DK170845B1 - Anlæg, apparat og fremgangsmåde til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker - Google Patents

Description

DK 170845 B1 i

Anlæg, apparat og fremgangsmåde til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker

Den foreliggende opfindelse angår et anlæg til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker med henblik på kvalitetskontrol eller sortering, hvilket anlæg omfatter en S transportør med et bånd til fremføring af kødstykkerne, et over båndet anbragt belysningsarrangement til belysning af kødstykkerne, et i forbindelse med arrangementet anbragt farvekamera til optagelse af tre delbilleder af kødstykkerne i det røde, grønne og blå spektralområde, og et dataudstyr til lagring af delbillederne i form af RGB-lysværdier, analyse af de lagrede delbilleder og bestemmelse af kødstykkernes kvalitetsegenskaber på 10 basis af analysen.

Kogte skinker fremstilles af flere mindre muskler, som fyldes i form, tarm eller dåse og koges til et sammenhængende produkt, der kan skæres i tynde skiver til anvendelse i f. eks. sandwiches. Der anvendes i hovedsagen fire forskellige typer svinekødsudskæringer, nemlig hoftestykke, inderlår, yderlår og klump. Musklerne leveres til produktionsstedet i kar, der 15 typisk indeholder 500-1.000 kg kød. Der foretages stikprøvevis kontrol af musklerne, idet nogle prøver af hver batch vurderes visuelt på produktionsstedet for mulige defekter, såsom utilstrækkelig fedtafpudsning af muskelens overflade, blødninger og blodpletter i musklen, PSE-pletter i kødet og andre uønskede forekomster (PSE betyder "Pale, Soft, Exudative"). Desuden foretages der kontrolbesøg hos leverandørerne.

20

Det er vigtigt at holde de nævnte defekter på et lavt niveau, idet de kan være skyld i et væsentligt spild ved sliceningen af skinken hos brugeren eller endog kan medføre, at køberen af et parti skinker sender leverancen tilbage på grund af utilfredshed med kvaliteten.

25 Korrekt afpudsning af fedt på overfladen af musklerne betyder meget for kundens visuelle indtryk, og desuden kan for meget fedt gøre det vanskeligt at overholde en deklaration om 98 % fedtfrit, magert kød. Blødninger i kødet fremtræder meget tydeligt i det færdige produkt, idet områderne bliver mørkere under varmebehandlingen og giver produktet et uensartet udseende. PSE-forekomster i musklerne giver problemer, fordi kødet efter DK 170845 B1 2 kogningen er så løst, at det ikke kan slices korrekt. Herved sænkes udbyttet af sliceningen markant. Desuden er PSE-kød skyld i større kogsvind ved produktion af kogte skinker.

En undersøgelse har vist, at over halvdelen af musklerne i en produktion kan have afpudsningsfejl hvad angår fedt. Der er derfor behov for en forbedret kontrol af råvarerne, S der bruges i produktionen. Dette kan imidlertid kun opnås ved undersøgelse af hver eneste af de anvendte kødstykker for almindelige fejl, såsom utilstrækkelig fedtafpudsning, blødninger og PSE-forekomster.

En manuel kontrol af hver eneste kødstykke synes at være særdeles arbejdskrævende og er behæftet med kontrollørernes svingende vurderingsevne. Det er trættende at undersøge 10 kødstykker i timevis hver dag, og forskellige kontrollører vurderer desuden forskelligt.

En objektiv kontrol ved hjælp af videosystemer kunne være en anden mulighed. Det skal i den forbindelse nævnes, at GB-A-2.144.533 (Analytical Instruments Ltd.) beskriver et billedanalysesystem til bestemmelse af fedtandelen i kødstykker, som ligger på et sort underlag. Systemet har et videokamera, hvis signaludgang er forbundet til en komperators 15 ene indgang. Når videosignalet overskrider en på komperatorens anden indgang påtrykt tærskelværdi, starter komperatoren en tæller, hvis slutværdi efter et billedgennemløb er udtryk for andelen af lyse partier i billedet, f. eks. fedtområder. Tællervæidien gemmes i en hukommelse. Tærskelværdien reduceres derefter, og i et andet billedgennemløb findes andelen af partier, der er lysere end underlaget, dvs. det samlede areal af kød- og 20 fedtoverflademe. Fedtarealet bestemmes til sidst som forskellen mellem tællerværdieme, der fås ved det første og andet billedgennemløb.

Systemet anvender fortrinsvis et monochromt videokamera, men der er også beskrevet en udførelsesform, der omfatter et farvevideokamera med udgange for et rødt, grønt og blåt videosignal. Signalerne føres ind på en komperator med en automatisk omskiftelig 25 tærskelværdi. Komperatorens udgangssignal lagres i et rødt, grønt og blåt bitplan, hvis data kan overføres til en computer for yderligere behandling.

DK 170845 Bl 3

Det beskrevne system kan ved tilstrækkelig forskel mellem kød- og fedtoverfladerne adskille disse fra hinanden og kan i disse tilfælde anvendes til bestemmelse af fedtandelen på kød. Systemet er imidlertid ikke i stand til at adskille forekomster, der i mindre tydelig grad afviger £ra hinanden, f. eks. fedt fra lyst kød.

5 I WO 93/21597 Al er beskrevet et billedanalysesystem for kød, ved hjælp af hvilket der optages et farvevideobillede af kødoverfladen. Ved hjælp af tærskelværdier bestemmes det, om en pixel repræsenterer f. eks. kød eller fedt. Systemet lider af samme ulempe som systemet, der er beskrevet i ovennævnte publikation GB-A-2.144.533, idet det ikke er i stand til at adskille områder, der afviger mindre tydeligt fra hinanden.

10 I GB-A-2.187.281 (Analytical Instruments Ltd.) er beskrevet et lignende system som i GB-A-2.144.533 til bestemmelse af fedtandelen på kød. Et rødt filter, der er anbragt i den ene halvdel af kameraets billedfelt, tillader detektering af kød- og fedtarealer under ét. Et grønt filter, der er anbragt i billedfeltets anden halvdel, detekterer fedtarealeme. Et transportbånd fører kødet gennem billedfeltet, så alt kød, der måles i den ene billedhalvdel, 15 også måles i den anden halvdel.

Det beskrevne videosystem giver oplysning om fedtandelen, men ingen oplysning om PSE-forekomster, blodigt kød eller andre kvalitetsegenskaber ved kødet, f. eks. fedtområdemes placering på kødstykkerne. Desuden kan der være problemer med at synkronisere billederne i forbindelse med optagelse af billeder af kød på et løbende bånd.

20 Sådanne systemer er derfor helt utilstrækkelige til kontrol af kød i forbindelse med den omtalte skinkeproduktion.

En ikke publiseret forundersøgelse med optagelse af billeder af kødstykker med PSE-fejl og blødninger ved hjælp af et sædvanligt farvevideokamera med røde, grønne og blå stregfiltre viste, at det selv ved farveoptagelser er meget svært at adskille og skelne PSE-25 arealer fra lyst kød og blødninger fra mørkt kød. Det gælder såvel ved visuel betragtning af billederne på en monitor som ved en sædvanlig digital analyse af et i en hukommelse lagret billede. Ved undersøgelsen viste det sig også, at tidsforbruget til en optagelses- og DK 170845 B1 4 analysecyklus er så stort, at systemet ikke kan bruges til løbende objektiv kontrol af hver eneste kødstykke i en skinkeproduktion.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe et anlæg, der væsentligt bedre end de kendte systemer er i stand til on-line at bestemme for skinkeproduktionen S væsentlige kvalitetsegenskaber ved kødstykker, især utilstrækkelig fedtafpudsning, PSE-forekomster og blodige områder på kødet.

Dette formål opfyldes af anlægget ifølge den foreliggende opfindelse, der er karakteriseret ved, at det omfatter et tre-chip CCD-farvekamera, der optager et delbillede i det røde, grønne og blå område på hver sin chip og er indrettet til at optage og lagre samhørende 10 RGB-lysværdier, der hidrører fra samme fysiske (faktiske) overfladedel af kødemnet, og at dataudstyret indeholder en tredimensionel tabel, der for hver accepteret kombination af RGB-lysværdier refererer til en bestemt overfladetype, og en programdel, der sammenligner lagrede, samhørende RGB-lysværdier med den i dataudstyret indlagte, tredimensionelle tabel, og tildeler billedpunkter i det sammensatte billede, der indeholder 15 en accepteret kombination af RGB-lysværdier, tabellens kode for kødtype.

Anlægget ifølge opfindelsen er væsentligt bedre end de kendte systemer til at adskille forekomster, der farvemæssigt kun adskiller sig lidt fra hinanden, og derudover har det en forbedret signalbehandling, der gør det egnet til on-line-bestemmelse. Det er endog i stand til at bestemme kvalitetsegenskaber medens kødet er i bevægelse, idet der parallelt optages 20 og lagres tre delbilleder og et CCD-kamera uden videre kan arbejde med kort eksponeringstid.

Anlægget anvender et tre-chip CCD-farvekamera, der er således indrettet, at det optager et af RGB-lysværdier opbygget farvebillede, i hvilket de samhørende RGB-lysværdier hidrører fra samme faktiske mikrooverflade af kødemnet, og de på hver sin chip i kameraet 25 registrerede værdier lagres i et dataudstyr for efterfølgende analyse. Herved optages og lagres et til analyse særligt egnet billede med en særdeles "ægte farve-gengivelse", og optagelsen og lagringen udføres på kort tid ved anvendelse af tre chips i CCD-kameraet.

5 DK 170845 B1 Såvel utilstrækkelig fedtafpudsning som udbredte områder af PSE og blødninger kan detekteres i tilfredsstillende grad, og der kan arbejdes med en for praktiske forhold acceptabel detektionshastighed (et kødstykke pr. sekund eller fra 1500 til 5000 kg kød pr. time, afhængigt af kødtypen).

5 Ved anvendelse af den tredimensionelle tabel opnås en finere adskillelse mellem de forskellige overfladetyper end ved de i kendte systemer anvendte tærskelværdier, idet det totale farverum så at sige deles op af krumme, lukkede flader, der hver omslutter et rum for hver overfladetype.

Tabellen muliggør udnyttelse af en højere procentdel af de lagrede lysværdier, og de 10 lysværdikombinationer, der har ringe eller ingen sammenhæng med de søgte overfladetyper, elimineres med det samme, hvilket sparer datakraft under den efterfølgende analyse. Et opslag i tabellen giver direkte oplysning om et billedpunkts overfladetype, således at identifikationsprocessen bliver ekstrem hurtig. Tabellen muliggør derfor en hurtig og præcis bestemmelse af overfladetypen.

15 Overfladetypeme kan f. eks. være fedt, PSE eller blodigt kød. En bestemt overfladetype udgør typisk et eller nogle få rum i tabellen. De ikke accepterede kombinationer af RGB-lysværdier er f. eks. baggrunden, randområder på kødet eller ubestemmelige områder.

Ved en foretrukket udførelsesform er kameraet indrettet til simultant at optage samhørende RGB-lysværdier. På denne måde elimineres indflydelsen af kødstykkernes bevægelse med 20 transportøren. Tidsforbruget til optagelsen og lagringen bliver derved kortere.

Dataudstyret kan indeholde en programdel, der gentager sammenlignings- og tildelingsproceduren for en væsentlig del af de samhørende RGB-lysværdier, der hidrører fra overfladen af et kødstykke, segmenterer det sammensatte billedes område, der afbilder kødstykkets overflade, i områder med forskellige overfladetyper, og derefter henfører 25 kødstykket til en kvalitetsklasse med henblik på kvalitetskontrol eller sortering.

DK 170845 B1 6

Dataudstyret kan indeholde en programdel til afmaskning af kødstykket og udeladelse af kødstykkets randområde.

Endvidere kan der findes en programdel, der bestemmer, om billedet er optaget af den ene eller anden side af kødstykket, f. eks. en muskel, og derefter vælger den tilsvarende tabel.

5 Det vil også være muligt at indlægge en programdel, der bestemmer muskeltypen, f. eks. om det drejer sig om hoftestykke, inderlår, yderlår eller klump, og derefter vælger den tilsvarende tabel. Det kan være af betydning, hvis der er forskellige muskeltyper og disse leveres blandet fra et transportbånd eller i batchen, der skal undersøges.

Kameraet kan være indrettet til at optage et delbillede i området fra 390 til 440 nm, et 10 delbillede i området fra 500 til 570 nm og et delbillede i området fra 620 til 700 nm. I den forbindelse er det blå område forskudt mod UV-området og det røde område mod NIR-området for at tilvejebringe bedre detektionsegenskaber. Kameraet kan også arbejde i de sædvanlige områder 420-500 nm (B), 500-570 nm (G) og 570-640 nm (R).

Det anvendte kamera har fortrinsvis en elektronisk lukker, hvis lukkertid er indstillet til 15 1/500 sekund eller derunder, hvorved opløsningen og "farveægtheden" af optagelserne bevares selv om emnet er i bevægelse.

Kødstykkerne kan belyses med synligt lys og/eller UV-lys. Fortrinsvis anvendes bredspektret lys, der dækker hele det synlige område. Belysningen kan være kontinuerlig eller impulsagtig (blitz).

20 Spektralneutralt lys forbedrer muligheden for at detektere forskellige typer af forekomster. Diffus belysning reducerer skyggedannelser og spejlinger af lyskilderne på kødets overflade.

Der anvendes derfor fortrinsvis et belysningsarrangement, der giver en diffus, spektral-neutral forgrundsbelysning af kødstykkerne.

7 DK 170845 B1 Kødstykkerne, der fremføres under belysningsarrangementet, kan have en belysning på mere end 1000 lux, fortrinsvis mere end 5000 lux for at tilvejebringe en god dybdeskarphed og reducere støjen i det elektroniske billede.

Kødstykkerne under belysningsarrangementet kan belyses stærkere på siderne end på 5 oversiden, der vender mod kameraet, således at randområdet i højere grad fremtræder med samme styrke som midterpartiet, set fra kameraets synsvinkel.

Belysningsarrangementet kan omfatte et nedad åbent hus, langs hvis vægge er anbragt lysgivere, især lysstofrør, og det kan indeholde indretninger til tvungen luftcirkulation om 10 lysgiverae. Desuden kan findes organer til temperering af den cirkulerede luft. Herved stabiliseres lysgivemes lysudsendelse, både med hensyn til spektrum og intensitet.

Belysningsarrangementet kan indeholde indretninger, der regulerer lysgiveraes ydelse og/eller farvesammensætning til et konstant niveau, fortrinsvis spændingen til DC-drevne lysstofrør, drevet af HF-drosselspoler.

15 I kameraets billedfelt kan være anbragt et eller flere emner, hvis overflade tjener som refleksions- og/eller farvereference, således at de optagne billeder løbende kan korrigeres for fejl, der skyldes ustabilitet i lyskilderae eller kameraet. Referenceemnet kan omfatte tre overfladefelter, hvoraf det ene udvælges som refleksions- og/eller farvereferencen ud fra en vurdering af mindst mulig tilsmudsning.

20 Kameraet og dataudstyret kan være indrettet til at optage og lagre samhørende RGB-lysværdier i mere end 100 niveauer, f. eks. 250 niveauer. Ved anvendelse af mange niveauer forbedres systemets farveopløsningsevne, således at systemet bedre bliver i stand til at skelne de uønskede forekomster fra de "normale" overfladetyper.

25 Anlægget kan nedstrøms for belysningsarrangementet omfatte et andet, tilsvarende belysningsarrangement med kamera, og transportøren kan mellem arrangementerne have et båndafsnit, der er indrettet til at vende en for det første arrangements kamera skjult side DK 170845 B1 8 af et kødstykke mod kameraet i det andet arrangement. Kontrollen eller sortering er væsentlig bedre, når kødstykkerne undersøges på begge sider.

Langs transportbåndet, der er anbragt efter billedoptagelsesudstyret, kan være afset pladser S til reservoirer for kød med afvigende egenskaber, og ud for hver plads kan findes en ledeplade eller lignende, der styret af en sorteringsenhed kan svinges ind over båndet. For enden af transportøren kan findes et reservoir eller en anden transportør for kødstykker, der ikke eller kun i ubetydelig grad har afvigende egenskaber.

Transportøren er fortrinsvis indrettet til at køre under billedoptagelsen. Kameraet og 10 dataudstyret kan være indrettet til at optage og behandle billeder af et nyt emne med mindre end fem sekunders interval, således at anlægget kan følge den almindelige produktionshastighed.

Transportøren kan bestå af flere sektioner, hvis hastighed løbende kan reguleres uafhængigt af hinanden, således at kødstykkerne fremføres under kameraet i en ensartet takt og med 15 den fornødne indbyrdes afstand.

Anlægget kan omfatte en ved transportøren anbragt føler, der er indrettet til at udløse billedoptagelsen.

Anlægget kan omfatte en del til enkeltvis fremføring af et kødstykke fra en forrådsbeholder til transportørens opstrømsende.

20 Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker med henblik på kvalitetskontrol eller sortering, hvilken fremgangsmåde omfatter fremføring af kødstykkerne ved hjælp af en transportør med et bånd, belysning af kødstykkerne ved hjælp af et over båndet anbragt belysningsarrangement, optagelse af tre delbilleder af kødstykkerne i det røde, grønne og blå område ved hjælp af et farvekamera, 25 der er anbragt i forbindelse med arrangementet, lagring af delbilledeme i form af RGB-lysværdier, analyse af de lagrede delbilleder og bestemmelse af kødstykkernes kvalitetsegenskaber på basis af analysen.

9 DK 170845 B1

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er karakteriseret ved, at et delbillede i det røde, grønne og blå område optages på hver sin chip i et tre-chip CCD-farvekamera, at der optages og lagres samhørende RGB-lysværdier, der hidrører fra samme fysiske (faktiske) overfladedel af kødemnet, at lagrede, samhørende RGB-lysværdier sammenlignes med en i et dataudstyr 5 indlagt, tredimensionel tabel, der for hver accepteret kombination af RGB-lysværdier refererer til en bestemt overfladetype, og at billedpunkter i det sammensatte billede, der indeholder en accepteret kombination af RGB-lysværdier, tildeles tabellens kode for kødtype.

Ifølge en foretrukket udførelsesform af fremgangsmåden optages samhørende RGB-10 lysværdier simultant.

Sammenlignings- og tildelingsproceduren kan gentages for en væsentlig del af de samhørende RGB-lysværdier, der hidrører fra overfladen af et kødstykke, og det sammensatte billedes område, der afbilder kødstykkets overflade, kan segmenteres i områder med forskellige overfladetyper, hvorefter kødstykket henføres til en kvalitetsklasse 15 med henblik på kvalitetskontrol eller sortering.

Belysningsarrangementets lysgivere kan holdes på en konstant temperatur ved tvungen luftcirkulation om lysgiveme.

Ved en særlig udførelsesform optages tre yderligere delbilleder af kødstykket ved hjælp af et nedstrøms for belysningsarrangementet anbragt, andet kamera med et tilsvarende 20 belysningsarrangement, idet en for det første arrangements kamera skjult side af kødstykket vendes mod kameraet i det andet arrangement inden billedoptagelse.

Opfindelsen angår endvidere et apparat til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker med henblik på kvalitetskontrol eller sortering ved hjælp af det omhandlede anlæg. Apparatet er karakteriseret ved, at det nedstrøms for belysningsarrangementet 25 omfatter et andet, tilsvarende belysningsarrangement med et kamera, og at transportøren mellem arrangementerne har et båndafsnit, der er indrettet til at vende en for det første arrangements kamera skjult side af et kødstykke mod kameraet i det andet arrangement.

DK 170845 B1 10

Kontrol eller sortering bliver væsentlig mere sikker, når kødstykker ved hjælp af dette apparat undersøges på begge sider.

Vendingen kan på enkel måde tilvejebringes ved, at båndafsnittet i sin opstrøms ende er sænket i forhold til båndet, der passerer under det første arrangement.

5 Opfindelsen anvendes fortrinsvis i forbindelse med fremstilling af et kødprodukt, der er sammensat af flere mindre kødstykker, som er kogt i form, tarm eller dåse. Hvert af de mindre kødstykker kontrolleres for overskudsfedt, udbredte PSE-områder og udbredte, blodige områder medens de fremføres af båndet, og kødstykker med afvigende egenskaber frasorteres inden de godkendte kødstykker videreforarbejdes.

10 Opfindelsen kan generelt anvendes til undersøgelse af ét kødstykke ad gangen eller til undersøgelse af flere kødstykker på én gang, f. eks. en batch af kødstykker, der er anbragt i en kasse, som fremføres af transportøren.

Der kan være tale om undersøgelse af følgende kødtyper: - udbenede skinker og forender, IS - trimmings fra svin, får og okser, - svine- og oksekødudskæringer, - fjerkræ og fisk, og - andre kødtyper.

Ovenfor er især omtalt sortering og kvalitetskontrol på basis af fedt, PSE og blødninger, 20 men opfindelsen kan også anvendes i forbindelse med andre typer af forekomster, f. eks. til detektering af svær, sener, brusk, ben, gelé eller fremmedlegemer, såsom plast- eller metaldele.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvori fig. la viser den forreste del af et fra oven set anlæg til detektering af kødstykker 25 med afvigende egenskaber og sortering af kødstykkerne i fire forskellige kategorier, 11 DK 170845 B1 fig. Ib den bageste del af anlægget, fig. 2a den i fig. la viste del af anlægget set fra siden i en forenklet gengivelse, fig. 2b den i fig. Ib viste del af anlægget set fra siden, fig. 3 et i anlægget anvendt belysningsarrangement set i perspektiv, 5 fig. 4 spektre af forskellige overfladetyper af kød, fig. S overfladetypemes afvigelser fra middelspektret, fig. 6a-6c eksempler på lokaliteter for mørkt (M) og blodigt (B) kød (yderside af hoftestykke), fig. 7a-7c eksempler på lokaliteter for lyst kød (L) og PSE-kød (P) (yderside 10 af yderlår), og fig. 8a-8c eksempler på lokaliteter for hinder (H) og fedt (F) (yderside af hoftestykke).

Anlæggets forreste del (fig. la) tjener til adskillelse og enkeltvis fremføring af kødstykker til anlæggets bageste del (fig. Ib). Den forreste del omfatter en fødetragt 1, der kan rumme 15 1000 kg muskler eller kødudskæringer 2, som tippes ned i tragten 1 fra et transportkar. I tragtens spids findes en sluseanordning 3, hvis åbningsareal kan indstilles, således at musklerne løber mere eller mindre uhindret ud gennem slusen. Umiddelbart efter sluseanordningen findes et doseringshjul 4 med fingerformede medbringere, der rager radialt ud fra hjuletes centrum. Hjulets hastighed kan reguleres, således at de af medbringeme 20 fremførte muskler frigives til et efterfølgende transportbånd 5 i en bestemt takt, der bestemmes af anlæggets styresystem. En om en vandret aksel frit svingbar klap 6, der er anbragt over transportbåndet 5, sørger for udretning af musklen, så den ligger fladt ned på båndet. Langs transportbåndet 5's sider er anbragt fire indretterorganer 7, der hver omfatter en ledeplade, der er hængslet på lodrette hængseltappe og under en modkraft fra 25 indbyggede fjedre kan svinge bagud fra den viste hvilestilling, når en på transportbåndet fremført muskel 2a støder mod ledepladen. De to indretterorganer på båndets opstrømsdel tjener hovedsagelig til at lede musklerne ind mod båndets centerlinie, mens de to indretterorganer, som findes på nedstrømsdelen, hovedsagelig har til formål at dreje musklerne, så de ligger med den lange led i båndets længderetning.

DK 170845 B1 12

Over transportbåndet S findes en føler 8, der giver besked til styresystemet, når der findes en muskel under føleren. Under hensyn til bl.a. følersignalet kan båndets hastighed reguleres. Det sikrer en mere jævn takt af muskler ned på et efterfølgende transportbånd 9. Dette bånd tjener bl.a. som buffer. Hovedfunktion af båndet er imidlertid at omarrangere 5 musklerne, således at de kommer til at ligge med den lange led på tværs af deres fremføringsretning. Båndet kan ligeledes hastighedsreguleres og har en føler, der registrerer når en muskel overgives til et bufferbånd 11, vist til højre i fig. la.

Musklerne øverføres én efter én fra bufferbåndet 11 til anlæggets bageste del (fig. Ib), idet de overgives til et transportbånd 12, vist i fig. lb's venstre side. Anlæggets bageste del (fig.

10 lb) tjener til optagelse af billeder af de enkelte kødstykker og sortering af disse i forskellige kategorier på basis af de analyserede billeder. Til optagelse af billederne findes et første og et andet arrangement 20 og 21, der er opbygget på samme måde. Konstruktionen og funktionen af arrangementerne fremgår især af forklaringen i forbindelse med fig.

3. Det skal nævnes, at hvert arrangement omfatter et kamera 22 og har en føler 23, som IS detekterer, når en på det underliggende bånd fremført muskel ligger i det tilsvarende kamera 22's billedfelt. Føleren udløser herved en billedoptagelses- og billedbehandlingssekvens i et udstyr, som er forbundet med kameraet.

Efter optagelsen i arrangementet - der foregår med løbende bånd 12 - føres musklen ud over transportbåndets nedløbsende og falder ned på et mellembånd 13, som det bedst ses 20 af fig. 2b. Under dette fald slår musklen en "kolbøtte", således at den rammer båndet 13 med sin tidligere overside. Den side, der før lå ned mod transportbåndet 12, ligger nu opad, således at der kan udføres en billedoptagelse af musklens anden side i det andet arrangement 21, der er anbragt over et til båndet 12 svarende transportbånd 14.

Efter optagelsen i arrangementet 21 føres musklen over på endnu et transportbånd 15, fra 25 hvilket den på grundlag af billedoptagelserne kan udsorteres i en af fire muskelkatogorier. Langs den ene side har båndet tre svingbare ledeplader 16a, 16b og 16c (fig. lb), som styret af signaler fra en PLC-styreenhed 40 kan svinges ind over båndet 15, således at musklens videre fremfærd på båndet standses og musklen ledes ud over båndets kant. Her falder den ned i et af tre kar 17, der er anbragt ud for de respektive ledeplader. Karrene er DK 170845 Bl 13 beregnet til muskler med utilstrækkelig fedtafpudsning, muskler med PSE-forekomster og muskler med blodige områder. Hvis ingen af ledeplademe er svunget ind over båndet, fortsætter musklen ud over båndets nedstrømsende og falder ned i et kar 18, der er beregnet til muskler uden afvigende egenskaber.

5 PLC-styreenheden 40 sørger for, at musklerne 2 uddoseres fra tragten 1 og fremføres til arrangementerne 20 og 21 i en jævn takt, der er overensstemmende med arrangementernes evne til at optage og behandle billeder af musklerne, idet enheden regulerer åbningen af slusen 3, og hastigheden af hjulet 4 og transportbåndene 5,9,11,12,13,14. Styreenheden holder endvidere rede på, hvor de muskler, der passerer en føler 41 (fig. Ib), efterfølgende 10 befinder sig i transportsystemet. Hver muskel tildeles et løbenummer, når den passerer føleren 41, og følges på denne måde helt frem til, at den befinder sig i et af de fire kar 17,18.

PLC-enheden modtager selv via et net 50 et signal om kategorien af den aktuelle muskel, der ankommer til båndets 15 opstrømsende, og betjener som nævnt ledeplademe 15 16a,16b,16c i overensstemmelse med signalet (normal, utilstrækkelig fedtafpudsning, PSE-forekomster eller blodige områder). To følere 41,42 er forbundet til PLC-enheden 40, således at den kan takte musklerne gennem arrangementerne 20 og 21.

Nettet 50 betjenes af en overordnet databehandlingsenhed 51 og omfatter ud over denne og PLC-enheden 40 desuden to billedbehandlingsenheder 52 og 53, der er forbundet til 20 hver sit kamera 22, en terminal 54 til kommunikation med en operatør via et tastatur og en monitor samt en alarmboks 55, der giver besked til operatøren, når tragten 1 skal genfyldes eller et kar 17,18 er fuldt, og en printer 56 til udskrift af labels med oplysninger om det opsamlede kød i et af karrene 17,18.

Kort fortalt fungerer den overordnede databehandlingsenhed 51 på den måde, at den får 25 besked fra PLC-enheden 40 om, at en muskel er på vej ind i et af arrangementerne 20 eller 21. Databehandlingsenheden sender via nettet 50 et signal til den respektive billedbehandlingsenhed 52, 53 om at gå i aktiv stilling til en billedoptagelsescyklus. Denne startes, når den respektive føler 23 detekterer en muskel i billedfeltet af det tilsvarende DK 170845 B1 14 kamera 22, der simultant optager tre billeder af musklen i det blå, grønne og røde område. Billederne registreres og bearbejdes i den med kameraet forbundne enhed 52, 53 med henblik på at finde områder med fedt, PSE-forekomst eller blødninger. Enhederne omfatter hver en "framegrabber", der lagrer billederne taget i de tre forskellige bølgelængdeområder, 5 og en RISC-processor i direkte forbindelse med framegrabberen til digitalisering og behandling af billederne. Desuden findes forskellige programmer med algoritmer og tabeller til afmaskning af billedet, tolkning af billedpunkterne (se eksempel 3 nedenfor) og opdeling af det sammesatte billede i sektioner repræsenterende hver sin type overflade (normalt kød, fedt, PSE-kød og blodigt kød). Resultatet sendes til databehandlingsenheden 51, der 10 summerer arealerne af de forskellige typer overflader, efter at billeder af begge sider af musklen er blevet optaget og analyseret som angivet.

Hvis det totale areal af uønskede forekomster (fedt, PSE, blodigt kød) overskrider nogle kriterier, der er lagt ind i databehandlingsenheden 51, sendes via nettet 50 besked til PLC-enheden 40 om at svinge den tilsvarende ledeplade 16a, 16b, 16c ind over båndet 15, 15 således at musklen kan falde ned i karret 17, der er beregnet til muskler med den pågældende muskeldefekt. Hvis kriterierne ikke overskrides, får musklen lov til at fortsætte uhindret med båndet, så den falder ned i karret 18 for enden af båndet, beregnet til muskler uden væsentlige afvigelser.

Ved hjælp af dette transport- og billedbehandlingsudstyr er det muligt at foretage 20 dobbeltsidig bestemmelse af muskeloverflader og sortere musklerne i fire forskellige kategorier med en hastighed på én muskel pr. sekund, hvilket svarer til adskillige batcher é 1000 kg kød i timen. Dette er tilfredsstillende for produktionsforhold og har hidtil ikke kunnet opnås med nogen af de kendte systemer.

Omend anlægget ikke helt kan sikre mod, at der kommer muskler med afvigende 25 egenskaber i batchen, der skal anvendes til produktion af kogte skinker, så kan det dog frasortere muskler med større eller udprægede områder af defekter, og samtlige muskler bliver undersøgt, hvilket er et meget stort fremskridt i forhold til den i dag anvendte, stikprøvevise visuelle kontrol.

15 DK 170845 B1

Arrangementet i fig. 3 til belysning af kødet på båndet og simultan optagelse af billeder fra hvert sit bølgelængdeområde beskrives nu nærmere:

Arrangementet omfatter et stålhus 30 i form af fire lodrette vægge og fire skrå flader, der danner en art pyramide. Indvendig er huset hvidmalet. Inden i huset er anbragt et mindre, 5 gennemskinneligt hus 31, der ligeledes har fire lodrette vægge og fire skrå flader, der tilsammen danner en pyramide. Huset 31 er fremstillet af halvgennemsigtige, lysspredende acrylplader. I rummet mellem stålhuset 30 og det gennemskinnelige hus 31 er anbragt lysstofrør 32 med et samlet effektforbrug på ca. 1500 W. Lysstofrørene er af dagslystypen og forsynes med en DC-spænding, der kan reguleres manuelt.

10 Rummet mellem de to huse kan ventilleres ved hjælp af ventilatorer 33, der suger kold luft ind fra omgivelserne. Den varme luft kan undvige gennem stålhusets top via åbninger 34. Ventilatorerne er termostatstyret, således at der under drift opretholdes den for lysstofrørene og en stabil lysudsendelse optimale temperatur (ca. 31 °C). I rummet mellem de to huse kan der desuden være anbragt elektriske varmelegemer 35, der sørger for, at lysstofrørene 15 hurtigere opnår deres ønskede drifttemperatur ved opstart af anlægget.

Husenes pyramidetag ender i en art skakt eller kasse 36 uden bund. I kassen er anbragt et CCD-farvevideokamera af tre-chiptypen. Kameraets chips optager billeder i det blå, grønne og røde område, idet lyset fra kameraets objektiv opdeles til de enkelte chips. Tilsvarende punkter (pixels) på chipsene modtager lys fra samme del af muskeloverfladen, og da 20 billedoptagelsen sker simultant i de tre chips, er det sammensatte billede "farveægte". De sædvanlige farvevideokameraer med én chip og stregfiltre giver billeder, der er uacceptable i foreliggende sammenhæng. Kameraet har en lukker, der er indstillet til 1/1000 sek, og det aktiveres som beskrevet ovenfor ved hjælp af en føler 23, der registrerer, når en muskel er inde i kamearets billedfelt (antydet med den stiplede linie 37). Det optagne billede sendes 25 analogt til billedbehandlingsenheden 52, hvor det fastholdes i frame grabberen og behandles og analyseres for uønskede forekomster ved hjælp af RISC-processoren.

I billedfcltet 37's ene kant er anbragt tre farvekakler 38, der har en veldefineret farve og refleksionsevne. Kaklerne er med på optagelsen, og deres lys-/farvevæidier anvendes i DK 170845 B1 16 computeren til at korrigere billederne, idet de tjener som reference. På terminalen 54 kan det om ønsket vises, om kaklerne har en fra det normerede afvigende lysvsrdi, hvilket kan være besked til operatøren om at regulere DC-spændingen til lysstofrørene, så de igen udsender det normerede lys. Reguleringen kan også forgå automatisk.

5 Indersiden af kassen 36 er sort ligesom transportbåndet 12 for at undgå uønskede refleksioner.

Arrangementet giver en meget intens og samtidig ensartet belysning af muskler i kameraets billedfelt, idet der kun er lille variation med tiden og fra sted til sted i billedfeltet. På grund af lysstofrørenes placering er belysningen stærkest på musklens sider og noget svagere på 10 oversiden. Belysningen er imidlertid af diffus karakter, således at skyggedannelser og refleksioner fra lyskildeme undgås.

Som det fremgår af ovenstående er anlægget beregnet til en speciel anvendelse inden for produktion af kogte skinker. Det er imidlertid klart, at anlægget ikke er begrænset til denne anvendelse. Anlægget kan også anvendes inden for andre områder, eventuelt ved passende 15 ændringer af konstruktionen.

Om ønsket kan anlægget i fig. 1-3 således anvendes til sortering af muskler efter farve, muskeltype og/eller form, ligesom mindre hyppige defekter, såsom blodpletter og DFD-forekomster eventuelt også kan detekteres og indgå i sorteringen.

Det er muligt at forenkle anlægget i forbindelse med mindre krævende opgaver. Den i fig.

20 la viste del af anlægget kan således udelades, hvis kødstykkerne allerede er blevet indbyrdes adskilt i et andet system eller efter at de er lagt manuelt på båndet 12. Ligeledes kan sorteringsdelen udelades, f. eks. hvis anlægget blot anvendes til kvalitetskontrol eller sorteringen sker i et andet system. Endvidere kan det i mange tilfælde være tilstrækkeligt blot at optage billeder af den ene side af kødstykket, således at vendebåndet 13 og den 25 efterfølgende billedoptagelsessektion bortfalder.

17 DK 170845 B1 Kødstykkerae behøver heller ikke blive fremtransporteret liggende på et bånd, men kan f. eks. findes i en kasse sammen med flere andre kødstykker, således at flere muskler undersøges på en gang. Muskler med defekter detekteres af systemet, der kan give et alarmsignal og/eller ved hjælp af f. eks. lyspile kan give en operatør besked om at fjerne S disse muskler fra kassen. Såfremt der kun ønskes en kvantitativ bestemmelse af procentdelen af en overfladetype på kødet, kan dette viderefremføres uden adskillelse. Det benyttes f. eks. i forbindelse med fedtbestemmelse af trimmings.

De følgende eksempler tjener til yderligere at belyse opfindelsen:

Eksempel 1 10 Spektre af forskellige overfladetypen På et udsnit af de fire hovedtyper af skinkemuskler optages ti spektre af hver af muskeloverfladetypeme: fedt, hinder, PSE, lyst kød, blodigt kød, mørkt kød, normalt-farvet kød. Muskeloverfladerne er iltet. Spektrene af den diffuse overfladerefleksion af muskelområdeme i det synlige spektralområde fra 380 til 730 nm måles med et 15 spektrometer af fabrikatet Zeiss. De opnåede spektre er vist i fig. 4 (gennemsnitlig refleksion). Umiddelbart kan det ikke ses, hvor i spektralområdet der kan opnås bedst differentiering mellem overfladetypeme.

Eksempel 2

Statistisk analyse af spektre: 20 Resultaterne af spektralanalyserne i eksempel 1 lægges ind i lageret på en computer, og der gennemføres en beregning ved hjælp af et statistikprogram for at finde de bølgelængder, ved hvilke der er størst information i spektrene. I fig. 5 er vist overfladetyperaes beregnede, forholdsmæssige afvigelse fra middelspektret. Ud fra kurven (og evt. yderligere beregninger) kan det ses, at detektionen af PSE og blodige overflader forbedres ved at 25 flytte følsomheden i det blå område til 390-440 nm. Fedt og lyst kød adskilles godt ved hjælp af det grønne område (500-570 nm, ligesom i sædvanlige farvekameraer), medens blodigt kød og PSE-kød adskilles fra andre overfladetyper, når det røde område flyttes til 620-700 nm.

DK 170845 B1 18

Eksempel 3

Tilvejebringelse af sorteringstabel:

Af forskellige muskeltyper optages billeder ved hjælp af et farvevideokamera af tre-chip-typen. Lyset fra objektivet opsplittes/filtreres, således at én chip registrerer den blå 5 komponent, en anden chip den grønne komponent og en tredie chip den røde komponent. Chipsene registrerer således hhv. et blåt, et grønt og et rødt billede. Hvert billede har en opløsning på 250 niveauer. Billederne lagres i en elektronisk hukommelse.

Et af de tre billeder sammensat farvebillede vises på en monitor, på hvilken en øvet operatør markerer områderne med normalt farvet kød, lyst kød, PSE-kød, osv., idet han 10 finder disse områder på muskelprøven. De markerede områder lagres i hukommelsen sammen med de tilsvarende lysværdier i det røde, grønne og blå billede.

Efter en matematisk analyse på grundlag af et større antal muskler af en overfladetype dannes der en detektionsmodel. Den består af et tredimensionelt, i områder opdelt farverum, i hvilket normalt farvet kød findes indenfor bestemte lokaliteter, lyst kød indenfor andre, 15 PSE indenfor andre igen, osv. Lysværdieme i det røde billede afsættes herved ud af en akse, lysværdieme i det grønne billede ud af en anden akse og lysværdieme i det blå billede langs en tredie akse. Det særlige er herved, at hver overfladekategori udgør et eller nogle få kontinua, som ikke deles af andre overfladekategorier. I stedet for farverum kan man også tale om tabeller eller en tredimensionel matriks.

20 Der dannes fortrinsvis en sådan detektionsmodel for hver muskeltype og eventuelt kan der endog tilvejebringes en model for hver side af musklen, for at forbedre detektions-sikkerheden.

Eksempler på fundne lokaliteter er vist i fig. 6-8, hvorved de angivne tal er lysintensiteten i det blå, grønne og røde spektralområde.

25 Detektionsmodellen kan anvendes i forbindelse med anlægget ifølge fig. 1-3. Ved forsøg er det vist, at muskler med utilstrækkelig fedtafpudsning, PSE-forekomster og blodige områder kan frasorteres med den fornødne sikkerhed selv om musklen har hinder eller 19 DK 170845 B1 består af lyst eller mørkt kød, som det hidtil ikke har været muligt at adskille £ra nævnte defekter i forbindelse med automatiske produktionsanlæg.

Claims (12)

1. Anlæg til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker med henblik på kvalitetskontrol eller sortering, hvilket anlæg omfatter en transportør med et bånd ¢12,13,14) til fremføring af kødstykkerne (2), et over båndet anbragt belysningsarrangement 5 ¢20,21) til belysning af kødstykkerne, et i forbindelse med arrangementet anbragt farvekamera (22) til optagelse af tre delbilleder af kødstykkerne i det røde, grønne og blå spektralområde, og et dataudstyr (51,52,53) til lagring af delbillederne i form af RGB-lysværdier, analyse af de lagrede delbilleder og bestemmelse af kødstykkernes kvalitetsegenskaber på basis af analysen, kendetegnet ved, at anlægget omfatter et tre-chip 10 CCD-farvekamera, der optager et delbillede i det røde, grønne og blå område på hver sin chip og er indrettet til at optage og lagre samhørende RGB-lysværdier, der hidrører fra samme fysiske overfladedel af kødemnet, og at dataudstyret indeholder en tredimensionel tabel, der for hver accepteret kombination af RGB-lysværdier refererer til en bestemt overfladetype, og en programdel, der sammenligner lagrede, samhørende RGB-lysværdier 15 med den i dataudstyret indlagte, tredimensionelle tabel og tildeler billedpunkter i det sammensatte billede, der indeholder en accepteret kombination af RGB-lysværdier, tabellens kode for kødtype.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kameraet (22) er indrettet til simultant at optage samhørende RGB-lysværdier.

3. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at belysningsarrangementet ¢20,21) giver en diffus, spektralneutral forgrundsbelysning af kødstykkerne.

4. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at belysningsarrangementet omfatter et nedad åbent hus, langs hvis vægge er anbragt lysgivere, og at arrangementet indeholder indretninger til tvungen luftcirkulation om lysgiveme.

5. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det nedstrøms for belysningsarrangementet omfatter et andet, tilsvarende belysningsarrangement med kamera, og at transportøren 21 DK 170845 B1 mellem arrangementerne har et båndafsnit, der er indrettet til at vende en for det første arrangements kamera skjult side af et kødstykke mod kameraet i det andet arrangement.

6. Fremgangsmåde til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker med henblik på kvalitetskontrol eller sortering, hvilken fremgangsmåde omfatter fremføring af 5 kødstykkerne (2) ved hjælp af en transportør med et bånd (12,13,14), belysning af kødstykkerne ved hjælp af et over båndet anbragt belysningsarrangement (20,21), optagelse af tre delbilleder af kødstykkerne i det røde, grønne og blå område ved hjælp af et farvekamera (22), der er anbragt i forbindelse med arrangementet, lagring af delbilledeme i form af RGB-lysværdier, analyse af de lagrede delbilleder og bestemmelse af 10 kødstykkernes kvalitetsegenskaber på basis af analysen, kendetegnet ved, at et delbillede i det røde, grønne og blå område optages på hver sin chip i et tre-chip CCD-farvekamera, at der optages og lagres samhørende RGB-lysværdier, der hidrører fra samme fysiske overfladedel af kødemnet, at lagrede, samhørende RGB-lysværdier sammenlignes med en i et dataudstyr indlagt, tredimensionel tabel, der for hver accepteret kombination af RGB-15 lysværdier refererer til en bestemt overfladetype, og at billedpunkter i det sammensatte billede, der indeholder en accepteret kombination af RGB-lysværdier, tildeles tabellens kode for kødtype.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at sammenlignings- og tildelingsproceduren gentages for en væsentlig del af de samhørende RGB-lysværdier, der hidrører 20 fra overfladen af et kødstykke, og at det sammensatte billedes område, der afbilder kødstykkets overflade, segmenteres i områder med forskellige overfladetyper, hvorefter kødstykket henføres til en kvalitetsklasse med henblik på kvalitetskontrol eller sortering.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at samhørende RGB-lysværdier optages simultant.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at belysningsarrangementets lysgivere holdes på en konstant temperatur ved tvungen luftcirkulation om lysgiveme. DK 170845 B1 22

10. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at tie yderligere delbilleder optages af kødstykket ved hjælp af et nedstrøms for belysningsarrangementet anbragt, andet kamera med et tilsvarende belysningsarrangement, og at en for det første arrangements kamera skjult side af kødstykket vendes mod kameraet i det andet arrangement inden billed- 5 optagelse.

11. Apparat til on-line bestemmelse af kvalitetsegenskaber ved kødstykker med henblik på kvalitetskontrol eller sortering ved hjælp af anlægget ifølge krav 1, kendetegnet ved, at apparatet nedstrøms for belysningsarrangementet omfatter et andet, tilsvarende 10 belysningsarrangement med et kamera, og at transportøren mellem arrangementerne har et båndafsnit, der er indrettet til at vende en for det første arrangements kamera skjult side af et kødstykke mod kameraet i det andet arrangement.

12. Apparat ifølge krav 11, kendetegnet ved, at båndafsnittet (13) i sin opstrøms ende er sænket i forhold til båndet, der passerer under det første arrangement.