EP2315650B1

EP2315650B1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen von steuerdaten für eine vorrichtung zum aufschneiden von lebensmittelprodukten, sowie zur gewinnung gewichtskonstanter scheiben unter verwendung der steuerdaten

Info

Publication number: EP2315650B1
Application number: EP10739514.7A
Authority: EP
Inventors: Günther Weber
Original assignee: Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach
Current assignee: Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: EP2315650A1; US20120198974A1; WO2011015284A1; PL2315650T3; DE102009036682A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen von Steuerdaten, die für eine Vorrichtung zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten, insbesondere einen Hochleistungs-Slicer, sowie ein Verfahren zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten verwendet werden können. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung gewichtskonstanter Scheiben oder Portionen von Scheiben aus mittels einer Schneidevorrichtung, insbesondere eines Hochleistungs-Slicers, aufgeschnittenen Lebensmittelprodukten, bei dem für wenigstens ein aufzuschneidendes Produkt eine Mehrzahl von Querschnittsflächen des Produkts bestimmt wird, insbesondere nach dem Lichtschnittverfahren, das Gesamtgewicht des Produkts bestimmt wird, unter Verwendung der Querschnittsflächen und des Gesamtgewichts Steuerdaten berechnet werden, und die Schneidevorrichtung, insbesondere eine Produktzuführung der Schneidevorrichtung, zumindest zum Teil unter Verwendung der Steuerdaten betrieben wird.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten, die insbesondere nach dem vorstehenden Verfahren arbeitet bzw. betrieben wird. Diese Vorrichtung umfasst eine Produktzuführung, die dazu ausgebildet ist, wenigstens ein aufzuschneidendes Produkt einer Schneidebene zuzuführen, in der sich wenigstens ein Schneidmesser, insbesondere rotierend und/oder umlaufend, bewegt, eine, insbesondere nach dem Lichtschnittverfahren arbeitende, Abtasteinrichtung zur Bestimmung einer Mehrzahl von Querschnittsflächen des Produkts, sowie eine Steuer- und Recheneinrichtung zum Berechnen von Steuerdaten unter Verwendung der Querschnittsflächen und des Gesamtgewichts des Produkts und zum Betreiben der Schneidevorrichtung, insbesondere der Produktzuführung, zumindest zum Teil unter Verwendung der Steuerdaten.
Wie nachstehend noch näher ausgeführt wird, sind derartige, auch einfach als Slicer bezeichnete, Schneidevorrichtungen grundsätzlich bekannt. Beispielsweise mit planetenartig umlaufenden und zusätzlich rotierenden Kreismessern oder mit lediglich rotierenden Sichelmessern, die Drehzahlen von mehreren 100 bis einige 1.000 Umdrehungen pro Minute aufweisen, werden bei konstanter Schneidfrequenz von Lebensmittelprodukten Scheiben abgetrennt. In der Praxis kommt es darauf an, dass entweder die einzelnen Scheiben oder aus einer Mehrzahl von Scheiben gebildete Portionen ein vorgegebenes Gewicht aufweisen. Vorzugsweise wird, da die Schneidfrequenz konstant ist, auf das Gewicht der einzelnen Scheiben dadurch Einfluss genommen, dass die Dicke der Scheiben variiert wird, und dies erfolgt durch eine entsprechende Steuerung der Produktzuführung: je weiter das Produkt zwischen zwei aufeinander folgenden Schnitten des Messers über die Schneidebene hinaus vorgeschoben wird, desto größer ist die Dicke der anschließend abgetrennten Produktscheibe. Die Scheibendicke ist nur ein Parameter, der das Gewicht der betreffenden Scheibe bestimmt. Das Scheibengewicht ist durch das Scheibenvolumen und die durchschnittliche Dichte der Scheibe bestimmt, wobei sich das Scheibenvolumen aus der Scheibendicke und der Außenflächenkontur der Scheibe ergibt.
Aus der WO 99/06796 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufschneiden eines Lebensmittelprodukts, z.B. eines Fleischprodukts, in einzelne Scheiben von vorgebbarem Gewicht bekannt (Seite 1, Abs. 2; Seite 16, Zeilen 1-6).
Dabei soll die Ausbeute des Produkts beim Aufschneiden maximiert und der Verlust bzw. Abfall minimiert werden (Seite 1, Zeilen 12-14).
Das jeweilige Lebensmittelprodukt, das ein unregelmäßiges Oberflächenprofil aufweist, wird auf einem Transportband zur Gewichtsbestimmung über eine Wiegestation und zur Ermittlung seines Oberflächenprofils durch eine Abtasteinrichtung geführt, wobei in der Abtasteinrichtung in vorgebbaren Abständen jeweils die Umfangskontur quer zur Transportrichtung erfasst wird. Die Signale der Abtasteinrichtung werden einer Mikroprozessor-Steuereinheit zugeführt, welche die Querschnittsfläche und die Querschnittskonturen an den vorgegebenen Intervallen berechnet und speichert (Seite 12, Zeilen 2-18).
Aus den gespeicherten Werten wird das Volumen berechnet und es wird durch Division des Gesamtgewichts durch das Volumen die Dichte des Lebensmittelprodukts bestimmt (Seite 15, Zeilen 25-32).
Volumen, Gewicht, Dichte und die dreidimensionale Umfangskontur des Lebensmittelprodukts werden in einem Speicher der Mikroprozessor-Steuereinheit gespeichert und können dann aus dem Mikroprozessor einer Verarbeitungsvorrichtung für das Lebensmittelprodukt zugeführt werden. So können beispielsweise die gespeicherten Daten für jedes Lebensmittel bzw. Fleischprodukt einer Aufschneidevorrichtung zugeführt werden, so dass das Fleischprodukt in Scheiben vorgegebenen Gewichts aufgeschnitten werden kann, wobei die Schneidevorrichtung aus den gespeicherten Daten die Dicke einer jeden Scheibe bestimmen kann, um Scheiben von vorgegebenem Gewicht zu erhalten (Seite 15, Zeile 33 bis Seite 16, Zeile 6).
Die Abtasteinrichtung zur Bestimmung der Umfangskontur des jeweiligen Produkts besteht dabei vorzugsweise aus einem oder mehreren um das Produkt verschwenkbaren Ultraschall-Abtastköpfen. Alternativ wird die Verwendung von Laserscannern oder anderer geeigneter Scanner vorgeschlagen (Seite 17, Zeilen 10-13).
Vergleichbare Vorrichtungen und Verfahren sind auch in WO 99/47885 A2 sowie DE 198 20 058 A1 beschrieben.
Aus der DE 196 04 254 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung gewichtskonstanter Portionen oder Scheiben aus aufgeschnittenen Lebensmittelprodukten von unregelmäßiger Form bekannt, wobei ebenso wie im Falle der WO 99/06796 A1 die Gutausbeute beim Aufschneiden gesteigert werden soll (Seite 1, Zeilen 24 und 25).
Dazu wird wiederum die Außenflächenkontur des jeweiligen Lebensmittelprodukts vor dem Aufschneiden ermittelt und aus der Außenflächenkontur unmittelbar die Masse eines von dieser Außenflächenkontur eingefassten Produktstücks errechnet. Durch entsprechende Veränderung des Vorschubs beim Aufschneiden kann die Scheibendicke in Abhängigkeit von der Außenkontur so eingestellt werden, dass die Scheibenmassen bzw. die Scheibengewichte einer Portion weniger stark differieren (Seite 1, Zeilen 40-42, Seite 1, Zeilen 67 bis Seite 2, Zeile 1).
Zur Erfassung der gesamten Außenflächenkontur sind in einem Abtastgerät in diesem Falle mehrere Linienprojektions-Laser und mehrere zugeordnete Aufnahmeeinrichtungen in Form von Kameras, die unter einem definierten Winkel zum Laser angeordnet sind, vorgesehen (Seite 3, Zeilen 37-41; Seite 4, Zeilen 56-61). Die jeweilige Kamera beobachtet dabei den Verlauf der projizierten Laserlinie und ein mit den Kameras verbundener Rechner berechnet aus den erhaltenen Signalen die Querschnittsfläche einer potentiellen Produktscheibe (Seite 3, Zeilen 49-54). Das Abtastgerät arbeitet folglich nach dem sogenannten Lichtschnittverfahren.
In Abhängigkeit von der Größe der jeweiligen Querschnittsfläche wird über das Steuersystem der Aufschneidevorrichtung die Scheibenstärke variiert.
Aus der EP 1 178 878 B1 , die auf die WO 00/62983 A1 zurückgeht, ist ein automatisches System zum Bearbeiten eines Produkts auf der Basis der Erfassung seines Oberflächenprofils mit einem Fließband bekannt, auf dem das Produkt der Reihe nach zwischen einem Abtastgerät und einer Produkt-Bearbeitungseinrichtung entlang geführt wird, wobei das Abtastgerät Zeilenlaser über und unter dem Produkt zum Ausleuchten des Oberflächenprofils des Produkts und Kameras zum Abbilden des von den Zeilen-Lasern ausgewiesenen Oberflächenprofils hat. Dabei ist jeder Zeilenlaser angepasst, das Oberflächenprofil des Produkts über eine Ebene quer zur Beförderungsrichtung des Produkts auszuleuchten, und es ist eine Steuereinrichtung mit den Kameras verbunden, um durch Erfassen und Verarbeiten mehrerer visueller Bilder, die von den Kameras entlang der Länge des Produkts während des Durchgangs des Produkts durch das Abtastgerät erfasst werden, das Volumen des Produkts zu bestimmen, wobei die Steuereinrichtung so angeordnet ist, dass sie die Verarbeitung dieser visuellen Bilder durchgeführt hat, bevor das Produkt in der Produkt-Bearbeitungseinrichtung bearbeitet wird und die Produkt-Bearbeitungseinrichtung ein Steuersystem hat, um ihre Bearbeitungsvorgänge an dem Produkt teilweise auf der Basis des Volumens des Produkts zu variieren.
Dieses System unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß WO 99/06796 A1 dadurch, dass anstelle einer Abtastanordnung mit bewegten Sensoren, die zur Abstandsmessung ausgebildet sind, eine Abtastanordnung mit Linienprojektions- oder Zeilenlasern mit zugeordneten Kameras verwendet wird, wie sie zum gleichen Zweck aus der DE 196 04 254 A1 bekannt ist.
Soweit die tatsächliche Vorgehensweise bei der Nutzung der ermittelten Kontur- oder Profildaten überhaupt erwähnt wird, ist den bekannten Vorrichtungen gemeinsam, dass aus den Kontur- oder Profildaten zunächst das Gesamtvolumen des Produktes und aus diesem - unter Verwendung des ebenfalls gemessenen Produktgesamtgewichts - die durchschnittliche Produktdichte berechnet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Systeme hinsichtlich der Nutzung der Kontur- oder Profildaten zu verbessern, insbesondere den rechentechnischen Aufwand zu minimieren.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, für die Berechnung der Steuerdaten ausschließlich die Querschnittsflächen des Produkts und dessen Gesamtgewicht zu nutzen, indem aus diesen am Produkt unmittelbar bestimmten Größen eine Gewichtstabelle erstellt wird, mit der dann beim Aufschneiden oder beim Erstellen eines Aufschneidplans gearbeitet werden kann.
Durch die Erfindung erübrigt sich im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren jegliche Volumenberechnung. Des Weiteren erfolgt im Rahmen der Erfindung auch keine rechnerische, auf einem ermittelten Volumen basierende Bestimmung der Dichte.
Damit vermeidet die Erfindung konsequent die Berechnung solcher Größen, die für sich genommen überhaupt nicht benötigt werden, um das bevorzugte Ziel zu erreichen, nämlich die Gewinnung gewichtskonstanter Scheiben oder Portionen von Scheiben. Für diesen Zweck ist nämlich die Kenntnis des Volumens des aufzuschneidenden Produkts weder notwendig noch von Interesse. Das Gleiche gilt für die durchschnittliche Dichte des Produkts. Indem die Erfindung die Berechnung derartiger unnötiger Zwischen-Parameter vermeidet, kann eine äußerst effiziente Verarbeitung der Querschnittsflächen und des Produktgesamtgewichts mit dem bevorzugten Ziel einer Gewinnung gewichtsgenauer Scheiben bzw. Scheibenportionen erfolgen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Bestimmung der Querschnittsflächen des Produkts nach dem Lichtschnittverfahren. Dies ist jedoch nicht zwingend. Alternativ oder zusätzlich können auch auf einem anderen Messprinzip basierende Verfahren eingesetzt werden, um die Querschnittsflächen des Produkts zu bestimmen, denn wie die benötigten Querschnittsflächen konkret am Produkt ermittelt werden, ist für die anschließenden Berechnungen ohne Belang.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei den Querschnittsflächen, auf deren Basis zusammen mit dem Gesamtgewicht des Produkts die Gewichtstabelle erstellt wird, jeweils um einen Mittelwert zweier unmittelbar aufeinander folgender gemessener Querschnittsflächen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Querschnittsflächen senkrecht zu einer Produktzuführrichtung bestimmt, wobei die Querschnittsflächen in konstanten Abständen längs dieser Produktzuführrichtung bestimmt werden.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Vorrichtungen kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung des Produktgesamtgewichts im Zuge der Querschnittsflächenbestimmung erfolgt. Insbesondere kann in eine zur Bestimmung der Querschnittsflächen dienende Abtasteinrichtung eine Waage zur Bestimmung des Gesamtgewichts des Produkts integriert sein. Dies ist jedoch nicht zwingend. Das Produktgesamtgewicht kann auch zu einem anderen Zeitpunkt bestimmt und in geeigneter Weise dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart zur Verfügung gestellt werden, dass es bei der Erstellung der Gewichtstabelle berücksichtigt werden kann.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: schematisch eine mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2: eine Darstellung zur Erläuterung der Bestimmung von Querschnittsflächen eines aufzuschneidenden Produkts, und
Fig. 3: eine Darstellung zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Gewichtstabelle.

In Fig. 1 ist schematisch eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, im Folgenden einfach als Slicer bezeichneten Aufschneidevorrichtung gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann.
Der Slicer umfasst eine Produktzuführung 13, die hier in Form einer am hinteren Ende des aufzuschneidenden Produkts 11 eingreifenden Halte- oder Greifeinrichtung vorgesehen ist, welche mittels eines nicht dargestellten Antriebs in einer Produktzuführrichtung A bewegbar ist, um das Produkt 11 einer senkrecht zur Produktzuführrichtung A verlaufenden Schneidebene S zuzuführen. In dieser Schneidebene S bewegt sich ein Schneidmesser 15, bei dem es sich - wie eingangs bereits erwähnt - beispielsweise um ein planetarisch umlaufendes und rotierendes Kreismesser oder um ein lediglich eine Eigenrotation ausführendes Sichelmesser handeln kann. Die aufzuschneidenden Produkte 11 liegen auf einer Produktauflage 27 auf, die sich parallel zur Produktzuführrichtung A erstreckt. Zusätzlich zu dem Produkthalter 13 können weitere Antriebseinrichtungen für die Produkte 11 vorgesehen sein, die hier nicht dargestellt sind.
In einem ausreichenden Abstand vor der Schneidebene S ist eine hier nur schematisch dargestellte Abtasteinrichtung 17 angeordnet, die im Folgenden auch einfach als Scanner bezeichnet wird. Der Scanner 17 dient dazu, in einer in diesem Ausführungsbeispiel bezüglich der Schneidebene feststehenden Abtastebene 29, die ebenfalls senkrecht zur Produktzuführrichtung A verläuft, eine Mehrzahl von Querschnittsflächen eines aufzuschneidenden, vor dem Aufschneiden durch den Scanner 17 laufenden Produkts 11 zu bestimmen. Mit gestrichelten Linien ist in Fig. 1 lediglich zur Veranschaulichung ein bereits abgetastetes Produkt dargestellt, an dem das Aufschneiden aber noch nicht begonnen hat.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet der Scanner 17 nach dem Lichtschnittverfahren und ist hierzu mit einer oder mehreren Lichtquellen, beispielsweise so genannten Zeilenlasern, sowie einer oder mehreren Kameras 25 versehen.
In Fig. 1 ist lediglich eine oberhalb des Produkts 11 angeordnete Abtasteinheit dargestellt. Der Scanner 17 kann zusätzlich eine unterhalb des Produkts 11 angeordnete Abtasteinheit aufweisen, wobei geeignete Mittel dafür vorgesehen sind, ein Abtasten der Unterseite des Produkts 11 zu ermöglichen, beispielsweise eine an der Abtastebene 29 vorgesehene Lücke 35 zwischen zwei aufeinander folgenden, die Produktauflage 27 zumindest im Bereich der Abtastebene 29 bildenden Endlosförderbändern.
Grundsätzlich kann der Scanner 17 eine beliebige Anzahl von in der Abtastebene 29 um das Produkt 11 herum angeordneten Abtasteinheiten aufweisen, um das Produkt 11 "rundherum" abtasten und somit die jeweiligen Querschnittsflächen mit hoher Genauigkeit bestimmen zu können.
Das grundsätzlich bekannte Lichtschnittverfahren beruht auf dem Prinzip, auf die jeweils zu untersuchende Oberfläche - hier die Oberfläche der aufzuschneidenden Produkte 11 - eine Lichtlinie zu projizieren und diese Lichtlinie mit einer geeigneten Nachweiseinrichtung zu detektieren. Aufgrund der bekannten geometrischen Verhältnisse kann durch Verarbeitung von mit der Nachweiseinrichtung aufgenommenen Bildern die Kontur der Oberfläche längs der Lichtlinie bestimmt werden. Ist die Oberflächenkontur in einer Ebene um den gesamten Gegenstand herum auf diese Weise bestimmt worden, kann mittels des Lichtschnittverfahrens beispielsweise die Querschnittsfläche des Gegenstands in dieser Ebene berechnet werden. Da Lichtschnittverfahren insbesondere aus dem eingangs bereits genannten Stand der Technik auch in Verbindung mit dem Aufschneiden von Lebensmittelprodukten bekannt sind, wird hierauf nicht näher eingegangen.
Der Slicer umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 außerdem eine Steuer- und Recheneinrichtung 19, die hier zwei Einheiten umfasst, von denen eine im Scanner 17 und die andere an einer anderen Stelle angeordnet ist, insbesondere in einer zum Betreiben des Slicers und insbesondere der Produktzuführung 13 vorgesehenen Steuerung. Diese beiden Einheiten können alternativ auch zu einer einzigen Einheit zusammengefasst sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die unmittelbar am Produkt 11 gemessenen Querschnittsflächen F(x) der Slicer-Einheit 19 zugeführt, die außerdem das Gesamtgewicht Gges des Produkts 11 empfängt, das mittels einer Waage 21 gemessen wird. Die Waage 21 kann ein Bestandteil des Scanners 17, grundsätzlich aber auch an einer anderen Stelle des Slicers oder vor dem Slicer angeordnet sein.
Bei den gemessenen, an die Slicer-Einheit 19 übermittelten Querschnittsflächen F(x) handelt es sich um einen Satz von Querschnittsflächen, die in konstanten Abständen längs der Produktzuführrichtung A am Produkt 11 gemessen werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Produkt 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit durch den Scanner 17 bewegt und der Scanner 17 mit einer konstanten Aufnahmefrequenz betrieben wird. Der konstante Abstand dx zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden gemessenen Querschnittsflächen F(x) beträgt beispielsweise 5 mm. Durch Verändern der Produktzuführgeschwindigkeit und/oder der Abtastfrequenz des Scanners 17 kann dieser konstante Abstand, der auch als Scan- oder Schrittweite bezeichnet wird, verändert werden, um auf diese Weise die Genauigkeit oder Auflösung zu ändern, mit welcher das Produkt 11 abgetastet und hinsichtlich seiner Außenflächenkontur bzw. seines Profils vermessen wird.
In erfindungsgemäßen Weise, worauf nachstehend näher eingegangen wird, berechnet die Steuer- und Recheneinheit 19 aus den Querschnittsflächen des Produkts 11 und dessen Gesamtgewicht Gges Steuerdaten C, um auf diese Weise beim Aufschneiden des Produkts 11 in der eingangs erläuterten Art und Weise die Scheibendicke und damit das Scheibengewicht in der jeweils gewünschten Weise zu variieren, insbesondere mit dem Ziel, gewichtskonstante Scheiben oder gewichtskonstante Scheibenportionen vom Produkt 11 abzutrennen.
Die Berechnung der Steuerdaten C kann vollständig oder teilweise in einer der beiden Recheneinheiten 19 erfolgen, d.h. ganz oder teilweise entweder im Scanner 17 oder ganz oder teilweise am Slicer, d.h. z.B. in der Slicer-Steuerung. Dies steht im Belieben des Benutzers.
Die erfindungsgemäße Art und Weise der Nutzung der Querschnittsflächen des Produkts und des Produktgesamtgewichts zum Bestimmen der Steuerdaten C, insbesondere zur Erstellung einer Gewichtstabelle, mit der dann beim Aufschneiden oder zum Erstellen eines Aufschneidplans gearbeitet werden kann, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert.
Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines aufzuschneidenden Lebensmittelprodukts 11, das bereits vollständig z.B. mittels eines anhand von Fig. 1 erläuterten Scanners 17 abgetastet wurde. In konstanten Abständen dx längs der Produktzuführrichtung A wurden n Querschnittsflächen F(xi) ermittelt. Hierbei und im Folgenden gilt stets i = 1 bis n.
Ein vorderes Produktende 31 und ein hinterer Produktrest 33, die in Fig. 2 durch eine gestrichelte Linie angedeutet sind, werden hierbei nicht berücksichtigt. Das vordere Produktende 31 stellt einen in der Praxis nicht verwerteten Anschnitt dar, während der hintere Produktrest 33 ebenfalls nicht verwertet wird und insbesondere dazu dient, das Angreifen eines Produkthalters (vgl. Fig. 1) zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Erstellung der Gewichtstabelle nicht unmittelbar mit den direkt am Produkt 11 gemessenen Querschnittsflächen F(xi), sondern mit Mittelwerten Fi, für die jeweils die in Fig. 2 wiedergegebene Beziehung gilt. Im Folgenden wird dasjenige Stück des Produkts 11, das genau zwischen zwei aufeinander folgenden gemessenen Querschnittsflächen liegt, als Segment bezeichnet. Das Produkt 11 umfasst insofern also n Segmente. Die erwähnten Mittelwerte der gemessenen Querschnittsflächen, die im Folgenden auch als mittlere Querschnittsflächen oder einfach als Querschnittsflächen bezeichnet werden, liegen folglich jeweils innerhalb des betreffenden Produktsegments. Die mittleren Querschnittsflächen Fi sind für die beiden ersten Segmente des Produkts 11 in Fig. 2 eingezeichnet. Jede mittlere Querschnittsfläche Fi repräsentiert diejenige Querschnittsfläche, die bei der weiteren Berechnung für das betreffende Segment i verwendet wird.
Aus den mittleren Querschnittsflächen Fi wird zunächst eine Flächensumme Fges ermittelt, indem gemäß der in Fig. 2 wiedergegebenen Beziehung alle n mittleren Querschnittsflächen Fi aufaddiert werden.
Aus dem Produktgesamtgewicht Gges, den mittleren Querschnittsflächen Fi und der Flächensumme Fges, die auch als mittlere Flächensumme bezeichnet wird, da sie durch Aufaddieren der mittleren Querschnittsflächen Fi gebildet wird, wird erfindungsgemäß eine Gewichtstabelle erstellt, zu deren Erläuterung auf Fig. 3 Bezug genommen wird.
Der linke Teil der Fig. 3 veranschaulicht einen Gewichtsverlauf eines aufzuschneidenden Produkts, in welchem die Punkte tatsächlich durch Messung ermittelte Werte darstellen, die gerade die Elemente der erwähnten Gewichtstabelle bilden, die im rechten Teil der Fig. 3 dargestellt ist.
Diese Gewichtstabelle stellt das sukzessive, segmentweise Aufaddieren der Gewichte Gi der einzelnen Segmente i dar. An der Messstelle x4 beispielsweise, also am Ende des vierten Segments, ist das bis dahin vom Scanner 17 überstrichene, d.h. durch die Abtastebene 29 (vgl. Fig. 1) gelaufene Gewicht des Produkts 11 die Summe aus dem Gewicht G1 des ersten Segments, des Gewichts G2 des zweiten Segments, des Gewichts G3 des dritten Segments und des Gewichts G4 des vierten Segments. Diese Summe wird hier als Gbis4 bezeichnet. Allgemein gilt also die Beziehung: $Gbis (i) = Gbis (i - 1) + Gi .$
Am Ende des Produkts 11, also nach dem vollständigen Abtasten des Produkts 11 und somit am Ende des n-ten Segments, steht in der Gewichtstabelle der Wert Gbisn, d.h. alle Gewichte Gi der n Segmente wurden aufaddiert. Der Wert Gbisn entspricht somit dem Gesamtgewicht Gges des Produkts 11.
Gemäß Gleichung (1) wird die Gewichtstabelle also durch sukzessives Aufaddieren der Segmentgewichte Gi erstellt. Diese Segmentgewichte Gi werden aus den Querschnittsflächen Fi, der mittleren Flächensumme Fges sowie dem Produktgesamtgewicht Gges gemäß dem folgenden erfindungsgemäßen Ansatz berechnet: $Gi = Gges \cdot \frac{Fi}{Fges} .$
Der Ansatz gemäß Gleichung (2) beruht auf der Erkenntnis, dass sich das Gewicht Gi eines Segmentes des Produkts zum Gesamtgewicht Gges des Produkts verhält wie die mittlere Querschnittsfläche Fi des betreffenden Segments zur mittleren Flächensumme Fges. Dieser Ansatz gemäß Gleichung (2) lässt sich unter den Annahmen herleiten, dass die Dichte D des Produkts 11 konstant ist, und dass auch die Schrittweite dx zwischen zwei aufeinander folgenden gemessenen Querschnittsflächen F(x) eine Konstante ist.
Wenn man die Dichte D als konstant annimmt, dann kann die Dichte D sowohl aus dem Gesamtgewicht Gges des Produkts und dessen Gesamtvolumen Vges, als auch aus dem Gewicht Gi irgendeines Stücks des Produkts, welches das Volumen Vi besitzt, berechnen. Bei diesem beliebigen Produktstück kann es sich beispielsweise um eines der Segmente i handeln, als um dasjenige Produktstück, das zwischen zwei aufeinander folgenden gemessenen Querschnittsflächen F(x) des Produkts liegt.
Folglich lässt sich die folgende Beziehung aufstellen: $\frac{Gges}{Vges} = \frac{Gi}{Vi} .$
Wenn, wie hier angenommen, die Schrittweite dx konstant ist, dann gilt zum eine für jedes Segmentvolumen Vi = dx * Fi, und außerdem gilt für das Gesamtvolumen Vges des Produkts Vges = dx * Fges. Wenn man diese beiden Gleichungen für das Segmentvolumen Vi und das Gesamtvolumen des Produkts Vges in die obige Gleichung (3) einsetzt und die daraus entstehende Gleichung umstellt, dann ergibt sich die obige Gleichung (2), d.h. der für die Erstellung der Gewichtstabelle verwendete Ansatz für die Segmentgewichte Gi.
Die obigen Ausführungen sollen lediglich zeigen, unter welchen Voraussetzungen der Ansatz gemäß Gleichung (2) korrekt ist. Tatsächlich erfolgt bei der Erfindung weder eine Volumenberechnung noch eine Dichteberechnung, da Gleichung (2) nur Flächenwerte und das Produktgesamtgewicht beinhaltet.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann mit der auf diese Weise erstellten Gewichtstabelle während des Aufschneidens oder im Rahmen der Erstellung eines Aufschneidplans gearbeitet werden.
Hierbei ist nochmals darauf hinzuweisen, dass die Gewichtstabelle nur diskrete Gewichtswerte für Teilsummen der Segmentgewichte Gi enthält. Diese Teilsummen sind - wie erwähnt - durch die Punkte in der linken Darstellung der Fig. 3 veranschaulicht. Wenn man diese Punkte, also die einzelnen Teilsummen, jeweils durch eine gerade Linie verbindet, dann erhält man den in der linken Darstellung der Fig. 3 gezeigten Gewichtsverlauf des betreffenden Produkts. Die gesuchten Werte für die Scheibendicke, die mittels der Produktzuführung jeweils realisiert werden müssen, um ein bestimmtes Scheibengewicht zu erhalten, werden durch Interpolieren zwischen den diskreten Werten der Gewichtstabelle erhalten. Dies wird im Folgenden erläutert, und zwar ebenfalls in Bezug auf die linke Darstellung der Fig. 3.
Wenn beispielsweise während des Schneidprozesses sich das Schneidmesser nach dem Abtrennen einer Produktscheibe an der Stelle xa im fünften Segment, also zwischen der vierten gemessenen Querschnittsfläche F(x4) und der fünften gemessenen Querschnittsfläche F(x5), befindet und aufgrund einer externen Vorgabe die nächste abzutrennende Produktscheibe z.B. ein Gewicht von 20 g aufweisen soll, dann stellt sich also die Frage, wie weit das Produkt 11 als Nächstes vorgeschoben werden muss, damit die anschließend vom Produkt 11 an der Stelle xb abgetrennte Produktscheibe ein Gewicht von 20 g aufweist. Die gesuchte Größe, nämlich die erforderliche Scheibendicke und damit der benötigte, von der Produktzuführung aufzubringende Stellweg für das Produkt 11, lässt sich auf einfache Weise aus dem Gewichtsverlauf ableiten. In der linken Darstellung der Fig. 3 wurde dies rein schematisch in zeichnerischer Weise durchgeführt. Die Steuer- und Recheneinheit 19 (vgl. Fig. 1) führt dagegen entsprechende Rechenoperationen auf der Basis der in Form der Gewichtstabelle vorliegenden Werte aus.
Das Schneidmesser steht in dem obigen Beispiel also an der Stelle xa im Produkt, was einem kumulierten Produktgewicht von Ga entspricht, und gesucht ist folglich diejenige Position xb, der ein kumuliertes Produktgewicht Gb = Ga + 20 g entspricht. Die folgende Gleichung (4) gibt an, wie sich xb durch Interpolieren zwischen den Stellen x4 und x5 der Gewichtstabelle ergibt. Dabei ist Gbis5 - Gbis4 das Gewicht des betreffenden Segments, dessen Dicke der konstanten Schrittweite dx entspricht. Ferner bezeichnet Gb - Ga das vorgegebene Sollgewicht der abzutrennenden Scheibe (in diesem Beispiel 20 g), deren Dicke xb - xa ist. Diese Dreisatz-Beziehung aufgelöst nach xb ergibt die folgende Gleichung (4) $xb = xa + dx \cdot \frac{Gb - Ga}{Gbis 5 - Gbis 4} .$
Erfindungsgemäß wird folglich ausschließlich aus den Querschnittsflächen Fi und dem Gesamtgewicht Gges des Produkts die erläuterte Gewichtstabelle erstellt, mit der in der vorstehend erläuterten Art und Weise während des Aufschneidens oder im Rahmen der Erstellung eines Aufschneidplans gearbeitet wird. Eine Berechnung von nicht benötigten Größen, wie beispielsweise des Produktvolumens oder der durchschnittlichen Produktdichte, ist erfindungsgemäß nicht vorgesehen.

Bezugszeichenliste

11: Produkt
13: Produktzuführung
15: Schneidmesser
17: Abtasteinrichtung
19: Steuer- und Recheneinrichtung
21: Waage
23: Lichtquelle, Linienlaser
25: Nachweiseinrichtung, Kamera
27: Produktauflage
29: Abtastebene
31: vorderes Produktende
33: hinteres Produktende
35: Lücke

A: Produktzuführrichtung
C: Steuerdaten
F(x): gemessene Querschnittsflächen
Fi: Querschnittsflächen
Fges: Flächensumme
Gges: Produktgesamtgewicht
dx: Abstand

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Steuerdaten (C) für eine Vorrichtung zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten,insbesondere einen Hochleistungsslicer, bei dem für wenigstens ein aufzuschneidendes Produkt (11)
- eine Mehrzahl von Querschnittsflächen Fi des Produkts (11) bestimmt wird, insbesondere nach dem Lichtschnittverfahren,

- das Gesamtgewicht Gges des Produktes (11) bestimmt wird,

- unter Verwendung der Querschnittsflächen Fi und des Gesamtgewichts Gges Steuerdaten (C) berechnet werden, und

- die Schneidevorrichtung, insbesondere eine Produktzuführung (13) der Schneidevorrichtung, zumindest zum Teil unter Verwendung der Steuerdaten (C) betrieben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung der Steuerdaten (C) ausschließlich aus den Querschnittsflächen Fi und dem Gesamtgewicht Gges gemäß $Gbis (i) = Gbis (i - 1) + Gi,$
wobei $Gi = Gges*Fi / Fges und i = 1 bis n,$
eine Gewichtstabelle Gbis(i) erstellt wird, und dass zur Berechnung der Steuerdaten (C) zwischen aufeinander folgenden Werten der Gewichtstabelle Gbis(i) interpoliert wird.
Verfahren zur Gewinnung gewichtskonstanter Scheiben oder Portionen von Scheiben aus mittels einer Schneidvorrichtung, insbesondere eines Hochleistungs-Slicers, aufgeschnittenen Lebensmittelprodukten,
dadurch
gekennzeichnet,
dass die Schneidevorrichtung, insbesondere eine Produktzuführung (13) der Schneidevorrichtung, zumindest zum Teil unter Verwendung der mit dem Verfahren nach Anspruch 1 bestimmten Steuerdaten (C) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Produktzuführung (13) der Schneidevorrichtung dazu ausgebildet ist, das Produkt (11) längs einer Produktzuführrichtung (A) einer Schneidebene (S) zuzuführen, in der sich wenigstens ein Schneidmesser (15), insbesondere rotierend und/oder umlaufend, bewegt, wobei die Produktzuführrichtung (A) senkrecht zur Schneidebene (S) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsflächen Fi senkrecht zu einer Produktzuführrichtung (A) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsflächen Fi in konstanten Abständen dx längs der Produktzuführrichtung (A) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Querschnittsflächen Fi jeweils als Mittelwert zweier unmittelbar aufeinander folgender gemessener Querschnittsflächen F(x) berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewichtstabelle Gbis(i) vor dem Beginn des Aufschneidens des Produktes (11) erstellt wird, und/oder
dass die Steuerdaten (C) während des Aufschneidens berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Beginn des Aufschneidens des Produktes (11) unter Verwendung der Gewichtstabelle Gbis(i) ein Aufschneidplan erstellt wird.
Vorrichtung zum Bestimmen von Steuerdaten (C) für eine Vorrichtung zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Hochleistungsslicer, mit einer, insbesondere nach dem Lichtschnittverfahren arbeitenden, Abtasteinrichtung (17) zur Bestimmung einer Mehrzahl von Querschnittsflächen Fi des Produktes (11), und
einer Steuer- und Recheneinrichtung (19) zum Berechnen von Steuerdaten (C) unter Verwendung der Querschnittsflächen Fi und des Gesamtgewichts Gges des Produkts (11) und zum Betreiben der Schneidevorrichtung, insbesondere der Produktzuführung (13), zumindest zum Teil unter Verwendung der Steuerdaten (C),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuer- und Recheneinrichtung (19) dazu ausgebildet ist, für die Berechnung der Steuerdaten (C) ausschließlich aus den Querschnittsflächen Fi und dem Gesamtgewicht Gges gemäß $Gbis (i) = Gbis (i - 1) + Gi,$
wobei $Gi = Gges*Fi / Fges und i = 1 bis n,$
eine Gewichtstabelle Gbis(i) zu erstellen und zur Berechnung der Steuerdaten (C) zwischen aufeinander folgenden Werten der Gewichtstabelle Gbis(i) zu interpolieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung eine Waage (21) zum Messen des Gesamtgewichts Gges des Produktes (11) umfasst.
Vorrichtung zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten, insbesondere Hochleistungsslicer, mit einer Produktzuführung, die dazu ausgebildet ist, wenigstens ein aufzuschneidendes Produkt (11) einer Schneidebene (S) zuzuführen, in der sich wenigstens ein Schneidmesser (15), insbesondere rotierend und/oder umlaufend, bewegt,
gekennzeichnet
durch
eine Vorrichtung zum Bestimmen von Steuerdaten nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betrieben wird.