CN108033063A - 一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备及方法 - Google Patents

一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其包括有机架，所述机架的前端设有来料输送口，所述来料输送口连接有来料传送机构，所述来料传送机构的上方设有第一机械手和相机，所述相机的镜头朝向所述来料传送机构，所述来料传送机构的后端设有出料传送机构，所述出料传送机构的上方设有第二机械手，所述出料传送机构上放置有料盒，所述设备包括有主控制器，所述来料传送机构、第一机械手、相机、出料传送机构和第二机械手分别电性连接于主控制器。本发明对食品包装杯无磨损，可有效避免卡料情况出现，兼容不同规格的杯装食品，可准确检测食品包装是否有破损，能有效降低设备故障率。

Description

一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备及方法
技术领域
本发明涉及杯装食品装盘设备，尤其涉及一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备及方法。
背景技术
现有技术中，市面上常见的杯装食品装盘设备，来料均为散乱、不同姿态，都须由振动盘将杯装食品摆正姿态，再由装盘机构拾取装盘。此种运用振动盘的摆正姿态的方式，易将食品包装杯磨损，导致外包装字样缺失、模糊，甚至包装破损，而且振动盘不易于清理，一旦卡料，很难处理；另外振动盘对不同规格的杯装食品通用性很差，且不能检测到来料是否有破损，不能保证装盘良率。例如，振动盘式的杯装食品装盘设备，主要结构组成为：振动盘、拾取装盘机构、输送线、托盘送料线、托盘送料机构等。该设备工作流程：人工倒料至振动盘，振动盘出料、托盘送料，拾取机构拾取、装盘，随输送线下流。实用效果：对倒料的破损食品无法识别，不能保证装盘良率，易磨损食品外包装，不易清理，有时会卡料，实用效果一般。由此可见，现有的杯装食品装盘设备存在易将食品包装杯磨损、卡料等情况，对不同规格的杯装食品通用性很差，不能检测来料是否有破损，无法保证装盘良率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种对食品包装杯无磨损、可有效避免卡料情况出现、兼容不同规格的杯装食品、可准确检测食品包装是否有破损、能有效降低设备故障率的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其包括有机架，所述机架的前端设有来料输送口，所述来料输送口连接有来料传送机构，所述来料传送机构的上方设有第一机械手和相机，所述相机的镜头朝向所述来料传送机构，所述来料传送机构的后端设有出料传送机构，所述出料传送机构的上方设有第二机械手，所述出料传送机构上放置有料盒，所述设备包括有主控制器，所述来料传送机构、第一机械手、相机、出料传送机构和第二机械手分别电性连接于主控制器，当杯装食品放入来料输送口后，利用来料传送机构将杯装食品传输至相机下方，所述相机对来料传送机构上的杯装食品拍照后上传至主控制器，所述主控制器控制第一机械手运动并将杯装食品调整至直立姿态，所述主控制器再控制第二机械手拾取调整姿态后的杯装食品并放置于料盒，利用所述出料传送机构将装满杯装食品的料盒向外输送。
优选地，所述出料传送机构的相邻处设有上料盒机构，所述上料盒机构上用于放置多个料盒，所述上料盒机构的上方设有第三机械手，所述第三机械手用于拾取上料盒机构中的料盒并放置于出料传送机构上。
优选地，所述相机为CCD相机。
优选地，所述第一机械手的后端设有对齐机构，所述对齐机构用于将来料传送机构上的至少三个杯装食品对齐摆放，以供所述第二机械手批量拾取杯装食品。
优选地，所述第一机械手的端部设有用于吸取杯装食品的第一气嘴，所述第二机械手的下端设有用于吸取杯装食品的第二气嘴，所述第三机械手的下端设有用于吸取料盒的第三气嘴。
优选地，所述机架上固定有支架，所述相机固定于支架的顶端。
优选地，所述来料输送口倾斜预设角度。
一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘方法，该方法基于一设备实现，所述设备包括有机架，所述机架的前端设有来料输送口，所述来料输送口连接有来料传送机构，所述来料传送机构的上方设有第一机械手和相机，所述相机的镜头朝向所述来料传送机构，所述来料传送机构的后端设有出料传送机构，所述出料传送机构的上方设有第二机械手，所述出料传送机构上放置有料盒，所述设备包括有主控制器，所述来料传送机构、第一机械手、相机、出料传送机构和第二机械手分别电性连接于主控制器，所述方法包括有如下步骤：步骤S1，将杯装食品放入来料输送口；步骤S2，所述来料传送机构将杯装食品传输至相机下方；步骤S3，所述相机对来料传送机构上的杯装食品拍照后上传至主控制器；步骤S4，所述主控制器对相机拍摄的照片进行处理，并根据处理结果而控制第一机械手运动，将杯装食品调整至直立姿态；步骤S5，所述主控制器控制第二机械手拾取调整姿态后的杯装食品并放置于料盒；步骤S6，所述出料传送机构将装满杯装食品的料盒向外输送。
优选地，所述出料传送机构的相邻处设有上料盒机构，所述上料盒机构上用于放置多个料盒，所述上料盒机构的上方设有第三机械手，所述第三机械手电性连接于主控制器，由所述主控制器控制第三机械手运动，令所述第三机械手拾取上料盒机构中的料盒并放置于出料传送机构上。
优选地，所述主控制器根据杯装食品的姿态设有三个等级，所述主控制器按照杯装食品的姿态等级顺序控制第一机械手依次拾取杯装食品，并将杯装食品调整至直立姿态。
本发明公开的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其工作过程为：首先，将杯装食品放入来料输送口，之后来料传送机构将杯装食品传输至相机下方，再利用相机对来料传送机构上的杯装食品拍照后上传至主控制器，所述主控制器对相机拍摄的照片进行处理，并根据处理结果而控制第一机械手运动，将杯装食品调整至直立姿态，接下来主控制器控制第二机械手拾取调整姿态后的杯装食品并放置于料盒，最后由出料传送机构将装满杯装食品的料盒向外输送。相比现有技术而言，本发明对食品包装杯无磨损，有效避免了卡料情况出现，可实现对不同规格杯装食品的兼容性，同时，本发明配备的视觉系统，能在识别位置和判别姿态的同时检测食品包装是否有破损，此外，通过增设视觉系统辅助检测，大大降低了设备整机的故障率，进而提高设备的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明自动装盘设备的立体图。
图2为本发明自动装盘设备的局部结构图一。
图3为本发明自动装盘设备的局部结构图二。
图4为三个姿态等级的杯装食品照片。
图5为相机拍摄的照片。
图6为杯装食品文字朝向调整前后的对比照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，结合图1至图3所示，其包括有机架1，所述机架1的前端设有来料输送口2，所述来料输送口2连接有来料传送机构3，所述来料传送机构3的上方设有第一机械手4和相机5，所述相机5的镜头朝向所述来料传送机构3，所述来料传送机构3的后端设有出料传送机构6，所述出料传送机构6的上方设有第二机械手7，所述出料传送机构6上放置有料盒8，所述设备包括有主控制器，所述来料传送机构3、第一机械手4、相机5、出料传送机构6和第二机械手7分别电性连接于主控制器，当杯装食品100放入来料输送口2后，利用来料传送机构3将杯装食品100传输至相机5下方，所述相机5对来料传送机构3上的杯装食品100拍照后上传至主控制器，所述主控制器控制第一机械手4运动并将杯装食品100调整至直立姿态，所述主控制器再控制第二机械手7拾取调整姿态后的杯装食品100并放置于料盒8，利用所述出料传送机构6将装满杯装食品100的料盒8向外输送。
上述自动装盘设备的工作过程为：首先，将杯装食品100放入来料输送口2，之后来料传送机构3将杯装食品100传输至相机5下方，再利用相机5对来料传送机构3上的杯装食品100拍照后上传至主控制器，所述主控制器对相机5拍摄的照片进行处理，并根据处理结果而控制第一机械手4运动，将杯装食品100调整至直立姿态，接下来主控制器控制第二机械手7拾取调整姿态后的杯装食品100并放置于料盒8，最后由出料传送机构6将装满杯装食品100的料盒8向外输送。相比现有技术而言，本发明对食品包装杯无磨损，有效避免了卡料情况出现，可实现对不同规格杯装食品的兼容性，同时，本发明配备的视觉系统，能在识别位置和判别姿态的同时检测食品包装是否有破损，此外，通过增设视觉系统辅助检测，大大降低了设备整机的故障率，进而提高设备的稳定性和可靠性。
本实施例采用自动放置料盒的机构，具体是指，所述出料传送机构6的相邻处设有上料盒机构9，所述上料盒机构9上用于放置多个料盒8，所述上料盒机构9的上方设有第三机械手10，所述第三机械手10用于拾取上料盒机构9中的料盒8并放置于出料传送机构6上。
为了实现批量拾取杯装食品100，所述第一机械手4的后端设有对齐机构11，所述对齐机构11用于将来料传送机构3上的至少三个杯装食品100对齐摆放，以供所述第二机械手7批量拾取杯装食品100。
关于拾取头的具体结构，所述第一机械手4的端部设有用于吸取杯装食品100的第一气嘴40，所述第二机械手7的下端设有用于吸取杯装食品100的第二气嘴70，所述第三机械手10的下端设有用于吸取料盒8的第三气嘴80。
作为一种优选方式，所述机架1上固定有支架12，所述相机5固定于支架12的顶端。为了保证所拍摄的照片满足工业要求，所述相机5为CCD相机。
为了便于放料，使得杯装食品100自然滑至来料传送机构3，本实施例中，所述来料输送口2倾斜预设角度。
为了更好地描述本发明的技术方案，本发明还公开了一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘方法，该方法基于一设备实现，所述设备包括有机架1，所述机架1的前端设有来料输送口2，所述来料输送口2连接有来料传送机构3，所述来料传送机构3的上方设有第一机械手4和相机5，所述相机5的镜头朝向所述来料传送机构3，所述来料传送机构3的后端设有出料传送机构6，所述出料传送机构6的上方设有第二机械手7，所述出料传送机构6上放置有料盒8，所述设备包括有主控制器，所述来料传送机构3、第一机械手4、相机5、出料传送机构6和第二机械手7分别电性连接于主控制器，所述方法包括有如下步骤：
步骤S1，将杯装食品100放入来料输送口2；
步骤S2，所述来料传送机构3将杯装食品100传输至相机5下方；
步骤S3，所述相机5对来料传送机构3上的杯装食品100拍照后上传至主控制器；
步骤S4，所述主控制器对相机5拍摄的照片进行处理，并根据处理结果而控制第一机械手4运动，将杯装食品100调整至直立姿态；
步骤S5，所述主控制器控制第二机械手7拾取调整姿态后的杯装食品100并放置于料盒8；
步骤S6，所述出料传送机构6将装满杯装食品100的料盒8向外输送。
上述方法中，采用人工倒料的方式，来料输送线将食品输送至视觉系统视野内，视觉系统进行拍照，将照片发送给计算机，识别食品位置和姿态，并发送信号指令机器人抓料放置于食品定位区，食品定位区上方的视觉系统识别食品字样朝向，将照片发送给计算机，做出相应的转角补偿，指令定位转台矫正朝向。而后装盘机器人抓取食品执行装盘，托盘由托盘送料机构和托盘定位机构预先送至装盘输送线上并定位，满盘后向后端输送。
关于料盒的取放控制，本实施例中，所述出料传送机构6的相邻处设有上料盒机构9，所述上料盒机构9上用于放置多个料盒8，所述上料盒机构9的上方设有第三机械手10，所述第三机械手10电性连接于主控制器，由所述主控制器控制第三机械手10运动，令所述第三机械手10拾取上料盒机构9中的料盒8并放置于出料传送机构6上。
作为一种优选方式，所述主控制器根据杯装食品100的姿态设有三个等级，所述主控制器按照杯装食品100的姿态等级顺序控制第一机械手4依次拾取杯装食品100，并将杯装食品100调整至直立姿态。其中，所述主控制器对应杯装食品100的每个姿态设置有相应的运动轨迹，通过调用相应的运动轨迹，使得第一机械手4能够快速、准确地将杯装食品100调整至直立姿态。
实际应用中，请参照图4、图5和图6，姿态判别过程中：杯装食品在输送线上有多种姿态，可将其分为图4所示的A、B、C3种姿态等级，预先将这三种姿态的图片记入视觉识别的数据库，由计算机对视觉系统传来的照片和数据库进行比对，识别出图5所示照片内的各种姿态，控制第一机械手优先拾取A等姿态的食品，其次拾取B等，再次拾取C等。矫正朝向时：如图6所示，类似地，计算机将照片和数据库进行比对，判别并作出位置补偿指令，进而调整杯装食品的文字朝向。
本发明公开的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备及方法，其适用于市面上常见的各种中小型杯装食品的自动装盘工作，对食品包装无损伤、不卡料、易清洁，具有很好的通用性，通过配备视觉系统辅助检测，大大降低了食品装盘的不良率，有效提高了生产质量和生产效率。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其特征在于，包括有机架(1)，所述机架(1)的前端设有来料输送口(2)，所述来料输送口(2)连接有来料传送机构(3)，所述来料传送机构(3)的上方设有第一机械手(4)和相机(5)，所述相机(5)的镜头朝向所述来料传送机构(3)，所述来料传送机构(3)的后端设有出料传送机构(6)，所述出料传送机构(6)的上方设有第二机械手(7)，所述出料传送机构(6)上放置有料盒(8)，所述设备包括有主控制器，所述来料传送机构(3)、第一机械手(4)、相机(5)、出料传送机构(6)和第二机械手(7)分别电性连接于主控制器，当杯装食品(100)放入来料输送口(2)后，利用来料传送机构(3)将杯装食品(100)传输至相机(5)下方，所述相机(5)对来料传送机构(3)上的杯装食品(100)拍照后上传至主控制器，所述主控制器控制第一机械手(4)运动并将杯装食品(100)调整至直立姿态，所述主控制器再控制第二机械手(7)拾取调整姿态后的杯装食品(100)并放置于料盒(8)，利用所述出料传送机构(6)将装满杯装食品(100)的料盒(8)向外输送。
2.如权利要求1所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其特征在于，所述出料传送机构(6)的相邻处设有上料盒机构(9)，所述上料盒机构(9)上用于放置多个料盒(8)，所述上料盒机构(9)的上方设有第三机械手(10)，所述第三机械手(10)用于拾取上料盒机构(9)中的料盒(8)并放置于出料传送机构(6)上。
3.如权利要求1所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其特征在于，所述相机(5)为CCD相机。
4.如权利要求1所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其特征在于，所述第一机械手(4)的后端设有对齐机构(11)，所述对齐机构(11)用于将来料传送机构(3)上的至少三个杯装食品(100)对齐摆放，以供所述第二机械手(7)批量拾取杯装食品(100)。
5.如权利要求2所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其特征在于，所述第一机械手(4)的端部设有用于吸取杯装食品(100)的第一气嘴(40)，所述第二机械手(7)的下端设有用于吸取杯装食品(100)的第二气嘴(70)，所述第三机械手(10)的下端设有用于吸取料盒(8)的第三气嘴(80)。
6.如权利要求1所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其特征在于，所述机架(1)上固定有支架(12)，所述相机(5)固定于支架(12)的顶端。
7.如权利要求1所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘设备，其特征在于，所述来料输送口(2)倾斜预设角度。
8.一种基于视觉系统的杯装食品自动装盘方法，其特征在于，该方法基于一设备实现，所述设备包括有机架(1)，所述机架(1)的前端设有来料输送口(2)，所述来料输送口(2)连接有来料传送机构(3)，所述来料传送机构(3)的上方设有第一机械手(4)和相机(5)，所述相机(5)的镜头朝向所述来料传送机构(3)，所述来料传送机构(3)的后端设有出料传送机构(6)，所述出料传送机构(6)的上方设有第二机械手(7)，所述出料传送机构(6)上放置有料盒(8)，所述设备包括有主控制器，所述来料传送机构(3)、第一机械手(4)、相机(5)、出料传送机构(6)和第二机械手(7)分别电性连接于主控制器，所述方法包括有如下步骤：
步骤S1，将杯装食品(100)放入来料输送口(2)；
步骤S2，所述来料传送机构(3)将杯装食品(100)传输至相机(5)下方；
步骤S3，所述相机(5)对来料传送机构(3)上的杯装食品(100)拍照后上传至主控制器；
步骤S4，所述主控制器对相机(5)拍摄的照片进行处理，并根据处理结果而控制第一机械手(4)运动，将杯装食品(100)调整至直立姿态；
步骤S5，所述主控制器控制第二机械手(7)拾取调整姿态后的杯装食品(100)并放置于料盒(8)；
步骤S6，所述出料传送机构(6)将装满杯装食品(100)的料盒(8)向外输送。
9.如权利要求8所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘方法，其特征在于，所述出料传送机构(6)的相邻处设有上料盒机构(9)，所述上料盒机构(9)上用于放置多个料盒(8)，所述上料盒机构(9)的上方设有第三机械手(10)，所述第三机械手(10)电性连接于主控制器，由所述主控制器控制第三机械手(10)运动，令所述第三机械手(10)拾取上料盒机构(9)中的料盒(8)并放置于出料传送机构(6)上。
10.如权利要求8所述的基于视觉系统的杯装食品自动装盘方法，其特征在于，所述主控制器根据杯装食品(100)的姿态设有三个等级，所述主控制器按照杯装食品(100)的姿态等级顺序控制第一机械手(4)依次拾取杯装食品(100)，并将杯装食品(100)调整至直立姿态。
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