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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Fehlerstellen in schnittfähigen Lebensmitteln während der Prozessstufe des Aufschneidens.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlerstellen während der Prozessstufe des Aufschneidens an einer Schneidemaschine, die zum Abtrennen von Scheiben von schnittfähigen Lebensmitteln ausgebildet ist.
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Lebensmittel, wie insbesondere Wurst- und Käseprodukte, werden unter anderem auch maschinell hergestellt und in relativ großen Produktriegeln gehandhabt, bevor sie in Hochleistungs-Aufschneidemaschinen in Portionen aufgeschnitten und anschließend verpackt werden. Für den Verbraucher wird dabei im Sinne einer hohen Produktqualität neben der Hygiene auch eine größtmögliche Sicherheit angestrebt. Insbesondere dürfen keine Fremdkörper, wie Glas-, Holz-, Knochen-, Metall- oder Kunststoffpartikel in das Endprodukt oder in eine verpackte Portion gelangen. Je nach Herstellungsprozess könnte dies jedoch theoretisch möglich sein, wenn im Lebensmittel-Herstellungsablauf Fehler eintreten. So ist denkbar, dass ein Rest einer Kunststoffhülle oder eine Klammer an einer Wurst verbleiben und mit aufgeschnitten werden. So könnte ein Schneidmesser die zugeordnete Schneidkante berühren und kleine Metall- oder Kunststoff-Späne abtrennen. Denkbar ist auch, dass Knochenstücke in einen Kutter und dann in ein Lebensmittelgemenge gelangen.
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DE 199 15 861 A1 offenbart ein Verfahren zum Aufschneiden von Lebensmittelprodukten mit ungleichmäßiger Innenstruktur, bei dem die Schnittflächen der jeweils vom Produkt abzutrennenden Scheiben mittels einer optoelektronischen Einheit erfasst werden. Es erfolgt eine Auswertung der Schnittflächen hinsichtlich der Produkt-Innenstruktur, um Produktscheiben mit innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen gleicher Innenstruktur zu Portionen einer bestimmten Klasse zusammenzufassen.
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Aus
DE 199 06 021 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen scheibenförmiger Körper von einem Ursprungskörper bekannt, bei dem die Stirnfläche des Ursprungskörpers optisch erkannt und die für ein vorgegebenes Scheibengewicht erforderliche Scheibendicke aus der spezifischen Masse des Ursprungskörpers und der Stirnfläche ermittelt wird. Das Abtrennen des scheibenförmigen Körpers wird mit dem so ermittelten Wert gesteuert. Das dort beschriebene Prinzip der optischen Waage ist im Bereich der Lebensmittelverarbeitung, insbesondere bei Hochleistungsslicern, implementiert. Dabei wird eine Kamera vor dem Schneidschacht angebracht und die von vorne sichtbare Querschnittsfläche eines Produkts im Produktschacht erfasst. Der Produktquerschnitt erscheint dabei hell und die Umgebung bzw. Hohlräume im Produkt dunkel. Für die Erfassungsqualität ist dabei ein guter Kontrast wesentlich. Die Auswertung der Bilder generiert ein Signal an die Slicer-Steuerung. Hierbei werden z.B. die Einteilung der Scheibenanzahl und die Scheibendicke entsprechend der erkannten Löcher in einem Käselaib entsprechend vorgenommen bzw. nachgeregelt, um das gewünschte Gewicht einer Portion möglichst genau zu erreichen.
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DE 197 33 216 C1 beschreibt ein Verfahren zur Bewertung von Schlachttierhälften durch optische Bildverarbeitung. Dabei wird ein optisches Farbbild von Teilen einer Schlachttierhälfte in einem frühen Prozessschritt vor der Endportionierung aufgenommen, um Linienkonturen zu erkennen und damit Speck/MGM- sowie MGM/Fettgrenzen und Knochenmarkkanäle zu erkennen. Eine Erfassung von Fremdkörpern ist damit nicht möglich.
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US 4,136,504 zeigt ein Verfahren zur Ansteuerung eines Lebensmittelportionierers (Slicer), bei dem mit mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen optische Defekte erkannt werden. Aus der Differenz des reflektierten Signals lässt sich ein Rückschluss auf den Fettgehalt, das Vorhandensein von Lymphdrüsen und Milchdrüsen erzielen. Dabei kann aber wiederum nur die organische Konsistenz des Lebensmittels erfasst werden.
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Ebenso offenbart
US 6,997,089 B2 ein Verfahren zur Klassifizierung von Scheiben eines Lebensmittels mit Hilfe eines optischen Bildes der Scheibe. Der Fettgehalt der Scheibe kann auf diese Weise durch Pixelanalyse erfasst werden. Hierzu wird ein Kamerasystem im Bereich der Sortier- und Pufferstrecke für fertige Portionen nach dem Prozessschritt des Aufschneidens eingesetzt, um die Oberfläche einer Portion auszuwerten. Hierbei wird immer die oberste Scheibe einer Portion ausgewertet und jeweils eine Summe von Pixeln mit vorgebaren Grenzwerten verglichen.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Erkennung von Fehlerstellen in schnittfähigen Lebensmitteln während der Prozessstufe des Aufschneidens sowie eine Vorrichtung hierzu zu schaffen, um für jede abgetrennte Scheibe nicht nur die organische Konsistenz und das Gewicht, sondern die Existenz von Fehlerstellen zu erkennen.
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Die Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das Erkennungsverfahren hat die Schritte:
- – berührungsloses Erfassen der Flächencharakteristik einer Scheibe des
- Lebensmittels mit mindestens einem Sensor im Vereinzelungsprozess;
- – Analysieren des Sensorsignals für eine Vielzahl von Stellen der erfassten Charakteristik der Scheibenfläche; und
- – Erkennen von Fehlerstellen an Stellen, die mit einem für eine Fehlerstelle charakteristischen Sensorsignal korrelieren.
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In der Prozessstufe des Aufschneidens wird somit im Vereinzelungsprozess unmittelbar vor dem Abtrennen einer Scheibe des Lebensmittels, während des Aufschneidevorgangs, unmittelbar nach dem Abtrennen während der Fallund/oder Ablagebewegung der Scheibe oder nach dem Ablegen der aufgeschnittenen Scheibe die Flächencharakteristik der Scheibe berührungslos erfasst. Dies kann bspw. durch Beaufschlagung der für den Sensor sichtbaren Scheibenfläche mit elektromagnetischen Wellen und Erfassung der reflektierenden elektromagnetischen Wellen durch den Sensor erfolgen. Das ortsabhängig für eine Vielzahl von Stellen der erfassten Scheiben des Lebensmittels aufgenommene Sensorsignal wird dann analysiert, um anhand der Sensorsignale charakteristische Stellen auf der Scheibenfläche zu erfassen. Dann werden Fehlerstellen an Stellen erkannt, die mit einem für eine Fehlerstelle charakteristischen Sensorsignal korrelieren. Ein solches charakteristisches Sensorsignal kann entweder das Sensorsignal direkt oder eine hieraus abgeleitete Information sein. So können die Sensorsignale für verschiedene Wellenlängen miteinander verknüpft oder die Signale mehrerer Sensoren unterschiedlicher Art miteinander verknüpft werden, um als resultierendes Sensorsignal im Hinblick auf charakteristische Eigenschaften ausgewertet zu werden.
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Das Verfahren ist dabei zur Erkennung von Fehlerstellen eingerichtet, sodass nicht einfach die organische Struktur der Scheibe z.B. hinsichtlich der Erkennung des Fettanteils, von Löchern oder Knorpeln erfolgt, sondern Fehlerstellen, wie insbesondere Fremdkörper, erkannt werden. Ein Fehler liegt dann vor, wenn über die organische Konsistenz des Lebensmittels hinaus zusätzliche, nicht strukturell mit dem Lebensmittelmaterial verbundene Bestandteile in dem Produkt vorhanden sind. Dies gilt insbesondere für anorganische Bestandteile oder fehlplatzierte organische Bestandteile.
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Das Verfahren nutzt aus, dass solche Fehlerstellen zu charakteristischen Sensorsignalen führen, die bei der berührungslosen Erfassung der Flächencharakteristik einer Scheibe sich von den Sensorsignalen unterscheiden, die von der organischen Struktur der Scheibe herrühren.
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Durch die Erfassung der Flächencharakteristik der Scheibe während der Prozessstufe des Aufschneidens im Vereinzelungsprozess lässt sich dann für jede einzelne Scheibe und nicht nur für eine gesamte Portion eine Untersuchung von Fehlerstellen durchführen. Dabei ist sogar eine Erfassung der Vorder- und Rückseite einer Scheibe möglich, wenn dies unmittelbar vor dem Abtrennen oder während der Fallbewegung sowie nach dem Abtrennen während der Ablagebewegung oder nach dem Ablegen der abgetrennten Scheibe erfolgt.
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Vorteilhaft ist es, wenn ein ortsabhängiges Analysieren der Wellenlängen oder Frequenzen des Sensorsignals für die Vielzahl von Stellen der erfassten Scheibenflächencharakteristik erfolgt und Fehlerstellen in Abhängigkeit der Sensorsignalamplituden für charakteristische Wellenlängen oder Frequenzen erkannt werden. Dabei wird ausgenutzt, dass Fehlerstellen, wie insbesondere anorganische, unerwünschte Bestandteile wie Metall, Kunststoff oder Glas, zu einem sehr charakteristischen Reflexionsverhalten bei der Beaufschlagung mit elektromagnetischen Signalen in für das jeweilige Material charakteristischen Frequenzen führen. Die frequenz- bzw. wellenlängenabhängige Auswertung der Sensorsignalamplituden kann dabei im Zeitraum oder vorzugsweise im Frequenzraum gegebenenfalls nach einer vorherigen Transformation, z.B. durch eine Fourieranalyse, erfolgen.
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Das berührungslose Erfassen der Scheibenflächencharakteristik kann an der unmittelbar vor dem Abtrennen einer Scheibe von einem Lebensmittelkörper sichtbaren freien Endfläche des Lebensmittelkörpers, an sichtbaren Flächen der abzutrennenden oder abgetrennten Scheibe während des Aufschneidevorgangs, an der abgetrennten Scheibe während der Fall- und/oder Auflagebewegung von dem Lebensmittelkörper weg auf einen Portionierbereich und/oder nach dem Ablegen von abgetrennten Scheiben auf den Portionierbereich während des Vereinzelungsprozesses in der Prozessstufe des Aufschneidens unmittelbar hinter dem Slicer erfolgen. Damit lässt sich im Durchlaufverfahren integriert in den Aufschneidebetrieb mit einer Lebensmittelaufschneidemaschine für jede Scheibe das Vorhandensein von unerwünschten Stoffen detektieren. Es ist dann möglich, über die Vorderseite der abzutrennenden oder abgetrennten Scheibe hinaus auch die Rückseite der Scheibe nach dem Abtrennen zu untersuchen. Dies ist aber nicht zwingend notwendig, da die Scheibendicke in der Regel so gering ist, dass eine Fehlerstelle sich bereits durch Untersuchung der Vorderseite sicher für die gesamte Scheibe detektieren lässt.
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Das berührungslose Erfassen der Flächencharakteristik einer Scheibe kann vorzugsweise durch Bestrahlen der zu erfassenden Scheibenfläche mit elektromagnetischen Wellen und durch ortsabhängiges Aufnehmen der von der Scheibe bei der Bestrahlung reflektierenden oder nach der Bestrahlung lumineszierenden Wellen und Erkennen von Fehlerstellen anhand der Wellenlängen-, Frequenz- und/oder Helligkeitseigenschaften der ortsabhängig aufgenommenen Wellen erfolgen. Der mindestens eine Sensor hat damit entweder einen integrierten Emitter zur Ausstrahlung von elektromagnetischen Wellen oder es ist mindestens ein zusätzlicher solcher Emitter vorhanden. Für die ortsabhängige Aufnahme der von der Scheibe reflektierten oder lumineszierten elektromagnetischen Wellen sind im Prinzip alle Sensoren geeignet, die für ortsspezifische Messungen eingesetzt werden können, und die ein Signal bereitstellen, welches eine Fehlerstelle von der organischen Konsistenz des Lebensmittels unterscheidbar macht.
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Dabei hat das Verfahren vorzugsweise die Schritte des
- – Bestrahlens der zu erfassenden Scheibenfläche nacheinander mit elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Teilfrequenzbereiche und
- – Analysieren des spektralen Verlaufs der Rückstrahlintensitäten für die Vielzahl von Stellen der Scheibenfläche.
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Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit eine Spektroskopie, die sich das frequenztypische Rückstrahlverhalten zu Nutze macht. Dabei wird nicht die Summenstrahlung innerhalb des verwendeten Frequenzbereichs ausgewertet, sondern die Frequenzbereiche werden in eine Vielzahl von Teilfrequenzbereichen aufgeteilt. Diese Teilfrequenzbereiche sollten vorzugsweise gleich groß sein. Optional kann die Scheibenfläche auch gleichzeitig mit elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Teilfrequenzbereiche bestrahlt werden, das heißt mit z.B. breitbandigen sichtbaren oder unsichtbaren Licht. Wesentlich ist bei der Spektroskopie, dass zumindest die Sensoren frequenz- bzw. wellenlängenabhängige Sensorsignale bereitstellen, sodass für die Teilfrequenzbereiche jeweils gesondert Signalamplituden für die reflektierten Wellen in dem jeweiligen Teilfrequenzbereich gemessen werden können. Der auf diese Weise bereitgestellte spektrale Verlauf der Rückstrahlintensitäten lässt mit der ortsabhängigen Auflösung dann einen Rückschluss auf Fehlerstellen an den Positionen der Scheibenfläche der erfassten Lebensmittelscheibe zu, an der z.B. die Signalamplitude in einem für bestimmte Fremdstoffe charakteristischen Wellenlängenbereich relativ groß ist. Dabei können die Signalamplituden mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden. Denkbar ist aber auch, dass das Verhältnis der Signalamplituden in den charakteristischen Wellenlängen zu den für Fehlerstellen charakteristischen Wellenlängen zu Signalamplituden in mindestens einer anderen nicht für Fehlerstellen charakteristischen Wellenlänge bewertet wird.
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Denkbar ist aber auch ein thermographisches Analysieren der von der Scheibenfläche ortsabhängig emittierten Wärmestrahlung. Diese Thermographie nutzt dabei z.B. einen Infrarotsensor aus, der an der Lebensmittelaufschneidemaschine, das heißt dem Slicer, positioniert wird. Hierbei wird die von der Lebensmittelscheibe emittierte summarische Strahlung ausgewertet. Dies erfolgt in einem für Wärmestrahlung charakteristischen Frequenzbereich, wie insbesondere im Infrarotlichtbereich. Bei diesem Thermographieverfahren wird ausgenutzt, dass das thermische Abstrahlverfahren durch lokale, stofftypische Eigenschaften beeinflusst wird. Dies führt zu Helligkeitsunterschieden, die als Kontrastwechsel detektierbar sind. Stoffe mit stark unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit verändern die Stärke der Abstrahlung entsprechend unterschiedlich, was eine Unterscheidung möglich macht.
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Dabei kann ein aktives Thermographieverfahren mit einem Bestrahlen der zu erfassenden Scheibenfläche mit Wärmestrahlung oder Kältestrahlung und Erfassen der von der Oberfläche der Scheibenfläche ortsabhängig reflektierte und/oder emittierte Wärme- oder Kältestrahlung eingesetzt werden.
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Besonders geeignet ist ein aktives Thermographieverfahren, bei dem die Scheibe mit einer Wärme- oder Kältequelle bestrahlt und danach, nach Beendigung der Bestrahlung die Stärke der Abstrahlung nach Abschalten der Wärme- oder Kältequelle gemessen wird. Dies ist mit der Messung der Lumineszenz bei optischen Verfahren vergleichbar. Fehlerstellen durch Stoffe unterschiedlicher Leitfähigkeit, die an oder dicht unter der Oberfläche der Scheibe positioniert sind, können dann aufgrund der charakteristischen Veränderung im Wärmebild unterschieden werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein berührungsloses Erfassen der Scheibenflächencharakteristik mit unterschiedlichen Sensorarten durchgeführt wird. Dabei sind besonders Kombinationen von Sensorarten für unterschiedliche Wellenlängenbereiche geeignet. Dann erfolgt ein kombiniertes Analysieren der mit den unterschiedlichen Sensorarten ortsabhängig erfassten Sensorsignale. Diese Kombination unterschiedlicher Sensorarten ermöglicht die sehr zuverlässige Erkennung von Fehlerstellen unterschiedlichster Art sowie durch die Kombination der Ergebnisse auch eine Reduktion von Auswertefehlern. Durch ein solches Abscannen in verschiedenen Frequenzbereichen und Überlagerung der Sensorsignale lassen sich besondere Strukturen über einen einfachen lokalen Vergleich hinaus erkennen.
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Das berührungslose Erfassen der Flächencharakteristik einer Scheibe erfolgt vorzugsweise in verschiedenen Stadien des Vereinzelungsprozesses während der Prozessstufe des Aufschneidens, wobei dann die in den verschiedenen Stadien ortsabhängig erfassten Sensorsignale miteinander kombiniert und analysiert werden. So kann bspw. die Vorderseite der Scheibe vor dem Abtrennen und die Rückseite der Scheibe nach dem Abtrennen erfasst und die Sensorsignale der Vorder- und Rückseite ortsbezogen miteinander verglichen werden. Bei relativ dünnen Scheiben ist eine Fehlerstelle an der Vorderseite in der Regel auch auf der Rückseite erkennbar, sodass an der Position der Fehlerstelle sowohl von der Vorderseite, als auch von der Rückseite ein entsprechendes charakteristisches Signal vorhanden sein sollte.
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Denkbar ist ein berührungsloses Erfassen der Flächencharakteristik einer Scheibe mit mindestens einem frequenzspezifischen Sensor zur Erfassung elektromagnetischer Wellen in einem begrenzten Frequenzband sowie mit mindestens einem breitbandigen Sensor zur Erfassung elektromagnetischer Wellen in einem nicht frequenzspezifisch begrenzten Frequenzbereich. Es erfolgt dann ein kombiniertes Analysieren der mit dem mindestens einen frequenzspezifischen Sensor ortsabhängig erfassten frequenzselektiven Sensorsignale und der mit mindestens einem breitbandigen Sensor ortsabhängig erfassten, nicht frequenzspezifischen Sensorsignale. Dadurch, dass die frequenzspezifischen Sensorsignale und die breitbandigen, nicht frequenzspezifischen Sensorsignale aufeinander bezogen werden, lassen sich z.B. durch Differenzbildung oder Berechnung des Verhältnisses der Signalamplituden zueinander auf zuverlässige und einfache Weise Rückschlüsse auf Fehlerstellen ziehen. Insbesondere kann hierdurch erreicht werden, dass nicht das absolute Sensorsignal, sondern ein normiertes Sensorsignal berechnet wird. Ein solches normiertes Sensorsignal lässt sich dann mit Hilfe von z.B. vorgegebenen Grenzwerten im Hinblick auf die Existenz von Fehlerstellen auswerten.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Scheibenfläche gepulst mit elektromagnetischen Wellen bestrahlt wird. Eine solche gepulste Strahlung hat den Vorteil, dass die zu untersuchende Scheibe nur kurzzeitig der elektromagnetischen Welle ausgesetzt wird und der Einfluss störender Reflexionen von der die Scheibe umgebenden Struktur, insbesondere von der Lebensmittelaufschneidemaschine selbst reduziert werden kann. Die Pulse sollten dabei mit der Schnittgeschwindigkeit des Slicers bzw. dessen Schneidmessers synchronisiert werden. Dies ist insbesondere bei einer sehr hohen Schnittgeschwindigkeit und einer im Bereich der Schnittfrequenz liegenden Pulsfrequenz vorteilhaft und wichtig.
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Ein gepulstes Bestrahlen ermöglicht es auch, hohe Strahlungsintensitäten in kurzer Zeit in die zu untersuchende Scheibe einzubringen.
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Eine solche gepulste Bestrahlung ermöglicht auch die Durchführung von Differenzauswertungen, bei dem zeitlich dicht hintereinander erfolgende Messungen derselben Scheibe (Doppelmessungen/Mehrfachmessungen) durchgeführt werden. Zwei aufeinander folgende Messungen unterscheiden sich dann dadurch, dass nur in der einen Messung die Scheibe mit einer elektromagnetischen Welle beaufschlagt wird. Durch einen solchen Vergleich zwischen der Scheibe ohne Bestrahlung und mit Bestrahlung lassen sich insbesondere Einflüsse durch Störstrahlungen der Umgebung der Scheibe reduzieren. Zudem lassen sich unerwünschte Wechselwirkungen auf verschiedenartige Sensoren verhindern.
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Denkbar ist auch ein Bestrahlen der Scheibenfläche mit elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Wellenlängen zeitlich nacheinander. Auch hierdurch lassen sich zuverlässige normierte Ausgangs-Sensorsignale durch Korrelation von mehreren für die Ortsposition der Scheibenfläche aufgenommenen Sensorsignale für die verschiedenen Wellenlängen ermitteln. Störeinflüsse werden durch die Bestrahlung zeitlich nacheinander reduziert.
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Eine ortsabhängige Analyse der Flächencharakteristik einer Scheibe kann entweder durch Aufnahme eines Kamerabildes mit sichtbarem und/oder unsichtbarem Licht oder anderen Wellenlängenbereichen, wie Röntgenlicht oder Wärmestrahlung erfolgen. Vorteilhaft ist jedoch ein ortsabhängiges Abtasten der Scheibenflächencharakteristik mit dem mindestens einen berührungslosen Sensor. Dabei erfolgt bspw. ein zeilenweises Bestrahlen und/oder Abtasten der Scheibenfläche derart, dass die Fläche der zu erfassenden Scheibe des Lebensmittels einzeln für jede Stelle der Scheibe nacheinander erfasst wird. Dies kann entweder dadurch erfolgen, dass die Sensorfläche zeitlich hintereinander ortsabhängig bestrahlt wird, wie bspw. durch Führen eines Abtaststrahls in Zeilen über die Oberfläche der zu erfassenden Lebensmittelscheibe. Denkbar ist aber auch, dass der Sensor während oder nach dem Bestrahlen der Sensorfläche punktuell auf ausgewählte Stellen ausgerichtet wird, um zeitlich nacheinander die von der Scheibe reflektierte, lumineszierte oder auf sonstige Weise abgestrahlte Signale, wie insbesondere eine elektromagnetische Welle, Wärmeabstrahlung oder ein magnetisches Feld ortsabhängig zu erfassen. Denkbar ist aber auch, dass das ortsabhängige Abtasten der Scheibenflächencharakteristik bei der Verarbeitung der Messwerte bzw. Signale in der Auswerteeinrichtung erfolgt. Diese verschiedenen Methoden der ortsabhängigen Abtastung können auch miteinander kombiniert werden.
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Das Verfahren ist vorzugsweise so ausgebildet, dass Fremdkörper insbesondere von nicht stoffschlüssig mit dem Lebensmittel verbundenen, in dem Lebensmittelkörper eingelagerten Fremdkörpern und/oder von anorganischen Fremdkörpern als Fehlerstellen erkannt werden. Solche Fremdkörper als Fehlerstellen lassen sich im Vergleich zu der organischen Konsistenz eines Lebensmittels einschließlich des Einschlusses von z.B. Löchern, Fett und Knorpel, z.B. durch charakteristische Wellenlängen unterscheiden, die bei der Bestrahlung einer Scheibe reflektiert werden.
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Eine sehr zuverlässige und durch Nachlernen optimierbare Erkennung von Fehlerstellen lässt sich durch Vergleichen der erfassten Bilder, Bildausschnitte oder Strukturen der Scheibenfläche mit abgespeicherten Referenz-Bildern, Referenz-Bildausschnitten oder Referenz-Strukturen und Ermittlung von Fehlerstellen anhand der ermittelten Abweichungen realisieren.
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Zur Durchführung des vorher beschriebenen Verfahrens hat die Vorrichtung
- – mindestens einen berührungslosen Sensor, der auf eine im Vereinzelungsprozess erfassbare Scheibenfläche ausrichtbar ist und
- – eine Auswerteeinheit, die zum Analysieren des Sensorsignals für eine Vielzahl von Stellen der erfassten Charakteristik der Scheibenfläche und zum Erkennen von Fehlerstellen, die mit einem für eine Fehlerstelle charakteristischen Sensorsignal korrelieren, eingerichtet ist.
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Somit ist vergleichbar zu einer optoelektronischen Waage an einer Lebensmittelaufschneidemaschine mindestens ein berührungsloser Sensor angebracht, der auf die im Vereinzelungsprozess sichtbare Oberfläche einer Scheibe eines Lebensmittels vor dem Abschneiden der Scheibe, während der Fall- und/oder Ablagebewegung von dem Lebensmittelkörper weg oder nach dem Ablegen auf einen Portionierbereich für den berührungslosen Sensor sichtbar ist.
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Als berührungsloser Sensor eignen sich bspw. thermographische Sensoren, spektroskopische Sensoren oder Sensoren für elektromagnetische Wellen. Vorteilhaft ist eine Kombination von berührungslosen Sensoren unterschiedlicher Art.
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Die Vorrichtung kann dabei mindestens eine separate oder in dem mindestens einen Sensor integrierte Strahlungsquelle zur Emission elektromagnetischer Wellen in einem ausgewählten begrenzten Frequenzbereich und/oder in einem breitbandigen Frequenzbereich, im Infrarot-Frequenzbereich, Nah-Infrarot-Frequenzbereich, sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder ultravioletten Wellenlängenbereich haben. In diesem Zusammenhang sind auch Sensoren für Röntgenlicht denkbar. Auch Magnetresonanzsensoren oder Hallsensoren zur Analyse magnetischer Eigenschaften der Scheibe sind ebenfalls einsetzbar, zumindest in Kombination mit anderen elektromagnetischen Sensoren.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens einer der berührungslosen Sensoren eine Kamera zur Aufnahme von Bildern der zu erfassenden Scheibenfläche ist. Dies ermöglicht einerseits eine Aufnahme eines Bildes der Scheibenfläche zur ortsabhängigen Erfassung reflektierender oder lumineszierender Wellen und zusätzlich auch eine Konturerfassung der Scheibe. Dabei ist es denkbar, dass die ohnehin für eine optische Waage genutzte Kamera auch für die Fremdkörpererkennung mit genutzt wird.
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Entscheidend ist dann, dass die Auswerteeinheit nicht nur zur Bestimmung des Gewichts anhand der Scheibenkontur sowie zur Scheibenklassifizierung anhand der Oberflächenstruktur eingerichtet ist, sondern auch zur Erkennung von Fehlstellen aus dem aufgenommenen Bild der Scheibe.
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Denkbar ist, dass die Vorrichtung für das ortsabhängige Abtasten der Scheibenfläche ausgebildet ist. Unter einem Abtasten wird dabei sowohl das Erkennen von im Produkt eingebetteten Objekten bzw. Fremdkörpern, als auch von Ablagerungen auf der Oberfläche der Scheibe verstanden. Dann hat sie vorzugsweise einen gesteuert bewegbaren Spiegel zum ortsabhängigen, bevorzugt zeilenweisen Abtasten der zu erfassenden Scheibenfläche. So kann bspw. ein Abtaststrahl einer Strahlungsquelle, die eine elektromagnetische Welle emittiert, über den Spiegel auf eine abzutastende Ortsposition der Scheibenfläche gerichtet werden. Dann wird zu diesem Zeitpunkt mit einem Sensor für diese Ortsposition das resultierende Signal ermittelt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 – Skizze einer Lebensmittelaufschneidevorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erkennung von Fehlstellen an dem aufzuschneidenden Lebensmittel in der Seitenansicht;
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2 – Skizze einer Draufsicht auf die Schnittfläche eines aufzuschneidenden Lebensmittels mit einem benachbarten Schneidmesser und einer Vorrichtung zur Erkennung von Fehlstellen.
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1 lässt eine Skizze einer Lebensmittelaufschneidemaschine 1 in einer Seitendarstellung erkennen. Die Lebensmittelaufschneidemaschine 1 hat eine Zufuhreinheit 2 mit einem Förderband zum Zuführen eines aufzuschneidenden Lebensmittels 3 zu einer Trennvorrichtung 4. Die Trennvorrichtung 4 hat ein Schneidmesser 5, das zum Abschneiden von Scheiben 6 des Lebensmittels 3 eingerichtet ist. Diese Scheiben 6 werden in diesem Prozessschritt des Abtrennens von Scheiben 6 in einem Portionierbereich auf ein Förderband 7 als Portionen abgelegt und einzeln oder in Stapeln zur weiteren Verpackung transportiert. Dabei umfasst eine Portion mindestens eine Scheibe 6.
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Das Lebensmittel 3 kann bspw. eine in Scheiben 6 zu portionierende Wurst oder ein Käselaib sein.
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In dem Vereinzelungsbereich ist benachbart zur Trennvorrichtung 4 und dem Portionierbereich mindestens ein Sensor 8 angeordnet, der auf eine zu vereinzelnde Scheibe 6 ausgerichtet ist. Der Sensor 8 kann wie dargestellt zur Erfassung der Schnittfläche des Lebensmittels 3 ausgerichtet sein. Denkbar ist aber auch, dass der Sensor 8 oder ein weiterer Sensor auf die Erfassung der Oberfläche der abgetrennten Scheibe 6 spätestens in dem im Portionierbereich auf dem Förderband 7, also im abgelegten Zustand, ausgelegt sind. Dann kann die Rückseite der Scheibe 6 analysiert werden.
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Somit wird bei der Auswertung an der Schnittfläche des Lebensmittels 3 das Zeitfenster bis zum nächsten Durchgang des Schneidmessers 5, das vorzugsweise ein Sichelmesser oder ein planetarisch umlaufendes Kreismesser ist, ausgenutzt. Bei Auswertung der abgetrennten Scheibe 6 erfolgt dies im Zeitfenster bis zum Ablegebeginn der nächsten Scheibe 6.
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Ein solcher Sensor 8 kann bspw. ein bildgebender Sensor sein, wie bspw. eine Kamera, mit der die Oberfläche der abzutrennenden oder bereits abgetrennten Scheibe 6 des Lebensmittels 3 ortsaufgelöst erfasst werden kann.
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Weiterhin hat die Vorrichtung eine Strahlungsquelle 9 (Beleuchtungs-/Bestrahlungseinheit) zur Bestrahlung der zu untersuchenden Oberfläche der Scheibe 6 mit elektromagnetischen Wellen oder mit einem anderen geeigneten Feld. Der Sensor 8 ist dann angepasst, um die von der bestrahlten Scheibenoberfläche reflektierten oder nach Bestrahlung z.B. durch Lumineszenz emittierten Wellen oder Felder zu erfassen. Die Sensorsignale werden dann einer Auswerteeinheit 10 zugeführt, die zur Erkennung von Fehlstellen eingerichtet ist.
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Solche Fehlstellen können bspw. beim Aufschneiden mit in die Scheibe gelangende Lebensmittelhülle (z.B. Wurstpelle), während der Lebensmittelherstellung oder des Aufschneidens in das Lebensmittel 3 oder die Scheibe 6 gelangende Metallsplitter, z.B. von der metallischen Wursthüllenklemme am Anfang oder Ende des Lebensmittelstücks 3 oder sonstige unerwünschte Fehlstellen, wie insbesondere Fremdkörper sein.
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2 lässt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 1 mit dem mit seiner Schneidebene skizzierten Scheidmesser 5 und dem im Schnittbereich des Schneidmessers 5 angeordneten Lebensmittel 3 erkennen. Deutlich wird, dass die Strahlungsquelle 9 auf die Schnittfläche des Lebensmittelkörpers 3 vor dem Abtrennen einer Scheibe 6 und/oder auf die im Portionierbereich abgelegte, abgetrennte Scheibe 6 des Lebensmittelkörpers 3 ausgerichtet ist. Die Strahlungsquelle 9 kann aber auch alternativ oder insbesondere zusätzlich hierzu auf den Bereich der Scheibe 6 gerichtet sein, die diese ausgehend von der Schnittfläche am Lebensmittelkörper 3 bis zur Ablage auf dem Portionierbereich 6 während des Vereinzelungsprozesses vom Abschneiden bis zum Fallen und Ablegen auf den Portionierbereich nimmt.
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Mindestens ein Sensor 8 ist dann auf den Schnittbereich des Lebensmittelkörpers 3 ausgerichtet, um die Flächencharakteristik der Scheibe 6 unmittelbar vor dem Abtrennen der Scheibe 6 berührungslos zu erfassen. Anhand der vom Sensor 8 aufgenommenen Sensorsignale lassen sich dann Fehlerstellen durch für Fehlerstellen charakteristische Ausprägungen des Sensorsignals erkennen.
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Nachfolgend werden mit Bezug aus den in den 1 und 2 skizzierten grundsätzlichen Aufbau der Lebensmittelaufschneidemaschine 1 besondere Ausführungsbeispiele von Sensoren 8 mit einer hieran angepassten Einrichtung der Auswerteeinheit 10 beschrieben.
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So kann die Vorrichtung bspw. zur Spektroskopie ausgebildet sein, bei der die Strahlungsquelle 9 die zu analysierende Fläche der Scheibe 6 mit elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Wellenlängen oder mit breitbandigen elektromagnetischen Wellen beaufschlagt. Der mindestens eine Sensor 8 ist dann zur Erfassung der von der Scheibe 6 reflektierten elektromagnetischen Wellen so ausgebildet, dass die Strahlungsintensitäten mit einer wellenlängen- bzw. frequenzabhängigen Auflösung erfasst werden. Damit kann eine frequenzspezifische Analyse des Sensorsignals durchgeführt werden.
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Auf diese Weise können bspw. Kunststoffe von sonstigen Bestandteilen des Lebensmittels 3 unterschieden werden. Kunststoffe haben nämlich eine starke Absorption bei ca. 1720 nm. Eine Bestrahlung der Schnittfläche oder Scheibenfläche in diesem Frequenzbereich führt dann an Orten, in denen Kunststoffe als Fehlerstellen 11 vorhanden sind, zu einem signifikant erhöhten Signalpegel in diesem Bereich.
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Die Spektroskopie macht sich das frequenztypische Rückstrahlverhalten zu nutze. Dabei wird nicht die Summenstrahlung innerhalb des verwendeten Frequenzbereichs ausgewertet, sondern der Frequenzbereich wird in viele, normalerweise gleichgroße Teilfrequenzbereiche aufgeteilt. Es wird analysiert, wie bei einer idealen, gleichförmigen Bestrahlung die Rückstrahlung des Objektes für die einzelnen Wellenlängen ausfällt. Es ergibt sich ein spektraler Verlauf an Rückstrahlintensitäten für jeden Objektpunkt der erfassten Scheibenfläche in Abhängigkeit der Teilfrequenzen oder Wellenlängen. Jedem zweidimensionalen Punkt eines Bildes wird ein spektraler Vektor von Helligkeiten zu jeder Wellenlänge zugeordnet. Demzufolge ist das Messdatenvolumen gegenüber einer einfachen Kontrastauswertung mit Schwarz-Weiß-Kontrasten oder einer Thermographieuntersuchung mit der Anzahl an Teilfrequenzen zu multiplizieren. Der spektrale Verlauf ist im Allgemeinen wesentlich genauer einem bestimmten Stoff zuzuordnen, da die Information des gesamten spektralen Verlaufs mit herangezogen wird.
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Es sind einige Fälle denkbar, bei denen mit einer z.B. geeignet programmierten Auswerteeinheit 10 auch eine einfache durchzuführende Summenbewertung durchgeführt werden kann. Dies ist dann möglich, wenn ein zu erfassender Fremdstoff bei einigen oder wenigen Frequenzen bzw. Wellenlängen grundsätzlich anders reagiert als der Basisstoff des zu untersuchenden Lebensmittels.
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Eine spektroskopische Untersuchung gelingt besonders vorteilhaft unter Nutzung eines Nahinfrarot-Sensors am Slicer, dessen Blickfeld auf die aktuell geschnittene Scheibe ausgerichtet ist.
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Die Scheibenoberfläche kann dabei bspw. zeilenweise aufgenommen werden, wenn die Scheibe an der Beleuchtung und dem Sensor vorbei bewegt wird. Diese pro Zeile ortsabhängig aufgenommene Strahlung wird aber nicht wie bei einem Kontrastfoto mit Schwarz-Weiß als Helligkeitssumme gespeichert, sondern in seine spektralen Komponenten zerlegt und abgebildet. Somit ist letztendlich eine Vielzahl von Bereichen der Scheibenfläche (2D-Punkte der Scheibe) die Helligkeit jedes Frequenzanteils gespeichert. Auf diese Weise kann bspw. bei einem starken lokalen Minimum des Spektrums bei etwa 1730 nm auf die Existenz von Kunststoff geschlossen werden. In diesem Wellenlängenbereich würde in Produkt-Regionen ohne Kunststoffpartikel kein solches signifikantes spektrales Minimum auftreten.
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Denkbar ist, den gesamten spektralen Verlauf über einen vorbestimmten Wellenlängenbereich insgesamt zu analysieren. Dies führt jedoch zu einem sehr stark anwachsenden Datenvolumen. Die spektrale Zerlegung der Lichtkomponenten kann dabei auf eine kleine und robuste Baueinheit umgesetzt werden.
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In der Praxis sind aber die zu erfassenden Fremdkörper mit ihren spezifischen Wellenlängen bekannt, sodass die Spektralanalyse auf die sehr interessierenden Wellenlängenbereiche reduziert werden kann. Gegebenenfalls kann darüber hinaus noch eine Normierung mit mindestens einem für die Konsistenz des Lebensmittels charakteristischen Wellenlängenbereich vorgenommen werden, wie insbesondere des Wassergehalts.
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Alle bekannten Kunststoffe haben im Bereich von 1700–1750 nm ein ausgeprägtes Absorptionsmaximum und sind daher erkennbar. In entsprechender Weise können auch weitere Stoffe, wie z.B. chemische Inhaltsstoffe, Fett, Salze oder ähnliches anhand ihres Absorptionsspektrums detektiert werden. Da Stoffe wie Holz, Stein oder Kunststoff aufgrund ihres geringeren Wassergehalts immer gut von einer wasserhaltigen Substanz zu unterscheiden sind, bietet sich auch eine Erkennung des Wassergehalts an.
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Möglich ist auch eine thermographische Untersuchung z.B. durch Nutzung eines Infrarot-Sensors am Slicer. Bei der Thermographie wird die von der Scheibenfläche kommende summarische Wärmestrahlung ausgewertet. Anstelle eines gewissen Frequenzbereichs im sichtbaren Wellenlängenbereich wird stattdessen ein gewisser Frequenzbereich im Infrarotlichtbereich verwendet. Im Wesentlichen wird dabei ausgenutzt, dass das thermische Abstrahlverhalten durch lokale, stofftypische Eigenschaften beeinflusst wird, was zu Helligkeitsunterschieden führt. Diese lassen sich als Kontrastwechsel detektieren. Stoffe mit stark unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit verändern die Stärke der Abstrahlung auch entsprechend unterschiedlich, wodurch eine Unterscheidung möglich wird. In der Regel wird die Scheibenfläche mit einer Wärmequelle bestrahlt (aktive Thermographie) und danach die Stärke der Abstrahlung nach Abschalten der Wärmequelle gemessen. Stoffe an und dicht unter der Oberfläche mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit können aufgrund der charakteristischen Veränderung im Wärmebild erfasst werden.
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Der unterschiedliche Wassergehalt des Lebensmittelmaterials gegenüber Fremdkörpern, wie Kunststoff, Holz oder Metall kann dabei eine Detektierung ermöglichen. Im verwendeten Frequenzband hat Wasser ein Absorptionsmaximum im Bereich von 1940 nm und 1450 nm. Diese Absorption führt dann zu charakteristischen Helligkeitswerten im Thermographiebild an den entsprechenden 2D-Punkten der Scheibenfläche.
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Insbesondere bei der aktiven Thermographie lassen sich metallische Fremdkörper durch ihre sehr gute Wärmeleitfähigkeit relativ sicher detektieren, da Metallpartikel eine auffällige Reaktion hervorrufen.
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Bei der aktiven Thermographie besteht allerdings das Problem, dass in kurzer Zeit ein Energieimpuls auf das Material aufgebracht werden muss, um die anschließende Reaktion messen zu können. Der Energieimpuls kann beim Schneiden der Scheibe und das Messen der Absorption dann beim Fallen der abgetrennten Scheibe oder nach dem Ablegen erfolgen. Bei einer solchen verzögerten Messung ist auch denkbar, nach dem Ablegen nochmals einen Energieimpuls auf die abgetrennte Scheibenfläche aufzubringen, d.h. auf die Rückseite, und anschließend eine weitere Messung durchzuführen. Ein Koppeln der Vorder- und Rückseitenerkennung der Scheibe führt dann zu einer Verfeinerung der Messung.
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Eine solche Korrelation, Überlagerung oder Verknüpfung der Messung in verschiedenen Abtrennstadien ist auch für die anderen Messverfahren nützlich, wie insbesondere das spektroskopische Messen. Durch die Durchführung einer Messung vor dem Abtrennen einer Scheibe mit einer weiteren Messung unmittelbar nach dem Abtrennen der Scheibe kann die Erfassungsqualität bei der berührungslosen Erfassung der Scheibe im Schneidschacht wesentlich verbessern.
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Für die unterschiedlichen, denkbaren Fehlerstellen mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften bietet es sich an, mehrere unterschiedliche optische oder nicht optische Sensoren miteinander zu koppeln. So können mehrere Frequenzen mit Hilfe mehrerer Sensoren z.B. im Infrarot-, Nahinfrarot-, sichtbaren Bereich und Ultraviolett-Bereich in Kombination eingesetzt und als Ergebnis miteinander korreliert werden.
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Denkbar ist aber auch die Nutzung geeigneter Mosaikfilter in Verbindung mit einem Sensor entsprechender Frequenzempfindlichkeit. Dies erfolgt in Verbindung mit einem breitbandigen Sensor z.B. mit einer Frequenzempfindlichkeit im Bereich von 350–2000 nm. Die Erkennungsleistung kann mit einer Farbkamera weiter ausgeweitet werden, um Inhalts- bzw. Einlagerungsstoffe wie Nüsse, Paprika, Fett von Fremdkörpern zu unterscheiden.
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Denkbar ist auch die Nutzung eines Matrixsensors mit guter spektraler Empfindlichkeit im zur Erkennung von Fehlerstellen geeignet gewählten Frequenzbereich.
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Mindestens einer der Sensoren kann ein für den ausgewählten Frequenzbereich optimiertes Objektiv haben.
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Bei der Kombination verschiedener Sensoren sollte in Abgleich durch Kalibrierung auf dasselbe Bildfeld erfolgen, sodass die Sensoren einen vergleichbaren Bildausschnitt bzw. Bildbereich erfassen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Sensoren miteinander kommunizieren, um dann selektiv ihre Auswertung jeweils vornehmen zu können. Wenn z.B. ein Sensor die Scheibenkontur erfasst, kann diese Scheibenkontur den anderen Sensoren übermittelt werden. Damit können die anderen Sensoren selektiv ihre Ortsauflösung in Abhängigkeit der nunmehr bekannten Scheibenkontur kalibrieren.
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Denkbar ist aber auch ein Sensorabgleich durch Referenzen hinsichtlich der stabilen Sensorsignale. So ist z.B. bei der Verwendung von Thermographiesensoren vorteilhaft, wenn fest bekannte Referenzobjekte zum permanenten Abgleich der Sensoren verwendet werden.
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Solche Referenzobjekte lassen sich auch in Verbindung mit anderen von optischen oder nicht optischen Sensoren einsetzen.
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Ein Sensorabgleich kann produktabhängig, spurabhängig, d.h. auf die Schnittfläche der Scheibe bezogen, beleuchtungsabhängig und/oder zum Auswertungssystem passend durchgeführt werden.
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Bei einer aktiven Erfassung der Flächencharakteristik durch vorherige oder gleichzeitige Bestrahlung hat die Vorrichtung vorzugsweise eine Lichtquelle mit zur Emission geeigneter Frequenzen, die auf den mindestens einen Sensor und die gewünschten Auswertefrequenzen abgestimmt ist. Dabei ist die Vorrichtung zur Bestrahlung der Scheibenfläche mit elektromagnetischen Wellen in den benötigten Frequenzen in kurzer Zeit und hinreichender Intensität und/oder zur Bestrahlung mit elektrischen und/oder magnetischen Feldern eingerichtet. Die Emitterquellen können frequenzspezifisch sein und gegebenenfalls zeitlich versetzt angesteuert werden, damit keine Beeinflussung der verschiedenen oder gleichen und/oder an verschiedenen Positionen befindlichen Sensoren erfolgt.
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Geeignet ist auch eine breitbandige Lichtquelle. Bei der Nutzung frequenzspezifischer Sensoren wird dann von jedem Sensor das jeweilige charakteristische Frequenzband des von der bestrahlten Scheibenfläche abgestrahlten Signals in den charakteristischen Wellenlängenbereichen erfasst. Eine zusätzliche Steigerung der Genauigkeit kann durch Filter vor den einzelnen Sensoren realisiert werden. So ist denkbar, dass eine breitbandige Beleuchtung der zu untersuchenden Scheibenfläche mit einer Sensorfamilie zur berührungslosen Erfassung der Flächencharakteristik kombiniert wird, die durch Filter ihre Signalkomponente separieren.
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Besonders geeignet sind gezielt triggerbare Lichtquellen, wie Leuchtdioden zur Emission der benötigten elektromagnetischen Wellen. Mit Hilfe solcher gepulsten elektromagnetischen Wellen können hohe Intensitäten in kurzer Zeit in die zu untersuchende Scheibenoberfläche eingebracht werden. Auf diese Weise können auch Differenzauswertungen vorgenommen werden. So können zeitlich kurz hintereinander erfolgende Messungen derselben Scheibenoberfläche (Doppel- oder Mehrfachmessung) durchgeführt werden, bei denen sich die aufeinander folgenden Messungen derselben Scheibenoberfläche dadurch unterscheiden, dass in mindestens einer Messung das Zusatzsignal (= Beleuchtung) aufgeschaltet wurde und mindestens einer anderen Messung keine Emission einer elektromagnetischen Welle vorhanden ist. Die Triggerung des Emitters erfolgt dann vorzugsweise synchronisiert mit der Drehzahl des Schneidmessers und den Erfassungszeitpunkten der Sensoren.
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Mit solchen ansteuerbaren bzw. triggerbaren Lichtquellen kann die Vorrichtung produktspezifisch und/oder merkmalspezifisch eingesetzt werden.
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Solche steuerbaren Lichtquellen können auch genutzt werden, um eine unerwünschte Wechselwirkung auf verschiedene Sensoren zu verhindern. Sie können auch innerhalb eines Messvorgangs zur Unterscheidung von spezifischen Signalantworten eingesetzt werden. Denkbar ist auch ein richtungs-, frequenzund/oder intensitätsspezifischer Einsatz der steuerbaren Lichtquellen. So kann eine Ausleuchtung von verschiedenen Seiten der zu untersuchenden Scheibe zeitlich nacheinander erfolgen, um so Reflexionseinflüsse durch die Schneidemaschine oder ähnliches zu reduzieren.
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Die Vorrichtung kann dabei so an der Schneidemaschine angeordnet sein, dass eine spezifische lokale Anordnung mit Ausrichtung der Lichtquellen erfolgt. Eine solche Verschiedenartigkeit der Lokalität der Beleuchtung ermöglicht eine optimale Einstellung auf den zu prüfenden Lebensmittelkörper. Die Auswertung von verschiedenen Einstrahlungen kann eine unerwünschte Wechselwirkung verändern und zusätzliche, richtungsabhängige Signalantworten können bei der Signalauswertung berücksichtigt werden, insbesondere wenn bestimmte Fehlerstellen zu spezifischen richtungsabhängigen Signalantworten führen.
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Die Vorrichtung kann neben Sensoren im unsichtbaren Wellenlängenbereich auch mindestens einen Kamerasensor für den sichtbaren Bereich haben. Dies ermöglicht die Kombination einer Konturerfassung mit der Fehlerstellenerfassung. Zudem lassen sich mögliche Fehlerstellen oftmals schon anhand des Kamerabildes im sichtbaren Wellenlängenbereich als potentiell mögliche Fehlerstellen erkennen. Dann kann eingeschränkt auf diese im sichtbaren Kamerabild erkannten Bereiche eine weitere Untersuchung dieser Bereiche mit Hilfe der weiteren Sensoren in anderen Wellenlängenbereichen oder mit anderen Methoden, wie bspw. Nahinfrarotsensoren vorgenommen werden. Mit Hilfe einer solchen Kombination lässt sich der Rechen- und Auswerteaufwand reduzieren. Dies ist insbesondere bei den hohen Schnittgeschwindigkeiten von Hochleistungsslicern anzustreben, um den Hard- und Softwareaufwand zu reduzieren.
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Die Vorrichtung ist dann vorteilhaft mit einer geeigneten Datenbank versehen, in der Vorgaben zur Auswertung über Form und/oder Größe und/oder Verteilung und/oder von Anteilen von Einschlüssen und Bestandteilen in der zu untersuchenden Scheibe abgespeichert sind. Diese Informationen dienen dann als Vergleichsdatenbasis zur Abgrenzung des zu untersuchenden Produktes bzw. seiner Hauptkomponenten zu Fehlerstellen, d.h. zu zusätzlichen unerwünschten Inhaltsstoffen oder Fremdkörpern.
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Dies gelingt mit einer Vorrichtung, die vorzugsweise eine Kamera mit einer rauscharmen Strahlungsempfänglichkeit im gewählten Frequenzbereich und mit einer ausreichend hohen Bildfolgefrequenz passend zur Schnittgeschwindigkeit. Für die spektroskopische Untersuchung sollte die Vorrichtung dann eine Spektrometeroptik haben, welche die Objektstrahlung in die gewünschten Teilfrequenzen zerlegt und die mechanischen Anforderungen für eine Integration in eine Lebensmittelschneidemaschine, insbesondere einen Hochleistungsslicer erfüllt. Zudem sollte die Vorrichtung eine Lichtquelle zur Bestrahlung des Objekts mit den benötigten Frequenzen in kurzer Zeit und hinreichender Intensität haben.
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Die Auswerteeinheit kann als programmierbare Recheneinheit implementiert sein, die mit den großen Datenmengen umgehen kann und in hinreichend kurzer Auswertezeit für alle Bildpixel das dazugehörige Spektrum bewertet.
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Die Vorrichtung kann auch eine Spezialoptik mit einem rotierenden Polygonspiegel haben, um die Querschnittsfläche der zu untersuchenden Scheibenflächen zeilenweise zu überstreichen. Dabei wird eine Zeile mit der Ortsinformation sowie die zugeordneten Spalten mit der spektralen Zerlegung der Strahlung zu jedem Ortspunkt der Zeile gespeichert und anschließend in der Auswerteeinheit bearbeitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19915861 A1 [0004]
- DE 19906021 C2 [0005]
- DE 19733216 C1 [0006]
- US 4136504 [0007]
- US 6997089 B2 [0008]
