CN111418641B - 一种虾线的自动去除方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种虾线的自动去除方法及装置属于机械设计领域。装置包括运输系统、自动拉取系统、弯折挤压系统、识别系统。所述运输系统用于对虾进行循环运输；自动拉取系统设置在弯折挤压系统上方，进行虾线处理工作；识别系统设置在自动拉取系统上，对其进行实时控制。本发明利用弯折挤压系统将虾头弯折，虾脑从虾头弯折的开口处被挤压出来，识别系统通过图像传感器识别出虾脑位置，并将位置信号传输给自动拉取系统，虾线一端连接虾脑，自动拉取系统通过夹取虾脑将虾线从虾体内拉出，运输系统将去除虾线后的虾运走，并将下一个虾运到处理工位。本发明自动化程度高，人工操作量小；虾线去除效率高，保证虾身完全不被破坏，能将虾体内的有害物质虾脑和虾线同时去除。

Description

一种虾线的自动去除方法及装置
技术领域
本发明属于机械设计领域，涉及一种虾线的自动去除方法及装置。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对虾的食用量逐渐增加。虾脑连接虾线位于虾的头部，虾脑内容易聚集重金属；虾线是虾的消化道，其中含有虾排泄的废物，这可能会导致细菌滋生。所以，虾脑和虾线对人们的食用口感和身体健康有着一定的影响，一般不宜食用。随着人们对食品质量要求的不断提高，以及手工去除虾线效率较低，虾线的高效去除问题亟待解决。特别是对虾消耗量较大的食品、餐饮行业，需要进行大量的虾线去除工作。
目前，去除虾线的方法包括人工去除方法和机械去除方法。人工去除方法，劳动量大，去除效率低，而且对虾的表面完整性有很大的破坏；机械去除方法能够减轻人们的劳动量，机械去除方法主要利用刀具将虾背割开，通过挑拨、软刷刷除、水冲洗等方法去除虾线。例如授权公开号为CN107242277A的公开专利通过开背刀将虾背切开，利用用水流冲洗将虾线清除；授权公开号为CN207678774U的公开专利通过圆盘切刀将虾背切开，利用清扫滚刷去除虾线。这些方法将虾背切开后才能去除虾线，考虑用刀具对虾开背时不一定能切出虾线，导致虾线去除效果不佳，而且在切开虾背以及去除虾线的过程中容易损伤虾体，造成一定程度的虾肉损失。
所以在提高虾线去除效率，最大程度去除虾体内有害物质，且能保证虾的完整性，减少不必要的虾肉浪费方面是需要亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高效去除虾线，并保证虾体表面完整性的一种虾线的自动去除方法及装置。考虑到生虾与熟虾的虾线在性质上存在差异，本发明是针对生虾虾线的去除方法和装置。本发明基于弯折挤压系统、识别系统、自动拉取系统、运输系统。通过弯折挤压系统将虾头弯折并将虾脑从虾头中挤出，识别系统识别虾脑位置，将虾脑的位置信号传送给自动拉取系统，虾线一端连接虾脑，自动拉取系统通过夹取虾脑将虾线从虾的体内拉出，运输系统将处理好的虾运走，并将待处理的虾运送到处理工位，从而完成对虾线的自动、高效去除。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种虾线的自动去除装置，包括运输系统、自动拉取系统、弯折挤压系统、识别系统。所述运输系统用于对虾进行循环运输。所述自动拉取系统设置在弯折挤压系统上方，进行虾线处理工作。所述识别系统设置在自动拉取系统上，对自动拉取系统进行实时控制。
所述的运输系统包括传送带1、电磁铁2、限位开关、接近开关传感器、光电传感器、伺服电机。所述传送带1为环型传送带，传送带1上等间隔设置多个缺口作为虾线处理缺口，传送带1上两个处理缺口之间的实体位置处用于放置虾身，虾头悬空放置于处理缺口的位置。所述电磁铁2等间隔安装在传送带1上，用于对虾身进行夹紧，电磁铁2夹紧面采用橡胶防滑材料，防止虾身滑动。所述每个处理缺口临近虾身的侧面设有触发装置。所述限位开关安装在步进旋转电机A9的前壁和X直线导轨正方向末端位置，用于控制传送带的启动和停止。所述接近开关传感器设置于每个电磁铁2的内表面，用于控制电磁铁2完成夹紧运动。所述光电传感器的发射器安装在Z直线导轨的下端，光电传感器的接收器安装在每个电磁铁2末端临近虾尾的位置。所述伺服电机安装在传送带1内，带动传送带1进行运动。
所述的自动拉取系统位于传送带1中部，包括直线导轨3、直线电机6、夹紧电机7、半球型夹具8、控制器。所述的直线导轨3包括X直线导轨、Y直线导轨、Z直线导轨，三个直线导轨分别与X直线电机、Y直线电机、Z直线电机连接，由直线电机带动直线导轨移动。所述X直线导轨为两个，水平设于传送带1中部两侧；所述Z直线导轨为两个，其底部通过X直线电机与X直线导轨连接(X直线电机与X直线导轨通过燕尾槽连接)，能够在X直线导轨上沿水平方向滑动；两个Z直线导轨顶部通过Z直线电机与Y直线导轨端部连接，Y直线导轨能够在Z直线导轨沿垂直方向滑动(Z直线电机与Z直线导轨通过燕尾槽连接)。所述X直线导轨正方向末端设有限位开关。所述夹紧电机7通过Y直线电机与Y直线导轨连接，且能够在Y直线导轨上沿水平方向移动。所述半球型夹具8安装在夹紧电机7上，用于夹持虾脑15和虾线14。所述控制器与直线电机6和夹紧电机7连接，用于控制直线电机6、夹紧电机7进行X、Y、Z三个方向的自由移动，进而带动半球型夹具8完成拉取虾脑15和虾线14的动作。
所述的弯折挤压系统位于传送带1下方且设于Y直线导轨下部，包括橡胶锥套4、保持架5、步进旋转电机A9、挤压杆10、步进旋转电机B11、气泵13、基座。所述的基座位于传送带1下方，包括中部框架和两端框架结构。所述保持架5安装在基座中部框架，用于固定橡胶锥套4。所述的橡胶锥套4内壁模拟虾头形状，为半圆锥状，目的在于增大橡胶锥套4内虾头的夹紧面积，将虾头夹紧，橡胶锥套4通过气管与气泵13连接，通过气管给橡胶锥套4充气将虾头胀紧。所述的步进旋转电机A9安装在基座中部框架，用于带动保持架5和胀紧的橡胶锥套4转动，将虾头弯折，使虾头和虾身在弯折处形成裂口。所述的两个挤压杆10端部安装在基座两端框架上，由两个旋转电机B(11)带动，同步挤压橡胶锥套4，将虾脑15从虾头中挤出。所述的两个旋转电机B11安装基座两端框架上，用于带动挤压杆10进行一定角度的旋转运动，进而挤压胀紧的橡胶锥套4，将虾脑15从虾头中挤出。所述气泵13安装在基座中部框架，对橡胶锥套4进行充气和放气。
所述的识别系统为图像识别传感器12。所述图像识别传感器12安装在夹紧电机7的下表面处，将虾脑15和虾线14的形状信息输入到图像识别传感器12中，图像识别传感器12根据虾脑15和虾线14的形状信息识别出虾脑15和虾线14的位置，并将虾脑15和虾线14的位置信号传送给自动拉取系统的控制器。
一种基于上述装置自动去除虾线的方法，包括以下步骤：
第一步，将待处理的虾背朝上，虾身放置在电磁铁2之间，触发接近开关传感器，电磁铁2将虾身夹紧，虾头在处理缺口位置悬空放置，此步骤中虾头放在虾线处理缺口的目的是便于橡胶锥套4夹紧虾头，进行弯折。
第二步，启动传送带1，虾线处理缺口的触发装置触碰限位开关后，控制伺服电机停转，传送带1停止运转，此时待处理的虾抵达处理工位，虾头进入橡胶锥套4，同时气泵13给橡胶锥套4充气将虾头胀紧。
第三步，步进旋转电机A9带动保持架5上已经夹紧虾头的橡胶锥套4转动，将虾头与虾身弯折成90°，虾头和虾身在连接处因弯折形成裂口，然后步进旋转电机B11带动挤压杆10挤压胀紧的橡胶锥套4，将虾脑15从虾头中挤出。
第四步，图像识别传感器12根据虾脑15的形状信息识别出虾脑15的位置，并将虾脑15的位置信号传送给自动拉取系统的控制器，控制器控制直线电机6在直线导轨3上依次进行X、Y、Z方向的移动，带动夹紧电机7和半球型夹具8运动到虾脑15的位置，夹紧电机7带动半球型夹具8夹住虾脑15，直线电机6带动夹住虾脑15的半球型夹具8依次向Z轴正方向、X轴正方向移动，拉动虾脑15的过程中带动虾线14移动，进而将虾线14从虾身中拉出(虾线一端连接虾脑，自动拉取系统通过夹取虾脑将虾线从虾体内拉出)。
第五步，控制器控制直线电机6，带动半球型夹具8运动到X轴正方向虾线收集槽处，将拉出的虾脑15和虾线14放置到虾线收集槽中。
第六步，图像识别传感器12识别虾线14是否完全去除，如果虾线14在拉取的过程中断裂，没有完全去除，图像识别传感器12根据虾线14的形状信息获得断裂虾线14的位置，重复进行此方法第四、五步，直到虾线完全去除。
第七步，当图像识别传感器12识别出虾线14完全去除后，给控制器发送信号。控制器控制气泵13给橡胶锥套4放气，将虾头松开，并且控制器控制X直线电机触碰X直线导轨正方向末端的限位开关，控制伺服电机运转，带动传送带1运动。当电磁铁2末端光电传感器的接收器运动到光电传感器发射器的位置时接收信号，控制电磁铁2松开虾身，在传送带1带动下，处理好的虾自动落入收集槽中，完成虾的收集工作。并将下一个待处理的虾运进处理工位进行处理，进行此方法第一至六步。
本发明的有益效果为：本发明结构简单，自动化程度高，操作方便，虾线去除效率高。
1)本发明通过虾脑拉出虾线，能够保证虾身完整性，避免处理虾线过程中造成虾肉浪费。
2)通过将虾头弯折，挤压出虾脑，从而将虾脑和虾线同时去除，在一定程度上保护人体健康；
3)本发明利用弯折挤压系统、识别系统、自动拉取系统、运输系统，使得自动化程度和虾线去除效率高，大大减少人工劳动力，能够有效去除虾线。
附图说明
图1为本发明中虾线自动去除装置一个实施例在虾线处理过程中的立体图。
图2为图1的虾线处理工位的局部装置图。
图3夹取虾脑和虾线过程中的局部放大图。
图4为虾线去除方法流程示意图。其中，(1)表示正常姿态的虾；(2)表示虾头弯折；(3)表示将虾脑带动虾线从虾头中挤压出；(4)表示夹具夹取虾脑；(5)表示夹具夹取虾脑将虾线从虾体内拉出。
图5为基座结构示意图。
图6为装置原理流程图。
图中：1传送带；2电磁铁；3直线导轨；4橡胶锥套；5保持架；6直线电机；7夹紧电机；8半球型夹具；9步进旋转电机A；10挤压杆；11步进旋转电机B；12图像传感器；13气泵；14虾线；15虾脑。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。
一种虾线的自动去除方法及装置，包括运输系统、自动拉取系统、弯折挤压系统、识别系统。所述运输系统环绕弯折挤压系统，对虾进行循环运输。所述自动拉取系统设置在弯折挤压系统上方，进行虾线处理工作。所述识别系统设置在自动拉取系统上，对自动拉取系统进行实时控制。
所述的运输系统包括传送带1、电磁铁2、限位开关、光电传感器、伺服电机。所述传送带1为环型传送带，所述传送带1上等间隔设置多个缺口作为虾线处理缺口，所述传送带1上两个处理缺口之间的实体位置处用于放置虾身，虾头悬空放置于处理缺口的位置。所述电磁铁2等间隔安装在传送带1上，对虾身进行夹紧，电磁铁2夹紧面采用橡胶防滑材料，防止虾身滑动。所述每个处理缺口临近虾身的侧面设有触发装置。所述限位开关安装在步进旋转电机A9的前壁上。所述光电传感器的发射器安装在Z轴直线导轨的下端。所述光电传感器的接收器安装在每个电磁铁2末端临近虾尾的位置。所述伺服电机安装在传送带1内，带动传送带1进行运动。
所述的自动拉取系统位于传送带1中部，包括直线导轨3、直线电机6、夹紧电机7、半球型夹具8、控制器。所述的直线电机6安装在直线导轨3上。所述夹紧电机7安装在Y直线电机6上。所述半球型夹具8安装在夹紧电机7上，用于夹持虾脑15和虾线14。所述控制器控制直线电机6和夹紧电机7，进行X、Y、Z水平方向的自由移动，带动半球型夹具8完成拉取虾脑15和虾线14的动作。所述的传送带1每个处理口处的触发装置触发限位开关后，控制伺服电机停转，传送带1停止运动。所述X轴直线电机6触碰到X直线导轨正方向末端的限位开关后，控制伺服电机运转，带动传送带1运动。所述的电磁铁2末端光电传感器的接收器接收到光电传感器发射器的信号后，控制电磁铁2松开虾身，在传送带1带动下，处理好的虾自动落入收集槽中，完成虾的收集工作。
所述的弯折挤压系统包括橡胶锥套4、保持架5、步进旋转电机A9、挤压杆10、步进旋转电机B11、气泵13、基座。所述的橡胶锥套4安装在保持架5上，所述橡胶锥套4内壁模拟虾头形状，为半圆锥状，目的在于增大橡胶锥套4内虾头的夹紧面积，将虾头夹紧。所述保持架5安装在基座上，用于固定橡胶锥套4的位置。所述的步进旋转电机A9安装在基座上，带动保持架5和胀紧的橡胶锥套4转动，将虾头弯折，使虾头和虾身在弯折处形成裂口。所述挤压杆10安装在基座上，用于挤压橡胶锥套4，将虾脑15从虾头中挤出。所述步进旋转电机B11安装在基座上，带动挤压杆10转动。所述的气泵13安装在保持架5后方的基座上，通过气管给橡胶锥套4充气将虾头胀紧。所述基座作为载体，安装直线导轨3，橡胶锥套4，保持架5，步进旋转电机A9，挤压杆10，步进旋转电机B11，气泵13。
所述的识别系统包括图像识别传感器12，所述的图像识别传感器12安装在夹紧电机7的下表面处，将虾脑15和虾线14的形状信息输入到所述的图像识别传感器12中，所述的图像识别传感器12可根据虾脑15和虾线14的形状信息识别出虾脑15和虾线14的位置，并将虾脑15和虾线14的位置信号传送给自动拉取系统的控制器。
具体操作流程按以下步骤：
第一步，将待处理的虾背朝上，虾身放置在电磁铁2之间，虾头在处理缺口位置悬空放置，电磁铁2将虾身夹紧，此步骤中虾头放在处理缺口的目的是便于橡胶锥套4夹紧虾头，进行弯折。
第二步，传送带1启动，处理缺口处的触发装置触碰限位开关后，传送带1停止运转，待处理的虾抵达处理工位，虾头进入橡胶锥套，同时气泵13给橡胶锥套4充气将虾头胀紧。
第三步，步进旋转电机A9带动保持架5上已经夹紧虾头的橡胶锥套4转动，将虾头与虾身弯折成90°，虾头和虾身在连接处因弯折形成裂口，然后步进旋转电机B11带动挤压杆10挤压胀紧的橡胶锥套4，将虾脑15从虾头中挤出。
第四步，图像识别传感器12根据虾脑15的形状信息识别出虾脑15的位置，并将虾脑15的位置信号传送给自动拉取系统的控制器，控制器控制直线电机6在直线导轨3上依次进行X、Y、Z方向的移动，带动夹紧电机7和半球型夹具8运动到虾脑15的位置，夹紧电机7带动半球型夹具8夹住虾脑15，直线电机6带动夹住虾脑15的半球型夹具8依次向Z轴正方向、X轴正方向移动，拉动虾脑15的过程中带动虾线14移动，进而将虾线14从虾身中拉出。
第五步，控制器控制直线电机6，带动半球型夹具8运动到X轴正方向虾线收集槽处，将拉出的虾脑15和虾线14放置到虾线收集槽中。
第六步，图像识别传感器12识别虾线14是否完全去除，如果虾线14在拉取的过程中断裂，没有完全去除，图像识别传感器12根据虾线14的形状信息获得断裂虾线14的位置，重复进行此方法第四、五步，直到虾线完全去除。
第七步，橡胶锥套4放气，将虾头松开，X轴上的直线电机6触发X轴正方向末端位置的限位开关，控制传送带1启动，将处理完成的虾运出，并将下一个待处理的虾运进处理工位进行处理，进行此方法第一至六步。
以上所述的实施例仅表达本发明的实施方式，但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)

1.一种虾线的自动去除装置，其特征在于，所述的装置包括运输系统、自动拉取系统、弯折挤压系统、识别系统；所述运输系统对虾进行循环运输；所述自动拉取系统设置在弯折挤压系统上方，对虾线进行处理；所述识别系统设置在自动拉取系统上，对其进行实时控制；
所述的运输系统包括传送带(1)、电磁铁(2)、限位开关、接近开关传感器、光电传感器、伺服电机；所述传送带(1)为环型传送带，由伺服电机带动其运动，传送带(1)上等间隔设置多个缺口作为虾线处理缺口，传送带(1)上两个处理缺口之间的实体位置用于放置虾身，虾头悬空放置于处理缺口的位置；所述电磁铁(2)等间隔安装在传送带(1)上，用于对虾身进行夹紧；所述每个处理缺口临近虾身的侧面设有触发装置；所述限位开关安装在步进旋转电机A(9)的前壁和X直线导轨正方向末端位置，用于控制传送带的启动和停止；所述接近开关传感器设置于每个电磁铁(2)的内表面，用于控制电磁铁(2)完成夹紧运动；所述光电传感器的发射器安装在Z直线导轨的下端，光电传感器的接收器安装在每个电磁铁(2)末端临近虾尾的位置；
所述的自动拉取系统位于传送带(1)中部，包括直线导轨(3)、直线电机(6)、夹紧电机(7)、半球型夹具(8)、控制器；所述的直线导轨(3)包括X直线导轨、Y直线导轨、Z直线导轨，三个直线导轨分别与X直线电机、Y直线电机、Z直线电机连接，由直线电机带动移动；所述X直线导轨为两个，水平设于传送带(1)中部两侧；所述Z直线导轨为两个，其底部通过X直线电机与X直线导轨连接，能够在X直线导轨上沿水平方向滑动；两个Z直线导轨顶部通过Z直线电机与Y直线导轨端部连接，Y直线导轨能够在Z直线导轨沿垂直方向滑动；所述夹紧电机(7)通过Y直线电机与Y直线导轨连接，且能够在Y直线导轨上沿水平方向移动；所述半球型夹具(8)安装在夹紧电机(7)上，用于夹持虾脑(15)和虾线(14)；所述控制器与直线电机(6)和夹紧电机(7)连接，用于控制直线电机(6)、夹紧电机(7)进行X、Y、Z三个方向的自由移动，带动半球型夹具(8)完成拉取虾脑(15)和虾线(14)的动作；
所述的弯折挤压系统位于传送带(1)下方且设于Y直线导轨下部，包括橡胶锥套(4)、保持架(5)、步进旋转电机A(9)、挤压杆(10)、步进旋转电机B(11)、气泵(13)、基座；所述的基座位于传送带(1)下方，包括中部框架和两端框架结构；所述保持架(5)安装在基座中部框架，用于固定橡胶锥套(4)；所述的橡胶锥套(4)通过气管与气泵(13)连接，气泵(13)对橡胶锥套(4)进行充放气；所述的步进旋转电机A(9)安装在基座中部框架，用于带动保持架(5)和胀紧的橡胶锥套(4)转动，将虾头弯折，使虾头和虾身在弯折处形成裂口；所述的两个旋转电机B(11)安装基座两端框架上，用于带动挤压杆(10)进行旋转；所述的两个挤压杆(10)的一端安装在基座两端框架上，由两个旋转电机B(11)带动，同步挤压橡胶锥套(4)，将虾脑(15)从虾头中挤出；
所述的识别系统为图像识别传感器(12)，图像识别传感器(12)安装在夹紧电机(7)的下表面处，将虾脑(15)和虾线(14)的形状信息输入到图像识别传感器(12)中，图像识别传感器(12)根据虾脑(15)和虾线(14)的形状信息识别出虾脑(15)和虾线(14)的位置，并将虾脑(15)和虾线(14)的位置信号传送给自动拉取系统的控制器。
2.根据权利要求1所述的一种虾线的自动去除装置，其特征在于，所述的电磁铁(2)夹紧面采用橡胶防滑材料，防止虾身滑动。
3.根据权利要求1或2所述的一种虾线的自动去除装置，其特征在于，所述的橡胶锥套(4)内壁模拟虾头形状，为半圆锥状。
4.一种基于权利要求1-3任一所述的装置实现自动去除虾线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将待处理的虾背朝上，虾身放置在电磁铁(2)之间，触发接近开关传感器，电磁铁(2)将虾身夹紧，虾头在处理缺口位置悬空放置；
第二步，启动传送带(1)，虾线处理缺口的触发装置触碰限位开关后，控制伺服电机停转，传送带(1)停止运转，此时待处理的虾抵达处理工位，虾头进入橡胶锥套(4)，同时气泵(13)给橡胶锥套(4)充气将虾头胀紧；
第三步，步进旋转电机A(9)带动保持架(5)上已经夹紧虾头的橡胶锥套(4)转动，将虾头与虾身弯折成90°，虾头和虾身在连接处因弯折形成裂口，随后步进旋转电机B(11)带动挤压杆(10)挤压胀紧的橡胶锥套(4)，将虾脑(15)从虾头中挤出；
第四步，图像识别传感器(12)根据虾脑(15)的形状信息识别出虾脑(15)的位置，并将虾脑(15)的位置信号传送给自动拉取系统的控制器，控制器控制直线电机(6)在直线导轨(3)上依次进行X、Y、Z方向的移动，带动夹紧电机(7)和半球型夹具(8)运动到虾脑(15)的位置，夹紧电机(7)带动半球型夹具(8)夹住虾脑(15)，直线电机(6)带动夹住虾脑(15)的半球型夹具(8)依次向Z轴正方向、X轴正方向移动，拉动虾脑(15)的过程中带动虾线(14)移动，将虾线(14)从虾身中拉出；
第五步，控制器控制直线电机(6)，带动半球型夹具(8)运动到X轴正方向虾线收集槽处，将拉出的虾脑(15)和虾线(14)放置到虾线收集槽中；
第六步，图像识别传感器(12)识别虾线(14)是否完全去除，如果虾线(14)在拉取的过程中断裂，没有完全去除，图像识别传感器(12)根据虾线(14)的形状信息获得断裂虾线(14)的位置，重复进行此方法第四、五步，直到虾线完全去除；
第七步，当图像识别传感器(12)识别出虾线(14)完全去除后，给控制器发送信号；控制器控制气泵(13)给橡胶锥套(4)放气，将虾头松开，并且控制器控制X直线电机触碰X直线导轨正方向末端的限位开关，控制伺服电机运转，带动传送带(1)运动；当电磁铁(2)末端光电传感器的接收器运动到光电传感器发射器的位置时接收信号，控制电磁铁(2)松开虾身，在传送带(1)带动下，处理好的虾自动落入收集槽中，完成虾的收集工作；并将下一个待处理的虾运进处理工位进行处理，重复第一步至第六步。
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