CN114342986B - 一种猪半胴体智能分割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种猪半胴体智能分割方法，该智能分割方法的步骤为：A、采集胴体质量和胴体轮廓尺寸信息；B、从胴体轮廓尺寸信息中提取胴体长宽，将胴体按品种、质量和长度进行分级；C、将胴体长宽结合同等级的胴体各部位的尺寸关系函数计算获得胴体详细尺寸；D、根据胴体详细尺寸规划五花肉轮廓切割路径、五花肉分割路径、肋排分割路径、前段分割路径以及脊骨分割路径；E、将切割路径输入切割机器人，按五花肉轮廓切割、五花肉分割、肋排分割、前段分割、脊骨分割的顺序依次执行胴体分割。本发明的方法针对每片半胴体规划相应的切割路径，提高了切割精度；五花肉优先分割的切割工艺增加了五花肉分割产量，有助于提高生产效率，减少分割成本。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体地说是一种猪半胴体智能分割方法。
背景技术
猪屠宰后，经过去头、蹄、内脏及劈半后获得半胴体。为更好加工猪肉，需要对猪半胴体进行进一步分割。现有技术中一般采用自动化分割与人工分割相结合的方式进行。人工分割猪胴体效率低下且质量难保证，同时工作强度大，环境恶劣，人工成本逐年增加。因此一些研究专注于开发猪胴体智能分割设备，以提高生产效率，降低生产成本。
胴体智能分割现有技术中，基于机器学习的生猪胴体分割方法及系统（申请号：202110994442.2）通过断层扫描技术构建生猪胴体的三维模型，人工设计分割路径，通过神经网络算法进行机器学习后得到可以根据骨骼、肌肉、脂肪的特征参数自动生成分割路径的模型。生产中根据不同的生猪胴体参数生成机械臂分割路径，供机械臂对生猪胴体进行分割。此方法大幅提升了自动分割效率，降低了人工成本。但前期构建胴体三维模型需大量工作，且采集效率低、计算复杂。同时，在生产中仍需人工输入胴体信息，降低了生产效率。在另一技术中，羊胴体机器人自主分割方法及系统（申请号：202010074636.6）提出一种通过采集羊胴体的深度图像拟合胴体立体模型，获取初始分割轨迹后模拟分割立体图像模型并结合模拟分割后的产品等级对初始分割轨迹进行调整，最后输出最优的分割轨迹并控制分割机器人按该轨迹分割羊胴体。这种技术中，对同一级别胴体采用相同的切割模型，要求非常精细的分级标准，否则会出现较大误差。现有自动化胴体分割方法仍存在准确性和生产效率难以兼顾的问题，导致其在实际生产中无法批量操作。
此外，在常规的猪半胴体分割工艺中，常采用三段式分割，即分别从第4-5根肋骨间和尾椎第二骨节处下刀，将胴体分为前、中、后三段。随后将中段肉进一步分割为五花肉、肋排和脊骨。五花肉由于其肥瘦相间，口感嫩滑，向来深受消费者喜爱，价格也相较普通猪肉更高。在传统的三段式分割中，一方面中段仍需安排额外的分割线完成分割，另一方面在前段和后段常残留部分五花肉。倘若在智能分割设备中，能在三段分割的过程中完成中段分割，同时将前后段的五花肉同中段五花肉一并完整分割，将会显著提升分割效率，增加胴体的分割利益。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种猪半胴体智能分割方法。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种猪半胴体智能分割方法，其特征在于：该智能分割方法的步骤为：
A、采集胴体质量和胴体轮廓尺寸信息；
B、从胴体轮廓尺寸信息中提取胴体长宽，将胴体按品种、质量和长度进行分级；
C、将胴体长宽结合同等级的胴体各部位的尺寸关系函数计算获得胴体详细尺寸；
D、根据胴体详细尺寸规划五花肉轮廓切割路径、五花肉分割路径、肋排分割路径、前段分割路径以及脊骨分割路径；
E、将切割路径输入切割机器人，按五花肉轮廓切割、五花肉分割、肋排分割、前段分割、脊骨分割的顺序依次执行胴体分割。
所述步骤A中的胴体质量通过轨道秤采集。
所述步骤A中的胴体轮廓尺寸信息通过相机拍摄或红外扫描获得。
所述步骤C中的胴体尺寸关系函数获取方法为：
a、对同一品种胴体通过长度与质量进行分级；
b、测量并计算同一等级内的胴体各部位间的尺寸比例关系；
c、扩大样本量，拟合获得基于品种的各等级胴体各部位的尺寸关系函数，其中同一等级内拟合的胴体尺寸关系函数应具有显著相关性：r≥0.5。
所述步骤a中的分级是基于品种、长度与质量确定的。
所述步骤a中的分级具体方案为：对同一品种胴体按长度与质量的比值关系进行分级。
所述步骤D中的五花肉轮廓切割路径包含后腿五花肉、中段五花肉和胴体前段4-5根肋排处的五花肉。
所述步骤E中的胴体分割产物顺序为：五花肉、肋排、前段、脊骨、后段。
所述步骤E中的五花肉轮廓切割、五花肉分割和肋排分割的具体过程为：从胴体外皮侧下刀，先切割五花肉轮廓；再分割出前段五花肉、中段五花肉和后段五花肉；最后分割出肋排。
所述步骤E中的脊骨分割产物为脊骨和后段。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的猪半胴体智能分割方法通过测量猪半胴体尺寸及质量，对胴体进行分级，并寻找各等级胴体不同位置间的尺寸关系函数；在生产中通过轨道秤测量胴体质量并采集获得胴体轮廓尺寸信息，提取胴体轮廓尺寸信息获得胴体长宽度信息，对胴体分级，结合胴体所属等级的各部位尺寸关系函数确定胴体详细尺寸信息，规划切割路径，引导机械臂对猪胴体进行分割；实现了猪胴体无人化自动分割，提高分割效率，降低分割成本。
本发明的猪半胴体智能分割方法针对每片半胴体规划相应的切割路径，提高了切割精度；切割工艺采用了五花肉优先分割的切割工艺，不影响胴体剩余部位的三段式分割，同时增加了五花肉分割产量；可将胴体分割为五花肉、肋排、前段、脊骨和后端五部分，节约了中段的后续分割步骤，有助于提高生产效率，减少分割成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。并未刻意按照最终流程绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
附图1为本发明的猪半胴体智能分割方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图1，对本发明实施例中的技术方案进行说明。以下描述的实施例仅仅是本发明的一个实例、而不是全部实例。因此，以下对附图1中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1所示的猪半胴体智能分割方法的流程示意图，主要包括测量建立尺寸关系函数和自动智能分割两部分，整体包括以下步骤：
A、对同一品种的胴体通过长度与质量进行分级；
B、测量并计算胴体各部位间的尺寸比例关系；
C、扩大样本量并重复步骤A和步骤B，获得同一品种的各等级胴体各部位的尺寸关系函数，
D、重复步骤A至步骤C，获得各品种的各等级胴体的尺寸关系函数；
E、通过轨道秤在胴体运输中获得胴体质量信息；
F、对胴体固定后，通过相机拍摄或红外扫描获得胴体轮廓尺寸信息，并提取胴体长度与宽度信息；
G、结合胴体品种、自动获取胴体质量和长度对胴体进行分级；
H、将胴体长宽结合同等级的胴体各部位的尺寸关系函数计算获得胴体详细尺寸；
I、根据胴体详细尺寸规划五花肉轮廓切割路径、五花肉分割路径、肋排分割路径、前段分割路径以及脊骨分割路径；
J、将切割路径输入切割机器人，按如下顺序依次执行胴体分割并获得所需部分：五花肉轮廓切割、五花肉分割获得五花肉、肋排分割获得肋排、前段分割获得前段、脊骨分割获得脊骨和后段。
本发明提供的一种猪半胴体智能分割方法在生产中，无需对中段肉进一步分割处理，即可分别获得五花肉、肋排与脊骨三部分。
由于猪分割车间会集中分割同一品种猪，因此在常规情况下胴体品种可视为不变，而胴体质量与尺寸均可在运输和分割过程中自动获取，因此采用本发明提供的猪半胴体智能分割方法的猪胴体智能分割设备能够实现自动化切割，主要具有以下优点：1）操作简便，可自动提切割取所需信息，无需人工辅助；2）高切割精度，可针对性规划每片半胴体最佳切割路径；3）高分割效率，能在三段分割的同时完成中段胴体分割；4）高分割利益，将前后段五花肉同中段五花肉完整分割，增加五花肉产量。在猪胴体分割加工中具有极高的实用价值，可以大大推动产业进步。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种猪半胴体智能分割方法，其特征在于：该智能分割方法的步骤为：
A、采集胴体质量和胴体轮廓尺寸信息，其中胴体质量通过轨道秤采集、胴体轮廓尺寸信息通过相机拍摄或红外扫描获得；
B、从胴体轮廓尺寸信息中提取胴体长宽，将胴体按品种、质量和长度进行分级；
C、将胴体长宽结合同等级的胴体各部位的尺寸关系函数计算获得胴体详细尺寸；
D、根据胴体详细尺寸规划五花肉轮廓切割路径、五花肉分割路径、肋排分割路径、前段分割路径以及脊骨分割路径；
E、将切割路径输入切割机器人，按五花肉轮廓切割、五花肉分割、肋排分割、前段分割、脊骨分割的顺序依次执行胴体分割；
所述步骤C中的胴体尺寸关系函数获取方法为：
a、对同一品种胴体通过长度与质量进行分级；分级是基于品种、长度与质量确定的；分级具体方案为：对同一品种胴体按长度与质量的比值关系进行分级；
b、测量并计算同一等级内的胴体各部位间的尺寸比例关系；
c、扩大样本量，拟合获得基于品种的各等级胴体各部位的尺寸关系函数，其中同一等级内拟合的胴体尺寸关系函数应具有显著相关性：r≥0.5。
2.根据权利要求1所述的猪半胴体智能分割方法，其特征在于：所述步骤D中的五花肉轮廓切割路径包含后腿五花肉、中段五花肉和胴体前段4-5根肋排处的五花肉。
3.根据权利要求1所述的猪半胴体智能分割方法，其特征在于：所述步骤E中的胴体分割产物顺序为：五花肉、肋排、前段、脊骨、后段。
4.根据权利要求1或3所述的猪半胴体智能分割方法，其特征在于：所述步骤E中的五花肉轮廓切割、五花肉分割和肋排分割的具体过程为：从胴体外皮侧下刀，先切割五花肉轮廓；再分割出前段五花肉、中段五花肉和后段五花肉；最后分割出肋排。
5.根据权利要求1或3所述的猪半胴体智能分割方法，其特征在于：所述步骤E中的脊骨分割产物为脊骨和后段。
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