtuelle Scheiben zerlegt werden, deren Dicke und Position durch die Länge eines Wirbels, der optisch erkannt wurde, definiert ist. Mittels der Tiefenkameras werden nun die räumlichen Maße der zu der virtuellen Scheibe zugehörigen Oberflächenabschnitte ermittelt. Das damit ermittelte Volumen der virtuellen Scheibe lässt eine Verbesserung der Aussagegenauigkeit, beispielsweise zu dem Magerfleischanteil zu, da sich verschiedene Rassen und Genetiken vorrangig in deren Gesamtproportion, weniger jedoch in lokalen Zusammenhängen unterscheiden.
Auf diese Weise wird es besonders vorteilhaft ermöglicht, dass durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vermessung des Schlachttierkörperobjekts mit einer Volumenermittlung der relevanten Gewebebereiche durchführbar ist und anhand der ermittelten Ergebnisse eine zuverlässige Vorhersage der zu erwartenden Schlachtausbeute getroffen werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht dabei in einer hohen Messgenauigkeit, da eventuell vorhandene Ungleichmäßigkeiten, beispielsweise aufgrund der Positionierung eines Schlachttierkörperobjekts in Abstand und Winkel und im Falle einer Spaltseite einer Schlachttierkörperhälfte als erster Seite einer eventuell nicht planen spaltseitigen Oberfläche, durch die erfassten Tiefenwerte korrigierbar sind.
Gleichzeitig können durch die erfindungsgemäß angewendeten Komponenten die Bereitstellungs- und Anwendungskosten einer derartigen Vorrichtung niedrig gehalten und ein hoher Durchsatz von zu vermessenden Schlachttierkörperobjekten gewährleistet werden.
Durch die erfindungsgemäße Einbeziehung des jeweiligen Tiefenwerts ist darüber hinaus ein Einhalten eines exakt vorgegebenen Abstandes oder eines exakt vorgegebenen Winkels zwischen dem Schlachttierkörperobjekt und der Vorrichtung nicht zwingend, da die Abstandsinformation bereits durch den Tiefenwert an sich bereitstellbar ist. Damit können sonst erforderliche Zusatzvorrichtungen für eine exakte Positionierung des Schlachttierkörperobjekts oder zur Korrektur von Planunebenheiten entfallen. Die Bereitstellungs- und Betriebskosten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind dadurch vergleichsweise niedrig.
Zudem kann die Messung berührungslos durchgeführt werden, womit auch hygienischen Risiken durch nach dem Stand der Technik bekannte Zusatzvorrichtungen zur Positionierung von Schlachttierkörperobjekten, beziehungsweise zusätzliche Vorkehrung in hygienischer Hinsicht, entfallen.
In entsprechender Weise gelten die beschriebenen Vorteile auch bei der Vermessung sonstiger Schlachttierkörperobjekte, welche beispielsweise auf einem Transportband transportiert werden können. Bei einem Transportband besteht zwar nicht das Problem unkontrollierter Bewegungen. Trotzdem bietet die erfindungsgemäße Lösung auch hier einen besonderen Vorteil, da die Positionierung des Schlachttierkörperobjekts relativ zu dem Transportband, insbesondere quer zur Längserstreckung des Transportbandes, ungenau sein kann, denn durch den Tiefenwert liegt bereits die Abstandsinformation vor. Durch die Abstandsinformation ist aber nicht lediglich die Position des Schlachttierkörperobjekts relativ zu der Bildkamera, sondern auch relativ zu dem Transportband bekannt. Da die Bewegung und Positionierung des Transportbandes als solches exakt gesteuert werden kann, kann so bei einem Weitertransport zu einer nachfolgenden Station auch eine Position des Schlachttierkörperobjekts relativ zu Mitteln einer solchen nachfolgenden Station, wie beispielsweise zu einem Zerlegeroboter, exakt vorbestimmt werden und das andere Mittel gemäß der bekannten Position gesteuert werden, ohne dass eine nochmalige Erfassung erforderlich ist.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung auch Mittel zur Beleuchtung des Schlachttierkörperobjekts, wobei die Lichtfarbe zweckmäßigerweise so gewählt wird, dass eine gute Bildpunkterfassung durch die Bildkamera und die Tiefenkameras möglich wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Bildkamera als Farbkamera ausgebildet. Die Verwendung einer Farbkamera ermöglicht es in diesem Zusammenhang, die Lichtintensitätswerte separat nach einzelnen Farbkanälen, insbesondere Rot, Grün und Blau (RGB) zu erfassen und die Lichtintensitätswerte nach Farbkanälen getrennt in den Lichtintensitätswertdaten zu hinterlegen und an die Auswertungseinheit zu übertragen. Die Lichtintensitätswerte können dann nach Farbkanälen zur Bildanalyse verwendet werden, wodurch Konturen von Strukturen an der spaltseitigen Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts besser erkannt werden können.
Auf diese Weise ist eine zusätzliche Optimierung der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielbaren Vermessungsgenauigkeit bereitstellbar.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Schlachttierkörperobjekt um eine Schlachttierkörperhälfte handelt, welche eine Spaltseite aufweist und dass es sich bei dem Abschnitt der Oberfläche der ersten Seite um die Oberfläche der Spaltseite handelt und dass mit dem Bildkameraerfassungsbereich und dem ersten Tiefenkameraerfassungsbereich jeweils die Oberfläche der Spaltseite der Schlachttierkörperhälfte optisch erfassbar ist. Besonders vorteilhaft ist diese Weiterbildung dann, wenn die Vorrichtung gemäß einer bereits beschriebenen Weiterbildung ferner eine Bildkamera aufweist, welche die Spaltseite optisch erfasst, weil die offenliegenden organischen Strukturen eine Identifizierung von definierten Messpunkten mittels Lichtintensitätswertdaten erleichtern.
In diesem Fall wird durch eine Grobpositionierung sichergestellt, dass die Spaltseite hinreichend nach der Bildkamera ausgerichtet wird, wobei jedoch auch dann der Vorteil verbleibt, dass eine exakte Positionierung nach Abstand und Winkel nicht erforderlich ist.
Es bleibt jedoch auch bei dieser vorteilhaften Weiterbildung darüber hinaus möglich, dass mittels der zweiten Tiefenkamera und der durch diese bereitgestellten und in das gemeinsame Raumkoordinatensystem übertragenen Raumkoordinatendaten markante Strukturen an der zweiten Seite, also der Rückseite der Schlachttierkörperhälfte ermittelbar sind. Derart markante Strukturen können beispielsweise Vorder- und/oder Hinterläufe des Schlachttieres sein, welche sich durch deren Form entsprechend von der Rückseite des Schlachttierkörperobjekts abheben.
Darüber hinaus sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Tiefenwert aus den jeweils ermittelten Raumkoordinaten zur Identifizierung von Messpunkten an der relevanten Oberfläche eines Schlachttierkörperobjekts verwendet wird.
Auf diese Weise können, insbesondere bei einer unebenen spaltseitigen Oberfläche einer Schlachttierkörperhälfte, die Messpunkte anhand einer Einbeziehung der Tiefenwertinformationen besser identifiziert werden. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn eine charakteristische Struktur, beispielsweise an einem Übergang einer Schnittebene in den Bauchraum, eine charakteristische Struktur durch die Tiefenwertinformationbesser erkannt werden kann als durch die Lichtintensitätswertdaten.
In diesem Fall übernimmt der erfassbare Tiefenwert eine Doppelfunktion, in dem durch diesen zum einen die Raumkoordinaten der, aus den Lichtintensitätswertdaten der Bildpunkten identifizierten, Messpunkte bereitgestellt wird und indem darüber hinaus zum anderen die dem vorangehende Identifizierung der Messpunkte, insbesondere auf der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte, erst ermöglicht oder zumindest unterstützt wird.
In besonderer Weise kann die Tiefeninformation auch dazu herangezogen werden, das Schlachttierkörperobjekt von dem Hintergrund abzugrenzen und somit dessen Kontur festzulegen. Tiefenwerte, die außerhalb eines definierten Bereichs liegen, namentlich Tiefenwerte oberhalb eines bestimmten Wertes, werden dann durch einen Auswertungsalgorithmus per se dem Hintergrund zugeordnet, ohne dass es hierfür noch einer Einbeziehung der Lichtintensitätswertdaten bedürfte. Dieses Verfahren ermöglicht es, die nach dem Stand der Technik üblichen Hintergrundwände überflüssig zu machen.
Einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung liegt ein häufig auftretendes Problem zu Grunde, dass die reale Oberflächenform und eine modellhafte Idealform des Schlachttierkörperobjekts nicht übereinstimmen. Bei Schlachttierkörperhälften ist beispielsweise die spaltseitige Oberfläche in der modellhaften Idealform eine exakte Ebene. Die modellhaften Abstände von Messpunkten basieren auf der modellhaften Idealform. Die Abweichung von realer Oberflächenform und modellhafter Idealform bedingt eine Ungenauigkeit der Aussagekraft der Abstände der Messpunkte im Raum auf der Grundlage der realen Oberflächenform.
Es gehört zu den Vorteilen der Erfindung, dass auch für die Lösung dieses Problems die ohnehin durch die Tiefenkamera bereitstehende Abstandinformation, also der z-Wert der Raumkoordinaten, verwandt werden kann.
Sofern die Areale mit Abweichungen bekannt sind, insbesondere wenn sie anatomisch oder technisch bedingt immer an der gleichen Stelle auftreten, können die Tiefenwerte von Punkten in diesen Arealen von der Bildung der modellhaften Idealoberfläche von vornherein ausgeschlossen oder geringer gewichtet werden. Sofern diese nicht bekannt sind, werden von einer Mehrzahl von Punkten die Punkte detektiert, welche einen, einen definierten Wert übersteigenden Abstand von dem durch die meisten anderen Punkte definierten Idealmodell aufweisen und auf dieser Grundlage ausgeschlossen oder geringer gewichtet werden. Die Modellanpassung und Ausreißerdetektion kann sich dabei bekannter Verfahren bedienen, beispielsweise RANSAC.
Ausgehend von der so gebildeten modellhaften Idealoberflächenform, im Falle einer Schlachttierkörperhälfte von der Ebene, werden die Raumkoordinaten der ermittelten Messpunkte gemäß dem modellhaften Vorwissen über die Ursache der Abweichung auf die ideale Modelloberfläche projiziert. Auf der Basis dieser so gebildeten Raumkoordinaten erfolgt dann die Bestimmung des Abstands der Messpunkte im Raum.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Tiefenkameras als TOF-Kameras (Time Of Flight-Kamera) ausgebildet sind. Eine TOF-Kamera ermöglicht auf an sich bekannte Art und Weise die Ermittlung einer Distanz zwischen ihr und einem erfassten Objekt mittels eines Laufzeitverfahrens.
Hierzu wird das erfasste Objekt mittels eines Lichtpulses angeleuchtet, wobei die Kamera für jeden angeleuchteten Bildpunkt die Zeit ermittelt, welche das Licht zum Objekt hin und von diesem wieder zurück zur Kamera benötigt.
Die Anwendung einer TOF-Kamera ist in mehrerlei Hinsicht von Vorteil. Zum einen weisen TOF-Kameras in der Regel einen einfachen Aufbau auf und können somit verhältnismäßig kostengünstig bereitgestellt werden. Zum anderen können durch TOF-Kameras hohe Bildaufnahmegeschwindigkeiten realisiert werden, indem das gesamte Objekt in einer Aufnahme in sehr kurzer Zeit abgebildet wird. Somit können mittels der TOF-Kameras insbesondere Echtzeitanwendungen realisiert werden.
Darüber hinaus sieht eine vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass diese mindestens eine weitere Tiefenkamera mit einem weiteren Tiefenkameraerfassungsbereich, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts optisch erfassbar ist und in welchem weitere Raumkoordinaten von Bildpunkten, bestehend aus Flächenkoordinaten und einem Tiefenwert, erfassbar sind, wobei die weiteren Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind, aufweist, wobei die Auswertungseinheit mit der weiteren Tiefenkamera verbunden ist und wobei die Auswertungseinheit die durch die weitere Tiefenkamera bereitgestellten Raumkoordinatendaten erfasst und wobei die Raumkoordinatendaten der weiteren Tiefenkamera in dem gemeinsamen Raumkoordinatensystem, zusammen mit den Raumkoordinatendaten der ersten und der zweiten Tiefenkamera, als zusammengefasste Raumkoordinatendaten zusammenfassbar sind.
Die weitere Tiefenkamera kann erfindungsgemäß insbesondere so angeordnet werden, dass durch deren Tiefenkameraerfassungsbereich zusätzliche Flächen an dem Schlachttierkörperobjekt erfasst werden können. In diesem Fall wird mit der Weiterbildung eine Vergrößerung der erfassbaren Bereiche und/oder eine Verbesserung der Auflösung erreichbar.
Des Weiteren kann die Anordnung der weiteren Tiefenkamera derart erfolgen, dass diese, gegenüber der ersten und zweiten Tiefenkamera, das Schlachttierkörperobjekt zwar in dem gleichen Bereich, jedoch in einem anderen Winkel erfasst und somit beispielsweise konkave Ausbildungen, insbesondere bei Schlachttierkörperhälften, erfasst oder besser erfasst werden können. Dies bedeutet, dass sich der Tiefenkameraerfassungsbereich der weiteren Tiefenkamera und der Tiefenkameraerfassungsbereich der ersten oder der zweiten Tiefenkamera zumindest abschnittsweise überschneiden.
Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, die weitere Tiefenkamera derart anzuordnen, dass deren Tiefenkameraerfassungsbereich weitestgehend mit dem Tiefenkameraerfassungsbereich der ersten oder zweiten Tiefenkamera übereinstimmt, wobei die weitere Tiefenkamera jedoch eine höhere Auflösung bietet. Auf diese Weise können beispielsweise besonders relevante Abschnitte des Schlachttierkörperobjekts als Aussschnitte mit einer entsprechend höheren Auflösung erfasst werden.
In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß ebenfalls möglich, eine Vielzahl weiterer Tiefenkameras vorzusehen, um so eine effektive Mehrfacherfassung, insbesondere komplex geformter Schlachttierkörperobjekte, bereitzustellen.
In jedem Fall werden die, durch die weitere Tiefenkamera oder die weiteren Tiefenkameras bereitgestellten, Raumkoordinatendaten erfasst und in dem gemeinsamen Raumkoordinatensystem, zusammen mit den Raumkoordinatendaten der ersten und der zweiten Tiefenkamera, als zusammengefasste Raumkoordinatendaten zusammengefasst und erfindungsgemäß weiterverarbeitet.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht darüber hinaus vor, dass diese mindestens eine weitere Bildkamera mit einem weiteren Bildkameraerfassungsbereich aufweist, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts optisch erfassbar ist und in welchem Lichtintensitätswerte von Bildpunkten und deren Flächenkoordinaten erfassbar sind, wobei die Lichtintensitätswerte und die zugeordneten Flächenkoordinaten als Lichtintensitätswertdaten übertragbar bereitstellbar sind und wobei durch die Positioniervorrichtung die Lage der weiteren Bildkamera relativ zu einer der Tiefenkameras so festgelegt ist, dass sich der weitere Bildkameraerfassungsbereich und der Tiefenkameraerfassungsbereich der Tiefenkamera zumindest teilweise in einem weiteren gemeinsamen Erfassungsbereich überschneiden und wobei die weitere Bildkamera mit der Auswertungseinheit verbunden ist, wobei durch die Auswertungseinheit die, durch die weitere Bildkamera bereitgestellten, Lichtintensitätswertdaten erfassbar und weiterverarbeitbar sind.
Das Erfassen und Weiterverarbeiten der Lichtintensitätswertdaten erfolgt hierbei analog zu den im Anspruch 3 aufgeführten und beschriebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß ist es hierbei ebenfalls möglich, eine Vielzahl weiterer Bildkameras innerhalb der Vorrichtung anzuordnen, um auf diese Weise als besonderen Vorteil alle, an einem Schlachttierkörperobjekt relevanten, Oberflächen durch Bildkameras zu erfassen.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
1 schematische Darstellung mit zwei Tiefenkameras
2 schematische Darstellung mit zusätzlicher Bildkamera
näher erläutert.
Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Vorrichtung zur Vermessung eines Schlachttierkörperobjekts 1 in Form einer Schlachttierkörperhälfte.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur volumetrischen Vermessung einer Schlachttierkörperhälfte weist in einem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine erste Tiefenkamera 2 und eine zweite Tiefenkamera 3 auf.
Die Schlachttierkörperhälfte ist vorliegend zentral zwischen den Tiefenkameras 2 und 3 angeordnet und wird mittels einer Transportvorrichtung (nicht dargestellt) entlang einer Bewegungsachse g_t an den Tiefenkameras 2 und 3 vorbeigeführt. Die Schlachttierkörperhälfte weist ferner eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei es sich bei der ersten Seite vorliegend um eine Spaltseite und bei der zweiten Seite um eine, der Spaltseite gegenüberliegende, Rückseite handelt. Die Spaltseite wird vorliegend durch die Ebenenachse g_C veranschaulicht.
Die Tiefenkameras 2 und 3 weisen jeweils einen Tiefenkameraerfassungsbereich auf, wobei der Tiefenkameraerfassungsbereich der ersten Tiefenkamera 2 durch den Erfassungswinkel α_D1 und der Tiefenkameraerfassungsbereich der zweiten Tiefenkamera 3 durch den Erfassungswinkel α_D2 veranschaulicht werden.
Erfindungsgemäß sind die Tiefenkameras 2 und 3 über eine Positioniervorrichtung 4 derart positioniert, dass sich die Tiefenkameraerfassungsbereiche gegenüberliegen und dass die Tiefenkameras 2 und 3 eine gemeinsame Normale n_D1,2 ausbilden.
Vorliegend sind die Tiefenkameras 2 und 3 ferner besonders vorteilhaft so angeordnet, dass die gemeinsame Normale n_D1,2 senkrecht zur Bewegungsachse g_t der Schlachttierkörperhälfte ausgerichtet ist.
Des Weiteren sind die Tiefenkameras 2 und 3 in den vorliegenden Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 als TOF-Kameras (Time Of Flight-Kameras) ausgebildet.
Die Tiefenkameras 2 und 3 sind erfindungsgemäß mit einer Auswertungseinheit 5 verbunden.
In den Ausführungsbeispielen nach 1 und 2 sind die Tiefenkameras 2 und 3 erfindungsgemäß dazu in der Lage, in dem jeweils zugeordneten Tiefenkameraerfassungsbereich die Oberfläche der ihnen jeweils zugewandten Seite der Schlachttierkörperhälfte, zumindest teilweise, zu erfassen. Dabei wird durch die erste Tiefenkamera 2 vorliegend die Oberfläche auf der ersten Seite der Schlachttierkörperhälfte und somit die spaltseitige Oberfläche erfasst, während durch die zweite Tiefenkamera 3 vorliegend die Oberfläche auf der zweiten Seite der Schlachttierkörperhälfte und somit die rückseitige Oberfläche erfassbar sind.
Innerhalb des jeweiligen Tiefenkameraerfassungsbereichs sind durch die Tiefenkameras 2 und 3 weiterhin Raumkoordinaten von Bildpunkten an der jeweiligen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte erfassbar, wobei sich die Raumkoordinaten jeweils aus Flächenkoordinaten (x, y) und einem Tiefenwert (z) zusammensetzen.
Die erfassten Raumkoordinaten werden durch die Tiefenkameras 2 und 3 an die Auswertungseinheit 5 übertragen.
Die durch die Tiefenkameras 2 und 3 übertragenen Raumkoordinaten werden durch die Auswertungseinheit 5 erfasst und in der Weise weiterverarbeitet, dass die erfassten Raumkoordinaten in einem gemeinsamen Raumkoordinatensystem (nicht dargestellt) zusammengefasst werden. Das gemeinsame Raumkoordinatensystem wird vorliegend durch ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem mit den Richtungsachsen X, Y, Z gebildet, wobei innerhalb des gemeinsamen Raumkoordinatensystems die jeweilige Lage und Ausrichtung der Tiefenkameras 2 und 3 bekannt sind.
Anhand der von den Tiefenkameras 2 und 3 übertragenen Raumkoordinaten wird durch die Auswertungseinheit 5 innerhalb des gemeinsamen Raumkoordinatensystems ein Oberflächenmodell (nicht dargestellt) der Schlachttierkörperhälfte erstellt, wobei die Raumkoordinaten miteinander zu einem virtuellen Netz vermascht werden.
Ausgehend von dem bereitgestellten Oberflächenmodell der Schlachttierkörperhälfte können ferner auf besonders vorteilhafte Art und Weise Volumina der Schlachttierkörperhälfte ermittelt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich eine Bildkamera 6 mit einem Bildkameraerfassungsbereich, vorliegend durch den Erfassungswinkel α_RGB veranschaulicht, auf. Die Bildkamera 6 ist dabei mittels der Positioniervorrichtung 4 insbesondere so positionierbar, dass sich der Bildkameraerfassungsbereich und der Tiefenkameraerfassungsbereich der ersten Tiefenkamera 2 zumindest teilweise überschneiden.
Des Weiteren sind die Bildkamera 6 und die Schlachttierkörperhälfte derart relativ zueinander angeordnet, dass die spaltseitige Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte der Bildkamera 6 zumindest hinreichend zugewandt ist, sodass eine erfolgreiche Erfassung der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte durch die Bildkamera 6 bereitstellbar ist. Dabei ist die Bildkamera 6 vorzugsweise so ausgerichtet, dass deren Normale n_RGB in einem rechten Winkel zur Bewegungsachse g_t der Schlachttierkörperhälfte ausgerichtet ist.
Vorliegend ist die Bildkamera 6 als RGB-Kamera ausgebildet und erfindungsgemäß dazu in der Lage, innerhalb des Bildkameraerfassungsbereichs die spaltseitige Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte zumindest teilweise zu erfassen. Darüber hinaus sind durch die Bildkamera 6 in dem Bildkameraerfassungsbereich Lichtintensitätswerte (g) von Bildpunkten und deren Flächenkoordinaten (x, y) an der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte erfassbar. Die erfassten Lichtintensitätswertdaten und Flächenkoordinaten werden ferner durch die Bildkamera 6 zu Lichtintensitätswertdaten (x, y, g) zusammengefasst und übertragbar bereitgestellt.
Die Bildkamera 6 ist erfindungsgemäß ebenfalls mit der Auswertungseinheit 5 verbunden, wobei die Auswertungseinheit 5 die von der Bildkamera 6 übertragenen Lichtintensitätswertdaten erfasst und weiterverarbeitet. Die Weiterverarbeitung der Lichtintensitätswertdaten durch die Auswertungseinheit 5 erfolgt dabei erfindungsgemäß derart, dass die Auswertungseinheit 5 aus den Lichtintensitätswertdaten der erfassten Bildpunkte definierte Messpunkte P1, P2 an der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte identifiziert. Das Identifizieren von Messpunkten bedeutet in diesem Fall, dass durch die Auswertungseinheit 5, mittels Bildanalyse und Objekterkennung, charakteristische Strukturen an der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte, beispielsweise Muskeln, Fettgewebe oder Knochen erkannt werden. Hierzu werden auf Basis der Lichtintensitätswertunterschiede rechentechnisch unterschiedliche Gewebebereiche detektiert und selektiert, um mittels eines geeigneten Bildverarbeitungsalgorithmus die Konturen von Fleisch, Fett und Knochen zu ermitteln.
Anhand dieser charakteristischen Strukturen werden durch die Auswertungseinheit Punkte ermittelt, deren Lagebeziehung zueinander Aussagen über Quantitäten und Qualitäten der Schlachttierkörperhälfte ermöglichen. Die Flächenkoordinaten dieser Punkte werden durch die Auswertungseinheit vorliegend als Messpunkte P1, P2 festgelegt.
Die Messpunkte P1, P2 befinden sich vorliegend innerhalb des gemeinsamen Erfassungsbereichs der Bildkamera 6 und der ersten Tiefenkamera 2. Somit ist die Auswertungseinheit 5 besonders vorteilhaft dazu in der Lage, den Messpunkten P1, P2 sowohl deren Lichtintensitätswertdaten als auch deren Raumkoordinaten zuzuordnen.
Die identifizierten Messpunkte P1, P2 sind durch die Auswertungseinheit 5 besonders vorteilhaft dem generierten Oberflächenmodell zuordenbar, sodass innerhalb des Oberflächenmodells zusätzlich relevante Gewebebereiche auf der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte dargestellt werden können.
Anhand der zusätzlich darstellbaren Gewebebereiche auf der spaltseitigen Oberfläche der Schlachttierkörperhälfte können ferner auf besonders vorteilhafte Art und Weise Teilvolumina der Schlachttierkörperhälfte ermittelt werden. Hierzu werden in der Auswertungseinheit 5 geometrische Modelle hinterlegt, welche eine Abhängigkeit der Gewebebereichsabmessungen relativ zu dem Gesamtvolumen der Schlachttierkörperhälfte beinhalten. Diese geometrischen Modelle werden dem jeweils vermessenen Gewebebereich zugeordnet und anschließend aus den zugeordneten Daten das zu erwartende Teilvolumen des jeweils relevanten Gewebebereichs ermittelt.
Auf diesem Weg kann auf besonders einfache und darüber hinaus kostengünstige Art und Weise eine genauere Vorhersage über das zu erwartende Schlachtvolumen der vermessenen Schlachttierkörperhälfte getroffen werden, als dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist.
Bezugszeichenliste

1: Schlachttierkörperobjekt
2: erste Tiefenkamera
3: zweite Tiefenkamera
4: Positioniervorrichtung
5: Auswertungseinheit
6: Bildkamera
n_D1,2: gemeinsame Normale der ersten und zweiten Tiefenkamera
n_C: Normale Schlachttierkörperhälfte
g_C: Ebenenachse Schlachttierkörperhälfte
g_t: Bewegungsachse Schlachttierkörperhälfte
n_RGB: Normale Bildkamera
α_RGB: Erfassungswinkel Bildkamera
α_D1: Erfassungswinkel erste Tiefenkamera
α_D2: Erfassungswinkel zweite Tiefenkamera
P₁: erster Messpunkt
P₂: zweiter Messpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004047773 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur volumetrischen Vermessung eines Schlachttierkörperobjekts (1), aufweisend eine erste Tiefenkamera (2) mit einem ersten Tiefenkameraerfassungsbereich, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts (1) auf einer ersten Seite optisch erfassbar ist und in welchem Raumkoordinaten von Bildpunkten auf der ersten Seite des Schlachttierkörperobjekts (1), bestehend aus Flächenkoordinaten und einem Tiefenwert, erfassbar sind, wobei die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind, und aufweisend eine zweite Tiefenkamera (3) mit einem zweiten Tiefenkameraerfassungsbereich, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts (1) auf einer zweiten Seite optisch erfassbar ist und in welchem Raumkoordinaten von Bildpunkten auf der zweiten Seite des Schlachttierkörperobjekts (1), bestehend aus Flächenkoordinaten und einem Tiefenwert, erfassbar sind, wobei die Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind, und aufweisend eine Positioniervorrichtung (4) zur Positionierung der ersten Tiefenkamera (2) relativ zu der zweiten Tiefenkamera (3), wobei durch die Positionierung die Tiefenkameraerfassungsbereiche zueinander festgelegt sind, und aufweisend eine Auswertungseinheit (5), wobei die Auswertungseinheit (5) mit der ersten Tiefenkamera (2) und der zweiten Tiefenkamera (3) verbunden ist und wobei die Auswertungseinheit (5) die durch die erste Tiefenkamera (2) und die zweite Tiefenkamera (3) bereitgestellten Raumkoordinatendaten erfasst und wobei die Raumkoordinatendaten der ersten Tiefenkamera (2) und die Raumkoordinatendaten der zweiten Tiefenkamera (3) in einem gemeinsamen Raumkoordinatensystem als zusammengefasste Raumkoordinatendaten zusammenfassbar sind und wobei aus den zusammengefassten Raumkoordinatendaten ein Oberflächenmodell des Schlachttierkörperobjekts (1) bereitstellbar ist und wobei aus dem Oberflächenmodell ein Volumen des Schlachttierkörperobjekts (1) berechenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das in der Auswerteeinheit (5) ein geometrisches Modell hinterlegt ist und wobei aus den Raumkoordinatendaten Messpunkte an dem Abschnitt der Oberfläche der ersten oder zweiten Seite des Schlachttierkörperobjekts (1) identifizierbar sind und wobei die identifizierten Messpunkte definierten Punkten des geometrischen Modells zuordenbar sind und wobei unter Einbeziehung der Raumkoordinaten der identifizierten Messpunkte, ein Teilvolumen des Schlachttierkörperobjekts (1) berechenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Bildkamera (6) mit einem Bildkameraerfassungsbereich aufweist, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts (1) optisch erfassbar ist und in welchem Lichtintensitätswerte von Bildpunkten und deren Flächenkoordinaten erfassbar sind, wobei die Lichtintensitätswerte und die zugeordneten Flächenkoordinaten als Lichtintensitätswertdaten übertragbar bereitstellbar sind und wobei durch die Positioniervorrichtung (4) die Lage der Bildkamera (6) relativ zu der ersten Tiefenkamera (2) so festgelegt ist, dass sich der Bildkameraerfassungsbereich und der Tiefenkameraerfassungsbereich der ersten Tiefenkamera (2) zumindest teilweise in einem gemeinsamen Erfassungsbereich überschneiden und wobei die Bildkamera (6) mit der Auswertungseinheit (5) verbunden ist, wobei die Auswertungseinheit (5) die durch die Bildkamera (6) bereitgestellten Lichtintensitätswertdaten erfasst und wobei aus den Lichtintensitätswertdaten Messpunkte (P1, P2) an dem Abschnitt der Oberfläche der ersten Seite des Schlachttierkörperobjekts (1) identifizierbar sind und wobei die Lichtintensitätswertdaten und die Raumkoordinatendaten der ersten Tiefenkamera (2) anhand übereinstimmender Flächenkoordinaten zuordenbar sind und wobei die zugeordneten Lichtintensitätswertdaten und Raumkoordinatendaten als Datentupel bereitgestellt werden und wobei die identifizierten Messpunkte (P1, P2) dem Oberflächenmodell des Schlachttierkörperobjekts (1) zuordenbar sind und wobei aus dem Oberflächenmodell, unter Einbeziehung der Raumkoordinaten der identifizierten Messpunkte (P1, P2), ein Teilvolumen des Schlachttierkörperobjekts (1) berechenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildkamera (6) als Farbwertkamera ausgebildet ist und dass die Lichtintensitätswerte separat nach Farbkanälen erfassbar sind, wobei die Lichtintensitätswerte separat nach Farbkanälen in den Lichtintensitätswertdaten vorliegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schlachttierkörperobjekt um eine Schlachttierkörperhälfte handelt, welche eine Spaltseite aufweist, dass es sich bei dem Abschnitt der Oberfläche der ersten Seite um die Oberfläche der Spaltseite handelt und dass mit dem Bildkameraerfassungsbereich und dem ersten Tiefenkameraerfassungsbereich jeweils die Oberfläche der Spaltseite der Schlachttierkörperhälfte optisch erfassbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefenwert aus den jeweils ermittelten Raumkoordinaten zur Identifizierung eines Messpunktes (21, 22) an dem Abschnitt der Oberfläche der ersten Seite des Schlachttierkörperobjekts (1) verwendbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefenwert aus den jeweils ermittelten Raumkoordinaten einer Mehrzahl von Punkten auf einem der Abschnitte der Oberfläche eines Schlachttierkörperobjekts für die Ermittlung einer modellhaften Idealoberflächenform verwendbar ist und dass der Abstand identifizierter Messpunkte (P₁, P₂) im Raum auf der Grundlage eines Tiefenwertes, der der modellhaften Idealoberflächenform entspricht, ermittelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefenkameras (2, 3) als TOF-Kameras ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine weitere Tiefenkamera mit einem weiteren Tiefenkameraerfassungsbereich, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts (1) optisch erfassbar ist und in welchem weitere Raumkoordinaten von Bildpunkten, bestehend aus Flächenkoordinaten und einem Tiefenwert, erfassbar sind, wobei die weiteren Raumkoordinaten als Raumkoordinatendaten übertragbar bereitstellbar sind, aufweist, wobei die Auswertungseinheit (5) mit der weiteren Tiefenkamera verbunden ist und wobei die Auswertungseinheit (5) die durch die weitere Tiefenkamera bereitgestellten Raumkoordinatendaten erfasst und wobei die Raumkoordinatendaten der weiteren Tiefenkamera in dem gemeinsamen Raumkoordinatensystem, zusammen mit den Raumkoordinatendaten der ersten und der zweiten Tiefenkamera (2, 3), als zusammengefasste Raumkoordinatendaten zusammenfassbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine weitere Bildkamera mit einem weiteren Bildkameraerfassungsbereich aufweist, in welchem ein Abschnitt einer Oberfläche des Schlachttierkörperobjekts (1) optisch erfassbar ist und in welchem Lichtintensitätswerte von Bildpunkten und deren Flächenkoordinaten erfassbar sind, wobei die Lichtintensitätswerte und die zugeordneten Flächenkoordinaten als Lichtintensitätswertdaten übertragbar bereitstellbar sind und wobei durch die Positioniervorrichtung (4) die Lage der weiteren Bildkamera relativ zu einer der Tiefenkameras so festgelegt ist, dass sich der weitere Bildkameraerfassungsbereich und der Tiefenkameraerfassungsbereich der Tiefenkamera zumindest teilweise in einem weiteren gemeinsamen Erfassungsbereich überschneiden und wobei die weitere Bildkamera mit der Auswertungseinheit (5) verbunden ist, wobei durch die Auswertungseinheit (5) die, durch die weitere Bildkamera bereitgestellten, Lichtintensitätswertdaten erfassbar und weiterverarbeitbar sind.