【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定食品处理工业中的弯曲制品的位置的方法。本专利技术还涉及一种用于装载食品处理工业中的弯曲制品的方法。本专利技术还涉及一种用于确定食品处理工业中的弯曲制品的位置的设备，以及一种用于自动装载食品处理工业中的弯曲制品的机构。
技术介绍
1、这种方法、设备和机构用于对食品处理工业中的制品自动处理，特别是用于对具有弯曲的，也就是说，非平面表面的这种制品处理。为了能够用机器、优选全自动地处理所述制品，首先需要自动地确定它们的定位和它们在空间中的位置，以便随后在适当的情况下利用空间定向的知识将它们供给到进一步的处理过程。通常需要将制品装载在支撑体上用于进一步处理，以便在处理过程期间将它们可拆卸地固定在期望位置中，和/或在处理期间改变它们的空间定向并使它们适应相应的处理步骤。
2、这种方法、设备和机构特别用于处理家禽屠体或其部分。食品处理工业中的制品尤其是家禽胸盖或类似物。
3、迄今为止，在食品处理工业中，这种弯曲制品通常用手装载在上述支撑体上。将制品提供给雇员，使得他/她可以通过检查制品来评估其在空间中的位置，然后以期望的空间定向将制品手动地装载在合适的支撑体上。
4、因此，到目前为止，这种弯曲制品的空间位置总是由部署人员来评估。一方面，这种方法以完全自动化处理所述制品的方式进行，另一方面，需要相当大的人力。另一个缺点是当尤其是在需要大的生产量的情况下用手将制品装载时，存在对人员的伤害的高风险。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的任务
2、所述任务通过具有上文提到的特征的方法来解决，根据本专利技术的方法包括以下步骤：a)借助于检测装置扫描所述制品，所述检测装置适于生成表示所述制品的空间表面结构的点云数据；b)从所述点云数据中选择中心点，并根据所述点云数据中的其位置位于所述中心点周围的预定距离内的点确定部分点云；c)通过确定两个相关联的空间位置向量，针对部分点云中的至少两个空间方向计算部分点云的主定向；d)基于所确定的空间位置向量来计算描述部分表面的部分表面法向向量，所述部分表面法向向量垂直于两个空间位置向量；e)将所述点云数据中的存在于所述部分点云中的点标记为已处理点，并且针对所述点云数据中的未被标记为已处理点的其它点重复步骤b)至d)，直到已经处理了预定比例的点；f)选择预定数量的所计算的部分表面法向向量，并通过基于所选择的部分表面法向向量确定法向向量来计算所述制品的总体定向。
3、根据本专利技术的方法提供的优点是，作为结果，所述各个制品中的一个的空间位置由根据本专利技术的方法计算的单个法向向量描述。这个法向向量垂直于最接近弯曲制品的主定向的假想平面。如果所述制品具有凸出侧，例如在家禽胸盖的情况下，则通过根据本专利技术的方法计算的法向向量垂直于假想平面，所述平面例如与制品的凸出侧的最外点相切并且以使得其平行于描述弯曲制品的位置的主轴线的方式定向。
4、因此，所计算的法向向量描述了在其上制品具有最大平均曲率的空间方向。因此，对于具有弯曲表面的每个制品，所计算的法向向量表示用于确定所述制品的弯曲表面的位置、特别是空间定向的量度。因此，所述制品的位置能够使用法向向量精确地和自动地并且以高的重复精度确定。
5、优选地，通过光学工具扫描制品，所述检测装置，例如光子混合器装置，适用于这个目的。这提供了这样的优点，即，对制品进行非接触扫描，以便生成表示制品的空间表面结构的点云数据。一方面，这种光子混合器设备借助于所述点云数据在三维中映射所扫描的制品的表面，并且另一方面，它们还提供光学地再现所扫描的制品的表面的幅度信号。
6、根据本专利技术，首先从云数据中选择中心点，以生成每个制品的法向向量。换句话说，从点云中挑选出来单个点。在这个中心点周围，现在选择其位置位于中心点周围给定距离内的所有那些点。然后在步骤b)中根据这些选择的点确定上述部分点云。在步骤c)中，现在针对所述各个空间方向中的至少两个空间方向计算部分点云的主定向。主定向优选通过主成分分析确定。为了这个目的，计算与所述至少两个空间方向相对应的所述空间位置向量。
7、然后，基于所确定的空间位置向量，计算垂直于所述两个空间位置向量并因此也垂直于部分表面的部分表面法向向量。优选地，通过计算所述两个空间位置向量的叉积来确定部分表面法向向量。
8、本专利技术的一个有利的实施例特征在于，中心点是随机选择的。因此，相应部分点云的位置也是随机地选择的。这使得从点云生成所述部分点云，而不将对相关联的部分点云中心的选择与任何刚性目标关联成为可能。然而，因为中心点是随机选择的，所以总是确保平均起来所选择的部分点云的位置尽可能均匀地分布在整个点云上。
9、本专利技术的优选的进一步改进特征在于，考虑所述点云数据的所有点来确定所述点云的重心，并且当选择所计算的部分表面法向向量时，选择在所述中心点与重心之间具有最短距离的那些部分表面法向向量。
10、对其中心点位于围绕重心的上述区域中的那些部分表面法向向量的目标的选择意味着只有那些位于重心附近的所选择的部分表面法向向量对法向向量的确定有影响。这在制品的情况下具有特别积极的效果，其中质量分布使得最厚重的区域位于围绕重心的区域中并且朝向制品的边缘减小，例如对于家禽胸盖的情况那样。胸脯肉片通常在重心周围的区域中具有最大的肉厚度，朝向边缘区域减小。
11、本专利技术的优选的进一步改进特征在于，仅使用预定数量的部分表面法向向量来确定所述法向向量。以这个方式，所需的计算量能够被减少到最小，而不会负面地影响位置确定的精度。根据应用，定义点云的那些区域是可能的，在这些区域中，部分表面法向向量被用于确定法向向量，因此法向向量表示总体法向向量。
12、如上所述，例如，当处理家禽胸盖时，为此目的使用重心周围的预定数量的部分表面法向向量是有利的。根据制品的几何形状，能够预先定义部分表面法向向量的其它选择标准，从而尽管部分表面法向向量的选择有限，也允许足够精确的位置确定。
13、本专利技术的另一个有利的实施例的特征在于，使存在于所述部分点云中的点的空间坐标无均值。为了这个目的，优选计算部分点云的点的所有x、y和z坐标的平均值μx、μy、μz，并且从相应点坐标减去平均值μx、μy、μz，以便使点或点坐标无均值。这显著地降低了所需向量计算的算法复杂度。
14、本专利技术的优选的进一步改进特征在于，为了计算所述部分表面法向向量，计算或算出无均值的空间坐标的协方差矩阵，所述协方差矩阵的特征值被确定，其中，针对两个最大特征值计算相关联的特征向量，并且所述相关联的特征向量形成所述部分点云的主定向的至少两个关联的空间位置向量。
15、优选地，确定部分点云的所有数据点的协方差矩阵的特征值，以便计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于确定食品处理工业中的弯曲制品的位置的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心点是随机选择的。
3.根据权利要求1或2中一项所述的方法，其特征在于，考虑所述点云数据的所有点来确定所述点云的重心，并且当选择所计算的部分表面法向向量时，选择在所述中心点与所述重心之间具有最短距离的那些部分表面法向向量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，仅使用预定数量的部分表面法向向量来确定所述法向向量(200)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使存在于所述部分点云中的点的空间坐标无均值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了计算所述部分表面法向向量，计算无均值的空间坐标的协方差矩阵，所述协方差矩阵的特征值被确定，其中，针对两个最大特征值计算相关联的特征向量，并且所述相关联的特征向量形成所述部分点云的所述主定向的至少两个相关联的空间位置向量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，屏蔽掉所述点云数据中的其与所述检测装置的距离超过预定最大
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述点云数据经历噪声过滤。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，噪声过滤的程度取决于所述点云数据的相应点与所述检测装置的距离。
10.用于自动装载食品处理工业中的弯曲制品的方法，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述制品是家禽胸盖，所述家禽胸盖以其内脏侧布置在所述支撑体上。
12.用于确定食品处理工业中的弯曲制品的位置的设备，包括
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述处理单元包括随机生成器，所述随机生成器适于随机选择所述中心点。
14.根据权利要求12或13中一项所述的设备，其特征在于，所述处理单元包括重心确定单元，其适于考虑所述点云数据的所有点来确定所述点云的重心，并且所述处理单元还包括选择单元，其配置为在选择所计算的部分表面法向向量时选择在其中心点与所述重心之间具有最短距离的那些部分表面法向向量。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，当选择所述部分表面法向向量时，所述选择单元适于仅使用预定数量的部分表面法向向量来确定所述法向向量(200)。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理装置被配置为使存在于所述部分点云中的点的空间坐标无均值。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述处理装置被配置为确定无均值空间坐标的协方差矩阵及其特征值，以便计算所述部分表面法向向量，并且所述处理装置适于针对两个最大特征值，计算相关联的特征向量，其形成所述部分点云的所述主定向的至少两个相关联的空间位置向量。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理装置包括屏蔽单元，所述屏蔽单元适于屏蔽掉所述点云数据中的其与所述检测装置的距离超过预定最大值的点。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的设备，其特征在于，所述处理单元包括噪声过滤器，其适于对所述点云数据进行噪声过滤。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，噪声过滤的程度取决于所述点云数据的相应点与所述检测装置的距离。
21.用于自动装载食品处理工业中的弯曲制品的机构，包括
22.根据权利要求21所述的机构，其特征在于，所述制品是家禽胸盖，其以其内脏侧布置在所述支撑体上。
23.根据权利要求21或22中一项所述的机构，其特征在于，所述夹持元件(301)被配置为胁腹夹持器，并且适于横向夹持所述制品。
24.根据权利要求23所述的机构，其特征在于，所述夹持元件(301)被配置成和适于像钳子一样以可控制的方式围绕公共旋转轴线旋转。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的机构，其特征在于，所述夹持元件(301)适于以气动控制的方式被驱动。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的机构，其特征在于，所述夹持器(300)包括适于与所述家禽胸盖(301)的胸侧接触的支撑元件。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于确定食品处理工业中的弯曲制品的位置的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心点是随机选择的。
3.根据权利要求1或2中一项所述的方法，其特征在于，考虑所述点云数据的所有点来确定所述点云的重心，并且当选择所计算的部分表面法向向量时，选择在所述中心点与所述重心之间具有最短距离的那些部分表面法向向量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，仅使用预定数量的部分表面法向向量来确定所述法向向量(200)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使存在于所述部分点云中的点的空间坐标无均值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了计算所述部分表面法向向量，计算无均值的空间坐标的协方差矩阵，所述协方差矩阵的特征值被确定，其中，针对两个最大特征值计算相关联的特征向量，并且所述相关联的特征向量形成所述部分点云的所述主定向的至少两个相关联的空间位置向量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，屏蔽掉所述点云数据中的其与所述检测装置的距离超过预定最大距离的点。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述点云数据经历噪声过滤。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，噪声过滤的程度取决于所述点云数据的相应点与所述检测装置的距离。
10.用于自动装载食品处理工业中的弯曲制品的方法，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述制品是家禽胸盖，所述家禽胸盖以其内脏侧布置在所述支撑体上。
12.用于确定食品处理工业中的弯曲制品的位置的设备，包括
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述处理单元包括随机生成器，所述随机生成器适于随机选择所述中心点。
14.根据权利要求12或13中一项所述的设备，其特征在于，所述处理单元包括重心确定单元，其适于考虑所述点云数据的所有点来确定所述点云的重心，并且所述处理单元还包括选择单元，其配置为在选择所计算的部分表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·施莱辛格，法比安·伊泽恩哈根，蒂姆·施特鲁韦，
申请(专利权)人：北欧机械制造鲁道夫巴德尔有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：
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