CN112758645B - 一种鱼虾自动定向装置及定向方法 - Google Patents

Abstract

一种鱼虾自动定向装置及定向方法，该装置包括：机架；传动机构，安装在该机架上；头尾定向机构，安装在该机架上并与该传动机构连接，该头尾定向机构包括一对定向辊、侧滑板和定向推板，该定向辊平行排列且相向等速转动，该侧滑板对称设置于该定向辊上方，该侧滑板与该定向辊共同形成v形的头尾定向空间，该定向推板对应于两个该定向辊的间隙设置；异向剔除机构，安装在该机架上并对应于该头尾定向机构设置；喂入口，对应于该头尾定向机构设置在该机架的一侧；以及出料槽，对应于该异向剔除机构设置，该异向剔除机构与该出料槽分别具有一连接位置和一断开位置。本发明还提供了该鱼虾自动定向装置的定向方法。

Description

一种鱼虾自动定向装置及定向方法

技术领域

本发明涉及水产品加工机械，特别是一种鱼虾自动定向装置及定向方法。

背景技术

我国是鱼虾生产大国，鱼类和虾类产量均居世界前列。鱼类和虾类被捕捞后需要经过一系列预处理工序对水产品进行粗加工，获得鱼肉和虾仁等产品。实现机械化和自动化的鱼虾预处理加工对提高水产品加工质量与效率具有重要意义。鱼的预处理工序包括清洗、分级、定向、去鳞、开肚、去脏、切割等步骤，虾的预处理工序包括清洗、分级、排序定向、去头、开背、去肠线、剥壳、虾仁收集等步骤。鱼和虾在预处理工序中都需要定向，实现鱼虾的头尾和背腹定向可为执行后续的工序提供保证。

现有技术的鱼虾定向工序主要依靠人工手动调整至预定姿态，人工操作效率低下劳动量大，在如今机械化自动化的加工生产环境下，人工定向已不是可持续的方式，本领域亟需一种适应鱼类或者虾类的自动定向装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题，提供一种鱼虾自动定向装置及其定向方法，能够同时适应鱼和虾的定向，实现头尾定向和背腹定向。

为了实现上述目的，本发明提供了一种鱼虾自动定向装置，其中，包括：

机架；

传动机构，安装在所述机架上；

头尾定向机构，安装在所述机架上并与所述传动机构连接，所述头尾定向机构包括一对定向辊、侧滑板和定向推板，所述定向辊平行排列且相向等速转动，所述侧滑板对称设置于所述定向辊上方，所述侧滑板与所述定向辊共同形成v形的头尾定向空间，所述定向推板对应于两个所述定向辊的间隙设置；

异向剔除机构，安装在所述机架上并对应于所述头尾定向机构设置；

喂入口，对应于所述头尾定向机构设置在所述机架的一侧；以及

出料槽，对应于所述异向剔除机构设置，所述异向剔除机构与所述出料槽分别具有一连接位置和一断开位置。

上述的鱼虾自动定向装置，其中，所述传动机构包括推板传动机构和定向辊传动机构，所述推板传动机构包括第一步进电机、锥齿轮、链轮和传动链条，所述第一步进电机与所述锥齿轮连接，所述锥齿轮与所述链轮连接，所述传动链条张紧在所述链轮上；所述定向辊传动机构包括第二步进电机和圆柱直齿轮副，所述第二步进电机与所述圆柱直齿轮副连接，所述圆柱直齿轮副与所述定向辊连接。

上述的鱼虾自动定向装置，其中，其中一个所述定向辊的轴上还安装有万向节联轴器。

上述的鱼虾自动定向装置，其中，所述定向辊为圆柱形辊，每个所述定向辊上均布多个定向凸起；所述侧滑板为倾斜设置的平板；所述定向推板为v形板，多个所述定向推板均匀安装在所述传动链条上，所述传动链条带动所述定向推板在所述定向辊的间隙中匀速循环移动。

上述的鱼虾自动定向装置，其中，所述侧滑板与所述定向辊的辊面接触点所形成的夹角为36.5°，所述侧滑板的表面倾斜角大于36.5°。

上述的鱼虾自动定向装置，其中，所述异向剔除机构包括：

光电传感器，设置于所述定向辊下方，形成两条平行的红外线检测通道；

PLC，安装在所述机架上，并与所述光电传感器连接；

剔除槽，顶部与所述机架铰接并设置于所述定向辊的末端下方，所述剔除槽的尾端对应于所述出料槽设置，且所述剔除槽对应于所述出料槽分别具有所述连接位置和断开位置；

复位件，分别与所述机架和剔除槽的底部连接；以及

电磁吸合器，对应于所述复位件安装在所述机架上，并与所述PLC连接，所述电磁吸合器驱动所述复位件带动所述剔除槽在所述衔接位置和断开位置之间转换。

上述的鱼虾自动定向装置，其中，所述光电传感器共有两对，每对所述光电传感器分别包括一红外线发射器和一接收器，每对所述光电传感器的红外线发射器和接收器分别设置于所述定向辊两侧，两对所述光电传感器设置于同一竖直方向。

上述的鱼虾自动定向装置，其中，所述出料槽的横截面为与鱼或虾滑落适配的v形结构，所述出料槽包括顺序连接的倾斜段和水平段。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种鱼虾自动定向方法，其中，包括如下步骤：

S100、将鱼或虾逐只从喂入口滑入；

S200、鱼或虾沿侧滑板滑入两定向辊间隙中，两辊相向转动，鱼或虾在所述定向辊的振动力、定向推板的推力和自身重力的作用下自动调整至尾部向下的姿态，实现首尾定向；

S300、首尾定向后的鱼虾在定向推板的推动下继续匀速向前输送以进行腹背定向；

S400、采用PLC检测首尾定向后的鱼或虾，并判断鱼或虾的腹背方向；以及

S500、通过异向检测剔除的方式，选出背腹朝向一致的鱼或虾，最终得到尾部和背部朝向一直的鱼或虾定向姿态。

上述的鱼虾自动定向方法，其中，在步骤S500中，进一步包括：

S501、采用两对光电传感器产生水平且处于同一竖直平面内的两束红外线，当头尾定向后的鱼或虾经过时，所述光电传感器会产生脉冲上升信号，PLC记录下信号产生的时间点；

S502、通过上下两束红外线被遮挡的先后顺序及时间点间隔判断鱼或虾的腹背朝向；

S503、当物料为对虾时，当上红外线被遮挡时间点t1小于下红外线被遮挡的时间点t2，则判断该虾背部朝前；当t1大于t2时，则判断该虾腹部朝前；

S504、当物料为鱼时，用如下公式进行判断：

(t2-t1)v>s时，鱼体腹部朝前；

(t2-t1)v<s时，鱼体背部朝前；

其中，v为定向推板的前进速度，s为鱼体腹背朝向的判断阈值；以及

S505、设定鱼或虾的背部朝向，剔除与所述背部朝向异向的鱼或虾。

本发明的技术效果在于：

本发明可满足鱼和虾的头尾定向和腹背定向需要，适应能力强，结构简单可靠。根据鱼虾外形结构特征，通过定向辊、侧滑板和定向推板的相互配合，实现鱼体或虾体的自动头尾定向，达到头朝上尾朝下的一致性效果；通过鱼虾腹背检测方法可同时适应鱼和虾的腹背定向，并采用异向剔除的方式选择留下背部朝前的鱼虾，实现腹背朝向的一致。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图；

图2为图1的后视图；

图3为本发明一实施例的定向辊结构示意图；

图4为本发明一实施例的出料槽结构示意图；

图5为本发明一实施例的侧滑板结构示意图。

其中，附图标记

1机架

2头尾定向机构

21定向辊

22定向推板

23侧滑板

24定向凸起

3异向剔除机构

31光电传感器

32PLC

33电磁吸合器

34弹簧

35剔除槽

4传动机构

41第一步进电机

42传动链

43锥齿轮副

44第二步进电机

45圆柱直齿轮副

46万向节联轴器

47链轮

5喂入口

6出料槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1及图2，图1为本发明一实施例的结构示意图，图2为图1的后视图。本发明的鱼虾自动定向装置，包括：机架1；传动机构4，安装在所述机架1上；头尾定向机构2，安装在所述机架1上并与所述传动机构4连接，所述头尾定向机构2包括一对定向辊21、侧滑板23和定向推板22，所述定向辊21平行排列且相向等速转动，所述侧滑板23对称设置于所述定向辊21上方，所述侧滑板23与所述定向辊21共同形成V形的头尾定向空间，所述定向推板22对应于两个所述定向辊21的间隙设置；异向剔除机构3，安装在所述机架1上并对应于所述头尾定向机构2设置；喂入口5，对应于所述头尾定向机构2设置在所述机架1的一侧；以及出料槽6，对应于所述异向剔除机构3设置，所述异向剔除机构3与所述出料槽6分别具有一连接位置和一断开位置，通过异向检测剔除的方式达到鱼或虾背腹朝向一致的目的，当检测出的鱼或虾为设定的背腹方向时采用连接位置使其滑入出料槽6，当检测出的鱼或虾与设定的背腹方向相异时采用断开位置使其掉落剔除，从而保证出料槽6输出的鱼或虾背腹方向一致。

其中，所述传动机构4包括推板传动机构和定向辊传动机构，所述推板传动机构包括第一步进电机41、锥齿轮43、链轮47和传动链42条，所述第一步进电机41与所述锥齿轮43连接，所述锥齿轮43与所述链轮47连接，所述传动链42条张紧在所述链轮47上，由第一步进电机41通过锥齿轮副43驱动链轮47机构转动；所述定向辊传动机构包括第二步进电机44和圆柱直齿轮副45，所述第二步进电机44与所述圆柱直齿轮副45连接，所述圆柱直齿轮副45与所述定向辊21连接，由第二步进电机44驱动3个圆柱直齿轮45相向转动。其中一个所述定向辊21的轴上还安装有万向节联轴器46，使得两辊间隙调节后定向辊21的传动不受影响。

本实施例中，所述异向剔除机构3包括：光电传感器31，设置于所述定向辊21下方，形成两条平行的红外线检测通道；PLC32，固定安装在所述机架1上，并通过导线与所述光电传感器31和电磁吸合器33连接，形成数据采集与信号输出系统；剔除槽35，为V形结构，可适应鱼虾的下滑，顶部通过转轴与所述机架1铰接并设置于所述定向辊21的末端下方，可绕该转轴转动，所述剔除槽35的尾端对应于所述出料槽6设置，且所述剔除槽35对应于所述出料槽6分别具有所述连接位置和断开位置，即剔除槽35倾斜放置，置于定向辊21末端下方，与出料槽6接近；复位件，分别与所述机架1和剔除槽35的底部连接，该复位件优选弹簧34，弹簧34设于剔除槽35底部，弹簧34另一端与机架1相连，通过弹簧34伸缩可驱动剔除槽35转动；以及电磁吸合器33，对应于所述复位件安装在所述机架1上，并通过导线与所述PLC32连接，所述电磁吸合器33驱动所述复位件带动所述剔除槽35在所述衔接位置和断开位置之间转换，电磁吸合器33前端与剔除槽35底部接近，可与剔除槽35底部铁片在通电状态下吸合。其中，所述光电传感器31共有两对，每对所述光电传感器31分别包括一红外线发射器和一接收器，每对所述光电传感器31的红外线发射器和接收器分别设置于所述定向辊21两侧，置于定向辊21下方，两对所述光电传感器31设置于同一竖直方向，形成两条平行的红外线检测通道。

参见图3，图3为本发明一实施例的定向辊21结构示意图。本实施例的所述定向辊21为圆柱形辊，每个所述定向辊21上均布多个定向凸起24，优选定向辊21圆周上均匀分布着8个定向凸起24，同时沿定向辊21轴向均匀排布8排定向凸起24；所述侧滑板23为倾斜设置的平板，两个侧滑板23对称置于定向辊21上方，两个侧滑板23与两个定向辊21形成V形的头尾定向空间；所述定向推板22为近似V形板塑料板，多个(优选6个)所述定向推板22均匀分布安装在所述传动链42条上，所述传动链42条带动所述定向推板22在所述定向辊21的间隙中匀速循环移动。

参见图4，图4为本发明一实施例的出料槽6结构示意图，图示为该出料槽6俯视方向的立体结构图。所述出料槽6的横截面为与鱼或虾滑落适配的V形结构，所述出料槽6包括顺序连接的倾斜段和水平段，即侧面为倾斜条形逐渐转变为水平出料。V形的截面结构是根据对虾椭圆形的截面结构设计的，有利于提高虾落在出料槽6内的稳定性，防止下滑过程中的掉落和姿态变化。

参见图5，图5为本发明一实施例的侧滑板23结构示意图。侧滑板23可防止鱼虾从对辊间隙中溢出，促进鱼虾从喂入口5顺利滑至定向辊21。两个侧滑板23均由尼龙材料制成。为实现鱼虾的稳定头尾定向，所述侧滑板23与所述定向辊21的辊面接触点所形成的夹角为36.5°，为保证鱼虾在侧滑板23上顺利下滑，所述侧滑板23的表面倾斜角大于36.5°，优选取45°。

本发明的鱼虾自动定向方法，主要包括头尾定向和背腹定向，具体包括如下步骤：

步骤S100、将鱼或虾逐只从喂入口5滑入，根据定向推板22的运动速度控制喂入的时间间隔，确保相邻定向推板22间只落入一只鱼或虾；

步骤S200、鱼或虾沿侧滑板23滑入两定向辊21间隙中，两辊沿间隙由下方向上方相向转动，鱼或虾在所述定向辊21的振动力、定向推板22的推力和自身重力的作用下自动调整至尾部向下的姿态，实现首尾定向；本实施例的头尾定向优选为两个定向辊21、两个侧滑板23和相邻的两个定向推板22之间组成一个头尾定向空间，鱼虾进入定向空间后，由于两个定向辊21相向旋转，辊面上的微小定向凸起24会对鱼虾产生波动的振动力，同时鱼虾还受到定向推板22的水平推力，在综合力的作用下鱼体或者虾体会自动调整姿态，两侧接触辊面，处于两个定向辊21间隙的夹持之中。设置好合适的间隙距离后，鱼虾在两定向辊21间隙中受到自身重力产生的扭矩作用，会自动转向成头朝向尾朝下的状态，当转为头上尾下的姿态后，扭矩减小至0，鱼体或虾体受力平衡，实现头尾定向；

步骤S300、首尾定向后的鱼虾在定向推板22的推动下继续匀速向前输送以进行腹背定向；

步骤S400、采用PLC32检测首尾定向后的鱼或虾，并判断鱼或虾的腹背方向；

步骤S500、通过异向检测剔除的方式，选出背腹朝向一致的鱼或虾，最终得到尾部和背部朝向一直的鱼或虾定向姿态。

其中，在步骤S500中，背腹定向主要通过异向检测剔除的方式达到背腹朝向一致的目的，经过光电传感器31时鱼虾的背腹朝向被PLC32检测到，当腹部朝前时，电磁吸合器33通电使剔除槽35吸合，物料从定向辊21末端掉落，然后重新从喂入口5喂入。当背部朝前时，电磁吸合器33断电使剔除槽35恢复原来位置，鱼虾从剔除槽35滑落至出料槽6，最终实现尾部朝前腹部朝上的定向姿态。具体步骤可进一步包括：

步骤S501、采用两对光电传感器31产生水平且处于同一竖直平面内的两束红外线，当头尾定向后的鱼或虾经过时，红外线会被遮挡，此时所述光电传感器31会产生脉冲上升信号，PLC32记录下信号产生的时间点；

步骤S502、通过上下两束红外线被遮挡的先后顺序及时间点间隔判断鱼或虾的腹背朝向；

步骤S503、当物料为对虾时，当上红外线被遮挡时间点t1小于下红外线被遮挡的时间点t2，则判断该虾背部与运动方向一致，即该虾背部朝前；当上红外线被遮挡时间点t1大于下红外线被遮挡的时间点t2时，则判断该虾腹部与运动方向一致，即腹部朝前；

步骤S504、当物料为鱼时，用如下公式进行判断：

(t2-t1)v>s时，鱼体腹部朝前；

(t2-t1)v<s时，鱼体背部朝前；

其中，v为定向推板22的前进速度，s为鱼体腹背朝向的判断阈值；以及

步骤S505、判断出背腹朝向后，进行异向剔除工序。设定鱼或虾的背部朝向，剔除与所述背部朝向异向的鱼或虾。例如，将鱼虾背部朝前设定为合适朝向，腹部朝前则判定为异向。当检测出腹部朝前时，等待鱼虾继续输送至定向辊21末端，此时PLC32发出控制信号，使电磁吸合器33通电，电磁吸合器33产生吸力，迫使弹簧34压缩，剔除槽35向竖直方向转动，剔除槽35与出料槽6之间出现较大间距，鱼虾从定向辊21末端无法落入出料槽6，实现了异向剔除，掉落至地上或下方容器内的物料可再次被重新喂入。当检测出背部朝前时，PLC32发出断电信号，使电磁吸合器33失电，剔除槽35在弹簧34力的作用下恢复原状，此时鱼虾落入剔除槽35，然后滑入出料槽6，实现背腹方向的一致。

本发明的鱼虾定向装置及方法，鱼虾在两定向辊间隙中受到自身重力产生的扭矩作用，会自动转向成头朝向尾朝下的状态。通过异向检测剔除的方式达到背腹朝向一致的目的。本发明可满足鱼和虾的头尾定向和腹背定向需要，适应能力强，结构简单可靠。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种鱼虾自动定向装置，其特征在于，包括：

机架；

传动机构，安装在所述机架上；

头尾定向机构，安装在所述机架上并与所述传动机构连接，所述头尾定向机构包括一对定向辊、侧滑板和定向推板，所述定向辊平行排列且相向等速转动，所述侧滑板对称设置于所述定向辊上方，所述侧滑板与所述定向辊共同形成v形的头尾定向空间，所述定向推板对应于两个所述定向辊的间隙设置；

异向剔除机构，安装在所述机架上并对应于所述头尾定向机构设置；

喂入口，对应于所述头尾定向机构设置在所述机架的一侧；以及

出料槽，对应于所述异向剔除机构设置，所述异向剔除机构与所述出料槽分别具有一连接位置和一断开位置；

其中，所述异向剔除机构包括：

光电传感器，设置于所述定向辊下方，所述光电传感器共有两对，两对所述光电传感器设置于同一竖直方向，形成两条平行的红外线检测通道；

PLC，安装在所述机架上，并与所述光电传感器连接；

剔除槽，顶部与所述机架铰接并设置于所述定向辊的末端下方，所述剔除槽的尾端对应于所述出料槽设置，且所述剔除槽对应于所述出料槽分别具有所述连接位置和断开位置；

复位件，分别与所述机架和剔除槽的底部连接；以及

电磁吸合器，对应于所述复位件安装在所述机架上，并与所述PLC连接，所述电磁吸合器驱动所述复位件带动所述剔除槽在所述连接位置和断开位置之间转换。

2.根据权利要求1所述的鱼虾自动定向装置，其特征在于，所述传动机构包括推板传动机构和定向辊传动机构，所述推板传动机构包括第一步进电机、锥齿轮、链轮和传动链条，所述第一步进电机与所述锥齿轮连接，所述锥齿轮与所述链轮连接，所述传动链条张紧在所述链轮上；所述定向辊传动机构包括第二步进电机和圆柱直齿轮副，所述第二步进电机与所述圆柱直齿轮副连接，所述圆柱直齿轮副与所述定向辊连接。

3.根据权利要求2所述的鱼虾自动定向装置，其特征在于，其中一个所述定向辊的轴上还安装有万向节联轴器。

4.根据权利要求2或3所述的鱼虾自动定向装置，其特征在于，所述定向辊为圆柱形辊，每个所述定向辊上均布多个定向凸起；所述侧滑板为倾斜设置的平板；所述定向推板为v形板，多个所述定向推板均匀安装在所述传动链条上，所述传动链条带动所述定向推板在所述定向辊的间隙中匀速循环移动。

5.根据权利要求4所述的鱼虾自动定向装置，其特征在于，所述侧滑板与所述定向辊的辊面接触点所形成的夹角为36.5°，所述侧滑板的表面倾斜角大于36.5°。

6.根据权利要求1所述的鱼虾自动定向装置，其特征在于，每对所述光电传感器分别包括一红外线发射器和一接收器，每对所述光电传感器的红外线发射器和接收器分别设置于所述定向辊两侧。

7.根据权利要求1、2或3所述的鱼虾自动定向装置，其特征在于，所述出料槽的横截面为与鱼或虾滑落适配的v形结构，所述出料槽包括顺序连接的倾斜段和水平段。

8.一种鱼虾自动定向方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、将鱼或虾逐只从喂入口滑入；

S200、鱼或虾沿侧滑板滑入两定向辊间隙中，两辊相向转动，鱼或虾在所述定向辊的振动力、定向推板的推力和自身重力的作用下自动调整至尾部向下的姿态，实现首尾定向；

S300、首尾定向后的鱼虾在所述定向推板的推动下继续匀速向前输送以进行腹背定向；

S400、采用PLC检测首尾定向后的鱼或虾，并判断鱼或虾的腹背方向；以及

S500、通过异向检测剔除的方式，选出背腹朝向一致的鱼或虾，最终得到尾部和背部朝向一直的鱼或虾定向姿态；

其中，在步骤S500中，进一步包括：

S501、采用两对光电传感器产生水平且处于同一竖直平面内的两束红外线，当头尾定向后的鱼或虾经过时，所述光电传感器会产生脉冲上升信号，PLC记录下信号产生的时间点；

S502、通过上下两束红外线被遮挡的先后顺序及时间点间隔判断鱼或虾的腹背朝向；

S503、当物料为对虾时，当上红外线被遮挡时间点t1小于下红外线被遮挡的时间点t2，则判断该虾背部朝前；当t1大于t2时，则判断该虾腹部朝前；

S504、当物料为鱼时，用如下公式进行判断：

(t2-t1)v>s时，鱼体腹部朝前；

(t2-t1)v<s时，鱼体背部朝前；

其中，v为定向推板的前进速度，s为鱼体腹背朝向的判断阈值；以及

S505、设定鱼或虾的背部朝向，剔除与所述背部朝向异向的鱼或虾。

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