УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАРЕЗКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ
DEVICE FOR AUTOMATIC CUTTING OF FOOD PRODUCTS OF VARIOUS SHAPES

Изобретение относится к устройствам для автоматической нарезки пищевых продуктов, таких как овощи и фрукты, различной формы и размера, согласно установленным пользователем параметрам с использованием технического зрения и сегментации фотоизображений пищевых продуктов, полученных с камер устройства.
Известно устройство для нарезки продуктов кубиками [RU №2545968], содержащее вращающийся кольцевой элемент, нижняя осевая поверхность которого прилегает к верхней осевой поверхности неподвижного элемента корпуса и средства радиальной транспортировки обрабатываемого продукта.
Недостатком устройства является ограниченное количество возможных видов нарезания. Он может нарезать пищевые продукты только кубиками.
Также известно устройство для резки пищевых продуктов [RU №2690069], содержащее корпус, крышку, загрузочные емкости, приводной вал, электродвигатель, платформу, полотно одиночного ножа и полотна блока ножей.
Недостатком устройства является возможность нарезания продуктов только кубиком, причем только одного типоразмера.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является прибор для нарезки пищевых продуктов на ломтики, палочки, кубики или тонкую соломку [RU №2654401], включающий неподвижную раму, ограничивающую участок резки, желоб, подвижный режущий инструмент и дополнительный неподвижный режущий инструмент. Данное устройство принято за прототип.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения - подвижные режущие инструменты.
Недостатком данного прибора, принятого за прототип, является необходимость ручной смены инструментов, чтобы произвести нарезку другой формы или размера. Причем прибор имеет в рамках каждого вида нарезки ограниченное количество типоразмеров нарезания.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, указанных в прототипе, а именно обеспечение возможности автоматической нарезки пищевых продуктов различной формы без необходимости ручной смены насадок или режущих инструментов и обеспечении возможности неограниченного количества типоразмеров нарезания в рамках каждого вида нарезки.
Решение этой задачи является актуальным в связи с увеличением спроса на системы, позволяющие без вмешательств человека осуществить заданный набор действий по приготовлению пищевых продуктов. Настоящее изобретение может быть встроено в такие производственные процессы или быть использовано напрямую пользователем, которым выступает повар, в качестве помощника для приготовления пищевых продуктов.
Поставленная задача была решена за счет того, что известное устройство для автоматической нарезки пищевых продуктов различной формы, включающее подвижные режущие инструменты, согласно изобретению снабжено основанием для размещения пищевого продукта с разъемами для подключения персонального компьютера, программируемым логическим контроллером, при этом основание выполнено в форме четырехугольника, по бокам основания расположены бортики и по углам четыре двигателя, жестко присоединенные к основанию, на валы двигателей присоединены резьбовые шпильки, на которых закреплены элементы с возможностью вращения вверх или вниз по шпильке, при этом в них запрессованы камеры и гайки и жестко закреплена верхняя рама, у которой с двух внешних сторон имеются зубчатые рейки, а на двух других гладкая поверхность, причем на сторонах с гладкой поверхностью сверху расположены цилиндрические направляющие, на которых закреплены линейные подшипники с возможностью перемещения по ним, а с противоположных сторон, с зубчатыми рейками, установлены двигатели для поворота режущих инструментов и двигатели с зубчатой шестерней снаружи для передвижения по периметру верхней рамы, причем режущие инструменты размещены таким образом относительно друг друга, что при повороте одного на 90 градусов, второй имеет возможность свободно перемещаться вдоль всей оси и наоборот, при этом программируемый логический контроллер выполнен с возможностью выдачи управляющих сигналов на приводы двигателей, формирующихся путем обработки, цветовой сегментации и анализа фотоизображения с камер.
Кроме того, в качестве разъема для подключения персонального компьютера использован USB 2.0 типа B.
Кроме того, в качестве рейки для перемещения использована прямозубчатая рейка из высокоуглеродистой стали с модулем 1.
Кроме того, в качестве двигателей использованы шаговые двигатели с планетарным редуктором.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - основание для размещения пищевого продукта с разъемами для подключения персонального компьютера; программируемый логический контроллер; основание выполнено в форме четырехугольника; по бокам основания расположены бортики и по углам четыре двигателя, жестко присоединенные к основанию; на валы двигателей присоединены резьбовые шпильки; на шпильках закреплены элементы с возможностью вращения вверх или вниз по шпильке; в элементах запрессованы камеры и гайки и жестко закреплена верхняя рама; у рамы с двух внешних сторон имеются зубчатые рейки, а на двух других гладкая поверхность; на сторонах с гладкой поверхностью сверху расположены цилиндрические направляющие, на которых закреплены линейные подшипники с возможностью перемещения по ним; с противоположных сторон, с зубчатыми рейками, установлены двигатели для поворота режущих инструментов и двигатели с зубчатой шестерней снаружи для передвижения по периметру верхней рамы; режущие инструменты размещены таким образом относительно друг друга, что при повороте одного на 90 градусов, второй имеет возможность свободно перемещаться вдоль всей оси и наоборот; программируемый логический контроллер выполнен с возможностью выдачи управляющих сигналов на приводы двигателей, формирующихся путем обработки, цветовой сегментации и анализа фотоизображения с камер; в качестве разъема для подключения персонального компьютера использован USB 2.0 типа B; в качестве рейки для перемещения использована прямозубчатая рейка из высокоуглеродистой стали с модулем 1; в качестве двигателей использованы шаговые двигатели с планетарным редуктором.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют согласно установленным пользователем параметрам с использованием технического зрения и сегментации фотоизображений осуществлять автоматическую нарезку пищевых продуктов любых форм и типоразмеров без необходимости ручной смены элементов конструкции.
На фиг.1 представлена объемная модель устройства для автоматической нарезки пищевых продуктов различной формы в прямоугольной изометрической проекции.
На фиг.2 представлена объемная модель устройства для автоматической нарезки пищевых продуктов различной формы в прямоугольной диметрической проекции.
Устройство для автоматической нарезки пищевых продуктов различной формы включает основание 1 для размещения пищевого продукта с разъемами для подключения персонального компьютера. Основание 1 выполнено в форме четырехугольника, по бокам основания 1 расположены бортики 2 и по углам четыре двигателя 3, 4, 5, 6, жестко присоединенные к основанию 1. На валы двигателей 3, 4, 5, 6 присоединены резьбовые оцинкованные шпильки 7, 8, 9, 10, по которым вращаются вверх или вниз элементы 11, 12, 13, 14. Элементы 11, 12, 13, 14 могут быть изготовлены из металла или пластика.
В элементах 11-14 запрессованы камеры и гайки (на чертежах не показаны) и жестко закреплена верхняя рама 15, у которой с двух внешних сторон имеются зубчатые рейки 16, 17, а на двух других гладкая поверхность. В качестве рейки для перемещения использована прямозубчатая рейка из высокоуглеродистой стали с модулем 1.
На сторонах с гладкой поверхностью сверху расположены цилиндрические направляющие 18, 19, на которых закреплены линейные подшипники 20, 21 с возможностью перемещения по ним. С противоположных сторон, с зубчатыми рейками, установлены двигатели для поворота 22, 23 режущих инструментов 24, 25 и двигатели с зубчатой шестерней снаружи 26, 27 для передвижения по периметру верхней рамы 15. Режущие инструменты 24, 25 размещены таким образом относительно друг друга, что при повороте одного на 90 градусов, второй имеет возможность свободно перемещаться вдоль всей оси и наоборот. В качестве двигателей использованы шаговые двигатели с планетарным редуктором.
Устройство снабжено программируемым логическим контроллером, выполненным с возможностью выдачи управляющих сигналов на приводы двигателей 3, 4, 5, 6, 22, 23, 26, 27, формирующихся путем обработки, цветовой сегментации и анализа фотоизображения с камер.
В качестве разъема для подключения персонального компьютера использован USB 2.0 типа B.
Пример работы устройства.
Сначала пользователь подсоединяет устройство к питающей сети 220 Вольт и персональному компьютеру, на котором установлено специальное программное обеспечение, позволяющее задать пользовательские настройки для нарезки пищевых продуктов. Затем пользователь располагает пищевой продукт на основании 1 устройства и запускает на персональном компьютере программу резания. Начинается процесс резания с фотофиксации пищевого продукта, по средствам камер, которые запрессованы в элементы 11-14. Затем полученные изображения накладываются друг на друга, сегментируются и происходит определение конкретных координат пищевого продукта. После этого расчетные программы вычисляют необходимое количество разрезов и их конкретные координаты, в зависимости от настроек, заданных пользователем. Эта информация преобразуется в команды программируемого логического контроллера, который выдает управляющие сигналы на исполнительные механизмы устройства, которыми выступают двигатели 3, 4, 5, 6, 22, 23, 26, 27. После чего при помощи двигателей с зубчатой шестерней снаружи 26, 27 перемещаются режущие инструменты 24, 25. Причем, когда перемещается один режущий инструмент вдоль своей оси, то второй повернут относительно него на 90 градусов, чтобы ему не препятствовать, и наоборот. С помощью вертикальных резьбовых шпилек 7, 8, 9, 10 верхняя рама 15 и ножевые инструменты 24, 25 вместе с ней перемещаются сверху вниз и наоборот, что дает разрезать пищевой продукт любой формы и размера. По средствам таких движений и осуществляется процесс нарезания. Когда все необходимые операции выполнены на персональном компьютере появляется соответствующее сообщение.
Таким образом, заявленное изобретение можно использовать на пищевых производствах и в домашних условиях, при приготовлении пищевых продуктов, требующих нарезки на различные формы и размеры.
сегментируются и происходит определение конкретных координат пищевого продукта. После этого расчетные программы вычисляют необходимое количество разрезов и их конкретные координаты, в зависимости от настроек, заданных пользователем. Эта информация преобразуется в команды программируемого логического контроллера, который выдает управляющие сигналы на исполнительные механизмы устройства, которыми выступают двигатели 3, 4, 5, 6, 22, 23, 26, 27. После чего при помощи двигателей с зубчатой шестерней снаружи 26, 27 перемещаются режущие инструменты 24, 25. Причем, когда перемещается один режущий инструмент вдоль своей оси, то второй повернут относительно него на 90 градусов, чтобы ему не препятствовать, и наоборот. С помощью вертикальных резьбовых шпилек 7, 8, 9, 10 верхняя рама 15 и режущие инструменты 24, 25 вместе с ней перемещаются сверху вниз и наоборот, что дает разрезать пищевой продукт любой формы и размера. По средствам таких движений и осуществляется процесс нарезания. Когда все необходимые операции выполнены на персональном компьютере появляется соответствующее сообщение.
Таким образом, заявленное изобретение можно использовать на пищевых производствах и в домашних условиях, при приготовлении пищевых продуктов, требующих нарезки на различные формы и размеры.