CN115103595B - 虾加工系统 - Google Patents

Abstract

一种虾加工系统将生的剥壳的虾传送到成像室，在成像室中检测虾碎片和带有残留外壳的虾，并将它们相对于被允许传递到下游加工的可接受的虾流转移走。在成像室中的紫外线(UV)光源持续接通。视觉检查系统在白光源接通以照射曝光区域时拍摄经过的虾流的图像以检测虾的碎片、虾团块和可接受的虾个体。视觉检查系统在白光源关断且曝光区域仅经受紫外线辐射时拍摄经过的流的图像。视觉检查系统在UV图像中检测带有残留外壳的虾。通过喷气喷嘴将虾碎片和带有残留外壳的虾从虾流中转移到相对应的次品目的地。

Description

虾加工系统

背景

本发明涉及生虾的加工，包括连续虾流的自动化视觉检查和次品的转移。

在虾加工业中，生虾被机器剥壳，并且外壳被丢弃。但有些虾带着残留的外壳离开剥壳机。虾中的另一些在剥壳机里被损坏，且碎成了碎片。虾碎片和带有残留外壳的虾在最终产品中是不希望有的。

概述

体现本发明特征的一种虾加工系统包括成像室和传送器，该传送器将虾流从进料端通过成像室传送到排出端。该成像室包括：UV源，该UV源使传送器的在成像室中的曝光区域连续地经受紫外线辐射；白光源，该白光源周期性地接通和关断，以便仅当白光源接通时才使曝光区域经受白光照射；以及相机，该相机在白光源接通时对曝光区域成像以拍摄传送器上的虾的第一图像并在白光源关断时拍摄第二图像。控制器接通和关断白光源，并处理第一图像和第二图像以识别要被作为次品剔除的虾。

一种加工虾的方法，包括：a)使虾传送通过成像室；b)用紫外线辐射连续地照射成像室；c)接通白光源以照射被传送通过曝光区域的虾；d)拍摄曝光区域中的虾的白光图像；e)在白光图像被拍摄后关断白光源；f)拍摄曝光区域中的虾的紫外线图像；以及g)周期性地重复步骤c)至f)。

附图简述

图1是从体现本发明特征的虾加工系统的成像和检查部分的上方看的等轴视图。

图2是图1的虾加工系统的侧面立面图，其中面对的一侧是开放的。

图3是图2的虾加工系统的一部分的放大视图。

图4是图3的虾加工系统的照明系统的进一步放大的视图。

图5是一个流程图，其例示了图1的虾加工系统的成像和检查部分的操作。

图6是对如图1中的虾加工系统的控制的框图。

详细描述

在图1中示出了虾加工系统的成像和检查部分。在该示例版本中，虾加工系统10接收在充满水的槽(tank)12中被剥壳的生虾，该槽12由分隔器14分离成两半。但在其他版本中，槽12不需要充满水或具有分隔器。虾通过槽12上游的一个或更多个自动剥壳机被剥壳。虾通过往复运动的桨18以均匀的层分布在倾斜的传送带16上。带16的底部上游端在槽12中。倾斜的传送带16上的虾从上端掉落到另一个传送器20上的上游进料端22处。该掉落有助于将虾与虾彼此分离。传送器20，例如带式传送器，通常以比倾斜的带16更大的速度运行，以进一步分离虾。尽管在该示例中使用两个倾斜的传送带16，但可以使用单个传送带或甚至另一种进料方式来将虾输送到传送器20。

传送器20将大体分离的虾流传送通过防止外部环境光进入的成像室24。传送器20上的虾在成像室中在可见光(例如白光)下和在紫外线(UV)辐射下成像。从白光图像和紫外图像中，视觉检查系统识别次品——(a)带有残留外壳的虾和(b)碎片，即小于预定或用户设定的尺寸的虾块——及其在传送器上的定位。控制器使用来自视觉检查系统的识别和定位信息来控制喷射器模块26中的喷气喷嘴，以将第一类次品(例如带有残留外壳的虾)从虾流吹到第一次品目的地(reject destination)28，在图1中示为引导槽(flume)，以及将第二类次品(例如碎片)吹到第二次品目的地30，也示为一引导槽。可以使用除引导槽以外的传送方式，如带式传送器、管道或滑槽(chute)。带有外壳的次品由第一引导槽28运送回上游剥壳机以进行再剥壳，从而剥离残留的外壳。被剔除的碎片由第二引导槽30运送，以收集作为动物饲料或用于其他用途。没有被剔除的虾不会从流中转移，而是从传送器20的排出端下落到排出传送器上以进行进一步处理，例如去除虾线(deveining)和检查。

在图2中示出了虾加工系统的成像和分拣部分的更多细节。倾斜的传送带16上的从槽12传送出来的虾掉落在带式传送器20的进料端22上。带式传送器20由在带的下部回程运行段(run)中的电机驱动的传动轴和链轮组32驱动。带式传送器20的上部运行段支撑在从进料端22延伸到相对的排出端23的运送通道(carryway)34中。传送器20将虾流从入口36连续地传送通过成像室24至出口37。

在成像室24中容纳有白光源38(诸如发光二极管阵列)和UV源40。在图2的示例中，源38、40安装在前板42和后板43上，前板和后板(leading and trailing plates)远离中心板44向下成角度，并跨带式传送器20的宽度延伸。中心板包括开口，视觉检查系统46中的相机通过该开口捕获带式传送器20上的曝光区域48的图像。(视觉检查系统的一个示例是美国犹他州奥勒姆的Smart Vision Works销售的系统。)包括邻近UV源40的温度传感器的温度控制系统50(例如空调)将UV源周围的空气温度保持在预定范围内(例如在0°F和150°F之间)的大体恒定的温度，以防止UV辐射的强度变化超过可接受的范围。

带式传送器20从其排出端23将虾传送出去。当虾从传送器20落下时，排成两排52、53的在喷射器模块26中的喷气喷嘴被单独地和选择性地致动，以将来自落下的虾流的第一类次品和第二类次品吹入第一次品目的地28和第二次品目的地30。剩余的落下的虾掉落到排出传送器(未示出)上进行进一步处理。

如图3和图4所示，照明系统54包括在带式传送器20上方的三个板42、43、44。与带式传送器20的平面平行的中心板44具有窗口56，视觉检查系统46中的相机58通过窗口56对传送器20上的曝光区域48进行成像。两个侧翼板42、43是彼此的镜像。每个板42、43支撑两组60、61白光源38，例如发光二极管(LED)阵列。在每个侧翼板42、43中的白光源60、61之间是UV源40，例如一对UV管62。侧翼板42、43包括用于LED阵列的漫射体64、65的切口以及用于UV管62的带通滤波器66的切口。带通滤波器将照射曝光区域48的UV能量限制到窄频带。漫射体64、65漫射照在曝光区域48上的白色LED光。白光源60、61和UV管62的其他布置也是可能的。

在成像室24中还容纳了用于UV管62的镇流器68、用于喷气喷嘴的空气过滤器和压缩器70(通常)、以及用于控制器、电源和其他支持电路的电路板72。空气管道73将冷却的空气从温度控制系统50引导到UV源40，以保持它们的温度。靠近每个UV源40的温度传感器69向闭环温度控制系统提供温度反馈。由于UV管的通电速度相对较慢，所以UV源会持续保持接通，而不是关断和接通，以确保用于成像的辐射强度一致。

喷射器模块26容纳阀的两个阵列74、75，该两个阵列74、75由控制器控制，以选择性地向相对应的喷气喷嘴52、53供应一阵一阵的空气，以从离开带式传送器20的虾流中转移次品。

在图6中示出了成像和检查系统的控制框图。控制器76，例如执行程序存储器中的程序步骤的可编程逻辑控制器或其他可编程处理器，控制定时并从视觉检查系统46接收成像信息。控制器76还接通和关断用于白光成像的白光源60、61。控制器76通过控制线78、79激活每个喷气阀74、75。

成像、检查和分拣过程的一个周期的示例实现方式的流程图在图5中示出。首先，控制器接通白光源。然后，控制器命令视觉检查系统拍摄传送器上曝光区域的白光图像。然后，控制器关断白光源。尽管UV源持续接通，但它的强度水平足够低于白光的强度，因此它不会影响白光图像。拍摄白光图像后，视觉检查系统识别传送器的曝光区域内对象的边界。如果对象边界包围的面积小于预定的或用户设定的像素数，则该对象被认为太小而不是一个重要的虾肉块，并被忽略。

边界超过该像素数的所有对象都被认为是虾肉块，它们在传送器的曝光区域中的定位被保存。如果图像中没有大到足以被认为是虾肉块的对象，则检查周期结束。如果白光图像中的任何对象足够大，则视觉检查系统在关断白光源的情况下拍摄UV图像。虾身上存在的任何外壳在UV辐射下都会发出荧光并在由视觉检查系统捕获的UV图像中被检测到。检测到的外壳与白光图像中检测到的对象相关联。视觉检查系统将带有残留外壳的虾的定位发送给控制器，使得控制器可将该对象喷到第一次品引导槽，以再循环返回通过上游剥壳机。

如果大对象没有检测到外壳，则视觉检查系统进一步处理该对象的白光图像以确定该对象是虾碎片(其边界包围的面积小于对应于预定最小虾尺寸的面积的虾肉块)、虾团块(多个重叠虾，其组合尺寸限定了包围超过对应于最大虾尺寸的面积的面积的边界)或可接受的虾。如果一个对象被分类为一个团块(clump)，则它不会被视为次品。另一方面，碎片被视为第二类次品，被指定喷到第二次品引导槽。可接受的虾和团块都被允许通过以到达排出传送器(而不是被转移走)以进行进一步的下游加工。

视觉检查系统向控制器发送图像信息，该图像信息包括第一类次品(带有残留外壳的虾)和第二类次品(碎片)的定位。控制器在知道传送器速度和次品在传送器上的定位的情况下，控制喷气阀将第一类次品喷到第一引导槽，并且将第二类次品喷到第二引导槽。视觉检查系统还将对碎片数、团块数、带有残留外壳的虾的数量、以及可接受的虾的数量的计数发送给控制器以进行统计分析。

尽管已经针对示例性版本详细描述了虾加工系统，但其他版本也是可能的。例如，除了碎片和残留外壳之外的特征可以被分类为缺陷，并且具有这些特征的对象可以从可接受的虾流被转移走。团块就是一个示例。其他示例是被识别为小鱼的对象、残骸碎片、和未被识别的对象。因此，正如这些示例所建议的，权利要求并不意味着局限于示例性版本的细节。

在下文的一个或更多个实施例中可实现本公开的各方面：

项目1)：一种虾加工系统，包括：

成像室；

传送器，所述传送器具有宽度、进料端、和相对的排出端，并将虾流从所述进料端，通过所述成像室传送到所述排出端；

其中，所述成像室包括：

UV源，所述UV源使所述传送器的在所述成像室中的曝光区域

连续地经受紫外线辐射；

白光源，所述白光源周期性地接通和关断，以仅在接通所述白光

源时使所述曝光区域经受白光照射；

相机，所述相机对所述曝光区域成像，以在所述白光源接通时拍摄所述传送器上的虾的第一图像，并且在所述白光源关断时拍摄第二图像；

控制器，所述控制器接通和关断所述白光源，并处理所述第一图像和所述第二图像，以识别将被作为次品剔除的虾。

项目2)：根据项目1)所述的虾加工系统，包括：

多个喷气喷嘴，所述喷气喷嘴在所述传送器的所述排出端附近；

其中，所述控制器控制所述喷气喷嘴以在离开所述传送器的所述排出端的次品处选择性地引导空气的喷射，从而将所述次品从所述虾流转移到一个或更多个次品目的地。

项目3)：根据项目2)所述的虾加工系统，其中，所述控制器从所述第二图像中识别出作为次品的带有残留外壳的虾，并控制所述喷气喷嘴以在所述带有残留外壳的虾处引导空气向第一次品目的地喷射。

项目4)：根据项目3)所述的虾加工系统，包括在所述成像室上游对虾剥壳的自动虾剥壳机，并且其中，所述第一次品目的地包括引导槽，所述引导槽使所述带有残留外壳的虾再循环到所述自动虾剥壳机以被重新剥壳。

项目5)：根据项目2)所述的虾加工系统，其中，所述控制器从所述第一图像中识别出作为次品的虾碎片，并控制所述喷气喷嘴以在所述虾碎片处引导空气向第二次品目的地喷射。

项目6)：根据项目1)所述的虾加工系统，其中，所述控制器从所述第一图像中识别出不作为次品的团块，并允许所述团块与所述虾流一起通过，而不被转移走。

项目7)：根据项目1)所述的虾加工系统，包括温度控制系统，所述温度控制系统包括温度传感器，以用于将所述UV源的温度保持在狭窄的范围内，以防止所述紫外线辐射的强度变化。

项目8)：根据项目2)所述的虾加工系统，其中，所述多个喷气喷嘴布置在跨越所述传送器的宽度的平行的两排中，并且其中，所述两排中的第一排将第一类次品转移到第一次品目的地，并且所述两排中的第二排将第二类次品转移到第二次品目的地。

项目9)：一种用于加工虾的方法，包括：

a)以传送器速度将虾传送通过成像室；

b)用紫外线辐射连续照射所述成像室；

c)接通白光源，以照射正被传送通过所述成像室中的曝光区域的虾；

d)拍摄在所述曝光区域中的虾的白光图像；

e)在拍摄所述白光图像后，关断所述白光源；

f)在所述白光源关断时，拍摄在所述曝光区域内的虾的紫外线图像；以及

g)周期性地重复步骤c)至f)。

项目10)：根据项目9)所述的方法，包括从所述白光图像中识别在所述曝光区域中的虾和另外的对象的定位和边界。

项目11)：根据项目10)所述的方法，包括：

将边界包围的面积小于第一面积的对象分类为碎片；以及

相对于剩余的虾将所述碎片转移走。

项目12)：根据项目10)所述的方法，包括将边界包围的面积大于第二面积的对象分类为团块。

项目13)：根据项目10)所述的方法，包括根据所选择的虾和另外的对象在所述成像室中的定位和所述传送器速度，在所选择的虾和所述另外的对象离开所述成像室之后，控制喷气以转移所选择的虾和所述另外的对象。

项目14)：根据项目9)所述的方法，包括：

从所述紫外线图像中识别所述虾上的外壳；以及

相对于剩余的虾将带外壳的虾转移走。

项目15)：根据项目14)所述的方法，包括：

在将虾传送通过所述成像室之前，在自动虾剥壳机中对虾剥壳；以及

将相对于所述剩余的虾转移走的所述带外壳的虾再循环回到所述自动虾剥壳机，以进行再剥壳。

项目16)：根据项目9)所述的方法，包括从所述白光图像和所述紫外线图像中将虾分类为次品或可接受的虾，并相对于所述可接受的虾转移走所述次品。

项目17)：根据项目16)所述的方法，包括将从所述紫外线图像中识别出的带有残留外壳的虾和边界包围的面积小于最小虾尺寸的面积的虾分类为次品。

项目18)：根据项目16)所述的方法，包括在离开所述成像室之后，相对于所述可接受的虾，用喷气将所述次品转移走。

Claims (18)

1.一种虾加工系统，包括：

成像室；

传送器，所述传送器具有宽度、进料端、和相对的排出端，并将虾流从所述进料端，通过所述成像室传送到所述排出端；

其中，所述成像室包括：

UV源，所述UV源使所述传送器的在所述成像室中的曝光区域连续地经受紫外线辐射；

白光源，所述白光源周期性地接通和关断，以仅在接通所述白光源时使所述曝光区域经受白光照射；

相机，所述相机对所述曝光区域成像，以在所述白光源接通时拍摄所述传送器上的虾的第一图像，并且在所述白光源关断时拍摄第二图像；

其中，所述紫外线辐射的强度水平足够低于所述白光的强度水平，使得其不影响所述第一图像；

控制器，所述控制器接通和关断所述白光源，并处理所述第一图像和所述第二图像，以识别将被作为次品剔除的虾。

2.根据权利要求1所述的虾加工系统，包括：

多个喷气喷嘴，所述喷气喷嘴在所述传送器的所述排出端附近；

其中，所述控制器控制所述喷气喷嘴以在离开所述传送器的所述排出端的次品处选择性地引导空气的喷射，从而将所述次品从所述虾流转移到一个或更多个次品目的地。

3.根据权利要求2所述的虾加工系统，其中，所述控制器从所述第二图像中识别出作为次品的带有残留外壳的虾，并控制所述喷气喷嘴以在所述带有残留外壳的虾处引导空气向第一次品目的地喷射。

4.根据权利要求3所述的虾加工系统，包括在所述成像室上游对虾剥壳的自动虾剥壳机，并且其中，所述第一次品目的地包括引导槽，所述引导槽使所述带有残留外壳的虾再循环到所述自动虾剥壳机以被重新剥壳。

5.根据权利要求2所述的虾加工系统，其中，所述控制器从所述第一图像中识别出作为次品的虾碎片，并控制所述喷气喷嘴以在所述虾碎片处引导空气向第二次品目的地喷射。

6.根据权利要求1所述的虾加工系统，其中，所述控制器从所述第一图像中识别出不作为次品的团块，并允许所述团块与所述虾流一起通过，而不被转移走。

7.根据权利要求1所述的虾加工系统，包括温度控制系统，所述温度控制系统包括温度传感器，以用于将所述UV源的温度保持在狭窄的范围内，以防止所述紫外线辐射的强度变化。

8.根据权利要求2所述的虾加工系统，其中，所述多个喷气喷嘴布置在跨越所述传送器的宽度的平行的两排中，并且其中，所述两排中的第一排将第一类次品转移到第一次品目的地，并且所述两排中的第二排将第二类次品转移到第二次品目的地。

9.一种用于加工虾的方法，包括：

a)以传送器速度将虾传送通过成像室；

b)用紫外线辐射连续照射所述成像室；

c)接通白光源，以照射正被传送通过所述成像室中的曝光区域的虾；

d)拍摄在所述曝光区域中的虾的白光图像；

e)在拍摄所述白光图像后，关断所述白光源；

其中，所述紫外线辐射的强度水平足够低于所述白光的强度水平，使得其不影响所述白光图像；

f)在所述白光源关断时，拍摄在所述曝光区域内的虾的紫外线图像；以及

g)周期性地重复步骤c)至f)。

10.根据权利要求9所述的方法，包括从所述白光图像中识别在所述曝光区域中的虾和另外的对象的定位和边界。

11.根据权利要求10所述的方法，包括：

将边界包围的面积小于第一面积的对象分类为碎片；以及

相对于剩余的虾将所述碎片转移走。

12.根据权利要求10所述的方法，包括将边界包围的面积大于第二面积的对象分类为团块。

13.根据权利要求10所述的方法，包括根据所选择的虾和另外的对象在所述成像室中的定位和所述传送器速度，在所选择的虾和所述另外的对象离开所述成像室之后，控制喷气以转移所选择的虾和所述另外的对象。

14.根据权利要求9所述的方法，包括：

从所述紫外线图像中识别所述虾上的外壳；以及

相对于剩余的虾将带外壳的虾转移走。

15.根据权利要求14所述的方法，包括：

在将虾传送通过所述成像室之前，在自动虾剥壳机中对虾剥壳；以及

将相对于所述剩余的虾转移走的所述带外壳的虾再循环回到所述自动虾剥壳机，以进行再剥壳。

16.根据权利要求9所述的方法，包括从所述白光图像和所述紫外线图像中将虾分类为次品或可接受的虾，并相对于所述可接受的虾转移走所述次品。

17.根据权利要求16所述的方法，包括将从所述紫外线图像中识别出的带有残留外壳的虾和边界包围的面积小于最小虾尺寸的面积的虾分类为次品。

18.根据权利要求16所述的方法，包括在离开所述成像室之后，相对于所述可接受的虾，用喷气将所述次品转移走。