ES2275107T3 - Evaluacion de calidad de producto en flujo en bruto. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de generación de datos relativos a la calidad del producto en una corriente en bruto de producto durante su paso a través de una estación de control, en la que una inspección de al menos una porción de producto en la estación de control se lleva a cabo a intervalos mientras la corriente está circulando, y mientras dicha porción está en la corriente en bruto, cuya porción incluye al menos una pieza de producto que se toca o se solapa, identificando la inspección piezas de producto individuales en dicha porción, examinando esas piezas individuales según criterios elegidos, y estableciendo una medida de la cantidad o proporción de tales piezas de producto individuales que no cumplen dicho criterio, y en el que los datos generados por tales inspecciones se analizan para proporcionar una indicación de la calidad de la corriente en bruto.
Description
Evaluación de calidad de producto en flujo en
bruto.
Esta invención se refiere a la evaluación de
calidad de producto en el flujo en bruto y especialmente a un
procedimiento que genere datos relativos a la calidad del producto
en la corriente en bruto en un sistema de procesado de alimentos.
El sistema es típicamente uno o ambos de clasificación o embalaje.
Tal proceso de clasificación se describe en la patente de Estados
Unidos Nº: 4.513.868 (Culling y col). Otras aplicaciones incluyen
distribución y almacenaje.
También está indicada la referencia a las
patentes de Estados Unidos Nº: 5.659.624 (Fazzari y col): Memoria
descriptiva de patente europea Nº: 0.672.468 (Key Technology, Inc);
y a la Publicación de Patente Internacional Nº: W094/06092
(Agrovision AB). Estos documentos describen varios aparatos y
técnicas de clasificación e inspección.
Las técnicas para clasificar productos en un
flujo en bruto están bien establecidas y típicamente incluyen una
estación de visionado en la que se identifica el producto rechazado
y una estación de expulsión en la que tal producto rechazado se
retira de la corriente de producto. Sin embargo, mientras tal
clasificación retira de la corriente el producto inaceptable, hay
información adicional valiosa que se puede adquirir relativa a la
naturaleza del producto en la corriente, que es en sí mismo
suficientemente aceptable. Por ejemplo, algún producto dañado o de
pequeño tamaño puede ser suficientemente aceptable en la corriente
final, pero no obstante es valioso tener un indicador de qué
proporción de la corriente final de producto forma ese producto, ya
que podría a su vez proporcionar una indicación del rendimiento de
los aparatos de tratamiento en una etapa anterior del proceso. Esto
es especialmente aplicable al arroz, donde un rendimiento pobre de
la maquinaria que retira las cáscaras puede dar lugar a un número
indeseablemente alto de granos rotos, y los errores en almacenaje
pueden dar lugar a una mayor proporción de granos agrietados. La
presente invención tiene aplicación especialmente, pero no
exclusivamente, en el control de calidad del arroz en el flujo en
bruto en una planta de procesado de alimentos, sobre todo en
asociación con la etapa de procesado en la que se clasifica el
arroz, en referencia tanto a la corriente entrante como a la
saliente.
saliente.
En técnicas conocidas para la inspección y
análisis de una corriente en bruto de producto, se toman muestras
de la corriente de producto, y se separan mecánicamente piezas
individuales de producto una de otra en la muestra a inspeccionar.
Esto requiere el uso de maquinaria adicional en el equipamiento de
procesado. La presente invención pretende proporcionar un medio por
el cual tal inspección y análisis pueda realizarse con la mínima
interferencia con el equipamiento de procesado relacionado.
Según la presente invención, en un procedimiento
de generación de datos relativos a la calidad del producto en una
corriente en bruto de producto durante su paso a través de una
estación de control, una inspección de al menos una porción del
producto en la estación de control se lleva a cabo a intervalos
mientras la corriente está circulando. La inspección identifica
piezas individuales de producto en la porción seleccionada, y
examina esas piezas individuales en función de criterios elegidos.
El número de tales piezas individuales de producto que fallan en
cumplir esos criterios, como proporción del numero total de piezas
individuales de producto identificadas en la porción seleccionada,
proporciona una indicación útil de la calidad de la corriente del
producto como se señala arriba, a veces una guía del rendimiento de
los aparatos de tratamiento en un sistema de procesado de
alimentos. Los datos generados por tal inspección se analizan para
proporcionar una indicación de la calidad de la corriente en bruto.
El procedimiento se puede usar en diversos procesos de
clasificación, con la corriente en bruto del producto en una cinta
transportadora, en una rampa, o incluso en caída libre durante su
paso a través de la estación de control. La inspección se puede
llevar a cabo mientras la corriente en bruto está a plena velocidad
de flujo, aunque en algunas circunstancias puede ser necesario
reducirlo temporalmente. Una reducción típica en estas
circunstancias está en el intervalo de 0 a 80% o 90%. Sin embargo,
es deseable que cualquier tasa de reducción se mantenga al mínimo
ya que, por supuesto, ello interrumpe el proceso global del
producto que se está considerando.
La inspección del producto en una corriente de
producto con los procedimientos de la invención se realiza mediante
la creación de una imagen o instantánea de la porción respectiva. La
imagen se analiza para identificar piezas individuales que han de
ser evaluadas según los criterios elegidos. Esta evaluación puede
realizarse utilizando tecnología de procesado de imagen conocida
para establecer daños en piezas de producto y/o si características
inherentes de las piezas tales rasgos de color, tamaño, masa y
forma, cumplen los criterios elegidos. En dicho análisis, las
piezas individuales de producto se pueden identificar trazando
perfiles de contorno y relacionándolos con las pautas
preestablecidas. Una pauta preestablecida podría requerir un
contorno continuo sin concavidades, lo que puede ser útil para el
arroz. Esto proporciona un medio para distinguir granos de arroz
individuales de granos unidos o solapados para los que el perfil
del contorno incluirá a menudo al menos una concavidad. No
obstante, las técnicas de procesado de imagen pueden separar
efectivamente granos individuales de aquellos granos unidos o
solapados para evaluación. Otra opción podría ser el área de muestra
y una cifra para masa derivada de ella. Donde se toman las
dimensiones, debe calcularse una dimensión en la dirección de paso
de la corriente en bruto a través de la estación de control. Una
técnica preferible utiliza una cámara de exploración de línea, en
cuyo uso, la medida en la dirección del flujo depende de la
velocidad de la corriente de producto, la velocidad del sistema de
exploración de línea, y el tamaño real de los píxeles. Usando tal
técnica, la longitud de las piezas individuales se puede determinar
en referencia a una comparación de medidas tomadas a lo largo y
transversalmente a la dirección de paso a través de la estación de
control.
La inspección realizada con procedimientos según
la invención normalmente se repetirá a intervalos mientras la
corriente de producto está circulando. La o cada inspección puede
comprender la creación de un número cualquiera de imágenes de
porciones de producto en la estación de control, cuyos resultados se
analizan entonces rápidamente, para proporcionar una indicación
sustancialmente actualizada de la calidad de producto en la
corriente.
El análisis puede contar o evaluar el número de
piezas individuales de producto identificadas en la porción o
porciones de producto inspeccionadas que no cumplen los criterios
elegidos, y esta cifra se puede usar para estimar la proporción de
tales piezas de producto en la corriente en bruto total. Haciendo
esta estimación, se pueden hacer ajustes para tener en cuenta una
variedad de factores; particularmente el número de piezas
individuales de producto identificadas. Esto puede depender de la
velocidad del flujo en bruto, y a veces es necesario reducir la
velocidad de flujo para asegurar que se identifica para evaluación
un número suficiente de piezas de producto individuales.
Como se señala anteriormente, muchas máquinas de
clasificación de producto usan técnicas de inspección para
determinar qué productos deben ser rechazados. Tales técnicas se
describen en las patentes de Estados Unidos Nº: 4.513.868
(mencionada anteriormente) y Nº: 5.692.621. El hardware utilizado
para aplicar estas técnicas se puede adaptar para proporcionar la
información requerida para la práctica de la presente invención,
además de la necesaria para clasificación. Sin embargo, puesto que
el procedimiento de la presente invención no es en sí mismo parte
de un proceso de clasificación, su localización precisa en el
recorrido de una corriente en bruto de producto no es crítica.
Una aplicación particularmente preferente de la
presente invención reside en la evaluación de calidad de una
corriente en bruto de granos de arroz, dentro o separado de un
proceso de clasificación. En un conocido mecanismo de clasificación
de arroz, el producto se envía a una estación de clasificación desde
una rampa de aproximadamente 30 cm de ancho y a lo largo de la cual
el arroz circula a velocidades de hasta 10.000 kilogramos por hora.
El arroz pasa en caída libre cuando entra en la estación de
clasificación, y la calidad de arroz en la corriente se puede
juzgar usando el procedimiento de la presente invención según los
datos generados aguas arriba, en, o aguas abajo de la estación de
clasificación.
Se apreciará a partir de lo anterior que la
invención proporciona un medio de generación de datos que puede
tener una variedad de usos. Una evaluación de calidad en una máquina
en particular se puede ser mostrar o simplemente registrar para
referencia futura. Se puede usar para activar alguna forma de aviso
o alarma si cae por debajo de un cierto nivel. También se puede
usar como una indicación del estado del procesado en una etapa
anterior. Los usuarios de la invención pueden elegir el propósito al
cual sirve la información.
La invención se describirá ahora por medio de un
ejemplo y en referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos en los
que:
La Figura 1 ilustra un proceso de clasificación
que usa técnicas de inspección; y
La Figura 2 muestra una selección de imágenes
que son la base para un análisis según la invención.
En el proceso ilustrado en la Figura 1, el arroz
se envía desde una tolva 2 a una bandeja 4 conectada a un vibrador
6. De ese modo, los granos de arroz se envían progresivamente hacia
abajo en la rampa 8 en la que caen por gravedad y desde la que se
descargan en caída libre a una estación de clasificación 10.
Mientras los granos de arroz pasan a través de la estación de
clasificación están bajo continuo escrutinio del sistema 20, que
determina cuáles de los granos se retirarán posteriormente de la
corriente de producto en la estación de expulsión 12. Los granos
retirados se desvían a un cubo de "rechazo" 14. Los granos no
expulsados siguen en un cubo de "aceptado" 16.
El sistema 20 en la estación de clasificación 10
comprende una pluralidad de detectores 18, que controlan la luz
recibida de alrededor o reflejada por la superficie de los granos de
arroz en la estación de clasificación. Cada detector recibe luz
solo de una sección del área de corriente de producto en esta
estación de clasificación.
Los detectores 18 están conectados a un
procesador 22, que da instrucciones a los expulsores 24 en la
estación de expulsión para retirar o expulsar granos de arroz
inaceptables de la corriente de producto. Este sistema es
esencialmente el que se describe en la patente de Estados Unidos Nº:
4.513.868. En una aplicación de la presente invención a esa
situación particular, la instrucción de "expulsión" se
aplicaría solo a esos granos que están descoloridos o muestran
alguna imperfección que los vuelve inaceptables. Los granos que
están simplemente deformes, rotos, por debajo del tamaño, por
ejemplo, no serían necesariamente expulsados. Sin embargo, el
procesador 22 controlará esos granos, y esta información es la base
para evaluar la calidad del producto clasificado, según la presente
invención.
La Figura 2 muestra imágenes ampliadas de una
porción de la corriente en bruto de arroz que circula desde una
rampa del tipo ilustrado en la Figura 1, a diferentes velocidades.
La Figura 2A representa granos de arroz en caída libre en una
corriente en bruto de 30 cm de ancho a una velocidad de
aproximadamente 1.000 kg por hora. La Figura 2B es una imagen
similar de una corriente moviéndose a una velocidad de
aproximadamente 2.000 kg por hora. Mientras cada una de estas
imágenes proporcionaría una excelente base para análisis según la
presente invención, la velocidad es a menudo demasiado baja para ser
comercialmente aceptable. La imagen de la figura 2C muestra
suficientes granos individuales de arroz para proporcionar la base
para evaluación según la invención de una corriente moviéndose a
una velocidad de aproximadamente 5.500 kg por hora. Esta es una
velocidad ampliamente aceptable para la clasificación de granos de
arroz, y si esta es la velocidad de operación de una máquina de
clasificación, entonces se pueden llevar a cabo los análisis según
la presente invención sin que sea necesaria ninguna reducción de la
velocidad de flujo. Sin embargo, si es necesario reducir la
velocidad de flujo en una máquina del tipo ilustrado en la Figura 1,
entonces esto se puede lograr controlando la operación del vibrador
6. Por supuesto, la invención se puede aplicar con la corriente en
bruto moviéndose a cualquier velocidad, hasta el punto en el que el
proceso de trazado de imagen no pueda ya identificar ninguna
partícula singularizada, teniendo en mente que es probable que los
datos generados sean menos exactos a mayores velocidades de
corriente.
corriente.
Analizando las imágenes del tipo ilustrado en la
Figura 2 y particularmente en la Figura 2C, los granos de arroz
individuales o singularizados se identifican primero. Si el análisis
va a basarse únicamente en tales granos identificados
individualmente, entonces en el análisis el número de granos
clasificados como rotos será la base para la evaluación de calidad.
Puede ser necesario adaptar esta cifra, en función de la densidad
de los granos en la imagen, para explicar la menor probabilidad de
que los granos más pequeños puedan tocarse. Sin embargo, la
tecnología de procesado de imagen utilizando por ejemplo cámaras de
inspección por exploración de línea, puede identificar también
objetos que se tocan y aclarar las imágenes de los mismos en
elementos separados o granos de arroz, incrementando de ese modo la
población sobre la que se basa el análisis. No obstante, los granos
de arroz individuales o singularizados se identifican, se pueden
clasificar bien como granos completos o como granos rotos por
varias técnicas conocidas de procesado de imágenes.
Aunque la invención se ha descrito arriba con
referencia particular a granos de arroz y su clasificación, se
apreciará que se puede usar en la evaluación de calidad de una
corriente de cualquier producto en bruto en el que piezas
individuales de producto estén disponibles para identificación. Es
particularmente, pero no exclusivamente útil en el manejo de
productos de alimentación, como cereales, café, legumbres o frutos
secos.
Claims (21)
1. Un procedimiento de generación de datos
relativos a la calidad del producto en una corriente en bruto de
producto durante su paso a través de una estación de control, en la
que una inspección de al menos una porción de producto en la
estación de control se lleva a cabo a intervalos mientras la
corriente está circulando, y mientras dicha porción está en la
corriente en bruto, cuya porción incluye al menos una pieza de
producto que se toca o se solapa, identificando la inspección
piezas de producto individuales en dicha porción, examinando esas
piezas individuales según criterios elegidos, y estableciendo una
medida de la cantidad o proporción de tales piezas de producto
individuales que no cumplen dicho criterio, y en el que los datos
generados por tales inspecciones se analizan para proporcionar una
indicación de la calidad de la corriente en bruto.
2. Un procedimiento según la Reivindicación 1 en
el que la corriente en bruto del producto está en caída libre
durante su paso a través de la estación de control.
3. Un procedimiento según la Reivindicación 1 en
el que la corriente en bruto del producto está en una cinta
transportadora durante su paso a través de la estación de
control.
4. Un procedimiento según la Reivindicación 1 en
el que la corriente en bruto del producto está en una rampa durante
su paso a través de la estación de control.
5. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en el que la inspección se realiza
mientras la corriente en bruto está a plena velocidad de flujo.
6. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 4 en el que la velocidad de flujo de la
corriente en bruto se reduce en el periodo durante el que se realiza
la inspección.
7. Un procedimiento según la Reivindicación 6 en
el que la velocidad de flujo se reduce hasta en un 90% en el periodo
durante el que se realiza la inspec-
ción.
ción.
8. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en el que la inspección se repite a
intervalos regulares.
9. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes, cuando la inspección comprende la
creación de imágenes de porciones de producto en la estación de
control y el análisis de tales imágenes como se ha mencionado
anteriormente.
10. Un procedimiento según la Reivindicación 9,
en el que las piezas de producto individuales se identifican
mediante trazado de perfil de contorno.
11. Un procedimiento según la Reivindicación 10
en el que, cuando un perfil de contorno identifica piezas de
producto que se tocan o se solapan, el perfil de contorno de una
pieza individual se deriva de ahí.
12. Un procedimiento según la Reivindicación 10
o la Reivindicación 11 en el que las piezas individuales se
identifican en referencia a al menos una de área, volumen inferido o
un perfil de contorno continuo sin concavidades.
13. Un procedimiento según la Reivindicación 12
en el que las piezas individuales se identifican en referencia a
dimensiones lineales utilizando una cámara de exploración de línea y
en el que una dimensión en la dirección de paso de la corriente en
bruto a través de la estación de control se calcula en relación con
la velocidad estimada de dicho paso, la velocidad de la exploración
de línea y el tamaño efectivo de los píxeles.
14. Un procedimiento según la Reivindicación 13
en el que la longitud de las piezas individuales se determina en
referencia a una comparación de medidas tomadas a lo largo y
transversalmente a dicha dirección de paso.
15. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en el que el número de piezas de
producto identificadas en una inspección como que no cumplen dichos
criterios elegidos se utiliza para estimar la proporción de tales
piezas de producto en la corriente en bruto de producto.
16. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en el que uno de los criterios
elegidos es la rotura.
17. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en el que uno de los criterios
elegidos es la longitud.
18. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes integrado en una máquina para
clasificar producto en la corriente en bruto.
19. Un procedimiento según la Reivindicación 18
en el que la máquina incluye detectores para monitorizar luz
recibida desde alrededor o reflejadas desde el producto en la
corriente en bruto, y un procesador para controlar la operación de
clasificación en respuesta a las señales de los detectores, y en el
que los detectores y el procesador también proporcionan los datos
para indicar la calidad de la corriente en bruto.
20. Un procedimiento según cualquiera de las
Reivindicaciones precedentes en el que el producto en bruto es
arroz.
21. Un procedimiento según la Reivindicación 20
en el que el arroz está en una corriente de producto de 30 cm de
ancho y moviéndose a una velocidad de flujo de trabajo normal de
hasta 10.000 kg/hr.
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