EP2792458A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufschneiden von Produkten - Google Patents

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EP2792458A2
EP2792458A2 EP20140156736 EP14156736A EP2792458A2 EP 2792458 A2 EP2792458 A2 EP 2792458A2 EP 20140156736 EP20140156736 EP 20140156736 EP 14156736 A EP14156736 A EP 14156736A EP 2792458 A2 EP2792458 A2 EP 2792458A2
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EP
European Patent Office
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product
products
beginnings
sensor unit
contact sensor
Prior art date
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EP20140156736
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EP2792458A3 (de
EP2792458B1 (de
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Thomas Nispel
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Weber Food Technology SE and Co KG
Original Assignee
Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach
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Publication of EP2792458A3 publication Critical patent/EP2792458A3/de
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    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/007—Control means comprising cameras, vision or image processing systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B26D7/0633—Arrangements for feeding or delivering work of other than sheet, web, or filamentary form by endless conveyors, e.g. belts by grippers
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    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/27—Means for performing other operations combined with cutting
    • B26D7/32—Means for performing other operations combined with cutting for conveying or stacking cut product

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for slicing products, in particular food products.
  • Various food cutting devices are known.
  • so-called high-performance slicers are used to cut up food products, such as meat, sausage or cheese, with a high cutting speed.
  • such devices can have a product feed, which is designed to supply a plurality of product loaves or product bars, referred to below as products, side by side along a product feed direction of a cutting plane in which moves at least one cutting blade.
  • the cutting blade can be, for example, a planetary circular blade or a rotating sickle blade. In this way it is possible to use a single cutting device with a correspondingly large knife for simultaneous cutting of several products.
  • the co-feeding of the products can be accomplished by assigning each product its own product gripper, which engages the rear end of the product to push it forward.
  • the product grippers can be mounted on a common feed unit and independently extendable relative to the feed unit in the product feed direction and retractable against the product feed direction.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and an apparatus of the type mentioned, with which the respective positions of the product beginnings are detected in the simplest possible and reliable way for a cutting of several adjacent products exactly.
  • this object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 10.
  • a plurality of products are fed side by side along a product support to a cutting plane, in which a cutting blade moves in particular in a rotating and / or revolving manner.
  • the positions of the beginnings of the guided along the different tracks are detected separately by means of a non-contact sensor unit arranged on the side facing away from the products in front of the cutting plane, preferably according to the transit time method.
  • the transit time of measurement signals from the sensor to the respective product beginnings and back can be measured and from this the respective position of the different product beginnings can be determined.
  • the circumstance is used that the duration of the signal pulses in question is very short and that the gaps occurring during rotation or rotation of the cutting blade are sufficient for the signal pulses to pass undisturbed through the cutting plane and after reflection at the product beginnings.
  • a transit time measurement is not mandatory, however, to capture the positions of the product beginnings.
  • the time sequence of pulse-like measuring signals generated by the non-contact sensor unit can thus be synchronized with the rotational or rotational frequency of the cutting blade such that these measuring signals with rotating or rotating cutting blade back through the cutting plane to the product beginnings and after a reflection at these product beginnings get to the sensor unit.
  • Measurement signals generated by the contactless sensor unit can be directed to the product beginnings, in particular parallel to the product feed direction. In principle, however, it is also conceivable to direct these measurement signals generated by the non-contact sensor unit obliquely to the product feed direction onto the product beginnings. In both cases, however, the non-contact sensor unit is arranged in front of the cutting plane, that is to say on the side of the cutting plane remote from the products. In general and independent of the respective measuring or detection method, the sensor unit can thus "look" at the product beginnings in parallel or obliquely with respect to the product support or a product feed direction.
  • an optical sensor unit is used as non-contact sensor unit.
  • a preferably working according to the transit time method 3D camera system is used.
  • a TOF camera system is used as the contactless sensor unit (TOF: time of flight).
  • Such a TOF camera system is a run-time 3D camera system that uses the scene Illuminates a light pulse and measures for each pixel the time that the light needs to the object and back again. The time required is directly proportional to the distance.
  • the camera thus provides for each pixel the distance of an object imaged thereon and thus its position, so that within the scope of the application described here the distances of all product beginnings are simultaneously detected.
  • the principle corresponds to laser scanning, which also provides a depth-resolved image, with the advantage that an entire scene is recorded at once and does not have to be scanned.
  • another advantage of such a TOF camera system is that it is very fast. For example, up to 100 images per second can be recorded.
  • such a TOF camera system can be easily synchronized with the rotational frequency of the cutting blade in such a way that the light pulses can pass unhindered through the cutting plane to the product beginnings and back to the camera system, even when the cutting blade rotates or revolves.
  • the simplest form of such a TOF camera system works with light pulses.
  • the lighting is switched on for a short moment.
  • the light pulse illuminates the scene, here the different product starts, and is reflected at these product beginnings.
  • the lens of the camera system collects this light and images the scene on the sensor element.
  • the light striking the individual pixels experiences a delay. Since the light propagates at the speed of light, these times are very small.
  • the individual pixels consist of a photosensitive element, for example a photodiode, which converts the light into an electric current.
  • the photosensitive element is coupled to one or more fast shutters or switches that only last for a certain period of time Let signal through.
  • a downstream memory element sums the signal.
  • the TOF camera system contains no moving parts. Since the lighting and the lens are close to each other, the space requirement is relatively small. Shading is excluded. In addition, with the distance information of the TOF camera system, it is easy to extract only the areas of interest from an image. In particular, a distance threshold can be set, in which case only those pixels are considered that provide the closer distance. In particular, it is of particular advantage that the TOF camera system images the complete scene with a picture, that is, in the present case, the distances or positions of all product starts are recorded simultaneously.
  • the deviations of the positions of these product beginnings relative to one another can then be determined and the products in and / or counter to the product feed direction are displaced relative to one another in order to align the product beginnings with the cutting plane so that the determined positional deviations of the product beginnings are canceled or compensated become.
  • the products are displaced relative to each other via product grippers engaged with their rear ends.
  • the device according to the invention for slicing products, in particular food products accordingly comprises a product support, along which a plurality of products can be fed side by side to a cutting plane in which a cutting blade rotates in particular and / or circumferentially moved, as well as on the side facing away from the products side of the cutting plane arranged non-contact sensor unit, by means of which, preferably according to the transit time method, separated the positions of the cutting plane facing beginnings of guided along the different tracks products are detected.
  • the device preferably comprises a control device which is designed to determine the deviations of the positions of the product beginnings relative to each other on the basis of the positions of the product beginnings detected by means of the contactless sensor unit, in particular the TOF camera system, and to align the product beginnings with the cutting plane the products in and / or against the product feed direction relative to each other to shift so that the determined positional deviations of the product beginnings are canceled.
  • the corresponding displacement of the products relative to one another can take place in particular via product grippers which are in engagement with their rear ends.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of an exemplary embodiment of a device 10 for cutting products 12, which may be food products in particular.
  • the products 12 are fed side by side along a product support of the device 10 to a cutting plane 16, in which a cutting blade moves in particular in a rotating and / or revolving manner.
  • the rear ends 18 of the products 12 may be engaged with respective product grippers 20 which are mounted on a common feed unit 22 and independently movable relative to the feed unit 22 in and against the product feed direction Z.
  • the feed unit 22 may comprise a transverse to the product feed Z extending, in and opposite to the Artszu technological proceedings Z movable carrier 24, on which the product gripper 20 are mounted independently movable.
  • the carrier 24 can be guided by means of lateral guides 26 extending in the product feed direction Z, respectively.
  • the device comprises a control device 32, which may be connected, inter alia, with the spindle drive 28 and the various drives of the product gripper 20.
  • the device 10 also comprises a non-contact sensor unit 34 (see FIGS Fig. 2 to 4 ), which is arranged on the side facing away from the products 12 in front of the cutting plane 16 and separated by the runtime method, the positions of the cutting plane 16 facing beginnings 36 of the guided along the different tracks products are detected.
  • a non-contact sensor unit 34 see FIGS Fig. 2 to 4 , which is arranged on the side facing away from the products 12 in front of the cutting plane 16 and separated by the runtime method, the positions of the cutting plane 16 facing beginnings 36 of the guided along the different tracks products are detected.
  • the non-contact sensor unit 34 can in particular generate pulse-like measuring signals whose time sequence is synchronized with the rotational or rotational frequency of the cutting blade so that the measuring pulses with rotating or rotating cutting blade through the cutting plane 16 to the product beginnings 36 and after a reflection at this product beginnings 36 go back to the sensor unit 34.
  • Fig. 2 shows a schematic side view of the loaded with adjacent products 12 device with associated non-contact sensor unit 34.
  • This non-contact sensor unit 34 is shown in two possible alternative positions in which the measurement signals generated by the sensor unit 34 parallel to the product feed direction (see. are directed obliquely to the product feed direction (see sensor unit 34 ') on the product beginnings 36.
  • an optical sensor unit can be provided as non-contact sensor unit 34.
  • non-contact sensor unit 34 is a 3D camera system operating according to the transit time method.
  • Such a TOF camera system works according to the transit time method.
  • the scene in question is illuminated by means of a light pulse, and the camera measures for each pixel, the time that the light to the object, in the present case to the respective product beginnings 36, and back again needs.
  • the time required is directly proportional to the distance.
  • the camera thus provides for each pixel at the same time the removal of the object imaged thereon, in the present case all product beginnings 36.
  • the principle corresponds to the laser scanning with the advantage that an entire scene, that is all product beginnings must be taken at once and not scanned.
  • a particular advantage of such a TOF camera system is that it is relatively fast. For example, the TOF camera can deliver up to 100 frames per second.
  • Such a TOF camera system comprises inter alia a lighting unit, an optical system 38 (see in particular FIG Fig. 3 ) and a control electronics.
  • the simplest form of such a TOF camera works with Light pulses. The lighting is switched on for a short moment. The light pulse illuminates the scene and is reflected on the objects, here the product beginnings 36.
  • the optics 38 or the lens of the camera collects this light and images the scene. Depending on the distance, the light striking the individual pixels experiences a delay. Since the light propagates at the speed of light, these times are very small.
  • the individual pixels consist of a photosensitive element such as a photodiode, which converts the light into an electric current.
  • One or more fast shutters or switches may be connected to the photosensitive element which only pass the electrical signal for a certain period of time.
  • a downstream memory element can sum the signal.
  • the TOF camera system has a relatively simple structure and unlike a laser scanner contains no moving parts. Since the lighting and the lens are close to each other, the space requirement is relatively low. In particular, it is also advantageous that it is very easy to extract only the regions of interest, in this case the images of the product beginnings 36, from an image. In each case, the corresponding distances or positions can also be indicated for the individual product beginnings.
  • the control device 32 is preferably also connected to the non-contact sensor 34 and designed to determine the deviations of the positions of the product beginnings 36 relative to one another and to align the product beginnings 36 with the cutting plane 16 on the basis of the positions of the product beginnings 36 detected by the non-contact sensor 34 Products 12 in and / or against the product feed Z relative to each other to shift so that the determined Position deviations of the product beginnings 36 are canceled or compensated.
  • the corresponding displacement of the products 12 can take place relative to one another via the product grippers 20 which are in engagement with their rear ends 18.
  • Fig. 3 shows a schematic plan view, for example, three on the product support 14 of the device 10 juxtaposed products with arranged on the side facing away from the side of the cutting plane 16 non-contact sensor 34, which is again preferably a TOF camera system. As indicated by dashed lines, the non-contact sensor 34 simultaneously detects all product beginnings 36 of the adjacent products 12 through the cutting plane 16.
  • Fig. 4 shows a schematic front view of the product beginnings 36 in the Fig. 3 illustrated products 12 from the point of view of here preferably as a TOF camera system provided non-contact sensor 34th

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Aufschneiden von Produkten, insbesondere Lebensmittelprodukten, werden mehrere Produkte nebeneinander entlang einer Produktauflage einer Schneidebene zugeführt, in der sich ein Schneidmesser insbesondere rotierend und/oder umlaufend bewegt. Mittels einer auf der von den Produkten abgewandten Seite vor der Schneidebene angeordneten berührungslosen Sensoreinheit werden nach dem Laufzeitverfahren getrennt die Positionen der der Schneidebene zugewandten Anfänge der entlang der verschiedenen Spuren geführten Produkte erfasst. Die ermittelten Positionsabweichungen der Produktanfänge werden aufgehoben in dem die produkte über mit deren hinteren Enden im Eingriff stehende Produktgreifer entsprechend relativ zueinander verlagert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Aufschneiden von Produkten, insbesondere Lebensmittelprodukten.
  • Es sind verschiedenartige Lebensmittel-Schneidvorrichtungen bekannt. So werden beispielsweise sogenannte Hochleistungsslicer eingesetzt, um Lebensmittelprodukte, wie zum Beispiel Fleisch, Wurst oder Käse, mit hoher Schnittgeschwindigkeit aufzuschneiden. Um die Schnittleistung zu erhöhen, können derartige Vorrichtungen eine Produktzuführung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, mehrere Produktlaibe oder Produktriegel, im Folgenden Produkte genannt, nebeneinander entlang einer Produktzuführrichtung einer Schneidebene zuzuführen, in der sich wenigstens ein Schneidmesser bewegt. Bei dem Schneidmesser kann es sich zum Beispiel um ein planetarisch umlaufendes Kreismesser oder um ein rotierendes Sichelmesser handeln. Auf diese Weise ist es möglich, eine einzige Schneidvorrichtung mit entsprechend großem Messer zum gleichzeitigen Schneiden mehrerer Produkte zu nutzen.
  • Das gemeinsame Zuführen der Produkte kann dadurch erfolgen, dass jedem Produkt ein eigener Produktgreifer zugeordnet wird, der am hinteren Ende des Produkts angreift, um dieses vorwärts zu schieben. Um hierbei Unterschiede im Gewichts- oder Querschnittsverlauf der Produkte ausgleichen und die Dicke der abgetrennten Produktscheiben für die zugeführten Produkte unabhängig voneinander während des Aufschneidens verändern zu können, um so ein vorgegebenes Gewicht von einzelnen Produktscheiben oder das Gewicht von Portionen aus mehreren Scheiben individuell erreichen zu können, können die Produktgreifer an einer gemeinsamen Zuführeinheit gelagert und unabhängig voneinander relativ zu der Zuführeinheit in Produktzuführrichtung ausfahrbar und entgegen der Produktzuführrichtung einfahrbar sein.
  • Beim Beladen der Produktzuführung mit neu aufzuschneidenden Produkten ist im Allgemeinen nicht gewährleistet, dass alle nebeneinander befindlichen Produkte exakt die gleiche Länge aufweisen. Da die Produktgreifer unabhängig voneinander relativ zu der Zuführeinheit bewegbar sind, kann ein Längenunterschied der Produkte durch eine geeignete Verstellung der Produktgreifer relativ zueinander kompensiert werden. Da die Längenunterschiede üblicherweise nicht im Voraus bekannt sind, kann eine Produktsuchfahrt durchgeführt werden, um die Positionen der hinteren Enden der Produkte zu ermitteln. Die Produktgreifer suchen also nach den jeweiligen Produktenden und stellen bei einem Kontakt mit diesen einen Eingriff her, beispielsweise durch Schließen entsprechender Greifkrallen.
  • Bereits vor dem ersten Schnitt muss sichergestellt sein, dass die der Schneidebene zugewandten Produktanfänge mit der Schneidebene ausgerichtet sind. Zur Erfassung der jeweiligen Position der Produktanfänge wurde bereits vorgeschlagen, oberhalb der Produkte entsprechende Sensoren vorzusehen. Bei den üblichen Schneidvorrichtungen steht jedoch in der Regel sowohl oberhalb als auch unterhalb der Produktführung relativ wenig Raum zur Verfügung. Um die Produktanfänge mit der Schneidebene ausrichten zu können, müssen zuvor jedoch die genauen Positionen dieser Produktanfänge bekannt sein.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen für ein Aufschneiden von mehreren nebeneinanderliegenden Produkten die jeweiligen Positionen der Produktanfänge auf möglichst einfache und zuverlässige Weise exakt erfasst werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
  • So werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufschneiden von Produkten, insbesondere Lebensmittelprodukten, mehrere Produkte nebeneinander entlang einer Produktauflage einer Schneidebene zugeführt, in der sich ein Schneidmesser insbesondere rotierend und/oder umlaufend bewegt. Dabei werden mittels einer auf der von den Produkten abgewandten Seite vor der Schneidebene angeordneten berührungslosen Sensoreinheit, bevorzugt nach dem Laufzeitverfahren, getrennt die Positionen der der Schneidebene zugewandten Anfänge der entlang der verschiedenen Spuren geführten Produkte erfasst.
  • Hierbei können also z.B. die Laufzeit von Messsignalen vom Sensor zu den jeweiligen Produktanfängen und zurück gemessen und daraus die jeweilige Position der verschiedenen Produktanfänge bestimmt werden. Es wird unter anderem der Umstand genutzt, dass die Laufzeit der betreffenden Signalpulse sehr kurz ist und die während der Rotation oder des Umlaufs des Schneidmessers auftretenden Lücken dafür ausreichen, dass die Signalpulse ungestört durch die Schneidebene hindurch und nach Reflexion an den Produktanfängen wieder zurück gelangen. Eine Laufzeitmessung ist aber nicht zwingend, um die Positionen der Produktanfänge zu erfassen.
  • Die Zeitfolge von von der berührungslosen Sensoreinheit erzeugten impulsartigen Messsignalen kann demnach mit der Rotations- bzw. Umlauffrequenz des Schneidmessers so synchronisiert werden, dass diese Messsignale bei rotierendem bzw. umlaufendem Schneidmesser durch die Schneidebene hindurch zu den Produktanfängen und nach einer Reflexion an diesen Produktanfängen wieder zurück zur Sensoreinheit gelangen.
  • Von der berührungslosen Sensoreinheit erzeugte Messsignale können insbesondere parallel zur Produktzuführrichtung auf die Produktanfänge gerichtet werden. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, diese von der berührungslosen Sensoreinheit erzeugten Messsignale schräg zur Produktzuführrichtung auf die Produktanfänge zu richten. In beiden Fällen ist die berührungslose Sensoreinheit jedoch vor der Schneidebene, das heißt auf der von den Produkten abgewandten Seite der Schneidebene angeordnet. Generell und unabhängig von der jeweiligen Mess- oder Erfassungsmethode kann die Sensoreinheit also parallel oder schräg - bezogen auf die Produktauflage bzw. eine Produktzuführrichtung - auf die Produktanfänge "blicken".
  • Bevorzugt wird als berührungslose Sensoreinheit eine optische Sensoreinheit verwendet. Dabei wird vorteilhafterweise ein bevorzugt nach dem Laufzeitverfahren arbeitendes 3D-Kamerasystem eingesetzt.
  • Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als berührungslose Sensoreinheit ein TOF-Kamerasystem verwendet (TOF: time of flight).
  • Bei einem solchen TOF-Kamerasystem handelt es sich um ein nach dem Laufzeitverfahren arbeitendes 3D-Kamerasystem, das die Szene mittels eines Lichtpulses ausleuchtet und für jeden Bildpunkt die Zeit misst, die das Licht bis zum Objekt und wieder zurück benötigt. Die benötigte Zeit ist direkt proportional zur Distanz. Die Kamera liefert somit für jeden Bildpunkt die Entfernung eines darauf abgebildeten Objekts und damit dessen Position, so dass im Rahmen der hier beschriebenen Anwendung gleichzeitig die Entfernungen sämtlicher Produktanfänge erfasst werden. Das Prinzip entspricht dem ebenfalls ein tiefenaufgelöstes Bild liefernden Laserscanning mit dem Vorteil, dass eine ganze Szene auf einmal aufgenommen wird und nicht abgetastet werden muss. Neben der relativ hohen Strahlenauflösung besteht ein weiterer Vorteil eines solchen TOF-Kamerasystems darin, dass es sehr schnell ist. So können beispielsweise bis zu 100 Bilder pro Sekunde aufgenommen werden. Ein solches TOF-Kamerasystem kann demzufolge problemlos so mit der Rotations- bzw. Umlauffrequenz des Schneidmessers synchronisiert werden, dass die Lichtpulse auch bei rotierendem bzw. umlaufendem Schneidmesser ungehindert durch die Schneidebene hindurch zu den Produktanfängen und wieder zurück zum Kamerasystem gelangen können.
  • Die einfachste Form eines solchen TOF-Kamerasystems arbeitet mit Lichtpulsen. Dabei wird die Beleuchtung für einen kurzen Moment eingeschaltet. Der Lichtpuls beleuchtet die Szene, hier die verschiedenen Produktanfänge, und wird an diesen Produktanfängen reflektiert. Das Objektiv des Kamerasystems sammelt dieses Licht und bildet die Szene auf dem Sensorelement ab. Je nach Distanz erfährt das auf den einzelnen Pixeln auftreffende Licht eine Verzögerung. Da sich das Licht mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, sind diese Zeiten sehr klein. Die einzelnen Pixel bestehen aus einem fotoempfindlichen Element, zum Beispiel einer Fotodiode, die das Licht in einen elektrischen Strom umwandelt. Mit dem fotoempfindlichen Element sind ein oder mehrere schnelle Verschlüsse oder Schalter gekoppelt, die nur für einen ganz bestimmten Zeitraum das elektrische Signal durchlassen. Ein nachgeschaltetes Speicherelement summiert das Signal auf.
  • Im Gegensatz zu einem Laserscanner beinhaltet das TOF-Kamerasystem keine beweglichen Teile. Da die Beleuchtung und das Objektiv nahe beieinander liegen, ist auch der Platzbedarf relativ klein. Abschattungen sind ausgeschlossen. Zudem ist es mit den Distanzinformationen des TOF-Kamerasystems einfach, nur die interessierenden Bereiche aus einem Bild zu extrahieren. Es kann insbesondere ein Distanzschwellwert gesetzt werden, wobei dann nur die Pixel beachtet werden, die die nähere Distanz liefern. Von besonderem Vorteil ist insbesondere, dass das TOF-Kamerasystem die komplette Szene mit einer Aufnahme abbildet, das heißt im vorliegenden Fall die Entfernungen bzw. Positionen aller Produktanfänge gleichzeitig erfasst werden.
  • Anhand der erfassten Positionen der Produktanfänge können dann die Abweichungen der Positionen dieser Produktanfänge relativ zueinander ermittelt werden und zur Ausrichtung der Produktanfänge mit der Schneidebene die Produkte in und/oder entgegen der Produktzuführrichtung relativ zueinander so verlagert werden, dass die ermittelten Positionsabweichungen der Produktanfänge aufgehoben oder kompensiert werden.
  • Bevorzugt werden die Produkte über mit deren hinteren Enden in Eingriff stehende Produktgreifer entsprechend relativ zueinander verlagert.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufschneiden von Produkten, insbesondere Lebensmittelprodukten, umfasst entsprechend eine Produktauflage, entlang der mehrere Produkte nebeneinander einer Schneidebene zuführbar sind, in der sich ein Schneidmesser insbesondere rotierend und/oder umlaufend bewegt, sowie eine auf der von den Produkten abgewandten Seite vor der Schneidebene angeordnete berührungslose Sensoreinheit, mittels der, bevorzugt nach dem Laufzeitverfahren, getrennt die Positionen der der Schneidebene zugewandten Anfänge der entlang der verschiedenen Spuren geführten Produkte erfasst werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Vorrichtung umfasst bevorzugt eine Steuervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, anhand der mittels der berührungslosen Sensoreinheit, insbesondere TOF-Kamerasystem, erfassten Positionen der Produktanfänge die Abweichungen der Positionen der Produktanfänge relativ zueinander zu ermitteln und zur Ausrichtung der Produktanfänge mit der Schneidebene die Produkte in und/oder entgegen der Produktzuführrichtung relativ zueinander so zu verlagern, dass die ermittelten Positionsabweichungen der Produktanfänge aufgehoben werden. Die entsprechende Verlagerung der Produkte relativ zueinander kann insbesondere über mit deren hinteren Enden in Eingriff stehende Produktgreifer erfolgen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung zum Aufschneiden von Produkten,
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung mit zugeordnetem TOF-Kamerasystem in zwei alternativen Positionen,
    Fig. 3
    eine schematische Draufsicht mehrerer auf der Produktauflage der Vorrichtung nebeneinander angeordneter Produkte mit zugeordnetem TOF-Kamerasystem, und
    Fig. 4
    eine schematische Vorderansicht der Produktanfänge der in der Fig. 3 dargestellten Produkte aus dem Blickwinkel des TOF-Kamerasystems.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Draufsicht eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zum Aufschneiden von Produkten 12, bei denen es sich insbesondere um Lebensmittelprodukte handeln kann.
  • Die Produkte 12 werden nebeneinander entlang einer Produktauflage der Vorrichtung 10 einer Schneidebene 16 zugeführt, in der sich ein Schneidmesser insbesondere rotierend und/oder umlaufend bewegt.
  • Die hinteren Enden 18 der Produkte 12 können mit jeweiligen Produktgreifern 20 in Eingriff gebracht werden, die an einer gemeinsamen Zuführeinheit 22 gelagert und unabhängig voneinander relativ zu der Zuführeinheit 22 in und entgegen der Produktzuführrichtung Z verfahrbar sind.
  • Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, kann die Zuführeinheit 22 einen sich quer zur Produktzuführrichtung Z erstreckenden, in und entgegen der Produktzuführrichtung Z verfahrbaren Träger 24 umfassen, an dem die Produktgreifer 20 unabhängig voneinander verfahrbar gelagert sind. Der Träger 24 kann mittels seitlicher, sich jeweils in Produktzuführrichtung Z erstreckender Führungen 26 geführt sein. Zur Verlagerung des Trägers 24 in und entgegen der Produktzuführrichtung Z kann diesem ein Spindelantrieb 28 mit einer Spindelmutter 30 zugeordnet sein, über die der Träger 24 mitgenommen wird.
  • Zudem umfasst die Vorrichtung eine Steuervorrichtung 32, die unter anderem mit dem Spindelantrieb 28 sowie den verschiedenen Antrieben der Produktgreifer 20 verbunden sein kann.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung 10 zudem eine berührungslose Sensoreinheit 34 (siehe die Fig. 2 bis 4), die auf der von den Produkten 12 abgewandten Seite vor der Schneidebene 16 angeordnet ist und mittels der nach dem Laufzeitverfahren getrennt die Positionen der der Schneidebene 16 zugewandten Anfänge 36 der entlang der verschiedenen Spuren geführten Produkte erfasst werden.
  • Die berührungslose Sensoreinheit 34 kann insbesondere impulsartige Messsignale erzeugen, deren Zeitfolge mit der Rotations- bzw. Umlauffrequenz des Schneidmessers so synchronisiert ist, dass die Messpulse bei rotierendem bzw. umlaufendem Schneidmesser durch die Schneidebene 16 hindurch zu den Produktanfängen 36 und nach einer Reflexion an diesen Produktanfängen 36 wieder zurück zur Sensoreinheit 34 gelangen.
  • Fig. 2 zeigt in schematischer Seitenansicht die mit nebeneinanderliegenden Produkten 12 beladene Vorrichtung mit zugeordneter berührungsloser Sensoreinheit 34. Dabei ist diese berührungslose Sensoreinheit 34 in zwei möglichen alternativen Positionen dargestellt, in denen die von der Sensoreinheit 34 erzeugten Messsignale parallel zur Produktzuführrichtung (vgl. Sensoreinheit 34) bzw. schräg zur Produktzuführrichtung (vgl. Sensoreinheit 34') auf die Produktanfänge 36 gerichtet werden.
  • Als berührungslose Sensoreinheit 34 kann insbesondere eine optische Sensoreinheit vorgesehen sein. Von Vorteil ist dabei insbesondere ein nach dem Laufzeitverfahren arbeitendes 3D-Kamerasystem.
  • Bevorzugt ist als berührungslose Sensoreinheit 34 ein TOF-Kamerasystem vorgesehen (TOF = time of flight).
  • Ein solches TOF-Kamerasystem arbeitet nach dem Laufzeitverfahren. Dabei wird die betreffende Szene mittels eines Lichtpulses ausgeleuchtet, und die Kamera misst für jeden Bildpunkt die Zeit, die das Licht bis zum Objekt, im vorliegenden Fall zu den jeweiligen Produktanfängen 36, und wieder zurück braucht. Die benötigte Zeit ist direkt proportional zur Distanz. Die Kamera liefert somit gleichzeitig für jeden Bildpunkt die Entfernung des darauf abgebildeten Objekts, im vorliegenden Fall sämtlicher Produktanfänge 36. Das Prinzip entspricht dem Laserscanning mit dem Vorteil, dass eine ganze Szene, das heißt sämtliche Produktanfänge auf einmal aufgenommen und nicht abgetastet werden müssen. Ein besonderer Vorteil eines solchen TOF-Kamerasystems ist, dass es relativ schnell ist. So kann die TOF-Kamera beispielsweise bis zu 100 Bilder pro Sekunde liefern. Es ist somit problemlos möglich, die Zeitfolge der von einem solchen TOF-Kamerasystem erzeugten impulsartigen Messsignale mit der Rotations- bzw. Umlauffrequenz des Schneidmessers so zu synchronisieren, dass die Messsignale bei rotierendem bzw. umlaufendem Messer durch die Schneidebene 16 hindurch zu den Produktanfängen 36 und nach einer Reflexion an diesen Produktanfängen 36 wieder zurück zum Kamerasystem gelangen.
  • Ein solches TOF-Kamerasystem umfasst unter anderem eine Beleuchtungseinheit, eine Optik 38 (siehe insbesondere Fig. 3) sowie eine Ansteuerelektronik. Die einfachste Form einer solchen TOF-Kamera arbeitet mit Lichtpulsen. Dabei wird die Beleuchtung für einen kurzen Moment eingeschaltet. Der Lichtpuls beleuchtet die Szene und wird an den Objekten, hier den Produktanfängen 36, reflektiert. Die Optik 38 bzw. das Objektiv der Kamera sammelt dieses Licht und bildet die Szene ab. Je nach Distanz erfährt das auf den einzelnen Pixeln auftreffende Licht eine Verzögerung. Da sich das Licht mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, sind diese Zeiten sehr klein. Die einzelnen Pixel bestehen aus einem fotoempfindlichen Element wie zum Beispiel einer Fotodiode, die das Licht in einen elektrischen Strom umwandelt. An das fotoempfindliche Element können ein oder mehrere schnelle Verschlüsse oder Schalter angeschlossen sein, die nur für einen ganz bestimmten Zeitraum das elektrische Signal durchlassen. Ein nachgeschaltetes Speicherelement kann das Signal aufsummieren.
  • Das TOF-Kamerasystem besitzt einen relativ einfachen Aufbau und beinhaltet im Gegensatz zu einem Laserscanner keine beweglichen Teile. Da die Beleuchtung und das Objektiv nahe beieinander liegen, ist auch der Platzbedarf relativ gering. Von Vorteil ist insbesondere auch, dass es sehr einfach ist, nur die interessierenden Bereiche, hier die Abbildungen der Produktanfänge 36, aus einem Bild zu extrahieren. Zu den einzelnen Produktanfängen 36 können jeweils auch die entsprechenden Entfernungen bzw. Positionen angegeben werden.
  • Die Steuervorrichtung 32 ist bevorzugt auch mit dem berührungslosen Sensor 34 verbunden und dazu ausgebildet, anhand der mittels des berührungslosen Sensors 34 erfassten Positionen der Produktanfänge 36 die Abweichungen der Positionen der Produktanfänge 36 relativ zueinander zu ermitteln und zur Ausrichtung der Produktanfänge 36 mit der Schneidebene 16 die Produkte 12 in und/oder entgegen der Produktzuführrichtung Z relativ zueinander so zu verlagern, dass die ermittelten Positionsabweichungen der Produktanfänge 36 aufgehoben oder kompensiert werden. Dabei kann die entsprechende Verlagerung der Produkte 12 relativ zueinander über die mit deren hinteren Enden 18 in Eingriff stehende Produktgreifer 20 erfolgen.
  • Fig. 3 zeigt in schematischer Draufsicht beispielsweise drei auf der Produktauflage 14 der Vorrichtung 10 nebeneinander angeordnete Produkte mit auf der von diesen abgewandten Seite der Schneidebene 16 angeordnetem berührungslosen Sensor 34, bei dem es sich bevorzugt wieder um ein TOF-Kamerasystem handelt. Wie durch strichpunktierte Linien angedeutet, erfasst der berührungslose Sensor 34 durch die Schneidebene 16 hindurch gleichzeitig sämtliche Produktanfänge 36 der nebeneinanderliegenden Produkte 12.
  • Fig. 4 zeigt in schematischer Vorderansicht die Produktanfänge 36 der in der Fig. 3 dargestellten Produkte 12 aus dem Blickwinkel des hier bevorzugt als TOF-Kamerasystem vorgesehenen berührungslosen Sensors 34.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung
    12
    Produkt
    14
    Produktauflage
    16
    Schneidebene
    18
    hinteres Ende
    20
    Produktgreifer
    22
    Zuführeinheit
    24
    Träger
    26
    Führung
    28
    Spindelantrieb
    30
    Spindelmutter
    32
    Steuervorrichtung
    34
    berührungsloser Sensor, TOF-Kamerasystem
    36
    Produktanfang
    38
    Optik
    Z
    Produktzuführrichtung

Claims (14)

  1. Verfahren zum Aufschneiden von Produkten (12), insbesondere Lebensmittelprodukten, bei dem mehrere Produkte (12) nebeneinander entlang einer Produktauflage (14) einer Schneidebene (16) zugeführt werden, in der sich ein Schneidmesser insbesondere rotierend und/oder umlaufend bewegt, und mittels einer auf der von den Produkten (12) abgewandten Seite vor der Schneidebene (16) angeordneten berührungslosen Sensoreinheit (34), bevorzugt nach dem Laufzeitverfahren, getrennt die Positionen der der Schneidebene (16) zugewandten Anfänge (36) der entlang der verschiedenen Spuren geführten Produkte (12) erfasst werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Zeitfolge von von der berührungslosen Sensoreinheit (34) erzeugten impulsartigen Messsignalen mit der Rotations- bzw. Umlauffrequenz des Schneidmessers so synchronisiert wird, dass diese Messsignale bei rotierendem bzw. umlaufendem Schneidmesser durch die Schneidebene (16) hindurch zu den Produktanfängen (36) und nach einer Reflexion an diesen Produktanfängen (36) wieder zurück zur Sensoreinheit (34) gelangen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    von der berührungslosen Sensoreinheit (34) erzeugte Messsignale parallel zur Produktzuführrichtung (Z) auf die Produktanfänge (36) gerichtet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    von der berührungslosen Sensoreinheit (34') erzeugte Messsignale schräg zur Produktzuführrichtung (Z) auf die Produktanfänge (36) gerichtet werden.
  5. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als berührungslose Sensoreinheit (34) eine optische Sensoreinheit verwendet wird.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als berührungslose Sensoreinheit (34) ein insbesondere nach dem Laufzeitverfahren arbeitendes 3D-Kamerasystem verwendet wird.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    anhand der erfassten Positionen der Produktanfänge (36) die Abweichungen der Positionen der Produktanfänge (36) relativ zueinander ermittelt werden und zur Ausrichtung der Produktanfänge (36) mit der Schneidkante die Produkte (12) in und/oder entgegen der Produktzuführrichtung (Z) relativ zueinander so verlagert werden, dass die ermittelten Positionsabweichungen der Produktanfänge (36) aufgehoben werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Produkte (12) über mit deren hinteren Enden (18) in Eingriff stehende Produktgreifer (20) entsprechend relativ zueinander verlagert werden.
  9. Vorrichtung (10) zum Aufschneiden von Produkten (12), insbesondere Lebensmittelprodukten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Produktauflage (14), entlang der mehrere Produkte (12) nebeneinander einer Schneidebene (16) zuführbar sind, in der sich ein Schneidmesser insbesondere rotierend und/oder umlaufend bewegt, sowie mit einer auf der von den Produkten (12) abgewandten Seite vor der Schneidebene (16) angeordneten berührungslosen Sensoreinheit (34), mittels der, bevorzugt nach dem Laufzeitverfahren, getrennt die Positionen der der Schneidebene (16) zugewandten Anfänge (36) der entlang der verschiedenen Spuren geführten Produkte (12) erfasst werden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Zeitfolge von von der berührungslosen Sensoreinheit (34) erzeugten impulsartigen Messsignalen mit der Rotations- bzw. Umlauffrequenz des Schneidmessers so synchronisiert ist, dass diese Messsignale bei rotierendem bzw. umlaufendem Schneidmesser durch die Schneidebene (16) hindurch zu den Produktanfängen (36) und nach einer Reflexion an diesen Produktanfängen (36) wieder zurück zur Sensoreinheit (34) gelangen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als berührungslose Sensoreinheit (34) eine optische Sensoreinheit vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11,

    dadurch gekennzeichnet, dass als berührungslose Sensoreinheit (34) ein bevorzugt nach dem Laufzeitverfahren arbeitendes 3D-Kamerasystem vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sie eine Steuervorrichtung (32) umfasst, die dazu ausgebildet ist, anhand der erfassten Positionen der Produktanfänge (36) die Abweichungen der Positionen der Produktanfänge (36) relativ zueinander zu ermitteln und zur Ausrichtung der Produktanfänge (36) mit der Schneidebene (16) die Produkte in und/ oder entgegen der Produktzuführrichtung (Z) relativ zueinander so zu verlagern, dass die ermittelten Positionsabweichungen der Produktanfänge (36) aufgehoben werden.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die entsprechende Verlagerung der Produkte (12) relativ zueinander über mit deren hinteren Enden (18) in Eingriff stehende Produktgreifer (20) erfolgt.
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