红色组织结构的非接触式识别装置和方法,以及去除红色组织结构的肌肉带的总成

摘要

本发明涉及一种屠宰动物体制品(12)中的红色组织结构(16)的非接触式识别装置(10)以及相应的方法，该装置包括：传送装置(11)，其用于在传送方向(F)上连续传送所述制品(12)；光源(13)，其用于产生平面光场(31)，所述平面光场(31)用于形成从所述平面光场(31)横贯所述制品(12)的所述传送方向(F)传播的光线；探测装置(14)，其用于识别所述红色组织结构(16)；所述探测装置(14)包括至少一个光学传感机构；所述光学传感机构用于记录由所述制品(12)反射的一部分光(32)；其中，所述光源(13)为红外光源，而且所述光源(13)的设置使所述平面光场(31)的平面相对于所述传送方向(F)倾斜了小于90°的光场角(α)。本发明还涉及一种从屠宰动物体制品上去除红色组织结构的肌肉带(20)的总成，该总成包括：红色组织结构的非接触式识别装置；切割装置，其用于从所述制品上部分去除或全部去除所述红色组织结构；以及控制装置(同切割装置一样未被附图示出)，其用于控制所述切割装置，使所述切割装置沿着由所述红色组织结构的非接触式识别装置确定的区域运行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种屠宰动物体制品中的红色组织结构的非接触式 识别装置。此外，本发明还涉及一种屠宰动物体制品中的红色组织结 构的非接触式识别方法，以及从屠宰动物体制品上去除红色组织结构 的肌肉带的非接触式识别总成。

背景技术

此类装置、方法及总成应用于屠宰动物体工业加工的各种领域， 例如，鱼制品、肉制品或禽类制品加工，特别是鱼片加工，例如，诸 如鲣鱼等金枪鱼的鱼片加工。红色组织结构一般是带有大量血的组织 类型，其在外表上不同于其它组织。举例来说，该红色组织结构包括 带有大量血的肌肉体。

众所周知的是，为了总结制品的成分，先照射待检查的制品，例 如鱼片，并借助于检测装置检测反射的部分辐射或该制品上散射的光 辐射，特别是半透明制品上散射的光辐射。举例来说，在公开号为 DE10 2008 013 525 B4的德国专利文献中记载了一种半透明制品特征 的非接触式识别装置和方法。

凭借现有的这些装置及方法，的确可以检测异体和/或异体组织类 型，但不同组织类型之间并不存在差异，从而使这些装置及方法不适 于识别特殊的组织类型，尤其不适于识别带有大量血的组织。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种装置，该装置能够可靠识 别并区分制品中不同带血组织类型之间的差异。此外，本发明的目的 还在于提供了一种相应的方法。本发明的目的在于进一步提供了一种 总成，该总成能够可靠地从制品上自动去除某些组织类型。

这一发明目的由前述类形装置实现，其中该装置包括：传送装置， 其用于在传送方向上连续传送制品；光源，其用于产生平面光场，并 形成从所述平面光场横贯所述制品的所述传送方向传播的光线；探测 装置，其用于识别所述红色组织结构，所述探测装置包括至少一个光 学传感机构，所述光学传感机构用于记录由所述制品反射的那部分 光；其中，所述光源为红外光源，而且所述光源的设置使所述平面光 场的平面相对于所述传送方向倾斜了小于90°的光场角。同上述制品 中的其它组织组分相比，其中的红色组织结构区域能够较强烈地吸收 红外光。这一差异在红色组织结构和其它组织之间尤其明显，这样利 用该差异能够非常准确且可靠地识别出红色组织结构区域。本发明便 是基于这一原理识别红色组织结构，例如，带有大量血的组织，特别 是红色肌肉体。本发明还可从其它组织结构或制品区域中辨别出被损 坏的组织区域，例如，有碰伤的区域。

本发明进一步优选的实施例的特征在于：所述光源和所述光学传 感机构在所述传送方向上彼此间隔设置。凭借所述光源和所述光学传 感机构相对于所述制品的这种设置，还可以检测所述制品的高度外形 或高度轮廓。

根据本方法进一步优选的实施例，所述探测装置的设置实现了对 于所述制品反射的那部分光的吸收；所述制品反射的那部分光与所述 传送方向之间形成了小于90°的可视角。这一实施例带来了以下有益 效果：横贯传送方向传播到制品上的光线不会被制品的粗糙表面部分 遮挡。因此，探测装置可于不存在间隔或干扰以及基本不受制品表面 粗糙度影响的情况下探测到光线。

本发明一优选实施例的特征在于：所述光源和所述探测装置的设 置使所述光场角大于所述可视角。这一实施例带来了以下有益效果： 由探测装置在可视角上吸收到的反射光不会被制品的粗糙表面遮挡 或掩盖，从而可使反射光在任何情况下都能无阻碍地到达探测装置。

本发明一优选实施例提供了一种探测装置，该探测装置在所述传 送方向上设置在所述光源的下游。这种设置还确保了能够由平面光场 (flat light field)连续且不受粗糙表面影响地形成照射在制品上的光 线。

根据另一优选的实施例，所述光源为线性激光。线性激光的优点 如下：一方面，可使制品暴露在高强度光线下，从而使光线能够相对 较深地穿透该制品。由此可以实现低层组织结构的识别或辨别，例如， 可实现肌肉体区域的识别或辨别。另一方面，来自线性激光的光线可 以被强烈聚焦，从而使光线可以被尽可能集中地照射在制品上。换句 话说，凭借线性激光，可在尽可能狭窄的平面光场内实现光束的强烈 聚焦，从而使光线以较高的强度以及被强烈聚焦的情况下击中制品。 这一实施例实现了以下有益效果：在红色组织结构的识别中实现了较 高的局部分辨率，并且对于红色组织结构与制品的其它组织类型和/ 或其它组分之间的区别具有极高的敏感度。

本发明的另一优选实施例的特征在于：所述光源具有介于600nm (纳米)与1200nm之间的波长。进一步优选地，光源具有介于650nm 与900nm之间的波长。因为红色组织结构具有特别显著的吸收特性， 因此波长介于650nm与900nm之间的光线可被其强烈吸收，从而使 散射入制品或由制品反射的那部分光会产生相对较大的衰减。为此， 因为红色组织结构内的光线的较强衰减很大程度上减小了光散射范 围，所以由探测装置分析出的制品上红色组织结构区域内的光线线宽 要明显小于该制品其它区域内的光线线宽。在吸收了明显较少入射光 束的其它区域内，光散射范围明显变大，从而使这些区域内的光线线 宽要相对较大。基于不同的光线线宽，能够可靠且精确地识别红色组 织结构。

根据本发明的另一优选实施例，所述探测装置14用于接收多个 单幅图像。换句话说，探测装置用于周期性记录制品的多个单幅图像 或出现在制品上的光线。这样，可探测出制品的轮廓线，从而可以确 定红色组织结构在整个制品长度范围内的位置。

本发明另一优选实施例的特征在于：所述探测装置包括分析机 构；所述分析机构用于根据所述单幅图像确定所述红色组织结构的区 域与所述制品的其它制品区域之间的界线。这一实施例带来了以下有 益效果：探测装置可以确定红色组织结构的区域与其它制品区域之间 的界线。举例来说，这一界线可作为后续制品加工的切割线。

根据本发明的另一优选实施例，为了确定所述界线，所述分析机 构确定所述单幅图像中具有相同光强度的光线。由此，具有相同光强 度的光线或光传播线，即等照度线，构成了确定界线的开始基础。这 样，可以进一步通过指定光强度阈值来可变地调整红色组织结构周围 的界线所划定的区域。该光强度阈值用来预先设定距离红色组织结构 一定距离的位置或该距离。其中，在该位置或该距离内，可以探测到 或可确定上述界线。换句话说，可设置一容差范围，以确保不会在制 品上的由该界线划定的区域的外侧出现红色组织结构的成分。

此外，本发明目的还由上述的一种总成实现。其中，该总成包括： 所述制品中的红色组织结构的非接触式识别装置；切割装置，其用于 从所述制品上部分去除或全部去除所述红色组织结构；控制装置，其 用于控制所述切割装置，使所述切割装置沿着由所述红色组织结构的 非接触式识别装置确定的区域运行；其中，所述制品中的红色组织结 构的非接触式识别装置是如权利要求1至10中任意一项所述的非接 触式识别装置。凭借本发明的这种总成，可首次实现红色组织结构从 制品上的完全、自动、可靠且精确的去除。

根据另一优选实施例，所述切割装置可相对于所述制品移动。这 一实施例带来了以下有益效果：在其中一个被连续传送的制品通过期 间，为了将切割精确地引导至已被确定的红色组织结构区域或界线， 可将切割装置引导向或引导入制品。

本发明的另一优选实施例的其特征在于：所述切割装置包括至少 一个致动器；借助所述致动器，控制所述切割装置从所述制品上部分 去除或全部去除所述红色组织结构。凭借致动器和控制装置，能够实 现切割装置位置的可调节性，从而可在无需人工重复劳动的理想情况 下实现红色组织结构的完全自动化的去除。

根据本发明的另一优选实施例，所述切割装置是高度可调的，这 样，所述切割装置切入所述制品的切割深度是可变化的，以便从所述 制品上部分去除或全部去除所述红色组织结构。凭借这种可调整的切 割深度，即：例如切割装置的切割刃切入制品的深度，考虑到了制品 的高度外形，从而能够非常精确地从残余制品上部分去除或全部去除 所述红色组织结构

本发明还由上述类型的一种方法实现，其中该方法包括以下步 骤：在传送方向上连续传送所述制品，使所述制品经过检查区域；使 用光源的平面光场照射所述制品，形成横贯所述制品的所述传送方向 传播的光线；使用探测装置的光学传感机构记录由所述制品反射的一 部分光；其中，所述光源为红外光源，并且所述平面光场的平面相对 于所述传送方向倾斜了小于90°的光场角。能够由上述本发明装置具 体说明的本发明方法实现了针对制品中红色组织结构的可靠且精确 的识别。

根据本发明一优选实施例，记录所述制品反射的这部分光，其中 这部分光与所述传送方向之间形成了小于90°的可视角。这一实施例 实现了以下有益效果：横贯传送方向传播到制品上的光线不会被制品 的粗糙表面部分遮挡。这样，探测装置可于不存在间隔或干扰以及基 本不受制品表面粗糙度影响的情况下探测到光线。

本发明的另一优选实施例的特征在于：所述光场角大于所述可视 角。这一实施例实现了以下有益效果：由探测装置在可视角上记录下 的反射光不会被制品的粗糙表面遮挡或掩盖，从而可使反射光在任何 情况下都能无阻碍地到达探测装置。

本发明的另一优选实施例的特征在于：使用所述探测装置记录各 所述制品的多个单幅图像。通过记录制品的单幅图像或制品上的光 线，可探测出制品的轮廓线，从而可以确定红色组织结构在整个制品 长度范围内的位置。

本发明的另一优选实施例的特征在于：根据所述单幅图像，使用 所述分析机构确定红色组织结构的区域和所述制品的其它制品区域 之间的界线。

根据本发明的另一优选实施例，为了确定所述界线，使用所述分 析机构确定所述单幅图像中具有相同光强度的光线。由此实现的有益 效果已在介绍本发明装置的相关特征时予以说明，为避免赘述，可参 考本说明书的相应段落。

本发明的进一步优选和/或有益的特征及实施例可参见从属权利 要求及说明书。下面参照下列附图，详细介绍本发明的特别优选的实 施例。

附图说明

图1为依据本发明的装置的第一实施例的侧视图；

图2为金枪鱼的剖面图；

图3为金枪鱼鱼片以及部分传送装置的透视图，以及

图4为图3所示金枪鱼鱼片以及部分传送装置的剖面图。

具体实施方式

图1为本发明装置10的第一实施例的侧视图。该装置10包括传 送装置11。凭借该传送装置，可在传送方向F上连续传送制品12。 举例来说，该传送装置11可以是循环传送带。制品12优选为屠宰动 物体的部位，例如，鱼的部位、肉的部位或禽类的部位。特别优选地， 制品12为金枪鱼鱼片。

上述装置10还包括光源13。该光源13用于发出平面光场31， 其中，该平面光场31产生了横贯传送方向F的光线。换句话说，光 源13用于产生照射在制品12上的光线，该光线横贯传送方向F。

上述装置10还包括带有光学传感机构的探测装置14。可选地， 该探测装置14包括多个传感机构。该光学传感机构用于接收由制品 12反射的部分光32。举例来说，该光学传感机构为CCD(Charge  Coupled Device,电耦合器件)相机或CCD线阵相机。优选地，该光 源13为红外光源。特别优选地，该光源13用于发射红外光波长范围 内的光。可选地，该光源13覆盖从红外光波长到可见红光波长的波 长范围。

设置上述光源13，以使平面光场31的平面相对于传送方向F倾 斜小于90°的光场角α。换句话说，该平面优选不正交于(不垂直于) 传送平面F，从而使平面光场31的平面不会与制品12的表面产生垂 直接触，而是倾斜相应的角度。根据制品12的几何形状，平面光场 31的倾斜位置会使制品12上的光线产生扭曲，从而能够通过光线轨 迹轮廓推断出制品12的形态和几何形状。

优选地，探测装置14的光学传感机构用于记录沿着制品12的几 何形状传播的光线的图像，并适用于由光源13发射的具有不同波长 的光线。

可选地，上述探测装置14可进一步包括另一些光学传感器。这 些光学传感器用于记录其它波长范围内的光线的图像或图像数据，例 如可见光波长范围内的光线的图像或图像数据。在这种情况下，上述 探测装置14用于处理来自多个光学传感器的信号。举例来说，上述 探测装置14包括用于叠加上述多个光学传感器的多张记录图像的处 理机构。

此外，除光源13之外，还设置有使用可见光波长的光线照射制 品12的另一个光源(未图示)。而上述探测装置14包括用于接收制 品12图像以及红外光波长范围内的在制品12上传播的光线。除此之 外，还设置有接收可见光波长范围内的制品12图像的另一个光学传 感机构(未图示)。特别优选地，光学传感机构和另一个光学传感机 构被构造在一起，从而形成一体化的光学传感机构，也就是说，这两 个光学传感机构组合在一起，从而形成一个传感机构。举例来说，这 种一体化的传感机构可以是一种对红外光波长范围和可见光波长范 围均敏感的相机。换句话说，上述探测装置14优选仅包括一个(一 体化的)传感机构，其中这种传感机构用于记录红外光波长和可见光 波长范围内的图像。如上所述，上述探测装置14优选使用加工机构 通过结合可见光及红外光波长范围内的记录图像，确定成分上的附加 信息，尤其是制品12的几何形状。举例来说，使用这种方法可以确 定制品12的几何数据，例如制品的宽度或制品的轮廓。

下面参照示出了金枪鱼剖面的图2，举例介绍依据本发明的红色 组织结构16的非接触式识别装置的功能。图2所示的红色组织结构 16是红色肌肉体。然而，本发明不限于金枪鱼中的红色肌肉体16的 识别，基本上还适用于其它制品12，例如其它动物的无骨肉片部位或 产肉部位。

图2所示的金枪鱼剖面的细节示出了肌带15。该肌带围绕着红色 肌肉体的带有大量血的红色组织结构16。反过来，红色组织结构16 围绕着脊骨17。大血管19位于脊骨17和腹腔18之间，其与其它血 管一样负责红色肌肉体的大量的血液循环。肌带15与红色肌肉体均 为半透明的组织。肌带15与带有红肌肉体的红色组织结构16具有不 同的不透明度，也就是说，它们具有不同的光透射能力。由于不同的 不透明度，制品12表面上的光线呈现出不同的宽度。为了识别出红 色肌肉体，上述探测装置14用于分析光学传感器记录下的图像，尤 其是估算光线的宽度。优选地，光源13和光学传感机构彼此间隔设 置，也就是说，在传送方向F上，光源13与光学传感机构彼此设置 在相隔一定距离的位置上，以便于例如，确定制品12的高度轮廓。

进一步优选地，设置图1所示的探测装置14，以记录下由制品 12反射的一部分光32。其中这部分光32与传送方向F之间形成小于 90°的可视角度β。换句话说，设置光源13和探测装置14，以使借 助于平面光场31实现的对于制品12的照射和对于制品12反射的一 部分光32的记录均发生在一定倾斜角度上。

优选地，进一步设置光源13和探测装置14，以使光场角度α大 于可视角度β。光场角度α与可视角度β之间的角度差δ相当于照射 到制品12上的平面光场31与反射光32之间的夹角。

优选地，上述探测装置14在传送方向F上设置在光源13的下游。 换句话说，设置探测装置14和光源13，以便在与传送方向F的反向 形成的某一倾斜角度上照射制品12，并使反射光32具有至少一部分 仍指向传送方向F的分量。

进一步优选地，光源13为线性激光。优选地，使用功率为5至 500mW(毫瓦)的线性激光。可选地，光源13为常见的具有相当强 光束和适应性透镜的光源，以产生上述的平面光场31和沿制品12传 播的光线。

特别优选地，光源13的波长介于600nm和1200nm之间，即： 从可见红光波长至红外光波长的波长范围。进一步优选地，光源13 的波长范围介于650nm和900nm之间，由此最适于诸如红色组织结 构16的带有大量血的组织的光学吸收性能。

优选地，上述探测装置14用于记录多张制品12的单幅图像。换 句话说，设置探测装置14，以记录下多张制品12的单幅图像。其中， 这些图像描绘了被连续传送的制品12的多个片段。

进一步优选地，上述探测装置14包括分析机构。该分析机构用 于分析记录下的单幅图像。为此，该分析机构还用于根据单幅图像确 定红色组织结构16区域，特别是红色肌肉体区域，与诸如肌带15的 其它制品区域33之间的界线。

优选地，上述分析机构用于检测单幅图像中具有相同光强度的光 线，以确定上述界线。上述界线限定了红色组织结构16与其它组织 部分之间的过渡，特别是与肌带15之间的过渡。

图3为金枪鱼鱼片及部分传送装置11的透视图。在图3中，红 色组织结构16的上述区域可被视为红色肌肉带20。制品12，例如金 枪鱼鱼片，被放置在传送方向F上，其脊骨17与传送方向F同向， 并由仅在图3中被完全示出的传送装置11连续传送。

优选地，本发明还包括一种总成，该总成用于从制品12上去除 红色组织结构16的肌肉带20。该总成包括一个或多个制品12中的红 色组织结构的上述非接触式识别装置。此外，该总成还包括切割装置 21(未图示)。该切割装置21用于将红色组织结构16的肌肉带20 从制品12上部分或全部去除。该切割装置21受控于控制装置(未图 示)。该控制装置控制切割装置21从制品12上部分或全部去除由本 发明的红色组织结构16的非接触式识别装置所确定的区域，特别是 肌肉带20。该切割机构可用于将肌肉带20从制品12上完全或仅部分 去除，其中部分去除的特征在于：通过切割或穿刺制品12，在部分区 域上去除肌肉带20，但在完成切割之后，肌肉带20仍保持与制品12 的连接，以便最终通过手动处理将其完全从制品12上去除。

优选地，上述切割装置21可相对于制品12移动，从而使制品12 与该切割装置21之间的距离，特别是垂直距离，是可变的。特别优 选地，该切割装置21包括至少一个致动器(未图示)。借助该致动 器，可实现对于切割装置21控制。也就是说，切割装置21的位置可 相对于制品12变化，或可相对于传送装置11变化。借助控制装置， 可控制切割装置的位置，从而实现红色组织结构或肌肉带20从制品 12上的部分去除或全部去除。

优选地，该切割装置21的高度是可变化的，也就是说，各切割 刃与制品12之间的距离是可变化的。这样，切割装置21切入制品12 的深度是可变化的，以实现红色组织结构16或肌肉带20的部分去除 或全部去除。

图4示出了图3所示的金枪鱼鱼片及部分传送装置11的剖面图。 传送方向F指向图4画面的内侧。在该鱼片的中部，可看到红色肌肉 体的红色组织结构16区域以肌肉带20的形式出现，其中该肌肉带20 从两侧与其它制品区域33邻接。

本发明还包括一种以非接触形式识别屠宰动物体制品12中的红 色组织结构16的方法。为避免重复，与本发明方法相关的内容，可 完全参考与本发明装置10及总成相关的上述说明。与本发明装置10 及总成相关的上述说明相应地适用于本发明方法。为了阐明本发明方 法的实施步骤，在下文中对本发明方法的选定方面进行了额外的介 绍。

上文引用的此种类型的方法包括以下步骤：在传送方向F上连续 传送制品12，使制品12经过检查区域30。该检查区域30由图1所 示的光源13和探测装置14形成。该检查区域30包括探测装置14的 探测区域。其中，该探测区域由图1中的点划线所限定。借助光源13， 可使用平面光场31照射制品12，其中光源13或由光源13发射出的 平面光场31形成了横贯传送方向F传播的光线。借助探测装置14的 光学传感机构记录制品12的反射光32。该反射光32是指由制品表面 直接反射的反射光32，但尤其是指那些穿透了制品12的较深层次并 在此散射的那部分光。光源13照射制品12，并可以是红外光源。此 外，平面光场的平面可相对于传送装置11倾斜小于90°的光场角α。