CN107581130B - 自动打标机及打标方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开自动打标机及打标方法，包括支架，支架安置的工控机，与工控机连接的传动机构，与传动机构连接的打标器，支架上端一侧安置有传输管，支架一侧的传输管上方由左往右依次设有控制面板、第二限位器、机械手、打标器、第一限位器，传输管下方设有控制器和长度检测器，控制器与第二限位器位置对应，长度检测器与第一限位器位置对应，本发明的自动打标机可实现放入鱼类后通过工控机和其余部件实现对鱼类打标，打标位置精准，打标过程中鱼类不会晃动，不易出现打标失误的情况，每条鱼的打标时间在1s之内完成，打标效率高，且能耗少，可实现鱼类批量打标。

Description

自动打标机及打标方法

技术领域

本发明涉及鱼类标记技术领域，特别是涉及一种自动打标机及打标方法。

背景技术

打标机是一个广义的概念，它主要分为气动、激光、电腐蚀三大类型，气动:电脑控制，打印针在压缩空气作用下做高频冲击运动，从而在工件上打印出有一定深度的标记，标记特点：有较大深度;激光打标机是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记，打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，从而刻出精美的图案、商标和文字;电腐蚀主要打印固定不变的商标，就像盖章一样，但是打印内容变化不方便，然而市面上的打标机都不太适用鱼类标记的打标。

现有技术如，中国发明授权专利文献，授权公告号CN 101496503 B，该发明涉及一种活鱼注射装置，其特征在于：包括活鱼引游通道，所述活鱼引游通道内设置有第一、二闸门，所述第一、二闸门之间设有由一单片机控制且在垂直于引游通道方向上运动的用于夹住活鱼的软垫夹，所述的活鱼引游通道内还设置有四个感应器，分别设置在两闸门开关的前端及该两闸门开关之间，用于探测活鱼的位置及大小；所述的第一、二闸门的通道上还设置有连续注射器。该装置结构简单，能方便活鱼注射，提高活鱼注射作业的效率及安全性，但是该装置单凭水流让鱼进入通道效率不高，而且软垫夹对不同大小的鱼的装夹稳固度不够高。

发明内容

本发明的目之一，在于提供一种可实现自动检测鱼类长度、通过软件计算确定鱼类打标位置，鱼类抓取稳定，不会晃动，可自动化打标的自动打标机。

本发明的目的之二，在于提供一种打标方法，鱼类打标快速，打标位置精准，对鱼类损伤小，可实现批量打标，本设备除配有软件计算打标位置外，还配有手动校准功能，可以在初次打标时配合软件计算进行手动校准 。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：自动打标机，包括支架，支架安置的工控机，与工控机连接的传动机构，与传动机构连接的打标器，支架上端一侧安置有传输管，支架一侧的传输管上方由左往右依次设有控制面板、第二限位器、机械手、打标器、第一限位器，传输管下方设有控制器和长度检测器，控制器与第二限位器位置对应，长度检测器与第一限位器位置对应，本发明的自动打标机可实现放入鱼类后通过工控机和其余部件实现对鱼类打标，打标位置精准，打标过程中鱼类不会晃动，不易出现打标失误的情况，每条鱼的打标时间在1s之内完成，打标效率高，且能耗少，可实现鱼类批量打标。

作为优选，传动机构通过连接臂与打标器连接，打标器与PC相连，通过检测器没得的鱼长度数据，自动通过程序计算打标位置，从而输出位置信息，通过传动机构（传动机构设有的电机、气泵和丝杆）实现打标器X、Y、Z方向的移动，实现对抓取固定后的鱼类打标位置定位，通过工控机控制传动机构显著提高打标器位置移动速度和移动位置精度，进而显著提高打标机的工作效率。

作为优选，机械手由控制气泵和固定叉板组成，制气泵侧面通过连接头与气管连接，固定叉板为矩形板，对称安装在控制气泵下方，固定叉板的弯曲角度为120°~160°，弯曲处内侧设有海绵块，内侧上下两端设有橡胶板，设计的叉形的固定叉板，有利于减轻机械手的重量，提高机械手的灵活度，而且可扩大机械手的夹取范围，通过设定固定叉板的弯曲角度有利于保护鱼体腹部，还可增强机械手的抓取牢固度，通过在固定叉板内侧设置海绵块可进一步保护鱼体腹部，海绵块还具有一定的吸收鱼体表面的水分及分泌的粘液功能，避免机械手打滑，有利于提高机械手的防滑性能，通过设置的橡胶板增强机械手的稳定性和防滑性，通过更换橡胶板，使机械手可抓取不同大小规格的鱼类。

作为优选，固定叉板内侧上下两端设有的橡胶板与海绵块的厚度比为1:0.7~0.8，设置的厚度比有利于机械手对鱼类的固定，避免海绵块过厚，鱼体装夹不稳，会产生晃动，橡胶板表面设有均布的圆形凸块，圆形凸块之间设有弧形凸块，橡胶板内部开设有均布的阶梯孔，阶梯孔与圆形凸块同轴，阶梯孔内安置有形状对应的海绵塞，通过在橡胶板表面设置圆形凸块和弧形凸块减少橡胶板与鱼体表面的接触面积，增大机械手与鱼体表面的固定压力，同时橡胶板为橡胶材质不会对鱼体造成损伤，通过在橡胶板内部设置的海绵塞，海绵晒具有一定的吸附鱼体表面水分和粘液功能，使橡胶板不仅具有固定的作用还具有吸水防滑的效果。

作为优选，机械手各部件表面涂覆有防滑涂料，防滑涂料由以下成分及重量份组成：环氧树脂乳液60-84份、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物3-6份、纳米二氧化硅10-15份、聚丙烯酸钠0.6-1.2份、氯化石蜡6-7份、润湿剂0.2-1份、分散剂1-5份、辛基酚聚氧乙烯醚0.6-0.9份、乙二胺0.1-0.5份、氧代双吩恶砒0.1-0.4份、丙二醇3-10份、水15-20份，环氧树脂乳液的固含量为65~74%，环氧树脂乳液与水的重量比为3~5.6：1，防滑涂料在涂覆到机械手各部件表面后经烘干处理，海绵块表面不涂覆防滑涂料，本发明的防滑涂料可显著提升机械手的防滑性能，涂料在机械手表面的粘附力强，通过拉开法测试其附着力，可达到2.82MPa，静态摩擦系数在安全范围，涂料在涂覆机械手后不易开裂，通过控制环氧树脂乳液与水的重量比可控制制备的涂料中固含量及制备得到的涂料流动性，有利于涂料的烘干及烘干效果，由于纳米二氧化硅的表面积和表面张力较大，容易相互吸附发生团聚，不能很好的发挥作用，在涂料中添加氧代双吩恶砒解决了纳米二氧化硅的分散性，但其作用机理尚不明确，还有待进一步研究，本发明的防滑涂料还具有优异的耐候性、防霉性和耐热性，有利于延长机械手的使用寿命和抓取效率。

作为优选，传输管为透明传输管，传输管与支架倾斜安装，传输管与水平线的夹角为5°~35°，传输管靠近控制面板一端高度低于传输管另一端，通过倾斜安装传送管可使鱼顺着传输管下滑，不需要任何推力装置，仅保证足够的水流即可，显著提高装置的节能效果和打标效率。

作为优选，传输管表面分别设有与第一限位器、第二限位器的限位板对应的限位槽，限位板表面设有通孔。限位器通过控制限位板实现对鱼限位，便于检测器检测鱼体长度及数据计算进行确定打标位置，限位板表面设定的通孔便于水流通过，避免水流堵塞，影响检测及计算数据。

作为优选，控制面板分别与传动机构、第二限位器、机械手、打标器、控制器、长度检测器和第一限位器连接，通过工控机和控制面板实现对鱼种类、打标机的打标速度、打标位置等的控制，通过在工控机内设定数据，可实现自动打标，仅需操作人员在传输管尾端放置收集桶，首端放置鱼类即可。

自动打标方法，方法包括以下步骤：

1）测鱼类长度：将选定种类的鱼放入传输管，利用斜度下滑，由第一限位器限位，长度检测器持续检测鱼类长度、宽度和高度，并将数据传输到工控机；

2）计算打标位置：工控机通过设定的鱼类种类和长度数据计算，并确定鱼的打标位置，在初次打标时可通过手动修正提高打标位置的精准；

3）打标：取消第一限位器限位，开启第二限位器限位，当鱼触碰到第二限位装置时启动抓鱼及打标动作，通过计算数据和控制器控制打标器位置实现对鱼打标，打标的线标为工字型外挂式线标或金属线码，根据不同的线标可更换不同的打标器，取消第二限位器限位，鱼滑出传输管，完成打标上述方法可实现选定鱼种的批量计算数据及打标，先计算鱼类长度、宽度和高度数据通过计算得出鱼类打标位置，打标过程中鱼类不会晃动，不易出现打标失误的情况，打标器对鱼打标的时间在1s之内完成，准确的说是在0.5s~0.1s之间完成。

本打标软件是通过同种鱼类大量是的生物学统计数据分析的基础上，根据鱼的长度，从而计算打标位置，不同的鱼类必须调用不同的计算函数。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1）本发明通过水流冲力和传输管安置斜度省去了鱼类推动装置，显著提高装置的节能效果和打标效率；2）通过在机械手各部件表面涂覆防滑涂料显著提高机械手的防滑、耐候、防霉和防开裂效果，有利于提高机械手的抓取鱼类稳定效果和抓取效率，利于鱼类的打标位置精准；3）设计的机械手可保护鱼类抓取过程中不受机械伤害，稳定性和防滑性好，机械手可抓取不同大小的鱼类；4）本发明的打标机及打标方法可实现对每条鱼在1s之内完成打标，打标效率高，能耗小，可批量对鱼类打标。

附图说明

图1为本发明自动打标机的结构示意图；

图2为本发明机械手的结构示意图；

图3为本发明橡胶板的剖视图。

附图标记说明：1传动机构；101电机；102气管；2工控机；3控制面板；4传输管；5第二限位器；6机械手；601控制气泵；602固定叉板；603橡胶板；603a海绵塞；604海绵块；7打标器；8控制器；9长度检测器；10第一限位器；11支架。

具体实施方式

以下结合实施例与附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

如图1~3所示，自动打标机，包括支架11，支架11安置的工控机2，与工控机2连接的传动机构1，与传动机构1连接的打标器7，传动机构1通过连接臂与打标器7连接，打标器7上设有探头，传动机构1通过设有的电机101、气泵和丝杆实现打标器7在X、Y、Z方向的移动，支架11上端一侧安置有传输管4，传输管4为透明传输管，传输管4与支架11倾斜安装，传输管4与水平线的夹角为15°，传输管4表面分别设有与第一限位器10、第二限位器5的限位板对应的限位槽，限位板表面设有通孔，传输管4靠近控制面板3一端高度低于传输管4另一端，支架11一侧的传输管4上方由左往右依次设有控制面板3、第二限位器5、机械手6、打标器7、第一限位器10，传输管4下方设有控制器8和长度检测器9，控制器8与第二限位器5位置对应，长度检测器9与第一限位器10位置对应，控制面板3分别与传动机构1、第二限位器5、机械手6、打标器7、控制器8、长度检测器9和第一限位器10连接。

机械手6由控制气泵601和固定叉板602组成，制气泵601侧面通过连接头与气管102连接，固定叉板602为矩形板，对称安装在控制气泵601下方，固定叉板602的弯曲角度为124°，弯曲处内侧设有海绵块604，内侧上下两端设有橡胶板603，设计的叉形的固定叉板602，有利于减轻机械手6的重量，提高机械手6的灵活度，而且可扩大机械手6的夹取范围，通过设定固定叉板602的弯曲角度有利于保护鱼体腹部，还可增强机械手6的抓取牢固度，通过在固定叉板602内侧设置海绵块604可进一步保护鱼体腹部，海绵块604还具有一定的吸收鱼体表面的水分及分泌的粘液的功能，避免机械手6打滑，有利于提高机械手6的防滑性能，通过设置的橡胶板603增强机械手6的稳定性和防滑性，通过更换橡胶板603，使机械手6可抓取不同大小规格的鱼类。固定叉板602内侧上下两端设有的橡胶板603与海绵块604的厚度比为1:0.74，设置的厚度比有利于机械手6对鱼类的固定，避免海绵块604过厚，鱼体装夹不稳，会产生晃动，橡胶板603表面设有均布的圆形凸块，圆形凸块之间设有弧形凸块，橡胶板603内部开设有均布的阶梯孔，阶梯孔与圆形凸块同轴，阶梯孔内安置有形状对应的海绵塞603a，通过在橡胶板603表面设置圆形凸块和弧形凸块减少橡胶板603与鱼体表面的接触面积，增大机械手与鱼体表面的固定压力，同时橡胶板603为橡胶材质不会对鱼体造成损伤，通过在橡胶板603内部设置的海绵塞603a，海绵晒603a具有一定的吸附鱼体表面水分和粘液的功能，使橡胶板603不仅具有固定的作用还具有吸水防滑的效果。

机械手各部件表面涂覆有防滑涂料，防滑涂料由以下成分及优选重量份组成：环氧树脂乳液80份、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物4份、纳米二氧化硅12份、聚丙烯酸钠0.7份、氯化石蜡6份、润湿剂0.4份、分散剂4份、辛基酚聚氧乙烯醚0.8份、乙二胺0.3份、氧代双吩恶砒0.3份、丙二醇8份、水20份，环氧树脂乳液的固含量为70%，环氧树脂乳液与水的重量比为4：1，防滑涂料在涂覆到机械手各部件表面后经烘干处理，海绵块604表面不涂覆防滑涂料，本发明的防滑涂料可显著提升机械手6 的防滑性能，涂料在机械手6表面的粘附力强，通过拉开法测试其附着力，可达到2.82MPa，静态摩擦系数在安全范围，涂料在涂覆机械手6后不易开裂，通过控制环氧树脂乳液与水的重量比可控制制备的涂料中固含量及制备得到的涂料流动性，有利于涂料的烘干及烘干效果，由于纳米二氧化硅的表面积和表面张力较大，容易相互吸附发生团聚，不能很好的发挥作用，在涂料中添加氧代双吩恶砒解决了纳米二氧化硅的分散性，但其作用机理尚不明确，还有待进一步研究，本发明的防滑涂料还具有优异的耐候性、防霉性和耐热性，有利于延长机械手6的使用寿命和抓取效率。

防滑的制备方法为：将涂层配方成分中的固体料粉碎后与其余物料加入反应釜中制备，反应温度为78摄氏度，充分搅拌10min后加入反应釜中物料重量2%的促进剂，继续搅拌得防滑涂料，保存即可，上述方法制备份防滑涂料的防滑性能好，在物体表面粘附力强，不易开裂，其防滑作用的有效时间可长达15年以上。

促进剂由以下成分及重量份组成：固体热塑聚烯烃树脂18-27份、固态达玛树脂5-10份、丁酯4-8份、异丙醇2-5份、羟基乙叉二膦酸钾0.7-0.9份、甲基环己烷40-65份、固态改性松香树脂5-10份，反应釜制备的涂料中加入促进剂可显著提升制备的涂料的附着力、耐热、耐水的效果，通过添加的羟基乙叉二膦酸钾可提升促进剂的抗菌效果，进而提升涂料的抗菌效果。

自动打标方法，方法包括以下步骤：

1）测鱼类长度：每次打标是对同一类型同一规格的鱼进行打标，将选定种类的鱼放入传输管4，利用传输管4的安装斜度下滑，由第一限位器10限位，长度检测器9持续对需打标的鱼进行检测，长度检测器9检测鱼类长度、宽度和高度，并将数据传输到工控机2；

2）计算打标位置：工控机2内安装有根据每种鱼类确定打标位置计算的程序，工控机2通过设定的鱼类种类和长度、宽度、高度进行数据计算，并确定鱼的打标位置，例如鱼类背鳍尾部下方或鱼类头部，具体位置根据鱼的种类选定，打标的线标为工字型外挂式线标或金属线码，根据不同的线标可更换不同的打标器，；

3）打标：取消第一限位器10限位，开启第二限位器5限位，通过计算数据和控制器8控制打标器7位置实现对鱼打标，打标器7的移动通过传动机构1配合打标器7上设有的探头进行X、Y、Z方向的位移，将打标器7移动到鱼需打标位置，鱼在游动到机械手6位置时，机械手6对鱼进行抓取，同时确定好打标位置的打标器对鱼进行打标，机械手6抓取鱼打标器7进行打标的过程在0.1s~0.5s之内完成，取消第二限位器5限位，鱼游出传输管4，完成打标上述方法可实现选定鱼种的批量计算数据及打标，先计算鱼类长度、宽度和高度数据通过计算得出鱼类打标位置，打标过程中鱼类不会晃动，不易出现打标失误的情况，每条鱼的打标时间在1s之内完成。

每次对鱼打标时，可在刚开始对鱼打标的过程中通过工控机2的计算数据结合手动矫正数据进一步提高鱼类打标位置的准确性。

本打标软件是通过同种鱼类大量是的生物学统计数据分析的基础上，根据鱼的长度，从而计算打标位置，不同的鱼类必须调用不同的计算函数。

实施例2：

如图1-3所示，本发明的打标机实际工作时，每次打标是对同一类型同一规格的鱼进行打标，工控机2内安装有根据每种鱼类确定打标位置计算的程序，在控制面板3内选定需打标鱼种，并且开启打标机，将选定种类的鱼放入传输管4，利用传输管4的安装斜度下滑，由第一限位器10限位，长度检测器9持续对需打标的鱼进行检测，长度检测器9检测鱼类长度、宽度、高度，并将数据传输到工控机2；工控机2通过设定的鱼类种类和长度、宽度、高度进行数据计算，确定鱼的打标位置，打标位置一般设定在鱼类背鳍尾部下方，例如鱼类背鳍尾部下方或鱼类头部，具体位置根据鱼的种类和工控机2计算的数据设定，在得出打标位置的数据后，取消第一限位器10限位，开启第二限位器5限位，鱼下滑到第二限位器5处，通过计算数据和控制器8控制打标器7位置实现对鱼打标，打标器7的移动通过传动机构1配合打标器7上设有的探头进行X、Y、Z方向的位移，打标的线标为工字型外挂式线标或金属线码，根据不同的线标可更换不同的打标器，将打标器7移动到鱼需打标位置，鱼在游动到机械手6位置时，机械手6对鱼进行抓取，同时确定好打标位置的打标器对鱼进行打标，机械手6抓取鱼打标器7进行打标的过程在0.1s~0.5s之内完成，，取消第二限位器5限位，鱼游出传输管4，完成打标，每条鱼的打标时间在1s之内完成。

每次对鱼打标时，可在刚开始对鱼打标的过程中通过工控机2的计算数据结合手动矫正数据进一步提高鱼类打标位置的准确性。

固定叉板602的弯曲角度不仅限于120°~160°，还可以是120°或120.1°或120.2°或120.3°或120.4°……或159.9°或160°；橡胶板603与海绵块604的厚度比不仅限于1:0.7~0.8，还可以是1:0.7或1:0.71或1:0.72或1:0.73……或1:0.79或1:0.8；传输管4与水平线的夹角不仅限于5°~35°，还可以是5°或5.1°或5.2°或5.3°……或34.9°或35°。

上述实施例1、2中的现有技术或常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，例如三坐标传动、打标器7原理等，故在此不再一一详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.自动打标机，包括支架(11)，支架(11)安置的工控机(2)，与工控机(2)连接的传动机构(1)，与传动机构(1)连接的打标器(7)，其特征在于：所述支架(11)上端一侧安置有传输管(4)，所述传输管(4)上方开口设置，所述支架(11)一侧的传输管(4)上方由左往右依次设有控制面板(3)、第二限位器(5)、机械手(6)、打标器(7)、第一限位器(10)，所述传输管(4)下方设有控制器(8)和长度检测器(9)，所述控制器(8)与第二限位器(5)位置对应，所述长度检测器(9)与第一限位器(10)位置对应；所述机械手(6)由控制气泵(601)和固定叉板(602)组成，所述控制气泵(601)侧面通过连接头与气管(102)连接，所述固定叉板(602)为矩形板，对称安装在控制气泵(601)下方，所述固定叉板(602)的弯曲角度为120°～160°，弯曲处内侧设有海绵块(604)，内侧上下两端设有橡胶板(603)；所述传动机构(1)通过连接臂与打标器(7)连接，所述打标器(7)上设有探头，所述传动机构(1)通过设有的电机(101)、气泵和丝杆实现打标器(7)X、Y、Z方向的移动；所述固定叉板(602)内侧上下两端设有的橡胶板(603)与海绵块(604)的厚度比为1:0.7～0.8，所述橡胶板(603)表面设有均布的圆形凸块，所述圆形凸块之间设有弧形凸块，所述橡胶板(603)内部开设有均布的阶梯孔，所述阶梯孔与圆形凸块同轴，所述阶梯孔内安置有形状对应的海绵塞(603a)；所述机械手各部件表面涂覆有防滑涂料，所述防滑涂料由以下成分及重量份组成：环氧树脂乳液60-84份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物3-6份、纳米二氧化硅10-15份、聚丙烯酸钠0.6-1.2份、氯化石蜡6-7份、润湿剂0.2-1份、分散剂1-5份、辛基酚聚氧乙烯醚0.6-0.9份、乙二胺0.1-0.5份、氧代双吩恶砒0.1-0.4份、丙二醇3-10份、水15-20份，环氧树脂乳液的固含量为65～74％，所述环氧树脂乳液与水的重量比为3～5.6：1；所述防滑涂料的制备方法为：将防滑涂料配方成分中的固体料粉碎后与其余物料加入反应釜中制备，反应温度为78摄氏度，充分搅拌10min后加入反应釜中物料重量2％的促进剂，继续搅拌得防滑涂料，保存即可。

2.根据权利要求1所述的自动打标机，其特征在于：所述传输管(4)为透明传输管，所述传输管(4)与支架(11)倾斜安装，所述传输管(4)与水平线的夹角为5°～35°，所述传输管(4)靠近控制面板(3)一端高度低于传输管(4)另一端。

3.根据权利要求1所述的自动打标机，其特征在于：所述传输管(4)表面分别设有与第一限位器(10)、第二限位器(5)的限位板对应的限位槽，所述限位板表面设有通孔。

4.根据权利要求1所述自动打标机，其特征在于：所述控制面板(3)分别与传动机构(1)、第二限位器(5)、机械手(6)、打标器(7)、控制器(8)、长度检测器(9)和第一限位器(10)连接。

5.根据权利要求1所述自动打标机的自动打标方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)测鱼类长度：每次打标是对同一类型同一规格的鱼进行打标，将选定种类的鱼放入传输管(4)，利用传输管(4)的安装斜度下滑，由第一限位器(10)限位，长度检测器(9)持续对需打标的鱼进行检测，长度检测器(9)检测鱼类长度、宽度和高度，并将数据传输到工控机(2)；

2)计算打标位置：工控机(2)内安装有根据每种鱼类确定打标位置计算的程序，工控机(2)通过设定的鱼类种类和长度、宽度、高度进行数据计算，并确定鱼的打标位置，具体为鱼类背鳍尾部下方或鱼类头部，具体位置根据鱼的种类选定，打标的线标为工字型外挂式线标或金属线码；

3)打标：取消第一限位器(10)限位，开启第二限位器(5)限位，通过计算数据和控制器(8)控制打标器(7)位置实现对鱼打标，打标器(7)的移动通过传动机构(1)配合打标器(7)上设有的探头进行X、Y、Z方向的位移，将打标器(7)移动到鱼需打标位置，鱼在游动到机械手(6)位置时，机械手(6)对鱼进行抓取，同时确定好打标位置的打标器对鱼进行打标，机械手(6)抓取鱼打标器(7)进行打标的过程在0.1s～0.5s之内完成，取消第二限位器(5)限位，鱼游出传输管(4)；

4)完成打标。

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