CN108993923B - 一种螃蟹分选系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种螃蟹分选系统，其特征在于：系统包括送料部、分拣部、控制部和气源部；本发明的优点在于相机拍照结合机器视觉处理软件，可以识别残体蟹、断腿蟹、少腿蟹等，采用并联机械臂环形工位的方式进行分选，设备体积小，效率高，适合门店使用；吸头式柔性抓取机构，根据螃蟹构造设计的吸头加柔性爪可以牢牢固定螃蟹并且不伤害螃蟹；称重传感器直接在并联机械臂大臂上，此技术利用动态称量原理，在运动中称量，不需要在重连过程中停止，从而节省了处理时间。提高了处理效率；控制系统，采用可视化多种工作参数的自定义设定的人机交互界面，有利于客户自行根据现实需要自定义设置，增加了设备的适用性。

Description

一种螃蟹分选系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及水产品分类设备，尤其涉及螃蟹分类装置。

背景技术

随着电控技术的发展，自动化的设备已经应用到各行各业，如螃蟹分类技术，就是利用自动化的称重和分选机构，将不同重量的螃蟹自动进行分类，以便商家以不同价格销售，如申请人早先申请的专利，专利申请号201610715147.8，专利名称《水产品规格筛选设备及其控制方法》，通过客户使用及反馈，该设备存在占用空间大，特别是分类细(分选种类多)时，整个设备尤为占用孔，此外也无法对残蟹进行筛选，难以满足用户准确细致分类的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种占用空间小、分类准确、并具有识别残蟹功能的系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种螃蟹分选系统，系统包括送料部、分拣部、控制部和气源部；

所述送料部设有通过支撑柱支撑的输送带，所述输送带末端通过支架固定有相机，所述相机采集其下方等待区内螃蟹的图像信息并输送至控制部；

所述分拣部设有由立柱固定的分拣盘和上支撑结构，所述上支撑结构位于分拣盘上方，所述分拣盘上设有一个等待区和多个分类孔，所述等待区位于输送带末端，拾取机构通过称重传感器固定在上支撑结构下方，所述称重传感器输出信号至控制部，所述拾取机构包括机械臂，以及固定机械臂底面用于吸取螃蟹的吸头，所述控制部输出驱动信号至机械臂；

所述气源部包括真空泵，所述真空泵通过软管连接吸头，所述软管上设有电磁阀，所述控制部输出驱动信号至电磁阀。

所述机械臂设有固定在称重传感器下方的连接盘体，所述连接盘体边缘每间隔120度夹角设有一个由转轴和轴座构成的动力关节，所述轴座固定在连接盘体上，每个所述转轴均与一个上臂的一端固接，三个所述上臂的另一端均通过从动关节与一个下臂一端连接，三个所述下臂的另一端均通过轴固定移动盘上，所述吸头固定在移动盘的下表面，每个所述动力关节配有一个电机，每个所述电机的输出轴上的齿轮均与相应动力关节的转轴上的齿轮链接，所述控制部输出驱动信号至每个电机。

所述移动盘的上表面固定有气管，所述软管与气管连通，所述气管通过泄压电磁阀与外界连通，所述控制部输送驱动信号至泄压电磁阀，所述吸头下表面设有环形的橡胶或硅胶垫，上表面通过弹簧连接在移动盘下表面，所述吸头上表面通过软质管道与气管连通。

所述气管内设有第一压力传感器，所述吸头下表面设有第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均输出信号至控制部。

所述分拣盘为圆形，所述分类孔和等待区围绕分拣盘周边设置，相邻的分类孔、相邻的分类孔和等待区之间设有隔板，每个所述分类孔下方均设有挂钩，所述挂钩上挂有用于盛放从相应分类孔落下螃蟹的袋子。

所述控制部包括总控处理中心、工业电脑上位机、并联机械臂控制系统、驱动器、显示屏和控制按键，所述称重传感器和控制按键输出信号至总控处理中心，所述相机和显示屏通过工业电脑上位机与总控处理中心通信，所述总控处理中心通过并联机械臂控制系统输出驱动信号至每个电机，所述总控处理中心通过驱动器驱动输送带、真空泵和电磁阀工作。

基于所述螃蟹分选系统的控制方法：

1)输送带持续运转，直至相机获取到螃蟹的图像信息，停止输送带；

2)相机将当前螃蟹的图像信息输送至控制部，控制部判断当前螃蟹是否为残蟹；

3)驱动三个电机工作使吸头位于螃蟹正上方，开启电磁阀；

4)向上抬起螃蟹，之后称重传感器将获取的螃蟹重量信息发送至控制部；

5)控制器驱动三个电机工作，根据当前螃蟹是否为残蟹以及重量信息将其运输到预设的分类孔上方；

6)关闭电磁阀，之后驱动三个电机使吸头返回初始位置；

7)返回1)。

所述3)中，当第二压力传感器的压力值大于设定值，则停止驱动电机同时开启电磁阀；所述5)中，若气管内第一压力传感器的压力值低于设定值，则报警。

所述6)关闭电磁阀同时开启泄压电磁阀，并在设定时候后关闭泄压电磁阀。

系统工作过程中，真空泵工作进入真空抽气状态达到预定压力值，真空泵自动停止，在后续工作过程中，随着真空度压力下降，达到低值限度时，真空泵再次启动，直至达到预定压力值，如此反复。

本发明的优点在于相机拍照结合机器视觉处理软件，可以识别残体蟹、断腿蟹、少腿蟹等，采用并联机械臂环形工位的方式进行分选，设备体积小，效率高，适合门店使用；吸头式柔性抓取机构，根据螃蟹构造设计的吸头加柔性爪可以牢牢固定螃蟹并且不伤害螃蟹；称重传感器直接在并联机械臂大臂上，此技术利用动态称量原理，在运动中称量，不需要在重连过程中停止，从而节省了处理时间。提高了处理效率；控制系统，采用可视化多种工作参数的自定义设定的人机交互界面，有利于客户自行根据现实需要自定义设置，增加了设备的适用性。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为螃蟹分选系统结构示意图；

图2为图1中送料部结构示意图；

图3为图1中分拣部框架示意图；

图4为图1中分拣部的拾取机构示意图；

图5为螃蟹分选系统控制原理图；

上述图中的标记均为：1、送料部；2、分拣部；3、控制部；4、气源部；101、输送带；102、相机；103、支架；104、支撑柱；201、立柱；202、分类孔；203、挂钩；204、等待区；205、隔板；206、上支撑结构；207、连接盘体；208、称重传感器；209、电机；210、上臂；211、动力关节；212、下臂；213、从动关节；214、气管；215、吸头；216、软管。

具体实施方式

如图1所示，螃蟹分选系统包括送料部1、分拣部2、控制部3和气源部4。

如图2所示，送料部1设有输送带101，输送带101通过支撑柱104水平固定，输送带101一端设有由输送带电机驱动的辊子，另一端设有从动辊子，两个辊子支撑输送带101运输螃蟹，输送带101末端通过支架103固定有相机102，相机102采集其斜下方(分拣盘的)等待区204内螃蟹的图像信息并输送至控制部3；

如图3所示，分拣部2是由立柱201固定的双层结构，一层为分拣盘，高度与输送带101相同，分拣盘上方为一层上支撑结构206，上支撑结构206用于固定拾取机构，分拣盘为圆形结构，水平固定，分拣盘上设有一个等待区204和多个分类孔202，分类孔202的数量可以根据需要设定，分类孔202优选圆形通孔，为了避免螃蟹落入错误的分类孔202，分类孔202和等待区204围绕分拣盘周边设置，且相邻的分类孔202、相邻的分类孔202和等待区204之间设有隔板205，分类孔202下方设有用于存放螃蟹的袋子(优选网袋)，可以在每个分类孔202下方设置一组挂钩203，通过挂钩203将袋子固定在每个分类孔202的下方，待袋子中螃蟹接近装满时，由人工把袋子取下更换新的袋子。等待区204与输送带101末端连接，即输送带101可以将螃蟹直接推送到等待区204。

拾取机构通过称重传感器208固定在上支撑结构206下方，称重传感器208输出信号至控制部3，拾取机构包括机械臂，以及固定机械臂底面用于吸取螃蟹的吸头215，吸头215为圆柱形管状结构，两端开口。如图4所示，机械臂采用蜘蛛爪形并联机械臂3D定位技术，控制部3输出驱动信号至机械臂，控制整个机械臂的工作。

机械臂设有固定在称重传感器208下方的连接盘体207，连接盘体207边缘每间隔120度夹角设有一个由转轴和轴座构成的动力关节211，轴座固定在连接盘体207上，转轴固定在轴座内，每个转轴上均设有齿轮，每个动力关节211配有一个电机209，电机209固定在连接盘体207上，每个电机209的输出轴上也设有齿轮，可以直接将电机209输出轴上的齿轮与转轴上的齿轮相互啮合，也可以通过一套齿轮传动部件，将电机209的扭矩输送至转轴上，从而通过电机209驱动转轴转动。

每个转轴均与一个上臂210的一端固接，三个上臂210的另一端均通过从动关节213与一个下臂212一端连接，从动关节213也可以采用转轴和轴座的结构，如转轴固定在上臂210，轴座固定在下臂212。三个下臂212的另一端均通过轴固定移动盘上，三个下臂212的固定位置位于移动盘边缘每间隔120度夹角的位置，下臂212与移动盘之间采用铰接关系。

移动盘的上表面固定有气管214，气管214为密封的管子，气管214设有一个开口，开口处并通过泄压电磁阀与外界连通，控制部3输送驱动信号至泄压电磁阀，可以保证可靠的卸下螃蟹。吸头215固定在移动盘的下表面，为了提高吸头215吸附能力的可靠性，吸头215下表面设有环形的橡胶或硅胶垫，可以克服蟹壳表面凹凸不平的状况；吸头215上表面通过弹簧连接在移动盘下表面，吸头215上表面通过软质管道与气管214连通，通过弹簧既能保证吸头215始终正对下方，也能够使吸头215倾斜一定角度，应付摆放不平整的螃蟹，此外，吸头215下表面设有第二压力传感器，第二压力传感器均输出信号至控制部3，第二压力传感器应用感应吸头215是否可靠的接触到螃蟹，同时也能避免压伤螃蟹，控制下压的力度，再配合弹簧，能够使得吸头215可靠、准确的压合在蟹壳上，保证拾取的可靠性。

气源部4包括真空泵，真空泵通过软管216连通气管214，软管216上设有电磁阀，控制部3输出驱动信号至电磁阀，使得吸头215产生负压，系统工作过程中，真空泵工作进入真空抽气状态达到预定压力值，真空泵自动停止，在后续工作过程中，随着真空度压力下降，达到低值限度时，真空泵再次启动，直至达到预定压力值，如此反复，预定压力值大于低值限度。为了监控吸头215吸取螃蟹后，是否发生脱落状况，在气管214内设有第一压力传感器，第一压力传感器均输出信号至控制部3，第一压力传感器用于感应吸附的压力，若拾取螃蟹的过程中压力过低，则存在表示螃蟹脱落。

如图5所示，控制部3包括总控处理中心、工业电脑上位机、并联机械臂控制系统、驱动器、显示屏和控制按键，称重传感器208和控制按键输出信号至总控处理中心，相机102和显示屏通过工业电脑上位机与总控处理中心通信，总控处理中心通过并联机械臂控制系统输出驱动信号至每个电机209，总控处理中心通过驱动器驱动输送带101、真空泵和电磁阀工作。

基于上述螃蟹分选系统的控制方法：

1)输送带101持续运转，直至相机102获取到螃蟹的图像信息，停止输送带101；

2)相机102将当前螃蟹的图像信息输送至控制部3，控制部3判断当前螃蟹是否为残蟹，即电脑进行机器视觉信息处理，判断螃蟹的完整性，并把信号传给总控处理中心；

3)驱动三个电机209工作使吸头215位于螃蟹正上方，开启电磁阀，当第二压力传感器的压力值大于设定值，则停止驱动电机209同时开启电磁阀；

4)向上抬起螃蟹，之后称重传感器208将获取的螃蟹重量信息发送至控制部3；

5)控制器驱动三个电机209工作，根据当前螃蟹是否为残蟹以及重量信息将其运输到预设的分类孔202上方，若气管214内第一压力传感器的压力值低于设定值，则报警；

6)关闭电磁阀，之后驱动三个电机209使吸头215返回初始位置；关闭电磁阀同时开启泄压电磁阀，并在设定时候后关闭泄压电磁阀；

7)返回1)。

重复七个过程，直至批次螃蟹分选完毕。点击触屏上停止按钮，输送带101停止；机械臂回零点位置；相机102关闭，真空泵停止，继而再关掉总闸，整个处理过程结束，系统进行清理干净，等待下次使用。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种螃蟹分选系统，其特征在于：系统包括送料部、分拣部、控制部和气源部；

所述送料部设有通过支撑柱支撑的输送带，所述输送带末端通过支架固定有相机，所述相机采集其下方等待区内螃蟹的图像信息并输送至控制部；

所述分拣部设有由立柱固定的分拣盘和上支撑结构，所述上支撑结构位于分拣盘上方，所述分拣盘上设有一个等待区和多个分类孔，所述等待区位于输送带末端，拾取机构通过称重传感器固定在上支撑结构下方，所述称重传感器输出信号至控制部，所述拾取机构包括机械臂，以及固定机械臂底面用于吸取螃蟹的吸头，所述控制部输出驱动信号至机械臂；

所述气源部包括真空泵，所述真空泵通过软管连接吸头，所述软管上设有电磁阀，所述控制部输出驱动信号至电磁阀；

所述机械臂设有固定在称重传感器下方的连接盘体，所述连接盘体边缘每间隔120度夹角设有一个由转轴和轴座构成的动力关节，所述轴座固定在连接盘体上，每个所述转轴均与一个上臂的一端固接，三个所述上臂的另一端均通过从动关节与一个下臂一端连接，三个所述下臂的另一端均通过轴固定移动盘上，所述吸头固定在移动盘的下表面，每个所述动力关节配有一个电机，每个所述电机的输出轴上的齿轮均与相应动力关节的转轴上的齿轮链接，所述控制部输出驱动信号至每个电机；

所述移动盘的上表面固定有气管，所述软管与气管连通，所述气管通过泄压电磁阀与外界连通，所述控制部输送驱动信号至泄压电磁阀，所述吸头下表面设有环形的橡胶或硅胶垫，上表面通过弹簧连接在移动盘下表面，所述吸头上表面通过软质管道与气管连通。

2.根据权利要求1所述的螃蟹分选系统，其特征在于：所述气管内设有第一压力传感器，所述吸头下表面设有第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均输出信号至控制部。

3.根据权利要求1或2 所述的螃蟹分选系统，其特征在于：所述分拣盘为圆形，所述分类孔和等待区围绕分拣盘周边设置，相邻的分类孔、相邻的分类孔和等待区之间设有隔板，每个所述分类孔下方均设有挂钩，所述挂钩上挂有用于盛放从相应分类孔落下螃蟹的袋子。

4.根据权利要求3所述的螃蟹分选系统，其特征在于：所述控制部包括总控处理中心、工业电脑上位机、并联机械臂控制系统、驱动器、显示屏和控制按键，所述称重传感器和控制按键输出信号至总控处理中心，所述相机和显示屏通过工业电脑上位机与总控处理中心通信，所述总控处理中心通过并联机械臂控制系统输出驱动信号至每个电机，所述总控处理中心通过驱动器驱动输送带、真空泵和电磁阀工作。

5.基于权利要求1-4中任一所述螃蟹分选系统的控制方法，其特征在于：

1）输送带持续运转，直至相机获取到螃蟹的图像信息，停止输送带；

2）相机将当前螃蟹的图像信息输送至控制部，控制部判断当前螃蟹是否为残蟹；

3）驱动三个电机工作使吸头位于螃蟹正上方，开启电磁阀；

4）向上抬起螃蟹，之后称重传感器将获取的螃蟹重量信息发送至控制部；

5）控制器驱动三个电机工作，根据当前螃蟹是否为残蟹以及重量信息将其运输到预设的分类孔上方；

6）关闭电磁阀，之后驱动三个电机使吸头返回初始位置；

7）返回1）。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述3）中，当第二压力传感器的压力值大于设定值，则停止驱动电机同时开启电磁阀；所述5）中，若气管内第一压力传感器的压力值低于设定值，则报警。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述6）关闭电磁阀同时开启泄压电磁阀，并在设定时候后关闭泄压电磁阀。

8.根据权利要求5、6或7所述的控制方法，其特征在于：系统工作过程中，真空泵工作进入真空抽气状态达到预定压力值，真空泵自动停止，在后续工作过程中，随着真空度压力下降，达到低值限度时，真空泵再次启动，直至达到预定压力值，如此反复。

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