JP6998378B2 - 定量分配装置の較正方法 - Google Patents
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Description
本発明は、高速定量分配機を用いた食料品などの加工対象物の処理に関し、特にそのような定量分配機の較正に関する。
食料品を含む加工対象物は、顧客のニーズに従ってプロセッサによって小片に定量分配されるかまたはそうでなければ切分けられる。また、余分な脂肪、骨、および他の異物または望ましくない物質も食料品から慣例的に切落とされる。たとえば、レストランで出されるステーキ、または冷凍食品もしくはチキンバーガーに用いられる鶏肉の切り身用に、食料品を均一のサイズに定量分配するおよび/または切落とすことが通常は非常に望ましい。
本概要は、選択された概念を詳細な説明において以下にさらに説明される単純化された形で紹介するために与えられる。本概要は、請求項に記載の主題の主な特徴を特定することは意図されておらず、請求項に記載の主題の範囲を決定する際の補助として用いられることも意図されていない。
加工対象物をシミュレートする少なくとも1つのターゲットをコンベアに載せることと、
ターゲットがコンベアによって搬送される際に、ターゲットをスキャンして、コンベア上のターゲットの位置を特定し、ターゲットの物理的なパラメータを確認することと、
ターゲットがコンベアによって搬送される際に、ターゲットに対するアクチュエータの場所または移動経路をターゲットにマーク付けすることと、
マーク付けされたターゲットをコンベアから取出すことと、
マーク付けされたターゲットをコンベアに再び載せることと、
マーク付けされたターゲットを再スキャンして、ターゲットに対するアクチュエータの場所または移動経路を特定することと、
特定されたターゲットに対するアクチュエータの位置または移動経路に基づいて、コンベア移動経路に対して横方向におけるスキャナの場所に対するアクチュエータの位置を較正し、コンベア移動経路の長さに沿った方向におけるスキャナに対するアクチュエータの位置を較正することとを含む、方法。
加工対象物をシミュレートする少なくとも1つのターゲットをコンベアに載せることと、
ターゲットがコンベアによって搬送される際に、ターゲットをスキャンして、コンベア上のターゲットの位置を特定し、ターゲットの物理的なパラメータを確認することと、
ターゲットがコンベアによって搬送される際に、少なくとも1つのカッタでターゲットに特定の切込みパターンを切込むことと、
切込まれたターゲットをコンベアから取出すことと、
切込まれたターゲットをコンベアに再び載せることと、
切込まれたターゲットを再スキャンして、ターゲットに対する切込みパターンの位置を分析することと、
分析されたターゲット上のカッタパターンの位置に基づいて、切込みパターンの位置に基づいて、コンベアの移動方向に対して横方向におけるスキャナの場所に対する少なくとも1つのカッタの位置を較正し、コンベアの移動長さに沿った方向におけるスキャナに対する少なくとも1つのカッタの位置を較正することとを含む、方法。
同様の番号は同様の要素を指す添付の図面に関連して以下に記載される説明は、開示される主題のさまざまな実施形態の説明として意図されており、唯一の実施形態を表わすことは意図されていない。本開示に記載される各実施形態は、例または例示として与えられているにすぎず、他の実施形態に対して好ましいまたは有利であるとして解釈されるべきではない。本明細書において与えられる例示的な例は、網羅的であること、または開示される厳密な形態に開示を限定することは意図されていない。同様に、本明細書に記載されるステップはいずれも、同一または実質的に同様の結果を達成するために、他のステップまたはステップの組合せと交換可能であり得る。
図3は、本開示の実施形態を実現するのに適した、定量分配部分に切断して搬出するためのシステム100を概略的に示す。システム100は、加工物104を運ぶための搬送システム102の形態の移動支持面を含み、加工物104は、複数のレーンまたはウインドローに配置され、搬送システムに沿って延び、定量分配部分Pに切落とされ得るおよび/または切分けられ得る。加工物104は、搬送システムに沿って離間した肉、家禽、または魚などの食料品であり得る。他の種類の加工物として、たとえば、搬送システムに沿って離間した織物、ゴム、厚紙、プラスチック、木材または他の種類の材料からなる品目が挙げられ得る。
具体的に図3および図4を参照して、搬送システム102は、下にある支持部またはベッド164の上を摺動する移動ベルト160を含む。ベルト160は、標準的な態様でフレーム構造(図示せず)によって運ばれる駆動ローラによって駆動される。駆動ローラは次に、これも標準的な態様で、選択された速度で駆動モータ166によって駆動される。駆動モータ166は可変速度モータからなるため、加工物104が運ばれてスキャナ110およびカッタシステム120を通り過ぎる際に、ベルト160の速度を所望通りに調整することができる。
上記のシステム100および対応する方法をより詳細に説明すると、コンベア102は加工物104をスキャンシステム110の下で運ぶ。スキャンシステムは、1つ以上の光源によって照らされた加工物104を見るためのビデオカメラ112を含むさまざまな種類のものであってもよい。光源114からの光は、搬送システム102の移動コンベアベルト160を横断してはっきりとした影または光ストライプ線116を規定し、横梁の前方の領域が暗くなっている。図9参照。コンベアベルト160によって運ばれている加工物104がない場合は、影の線/光ストライプ116はコンベアベルトを横切る直線を形成する。しかし、加工物104が影の線/光ストライプを通過すると、加工物の上側の不規則な表面が不規則な影の線/光ストライプを生成し、これが、加工物および影の線/光ストライプ上で下向きに傾けられたビデオカメラ112によって見られる。ビデオカメラは、コンベアベルト160上に加工物がない場合に影の線/光ストライプ116が占めることになる位置からの影の線/光ストライプ116の変位を検出する。この変位は、影の線/光ストライプに沿った加工物の厚さを表わす。加工物の長さは、影の線/光ストライプが加工物によって形成されるベルトの移動距離によって求められる。この点に関して、搬送システムに統合されたエンコーダ162は、コンベアベルト160の前進移動に対応する固定距離間隔でパルスを生成する。
キャリアシステム124は、搬送システム102に沿って離間した複数のキャリアアセンブリ/ユニット/装置126からなるとして図3~図8に示されている。キャリアアセンブリ126は、カッタシステム120を搬送システム102に対して運んで動かすように適合される。
高圧液体ノズルアセンブリ368の形態として描かれているカッタ装置122の形態の作業工具が縦キャリッジ180に装着されて、キャリッジ180とともに動く。ノズルアセンブリは、コンベアベルト160の平面を名目上は横切る下向きの切断線内に配置される、非常に集束された高圧水の流れを放射する。ノズルアセンブリ368は、鉛直方向に離間した1対のブラケット372および374によってキャリッジベッド320に固定される本体部370を含む。ノズルアセンブリは、コンベアベルト160に向かって下向きに方向付けられた下出口を含む。取付具376がノズル本体370の上端に取付けられて、ノズル本体370を高圧流体吸込み管路378に接続する。作業工具122によって具体化される種類の高圧液体ノズルは、周知の商品である。
上述のように、切断装置またはユニット122を利用して正確な定量分配または切落としを行なうためには、定量分配システム100を較正することが必要である。この点に関して、加工物104が所望のサイズもしくは重さに正確に定量分配されるように、および/または脂肪もしくは他の望ましくない成分が食料品から正確に切落とされる、または骨もしくは他の異物もしくは望ましくない物質が食料品から正確に切除されるように、スキャンシステム110が見ているものとカッタユニット122の場所および/または移動とが一致している必要がある。この点に関して、切断ユニット122を移動の横またはクロスベルト方向、および縦またはダウンベルト方向の双方において較正することが必要である。さらに、カッタユニットのそのような較正をできるだけ迅速に、しかし正確に実行することが必要である。
ターゲット
ターゲット404は、厚さ「T」を有する概して矩形状として図12および図13に示されている。ターゲット404は、たとえば、ターゲットに入れる切込みの数、およびターゲットに入れる切込みのサイズなどのさまざまな要因に依存して、多くの選択形状およびサイズであることができる。好ましくは、ターゲットは、高速定量分配機の構成要素として典型的に使用される種類のカメラおよびレーザによって容易に見ることができる材料からなる。また、ターゲットに切込みまたは切抜きを入れるため、ターゲットの組成はウォータージェットまたは使用される他の種類のカッタによって容易に切込み可能であるようなものが望ましい。さらに、ターゲット材料は、ターゲットが切込まれている間に移動または滑動しないようにコンベアベルト106によって確実に把持されるようなものであるべきである。
ターゲット404はコンベアベルト160に載せられ、ベルトの片側の全長に沿って延びるようにベルトの長さに沿って離間し得る。このように、本開示の較正システムおよび方法400は、ベルト160がその長さに沿った特定の場所で引張られている、捩じれている、またはそうでなければ損傷しているか否かを検出することができ得る。これは、切断ユニット122の確認されたクロスベルト場所が、利用される他の9個のターゲットのベルト上の場所においてよりも、特定のベルト場所において大きく異なっていることによって示され得る。同様の異常は、利用中の他の9個のターゲットに対する特定のターゲット404についてのカッタ122のダウンベルト場所についても起こり得る。
ターゲット404に孔または他の形状を切込む前にスキャナ110が最初にターゲットをスキャンする時、スキャナはターゲットの全体の輪郭を明確に見ることが可能でなければならない。システム100は、この情報を用いて、たとえばコンベアの縦方向に対するターゲットの向きを確立することができ、ターゲットの全体寸法を求めることもできる。さらに、コンベア160上のターゲットの場所を高精度に知ることができる。ターゲットの場所は、上述のように、ターゲットがベルト駆動エンコーダ162によってコンベア上を移動する際に追跡される。ターゲットの場所は、少なくともターゲットが切断ユニット122到達する時まで追跡される。
図12および図13に示されるように、円形孔412a~412fの形態の形状がターゲット404に切込まれ、各孔は切断ユニット122のうちの1つによって切込まれる。好ましくは、較正処理時に切込まれる複数のターゲットの各々について、同じ切込み形状場所およびサイズが特定の切断ユニット122によって作られる。入れられる切込みの形状およびサイズは切断ユニットの各々について同じである必要はないが、所望であれば同じであることができる。これによって、切断ユニット122の各々のクロスベルト場所およびダウンベルト場所の双方を、単一の孔または他の種類もしくは形状の切抜きを用いて較正することが可能となる。
上述のように、ターゲット404の切込みが行なわれた後、ターゲットがベルト160から取出され、切込み片がターゲットから除去されて円形孔412a~412fが残る。ターゲット404は次に、スキャナ110が各孔412a~412fと、孔同士の空間関係とを特徴付けることができるように、再スキャンされる。
第2の光学スキャンの結果はプロセッサに送信される。プロセッサは、切込まれていないターゲットの記憶された1回目のスキャンからのデータを分析して、再スキャンされたターゲットが予めスキャンされたまたはメモリにおいて比較されたターゲットと同じであることをまず確認する。この識別が確認されると、再スキャンステップ中にターゲットの向きもしくは相対位置に十分な変化があった場合は、またはターゲットの形状に大きな歪みがあった場合は、最初のスキャンからの適用可能な情報またはデータが、2回目のスキャンによって生成される対応するデータ上にプロセッサによって移行される(「変換される」とも称される)。そのような移行は、以下により十分に述べるように、Xおよび/またはY方向におけるターゲットの移動、ターゲットの回転、ターゲットのサイズのスケール変更、ならびにターゲットのせん断歪み、の1つ以上を含み得る。
ソフトウェアは、各形状の地点である、ターゲットに切込まれるその特定の形状の場所を求める。これは形状の重心であってもよいが、地点は、形状の最も遠くのアップベルト、ダウンベルト、またはクロスベルト位置などのその他の定義点であってもよい。
開示される較正手順の簡単さおよび簡潔さによって、当該較正手順を用いて、本願の「背景」段落で上述した既存の較正技術を用いる場合よりもはるかに完全にシステム100の動作を特徴付けることが可能となり得る。一例として、さらに多くのターゲットを利用して、ダウンベルトおよびクロスベルト較正測定の双方の変化についての統計的に有意のデータを収集することができ、ベルト上のより多くの場所でデータを得ることができる。10個のターゲットをベルトの長さに沿って均等に離間させる代わりに、ターゲットの数をベルトにわたる5個、10個またはそれ以上の場所でベルトに沿って20個またはさらには30個のターゲットに増やしてもよい。
本開示の代替方法500を図18に示す。示される代替例では、ステップ501において、仮想切込みパターンが確立され、このパターンでは、ターゲット404がベルト160の端縁と平行に配置され、予め定められたサイズの孔412または他の形状がターゲットに切込まれ、各サイズおよび/または形状は特定のカッタを識別している。これらの孔または他の形状の重心は仮想ターゲットの端縁に平行である。
さらなる代替方法として、カッタ120によってターゲット404に切込まれる孔412は、カッタ120ごとに、かつターゲット404ごとに異なるサイズおよび/または形状であることができる。こうして、各ターゲットにおいて孔の形状および/またはサイズが固有であるため、カッタ120をシステムソフトウェアによって10個のターゲット404の各々について固有に識別することができる。システム100は、再スキャン処理時にターゲットを同じ順番に維持する必要なしに、10個のターゲットの各々について再スキャンデータを初めのスキャンデータと容易に一致させることができる。
上述のように、較正時に、カッタのクロスベルト場所はスキャナに関連付けられたデータに基づいて較正される。同様に、カッタのダウンベルト場所も、スキャナに関連するデータに基づいている。さまざまなデータをこの目的で利用することができる。
排他的な特性または特権が請求される発明の実施形態は以下のように規定される。
Claims (37)
- コンベア上を運ばれる加工対象物をスキャンするためのスキャナと、前記コンベアに対して動くように構成されたアクチュエータとを有する処理システムを較正する方法であって、前記方法は、
(a) 加工対象物をシミュレートする少なくとも1つのターゲットを前記コンベアに載せることと、
(b) 前記ターゲットが前記コンベアによって搬送される際に、前記ターゲットをスキャンして、前記コンベア上の前記ターゲットの位置を特定し、前記ターゲットの物理的なパラメータを確認することと、
(c) 前記ターゲットが前記コンベアによって搬送される際に、前記ターゲットに対する前記アクチュエータの場所または移動経路を前記ターゲットにマーク付けすることと、
(d) マーク付けされた前記ターゲットを前記コンベアから取出すことと、
(e) マーク付けされた前記ターゲットを前記コンベアに再び載せることと、
(f) マーク付けされた前記ターゲットを再スキャンして、前記ターゲットに対する前記アクチュエータの場所または移動経路を特定することと、
(g) 特定された前記ターゲットに対する前記アクチュエータの位置または移動経路に基づいて、前記コンベアに対して横方向における前記スキャナの場所に対する前記アクチュエータの位置を較正し、前記コンベアの長さに沿った方向における前記スキャナに対する前記アクチュエータの位置を較正することとを備える、方法。 - 前記アクチュエータは、注入針、印刷ヘッド、塗装ヘッド、スタンピングヘッド、穿孔ヘッド、穴あけヘッド、釘打ちヘッド、ステープリングヘッド、およびレーザからなる群から選択される、請求項1に記載の較正方法。
- 前記ターゲットにマーク付けすることは、前記ターゲットに穴をあけること、前記ターゲットに徴を付けること、前記ターゲット上に徴を形成すること、前記ターゲットに塗料を塗布すること、前記ターゲットに設計を適用すること、前記ターゲットに孔を形成すること、前記ターゲットに穿孔すること、および前記ターゲットに形状を焼付けることからなる群から選択されるステップによって行なわれる、請求項1または2に記載の較正方法。
- 前記ターゲットは、発泡プラスチック、発泡熱可塑性物質、発泡ゴム、発泡合成ゴム、ポリ乳酸、有機食品を用いた材料、ゴム、合成ゴム、紙、厚紙および波形厚紙からなる、請求項1から3のいずれか1項に記載の較正方法。
- 少なくとも1つのカッタを含む前記アクチュエータは、前記コンベアに対して横方向に、かつ前記コンベアの長さに沿って動くように構成され、
前記方法は、
(a) 前記ターゲットが前記コンベアによって搬送される際に、前記少なくとも1つのカッタで前記ターゲットに特定の切込みパターンを切込むことによって、前記ターゲットにマーク付けすることと、
(b) 切込まれた前記ターゲットを再スキャンすることとを備え、前記再スキャンすることは、前記ターゲットに対する前記切込みパターンの位置を分析することを含み、
(c) 分析された前記ターゲット上の前記切込みパターンの位置に基づいて、前記コンベアに対して横方向における前記スキャナの場所に対する前記少なくとも1つのカッタの位置を較正し、前記コンベアの長さに沿った方向における前記スキャナに対する前記少なくとも1つのカッタの位置を較正することを備える、請求項1または4に記載の較正方法。 - 複数のターゲットが前記コンベアの長さに沿って離間している、請求項5に記載の較正方法。
- 前記コンベアの長さに沿って離間している前記ターゲットは、前記コンベアの幅にわたっても離間している、請求項6に記載の較正方法。
- 複数のターゲットが前記コンベアの幅にわたって離間している、請求項5に記載の較正方法。
- 前記複数のターゲットは、加工対象物が前記コンベア上を運ばれる前記コンベアにわたる1つまたは複数の場所に対応して前記コンベアの幅にわたって位置している、請求項5から8のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記特定の切込みパターンは、前記少なくとも1つのカッタで前記ターゲットに切込まれる形状を含む、請求項5から9のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記形状は、円形、楕円形、三角形、正方形、星形、および多面体からなる群から選択される、請求項10に記載の較正方法。
- 前記加工対象物から切抜かれる前記形状は、前記ターゲット上に特定のパターンで配置される、請求項10または11に記載の較正方法。
- 前記ターゲットから切抜かれる前記形状は、前記コンベアの移動方向に沿って配置される、請求項10から12のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記加工対象物から切抜かれる前記形状は、前記コンベアの片側に平行に配置される、請求項10から12のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記ターゲットに切込まれる前記形状は、前記ターゲットを前記コンベアに再び載せる前に前記ターゲットから除去される、請求項10から14のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記少なくとも1つのカッタで前記ターゲットに切込むことは、予め選択された形状を前記ターゲットに切込むことを含む、請求項5から15のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記ターゲットに切込まれる前記形状は、前記ターゲットを前記コンベアに再び載せる前に前記ターゲットから除去される、請求項5から14および16のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記アクチュエータは複数のカッタを含み、前記カッタの各々は固有の形状を前記ターゲットに切込む、請求項5から17のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記カッタの各々は、固有の形状を複数のターゲットに切込む、請求項18に記載の較正方法。
- 前記カッタの各々は、固有の形状を前記ターゲットの各々に切込む、請求項19に記載の較正方法。
- 前記定量分配システムを、前記ターゲットが再スキャンされると、前記スキャナによって初めにスキャンされた後に前記少なくとも1つのカッタによって切込まれた各特定のターゲットを認識するように構成することをさらに備える、請求項5から20のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記定量分配システムは、前記スキャナによって初めにスキャンされた時に前記定量分配システムによって確認された前記ターゲットの1つ以上の物理的なパラメータを認識する、請求項21に記載の較正方法。
- 前記定量分配システムによって認識される前記ターゲットの前記1つ以上の物理的なパラメータは、ターゲット長、幅、アスペクト比、厚さ、厚さプロファイル、外形、外面形状、外周サイズ、および/または外周形状からなる群から選択される、請求項22に記載の較正方法。
- 前記物理的なパラメータは、前記ターゲット上に位置する徴、または前記ターゲットに切込まれた前記パターンの様相を含む、請求項22に記載の較正方法。
- 前記徴は、前記ターゲットに付けられた識別コードを含む、請求項24に記載の較正方法。
- 前記識別コードは、製造時に前記ターゲットに付けられた通し番号、前記較正方法の実行時に前記ターゲットに付けられた識別コード、バーコード、1Dバーコード、2Dバーコード、3Dバーコード、QRコード、およびRFIDタグを含む、請求項25に記載の較正方法。
- 前記ターゲットに切込まれた前記パターンの様相は、前記少なくとも1つのカッタの各々によって前記ターゲットに切込まれた固有のパターンを含む、請求項24に記載の較正方法。
- 前記固有のパターンは、特定のカッタが前記ターゲットに同じパターンを少なくとも2回切込むこと、前記カッタの少なくとも1つがターゲットの切込みごとに前記ターゲットに異なる固有のパターンを切込むこと、前記ターゲットに切込まれた同じパターンのさまざまな配置または組合せ、および前記ターゲットに切込まれたさまざまなパターンのさまざまな配置または組合せからなる群から選択される、請求項27に記載の較正方法。
- 前記ターゲットが前記再スキャンされると前記ターゲットの前記物理的なパラメータを分析して、再スキャンされた前記ターゲットを対応する初めにスキャンされたターゲットと一致させることをさらに備える、請求項22から27のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記ターゲットの前記初めのスキャンの際に確認された前記ターゲットの前記物理的なパラメータを、前記ターゲットの前記再スキャンの際に確認された前記ターゲットの前記物理的なパラメータに変換して、前記ターゲットに対する前記切込みパターンの位置の分析を助けることをさらに備える、請求項22から29のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記少なくとも1つのカッタを較正することは、前記ターゲットに前記特定のパターンを切込む際に前記少なくとも1つのカッタの位置を求めることと、前記スキャナに関連付けられた基準場所に対する、求められた切込む際の前記少なくとも1つのカッタの位置を記憶することとを含む、請求項5から30のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記少なくとも1つのカッタの位置を求めることは、前記ターゲットに切込まれた前記特定のパターンの物理的属性の場所を求めることに基づく、請求項31に記載の較正方法。
- 前記物理的属性は前記切込みパターンの重心である、請求項32に記載の較正方法。
- 前記少なくとも1つのカッタの位置は、前記コンベアの幅にわたる複数の場所で較正される、請求項5から33のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記コンベアの幅にわたる前記場所は、加工対象物が前記コンベアによって運ばれる場所に対応する、請求項34に記載の較正方法。
- 前記コンベアの移動方向に対して横方向における前記少なくとも1つのカッタの場所についての前記スキャナの場所に関連してデータを確立することをさらに備える、請求項5から35のいずれか1項に記載の較正方法。
- 前記コンベアの移動方向に沿った方向における前記少なくとも1つのカッタの場所についての前記スキャナの場所に関連してデータを確立することをさらに備える、請求項5から36のいずれか1項に記載の較正方法。
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