(57)【要約】  較正システム（１００）は、複数のレーンに配置されてコンベアに沿って延びて定量分配部分（Ｐ）に切落とされるおよび／または切分けられる加工物（１０４）を運ぶための搬送システム（１０２）を含む。スキャナ（１１０）は加工物をスキャンし、カッタシステム（１２０）は１つ以上のカッタからなり、当該カッタは加工物を所望のサイズまたは他の物理的なパラメータの最終片（Ｐ）に切分けるためのカッタアセンブリのアレイとしてまたは一連のカッタアセンブリとして配置される。プロセッサ／コンピュータ（１５０）は、スキャンプログラムまたは定量分配プログラムを用いて、加工物を１つ以上の最終片生産物セットにどのように定量分配することができるかを判断する。プロセッサ／コンピュータは次に定量分配ソフトウェアを用いてコントローラとして機能して、選択された最終生産物／片（Ｐ）に従って加工物（１０４）を定量分配するようにカッタシステム（１２０）を制御する。
2020504678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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、前記ターゲットに穴をあけること、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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
前記定量分配システム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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
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。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【請求項３５】
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。
【請求項３６】
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。
【請求項３７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
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。
【背景技術】
【０００２】
背景
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。
【０００３】
加工対象物、特に食料品の定量分配／切落としの多くは、今や高速定量分配機を用いて行なわれている。これらの機械はさまざまなスキャン技術を用いて、食料品が移動コンベア上を進む際に食料品のサイズおよび形状を確認する。この情報はコンピュータを用いて分析されて、どのようにして最も効率的に食料品を最適なサイズに定量分配すべきかが判断される。たとえば、顧客は、鶏の胸肉部分を２つの異なる重さサイズで、しかし脂肪なしで、または限られた許容量の脂肪付きで、望む場合がある。鶏の胸肉は送込みコンベアベルト上を進む際にスキャンされて、鶏の胸肉を最も効果的に用いるために、どのように鶏の胸肉部分を顧客が望むように脂肪なしのまたは限られた量の脂肪付きの重さに定量分配するのが最善であるかについての判断がコンピュータを用いて行なわれる。
【０００４】
加工対象物の定量分配および／または切落としは、食料品が送込みから切断コンベアに移された後に、高速液体ジェットカッタ（液体はたとえば水または液体窒素を含み得る）または回転刃もしくは往復動刃を含むさまざまな切断装置によって行なうことができる。多くの高速定量分配システムでは、いくつかの高速ウォータージェットカッタがコンベアの長さに沿って位置決めされて、定量分配された／切断された加工対象物の高い処理量が達成される。定量分配／切落としが行なわれると、もたらされた定量分配部分が切断コンベアから搬出されて持去りコンベアに置かれて、さらなる処理が行なわれるか、または場合によっては貯蔵所に入れられる。
【０００５】
高速ウォータージェットカッタなどの切断装置を用いて正確な定量分配または切落としを行なうためには、定量分配システムを較正することが必要である。この点に関して、食料品が所望のサイズまたは重さに正確に定量分配されるように、かつ脂肪が食料品から正確に切落とされて骨または他の異物また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、スキャナが見ているものとウォータージェットカッタの配置または移動とが一致している必要がある。
【０００６】
ウォータージェットカッタをウォータージェットカッタの横またはクロスベルト移動方向、およびウォータージェットの縦またはダウンベルト移動方向において較正することが必要である。現在、この較正は、たとえばPlay-Doh（登録商標）から形成された三次元形状などのシミュレートした食料品を用いることによって行なわれている。これらのPlay-Doh形状はコンベアに置かれ、スキャンステーションを通過する際にスキャンされてから、ウォータージェットカッタによって切断される。典型的な較正手順では、定量分配器は、シミュレートした加工物を、重さの等しい左半分と右半分に２等分するようにプログラムされる。切断が行なわれた後、これら２つの部分が計量される。２つの部分の重さが異なる場合は、コンピュータ操作されるコントローラプログラムが２つの重さの差に注目し、スキャナデータに対するウォータージェットカッタのクロスベルト位置またはオフセットを「調整」する。この処理は、利用中のウォータージェットカッタごとに数回繰返される。
【０００７】
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、シミュレートした加工対象物ＷＰが矢印によって示される下流方向においてコンベアベルトＣＢ上を運ばれる際の加工対象物の３つの切断を示す。図１Ａでは、カッタが左に寄り過ぎており、図１Ｂではカッタが右に寄り過ぎている。図１Ｃでは、カッタは加工対象物ＷＰに対して正確に位置決めされている。図１Ａおよび図１Ｂの状況では、定量分配器制御システムは、スキャナデータに対する較正中のウォータージェットカッタの位置またはオフセットを調整する。
【０００８】
その後、スキャナに対するダウンベルト方向におけるウォータージェットカッタの場所も較正される。これは、試験加工物を前半分と後半分に２等分するように定量分配器をプログラムすることによって行なうことができる。試験物がこのように切断された後、これら２つの部分が計量され、それらの重さに差がある場合は、定量分配器制御システムはウォータージェットカッタとスキャナにおけるデータ点または線との間の距離または遅れを「調整」する。ウォータージェットカッタの横方向の場所についての較正処理と同様に、スキャナに対するウォータージェットカッタのダウンベルト場所の較正はカッタごとに典型的に最大１０回行なわれる。
【０００９】
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、シミュレートした加工対象物ＷＰが矢印によって示される方向においてコンベアベルトＣＢ上を運ばれる際の加工対象物の３つの切断を示す。図２Ａでは、加工対象物の切断が行なわれるのが早過ぎるのに対して、図２Ｂでは加工対象物の切断が行なわれるのが遅過ぎる。図２Ｃでは、加工対象物の切断は、加工対象物をサイズの等しい後半分と前半分に２等分するように正確な時間に行なわれている。図２Ａおよび図２Ｂの状況では、定量分配器制御システムは、較正中のウォータージェットカッタとスキャナにおいて整列しているデータ点との間の距離または遅れを調整する。
【００１０】
８個のウォータージェットカッタを利用し、カッタごとに１０回の切断を行ってカッタを横またはクロスベルト方向において較正し、さらに１０回の切断を行ってウォータージェットカッタをダウンベルト方向において較正した場合は、合計１６０個の試験片が切断されて計量されることが理解され得る。典型的に、定量分配装置を較正するのに最大で少なくとも３時間掛かり得る。これは、特に較正が決まって週に少なくとも一度行なわれる場合、または較正をコンベア、ウォータージェットカッタ、もしくは定量分配装置の他の構成要素の交換もしくは修理の後に行なわなければならない場合、かなりのダウンタイムである。
【００１１】
したがって、正確なだけでなく、現在用いられている較正手順よりも高速な較正方法を開発することが望ましい。本開示はこの特定のニーズに対処することを目的とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
概要
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。
【００１３】
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、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、当該方法は、
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。
【００１４】
本開示のさらなる局面に従うと、アクチュエータは、カッタ、ウォータージェットカッタ、注入計量器、印刷ヘッド、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。
【００１５】
本開示のさらなる局面に従うと、ターゲットにマーク付けすることは、ターゲットを切ること、ターゲットに形状を切込むこと、ターゲットに穴をあけること、ターゲットに徴を付けること、ターゲット上に徴を形成すること、ターゲットに塗料を塗布すること、ターゲットに設計を適用すること、ターゲットに孔を形成すること、ターゲットに穿孔すること、ターゲットに穴をあけること、および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。
【００１６】
本開示のさらなる局面に従うと、ターゲットは以下の材料、すなわち、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、の１つ以上からなる。
【００１７】
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、コンベア移動経路に対して横方向に、かつコンベア移動経路の長さに沿って動くように構成された少なくとも１つのカッタとを有する定量分配システムを較正するための方法であって、当該方法は、
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。
【００１８】
本開示のさらなる局面に従うと、複数のターゲットがコンベアの長さに沿って離間しており、および／またはコンベアの幅にわたって離間している。コンベアの幅にわたって位置しているターゲットの場所は、加工対象物がコンベアによって運ばれるコンベアにわたる１つまたは複数の場所に対応し得る。
【００１９】
本開示のさらなる局面に従うと、特定の切込みパターンは、少なくとも１つのカッタでターゲットに切込まれる形状を含み、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。さらに、加工対象物から切抜かれる形状は、ターゲット上に特定のパターンで配置され、および／またはターゲットから切抜かれる形状は、コンベアの移動方向に沿って配置される。
【００２０】
本開示のさらなる局面に従うと、加工対象物から切抜かれる形状は、コンベアの片側に平行に配置される。
【００２１】
本開示のさらなる局面に従うと、ターゲットから切抜かれる形状は、ターゲットをコンベアに再び載せる前にターゲットから除去される。
【００２２】
本開示のさらなる局面に従うと、少なくとも１つのカッタでターゲットに切込むことは、予め選択された形状をターゲットに切込むことを含み、さらに、ターゲットから切抜かれる形状は、ターゲットをコンベアに再び載せる前にターゲットから除去される。
【００２３】
本開示のさらなる局面に従うと、定量分配システムは複数のカッタを含み、各カッタは固有の形状をターゲットに切込む。固有の形状は複数のターゲットに切込まれ得る。
【００２４】
本開示のさらなる局面に従うと、定量分配システムは、ターゲットが再スキャンされると、スキャナによって初めにスキャンされた後に少なくとも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される。さらに、定量分配システムは、スキャナによって初めにスキャンされた時に定量分配システムによって確認されたターゲットの１つ以上の物理的なパラメータを認識する。定量分配システムによって認識されるターゲットの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。
【００２５】
本開示のさらなる局面に従うと、物理的なパラメータは、ターゲット上に位置する徴、またはターゲットに切込まれたパターンの様相を含む。徴は、ターゲットに付けられた識別コードを含み得る。さらに、識別コードは、製造時にターゲットに付けられた通し番号、較正方法の実行時に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（登録商標）、および／またはＲＦＩＤタグを含む。
【００２６】
本開示のさらなる局面に従うと、ターゲットに切込まれたパターンは、少なくとも１つのカッタの各々によってターゲットに切込まれた固有のパターンを含む。固有のパターンは、特定のカッタがターゲットに同じパターンを少なくとも２回用いること、カッタの少なくとも１つが切込みごとにターゲットに異なる固有のパターンを切込むこと、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。
【００２７】
本開示のさらなる局面に従うと、較正方法は、ターゲットが再スキャンされるとターゲットの物理的なパラメータを分析して、再スキャンされた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含む。ターゲットの初めのスキャンの際に確認されたターゲットの物理的なパラメータを、ターゲットの再スキャンの際に確認されたターゲットの物理的なパラメータに変換して、ターゲットに対する切込みパターンの位置の分析を助けてもよい。
【００２８】
本開示のさらなる局面に従うと、少なくとも１つのカッタを較正することは、ターゲットに特定のパターンを切込む際に少なくとも１つのカッタの位置を求めることと、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。少なくとも１つのカッタの位置を求めることは、ターゲットに切込まれた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。特定の属性は切込みパターンの重心を含み得る。
【００２９】
本開示のさらなる局面に従うと、少なくとも１つのカッタの位置は、コンベアの幅にわたる複数の場所で較正される。コンベアの幅にわたるこれらの場所は、加工対象物がコンベアによって運ばれる場所に対応し得る。
【００３０】
本開示のさらなる局面に従うと、コンベアの移動方向に対して横方向における少なくとも１つのカッタの場所についてのスキャナの場所に関連してデータが確立される。さらに、コンベアの移動方向に沿った方向における少なくとも１つのカッタの場所についてのスキャナの場所に関連してデータが確立される。
【００３１】
本発明の上記の局面および付随する利点の多くは、添付の図面に関連して考慮されると、以下の詳細な説明を参照することでよりよく理解されるようになるため、より容易に認識されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
図面の説明
【図１Ａ】定量分配機を較正するための既存の処理におけるシミュレートした加工対象物の切断を示す図であり、当該シミュレート片は横方向に分割される。
【図１Ｂ】定量分配機を較正するための既存の処理におけるシミュレートした加工対象物の切断を示す図であり、当該シミュレート片は横方向に分割される。
【図１Ｃ】定量分配機を較正するための既存の処理におけるシミュレートした加工対象物の切断を示す図であり、当該シミュレート片は横方向に分割される。
【図２Ａ】既存の方法を用いた定量分配機の較正時にシミュレートした加工対象物になされる切断を示す図であり、当該加工対象物は前半分と後半分に分割される。
【図２Ｂ】既存の方法を用いた定量分配機の較正時にシミュレートした加工対象物になされる切断を示す図であり、当該加工対象物は前半分と後半分に分割される。
【図２Ｃ】既存の方法を用いた定量分配機の較正時にシミュレートした加工対象物になされる切断を示す図であり、当該加工対象物は前半分と後半分に分割される。
【図３】本開示の較正システムおよび方法を利用する定量分配システムを示す図である。
【図４】図３の定量分配システムのキャリアシステムの透視図である。
【図５】図４の拡大部分図である。
【図６】図５の裏側から見た拡大部分図である。
【図７】図４の一部の部分断面立面図である。
【図８】図５の断面図である。
【図９】スキャン中に加工対象物に照射される光ストライプまたはレーザ線の概略図である。
【図１０】Ｘ線スキャナの概略図である。
【図１１】本開示の１つの較正方法の流れ図である。
【図１２】本開示の較正ターゲットの概略図である。
【図１３】図３に示されるシステムのカッタによってターゲットに切込まれた較正孔を示す図１２と同様の図である。
【図１４Ａ】較正処理時に較正ターゲットが動き得るまたは歪み得る態様を概略的に示す図である。
【図１４Ｂ】較正処理時に較正ターゲットが動き得るまたは歪み得る態様を概略的に示す図である。
【図１４Ｃ】較正処理時に較正ターゲットが動き得るまたは歪み得る態様を概略的に示す図である。
【図１４Ｄ】較正処理時に較正ターゲットが動き得るまたは歪み得る態様を概略的に示す図である。
【図１４Ｅ】較正処理時に較正ターゲットが動き得るまたは歪み得る態様を概略的に示す図である。
【図１４Ｆ】較正処理時に較正ターゲットが動き得るまたは歪み得る態様を概略的に示す図である。
【図１５】クロスベルト方向における整列に関してカッタを較正した結果を示す表の図である。
【図１６】ダウンベルト方向においてカッタを較正した結果を示す表の図である。
【図１７】図３のシステムについてカッタを較正するための１つの可能なデータ場所を示す概略図である。
【図１８】本開示のさらなる較正手順の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
詳細な説明
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。
【００３４】
以下の説明では、本開示の例示的な実施形態の十分な理解を与えるために多くの特定の詳細が記載される。しかしながら、本開示の多くの実施形態は特定の詳細の一部またはすべてがなくても実施され得ることが当業者には明らかであろう。場合によっては、本開示のさまざまな局面を不必要に曖昧にしないために周知の処理ステップは詳細に記載されていない。さらに、本開示の実施形態は本明細書に記載される特徴のいずれの組合せも使用し得ることが理解されるであろう。
【００３５】
本願は、「前方」、「後方」、「前」、「後ろ」、「前部」、「後部」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「右側」、「左側」、「内」、「外」、「延びた」、「進んだ」、「引込んだ」、「近位」、および「遠位」などの、「方向」の言及を含み得る。本願におけるこれらの言及および他の同様の言及は本開示の説明および理解を助けるためのものに過ぎず、本発明をこれらの方向に限定することは意図されていない。
【００３６】
本願は、「概して」、「およそ」、「約」、または「実質的に」という語などの修飾語を含み得る。これらの用語は、問題の「寸法」、「形状」、「温度」、「時間」、または他の物理的なパラメータが厳密である必要はなく、実行されることが要求される機能を果たすことができる限り異なっていてもよいことを示す修飾語の働きをすることが意図されている。たとえば、「概して円形形状の」という句では、問題の構造の必要な機能を果たすことができる限り当該形状は厳密に円形である必要はない。
【００３７】
以下の説明および添付の図面では、対応するシステム、アセンブリ、装置およびユニットは同じ部品番号によって識別され得るが、アルファ接尾辞が付けられている。同一または同様であるそのようなシステム、アセンブリ、装置、およびユニットの部品／構成要素の説明は、本願における冗長性を回避するために繰返さない。
【００３８】
本願および請求項において、「食料」、「食料品」、「食片」、および「食品」の言及は同じ意味で用いられており、あらゆる形態の食料を含むことが意図されている。そのような食料として、たとえば、肉、魚、家禽、果物、野菜、ナッツ類、または他の種類の食料が挙げられ得る。また、本システム、装置および方法は、生の食料品、ならびに部分的におよび／または完全に処理されたまたは調理された食料品に向けられる。
【００３９】
さらに、本願に開示されており本願の請求項に定義されているシステム、装置および方法は、具体的には食料品および食品に適用可能であるが、食物分野外でも用いられ得る。したがって、本願および請求項は「加工物」および「加工対象物」に言及し、これらの用語は互いに同義である。加工物および加工対象物の言及も、食料、食料品、食片、および食品を含むことを理解すべきである。
【００４０】
本開示のシステム、装置および方法は、食品を含む加工対象物をスキャンして、加工対象物のサイズおよび／または形状を含む加工対象物の物理的なパラメータを確認することを含む。そのようなサイズおよび／または形状パラメータは、数あるパラメータの中でもとりわけ、加工対象物の長さ、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、外周構成、外周サイズ、外周形状、および／または重さを含み得る。食品を含む加工対象物の長さ、幅、長さ／幅アスペクト比、および厚さの物理的なパラメータに関して、そのような物理的なパラメータは、そのようなパラメータの最大、平均、中間、および／または中央値を含み得る。加工対象物の厚さプロファイルに関して、そのようなプロファイルは、加工対象物の長さに沿ったものでもよく、加工対象物の幅にわたるものでもよく、加工対象物の幅にわたるもの／長さに沿ったものの双方であってもよい。
【００４１】
上述のように、確認、測定、分析等され得る加工対象物のさらなるパラメータは、加工対象物の外形である。外形という用語は、加工対象物の基部もしくは底部におけるものであるか、加工対象物の厚さに沿った任意の高さにおけるものであるかにかかわらず、加工対象物の輪郭、形状および／または形態を指し得る。「外面形状」というパラメータ用語は、加工対象物の最も外側の境界または端縁に沿った加工対象物の輪郭、形状、形態等を指し得る。
【００４２】
加工対象物の「周囲」と称されるパラメータは、加工対象物の周りの境界または距離を指す。したがって、外周、外周構成、外周サイズ、および外周形状という用語は、加工対象物の最も外側の境界または端縁の周りの距離、最も外側の境界または端縁の構成、ならびに最も外側の境界または端縁のサイズおよび形状に関連する。
【００４３】
上記に列挙したサイズおよび／または形状パラメータは限定的または包括的であることは意図されていない。他のサイズおよび／または形状パラメータが本システム、装置および方法によって確認、監視、測定等され得る。さらに、上記の特定のサイズおよび／または形状パラメータの定義または説明は限定的または包括的であることは意図されていない。
【００４４】
全体のシステム
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。
【００４５】
本開示のスキャン局面では、システム１００は、加工物１０４をスキャンするためのスキャナ１１０を含む。本開示の切断／切落とし／定量分配局面では、システム１００は、１つ以上のカッタアセンブリ／ユニット／装置１２２からなるカッタシステム１２０を含み、カッタアセンブリ／ユニット／装置１２２は、加工物１０４を所望のサイズまたは他の物理的なパラメータの最終片Ｐに切断する／切落とす／定量分配するために、カッタアセンブリのアレイとしてまたは一連のカッタアセンブリとして配置され得る。カッタアセンブリ１２２は動力付きキャリアシステム１２４によって運ばれて、カッタアセンブリを搬送システムに対して縦方向および横方向に動かす。
【００４６】
コンベアシステム１０２、スキャナ１１０、および切断システム１２０は、プロセッサまたはコンピュータ１５０に結合され、プロセッサまたはコンピュータ１５０によって制御される。図３に示されるように、プロセッサ／コンピュータ１５０は入力装置１５２（キーボード、マウス、タッチパッド等）および出力装置１５４（モニタ、プリンタ）を含む。コンピュータ１５０は、ＣＰＵ１５６および少なくとも１つのメモリユニット１５８も含む。１つのプロセッサまたはコンピュータを用いる代わりに、コンベアシステム、スキャナおよび切断システムの１つ以上は各自のプロセッサまたはコンピュータを利用してもよい。また、プロセッサ／コンピュータは、システム１００を定量分配部分Ｐの下流処理などの加工対象物１０４の処理の他の局面に結び付けるネットワーク１５９に接続されてもよい。
【００４７】
一般に、スキャナ１１０は加工物１０４をスキャンして加工物１０４を表わすスキャン情報を生成し、このスキャン情報をプロセッサ／コンピュータ１５０に転送する。プロセッサ／コンピュータは、スキャンプログラムを用いて、スキャンデータを分析して搬送システム上の加工物の場所を求め、スキャンした加工物の長さ、幅、面積、および／または体積分布を展開する。プロセッサ／コンピュータ１５０は、スキャンした加工物の厚さプロファイルも展開し得る。そして、プロセッサ／コンピュータ１５０は加工物をモデル化して、たとえば形状、面積、重さおよび／または厚さを含む具体的な物理的基準からなる最終片Ｐに加工物をどのように分割する、切落とす、および／または切断することができるかを判断することができる。この点に関して、プロセッサ／コンピュータ１５０は、加工物がカッタシステム１２０によって、または図示しないスライサによって切断される前後のいずれかに、加工物の厚さが変わり得ることを考慮に入れる。プロセッサ／コンピュータ１５０は、スキャンプログラムまたは定量分配プログラムを用いて、加工物を１つ以上の最終片生産物セットにどのように定量分配することができるかを判断する。プロセッサ／コンピュータは次に、定量分配ソフトウェアを用いてコントローラとして機能して、選択された最終生産物／片Ｐに従って加工対象物１０４を定量分配するようにカッタシステム１２０を制御する。
【００４８】
搬送システム
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。
【００４９】
エンコーダ１６２が、たとえば駆動モータ１６６において搬送システム１０２に統合されて、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電気パルスを生成する。この情報は、特定の加工物１０４の場所、または加工物から切断された定量分配部分Ｐを、加工物または定量分配部分がシステム１００に沿って移動する際に判断および監視することができるように、プロセッサ／コンピュータ１５０に送られる。この情報は、カッタアセンブリ１２２を位置決めするために、および他の目的で用いることができる。
【００５０】
スキャン
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。
【００５１】
ビデオカメラの代わりに、スキャンステーションはＸ線装置１３０を利用して、加工物の形状、質量、および重さを含む加工物の物理的特性を求めてもよい。図１０参照。一般に、Ｘ線は、物体を通過する際に、Ｘ線が通過する材料の全質量に比例して減衰する。したがって、Ｘ線が加工物１０４などの物体を通過した後に検出器１３１などのＸ線検出器で受信するＸ線の強度は、物体の密度に反比例する。たとえば、鶏肉の切り身または魚の切り身よりも密度が比較的高い鶏肉の骨または魚の骨を通過するＸ線は、鶏肉または魚の身しか通過しないＸ線よりも減衰することになる。したがって、Ｘ線は、加工対象物を検査して、特定の密度またはＸ線変更特性を有する望ましくない物質の存在を検出するのに適している。加工対象物を処理する際のＸ線の性質および使用の一般的な説明は米国特許第５，５８５，６０５号に見つけることができ、当該米国特許は引用により本明細書に援用される。
【００５２】
図１０を参照して、Ｘ線スキャンシステム１３０は、加工対象物１０４に向けてＸ線１８３を放射するためのＸ線源１３２を含む。Ｘ線検出器１３１のアレイがコンベアベルト１６０の上側走路に隣接してかつ上側走路の下に配置されて、加工対象物１０４がＸ線１３３の範囲内にある時に加工対象物を通過したＸ線１３３を受信する。アレイ１３１内のＸ線検出器の各々は、Ｘ線検出器１３１に衝突するＸ線の強度に対応する信号を生成する。Ｘ線検出器アレイによって生成された信号はプロセッサ１５０に送信される。プロセッサはこれらの信号を処理して、加工対象物１０４内に存在するいずれかの望ましくない物質の存在および場所を判断する。
【００５３】
上述のように、システム１００は、加工対象物１０４がＸ線システム１３０に関してコンベア上を動く際にコンベア１０２の長さに沿った加工対象物１０４の位置を示す信号を生成するエンコーダ１６２の形態の位置センサを含み得る。コンベア１０２の長さおよび幅に沿った加工対象物の位置は、Ｘ線システムによって確認することができる。Ｘ線システムは、たとえば、加工対象物の長さ、幅、アスペクト比、厚さ、厚さプロファイル、外形、外面形状構成、周囲、外周構成、外周サイズおよび／または形状、および／または重さ、ならびに物理的なパラメータの他の局面などの、加工対象物のサイズおよび／または形状に関連する物理的なパラメータを含む、加工対象物に関する他の情報も提供することができる。加工対象物１０４の外周構成に関して、Ｘ線検出器システムは、Ｘ−Ｙ座標系または他の座標系に基づいて加工対象物の外周に沿った場所を求めることができる。
【００５４】
具体的に図１０を引続き参照して、Ｘ線検出器アレイ１３１は、複数のフォトダイオード１３５ａ〜１３５ｎの上方に位置するシンチレータ材料１３４の層を含む。Ｘ線源１３２は、Ｘ線源１３２から放射されたＸ線１３３がＸ線検出器アレイ１３１の幅を完全に含むように、コンベアベルト１６０の上方に十分離れて位置している。Ｘ線１３３は加工対象物１０４を通過し、コンベアベルト１６０を通過した後、シンチレータ材料１３４の層に衝突する。フォトダイオード１３５ａ〜１３５ｎは可視光にしか反応しないため、シンチレータ材料１３４を用いて、シンチレータ材料１３４に衝突するＸ線エネルギを、受信したＸ線の強度に比例する可視光の閃光に変換する。フォトダイオード１３５は、シンチレータ材料６６から受光した光の強度に比例する振幅を有する電気信号を生成する。これらの電気信号はプロセッサ１５０に中継される。
【００５５】
フォトダイオード１３５はコンベアベルト１６０の幅にわたって一列に配置されて、加工対象物１０４の「スライス」を通過するＸ線を検出することができる。当然のことながら、代替のフォトダイオードのレイアウトも可能である。たとえば、フォトダイオードを数列に位置決めして正方形の格子を形成して、Ｘ線検出器１３０のスキャン面積を増加させてもよい。
【００５６】
スキャン装置によって測定／収集されたデータおよび情報はプロセッサ／コンピュータ１５０に送信され、プロセッサ／コンピュータ１５０は、コンベア上の加工物１０４の場所と、とりわけ加工物全体に関する加工物の長さ、幅、および厚さに関連するデータとを記録／確認する。この情報を用いて、プロセッサはスキャンシステムソフトウェアの下で動作し、加工物の面積プロファイルおよび体積プロファイルを展開することができる。加工物の密度がわかると、プロセッサは加工物またはその部分もしくは区分の重さを求めることもできる。
【００５７】
上記の説明はビデオカメラおよび光源の使用による、かつＸ線の使用によるスキャンについて述べたが、他の三次元スキャン技術も利用され得る。たとえば、そのような付加的な技術は超音波またはモアレ縞法によるものであってもよい。また、電磁撮像技術を使用してもよい。このように、本発明はビデオまたはＸ線法の使用に限定されず、他の三次元スキャン技術も含む。
【００５８】
キャリアシステム
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。
【００５９】
基本的な形態のキャリアアセンブリ１２６は、搬送システム１０２を横断してキャリッジ１７２をコンベアベルトの移動方向を横切って動かすように支持および案内するガントリ１７０を含む。キャリッジ１７２は、動力系１７４および関連のドライブトレイン１７６を部分的に含む駆動系によって動力が供給される。第２の、縦方向の支持構造または梁１７８が、コンベアベルト１６０の移動方向と概して整列した方向においてキャリッジ１７２から外向きに片持ち梁式に支持される。第２の縦キャリッジ１８０が、動力系１７４を部分的に含む駆動系によって梁構造１７８に沿って動いて、ドライブトレイン１７６を用いて縦キャリッジ１８０に動力を供給するように適合される。カッタアセンブリ１２２がキャリッジ１８０に装着されて、カッタアセンブリが搬送システムによって搬送中の下にある加工物１０４に対して動作する際に、コンベアベルト１６０に対して縦方向に、またはコンベアベルト１６０に対して動く。
【００６０】
ガントリ１７０は、ベルトの上方に離間した高さでコンベアベルト１６０を横切ってまたがる支持構造１９０からなる。支持構造１９０は中空の矩形構造からなり得るが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の態様および形状で形成されてもよい。支持構造１９０の端は、長尺の直立ブラケット１９２および１９４によって支持される。図４に示されるように、ブラケット１９２は支持構造１９０の隣接端に固定されて、下向きに延びてコンベアシステム１０２に対して装着される。複数のハードウェア部材１９６が、ブラケット１９２の下側のオフセット部分に形成された隙間穴（図示せず）を通って延びて、ブラケットをコンベアシステムにまたはコンベアシステム用のフレーム構造に取付ける。ブラケット１９４は支持構造の反対側の端から下向きに延びて、コンベアシステムまたはそのフレームに対して取付けられる。この点に関して、ハードウェア部材１９８がブラケット１９４の下端に設けられた隙間穴を通って延びて、ブラケットをコンベアまたはフレームに取付ける。このように、支持構造１９０はコンベアシステムまたはそのためのフレームに対して確実にかつ静止して装着される。
【００６１】
ガントリ１７０は横キャリッジ１７２を支持構造１９０に沿って案内するためのトラックも含み、当該トラックは、キャリッジに対向する支持構造の面に取付けられた上レール２００および下レール２０２からなる。図７に示されるように、上レール２００は支持構造の上側の角に沿って延びるのに対して、下レール２０２は支持構造の下側の角に沿って延びる。これも図示されるように、上レールの上面および下レールの下面は、キャリッジ１７２のローラ２０４の凹状の外周に係合するように冠状になっている。こうして、キャリッジ１７２は支持構造に沿って前後に移動しながらトラック上に係留される。
【００６２】
図４〜図７に示されるように、キャリッジ１７２は、構造完全性を高めるために外周が補強された、実質的に平面で概して矩形状のベッド部２０６を含む。キャリッジローラ２０４はスタブアクスル２１４によってベッド２０６の角に取付けられ、スタブアクスル２１４は、キャリッジベッド２０６の四隅の各々から横に延びるボス２１６に形成された貫通ボア内に係合する。ローラ２０４とスタブアクスル２１４との間に転がり軸受（図示せず）を利用して、支持構造１９０に沿ったキャリッジ１７２の自由回転を向上させる。
【００６３】
キャリッジ１７２は、動力系１７４によって動力が供給されて支持構造１９０に沿って前後に動く。この点に関して、タイミングベルト２２０が、動力系１７４の駆動シャフトアセンブリ２２３の下端に位置する駆動プーリ２２２の周りに、かつ上下ブラケット耳２２８および２３０によってブラケット１９２の上端に装着されたアイドラアセンブリ２２６のアイドラプーリ２２４の周りに延びる。こうして、ベルト２２０は支持構造１９０の周りに輪を作り、構造の側壁に密接して沿って延びる。アイドラプーリ２２４は、転がり軸受（図示せず）を使用してアイドラアセンブリ２２６の中心シャフト２３２の周りを自由に回転するように適合され、シャフトの上下端はブラケット耳２２８および２３０によって保持される。
【００６４】
ベルト２２０はキャリッジベッド２０６の裏側に接続される。図６に最も明確に示されるように、バネ付きのクランプ構造２４０がベルト２２０をキャリッジベッド２０６に接続しているので、キャリッジが支持構造に沿って動かなくなったまたは固定されても、キャリッジ１７２が「暴走」状態になっても、または動力系１７４がキャリッジに支持構造１９０をオーバーランさせようとして正しく作動しなくなっても、ベルト２２０はキャリッジ１７２に対して摺動または移動可能である。こうして、カッタ装置１２２に対する潜在的な損傷が回避または少なくとも最小化され得る。
【００６５】
クランプ構造２４０は、キャリッジベッド２０６の背面に装着された基部または後部ブロック２４２を含む。後部ブロック２４２に装着された面板２４４が、ベルト２２０の鋸歯状面に弾性的にクランプされる。ベルト２２０と噛合う面板２２４の表面は、ベルト２２０の外形と一致するように畝状になっている。通常は、面板２４４をブロック２４２にクランプするクランプ力によってベルト２２０はクランプ構造に確実にクランプされる。しかし、ベルト２２０内の張力が一定のレベルに達した場合は、ベルト２２０はクランプ構造に対して滑動可能である。
【００６６】
図４を参照して、動力系１７４は、支持構造１９０に沿ったキャリッジ１７２の前後の動きを所望通りに制御するようにプログラム可能なサーボモータ２６０を含む。サーボモータ２６０は、加工物１０４上で実行中の作業／処理に関連し得る水分または他の汚染物質から実質的に遮断された場所に位置決めされる。中空駆動シャフト（図示せず）が駆動シャフトアセンブリ２２３を通って下方に延びる。駆動プーリ２２２は中空駆動シャフトの下端に取付けられ、駆動プーリ２６２は中空駆動シャフトの上端に取付けられる。駆動プーリ２６２は、サーボモータ２６０によって動力が供給される出力駆動プーリ（見えない）にベルト２６４によって接続される。上記の構造によって、サーボモータ２６０はキャリッジ１７２から遠隔に位置しており、軽量のタイミングベルト２２０によってキャリッジ１７２に駆動力が印加されることが理解されるであろう。図示しないエンコーダが、サーボモータ２６０または関連のドライブトレイン１７６の他の構成要素に関連付けられて、キャリッジ１７２の、したがってキャリッジ１７２によって運ばれるカッタアセンブリ１２２の場所を、システム１００およびプロセッサ１５０に知らせることができるようにしてもよい。
【００６７】
上記の構造によって、動力系１７４は、キャリッジ１７２を迅速に加速および減速して支持構造１９０に沿って動かすことができる。理想的には動力系１７４はサーボモータを利用するが、他の種類の電気、油圧、または空気圧モータも本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用され得る。そのようなモータは標準的な商品である。
【００６８】
次に、具体的に図４〜図８を参照して、縦方向の支持構造または梁１７８は、キャリッジ１７２から横に片持ち梁式に支持されてキャリッジによって運ばれる。梁１７８は、キャリッジベッド２０６の隣接面に実質的に垂直な鉛直側壁２９０からなる。反対側の側壁２９２は、キャリッジベッド２０６に実質的に垂直ではなく、キャリッジベッド２０６から離れる方向において側壁２９０に向かってテーパ状である。同様に、梁１７８の頂部壁および／または底部壁２９４および２９６も梁の自由端に向かってテーパ状であるため、共同して概してテーパ形状を形成する。理解されるように、これによって並列配管構造に対する梁の重さが減少しつつ、梁の構造完全性が向上する。
【００６９】
図８に示されるように、ある形態では、梁１７８は２つの流路形状部材２９８および３００からなる中空構造であってもよい。流路部材３００は流路部材２９８よりも浅く、図８に示されるように、流路部材３００のフランジが流路形状部材２９８のフランジの自由端縁に重なるように流路形状部材２９８の中に収まっている。複数のスペーサ３０２が梁部材１７８の内部に配置されてその長さに沿って位置して、流路部材２９８および３００の側壁２９０および２９２を押圧する。２つの流路部材のフランジは互いに取付けられ、スペーサ３０２は溶接物を含む任意の便利な手段によって流路部材に取付けられる。上記の構造によって、梁１７８は軽量なだけでなく、撓むことなくかなりの重さを支えるのに十分な構造完全性を有することが理解されるであろう。梁１７８は、ハードウェア締結具、溶接物などを含む任意の適切な技術によってキャリッジベッド２０６に固定され得る。
【００７０】
図５、図７および図８を参照して、キャリッジ１８０用の長尺トラック３１０が梁側壁２９０に装着され、梁側壁２９０上を縦方向に延びる。トラック３１０は、側壁２９０から離間して縦キャリッジ１８０を案内するための上下レールを規定する、形成された上下端縁部３１２および３１４を含む。トラック３１０は複数のハードウェア部材３１６によって梁側壁２９０に取付けられ、トラックに形成された隙間穴を通って、かつトラックの裏側で側壁２９０に固定装着されたスペーサ３１７を通って延びて梁１７８に係合する。また、トラック３１０の重さを最小化するために、切抜かれた楕円開口部３１８がトラックに形成されている。
【００７１】
縦キャリッジ１８０はトラック３１０に沿って移動するように適合される。この点に関して、キャリッジ１８０は、実質的に平面で矩形状のベッド部３２０と、１対の上ローラ３２２および１対の同等の下ローラ３２３とを含み、これらの上下ローラは、対応して冠状になっているトラック上下レール端縁部３１２および３１４に密接係合するようにサイズ決めされた凹状の外周部を有する。上下ローラ３２２、３２３は、キャリッジベッド３２０から横に延びるスタブ軸３２４に装着される。理想的には、図示されていないが、スタブ軸３２４とローラとの間に転がり軸受を利用して、トラック３１０に沿ったキャリッジ１８０の自由移動を向上させる。
【００７２】
キャリッジ１８０は、タイミングベルト３３０に動力を供給する動力系１７４によってトラック３１０に沿って前後に動かされる。このため、アイドラプーリ３３２が、梁構造１７８に固定的に取付けられる形成ブラケット３３４によって支持梁構造１７８の遠位自由端に装着される。ピボット軸３３５が、プーリ３２２内に装着された転がり軸受（図示せず）の中心を通って延び、ピボット軸の端はブラケット３３４の上下耳によって保持される。
【００７３】
ベルト３３０の端はキャリッジ１８０のベッド３２０に取付けられる。この取付けは、上述のキャリッジ１７２へのベルト２２０の取付けに関して上述したものと同様のシステムの使用を含む、多数の方法で行なうことができる。また、ベルト３３０は方向性プーリ３３８および３４０の周りに部分的に延び、方向性プーリ３３８および３４０はキャリッジベッド２０６に減摩的に装着されて、ベルトを支持構造１９０に沿って、かつ縦方向の支持構造１７８に沿って導く。
【００７４】
駆動シャフトアセンブリ２２３の下端によって運ばれる駆動プーリ３５０が回転するとベルト３３０が動き、これによって次にキャリッジ１８０がトラック３１０に沿って動く。この点に関して、動力系１７４は、駆動シャフトアセンブリ２２３を通って下向きに延びる駆動シャフト３６２によって駆動プーリ３５０に駆動接続されるサーボモータ３６０を含む。駆動プーリ３６４が駆動シャフト３６２の上端に取付けられ、当該プーリはモータ３６０によって動力が供給される駆動プーリ（見えない）にタイミングベルト３６６を介して接続される。駆動シャフト３６２は、プーリ２２２と２６２との間に延びる中空駆動シャフトＤの中に配置される。図示しないエンコーダが、サーボモータ３６０または関連のドライブトレイン１７４の他の構成要素に関連付けられて、キャリッジ１８０の、したがってキャリッジ１８０によって運ばれるカッタアセンブリ１２２の場所を、システム１００およびプロセッサ１５０に知らせることができるようにしてもよい。
【００７５】
モータ２６０と同様に、他の種類の周知の市販の回転アクチュエータがサーボモータ３６０の代わりに利用されてもよい。また上述のように、動力系１７０は横キャリッジ１７２だけでなく、縦キャリッジ１８０からも遠隔に位置している。この結果、動力系１７４の質量はこれら２つのキャリッジのいずれによっても運ばれず、むしろ動力系は静止場所に位置決めされ、駆動力は軽量のタイミングベルト３３０によって動力系１７４からキャリッジ１８０に伝達される。結果として、キャリアシステム１２４（キャリッジ１７２、支持梁１７８およびキャリッジ１８０）の移動部分の総質量が最小限に抑えられる。これによって２つのキャリッジの極度に高速かつ正確な動きが可能となり、加速度は８Ｇを超える。
【００７６】
切断システム
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。
【００７７】
較正システム／手順
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。
【００７８】
図１１は、定量分配システム１００を速やかにしかし正確に較正するための１つの方法４００を概略的に示す。方法４００はステップ４０２で開始し、ステップ４０２では、専用のターゲット４０４が、ベルト１６０の縦移動方向、すなわち「ダウンベルト」方向と比較的整列した向きでコンベア１０２に載せられる。ターゲット４０４はコンベア１０２によって運ばれてスキャンステーション１１０を通過し、ターゲット４０４はステップ４０６においてスキャンされる。スキャンステーションでは、ターゲット４０４の物理的属性に関連するデータ、たとえば、ターゲットの長さ、幅、外面形状等を含むターゲットの形状およびサイズが確認される。また、ターゲットの重心に関するデータ、ならびにコンベア１０２に関するターゲットの場所および向きが取得される。この情報はステップ４０８においてプロセッサ１５０によって記憶される。
【００７９】
その後、ステップ４１０において、切断ユニット１２２の各々は、プロセッサ１５０によって予めプログラムされたようにターゲット上の特定の場所で特定のサイズで、ターゲット４０２にパターンまたは形状を切込む。図１２および図１３は、円形孔４１２の形態の切込み形状の一例を示す。
【００８０】
次に、ステップ４１４において、切込まれたターゲットがコンベアから取出され、その後ステップ４１６において、切込み部分または形状が孔４１２から除去される。その後、ステップ４１８において、切込み形状が除去されたターゲット４０４がコンベア１０２に再び載せられ、再びターゲットが相対的にダウンベルト方向に整列する。次に、ステップ４２０において、再び載せられたターゲット４０４が再スキャンされる。この時点で、システム１００はターゲットが初めにスキャンされたときとは異なる向きになっているか否かを判断することができ、そうである場合はステップ４２２において変換処理が実行されることにより、ターゲット４０４は、ターゲットが初めにスキャンされた時のコンベア１０２に対する自身の場所に仮想的に方向付けられる。この場合、スキャナ１１０は、ターゲット４０４に切込まれた孔１２２の各々の場所およびサイズと、各孔の互いに対する場所とを確認または測定することができる。
【００８１】
次に、ステップ４２４において、システム１００は、孔４１２の場所がコンベア１０２を横切る、かつコンベアに対して縦方向である方向においてターゲット上の予想場所にあるか否かを確認する。この比較は、孔４１２の重心またはターゲットに切込まれた他の形状／パターンを比較することに基づいて行なわれる。予想場所からの孔の偏差は、スキャナに関連付けられたデータに対するカッタユニット１２２の予想場所からのカッタユニット１２２の偏差を表わす。予想場所からのこれらの偏差は、ステップ４２６においてメモリ１５８に記憶される。
【００８２】
ステップ４２８によって表わされるように、上記の手順が合計１０回繰返されることによって、切断ユニット１２２の各々の測定場所の公差、およびカッタの測定場所の標準偏差を求めるのに十分なデータが蓄積される。プロセッサ１５０はカッタの位置偏差のすべてを平均化して、修正された場所または位置を計算し、これが必要に応じて各カッタに適用される。カッタの中間測定場所は、各カッタの場所を調整または修正するためのデータを提供する。
【００８３】
カッタの測定位置の公差が計算されて、データセットの信頼度のある程度の指標が与えられる。計算結果の統計は各試験の後にリアルタイムで更新可能であるが、カッタ場所の実際の更新が実行されるのはオペレータによって命令されてからであってもよい。これによって、オペレータは試験の数を制限することによって、実行される試験の数をさらに制御することができる。というのも、機械システム１００は既に十分較正されており、さらに多くの試験が行なわれても値が変化する可能性は低いから、またはシステムはさらなる較正によっても修正されない可能性が高い明らかな機械的な問題を有しているからである。
【００８４】
カッタ位置の差の標準偏差によって、システム１００に固有のカッタ場所の変化の表示が与えられる。一例として、高い標準偏差は、ベルト１６０が引張られている、捩じれている、またはそうでなければ損傷もしくは摩耗していること、またはカッタ駆動メカニズムが位置ずれしている、摩耗もしくは損傷していることを示し得る。較正の失敗を示す標準偏差値に限度を設定して、何らかの機械的修正がシステムに必要であることを示すようにしてもよい。
【００８５】
ステップ４３０において、１０個すべてのターゲットからのデータが分析され、孔の１つ以上の場所が予想場所から横方向にオフセットしていることが分かった場合は、システム１００は横方向における適用可能なカッタ１２２の場所を「リセット」することができる。必要であれば、この同じ処理をコンベア１０２に対して縦方向において行なうことができる。孔４１２の１つ以上の「ダウンベルト」場所が予想される場所にない場合は、切断装置１２２の場所は、スキャナに関連付けられたデータに対してカッタの実際の場所を反映するように「調整」される。実践的には、カッタ場所の「リセット」時には、スキャナに関するデータ場所またはシステム１００に対する他の場所に対してカッタの各々の公称または「ゼロ点」場所が調整される。カッタ１２２の「ゼロ点」場所の例を以下に記載する。
【００８６】
上記の手順のステップおよび他の局面の一部を以下により詳細に述べる。
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。
【００８７】
さらに、ターゲットが食品等級材料からなり、非毒性組成物からなり、較正の後に十分な衛生手順を受ける定量分配機との使用に適合していると有利である。この点に関して、好適なターゲット材料として、連続気泡ポリウレタンまたは同様の材料からなるメモリフォームが挙げられ得る。そのようなフォーム材料は上記の要件を満たしており、かつ安価で再利用可能である。したがって、メモリフォームからなるターゲットは使用後に再利用可能である。
【００８８】
ターゲットの他の好適な材料として、発泡熱可塑性物質、発泡ゴム、発泡合成ゴム、ポリ乳酸、他の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、または同様の材料が挙げられる。
【００８９】
ターゲット４０４に切込まれた孔または他の形状が有する三次元構造を、切込まれたターゲットを再スキャンする際にスキャナ１１０が容易にかつ正確に検出して、切込み孔または他の切込み形状の各々と、切込み孔または他の形状同士の空間関係とを特徴付けることができることができるように、ターゲット４０４は一定の厚さを有することが望ましい。
【００９０】
ターゲットの載置
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。
【００９１】
ターゲット４０４が、サイズおよび形状は同じであるが、可変角度でベルト１６０に置かれており、孔または他の形状が平行なダウンベルト方向においてターゲットに切込まれる場合は、ターゲットの再スキャンの際にターゲットの各々を識別可能であることが必要となることが理解される。これは多数の方法によって実行可能である。たとえば、ターゲットの各々に予め番号を付けておき、スキャナ１１０は後で単にターゲットの番号を読取るだけでもよい。そのような番号は、ターゲット上の標準的な場所に機械オペレータによって付けられてもよい。代替例として、各ターゲットが、スキャナ１１０が読取可能な固有の通し番号を製造時に有していてもよい。他の代替例として、標準的な１Ｄバーコード、２Ｄバーコードもしくは３Ｄバーコード、またはＱＲコードにかかわらず、バーコードの使用が挙げられる。さらに、ＲＦＩＤタグが使用される。
【００９２】
また、以下にさらに十分に述べるように、システム１００は、孔または他の切込みパターンをターゲットの周囲または他の特徴に対して位置決めすることによって各ターゲットを認識するようにプログラムされ得る。この情報は、ターゲットの最初のスキャンおよび切込みの際に確認される。ターゲットが再スキャンされると、システムは、ターゲットにあけられた孔または他の切込みのパターンと、ターゲットの外周または他の形状パラメータとの固有の関係を認識することができる。
【００９３】
これも以下にさらに十分に述べるように、システム１００は、ターゲットが最初にスキャンされた時のターゲットの位置と、ターゲットが再スキャンされた時のターゲットのその後の位置との間の変換を実行することができる。システムは、変換されたターゲットの孔の各々と、ターゲットにあけられたそのような孔または他の切抜き同士の空間関係とを特徴付けることができる。したがって、ターゲットを最初にコンベアに載せたのと同じ順序でターゲットをコンベアに再び載せる必要はなく、ターゲットをコンベアに再び載せた時にターゲットをコンベアベルトに対してターゲットの初めの位置または角度方向に非常に近付けて再び位置決めする必要はない。
【００９４】
最初のスキャン
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。
【００９５】
ターゲットの切込み
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。
【００９６】
あるいは、別個のターゲットを用いて、切断ユニットのダウンベルト場所に対する切断ユニットのクロスベルト場所を較正することができる。この状況では、一例として、切断ユニット１２２は、ターゲット４０４に細いスリットを切込むことによって、スキャンユニットに関連付けられたクロスベルトデータに対して、およびたとえばスキャンユニットに関連付けられたダウンベルトデータに対して、切断ユニットの場所を確立するようにプログラムされ得る。スリットによって、切断ユニットのクロスベルトまたはダウンベルト場所が較正中であるか否かが明確になる。
【００９７】
上述のように、本願の較正手順では、特定の切断ユニット１２２によってターゲットに切込まれた特定の孔（または他の形状）を識別する必要がある。そのようにする１つの方法は、各カッタを異なるサイズの孔を切込むようにプログラムすることによって、どのカッタがどの孔を切込んだかを便利で正確に識別できるようにすることである。それにもかかわらず、カッタによって切込まれた孔のすべてが同じサイズである可能性もあり、その場合は、どのカッタがターゲットに特定の孔を切込んだかを識別するために他の技術が必要となる。
【００９８】
代替例として、カッタ１２２の１つ以上が、ターゲットごとに１つ以上の付加的な孔を切込むようにプログラムされてもよい。同じカッタからの孔は下流に整列することになるため、そのような付加的な孔は、ターゲットが最初に切込まれた時のベルトに対するターゲットの向きを明確に識別する基準となることができる。
【００９９】
さらなる代替例として、１つ以上のカッタがターゲットごとに１つ以上の付加的な孔を切込むようにプログラムされてもよく、当該孔を用いて、ターゲットが切込まれた順番でターゲットを識別することができる。たとえば、第１のターゲットでは、第１のカッタは２つの切込みを入れるようにプログラムされ得る。その後、第２のターゲットでは、第２のカッタは２つの切込みを入れるように用いられ得る、などである。このように、ターゲットが切込まれた順番を容易に確認することができる。
【０１００】
図１２および図１３ではターゲット４０４に入れられた切込みが円形孔４１２ａ〜４１２ｆとして示されているが、正方形、三角形、星形などの他の形状がターゲットに切込まれてもよい。唯一の要件は、成形された切込みが、容易に確認可能な重心を成形された切込みに与えるために測定可能かつ予測可能な寸法を有していることである。
【０１０１】
２回目のスキャン
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。
【０１０２】
プロセッサ１５０は１回目および２回目のスキャンステップから第１および第２のデータセットを受信し、第２のデータセットを、ターゲットから切抜かれたパターンからの表面上は対応する第１のデータセットと比較する。この比較は、光学スキャナによって再スキャンされた切込まれたターゲット４０４がスキャナによって以前にスキャンされた同じ切込まれたターゲット４０４に対応することを検証するためのものである。
【０１０３】
上述のように、第１および第２のデータセット同士を比較する際に、ターゲットのサイズ／形状パラメータに関連するそのようなデータセット同士の間に十分な変化が存在する場合は、第１のデータセットを第２のデータセット上に移行させることができる。この移行は、ターゲットの方向移行、ターゲットの回転移行、ターゲットのサイズのスケール変更、またはターゲットのせん断歪み、の１つ以上を含み得る。そのような移行は、以下により十分に述べるように図１４Ａ〜１４Ｆに示されている。
【０１０４】
スキャナによって比較中のターゲットの物理的なパラメータは、ターゲットの外周構成に対応し得る。この点に関して、第１および第２のデータセットはターゲットの外周に沿った場所に関連し得る。より具体的には、第１および第２のデータセットは、ターゲットの外周に沿った場所に対応する座標に対応し得る。しかし、スキャン処理時にはターゲットの他の物理的なパラメータも確認され得る。そのようなパラメータとして、さまざまなサイズおよび形状パラメータが挙げられ、より具体的には、ターゲット長、ターゲット幅、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／または外周形状が挙げられ得る。
【０１０５】
プロセッサ１５０は、再スキャン中のターゲットが、予想される以前にスキャンされたターゲットと同じターゲットではないと判断する場合がある。この場合、プロセッサは、次の再スキャンされるターゲットが光学スキャナによって初めにスキャンされたのと同じターゲットであるか否かを判断する。この状況では、問題のターゲットはコンベアに再び載せられなかったため、または異なる順序で再び載せられたため、再スキャンからのデータに対応するデータセットは存在しない。このため、プロセッサは初めのスキャンからの次のデータセットを見て、対応するターゲットが問題のターゲットのデータセットと一致するか否かを判断することになる。１つのターゲットが交換されなかった場合は、格子上のスキャンからの次のデータセットが、問題の再スキャンされるターゲットのデータと一致すべきである。その後、システム１００は、光学スキャナに到着して再スキャンされる次のターゲットに進み、続いて、そのターゲットについての初めのスキャンデータを探索することになる。ターゲットが単に順序が入れ変わってコンベアに再び載せられているが、すべてのターゲットが存在している場合は、プロセッサ１５０は単に初めのスキャンからのすべてのデータを巡回して正確なターゲット４０４の位置を特定することができる。
【０１０６】
プロセッサによる第１および第２のデータセット同士の比較は、さまざまな分析方法を用いて実行可能である。１つのそのような方法は、第１および第２のデータセットの値同士が比較され得る二乗平均平方根誤差分析である。利用され得る第２の分析方法は、第１および第２のデータセットのデータ値の標準偏差である。閾値またはベンチマーク標準偏差を予め設定することによって、設定値未満の偏差は、第１および第２のデータセットからのデータが十分に同様であり、スキャナによってスキャンされる対応するターゲットが同じであることを示すようしてもよい。利用され得る第３の分析方法は、第１および第２のデータセットのデータ値の最小二乗回帰分析である。他の分析方法も利用され得る。
【０１０７】
変換
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。
【０１０８】
光学スキャナは、ベルト上のターゲットの位置を特定すること、したがってターゲットが２回目のスキャンのためにベルト上に戻された後にベルトに対してＸおよび／またはＹ方向において移動しているか否かを確認することができる。スキャナは、ターゲットが最初のスキャン中にベルト上のターゲットの向きに対して回転したか否か、またはターゲットが最初のスキャンにおけるベルト上の自身の構成に対して長さもしくは幅が増減したか、またはそうでなければ形状が歪んだか否かを判断することもできる（これら後者の変化または歪みは、ターゲット４０４が十分な構造完全性を有している場合は問題とならない）。
【０１０９】
上述のように、ターゲットの外部構成はスキャナによって認識可能であり、これによってターゲットのサイズおよび／または形状に関連するパラメータ（たとえば、ターゲットの長さ、幅、アスペクト比、厚さ、厚さプロファイル、外形（二次元および三次元の双方）、外面形状構成、周囲、外周構成、外周サイズおよび／または形状、および／または重さ）が確認される。これらのパラメータの一部は、ターゲットが三次元形状である場合にのみ適用される。
【０１１０】
ターゲットの外周構成に関して、スキャナは、ターゲットの外周に沿った別個の場所をＸ／Ｙ座標系または他の座標系において求めることができる。プロセッサはこの後者の情報を用いて、スキャン中のターゲットが予想されるのと同じターゲットであると判断／検証することができる。たとえば、プロセッサは、スキャンによって求められたターゲットの外周に沿った座標を識別するデータを、最初のスキャンにおいて以前に得られた対応するデータと比較することができる。データセットが固定閾値レベル内で一致する場合は、スキャンされたターゲットは予想されるターゲットと同じであるという確認が与えられる。
【０１１１】
切込み形状ジオメトリ
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。
【０１１２】
重心（または切込み形状の他の指定点）を用いて、スキャナの場所に対する、カッタがターゲットに形状を切込む際のカッタの場所が求められる。スキャナのそのような場所はレーザ線１１６の場所であり得る。スキャナによって求められるダウンベルトカッタ場所は、コンピュータに予め記憶されている値に基づいてレーザ線データに対するカッタの予想場所と比較され得る。
【０１１３】
一例として、ターゲットの前方端から２６ｍｍの距離に円を切込むようにソフトウェアがカッタに命令した場合、ターゲットの最前方位置からのカッタによって切込まれる円の重心からの距離は２４ｍｍであり得る。その場合、カッタの実際の場所はその予想場所から２ｍｍであると判断することができる。
【０１１４】
切込まれたターゲットをスキャンすることによって生成された情報は、プロセッサ１５０が使用中の較正ソフトウェアにおいて直接取得される。ゆえに、ターゲットのスキャンによって生成されたデータをオペレータが物理的に入力する必要はない。したがって、本願に開示される方法を用いることによって、光分離カッタ１２２を用いるシステム１００のクロスベルトおよびダウンベルト較正全体が、最小限の訓練を受けたオペレータによってわずか１０分で完了可能である。
【０１１５】
システム分析
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。
【０１１６】
高速産業用食品処理設備における電気機械問題の診断は、経済的な食品処理動作に不可欠であり得る。本願の較正手順は、最適なダウンベルトおよびクロスベルト較正設定に機械を微調整できるようにする情報を提供することができる。さらに、本願の較正方法は、システム１００の既存の機械的な課題または問題を正確に指摘することを助けることもできる。一例として、データは、１つのカッタがすべての他のカッタよりも高い標準偏差で切込んでいることを示し、その１つのカッタに何らかの問題があることを示してもよく、この問題をさらに診断して修正することができる。
【０１１７】
代替方法
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。
【０１１８】
ステップ５０２において実際のターゲットが実質的にダウンベルト方向において載せられるが、厳密にダウンベルトに向けられなくてもよい。ステップ５０６においてターゲットがスキャンされ、図１８に示されるように処理の他のステップが実行される。これらのステップは図１１に示されるステップに対応するが、５００番台の連続番号で識別されている。したがって、簡単にするためにそれらのステップの説明は繰返さない。
【０１１９】
方法５００において、システムソフトウェアは、厳密なダウンベルト方向に対するターゲット４０４の向きを求める。プロセッサ１５０はこの情報を用いて変換を形成し、当該変換では、ターゲット４０４に孔４１２が切込まれると、そのような孔は行なわれた変換のためにターゲットの端縁に平行になる。すなわち、プロセッサ１５０のソフトウェアは、厳密なダウンベルト方向に対するターゲット４０４の傾斜度を修正する。
【０１２０】
１０個すべてのターゲット４０４を典型的にベルトにわたってベルトの下り方向に離間させることによって、これらのターゲットに切込むことができる。孔４１２または他の形状の切込みが行なわれた後、先の手順４００と同様に、ステップ５１４においてターゲット４０４がコンベア１０２から取出され、ステップ５１６において切込み部分がターゲット自体から除去される。その後、ターゲットはステップ５１８において、この場合もターゲットの順序にかかわらず典型的にベルトの下り方向にベルトにわたって離間して、コンベアに再び載せられる。これら１０個のターゲットはすべて、ターゲットのすべてにおいて切込みがどのようなものであるべきかの単一の保存画像と比較される。これが可能である理由は、孔４１２はすべてターゲット４０４の端縁に平行であるように切込まれているので、各ターゲット４０４は理想的には全く同一に切込まれているはずだからである。したがって、初めにスキャンされたターゲットを同一の再スキャンされたターゲットと一致させる必要はない。代わりに、再スキャンされたターゲットはすべて、初めに切込まれた仮想ターゲットと一致しているべきである。こうして、ターゲットの各々が仮想ターゲットと比較される。個々のカッタの予想位置と比較された個々のカッタの実際のクロスベルトおよびダウンベルト場所に関連する情報を利用して、定量分配システム１００に知らせたこれらのカッタの場所を調整することができる。この方法は本明細書に記載される他の方法ほど正確ではない場合があるが、この方法は非常に簡単明瞭であり、他の方法よりも容易にかつ高速に実行される可能性がある。
【０１２１】
さらなる代替方法
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。
【０１２２】
孔は、形状および／またはサイズが異なるだけでなく、ターゲット上の位置も異なっていてもよく、これは、ソフトウェアが、再スキャンされた各固有のターゲットを認識し、そのターゲットを当該ターゲットの初めのスキャンからの正確なスキャンデータと一致させる助けとなる。必須ではないが、ターゲットに切込まれる固有のサイズおよび／または成形孔は、ターゲット端縁に平行に、またはベルト端縁に平行に整列してもよい。上述のように、ベルト端縁との平行を保つため、システムは、ターゲットの端縁とベルトの端縁との間の傾斜度に基づいて変換を実行する。こうして、ターゲットがベルトの端縁に厳密に平行に（厳密にダウンベルト方向に）配置されていなくても、孔をすべてターゲットの端縁に平行に整列させることができる。
【０１２３】
さらに、ターゲットに形成される孔の形状および／もしくはサイズのさまざまな組合せ、またはターゲットに形成される孔の形状および／もしくはサイズのさまざまなパターンのさまざまな組合せを利用して、ターゲットの各々およびカッタの各々を識別するだけでなく、たとえば、形状が切込まれたクロスベルト方向におけるレーンまたは場所を含む、較正手順の他の局面を監視することもできる。切込まれたターゲットのこれらの局面を再スキャン処理時に確認して、カッタ１２０を較正するためだけでなく、定量分配システムの動作パラメータを含む局面を分析するための情報を提供することができる。たとえば、上述のように、上記の較正手順の結果は、コンベアベルト破損している可能性があるか否か、または特定のカッタが位置ずれしているかもしくはそうでなければ調整もしくは保守を必要としている可能性があるか否かを示すこともできる。
【０１２４】
データ
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。
【０１２５】
カッタのダウンベルト場所についての１つの便利なデータは、図９に示されるレーザ線または光ストライプ線１１６の場所である。この点に関して、レーザ線１１６と、距離「Ｘ」によって表わされる任意の示されるカッタのダウンベルト場所とを概略的に描いている図１７も参照。この距離は、ダウンベルト「遅れ」とも称される。光ストライプ／レーザ線１１６を利用する代わりに、たとえばコンベア１０２に沿った固定場所などの別のデータを使用してもよい。
【０１２６】
スキャナに対するカッタのクロスベルト場所に関してデータを確立することもできる。図１７に示されるように、カッタのクロスベルト場所は、ベルトの「オペレータ側」６００から離れる方向におけるレーザ線１１６の「ハードストップ」場所に基づいて較正される。この点は、図１７の点１として識別される。この点は、スキャナに対する実際の物理的な場所である必要はなく、代わりに、スキャナと実際には物理的に一致していないスキャンソフトウェア内の仮想点であってもよい。
【０１２７】
しかし、図１７において識別される点２は物理的な関連性を有している。点２は、オペレータ側６００から離れる方向におけるカッタの「ハードストップ」である。これは、カッタがオペレータ場所６００から離れる方向においてコンベアを横切って移動できる最も遠い場所である。これはカッタの「０」の場所と定義される。点１と点２とを分けるベルトに対して横方向における距離は寸法「Ｙ」として識別される。上述のように、キャリッジ１７２をベルト１６０を横切って動かすために用いられるサーボモータ２６０はエンコーダを含んでいるため、システム１００は、エンコーダ読取値に基づいてクロスベルト方向におけるカッタ１２０の位置が常に分かっている。
【０１２８】
カッタ１２０は、図１７に示されるように「Ｙ」寸法を求めることによってクロスベルト方向において較正される。この寸法はカッタごとに異なる。この点に関して、図１５は、「Ｙ」寸法、およびしたがってカッタのハードストップ場所「２」のクロスベルト場所を求めるために６個のカッタの各々について１０個の較正測定値の結果を含む表の形態である。図１５に示されるように、「Ｙ」寸法はカッタ番号２の３１．３２ｍｍからカッタ番号５の３９．８９ｍｍまで異なる。寸法「Ｙ」についての測定公差、および測定寸法「Ｙ」の標準偏差も図１５に記載されている。上述のように、この情報はプロセッサ１５０によって分析され、各カッタについての横方向のオフセット寸法「Ｙ」を用いてスキャナ光またはレーザ線１の「１」の終点に対するカッタの「０」の場所が確立される。
【０１２９】
図１６は、「Ｘ」寸法を求めるために６個のカッタの各々について１０個の較正測定値の結果を含む表である。上述のように、「Ｘ」寸法または距離は、スキャナ１１０のレーザ線１１６に対するカッタ１２０の「ダウンベルト」遅れである。図１６に示されるように、カッタ番号１の「Ｘ」は１５６１．１９ｍｍであり、これはレーザ線１１６に最も近いカッタである。「Ｘ」距離は、スキャナ１１０から離れて位置する次のカッタユニット１２０ごとに徐々に増加する。最も遠くに位置するカッタであるカッタ番号６は、レーザ線１１６から４２６１．７３ｍｍの距離にある。距離「Ｘ」についての測定公差、および測定距離「Ｘ」の標準偏差が図１６に記載されている。上述のように、この情報はプロセッサ１５０によって分析され、各カッタについてのダウンベルト遅れを用いて「Ｘ」方向におけるカッタの「０」の場所が確立される。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
例示的な実施形態を図示および説明してきたが、発明の精神および範囲から逸脱することなくこれらの実施形態にさまざまな変更が加えられ得ることが理解されるであろう。たとえば、本開示の定量分配システムは、コンベア上で運ばれる加工対象物に作用するように構成されたアクチュエータの位置を制御するまたは場所を監視するためにスキャナを用いる実質的にいかなる処理システムにも適用され得る。この点に関して、アクチュエータは、数例を挙げると、カッタ、ウォータージェットカッタ、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、およびレーザを含む多種多様な装置であることができる。
【０１３１】
さらなる例として、加工対象物をシミュレートするターゲットに切込む代わりに、ターゲットは、ターゲットに徴を付けること、ターゲット上に徴を形成すること、ターゲットに塗料を塗布すること、ターゲットに設計を適用すること、ターゲットに孔を形成すること、ターゲットに穿孔すること、ターゲットに穴をあけること、ターゲットに形状を焼付けること、およびターゲットに形状を打抜くことを含むさまざまな技術によって指定またはマーク付けされてもよい。
【０１３２】
さらに、ターゲットに物理的にマーク付けする代わりに、ターゲットに場所および構成または形状で仮想的にマーク付けしてもよく、この仮想的なマーク付けは処理システムのメモリに保持されてもよい。その後、ターゲットが再スキャンされると、ターゲット上の仮想的なマーク付けの場所がコンピュータメモリから検索して取出され、較正処理が本明細書に記載されるように継続される。
【０１３３】
請求項
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。
【図１Ａ】
2020504678.tif 000003
【図１Ｂ】
2020504678.tif 000004
【図１Ｃ】
2020504678.tif 000005
【図２Ａ】
2020504678.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2020504678.tif 000008
【図３】
2020504678.tif 000009
【図４】
2020504678.tif 000010
【図５】
2020504678.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
2020504678.tif 000022
【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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