DE2728717A1 - Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien bestimmung von qualitaetsmerkmalen eines pruefobjektes der fleischwaren-kategorie, insbesondere eines schlachttierkoerpers, teilen davon oder eines im wesentlichen daraus bestehenden produktes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur beruehrungsfreien bestimmung von qualitaetsmerkmalen eines pruefobjektes der fleischwaren-kategorie, insbesondere eines schlachttierkoerpers, teilen davon oder eines im wesentlichen daraus bestehenden produktes

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Description

Anlage zum Patentgesuch der H 77/50
Pfister-Waagen GmbH, Augsburg Gr/Wr
vom 27. Juni 1977
Verfahren und Vorrichtung zur berührungsfreien Bestimmung von Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwaren-Kategorie, insbesondere eines Schlachttierkörpers, Teilen davon oder eines im wesentlichen daraus bestehenden Produktes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur berührungsfreien Bestimmung von Qualitätsmerkmalen eines PrüfObjektes der Fleischwaren-Kategorie, insbesondere eines Schlachttierkörpers, Teilen davon oder eines im wesentlichen daraus bestehenden Produktes.
Auch betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind bereits Verfahren und Geräte zur Bestimmung des Zuscandes von bestimmten Nahrungsmittelproben bekannt, beispielsweise zur Bestimmung des Frischezustandes von Fischen, bei welchen das Verhältnis der elektrischen Widerstände eines Fisches, beispielsweise für zwei verschiedene Meßfrequenzen ermittelt wird.
Ein anderes, nach einem ähnlichen physikalischen Prinzip arbeitendes Verfahren ist mit der DOS 2 007 964 bekanntgeworden, dessen Grundlage das Abhängigkeitsverhältnis zwischen dem Frischezustand von Nahrungsmitteln und deren elektrischen Eigenschaften bzw. zwischen dem Frischezustand und einer
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Kombination verschiedener elektrischer Eigenschaften der betreffenden Nahrungsmittel bildet.
Bei den hierbei in Frage kommenden Nahrungsmitteln handelt es sich gemäß dieser Veröffentlichung um Fisch, Fleisch, Geflügel, Gemüse, Früchte sowie eine Anzahl anderer Nahrungsmittel, sofern diese eine Zellstruktur aufweisen, wie beispielsweise Milch und Eier. Außerdem um flüssige Nahi-ungsmittel, wie beispielsweise alkoholische Getränke.
Bei dem bekannten Verfahren wird das Prüfobjekt manuell oberflächig mit einem Sondenkopf abgetastet, welcher mit kreisförmigen ineinander konzentrisch angeordneten Elektroden ausgestattet ist. Gemessen werden u.a. die relative Dielektrizitätskonstante, oder der spezifische Widerstand der Probe. Mit dem Gerät soll die Aufgabe gelöst werden, eine Qualitätskontrolle von Nahrungsmitteln, beispielsweise zur Ermittlung des Frischezustandes, billig und schnell sowie ohne Entnahme einer Probe durchzuführen.
Weiterhin sind verschiedene andere Verfahren und Vorrichtungen, beispielsweise zur Bestimmung des Volumengewichtes von Fleischwaren und/oder zur Bestimmung von deren Fettgehalt, bekanntgeworden. (z.B. DAS 1 598 und DAS 1 937 573.)
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Bei diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen wird nach Entnahme einer Probe, zum Beispiel bei Fleisch- und Wurstmassen diese bis zu einem vorgegebenen Raumfüllungsgrad zusammengepreßt, das Volumen gemessen, die Probe gewogen und durch Vergleich von Gewicht und Volumen deren Fettgehalt ermittelt.
Solche bekannten Prüfverfahren und Vorrichtungen haben den Nachteil gemeinsam, daß sie nur bei inniger Berührung mit dem Prüfobjekt oder Teilen desselben durchgeführt v/erden können, oder daß die Entnahme einer nach der Prüfung zu verwerfenden Probe aus den Nahrungsmitteln unumgänglich ist. Bei Anwendung von Sonden, welche beispielsweise mit der Oberfläche des Prüfobjektes in definierten elektrischen Kontakt gebracht oder in Form von Nadeln in die Tiefe des Objektes eingestochen werden müssen, wird als besonderer Nachteil empfunden, daß einerseits derartige Apparate oder Apparateteile vor und nach jeder Benutzung sorgfältigst gereinigt werden müssen, und daß dennoch andererseits der Kontakt zwischen Sonde und Prüfobjekt einen Unsicherheitsfaktor darstellt, welcher auch bei größter Sorgfalt nicht mit Sicherheit unter Kontrolle zu bringen ist. Daher ist das Ergebnis nicht frei von Fehlern: und Risiken und liefert bestenfalls punktuelle, und dabei noch ungenaue, weil von der Manipulation abhängige Einzelwerte.
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Bedauerlicherweise wird auch sonst bei Nahrungsmitteln, trotz des Bestehens von Vorschriften über eine Güte-Klassifizierung, die Einstufung in die verschiedenen Güteklassen zwar von Fachleuten, jedoch nach subjektivem Ermessen innerhalb weiter Ermessensspielräume individuell und daher unterschiedlich gehandhabt. Dies führt in der Praxis immer wieder zu wirtschaftlich verlustreichen Divergenzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, den Stand der Technik durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zu verbessern, v/elche es gestatten, die Bestimmung von definierten Qualitätsmerkmalen eines im weitesten Sinne aus dem Bereich der Nahrungsmittel stammenden PrüfObjektes, insbesondere der Fleischwarenkategorie, berührungsfrei und vor allen Dingen ohne Entnahme von Proben und deren Verarbeitung während des Prüfvorganges durchzuführen. Auch soll die Durchführung schnell und unkompliziert sein. Sie soll darüberhinaus den Ausbau des Prüfverfahrens sowie der Vorrichtung zum vollautomatischen Ablauf gestatten, um frei von subjektiven ErmessensSpielräumen zu werden und zu einem reproduzierbaren, möglichst fehlerfreien Ergebnis zu führen.
Mit der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die vom Objekt oder mindestens von einem Feld des Objektes
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ausgehende, emittierte oder reflektierte Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich des Lichtes, mindestens teilweise erfaßt und in Bezug auf definierte physikalische Strahlungswerte, vorzugsweise die Wellenlänge und/oder die Intensität und/oder die Polarisation ausgewertet wird.
In Ausgestaltung des Verfahrens können dabei definierten Werten und Referenzwerten Toleranzbereiche zugeordnet sein, wodurch innerhalb eines vorbestimmten ToleranzSpielraumes Wertbereiche und/oder Referenzwertbereiche eingeschlossen werden. Die Größe eines derartigen ToleranzSpielraumes wird von Fall zu Fall je nach Probenart, Qualitätsmerkmal und Anforderung von besonders geschultem Personal oder Aufsiehtsor^anen vorzubestimmen sein, oder nach der Erfahrung als statistischer Mittelwert aus einer Vielzahl von Ergebnissen ermittelt werden.
Im Weiteren kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren so vorgegangen werden, daß der durchschnittliche, repräsentative Mittelwertsbetrag eines bestimmten Strahlungswertes für das Objekt bzw. das Feld ermittelt wird.
Jedoch kann auch insbesondere im Falle erhöhter Anforderungen an das Ergebnis, so verfahren werden, daß spezifische Strahlungswerte oder Strahlungswertbereiche unterschiedlicher Teile des Objektes bzw. des Feldes ermittelt werden.
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Vorzugsweise werden dabei die bestimmten Meßwerten oder Meßwertbereichen zugeordneten Teile des Objektes beziehungsweise des Feldes ermittelt und deren Flächen summiert.
Und weiter werden in Ausgestaltung des Verfahrens die einem bestimmten Meßv/ert oder Meßwertbereich zugeordneten Flächen mit der Surane der einem anderen Meßv/ert oder Meßwertbereich zugeordneten Flächen verglichen.
In vielen Fällen wird es auch von Vorteil sein, von der alternativen Maßnahme Gebrauch zu machen, daß ein ermittelter Wert oder Wertbereich mit mindestens einem vorgegebenen Referenzwert oder Referenzvertbereich verglichen wird.
Um dieses Vorgehen in sinnvoller Weise zu ermöglichen, ist beispielsweise mit den Verfahren vorgesehen, daß ein Referenzwert oder Referenzwertbereich durch Messung einer vonfeinem Referenzfeld ausgehenden Strahlung ermittelt wird. Dies kann vorzugsweise so durchgeführt werden, daß als Referenzfeld eine die Konturen des Objektes überragende Hintergrundfläche, oder eine Unterlage, oder eine da: zu messende Feld umgrenzende Maske verwendet wird.
Dabei ist es weiter im Sinne der Erfindung zweckmäßig, definierten Qualitätsmerkmalen des Objektes definierte Referenz oder Referenzwertbereiche zuzuordnen.
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Eine praktische Art der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß das Objekt mit einer Strahlung definierter Art, vorzugsweise mit Licht bestrahlt wird, daß von dem Objekt mit optischen Mitteln ein Bild entworfen wird, und daß die Strahlung des Bildes in Bezug auf definierte physikalische Strahlungswerte oder Strahlungswertbereiche erfaßt und ausgewertet wird.
Hierbei wird es in einer überwiegenden Zahl der praktischen Fälle ausreichend sein, daß als eine definierte Art einer Strahlung, vorzugsweise einer Lichtstrahlung, deren Farbspektrum und/oder Helligkeit und oder Polarisation gewertet wird.
Eine andere, ebenfalls praktikable und vorteilhafte Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß das Objekt mit einem vorzugsweise fokussierten, beweglichen Abtaststrahl, vorzugsweise nach Linien oder Rastern abgetastet wird. Hierfür kann man beispielsweise den Abtaststrahl einer handelsüblichen Lichtkanone mit der Ablenkungscharakteristik, beispielsweise eines Zeilenrasters verwenden, um auf dem Objekt oder Objektfeld im Verlaufe des Zeilenrasters eine Vielzahl von Lichtpunkten verschiedener Helligkeit zu erzeugen, deren Helligkeitswerte von einem Detektor aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt werden.
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Es kann aber auch in besonderen Fällen möglich sein, daß als emmittierte Strahlung des Objektes dessen Wärmestrahlung verwendet wird.
Wenn man unter anderem physikalisch von dem Phänomen Gebrauch macht, daß der Gradient einer Temperaturänderung, beispielsv/eise einer Temperaturabnahme, bei unterschiedlicher Beschaffenheit von Zellengruppen im Prüfobjekt unterschiedliche Werte erreicht, dann ist es dadurch möglich, beispielsweise Fettgewebe von Fleisch- oder Muskelgewebe mit Hilfe der emittierten Wärmestrahlung eines entsprechenden Objektes zu unterscheiden, wenn das Objekt gleichzeitig einer Temperaturänderung unterworfen wird. Möglicherweise können dabei auch krankhafte Veränderungen von Gewebepartien erkannt und lokalisiert werden.
Im Sinne der Erfindung kann bei einer wirtschaftlichen Ausführung derselben als eine bevorzugte Strahlung das Licht in weitesten Sinne, und vorzugsweise können dabei verschiedene Arten von Licht verwendet werden.
So kann beispielsweise in Fällen der Ermittlung des Frischezustandes die Ausleuchtung des Objektes mit monochromatischem Licht, das heißt mit einem definierten Wellenbereich aus dem Spektrum des elektromagnetischen Lichtwellenbereiches oder mit polarisiertem Licht, das heißt mit Licht, welches nur in einer bevorzugten Ebene des elektromagnetischen Feldes schwingt, oder mit Licht
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von unterschiedlicher Helligkeit, das heißt von verschiedener Intensität, gegebenenfalls nacheinander zu einer Reihe einander in der Aussage stützender Bewertungen mit Absolutcharakter führen. Besonders vorteilhaft sind hierfür
desy Vergleichsmessungen in verschiedenen Wellenbereichen ^Lichtes. Bei den unterschiedlichen Qualitätsmerkmalen, welche durch die Erfindung ermittelt werden sollen, kommt beispielsweise bei der Kategorisierung einer Schweinehälfte dem sogenannten Fleisch/Fett-Verhältnis eine bevorzugte Bedeutung zu.
Ein weiteres, für die Bedeutung der Erfindung wesentliches Qualitätsmerkmal ist der Frischezustand.
Als weiteres Qualitätsmerkmal, beispielsweise bei der Beurteilung bestimmter Fleischsorten wie zum Beispiel Hühnerfleisch, Kalbfleisch etc. ist die Farbtönung des Prüfobjektes von Bedeutung.
Und schließlich ist ein weiteres, zumindest hilfsweise in Betracht zu ziehendes Qualitätsmerkmal die geometrische Abmessung des Objektes, welche mindestens in einer Betrachtungsebene, gegebenenfalls in zwei Betrachtungsebenen ermittelt wird.
Dabei kann so vorgegangen werden, daß zur Erfassung der Abmessungen die Konturen des Objektes auf optischem Wege er-
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-gefaßt und mittels an sich bekannter elektronischer Umwandlungsund Übertragungsmittel auf einen beliebigen Informationsträger aufgezeichnet werden.
Bei weiterer Ausgestaltung dieser Maßnahme kann so vorgegangen werden, daß aus der Abbildung der Kontur der Inhalt der von dieser umschlossenen Fläche errechnet wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt ein Gerät zur Erzeugung eines vorzugsweise hochfrequenten Abtaststrahles, beispielsweise eine Lichtkanone, mit einer ansteuerbaren Einrichtung zur Ablenkung des Strahles in zwei Ebenen, vorzugsweise in Form von Zeilenrastern, sowie mindestens einen Detektor für die Ermittlung des Heliigkeitswertes der vom Objekt reflektierten Lichtpunkte, sowie eine elektronische Einrichtung zur Umwandlung der Helligkeitswerte in elektrische Signale, einen Wandler zur Umsetzung der elektrischen Signale in digitale elektronische Signale, vorzugsweise in Impulse zur Eingabe in einen Rechner, ferner eine Rechner- und Speichereinheit sowie mindestens eine an den Rechner angeschlossene Signal-Ausgabe-Einheit.
In vorzugsweiser Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Rechnereinheit mit einem Ausgang für ein Steuersignal ausgestattet, welcher mit der Steuerung der Ablenkeinrichtung in Wirkverbindung steht.
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Mit dieser Einrichtung ist es möglich, dem Helligkeitswert eines Lichtpunktes dessen Ort im Feld zuzuordnen und damit ein imaginäres Bild des Prüfobjektes oder Objektfeldes zu erfassen und das erfaßte Bild in der Rechnereinheit zu speichern. Mit einem entsprechenden Rechnerprogramm ist man damit in der Lage, beispielsweise verschiedenen Helligkeitswerten oder Helligkeitswertbereichen entsprechende Flächen oder Teil flächen des Objektes zu ermitteln, diese zu summieren und miteinander zu vergleichen.
Wenn beispielsweise das abgetastete Prüfobjekt aus Fettanteilen und Fleischanteilen besteht, dann kann auf diese Weise durch Auswertung solcher optisch-elektronischer Signale das Flächenverhältnis von Fett und Fleisch, das sogenannte Fett/Fleischverhältnis exakt ermittelt werden.
Bei der vorbeschriebenen Apparatur ist es zur Erzielung einwandfreier Werte wesentlich, daß sowohl das Meßobjekt als auch zumindest der optische Teil der Apparatur in einem abgedunkelten Raum, vorzugsweise mit nichtreflektierenden Wänden angeordnet sind.
Im anderen Falle würde sich durch Fremdlichteinfall oder Streulichtreflektion eine Verfälschung der Ergebnisse nicht mit Sicherheit ausschließen lassen.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung kann anstelle des, oder zusätzlich zu dem Helligkeits-Detektor die Anordnung
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weiterer Detektoren zur Erfassung von Farbtönen und deren Umwandlung in elektrische Signale vorgesehen sein·
In vielen Fällen ist es für einen durch Farbwerte gekennzeichneten Zustand der Probe, woraus auf Qualitätsmerkmale, beispielsweise hinsichtlich des Frischezustandes geschlossen werden kann, von Bedeutung, das Objekt über einen Farbdetektor in einem bevorzugten Bereich des Spektrums zu betrachten.
Um dies zu ermöglichen, ist bei der Vorrichtung in weiterer Ausgestaltung zwischen Abtaststrahl und Objekt mindestens ein Farbfilter angeordnet. Es können auch mehrere Farbfilter austauschbar angeordnet sein, wobei die einzelnen Farbfilter hinsichtlich der Abgrenzung im Farbspektrum vorzugsweise aufeinander abgestimmt sind.
Eine gegenüber der vorstehend beschriebenen Vorrichtung modifizierte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine definierte Lichtquelle für die Ausleuchtung des Objektes bzw. des Objektfeldes, vorzugsweise mit einer Optik zur Strahlenlenkung und -bündelung, ferner eine elektrooptische Einrichtung zur Messung von Helligkeits- und/oder Farbtonwerten, vorzugsweise eine an sich bekannte Kamera vom Vidikon-Typ mit einem Ausgang für Bildsignale sowie mit einem anschließenden elektronischen Teil mit Signalumwandler-, Rechen-, Ausgabe- und Steuereinheit etwa analog dem elektronischen Teil der vorstehend beschriebenen Vorrichtung,
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Auch diese Vorrichtung, welche in Funktion und Aufbau, beispielsweise einer Fernseh-Aufnahmekamera entspricht, kann mit Vorteil mindestens ein Farbfilter zwischen Lichtquelle und Objekt aufweisen.
Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung aber auch ein Farbfilter zwischen Objekt und Kamera aufweisen.
Bei einer solchen Anordnung kann es von Vorteil sein, eine Anzahl mehrererer Farbfilter austauschbar anzuordnen und vorzugsweise mit einer motorischen Fernbedienung auszustatten.
Und schließlich kann das Aufnahmegerät eine Farbkamera, vorzugsweise des vidio-elektronisehen Typs sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungen, welche lediglich als Beispiel dienen mit Bezug auf beigefügte Zeichnungen beschrieben, welche im einzelnen zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung der Abtastung des Objektes mit einem Abtaststrahl und Empfang der Helligkeitswerte durch einen Hell/Dunkel-Empfänger,
Fig. 2 eine Anordnung mit einer Lichtquelle und einer Vidio-Kamera,
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Flg. 3 ein Blockschaltbild der Anordnung nach Fig. 1 mit elektronischer Auswerteinrichtung,
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Anordnung nach Fig. 2 mit der elektronischen Steuerungs- und Auswerteinrichtung,
Fig. 5 die Darstellung eines Prüfobjektes in Draufsicht.
In Fig. 1 befindet sich das zu bestimmende Objekt 1, beispielsweise ein Fleischstück, auf einer neutralen Unterlage 2 in Meßbereitschaft. Das Objekt 1 wird von einer Lichtkanone 3 mit einem Lichtstrahl 4 angestrahlt. Dieser erzeugt auf der Oberfläche des Objektes 1 den Lichtpunkt 5. Die Lichtkanone 3 ist mit einem Ablenkspulenpaar 6 ausgestattet, welches den Abtaststrahl 4 in zwei Ebenen derart ablenkt, daß dieser ein Bewegungsmuster in Form von einem Zick-Zack-Zeilenraster beschreibt, wie dies an sich bekannt ist. Die Steuerung der Ablenkspulen geschieht durch Ansteuerung des Spuleneinganges 7, dessen Wirkungsverbindung 8 mit der Steuereinheit 9 aus dem Blockschaltbild Fig. 3 im einzelnen hervorgeht. Die Anordnung nach Fig. 1 umfaßt weiter den Hell/Dunkel-Detektor 10, welcher beispielsweise mit einer selen-beschichteten Empfängerplatte 11 ausgestattet ist. Der optische Strahlengang 12, 13 zwischen dem Lichtpunkt 5 und der Empfängerplatte wird durch eine optische Einrichtung 14 hindurchgeleitet,
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welche den Lichteinfall der Reflektion des Lichtpunktes 5 auf den Hell/Dunkel-Detektor 10 bündelt und dadurch optisch verstärkt. Diese optische Einrichtung 14 besteht beispielsweise aus einer Mehrzahl von zu einem Objektiv zusammengefaßten Linsen mit definierter, bzw. mit einstellbarer Brennweite, wie dies an und für sich aus dem Stand der Technik der fotografischen Aufnahmetec.hnik im weitesten Sinne bekannt ist. Der Ausgang 15 des Hell/Dunkel-Detektors 10 steht in Wirkungsverbindung mit der im Blockschildschaltbild Fig. 3 dargestellten elektronischen Steuer- und Rechnereinheit 18, und insbesondere über die Wandlereinheit 16. Die Verbindung zwischen dem Aus gang 15 des Hell/Dunkel-Detektors 10 und dem Wandler 16 ist mit 17 bezeichnet. Der Wandler 16 steht seinerseits mit der Recheneinheit 18 durch den Anschluß 19 in Wirkungsverbindung. Mit der Rechnereinheit 18, welche gleichzeitig als integrierte Einheit die Speichereinheit in sich aufnimmt, ist einerseits die Steuerung 9 für die Ansteuerung der Ablenkspulen 6 durch die Steuerleitung 20 verbunden und andererseits die Ausgabeeinheit 21 mit der Verbindung 22.
Die Arbeitsweise und Funktion dieser Apparatur gemäß Fig. 1 und Blockschaltbild Fig. 3 ist folgende:
Als Voraussetzung der Erläuterung dieser Funktion wird beispielsweise die Aufgabe vorausgesetzt, das Fett/Fleisch-Ver-
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hältnis eines Objektes 1 zu ermitteln. Das Objekt 1 ist in diesem Beispiel ein Schweinekotelett. Es besteht gemäß Darstellung in Fig. 5 aus im wesentlichen geschlossenen Fettpartien 30 und mehr oder weniger zerklüfteten Fleischpartien 31, welche eine etwas hellere, mit Fettanteilen durchsprenkelte innere Fleischpartie 32 einschließen, sowie einer Knochenpartie 33 und einer Schwarte 34.
Dieses Prüfobjekt wird gemäß Fig. 1 von der Lichtkanone mit dem Lichtpunkt 5 nach einem Zeilenraster abgetastet, wobei die Führung des Lichtstrahles 4 mit Hilfe des Ablenkmechanismus des Ablenkspulenpaares 6, gesteuert von der Steuereinheit 9, abgetastet wird. Dabei ist die Intensität des Lichtstrahles 4 am Ursprung immer gleich. Dagegen ist die Intensität der Reflektion durch die Unterschiede in der Beschaffenheit der Oberfläche des Prüfobjektes 1 verschieden. Dadurch erscheint die Reflektion der einzelnen Lichtpunkte je nach Auftreffort heller oder dunkler. Diese Lichtpunkte werden mit Hilfe der Optik 14 auf die Empfangsfläche 11 des Hell/Dunkel-Detektors 10 projiziert und mit Hilfe dieses Gerätes nach Maßgabe ihres Helligkeitswertes in elektrische Signale, beispielsweise unterschiedliche Spannungen umgewandelt. Diese erscheinen am Ausgang 15 des Detektors 10 und werden über die Verbindungsleitung 17 in den Wandler 16 eingegeben. Dieser Wandler 16 wandelt die elektrischen Signale vorzugs-
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weise in Impulse von unterschiedlicher Frequenz um, welche mit der Verbindung 19 in den Rechner 18 eingespeist werden. In den Rechner 18 werden gleichzeitig von der Steuerung 9 über die Verbindung 20 die jedem Lichtpunkt zugehörigen Positionen des Lichtpunktes auf dem Objekt 1 aufgegeben, so daß in der Rechnereinheit 18 ein imaginäres Bild des Objektes 1, bestehend aus Lichtimpulsen und zugeordneten elektrischen Orientierungsdaten empfangen wird.
Mit Hilfe einer Programmeingabeeinheit 23, welche über die Wirkverbindung 24 mit der Rechnereinheit 18 in Verbindung steht, können dem Rechner 18 verschiedne Programme eingegeben werden, woraus dieser in Auswertung der empfangenen elektrischen Signale und Orientierungsdaten in die Lage versetzt wird, beispielsweise die den Fettpartien 30 zugeordneten helleren Flächen zu summieren, ebenso die den Fleischpartien 31 zugeordneten dunkleren Flächen zu summieren und die Flächen—Summen miteinander zu vergleichen, und beispielsweise direkt in Prozenten auszudrücken.
Diese Angabe kann in der Ausgabe 21 in Form von Ziffern, beispielsweise in Prozentwerten angezeigt werden, sie kann aber auch auf ein Druckwerk, auf Lochstreifen oder auf sonstige Datenträger weiter übertragen werden, oder es können absolute Werte der Flächen errechnet werden.
Der Grad der Auswertung im Rechnungswege sowie die Feinheit der punktförmigen Auflösung der gesamten Objektfläche ist dabei
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keiner Begrenzung unterworfen.
Eine im wesentlichen ähnliche, jedoch funktionell alternativ ausgestaltete Vorrichtung zeigt Fig. 2. Dabei wird das Objekt auf der Unterlage 2 von einer Lichtquelle 30 angestrahlt, deren Licht durch die optische Einrichtung 31 auf das Objekt 1 konzentriert wird. Der Strahlengang des auf das Objekt 1 auftreffenden Lichtes ist mit 32 angedeutet. Die von dem Objekt emittierte Strahlung 55 wird durch die Optik 33 von geeigneter, gegebenenfalls veränderlicher Brennweite auf das Bildfeld 34 der Fotokathode einer Aufnahmeröhre 35 (ikonoskop) projiziert und damit ein Abbild hergestellt. Dieses Abbild ist mit der Ziffer 36 angedeutet. Es wird mit Hilfe eines feinen Elektronenstrahles in bekannter Weise zeilen- und bildweise abgetastet. Die Strahlführung erfolgt in ebenfalls an sich bekannter Weise durch die Magnetfelder zweier senkrecht zueinander stehender Ablenk-Spulenpaare 37, die von sägezahnformigen Ablenkströmen durchflossen werden. Die Kamera 35 wandelt die Helligkeitswerte des Bildes 36 in elektrische Spannungs-Signale um, welche am Ausgang 38 in die Steuerleitung 39 eingespeist werden. Diese steht gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 4 mit dem Wandler 46 in Wirkverbindung. Dieser Wandler 46 wandelt die erhaltenen elektrischen Signale beispielsweise Trequenzimpulse um. Diese werden dem Rechner 48
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aufgegeben und dort den Rückmeldungs-Steuerungsimpulsen zugeordnet, welche aus der Koppelung der Steuerung des Abtaststrahles der Kameraröhre 35 erhalten werden. Die Wirkverbindung der Steuereinheit, welche im vorliegenden Falle mit der Rechnereinheit 48 als Ganzes integriert ist, zur Lenkung und Führung des Strahles mit Hilfe der Ablenk-Spulenpaare 37 erfolgt durch die Steuerleitung 40 zum Eingang 56 der Röhre 35.
Die weitere Funktion des Rechners 48 entspricht im wesentlichen der bereits mit dem Blockschaltbild gemäß Fig. 3 beschriebenen Rechnereinheit 18. Demzufolge hat auch die Rechnereinheit 48 eine Ausgabeeinheit 49 und eine Programmeingabeeinheit 50.
Für die Eingabe eines Referenzwertes, beispielsweise aus einem Datenträger, ist die Eingabeeinheit 51 vorgesehen. Sie kann aus einem Plattenspeicher, einem Bandspeicher oder einem Lochstreifenspeicher bestehen. Aber sie kann auch alternativ ein integrierender Bestandteil der Rechnereinheit bzw. der Rechner-Speicher-Einheit sein.
Wie man aus der schematischen Darstellung der Blockschalbilder Fig. 3 und Fig. 4 weiter erkennt, können in den Gang des Elektronenstrahles 4 bzw. des optischen Strahlenbündel 12/Tärbfilter 52 beziehungsweise 53 eingeschaltet sein. Diese Farbfilter können beispielsweise der Einstellung eines bestimmten
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Intensitätswertes oder der Ausfilterung eines monochromatischen Lichtbereiches dienen.
Zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der Übersichtlichkeit sind diese Filteranordnungen 52 und 5 3 ausschließlich schematisch dargestellt. Sie können jedoch hinsichtlich der mechanischen Ausgestaltungen nach beliebigen, dem Fachmann bekannten Vorbildern, zum Beispiel in fernbedienbaren Vorsatzeinheiten angeordnet sein, oder auch nur als Vorstecklinsen etc. Verwendung finden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind noch eine Reihe von Diversifikationen sowohl der Apparatur als auch der Betriebsweise denkbar.
Beispielsweise können anstelle einer einfachen, hell/dunkel empfangenenden Vidio-Kamera 35 Farbaufnahmekameras verwendet werden, welche in der Lage sind, Farbtönungen des Objektbildes in elektrische Signale umzuwandeln. Eine derartige Einrichtung zieht selbstverständlich auch eine entsprechend kompliziertere, jedoch im Prinzip analog funktionierende Schaltung mit Rechner und Speichereinheiten nach sich. Eine solche Anordnung ermöglicht es, die Farbtönung eines Prüfobjektes absolut oder im Vergleich zu einer Referenz Farbtönung mit vidioelektronisehen Mitteln zu erfassen und auszuwerten.
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Weiterhin kann beispielsweise anstelle von Farbfiltern 52, 53 einer,
mit»Vorrichtung zur Polarisation des Lichtes gearbeitet werden, zum Beispiel mit einem sogenannten Monochromator. In anderen Fällen, beispielsweise zur Ermittlung kritischer Alterungserscheinungen des Objektes, kann zusätzlich die Anwendung von Fluoreszensindikatoren zur Erkennung von alterungsbedingten Veränderungen des Zellgewebes von Vorteil sein.
Fernerhin wird zur Erzeugung eines Abtaststrahles besonders vorteilhaft ein sogenannter LASER eingesetzt.
Grundsätzlich kann auch mit anderen elektromagnetischen Wellenbereichen oder anderen Wellenarten gearbeitet werden. Beispielsweise empfiehlt sich die Anwendung von Röntgenstrahlen bei der Ermittlung des Fleisch/Knochen-Verhältnisses. Wichtige Erkenntnisse über Gewebeveränderungen lassen sich aber auch zweckmäßigerweise ausfindig machen, wenn im Mikrowellenbereich oder mit Korpuskularstrahlen gearbeitet wird.
Eine weitere, vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich auch daraus, daß bei einem Objekt Vergleichsmessungen mit verschiedenen Wellenlängen des Lichtes vorgenommen werden. Beispielsweise kann es für unterschiedliche Zellengruppen, z.B. Fleisch/Fett, Wellenbereiche gleicher Reflektionsintensität und für die gleichen Zellengruppen andere
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Wellenbereiche mit sehr unterschiedlichen Reflektionsintensitätswerten geben.
In diesem Falle erhält der Fachmann durch vergleichende Betrachtung der Zellengruppen in zwei die unterschiedliche Reflektionsintensität besonders deutlich machenden Wellenbereichen beispielsweise zwei verschiedene Meßwerte, mit deren Hilfe unter Anwendung des weiter oben beschriebenen Verfahrens- und Rechnungsganges die unterschiedlichen Anteile dieser Zellengruppen bei einem Prüfobjekt ermittelt werden können.
Alle derartigen Ausgestaltungen oder Modifikationen der Verfahrensweise sowie der Apparatur fallen jedoch unter die Erfindung, sofern sie von dem beanspruchten Grundprinzip und den beanspruchten Anordnungsschemen Gebrauch machen.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    il ·) Verfahren zur berilhrungsfreien Bestimmung von Qualitätsmerkmalen eines Prüfobjektes der Fleischwaren-Kategorie, insbesondere eines Schlachttierkörpers, Teilen davon oder eines im wesentlichen daraus bestehenden Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Objekt oder mindestens von einem Feld des Objektes ausgehende, emittierte oder reflektierte Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich des Lichtes, mindestens teilweise erfaßt und in Bezug auf definierte physikalische Strahlungswerte, vorzugsweise die Wellenlänge und/oder die Intensität und/oder die Polarisation ausgewertet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß definierten Werten und/oder Referenzwerten Toleranzbereiche zugeordnet sind, wodurch innerhalb eines vorbestimmten Toleranzspielraumes Wertbereiche und/oder Referenzwertbereiche eingeschlossen werden.
    3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Betrag eines Strahlungswertes und/oder Strahlungswertbereiches für das Objekt bzw. das Feld ermittelt wird.
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    ORiQlNAL INSPECTED
    4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß spezifische Strahlungswerte oder Strahlungswertbereiche unterschiedlicher Teile des Objektes beziehungsweise des Feldes ermittelt werden.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten Meßwerten oder Meßwertbereichen zugeordnete Teile des Objektes beziehungsweise des Feldes ermittelt und deren Flächen summiert werden.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der einem bestimmten Meßwert oder Meßwertbereich zugeordneten Flächen mit der Summe der einem anderen bestimmten Meßwert oder Meßwertbereich zugeordneten Flächen miteinander verglichen wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnnet, daß ein ermittelter Wert oder Wertbereich mit mindestens einem vorgegebenen Referenzwert oder Referenzwertbereich verglichen wird.
    8· Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzwert oder Referenzwertbereich durch Messung einer von einem Referenzfeld ausgehenden Strahlung ermittelt wird.
    9· Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzwert oder Referenzwertbereich durch Messung und/oder
    mindestens.! Speicherung der Wertereiner Standardprobe ermittelt wird·
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    - 24 -
    10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzfeld eine die Konturen des Objektes überragende Hintergrundfläche, oder eine Unterlage oder eine das Feld umgrenzende Maske verwendet wird.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß definierten Qualitätsmerkmalen des Objektes definierte Referenzwerte oder Referenzwertbereiche zugeordnet sind.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt mit einer Strahlung definierter Art, vorzugsweise mit Licht bestrahlt wird, daß von dem Objekt mit optischen Mitteln ein Bild entworfen wird, und daß die Strahlung des Bildes in Bezug auf definierte physikalische Strahlungswerte oder Strahlungswertbereiche erfaßt und ausgewertet wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als definierte Art einer Strahlung, vorzugsweise einer Lichtstrahlung, deren Parbspektrum und/oder Helligkeit und/oder Polarisation gewertet wird.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt mit einem vorzugsweise fokussierten, beweglichen Abtaststrahl vorzugsweise nach Linien oder
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    Rastern derart abgetastet wird, daß im Verlaufe des Zeilenrasters eine Vielzahl von reflektierenden Lichtpunkten nacheinander auf dem Objekt erzeugt werden, deren Helligkeitswerte und/oder Farbtönung sowie vorzugsweise auch deren Ort aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt werden.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als emittierte Strahlung des Objektes dessen Wärmestrahlung verwendet wird.
    16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bevorzugten Strahlung das Licht im weitesten Sinne, und vorzugsweise dabei verschiedene Arten von Licht verwendet werden.
    17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch monochromatisches Licht.
    18. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch polarisiertes Licht.
    19. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Licht von unterschiedlicher Helligkeit.
    20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Qualitätsmerkmal das sogenannte Fleisch/Fett-Verhältnis ermittelt wird.
    - 26 -
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    -μ-
    21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Qualitätsmerkmal der Frischezustand ermittelt wird.
    22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Qualitätsmerkmal die Farbe ermittelt wird.
    23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Qualitätsmerkmal geometrische Abmessungen des Objektes, mindestens in einer Betrachtungsebene ermittelt werden.
    24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Abmessungen die Konturen des Objektes auf optischem Wege erfaßt und mittels an sich bekannter elektronischer Signal-, Umwandlungs-, Rechner-, Speicher- und Übertragungsmittel auf einen Informationsträger aufgezeichnet und/oder gespeichert werden.
    25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Abbildung der Kontur der Inhalt der von dieser umschlossenen Fläche errechnet wird.
    26. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch ein Gerät (3) zur Erzeugung eines Abtaststrahles (4), vorzugsweise eines
    Lichtstrahles, mit einer ansteuerbaren Einrichtung (6)
    - 27 -
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    zur Ablenkung des Strahles (4) in zwei Ebenen,
    vorzugsweise in Form von Zeilenrastern sowie mindestens mit einem Detektor (10) für die Ermittlung des Helligkeitswertes der vom Objekt (1) reflektierten Lichtpunkte (5) sowie mit einer elektronischen Einrichtung zur Umwandlung der Helligkeitswerte in elektrische Signale, einen Wandler (16) zur Umsetzung der elektrischen Signale ir. digitale, elektronische Signale, vorzugsweise in Impulse, ferner mit einer Rechnerund Speichereinheit (18) sowie mit mindestens einer an den Rechner (18) angeschlossenen Signal-Ausgabe-Einheit (21).
    27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit (18) mit einem Eingang (58) für Steuersignale (6) in Wirkverbindung (8, 7) steht.
    28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß diese in einem abgedunkelten Raum, vorzugsweise mit nichtrefeltierenden Wänden angeordnet ist.
    29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des, oder zusätzlich zu dem Helligkeits-Detektor (10) weitere Detektoren zur Erfassung von Farbtönen und deren Umwandlung in elektrische Signale angeordnet sind.
    - 28 -
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    30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abtaststrahl (4) und Objekt (1) mindestens ein Farbfilter (52) angeordnet ist.
    31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Farbfilter (52) austauschbar angeordnet sind.
    32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Farbfilter (52) hinsichtlich der Abgrenzung im Farbspektrum, aufeinander abgestimmt sind.
    33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Objekt (1) und dem Detektor (10) ein Farbfilter (53) angeordnet ist.
    34. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 25, gekennzeichnet durch eine definierte Lichtquelle (30) für die Ausleuchtung des Objektes (1) bzw. des Objektfeldes, vorzugsweise mit einer Optik (31) zur Strahlenlenkung und -bündelung, ferner mit einer elektrooptischen Einrichtung (34, 35, 37) zur Messung von Helligkeits- und/oder Farbtonwerten, vorzugsweise einer an sich bekannten Kamera von Vidikon-Typ mit einem Ausgang (38) für elektrische Signale sowie mit einem anschließenden elektronischen Teil, vorzugsweise mit Signalumwandler- (46), Rechner- (48), Ausgabe-(49) und Steuereinheit (57).
    - 29 -
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    35. Vorrichtung nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch die Anordnung mindestens eines Farbfilters (52) zwischen Lichtquelle (35) und Objekt (1).
    36. Vorrichtung nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch die Anordnung von mindestens einem Farbfilter (53) zwischen Objekt (1) und Kamera (35).
    37. Vorrichtung nach Anspruch 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Farbfilter (52, 53) austauschbar angeordnet und vorzugsweise mit einer motorischen Fernbedienung ausgestattet sind.
    38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegerät (35) eine Farbkamera, vorzugsweise des vidioelektronischen Typs ist.
    39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (3) zur Erzeugung eines Abtaststrahles (4) ein LASER ist·
    40. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Monochromators.
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