CN110402997A - 一种虾线自动去除装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设计领域,涉及一种虾线的自动去除装置及其使用方法。该装置基于检测装置、载物系统以及进给系统完成对虾线的自动去除。首先将虾在载物系统上定位夹紧,然后在强光的照射下,利用微型摄像头拍照,识别出虾线的位置,组合刀具按照生成的刀具轨迹进行开背,同时将虾线自动吸出来。本发明采用柔性装夹方式对虾进行定位夹紧,能够适应不同形状大小的虾。通过强光灯照射,更容易捕捉到虾线位置。对组合刀具进行优化设计,改善虾线吸出过程的受力方向,使虾线更容易被吸出来,同时具有防堵塞功能。
Description
技术领域
本发明属于机械设计领域,涉及一种虾线自动去除装置及其使用方法。
背景技术
虾是一种即营养又美味的食材,受到许多人的喜爱。而虾线是虾的肠道,可能含有泥沙、细菌以及少量的重金属,影响食用口感的同时,卫生得不到保证。而且虾线呈灰黑色,与白色的虾肉形成鲜明的对比,破坏了虾的美观,影响人们的食欲。然而,为了减少成本,保持虾的完整性,许多餐厅都没有进行虾线去除处理。随着人们对食物品质的追求越来越高,去除虾线会越来越受到重视。
目前,采用手工借助牙签或刀具等辅助工具去除虾线是最主要的方法。但是该方法需要耗费大量的人力,且效率低,不符合智能化的发展要求。现有的技术中也存在一些专门的虾线去除设备。例如授权公告号为CN107960444A的专利,首先利用圆盘切刀在虾的背部划一道口,接着采用清扫滚刷将虾线刷出来。该方法能够利用机械结构实现对虾线进行去除,极大的减少了工人的劳动强度,但是,虾的大小及初始位置不同,有可能导致过切或少切的现象,缺乏可靠的检测手段确保虾线去除干净。授权公告号CN204104649U的专利能够自动去除虾线,但是直接采用钢针将虾线挑出来,很容易将虾线挑断,导致虾线去除不彻底。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提出一种虾线去除装置。本发明基于检测装置、载物系统以及进给系统完成对虾线的自动去除。首先待处理的虾在载物系统上进行定位夹紧,之后在强光的作用下采用拍照识别方法捕捉虾线位置信息,控制器根据位置信息生成刀具轨迹,组合刀具按照轨迹进行开背,之后采用“吸”的方式实现虾线的自动去除。
为了达到上述目的,本发明的技术方案为:
一种虾线自动去除装置,包括检测装置、载物系统以及进给系统。
所述的检测装置包括微型摄像头4、强光灯7以及控制器。所述的微型摄像头4置于夹紧板A3中,用于对虾5进行拍照,之后将照片传送到控制器。所述的强光灯7置于夹紧板B8上,强光灯7和微型摄像头4随夹紧板移动。由于虾肉和虾线13的透光率不同,待处理的虾5在强光灯7的照射下,虾线13的位置更容易被微型摄像头4捕捉。所述控制器与进给系统连接,把传输来的图片处理后生成刀具运动轨迹,进而转化为自动进给系统的动作指令,并发送给进给系统。
所述载物系统包括载物基座11、气动泵10、滑动机构9、环形定位元件6以及夹紧机构,载物系统主要用于虾5的定位。所述的载物基座11可沿X、Y方向进行移动。所述的气动泵10、滑动机构9以及环形定位元件6都安装在载物基座11上。所述的气动泵10带有一个可伸缩的导杆,导杆与滑动机构9相连接,通过气动泵10带动滑动机构9实现X方向移动。所述的滑动机构9上通过弹簧连接有一对电磁铁,通电情况下电磁铁会夹紧虾尾14。所述的环形定位元件6由外壳16、柔性薄膜17以及压力传感器组成,可绕轴线旋转。所述的外壳16侧面有通气孔18,柔性薄膜17与外壳16粘接,压力传感器的压力应变片15置于外壳16与柔性薄膜17之间。当没有放置虾5时,柔性薄膜17处于松弛状态,当传感器感测到虾5的插入时,传感器向空气泵发送信号,空气泵通过通气孔18向环形定位元件6通气,使柔性薄膜17膨胀并夹紧虾头12。所述的夹紧机构由微型气缸以及两个夹紧板A、B组成。所述的夹紧板置于待处理的虾5的两侧,与微型气缸相连,在微型气缸的作用下可以在Y方向上把虾5夹紧。
所述的载物系统在对虾进行定位过程中,存在的主要问题是:1)由于组合刀具2只存在X、Z方向的移动,不存在Y方向的转动,而虾5自然状态通常呈弯曲状,受刀具移动方向的限制,当虾线13与Z方向呈负角度(θ<0)时,无法对虾背进行切割。2)定位时应确保虾5处于直立状态。若虾5处于倾斜会导致之后生成的刀具轨迹在Z方向上产生误差,而且会导致虾5的中心线与刀具不在同一平面。针对以上问题,采用如下定位方案:首先使用者将虾头12插入环形定位元件6中,并转动环形定位元件6使得虾尾14处于滑动元件的两电磁铁之间,停止转动,此时环形定位元件6夹紧虾头12,同时滑动装置通电夹紧虾尾14,当虾头12和虾尾14被夹紧时,气动泵10推动滑动机构9移动,使虾5受到X方向的拉紧力,直到虾5处于绷直状态,从而实现对虾5的矫直,此时虾5处于直立状态,虾5的曲率半径增大,不会出现θ小于零的情况,保证刀具能够按照轨迹进行虾5的开背操作。
所述的进给系统包括接收器、进给机构、组合刀具2、供气装置1以及气压检测装置。所述的接收器与进给机构连接,接收由控制器传来的动作指令控制进给机构移动。所述的进给机构可实现X、Y、Z方向的移动。所述的组合刀具2包括刀柄20、刀片19、导气管22、开关A23、开关B26、压板25、弹簧24。所述的刀片19安装在刀柄20上,用于切开虾背,使虾线13暴露出来,且具有可更换性。所述的刀柄20上设有卡槽,用于刀片19的安装。刀柄20上开有导气孔21,虾线13沿导气孔21被吸出。导气孔21末端与X正方向成锐角,使沿着X方向的分力较大,而Z方向的分力较小,虾线13在被吸出的过程中不易产生拉断现象。此外,导气孔21末端为锥形截面,出口较小,既能增加出口吸力,也便于将刀柄20伸入虾背内。所述的导气管22的两端分别与刀柄20和压板25连接,提供气体流动通道。所述的压板25安装在刀柄20上,当导气孔21末端被堵住时,可以将已经吸入的虾线13夹紧,防止将吸入的虾线13全部吹出后,难以找到虾线13末端重新吸入。所述的压板25上设有通孔,作为气体流动通道。所述的弹簧24与刀柄20和压板25连接,用于压板25夹紧虾线13后的复位。所述的开关A23和开关B26分别控制刀柄20导气孔21和压板25通孔的关闭或开通。所述的供气装置1与组合刀具2相通,可以提供可控的吸力和吹力。正常去除虾线13时,供气装置1提供吸力将虾线13吸入刀柄20。由于虾肉、虾壳等堵塞物27可能使导气管22堵塞。此时,供气装置1提供吹力,使导气孔21疏通。所述的气压检测装置与刀柄20上的导气孔21相连通,可以检测气压,将气压信号传给控制器,控制器控制供气装置1提供吸力或吹力,同时控制开关A23和开关B26的通断。
一种虾线自动去除装置的使用方法,包括以下步骤:
步骤1:把待处理的虾5插入环形定位元件6中,然后转动环形定位元件6,使得虾尾14处于滑动机构9上两电磁铁之间,停止转动,此时环形定位元件6夹紧虾头12,同时电磁铁通电夹紧虾尾14。当虾头12和虾尾14被夹紧时,气动泵10推动滑动机构9移动,使虾5受到X方向的拉紧力,直到虾5处于绷直状态,从而实现对虾5的矫直,此时完成虾5的定位过程。
步骤2:控制X方向导轨,使虾5移动至夹紧机构中央,接着夹紧板A3和夹紧板B8在微型气缸的作用下把虾5进行夹紧,完成虾5的夹紧过程。
步骤3:处于夹紧板A3中的强光灯7开启,微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器,控制器根据图片识别虾线13位置,然后设定刀具轨迹(沿着虾线13上轮廓)。之后强光灯7和微型摄像头4关闭。
步骤4:组合刀具2按照步骤3中的刀具轨迹进行运动,同时供气装置1开始工作,提供吸力使得刀具在完成移动时,虾线13被“吸”出,完成虾线13的去除。
步骤5:当刀柄20上的导气孔21堵塞时,气压检测装置检测的气压达到设定值,气压信号发送给控制器,控制开关A23和开关B26同时闭合,组合刀具2停止运动,供气装置1吹气,使压板25将导气孔21内的虾线13夹紧,防止虾线13被吹出。然后开关B26打开,气体从导气孔21上部分经过导气管22,进入压板25上的通孔,最后进入导气管22末端,通过吹气,将堵在导气管22的堵塞物27吹走,使导气管22畅通。然后开关A23打开,开关B26闭合,在弹簧24的作用下使压板25复位。然后重新执行进行步骤4的操作。
步骤6:处于夹紧板A3的强光灯7再次开启,微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器,控制器识别虾线13是否完全清除,若完全清除则进行下一个虾5的处理,否则重复步骤3至步骤5直到虾线13完成清除。
本发明的有益效果为:
(1)检测装置采用强光照射虾,利用虾肉与虾线的透光率不同,使微型摄像头更容易捕捉到虾线。
(2)利用气体使柔性薄膜膨胀,将虾头夹紧的柔性装夹方式,能够适应不同形状和大小的虾,而且夹紧可靠。
(3)设计刀柄导气孔末端与X正方向的夹角为锐角,使沿着X方向的分力较大,而Z方向的分力较小,虾线在被吸出的过程中不易产生拉断现象。
(4)组合刀具具有防堵塞的功能。当刀柄上的导气孔被堵塞物堵住时,能够自动将堵塞物吹出,使导气管畅通,同时保证虾线不被吹出。
(5)该装置能够自动去除虾线,加工效率高。能够通过识别系统,确定虾线是否去除干净,保证去除虾线的可靠性。
附图说明
图1为本发明整体装置图;
图2为切除角度示意图;(a)为易切到情况(θ>0);(b)为难切到情况(θ<0);
图3为虾头夹紧原理示意图;(a)为夹紧前;(b)为夹紧后;
图4为定位示意图;(a)为定位前;(b)为定位后;
图5清除堵塞示意图;其中,(a)为正常去除虾线图;(b)为导气管堵塞图;(c)为采用吹气夹紧虾线图;(d)为清除堵塞物。
图中:1供气装置;2组合刀具;3夹紧板A;4微型摄像头;5虾;6环形定位元件;7强光灯;8夹紧板B;9滑动机构;10气动泵;11载物基座;12虾头;13虾线;14虾尾;15压电应变片;16外壳;17柔性薄膜;18通气孔;19刀片;20刀柄;21导气孔;22导气管;23开关A;24弹簧;25压板;26开关B;27堵塞物。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种虾线自动去除装置,包括检测装置、载物系统以及进给系统。
所述的检测装置包括微型摄像头4、强光灯7以及控制器。所述的微型摄像头4置于夹紧板A3中,强光灯7置于夹紧板B8上,强光灯7和微型摄像头4随夹紧板移动。所述的微型摄像头4对虾5进行拍照,之后将照片传送到控制器。由于虾肉和虾线13的透光率不同,待处理的虾5在强光灯7的照射下,虾线13的位置更容易被微型摄像头4捕捉。所述控制器与进给系统连接,把传输来的图片处理后生成刀具运动轨迹,进而转化为自动进给系统的动作指令,并发送给进给系统。
所述载物系统包括载物基座11、气动泵10、滑动机构9、环形定位元件6以及夹紧机构。所述的载物基座11可沿X、Y方向进行移动。所述的气动泵10、滑动机构9以及环形定位元件6都安装在载物基座11上。所述的气动泵10带有一个可伸缩的导杆,导杆与滑动机构9相连接,通过气动泵10带动滑动机构9实现X方向移动。所述的滑动机构9上通过弹簧连接有一对电磁铁,通电情况下电磁铁会夹紧虾尾14。所述的环形定位元件6由外壳16、柔性薄膜17以及压力传感器组成,可绕轴线旋转。所述的外壳16侧面有通气孔18,柔性薄膜17与外壳16粘接,压力传感器的压力应变片15置于外壳16与柔性薄膜17之间。当没有放置虾5时,柔性薄膜17处于松弛状态,当传感器感测到虾5的插入时,传感器向空气泵发送信号,空气泵通过通气孔18向环形定位元件6通气,使柔性薄膜17膨胀并夹紧虾头12。所述的夹紧机构由微型气缸以及夹紧板组成。所述的夹紧板置于待处理的虾5的两侧,与微型气缸相连,在微型气缸的作用下可以在Y方向上把虾5夹紧。所述的载物系统主要用于虾5的定位,在定位过程中的主要问题是:1、由于组合刀具2只存在X、Z方向的移动,不存在Y方向的转动,而虾5自然状态通常呈弯曲状,受刀具移动方向的限制,当虾线13与Z方向呈负角度(θ<0)时,无法对虾背进行切割。2、定位时应确保虾5处于直立状态。若虾5处于倾斜会导致之后生成的刀具轨迹在Z方向上产生误差,而且会导致虾5的中心线与刀具不在同一平面。针对以上问题,采用如下定位方案:首先使用者将虾头12插入环形定位元件6中,并转动环形定位元件6使得虾尾14处于滑动元件的两电磁铁之间,停止转动,此时环形定位元件6夹紧虾头12,同时滑动装置通电夹紧虾尾14,当虾头12和虾尾14被夹紧时,气动泵10推动滑动机构9移动,使虾5受到X方向的拉紧力,直到虾5处于绷直状态,从而实现对虾5的矫直,此时虾5处于直立状态,虾5的曲率半径增大,不会出现θ小于零的情况,保证刀具能够按照轨迹进行虾5的开背操作。
所述的进给系统包括接收器、进给机构、组合刀具2、供气装置1以及气压检测装置。所述的接收器与进给机构连接,接收由控制器传来的动作指令控制进给机构移动。所述的进给机构可实现X、Y、Z方向的移动。所述的组合刀具2由刀柄20、刀片19、导气管22、开关A23、开关B26、压板25、弹簧24组成。所述的刀片19安装在刀柄20上,用于切开虾背,使虾线13暴露出来,且具有可更换性。所述的刀柄20上设有卡槽,用于刀片19的安装。刀柄20上开有导气孔21,虾线13沿导气孔21被吸出。导气孔21末端与X正方向成锐角,使沿着X方向的分力较大,而Z方向的分力较小,虾线13在被吸出的过程中不易产生拉断现象。此外,导气孔21末端为锥形截面,出口较小,既能增加出口吸力,也便于将刀柄20伸入虾背内。所述的导气管22的两端分别与刀柄20和压板25连接,提供气体流动通道。所述的压板25安装在刀柄20上,当导气孔21末端被堵住时,可以将已经吸入的虾线13夹紧,防止将吸入的虾线13全部吹出后,难以找到虾线13末端重新吸入。所述的压板25上设有通孔,作为气体流动通道。所述的弹簧24与刀柄20和压板25连接,用于压板25夹紧虾线13后的复位。所述的开关A23和开关B26分别控制刀柄20导气孔21和压板25通孔的关闭或开通。所述的供气装置1与组合刀具2相通,可以提供可控的吸力和吹力。正常去除虾线13时,供气装置1提供吸力将虾线13吸入刀柄20。由于虾肉、虾壳等堵塞物27可能使导气管22堵塞。此时,供气装置1提供吹力,使导气孔21疏通。所述的气压检测装置与刀柄20上的导气孔21相连通,可以检测气压,将气压信号传给控制器,控制器控制供气装置1提供吸力或吹力,同时控制开关A23和开关B26的通断。
一种虾线自动去除装置的使用方法,包括以下步骤:
步骤1:把待处理的虾5插入环形定位元件6中,并夹紧虾头12。然后转动环形定位元件6,使得虾尾14处于滑动机构9上两电磁铁之间,同时电磁铁通电夹紧虾尾14。之后气动泵10推动滑动机构9移动,使虾5受到X方向的拉紧力,直到虾5处于绷直状态,从而实现对虾5的矫直,此时完成虾5的定位过程;
步骤2:控制X方向导轨,使虾5移动至夹紧机构中央,接着夹紧板A3和夹紧板B8在微型气缸的作用下把虾5进行夹紧,完成虾5的夹紧过程。
步骤3:处于夹紧板A3中的强光灯7开启,微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器,控制器根据图片识别虾线13位置,然后设定刀具轨迹(沿着虾线13上轮廓)。之后强光灯7和微型摄像头4关闭。
步骤4:组合刀具2按照步骤3中的刀具轨迹进行运动,同时供气装置1开始工作,提供吸力使得刀具在完成移动时,虾线13被“吸”出,完成虾线13的去除。
步骤5:当刀柄20上的导气孔21堵塞时,气压检测装置检测的气压达到设定值,气压信号发送给控制器,控制开关A23和开关B26同时闭合,组合刀具2停止运动,供气装置1吹气,使压板25将导气孔21内的虾线13夹紧,防止虾线13被吹出。然后开关B26打开,气体从导气孔21上部分经过导气管22,进入压板25上的通孔,最后进入导气管22末端,通过吹气,将堵在导气管22的堵塞物27吹走,使导气管22畅通。然后开关A23打开,开关B26闭合,在弹簧24的作用下使压板25复位。然后重新执行进行步骤4的操作。
步骤6:处于夹紧板A3的强光灯7再次开启,微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器,控制器识别虾线13是否完全清除,若完全清除则进行下一个虾5的处理,否则重复步骤3至步骤5直到虾线13完成清除。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种虾线自动去除装置,其特征在于,包括检测装置、载物系统以及进给系统;
所述的检测装置包括微型摄像头(4)、强光灯(7)以及控制器;所述的微型摄像头(4)置于夹紧板A(3)中,用于对虾(5)进行拍照,并将照片传送到控制器;所述的强光灯(7)置于夹紧板B8上,强光灯(7)和微型摄像头(4)随夹紧板移动;所述控制器与进给系统连接,控制器将传输来的图片处理后生成刀具运动轨迹,进而转化为自动进给系统的动作指令,并发送给进给系统;
所述载物系统用于虾(5)的定位,包括载物基座(11)、气动泵(10)、滑动机构(9)、环形定位元件(6)以及夹紧机构;所述的载物基座(11)可沿X、Y方向移动,其上安装气动泵(10)、滑动机构(9)、环形定位元件(6);所述的气动泵(10)通过可伸缩导杆与滑动机构(9)连接,带动滑动机构(9)实现X方向移动;所述的滑动机构(9)上通过弹簧连接一对电磁铁,通电情况下电磁铁会夹紧虾尾(14);所述的环形定位元件(6)包括外壳(16)、柔性薄膜(17)、压力传感器,可绕轴线旋转;所述的外壳(16)侧面有通气孔(18),柔性薄膜(17)与外壳(16)粘接,压力传感器的压力应变片(15)置于外壳(16)与柔性薄膜(17)之间:当没有放置虾(5)时,柔性薄膜(17)处于松弛状态,当传感器感测到虾(5)插入时,传感器向空气泵发送信号,空气泵通过通气孔(18)向环形定位元件(6)通气,使柔性薄膜(17)膨胀并夹紧虾头(12);所述的夹紧机构包括微型气缸及与微型气缸相连的夹紧板A(3)、B8,夹紧板置于待处理的虾(5)的两侧,在微型气缸的作用下在Y方向上把虾(5)夹紧;
所述的进给系统包括接收器、进给机构、组合刀具(2)、供气装置(1)及气压检测装置;所述的接收器与进给机构连接,进给机构可实现X、Y、Z方向的移动;所述的组合刀具(2)包括刀柄(20)、刀片(19)、导气管(22)、开关A(23)、开关B(26)、压板(25)、弹簧(24);所述刀片(19)安装在刀柄(20)上,用于切开虾背使虾线(13)暴露;所述刀柄(20)上开有导气孔(21),虾线(13)沿导气孔(21)被吸出;所述的导气管(22)的两端分别与刀柄(20)和压板(25)连接,提供气体流动通道;所述的压板(25)安装在刀柄(20)上,当导气孔(21)末端被堵住时,用于夹紧已经吸入的虾线(13);所述的压板(25)上设有用于气体流动的通孔;所述的弹簧(24)与刀柄(20)和压板(25)连接,用于压板(25)夹紧虾线(13)后的复位;所述的开关A(23)和开关B(26)分别控制刀柄(20)导气孔(21)和压板(25)通孔的关闭或开通;所述的供气装置(1)与组合刀具(2)相通,用于提供可控的吸力和吹力;所述的气压检测装置与刀柄(20)上的导气孔(21)相连通,将气压信号传给控制器,控制器控制供气装置(1)提供吸力或吹力,同时控制开关A(23)和开关B(26)的通断。
2.根据权利要求1所述的一种虾线自动去除装置,其特征在于,所述的刀柄(20)上设有卡槽,用于安装刀片(19),且刀片(19)具有可更换性。
3.据权利要求1或2所述的一种虾线自动去除装置,其特征在于,所述的导气孔(21)末端与X正方向成锐角,使沿着X方向的分力较大,Z方向的分力较小,保证虾线(13)在被吸出的过程中不易产生拉断现象;另外,导气孔(21)末端为锥形截面,用于增加出口吸力,便于将刀柄(20)伸入虾背内。
4.一种权利要求1-3任一所述的虾线自动去除装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:把待处理的虾(5)插入环形定位元件(6)中,转动环形定位元件(6),使得虾尾(14)处于滑动机构(9)上两电磁铁之间,停止转动,此时环形定位元件(6)夹紧虾头(12),同时电磁铁通电夹紧虾尾(14);当虾头(12)和虾尾(14)被夹紧时,气动泵(10)推动滑动机构(9)移动,使虾(5)受到X方向的拉紧力,直到虾(5)处于绷直状态,实现对虾(5)的矫直,完成虾(5)的定位过程;
步骤2:控制X方向导轨,使虾(5)移动至夹紧机构中央,接着夹紧板A(3)和夹紧板B8在微型气缸的作用下把虾(5)进行夹紧,完成虾(5)的夹紧过程;
步骤3:处于夹紧板A(3)中的强光灯(7)开启,微型摄像头(4)拍照并把照片传送给控制器,控制器根据图片识别虾线(13)位置,然后设定刀具轨迹;之后强光灯(7)和微型摄像头(4)关闭;
步骤4:组合刀具(2)按照步骤3中的刀具轨迹进行运动,同时供气装置(1)开始工作,提供吸力使得刀具在完成移动时,虾线(13)被“吸”出,完成虾线(13)的去除;
步骤5:当刀柄(20)上的导气孔(21)堵塞时,气压检测装置检测的气压达到设定值,气压信号发送给控制器,控制开关A(23)和开关B(26)同时闭合,组合刀具(2)停止运动,供气装置(1)吹气,使压板(25)将导气孔(21)内的虾线(13)夹紧,防止虾线(13)被吹出;再打开开关B(26),进行吹气,气体从导气孔(21)上部分经过导气管(22)、压板(25)通孔后进入导气管(22)末端,将堵在导气管(22)的堵塞物(27)吹走,使导气管(22)畅通;然后开打开关A(23),闭合开关B(26),在弹簧(24)的作用下使压板(25)复位;最后重新执行进行步骤4的操作;
步骤6:处于夹紧板A(3)的强光灯(7)再次开启,微型摄像头(4)进行拍照并把照片传送给控制器,控制器识别虾线(13)是否完全清除,若完全清除则进行下一个虾(5)的处理,否则重复步骤3至步骤5直到虾线(13)完成清除。
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