УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ РЫБНОГО ФИЛЕ
DEVICE FOR FISH FILLET CUTTING

Изобретение относится к рыбной промышленности, а более конкретно к области автоматизированного оборудования для резки рыбного филе на кусочки, и может найти применение на береговых рыбообрабатывающих предприятиях и судах промыслового флота.
В настоящее время одним из наиболее востребованных продуктов рыбной отрасли является обесшкуренное рыбное филе. Экономически выгодным является изготовление порционированного филе, нарезанного на кусочки заданного веса, формы и размеров. Разнообразие веса, размеров и формы кусочков филе позволяет удовлетворить запросы более широких групп потребителей, по сравнению с выпуском однообразного филе.
Исходным сырьем при этом являются рыбные обесшкуренные филейчики, полученные при машинном филетировании рыбы и снятии шкуры. Готовым продуктом являются кусочки филе, предназначенные для дальнейшей упаковки, замораживания, транспортировки и реализации потребителю. Процесс резки филе оказывает существенное влияние на качество и потребительские достоинства готового продукта. Резка филе вручную является очень трудоемким процессом, в связи с чем существует соответствующее технологическое оборудование. Таким образом, большое значение имеют технологические возможности, эффективность и качество работы оборудования для нарезки рыбного филе.
Основной проблемой реализации процесса резки филе является обеспечение высокой точности, скорости и качества разрезания филе на кусочки заданной формы, размера и веса, а также упрощение конструкции оборудования для резки филе, снижение его стоимости и энергопотребления.
Известно устройство для резки рыбного филе (патент РФ №2335131, МПК А22С 25/18, опубл. 10.10.2008 г.), предназначенное для нарезки рыбного филе на кусочки заданной формы, размера и веса, а также выявления и вырезания дефектных участков. Устройство состоит из неподвижной опорной рамы, конвейера, измерительного блока, управляющего блока, включающего схему чтения/записи информации в память, схему запоминания, режущего механизма, исполнительного привода, приспособления для определения веса обрабатываемого объекта. Измерительный блок выполнен в виде прибора для получения плоского видеоизображения общего вида обрабатываемого объекта. Управляющий блок включает центральный процессор, схему обработки видеоизображения, схему распознавания признаков обрабатываемого объекта, схему расчета оптимальных линий реза. Резка рыбного филе осуществляется водяной струей.
Недостатками данного устройства являются относительно низкая производительность, обусловленная быстродействием импульсных моторов, сложностью линии реза, необходимостью остановки конвейера при сканировании и резки филе. Также данное устройство не позволяет осуществлять точное весовое порционирование, т.к. измерительный блок выполнен в виде прибора для получения лишь плоского видеоизображения общего вида, что не позволяет точно определить объем порции филе, а следовательно, и точный вес филе.
Изобретение решает задачу повышения производительности устройства и одновременного повышения точности весового порционирования филе за счет предварительного определения объемного контура обрабатываемого объекта, применения сервопривода, приводящего в действие режущий механизм в виде Г-образного ножа, и фиксации нарезаемого объекта.
Для достижения необходимого технического результата в известном устройстве, состоящем из неподвижной опорной рамы, конвейера, измерительного блока, управляющего блока, включающего схему чтения/записи информации в память, схему запоминания, режущего механизма, исполнительного привода, приспособления для определения веса обрабатываемого объекта, измерительный блок оборудован прибором для получения объемного контура обрабатываемого объекта, режущий механизм выполнен в виде Г-образного ножа. Конвейер разделен на загрузочную, рабочую и отводящую части. Управляющий блок дополнен схемой расчета порции обрабатываемого объекта. Исполнительный привод оснащен синхронным серводвигателем и сервоусилителем и установлен с возможностью регулирования угла наклона ножа относительно вертикальной плоскости. Рабочая часть конвейера оборудована прижимным приспособлением для фиксации нарезаемой порции филе.
Предлагаемое устройство для резки рыбного филе способно осуществлять весовое порционирование, а также разделение филе на части в заданном диапазоне веса без остатка. Конструкция крепления сервопривода, применяемого в устройстве, позволяет изменять угол наклона режущего ножа относительно вертикальной плоскости. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять рез филе на кусочки ромбовидного продольного сечения.
На прилагаемых к описанию дополнительных материалах представлено:
- на фиг.1 - общий вид устройства для резки рыбного филе;
- на фиг.2 - вид устройства с исполнительным приводом, установленным в положение, обеспечивающем заданный угол наклона ножа относительно вертикальной плоскости;
- на фиг.3 - блок-схема предлагаемого устройства.
На фиг.1-3 приняты следующие обозначения:
1 - опорная рама;
2 - загрузочная часть конвейера;
3 - обрабатываемый объект (рыбное филе);
4 - приспособление для определения веса обрабатываемого объекта;
5 - прибор для получения объемного контура обрабатываемого объекта;
6 - управляющий блок (управляющая микроЭВМ);
7 - прижимное приспособление;
8 - Г-образный нож;
9 - сервопривод (серводвигатель и сервоусилитель);
10 - отводящая часть конвейера;
11 - порция рыбного филе;
12 - рабочая часть конвейера;
13 - схема чтения/записи;
14 - память;
15 - центральный процессор;
16 - схема расчета порции обрабатываемого объекта.
В предлагаемом устройстве для резки рыбного филе загрузочная часть конвейера 2, приспособление для определения веса обрабатываемого объекта 4, рабочая часть конвейера 12 и отводящая часть конвейера 10 расположены последовательно и смонтированы на опорной раме 1. Части конвейера управляются микроЭВМ 6. Прибор для получения объемного контура обрабатываемого объекта 5 закреплен на неподвижной опорной раме 1 и установлен над рабочей частью конвейера 12 по его центру. Прибор для получения объемного контура обрабатываемого объекта 5 и приспособление для определения веса обрабатываемого объекта 4 подключены к управляющей микроЭВМ 6. Прижимное приспособление 7 закреплено на опорной раме 1 и расположено над рабочей частью конвейера 12, оно осуществляет прижим нарезаемого объекта. Нарезанные порционные кусочки филе попадают дальше на отводящую часть конвейера 10. Угловой нож 8 закреплен на валу сервопривода 9. Сервопривод 9 расположен сбоку от отводящей части конвейера 10, соединен с опорной рамой 1 и подключен к управляющей микроЭВМ 6.
Работа устройства для резки рыбного филе осуществляется следующим образом.
Рыбное филе 3 помещается на поверхность загрузочной части конвейера 2 и перемещается с постоянной скоростью на приспособление для определения веса обрабатываемого объекта 4. Приспособление для определения веса обрабатываемого объекта 4 измеряет вес рыбного филе 3 и передает информацию о весе в управляющую микроЭВМ 6. Центральный процессор 15 управляющей микроЭВМ 6 передает значение веса в схему чтения/записи информации 13, которая записывает информацию в схему запоминания 14. После измерения веса рыбное филе 3 по рабочей части конвейера 12 перемещается под прибор для получения объемного контура обрабатываемого объекта 5. Во время измерения рыбного филе прибором для получения объемного контура обрабатываемого объекта 5 рабочая часть конвейера 12 не останавливается. Определение объемного контура рыбного филе осуществляется с помощью триангуляционного лазерного сканера. Излучение полупроводникового лазера формируется в виде линии и проецируется на объект. Рассеянное на объекте излучение объективом собирается на двумерной матрице. Полученное изображение контура объекта анализируется сигнальным процессором лазерного сканера, который рассчитывает расстояние до объекта (координата Z) для каждой из множества точек вдоль лазерной линии на объекте (координата X). После этого информация с координатами двумерного контура рыбного филе передается в управляющую микроЭВМ 6. Движущееся далее по рабочей части конвейера 12 рыбное филе 3 фиксируется в горизонтальной плоскости с помощью прижимного приспособления 7, которое выполнено в виде рельефной кольцевой ленты, закрепленной на натяжном и приводном барабанах. Рабочая часть конвейера 12 и прижимное приспособление 7 движутся с одинаковой скоростью. В управляющей микроЭВМ 6 на основании данных о частоте обновления лазерного сканера и скорости движения рабочей части конвейера 12 из множества двумерных координат контура рыбного филе рассчитываются координаты объемного контура филе. После этого информация с координатами объемного контура филе передается в схему расчета порции обрабатываемого объекта 16. Одновременно с этим центральный процессор 15 через схему чтения/записи информации 13 запрашивает в схеме запоминания 14 информацию о весе рыбного филе и передает ее в схему расчета порции обрабатываемого объекта 16. От схемы расчета порции обрабатываемого объекта 16 центральный процессор 15 получает параметры каждой порции филе. На основании скорости движения рабочей части конвейера 12 центральный процессор 15 рассчитывает время включения исполнительного привода 9. От центрального процессора 15 информация о времени включения исполнительного привода 9 передается в сервоусилитель. Сервоусилитель осуществляет позиционирование, регулирование частоты вращения серводвигателя, а также его высокоскоростное включение/выключение (разгон/торможение). Во время одного цикла реза Г-образный нож 8 на валу серводвигателя за пол-оборота разгоняется до скорости 1500-2000 об/мин, осуществляет рез обрабатываемого объекта 3 и за оставшиеся пол-оборота резко тормозит, возвращаясь в исходное положение. За счет Г-образной формы ножа единовременная площадь контакта ножа с обрабатываемым продуктов в несколько раз меньше, чем при резе прямым ножом, что позволяет снизить прилагаемые усилия при резке. Кроме того, нож данной формы осуществляет скользящий рез и микропиление обрабатываемого объекта за счет микронеровностей поверхности. Отделенная порция рыбного филе 11 удаляется из рабочей зоны отводящей частью конвейера 10.
Производительность и точность устройства для резки рыбного филе взаимосвязаны. На точность весового порционирования влияет частота обновления данных лазерного сканера и скорость вращения конвейерной ленты. Для выбранного нами в качестве примера сканера РФ620 частота обновления данных составляет 100 Гц (профилей в секунду). Максимальное значение частоты обновления данных составляет 1200 Гц. При этом погрешность линейных измерений сканера составляет по оси X - 0,2%, по оси Z - 0,1%. При скорости движения конвейерной ленты 0.5 м/с и длине рыбного филе 400 мм общий объем филе будет рассчитываться на основании координат 80…960 профилей, расстояние между профилями составит 5…0.4 мм. Предположительно при размере одной порции 50 г величина погрешности будет составлять менее 1 г (2%). При использовании в измерительном блоке прибора для получения плоского видеоизображения общего вида погрешность может достигать 10% и более.
Производительность устройства для резки рыбного филе определяется количеством операций резания, производимых в единицу времени, а также размером порции. Повышению производительности данного устройства способствует отсутствие остановок конвейера. Высокая частота вращения Г-образного ножа позволяет не останавливать конвейер во время резки рыбного филе. За один оборот вала сервопривода осуществляется одна операция отрезания порции филе. При частоте вращения 1500 об/мин нож осуществляет 25 резов в секунду. Во время непосредственной резки филе нож поворачивается на угол менее 45°, что занимает 0,005 с при частоте вращения 1500 об/мин. За это время рыбное филе при скорости движения конвейера 0,5 м/с перемещается на 2,5 мм. При резке водяной струей, позиционирование которой осуществляется импульсными моторами, время выполнения одной операции отрезания составляет 1 с и более в зависимости от размера филе. Конвейер при этом останавливается.