CN111685157A - 一种家禽机器人自动掏膛系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种家禽机器人自动掏膛系统，包括用于传输家禽的输送机，输送机上设有固定家禽的禽体夹持装置，与禽体夹持装置对应的上方输送机上设有位置传感器，禽体夹持装置的一侧边还设有图像采集装置，位置传感器、图像采集装置、禽体夹持装置分别连接控制器，图像采集装置的输出端依次经图像分割模块、数据分析模块连接到控制器，控制器控制掏膛机器人及与掏膛机器人输出端连接的掏膛机械手末端执行器动作。本申请提出的一种家禽机器人自动掏膛系统，通过对家禽胴体的识别与体内内脏位置的预测，进而实现对内脏的自动化掏膛。
Description
技术领域
本发明涉及家禽屠宰设备，特别是涉及一种家禽机器人自动掏膛系统。
背景技术
家禽内脏的掏出是家禽屠宰和禽肉加工中最难实现机械化和自动化的环节，研究家禽自动掏膛设备对提高家禽屠宰生产线的全自动化作业水平和改善禽类产品的食品安全质量有着重要的意义。目前，市场上大多数家禽自动掏膛设备来自于欧美发达国家，由于欧美国家一般不食用家禽内脏，所以国外掏膛设备并不完全适用于我国国情，目前我国普遍采用人工辅助流水线作业，因此开发符合我国需求的家禽自动掏膛设备工作意义重大。
家禽屠宰一般要经过致昏、宰杀沥血、浸烫脱羽、去绒毛、切肛、掏膛、修整冷却及待检入库等工艺过程。掏膛是禽肉加工中重要的中间环节，由于其它环节已基本实现了全自动化机械作业，所以掏膛工序决定了整个家禽屠宰加工过程是“全自动”还是“半自动”作业。在我国，家禽内脏经济附加值高，屠宰企业为了减少内脏破损率，大多采用人工摘取内脏，大大增加了生产成本，从而也对家禽掏膛设备提出了更高的要求。目前，国内外家禽屠宰设备主要针对大规模化集中养殖家禽，此类家禽品种单一、禽体差异不大，一般自动掏膛设备对所加工的家禽胴体大小有一定的要求，适用于某一类别且体型差异不大的家禽。如专利CN107668161A公开了“基于机器视觉的家禽净膛机器人系统”，它们基本上实现了自动取内脏的功能，但它们采用的是直角坐标机械臂，作业方式有限，并将家禽胴体中心替代内脏中心，从而对家禽内脏位置判断不够准确，掏膛工作产生的内脏破损率、内脏残留率依然会比较大，无法完全满足我国家禽掏膛工作中对内脏完整性需求。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种家禽机器人自动掏膛系统，解决现有家禽净膛采用直角坐标机械臂存在作业方式有限的缺陷；而且将家禽胴体中心替代内脏中心，对家禽内脏位置判断不准、内脏破损率高的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种家禽机器人自动掏膛系统，包括用于传输家禽的输送机，所述输送机上设有固定家禽的禽体夹持装置，与所述禽体夹持装置对应的上方输送机上设有位置传感器，所述禽体夹持装置的一侧边还设有用于采集家禽胴体、膛口信息的图像采集装置，所述位置传感器、图像采集装置、禽体夹持装置分别连接控制器，所述图像采集装置的输出端连接用于分割胴体、内脏的图像分割模块，所述图像分割模块的输出端连接到数据分析模块，所述数据分析模块用于获得胴体内脏之间的位置尺寸对应关系；所述数据分析模块通过控制器连接掏膛机器人，所述掏膛机器人的输出端连接掏膛机械手末端执行器。
进一步的，所述图像采集装置包括设于输送机顶部和侧壁的若干工业相机，各所述工业相机分别用于对胴体、膛口拍照。
进一步的，所述禽体夹持装置包括用于夹持禽体的夹持位姿保持装置，所述夹持位姿保持装置通过夹持进给装置与输送机顶部滑动连接。
进一步的，所述夹持进给装置包括竖直设置的支座，所述支座的上端通过滑块与输送机顶部滑动连接；
所述夹持位姿保持装置包括与所述支座的底部垂直安装的左右两个固定臂，两所述固定臂的末端各设有一夹持臂，所述夹持臂连接第一气缸。
进一步的，所述掏膛机器人为六轴机器人。
进一步的，所述掏膛机械手末端执行器包括与掏膛机器人末端法兰垂直连接的滑杆，所述滑杆通过上滑块滑动连接刀座，所述上滑块连接第三气缸，所述刀座底部设有掏膛手指。
进一步的，所述输送机包括机架及沿机架上部安装的环形链条，所述环形链条上均匀间隔安装有若干家禽挂架，所述环形链条通过主动链轮轴与电机-减速器的输出端连接。
进一步的，所述主动链轮轴上还安装有用于检测输送机输送家禽速度的旋转编码器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本申请提出的一种家禽机器人自动掏膛系统，通过位置传感器定位，控制图像采集装置采集拍摄胴体、膛口图像，然后经图像分割模块分割得到胴体、内脏，后经数据分析模块将获得的胴体内脏之间的位置尺寸对应起来并控制掏膛机器人动作，实现对内脏的自动化掏膛；降低可食用内脏的破损率，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种家禽机器人自动掏膛系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述夹持位姿保持装置的结构示意图；
图3为本发明实施例所述夹持进给装置的结构示意图；
图4为本发明实施例所述掏膛机器人的结构示意图；
图5为本发明实施例所述掏膛机械手末端执行器的结构示意图；
图6为本发明实施例所述图像采集后的数据处理流程图。
图中：
1、图像采集装置；2、输送机；201、家禽挂架；202、环形链条；203、电机-减速器；204、机架；205、掏膛工位；3、掏膛机器人；301、第一轴；302、第二轴；303、第三轴；304、第四轴；305、第五轴；306、末端法兰；4、掏膛机械手末端执行器；401、滑杆；402、上滑块；403、刀座；404、掏膛手指；5、禽体夹持装置；51、夹持位姿保持装置；511、固定臂；512、夹持臂；513、第一气缸；52、夹持进给装置；521、第二气缸；522、滑块；523、支座；6、控制器。
具体实施方式
展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的的精神和范围之内。
如图1、6所示，一种家禽机器人自动掏膛系统，包括用于传输家禽的输送机2，所述输送机2上设有固定家禽的禽体夹持装置5，与所述禽体夹持装置5对应的上方输送机2上设有位置传感器，所述禽体夹持装置5的一侧边还设有用于采集家禽胴体、膛口信息的图像采集装置1，所述位置传感器、图像采集装置1、禽体夹持装置5分别连接控制器6，位置传感器还用于控制输送机2的启停，所述图像采集装置1的输出端连接用于分割胴体、内脏的图像分割模块，所述图像分割模块的输出端连接到数据分析模块，所述数据分析模块用于获得胴体内脏之间的位置尺寸对应关系；所述数据分析模块通过控制器6连接掏膛机器人3，所述掏膛机器人3的输出端连接掏膛机械手末端执行器4。
将尾部开设膛口的肉鸡胴体逐个放置到输送机2上，输送机2的根据生产的节拍在循环进行运动。当位置传感器检测到有肉鸡到达指定位置时，控制输送机暂停输送，(位置传感器可为光电开关，光电开关输出端朝向家禽，当光电开关发出的红外光束被肉鸡遮住时，光电开关控制输送机停止运动)，禽体夹持装置5将肉鸡身体夹紧，如图6所示，图像采集装置1对家禽胴体与膛口进行拍照，将图像输入到图像分割模块，获得胴体、膛口的尺寸和位置，之后数据分析模块根据胴体尺寸数据及将胴体内脏之间的位置尺寸对应起来特征预测方程，获得内脏尺寸和位置(所述数据分析模块中包含CurveExpert1.4软件，将事先采集的大量胴体及对应内脏数据拟合，得到胴体、内脏之间的尺寸位置对应关系定位内脏，预测内脏轮廓的特征预测方程)，并控制掏膛机器人3与掏膛机械手末端执行器4动作，掏膛机械手末端执行器4从家禽膛口区域沿着家禽胴体腹腔轮廓由上向下运动实现在线掏膛，将肉鸡内脏从腔体内剥离，内脏取出后放在指定的收集容器内，完成一个肉鸡的掏膛作业，在控制系统的作用下，位姿夹紧装置松开，夹持位姿进给装置退回，输送装置电机接通，带动下一个肉鸡进入掏膛工位，接着完成下一循环的掏膛动作。
在本实施例中，所述输送机2包括机架204及沿机架204上部安装的环形链条202，所述环形链条202通过主动链轮轴与电机-减速器203的输出端连接，所述环形链条202上每间隔260mm安装有家禽挂架201，家禽挂架201的上部与环形链条202销轴相连，主动链轮在电机-减速器203的驱动上，带动各个家禽挂架201形成一个循环运动，从而实现家禽的传输，在掏膛工位205的正对面，由人工将待掏膛家禽的两腿倒挂在家禽挂架201上，在控制系统及输送链的作用下，逐个将家禽传送到掏膛工位205。
在本实施例中，所述图像采集装置1包括设于输送机2顶部和侧壁的若干工业相机，各所述工业相机分别用于对胴体、膛口拍照。顶部设置的工业相机用于拍摄膛口照片，侧面设置的工业相机用于拍摄胴体照片。
在本实施例中，如图2-3所示，所述禽体夹持装置5包括用于夹持禽体的夹持位姿保持装置51，所述夹持位姿保持装置51通过夹持进给装置52与输送机2顶部滑动连接。由于输送机2上的输送链条为一条封闭的环形路线，在家禽传输的过程中，为防止对家禽传输产生障碍，夹持进给装置52将夹持位姿保持装置51收回，在掏膛作业时，将夹持位姿保持装置51向前推至合适位置。
在本实施例中，所述夹持进给装置52包括竖直设置的支座523，所述支座523的上端通过滑块522与输送机2顶部滑动连接，所述滑块522连接有第二气缸521，第二气缸521推动夹持位姿保持装置51前后移动；所述夹持位姿保持装置51包括与所述支座523的底部垂直安装的左右两个固定臂511，两所述固定臂511的末端各设有一夹持臂512，所述夹持臂512连接第一气缸513。固定臂511和夹持臂512按照家禽胴体胸部外形设计，当掏膛过程中，肉鸡运动到指定位置需要固定时，两侧夹持臂512在第一气缸513的推动下实现开合，第一气缸513的供气压力可实时微调，当家禽外形较大时，第一气缸513压力稍小，第一气缸513活塞对夹持臂512的推动力也相应变小，从而使夹持位姿保持装置51自动适应家禽体形的变化。
在本实施例中，如图4所示，所述掏膛机器人3为六轴机器人。其第一轴301与底座相连接底座，主要是承载其余各轴的重量，实现与底座的左右旋转，其由蜗轮蜗杆驱动；第二二轴302控制机器人主臂的前后摆动、实现整个主臂上下运动的功能；第三轴303同样是控制机器人前后摆动功能，只是比第二轴的摆臂范围小；第四轴304是控制机器人上部的圆形管的部分可自由旋转的部位，活动范围相当于人的小臂；第五轴305为上下翻转动作，通常是当产品抓取后可以使产品翻转的动作；第六轴为末端法兰306，可以360°旋转。
在本实施例中，如图5所示，所述掏膛机械手末端执行器4包括与掏膛机器人3的末端法兰306相垂直连接的滑杆401，所述滑杆401通过上滑块402滑动连接刀座403，所述上滑块402连接第三气缸，所述刀座403底部设有掏膛手指404。第三气缸驱动所述上滑块402，带动连接刀座403在滑杆401上实现上下滑动实现家禽的掏膛作业，为实现掏膛作业的效率及质量，掏膛手指404的设计主要模拟手工掏膛的质量。
在本实施例中，所述主动链轮轴上还安装有用于检测输送机2输送家禽速度的旋转编码器，用于控制并显示家禽输送速度。
综上，本申请的家禽机器人自动掏膛系统，通过位置传感器定位，控制图像采集装置采集拍摄胴体、膛口图像，然后经图像分割模块分割得到胴体、内脏，后经数据分析模块将获得的胴体内脏之间的位置尺寸对应起来并控制掏膛机器人动作，实现对内脏的自动化掏膛；降低可食用内脏的破损率，提高经济效益。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种家禽机器人自动掏膛系统，包括用于传输家禽的输送机(2)，所述输送机(2)上设有固定家禽的禽体夹持装置(5)，与所述禽体夹持装置(5)对应的上方输送机(2)上设有位置传感器，所述禽体夹持装置(5)的一侧边还设有用于采集家禽胴体、膛口信息的图像采集装置(1)，所述位置传感器、图像采集装置(1)、禽体夹持装置(5)分别连接控制器(6)，其特征在于，所述图像采集装置(1)的输出端连接用于分割胴体、内脏的图像分割模块，所述图像分割模块的输出端连接到数据分析模块，所述数据分析模块用于获得胴体内脏之间的位置尺寸对应关系；所述数据分析模块通过控制器(6)连接掏膛机器人(3)，所述掏膛机器人(3)的输出端连接掏膛机械手末端执行器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种家禽机器人自动掏膛系统，其特征在于，所述图像采集装置(1)包括设于输送机(2)顶部和侧壁的若干工业相机，各所述工业相机分别用于对胴体、膛口拍照。
3.根据权利要求1所述的一种家禽机器人自动掏膛系统，其特征在于，所述禽体夹持装置(5)包括用于夹持禽体的夹持位姿保持装置(51)，所述夹持位姿保持装置(51)通过夹持进给装置(52)与输送机(2)顶部滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种家禽机器人自动掏膛系统，其特征在于，所述夹持进给装置(52)包括竖直设置的支座(523)，所述支座(523)的上端通过滑块(522)与输送机(2)顶部滑动连接，所述滑块了(522)连接第二气缸(521)；
所述夹持位姿保持装置(51)包括与所述支座(523)的底部垂直安装的左右两个固定臂(511)，两所述固定臂(511)的末端各设有一夹持臂(512)，所述夹持臂(512)连接第一气缸(513)。
5.根据权利要求1所述的一种家禽机器人自动掏膛系统，其特征在于，所述掏膛机器人(3)为六轴机器人。
6.根据权利要求1所述的一种家禽机器人自动掏膛系统，其特征在于，所述掏膛机械手末端执行器(4)包括与掏膛机器人(3)的末端法兰(306)相垂直连接的滑杆(401)，所述滑杆(401)通过上滑块(402)滑动连接刀座(403)，所述上滑块(402)连接第三气缸，所述刀座(403)底部设有掏膛手指(404)。
7.根据权利要求1所述的一种家禽机器人自动掏膛系统，其特征在于，所述输送机(2)包括机架(204)及沿机架(204)上部安装的环形链条(202)，所述环形链条(202)上均匀间隔安装有若干家禽挂架(201)，所述环形链条(202)通过主动链轮轴与电机-减速器(203)的输出端连接。
8.根据权利要求7所述的一种家禽机器人自动掏膛系统，其特征在于，所述主动链轮轴上还安装有用于检测输送机(2)输送家禽速度的旋转编码器。
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