CN105460318B - 一种柔性加工包装设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性加工包装设备，其包括：视觉系统识别来料种类，以控制分拣装置换装匹配的采集器，包装装置换装匹配的塑形单元，后所述视觉系统，驱动所述采集器抓取所述来料，移至所述匹配的塑形单元内塑形后装袋。

Description

一种柔性加工包装设备及方法

技术领域

本发明涉及一种产品包装加工设备及方法，尤其涉及一种能够识别包装产品种类，进而采用不同工艺加工并包装的，柔性加工包装设备及方法。

背景技术

目前现有自动化食品包装设备，一般只能对规则产品进行包装处理，如对：液体、颗粒、规则几何体食品等，而对类似禽类食品等不规则物体，通常只能采用人工手工分拣，加工及包装的方式进行生产，因此不但自动化程度较低，生产效率低下，同时由于人存在于食品加工的工序中，势必相比自动化生产线的无菌卫生环境要差的多。

此外由于目前食品企业工作环境气味影响较大，对长久在此环境下工作的工人来说也并不安全，不但可能造成员工工伤，从而增加企业管理负担，同时由于工人流动的不可控性，也时常会造成生产效率的波动，如人员病假，社会活动，节假日等，由于国家法定关系都无法让企业正常开展生产，因此寻求一种能够自动化加工并包装不规则食品的技术，是此类生产企业共同追求的目标。

本发明人曾针对上述现有技术的缺点申请了，发明专利“一种禽类食品加工包装设备及方法”，以解决上述生产问题，而为了进一步实现此类设备适用更多种类的产品加工包装，进而实现柔性化自动生产功效，本发明人针对先前技术做出了更进一步的改进。

发明内容

本发明提供的一种柔性加工包装设备及方法，能够自动识别并分拣不同种类产品并施以匹配的塑形压缩工艺，不但实现了对不同类别，不同形状产品的自动包装技术，同时进一步压缩了产品的容积，以适应较小尺寸的包装袋。

本发明提供的一种柔性加工包装设备，包括：视觉系统，分拣装置，包装装置；所述分拣装置包括机械臂，其顶端设有采集器，所述机械臂通过锁紧装置与采集器形成可拆卸连接；所述包装装置包括塑形单元，通过机械臂换装工具采集器，所述工具采集器调取与来料对应的塑形单元至包装装置形成换装；所述视觉系统识别来料种类，以控制分拣装置换装匹配的采集器，包装装置换装匹配的塑形单元，所述视觉系统驱动所述采集器抓取所述来料，移至所述匹配的塑形单元内塑形后装袋。

进一步的，所述视觉系统包括摄像头、处理装置，摄像头获取所述来料图像信息并传输至处理装置，处理装置其内存储有识别母版程序以对所述图像信息进行处理，从而获取当前被识别来料的种类信息，进而控制分拣装置，包装装置执行与所述来料匹配的换装指令。

进一步的，所述锁紧装置包括主盘及工具盘，所述主盘及工具盘采用气动锁定结构形成连接配合。

进一步的，所述塑形单元两端分别设有出料口及进料口，所述包装装置包括：推送装置，导向装置，给袋装置，其中所述推送装置设在所述进料口处，所述导向装置一端设在所述出料口处，另一端对应所述给袋装置。

进一步的，所述给袋装置根据所述视觉系统识别的来料种类更换匹配的包装袋。

进一步的，所述视觉系统还包括获取不同产品种类送料的数量，以实时调整控制指令，命令所述机械臂更换对应的所述塑形单元。

进一步的，所述视觉系统还包括获取不同产品种类送料的数量，以实时调整控制指令，命令所述机械臂跟换对应的所述采集器。

本发明的另一方面提供了一种柔性加工包装设备的包装方法，包括：识别来料种类以控制分拣装置换装匹配的采集器；包装装置通过机械臂换装工具采集器后调取与来料匹配的塑形单元至包装装置换装匹配的塑形单元；采集器抓取匹配来料，并送至匹配的塑形单元；塑形后装袋。

本发明提供的一种柔性加工包装设备及方法，能够针对识别的产品种类，实时选择换装功能用具，以匹配处理对应产品的分拣，塑形加工，及包装工序，实现了自动化加工包装多种类产品之功效，提高了生产效率，极大的减小了企业为加工不同种类产品而购置整套设备或产线的资金压力。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为发明的柔性加工包装设备示意图；

图2为本发明的机械臂换装采集器结构示意图；

图3为本发明的机械臂为包装装置换装塑形单元结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

图1至图3为本发明的一种柔性加工包装设备及方法的较佳实施方式，其中该柔性加工包装设备包括三个部分的柔性化技术，既：(1)视觉系统11柔性化，(2)分拣装置1柔性化，(3)包装装置2柔性化，藉此满足多种不同种类产品加工包装的需求。

具体来说，该柔性加工包装设备，能够识别产品种类，进而实时换装功能用具以匹配处理对应产品的分拣，塑形加工，及包装工序。其中，该柔性加工包装设备承接来料6装置3送给的不同种类产品后，通过视觉系统11，能够对输送装置上遍布的各种产品进行预设要求的识别，以控制分拣装置1换装对应采集器15，以实现预设要求的分拣后，投放至已换装对应该类产品的塑形单元21后的包装装置2内，以进行匹配的塑形加工来减小容积，以便塞入较小的对应包装袋251中进行包装，从而不但节省了包装成本，同时还实现了自动化加工包装多种类产品之功效，减小企业为加工不同种类产品而购置整套设备或产线的资金压力。

下述各实施例中以鸡翅，鸭脖两种不同类型产品加工包装过程为例进行说明，该两种不同产品，需被进行归类分拣，并采用不同的塑形方式及数量，装入不同的包装袋251中以完成包装工序。

具体来说来说，该视觉系统11包括：处理装置，其内部储存有不同类别产品的识别母版程序，其中该处理装置本实施例中优选采用电脑，但并未对其进行限制，因此本领域技术人员应当了解采用现有数据处理芯片、MCU等微处理芯片也可嵌入式的设置于识别装置中。在本实施例中以储存有识别鸡翅，鸭脖两种识别母版程序为例。但本领域技术人员也应当理解，该处理装置内储存的识别母版程序，根据后续生产需要，可进一步增加或修改，以适应更多种类产品的加工需要。

其中该视觉系统11进一步还包括：摄像头，以采集该来料6装置3方向上的产品图像信息至该处理装置，以供与该识别母版程序进行处理，从而获取当前被识别产品的种类信息，进而控制分拣装置1，包装装置2执行与该种类产品匹配的控制指令，进而实现视觉系统11柔性化。

在本实施例中，当第一次来料6装置3释放的产品为鸡翅时，则该摄像头将获取该鸡翅产品图像信息，至该处理装置内，经与该识别母版程序识别处理后判断为鸡翅，则此时该处理装置将发送处理鸡翅产品的控制指令至分拣装置1，及包装装置2，以命令其换装匹配的采集器15及塑形单元21，此处需要说明的是，该鸡翅，鸭脖产品，由于为不同形状的产品，因此通常无法采用一种通用的采集器15进行高效的抓取也无法采用相同的塑形单元21进行压缩塑形，因而本实施例中则为了适用不同产品形状，则针对不同产品更换一套采集器15及相应的塑形单元21，以适配当前产品的生产需要。

其中该分拣装置1包括：机械臂12，其优选为并联机器人，其中该机械臂12顶端设有采集器15，通过锁紧装置10呈可分离结构与该机械臂12连接，其中该锁紧装置10包括：主盘13及工具盘14，其优选采用气动锁定结构形成连接配合，进一步，该主盘13设在该机械臂12前端，该工具盘14下部连接该采集器15，藉此通过主盘13与工具盘14的拆装配合，形成与该机械臂12可分离换装形态，具体的，在本实施例中该采集器15适配于鸡翅，当执行换装采集器15命令时，该机械臂12移动至换装区，该主盘13与该工具盘14分离，并将需要被替换的该采集器15放置于换装架上，后该机械臂12之主盘13，再移动至该鸡翅集器位置，与该鸡翅采集器15之工具盘14连接，以形成采集器15的换装过程，后该机械臂12离开该换装区，利用该鸡翅采集器15抓取该鸡翅，根据需要可进行定向调整后，向该包装装置2送料，进而实现分拣装置1柔性化。

此外需要说明的是抓取该鸡翅时的定向调整，在本实施例中为，进行旋转以调整该鸡翅的翅关节朝向预设的方向，本实施例中该预设方向优选朝向该包装装置2的进料口方向。

进一步的，该包装装置2，当获知该来料6为鸡翅后，也将根据预设的工序要求进行换装，具体的，该包装装置2包括：塑形单元21，以供对来料6进行预设形状的压缩，其中该塑形单元21，设在加工平台20上，通过提供的另一锁紧装置10进行配合，需要说明的是该锁紧装置10，在本实施例中为通用接头，以适用在不同的装置上形成可拆分连接。

具体的，该塑形单元21底部设有该工具盘14，而该加工平台20上设有该主盘13，其相互之间形成标准接头结构，以形成适配，具体的，当该处理装置识别鸡翅后，将控制该机械臂12移动至换装区，换装工具采集器16，其中该工具采集器16用于抓取该对应的塑形单元21，本实施例中优选采用吸盘结构的工具采集器16，以在该换装区相应换装架上，从该该塑形单元21顶部吸住，并调取到该加工平台20上的对应该主盘13位置形成匹配连接，以完成换装，进而以允许该分拣装置1投放该鸡翅至该塑形单元21中进行塑形压缩。

进一步的，该包装装置2还包括：推送装置24，导向装置23，以形成送料包装工序，具体的该推送装置24设置在该塑形单元21进料口处，当该塑形单元21，压缩工序完毕后，从该进料口处推送塑形后的鸡翅朝向该塑形单元21出料口处移动。导向装置23，设置在该出料口处，一端与该出料口匹配，另一端与给袋装置25传输的包装袋251包装口匹配，以供引导推送装置24较好的推送塑形后的鸡翅进入包装袋251。需要说明的是，该给袋装置25可根据该处理装置传输的控制指令，更换不同产品的包装袋251，在本实施例中则为输出鸡翅袋从而与产品对应，进而实现包装装置2柔性化，此外，根据上述实施例可知，该来料6装置3若开始送给鸭脖，则经过视觉系统11识别后，将输出相应的控制指令，以控制该分拣装置1，包装装置2更换匹配该鸭脖的采集器15及对应的塑形单元21，进而完成相应的装袋工艺。

进一步的，该给袋装置25包括：真空吸盘，以当该包装带移至该出料口时，由该真空吸盘吸附该包装袋251上下两面，进而上下移动以控制该包装袋251包装口的开合，以供该导向装置23输送该塑形后的鸡翅进入该包装袋251内，并经后道袋口塑封程序的加工后形成完整的包装工序。从而实现针对鸡翅产品的柔性化生产。

此外值得一提的是，根据生产需要，该机械臂12也可以向该包装装置2投入两只或多只鸡翅，以堆叠状同时进行塑形压缩工序，以便一袋装入多只。

此外在另一种优选实施方式中，该包装装置2还包括：真空加工装置，其设置在该出料口方向，位于该包装袋251包装口处，以当该塑形后的鸡翅进入包装袋251后，及时进行抽真空处理，并经后道袋口封口程序的加工后形成完整的包装工序，从而进一步增加保质时间。具体的，该真空加工装置包括：真空罩，其罩在该包装袋251外，当该塑形后的鸡翅装袋后，即罩下并抽真空，其中封口装置设置在该包装袋251包装口处，具体的该封口装置包括：压条及电热片，其分别设置与该包装袋251包装口上下两面，以当该真空加工装置抽真空程序完毕后即刻热压该包装袋251口以形成封口。

本发明的一种柔性加工包装设备，另一方面还提供了混合生产功能，并在下述实施例中进行详细说。

其中该柔性加工包装设备，以同时对鸡翅，鸭脖两种不同类型产品混合加工包装过程为例进行说明，该两种不同产品，需被进行归类分拣，并采用不同的塑形方式及数量，装入不同的包装袋251中以完成包装工序。

具体来说来说，该视觉系统11包括：处理装置，其内部储存有不同类别产品的识别母版程序。在本实施例中以储存有识别鸡翅，鸭脖两种识别母版程序为例。但本领域技术人员也应当理解，该处理装置内储存的识别母版程序，根据后续生产需要，可进一步增加或修改，以适应更多种类产品的加工需要。

其中该视觉系统11进一步还包括：摄像头，以采集该来料6装置3方向上的产品图像信息至该处理装置，以供与该识别母版程序进行处理，从而获取当前被识别产品的种类信息，进而控制分拣装置1，包装装置2执行与该种类产品匹配的控制指令，进而实现视觉系统11柔性化。

在本实施例中，当来料6装置3释放鸡翅，鸭脖混合产品时，则该摄像头将获取该来料6方向上的图像信息，至该处理装置内，经与该识别母版程序识别处理后判断来料6种类数，及具体类别，本实施例中判断为两种类别产品，一种是鸡翅，一种是鸭脖。

则此时该处理装置将同时发送处理鸡翅，鸭脖的产品的控制指令至分拣装置1，及包装装置2，以命令其换装匹配的采集器15及塑形单元21，此处需要说明的是，该鸡翅，鸭脖产品，由于为不同形状的产品，因此通常无法采用一种通用的采集器15进行高效的抓取也无法采用相同的塑形单元21进行压缩塑形，因而本实施例中则为了适用不同产品形状，则针对不同产品更换一套采集器15及相应的塑形单元21，以适配当前产品的生产需要。

进一步的，为了合理的安排生产线加工工位，该分拣装置1及包装装置2获得需要加工两种类别产品及相应种类后，将均分产能进行加工。

具体的该分拣装置1包括：复数机械臂12，其优选为并联机器人，其中该机械臂12顶端设有采集器15，通过锁紧装置10呈可分离结构与该机械臂12连接，其中该锁紧装置10包括：主盘13及工具盘14，其优选采用气动锁定结构形成连接配合，进一步，该主盘13设在该机械臂12前端，该工具盘14下部连接该采集器15，藉此通过主盘13与工具盘14的拆装配合，形成与该机械臂12可分离换装形态，具体的，该各工具盘14下设有与该鸡翅/鸭脖相匹配的采集器15，当执行换装采集器15命令时，该机械臂12移动至换装区，该主盘13与该工具盘14分离，并将需要被替换的该相应采集器15放置于换装架上，后该机械臂12之主盘13，再移动至该相应的采集器15位置，与该相应采集器15之工具盘14连接，以形成采集器15的换装过程，后该机械臂12离开该换装区，利用该相应集器抓取该鸡翅/鸭脖，藉此该各对应加工相应产品的机械臂12将暂时以该相应的采集器15进行工作，进而实现分拣装置1柔性化。

值得一提的是，该视觉系统11还包括获取不同产品种类送料的数量，当该分拣过程持续一段时间后，该视觉系统11将了解到，如鸡翅来料6为鸭脖来料6的三分之一，因此有部分机械臂12会产生闲置，此时该处理装置将调整控制指令，命令该分拣鸡翅的机械臂12进行换装为适配鸭脖的采集器15，以合理分配产能，避免闲置。

进一步的，该包装装置2，当获知该来料6为鸡翅及鸭脖两种产品后，将根据预设的工序要求进行换装，具体的，该包装装置2包括：塑形单元21，以供对来料6进行预设形状的压缩，其中该塑形单元21，设在加工平台20上，通过提供的另一锁紧装置10进行配合，需要说明的是该锁紧装置10，在本实施例中为通用接头，以适用在不同的装置上形成可拆分连接。

其中对应该鸡翅/鸭脖的该塑形单元21其底部设有工具盘14，而该加工平台20上设有该主盘13，该各工具盘14与该主盘13相互之间形成标准接头结构，以形成适配，具体的，当该处理装置识别鸡翅和鸭脖后，将控制该机械臂12将移动至换装区，换装该工具采集器16，其中该工具采集器16用于抓取该对应鸡翅/鸭脖的塑形单元21，本实施例中优选采用吸盘结构的采集器15，以在该换装区相应换装架上，从该该塑形单元21顶部吸住，以调取到该加工平台20上的对应主盘13位置形成匹配连接，以完成换装，进而以允许该分拣装置1投放该鸡翅/鸭脖至该对应的塑形单元21中进行塑形压缩。

值得一提的是，该视觉系统11还包括获取不同产品种类送料的数量，当该分拣过程持续一段时间后，该视觉系统11将了解到，如鸡翅来料6为鸭脖来料6的三分之一，因此有部分对应鸡翅的塑形单元21产生闲置，此时该处理装置将调整控制指令，命令该机械臂12跟换该对应鸭脖的塑形单元21以替换对应鸡翅的塑形单元21，以与分拣装置1配合，合理分配产能，避免闲置。

进一步的，该包装装置2还包括：推送装置24，导向装置23，以形成送料包装工序，具体的该推送装置24设置在该塑形单元21进料口处，当该塑形单元21，压缩工序完毕后，从该进料口处推送塑形后的鸡翅/鸭脖朝向该塑形单元21出料口处移动。导向装置23，设置在该出料口处，一端与该出料口匹配，另一端与给袋装置25传输的包装袋251包装口匹配，以供引导推送装置24较好的推送塑形后的鸡翅/鸭翅进入包装袋251。需要说明的是，该给袋装置25可根据该处理装置传输的控制指令，更换不同产品的包装袋251至相应的该出料口处，在本实施例中则为输出鸡翅袋及鸭脖袋，以对应相应的包装装置2装袋，进而实现包装装置2柔性化，当然本领域技术人员也应当了解该导向装置23为优选实施方式，若不设置亦可。

进一步的，该给袋装置25包括：真空吸盘，以当该包装带移至该出料口时，由该真空吸盘吸附该包装袋251上下两面，进而上下移动以控制该包装袋251包装口的开合，以供该导向装置23输送该塑形后的鸡翅/鸭脖进入该包装袋251内，并经后道袋口塑封程序的加工后形成完整的包装工序。从而实现混合产品的柔性化生产。

此外值得一提的是，根据生产需要，该机械臂12也可以向该包装装置2投入两只或多只鸡翅/鸭脖，以堆叠状同时进行塑形压缩工序，以便一袋装入多只。

此外在另一种优选实施方式中，该包装装置2还包括：真空加工装置，其设置在该出料口方向，位于该包装袋251包装口处，以当该塑形后的鸡翅/鸭脖进入包装袋251后，及时进行抽真空处理，并经后道袋口封口程序的加工后形成完整的包装工序，从而进一步增加保质时间。具体的，该真空加工装置包括：真空罩，其罩在该包装袋251外，当该塑形后的鸡翅/鸭脖装袋后，即罩下并抽真空，其中封口装置设置在该包装袋251包装口处，具体的该封口装置包括：压条及电热片，其分别设置与该包装袋251包装口上下两面，以当该真空加工装置抽真空程序完毕后即刻热压该包装袋251口以形成封口。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种柔性加工包装设备，其特征在于包括：视觉系统，分拣装置，包装装置；所述分拣装置包括机械臂，其顶端设有采集器，所述机械臂通过锁紧装置与采集器形成可拆卸连接；所述包装装置包括塑形单元，通过机械臂换装工具采集器，所述工具采集器调取与来料对应的塑形单元至包装装置形成换装；所述视觉系统识别来料种类，以控制分拣装置换装匹配的采集器，包装装置换装匹配的塑形单元，所述视觉系统驱动所述采集器抓取所述来料，移至所述匹配的塑形单元内塑形后装袋。

2.根据权利要求1所述的一种柔性加工包装设备，其特征在于：所述视觉系统包括摄像头、处理装置，摄像头获取所述来料图像信息并传输至处理装置，处理装置其内存储有识别母版程序以对所述图像信息进行处理，从而获取当前被识别来料的种类信息，进而控制分拣装置，包装装置执行与所述来料匹配的换装指令。

3.根据权利要求1所述的一种柔性加工包装设备，其特征在于：所述锁紧装置包括主盘及工具盘，所述主盘及工具盘采用气动锁定结构形成连接配合。

4.根据权利要求1所述的一种柔性加工包装设备，其特征在于，所述塑形单元两端分别设有出料口及进料口，所述包装装置包括：推送装置，导向装置，给袋装置，其中所述推送装置设在所述进料口处，所述导向装置一端设在所述出料口处，另一端对应所述给袋装置。

5.根据权利要求4所述的一种柔性加工包装设备，其特征在于：所述给袋装置根据所述视觉系统识别的来料种类更换匹配的包装袋。

6.根据权利要求1所述的一种柔性加工包装设备，其特征在于：所述视觉系统还包括获取不同产品种类送料的数量，以实时调整控制指令，命令所述机械臂更换对应的所述塑形单元。

7.根据权利要求1所述的一种柔性加工包装设备，其特征在于：所述视觉系统还包括获取不同产品种类送料的数量，以实时调整控制指令，命令所述机械臂跟换对应的所述采集器。

8.根据权利要1所述的一种柔性加工包装设备的包装方法，其特征在于包括：识别来料种类以控制分拣装置换装匹配的采集器；包装装置通过机械臂换装工具采集器后调取与来料匹配的塑形单元至包装装置换装匹配的塑形单元；采集器抓取匹配来料，并送至匹配的塑形单元；塑形后装袋。