CN105961562B - 基于三维扫描的鱼皮切割分离方法 - Google Patents

基于三维扫描的鱼皮切割分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，包括夹持机构、环切刀(1)、分离刀(2)和剥皮机构(3)，所述的夹持机构包括鱼鳃钩(4)和尾夹机构(5)，环切刀(1)位于鱼鳃钩(4)和尾夹机构(5)之间中心轴线的偏心位置，所述的分离刀(2)和剥皮机构(3)则位于鱼鳃钩侧；通过三维图像扫描鱼身，得到环形切割位置和路径、分离路径、纵向切割路径和剥皮路径；由夹持机构将待剥皮的鱼身前后水平夹持，通过环切刀绕鱼身作环形切割，分离刀从环形切割处的切痕伸入鱼身将鱼皮与鱼身相分离，由环切刀沿鱼身长度方向作纵向切割鱼皮，之后剥皮机构剥下鱼皮。本发明现了鱼皮的自动化分离，提高了鱼皮剥离的效率，也避免了刀具的干涉。

Description

基于三维扫描的鱼皮切割分离方法
技术领域
本发明涉及鱼皮剥离技术领域，具体地说是一种基于三维扫描的鱼皮切割分离方法。
背景技术
鱼皮可用作高档皮鞋、皮包、服装等的皮料，尤其是黑鱼皮，营养丰富，富含胶原蛋白和氨基酸等物质，可作为滋补食材或烧伤治疗；同时可替代鳄鱼、鲨鱼、蛇类等国家保护动物的皮革。但目前黑鱼去皮几乎全部由人工完成，效率低，产品一致性差，且存在安全隐患。
现有技术的人工剥皮的工序，一般是将鱼一分为二去除鱼骨后，再用刀进行皮肉分离。此工序需要加工工人长期积累经验才能完成，势必也会将鱼皮分成两片，大大降低了其利用的价值。
由此可见，鱼皮剥取加工行业的机械化和自动化水平不高，并且缺乏统一的生产标准，产品质量只能依靠工人经验，同时人工剥皮环境恶劣且具有安全隐患，处于一种低投入、短期化的传统加工发展阶段。现有技术自动化程度不高主要原因在于，鱼皮自动分离需要考虑多重因素，对各个机构的协同程度要求高。因而，研发自动化分离鱼皮的方法，对于解决上述现有技术之问题显得迫在眉睫。
现有技术的一些自动剥离鱼皮的机构，由于技术并不完善，因此存在着多个刀具的控制需要诸多电机控制，同时刀具的运动可能存在相互干涉的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的人工剥皮效率低、容易降低鱼皮的利用价值等问题，提供了一种能准确高效地的实现机电一体化剥皮的基于三维扫描的鱼皮切割分离方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，基于鱼皮分离装置，所述的鱼皮分离装置包括夹持机构、环切刀、分离刀和剥皮机构，所述的夹持机构包括位于同一水平位置的鱼鳃钩和尾夹机构，所述的环切刀位于鱼鳃钩和尾夹机构之间中心轴线的偏心位置，所述的环切刀、分离刀和剥皮机构分别由电机驱动其运动和进给，所述的环切刀和分离刀由同一电机驱动二者在鱼身长度方向上运动，所述的环切刀和分离刀在鱼身厚度方向的运动则分别由相应的进给电机驱动；
通过三维图像扫描鱼身，得到环形切割位置和路径、分离路径、纵向切割路径和剥皮路径；由夹持机构将待剥皮的鱼身前后水平夹持，通过环切刀绕鱼身作环形切割，分离刀从环形切割处的切痕伸入鱼身将鱼皮与鱼身相分离，然而再由环切刀沿鱼身长度方向对鱼腹两侧鱼皮作纵向切割，之后剥皮机构剥下鱼皮。
采用以上方法，本发明与现有技术相比，具有以下优点：采用本发明，以上各个部件和动作协同配合作用，将待剥皮的鱼身视作工件“加工”，经过夹持、环形切割、分离鱼皮和剥皮多个实施步骤，在一体化机电设备的协助下，各个刀片的运动可通过步进电机等机构实现，环切刀在两个步骤中可由电机直接带动进行旋转切换，环形切割便于鱼皮和鱼肉的分离，考虑到鱼皮包裹在鱼身上，通过先行切开鱼皮再拉鱼皮，可以得到完整的鱼皮，又不易扯坏鱼皮。本发明通过各个步骤的紧密衔接和协同配合，实现了鱼皮的自动化分离，并得到整张鱼皮，提高了鱼皮剥离的效率，也避免了鱼皮被破坏，由于对环切刀、分离刀进行电机的协同驱动和控制，在减少电机使用的同时，也避免了刀具的干涉。
作为优选，所述的对鱼腹两侧鱼皮作纵向切割包括两次切割，第一次纵向切割从鱼腹的一侧走刀完成，经转动鱼身，环切刀对准鱼腹的另一侧，再次进行纵向切割。由于鱼鳍的阻挡而难以剥下整张鱼皮，故分两次走刀避开鱼鳍，将两次腹部走刀控精确控制在腹部鱼鳍两侧，有助于后续顺利剥皮。
作为优选，所述的环切刀安装在支架上，所述的支架可上下、左右和转动运动；在环形切割时，所述环切刀与鱼身的长度方向垂直，在作纵向切割时，所述的环切刀与鱼身的长度方向平行。该设计能通过对整个环切刀支架的旋转实现，根据切割的需要，创造性地提出了利用环切刀实现两个工序。
作为优选，将鱼身接地，将环切刀通过上拉电阻接高电平，实时读取环切刀上的电平状态；当显示为高电平时，则旋转刀片尚未与鱼身接触，当显示为低电平时，则旋转刀片与鱼身接触，以控制切割的进给量。
作为优选，当由高电平转为低电平的时刻则表征环切刀刚刚触碰鱼身，此时控制相应的步进电机带动环切刀向鱼身厚度方向运动，达到预设的进给量后则停止进给，鱼身旋转以完成环形切割。
作为优选，在环形切割时，环切刀仅作旋转运动，依靠鱼身旋转来完成；在分离刀鱼皮分离时，在分离刀伸入鱼皮后，由夹持机构带动鱼身转动完成鱼皮分离。该设计利用了鱼身转动来配合相应刀的工作，实现效果更佳。
附图说明
图1为基于三维扫描的鱼皮分离装置的结构示意图。
图2为本发明纵向切割时的状态示意图。
图3为尾夹机构的结构示意图。
图中所示：1、环切刀，2、分离刀，3、剥皮机构，4、鱼鳃钩，5、尾夹机构，5.1、座杆，5.2、肘杆机构，5.3、夹持部，6、鱼身，7、支架。
具体实施方式
下面就具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不仅仅限于这些实施例。
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。此外，本发明之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照实际比例绘制，在此予以说明。
如图1、2和3所示，本发明的一种基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，基于鱼皮分离装置，所述的鱼皮分离装置包括夹持机构、环切刀1、分离刀2和剥皮机构3，所述的夹持机构包括位于同一水平位置的鱼鳃钩4和尾夹机构5，所述的环切刀1位于鱼鳃钩4和尾夹机构5之间中心轴线的偏心位置，所述的环切刀、分离刀和剥皮机构分别由电机驱动其运动和进给，所述的环切刀和分离刀由同一电机驱动二者在鱼身长度方向上运动，所述的环切刀和分离刀在鱼身厚度方向的运动则分别由相应的进给电机驱动；
所述的尾夹机构5包括座杆5.1、肘杆机构5.2和夹持部5.3，所述的肘杆机构5.2的两端分别连接在座杆5.1和夹持部5.3上，夹持部5.3在肘杆机构5.2的带动下打开和夹紧；
通过三维图像扫描鱼身，得到环形切割位置和路径、分离路径、纵向切割路径和剥皮路径。所述的三维图像扫描是指使用机器视觉算法处理获得的图像信息，完成三维扫描。由夹持机构将待剥皮的鱼身6前后水平夹持，通过环切刀1绕鱼身作环形切割，分离刀2从环形切割处的切痕伸入鱼身将鱼皮与鱼身相分离，然而再由环切刀1沿鱼身长度方向作纵向切割鱼皮，之后剥皮机构3剥下鱼皮。
所述的对鱼腹两侧鱼皮作纵向切割包括两次切割，第一次纵向切割从鱼腹的一侧走刀完成，经转动鱼身，环切刀对准鱼腹的另一侧，再次进行纵向切割。为了消除鱼鳍的影响，剖腹需要二次走刀。第一次走刀结束后，鱼身旋转10°，剖腹机构进行第二次走刀，从而消除鱼鳍的影响。由环切刀1沿鱼身长度方向作纵向切割鱼皮时，由于采用了环切刀和分离刀的协同驱动，实现分离刀与环切刀一起运动，但分离刀后退，并不触碰鱼身；在分离刀进行皮肉分离，环切刀后撤，脱离鱼身，分离刀前进，触碰鱼身，从而避免了二者的干涉，减少了电机和自由度。
所述的环切刀1安装在支架7上，所述的支架7可上下、左右和转动运动；在环形切割时，所述环切刀1与鱼身6的长度方向垂直，在作纵向切割时，所述的环切刀1与鱼身6的长度方向平行；即由步进电机带动支架转动作90度旋转，使得环切刀3在两个工序中得到应用。
进给量的精确控制可通过如下方法实现：将鱼身接地，将环切刀通过上拉电阻接高电平，实时读取环切刀上的电平状态；当显示为高电平时，则旋转刀片尚未与鱼身接触，当显示为低电平时，则旋转刀片与鱼身接触，以控制切割的进给量。
当由高电平转为低电平的时刻则表征环切刀刚刚触碰鱼身，此时控制相应的步进电机带动环切刀向鱼身厚度方向运动，达到预设的进给量后则停止进给，鱼身旋转以完成环形切割。
在环形切割时，环切刀仅作旋转运动(自转)，依靠鱼身旋转来完成；在分离刀鱼皮分离时，在分离刀伸入鱼皮后，由夹持机构带动鱼身转动完成鱼皮分离。该设计利用了鱼身转动来配合相应刀的工作，实现效果更佳。
所述的分离刀为水平钩状设置。便于将分离刀伸入鱼皮，将鱼皮和鱼肉分离，以利于后面的剥皮。
剥皮机构包括上剥皮指和下剥皮指，所述的上剥皮指和下剥皮指相互运动用于夹住鱼皮。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，基于鱼皮分离装置，所述的鱼皮分离装置包括夹持机构和环切刀(1)，所述的夹持机构包括尾夹机构(5)，其特征在于：所述的鱼皮分离装置还包括分离刀(2)和剥皮机构(3)，所述的夹持机构还包括与尾夹机构(5)位于同一水平位置的鱼鳃钩(4)，所述的环切刀(1)位于鱼鳃钩(4)和尾夹机构(5)之间中心轴线的偏心位置，所述的环切刀、分离刀和剥皮机构分别由电机驱动其运动和进给，所述的环切刀和分离刀由同一电机驱动二者在鱼身长度方向上运动，所述的环切刀和分离刀在鱼身厚度方向的运动则分别由相应的进给电机驱动；
通过三维图像扫描鱼身(6)，得到环形切割位置和路径、分离路径、纵向切割路径和剥皮路径；由夹持机构将待剥皮的鱼身(6)前后水平夹持，通过环切刀(1)绕鱼身作环形切割，分离刀(2)从环形切割处的切痕伸入鱼身将鱼皮与鱼身相分离，然而再由环切刀(1)沿鱼身长度方向对鱼腹两侧鱼皮作纵向切割，之后剥皮机构(3)剥下鱼皮。
2.根据权利要求1所述的基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，其特征在于：所述的对鱼腹两侧鱼皮作纵向切割包括两次切割，第一次纵向切割从鱼腹的一侧走刀完成，经转动鱼身，环切刀对准鱼腹的另一侧，再次进行纵向切割。
3.根据权利要求1所述的基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，其特征在于：进给量的精确控制可通过如下方法实现：将鱼身接地，将环切刀通过上拉电阻接高电平，实时读取环切刀上的电平状态；当显示为高电平时，则旋转刀片尚未与鱼身接触，当显示为低电平时，则旋转刀片与鱼身接触，以控制切割的进给量。
4.根据权利要求3所述的基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，其特征在于：当由高电平转为低电平的时刻则表征环切刀刚刚触碰鱼身，此时控制相应的步进电机带动环切刀向鱼身厚度方向运动，达到预设的进给量后则停止进给，鱼身旋转以完成环形切割。
5.根据权利要求1所述的基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，其特征在于：所述的环切刀(1)安装在支架(7)上，所述的支架(7)可上下、左右和转动运动；在环形切割时，所述环切刀(1)与鱼身(6)的长度方向垂直，在作纵向切割时，所述的环切刀(1)与鱼身(6)的长度方向平行。
6.根据权利要求1所述的基于三维扫描的鱼皮切割分离方法，其特征在于：在环形切割时，环切刀仅作旋转运动，依靠鱼身旋转来完成；在分离刀鱼皮分离时，在分离刀伸入鱼皮后，由夹持机构带动鱼身转动完成鱼皮分离。
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