CN115226749A - 一种自动去筋膜机、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动去筋膜机、系统及方法，包括：XZYA轴运动机构；其中，X轴运动机构包括X轴导轨和X轴电机，X轴导轨上设有Z轴运动机构，以驱动Z轴运动机构沿X轴导轨移动；Z轴运动机构包括弹性筋膜切刀组件、Z轴导轨和Z轴电机，以驱动弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨移动；Y轴运动机构包括Y轴导轨和Y轴电机，A轴运动机构包括夹紧固定板、物料固定块、夹紧气缸、A轴导轨和A轴电机；夹紧固定板设于Y轴导轨上，以驱动A轴运动机构沿Y轴导轨移动；夹紧固定板的两端设有物料固定块，夹紧气缸设于A轴导轨上，通过A轴电机带动物料固定块的旋转和夹紧气缸沿A轴导轨移动后对物料的夹紧固定。提高去筋膜效率，保证去筋膜质量。

Description

一种自动去筋膜机、系统及方法

技术领域

本发明涉及去筋膜设备技术领域，特别是涉及一种自动去筋膜机、系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

对于肉制品，由于其致密结缔组织(筋膜)的存在，不仅会影响产品的质量、外观以及口感，而且还影响消费者的健康和安全，因此为了改善肉制品的质量，提高生产和消费安全，在肉制品生产过程中，去筋膜成为必不可少的一道工序。

传统的去筋膜工艺有解冻、摊平、人工切除、半自动机械切除等方法，都需要人工去识别筋膜位置与大小，存在用人成本高、效率低下、产品根据人的主观意识判断标准，质量不统一，效果差，生产过程中卫生标准难以控制、需人工根据筋膜的大小位置来不停的操作设备，对冷冻凹面无法去除筋膜，人工劳动强度大，存在安全隐患，并且不能够实现自动化生产等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种自动去筋膜机、系统及方法，实现自动化生产，适用不同规格、各种同类异形产品，加工对象可大可小并且适用于不规则物体，对同类加工对象适用广泛。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种自动去筋膜机，包括：主机框架、X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构；主机框架的两侧分别设有X轴运动机构和Y轴运动机构；

所述X轴运动机构包括X轴导轨和X轴电机，X轴导轨上通过XZ连接板连接有Z轴运动机构，以通过X轴电机驱动Z轴运动机构沿X轴导轨移动；

所述Z轴运动机构包括弹性筋膜切刀组件、Z轴导轨和Z轴电机，弹性筋膜切刀组件设于Z轴导轨上，以通过Z轴电机驱动弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨移动；

所述Y轴运动机构包括Y轴导轨和Y轴电机，所述A轴运动机构包括夹紧固定板，和设于夹紧固定板上的物料固定块、夹紧气缸、A轴导轨和A轴电机；

所述夹紧固定板设于Y轴导轨上，以通过Y轴电机驱动A轴运动机构沿Y轴导轨移动；夹紧固定板的两端均设有物料固定块，夹紧气缸设于A轴导轨上，通过A轴电机的驱动，带动物料固定块的旋转和夹紧气缸沿A轴导轨移动后对物料的夹紧固定。

作为可选择的实施方式，所述X轴运动机构还包括固定板、X轴主动轮、X轴传动皮带和X轴从动轮；

所述X轴导轨通过固定板安装在主机框架上，X轴导轨的两端分别安装有X轴主动轮和X轴从动轮，且安装有X轴导轨皮带；

通过X轴电机的驱动，带动X轴主动轮与X轴从动轮通过X轴传动皮带运动，从而通过XZ连接板带动Z轴运动机构沿X轴导轨直线运动。

作为可选择的实施方式，所述弹性筋膜切刀组件包括气动弹簧、切刀电机和弹性筋膜切刀，所述切刀电机和弹性筋膜切刀均连接在Z轴导轨上，沿Z轴导轨上下运动。

作为可选择的实施方式，所述X轴导轨的两端均设有限位块，以防止Z轴运动机构沿X轴导轨直线运动时掉落。

作为可选择的实施方式，所述夹紧固定板的底端上设有导轨滑块，以通过导轨滑块设于Y轴导轨上。

作为可选择的实施方式，在A轴电机的驱动下，夹紧气缸沿A轴导轨向物料方向移动，以通过夹紧固定板两端的物料固定块夹紧物料；

物料夹紧固定后，在Y轴电机的驱动下，A轴运动机构沿Y轴导轨移动至弹性筋膜切刀组件的下方；

在A轴电机驱动下，带动物料固定块旋转设定角度，每旋转一次设定角度，均执行一次加工流程，直至旋转完成360°。

作为可选择的实施方式，一次加工流程包括：

在Z轴电机的驱动下，弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨向下移动，直至移动到物料所在位置，弹性筋膜切刀组件开始工作；

同时，在X轴电机驱动下，Z轴运动机构沿X轴导轨向一侧移动，直至运动到X轴导轨的最端部，弹性筋膜切刀组件停止运转，并沿Z轴导轨向上移动。

第二方面，本发明提供一种自动去筋膜机系统，包括：第一方面所述的自动去筋膜机、数据采集模块和数据处理模块；

所述数据采集模块用于采集自动去筋膜机上夹紧固定的物料图像；

所述数据处理模块接收物料图像，被配置为根据物料图像确定筋膜区域，并生成运动控制指令；

所述自动去筋膜机接收运动控制指令，并以此控制X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构执行对应操作。

作为可选择的实施方式，在所述数据处理模块中，在RGB颜色空间上设置阈值，并以此对物料图像进行筋膜区域和非筋膜区域的划分，得到物料图像的掩码图；

所述数据处理模块将运动控制指令传输至控制器，通过控制器与自动去筋膜机的电机驱动器连接，控制电机的正反转。

第三方面，本发明提供一种自动去筋膜机系统的工作方法，采用第二方面所述的自动去筋膜机系统，包括：

采集自动去筋膜机上夹紧固定的物料图像；

根据物料图像确定筋膜区域，并生成运动控制指令；

根据运动控制指令控制X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构执行对应操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提出一种自动去筋膜机、系统及方法，提高了去筋膜的效率，节省人力、时间成本，同时能够保证去筋膜的质量；在去筋膜过程中实现自动化生产，可批量化生产，适用不同规格、各种同类异形产品，加工对象可大可小并且适用于不规则物体，对同类加工对象适用广泛。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的一种自动去筋膜机结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的X轴运动机构和Z轴运动机构结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的Y轴运动机构和A轴运动机构结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的颜色分割算法示意图；

图5为本发明实施例2提供的运动控制指令传输电路原理图；

其中，1、主机框架，2、X轴运动机构，3、Y轴运动机构，4、Z轴运动机构，5、A轴运动机构，6、弹性筋膜切刀组件，7、夹紧气缸，8、按钮，9、三色指示灯，10、物料固定块，11、光源，12、摄像装置，13、A轴电机，14、Y轴电机，15、Y轴导轨，16、X轴电机，17、X轴主动轮，18、X轴传动皮带，19、X轴导轨，20、X轴从动轮，21、Z轴电机，22、气动弹簧，23、Z轴导轨，24、切刀电机，25、XZ连接板，26、限位块，27、弹性筋膜切刀。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种自动去筋膜机，包括：主机框架1、X轴运动机构2、Z轴运动机构4、Y轴运动机构3和A轴运动机构5；

如图2所示，所述X轴运动机构2设于主机框架1的一侧，包括固定板、X轴电机16、X轴主动轮17、X轴传动皮带18、X轴导轨19和X轴从动轮20；

所述X轴导轨19通过固定板安装在主机框架1的上端，且X轴导轨19的两端分别安装有X轴主动轮17和X轴从动轮20，且安装有X轴导轨皮带18；

所述X轴导轨19上通过XZ连接板25连接有Z轴运动机构4，所述X轴电机16设于固定板的一侧，通过X轴电机16的驱动，带动X轴主动轮17与X轴从动轮20通过X轴传动皮带18运动，从而带动XZ连接板25沿X轴导轨19方向进行直线运动，再进一步地带动Z轴运动机构4沿X轴导轨19直线运动。

在本实施例中，所述Z轴运动机构4包括Z轴电机21、Z轴导轨23和弹性筋膜切刀组件6，所述弹性筋膜切刀组件6设于Z轴导轨23上，所述Z轴电机21设于XZ连接板25的一端，通过Z轴电机21的运动带动弹性筋膜切刀组件6沿Z轴导轨23移动。

在本实施例中，所述弹性筋膜切刀组件6包括气动弹簧22、切刀电机24和弹性筋膜切刀27；在Z轴导轨23的一端通过固定板固定Z轴电机21和气动弹簧22；所述切刀电机24和弹性筋膜切刀27均通过滑动板连接在Z轴导轨23上，切刀电机24和弹性筋膜切刀27可整体沿Z轴导轨23上下运动。

作为可选择的一种实施方式，所述弹性筋膜切刀27带气动弹簧22，可根据物料的不规则程度，通过气动弹簧自动上下微调弹性筋膜切刀，以便减少浪费的物料。

作为可选择的一种实施方式，所述X轴导轨19的两端均设有限位块26，以防止Z轴运动机构4沿X轴导轨19直线运动时掉落。

在本实施例中，如图3所示，所述Y轴运动机构3设于主机框架1的另一侧，所述Y轴运动机构3包括Y轴电机14和Y轴导轨15；所述Y轴导轨15设于主机框架1的底端，所述Y轴导轨15上连接有A轴运动机构5，以通过Y轴电机14的运动带动A轴运动机构5沿Y轴导轨15前后移动。

所述A轴运动机构5包括夹紧固定板，和设于夹紧固定板上的A轴电机13、物料固定块10、夹紧气缸7和A轴导轨；

所述夹紧固定板的底端上设有导轨滑块，以通过导轨滑块设于Y轴导轨15上，通过Y轴电机14带动Y轴导轨15的运动，从而通过导轨滑块带动A轴运动机构5沿Y轴导轨15的直线位移；

所述夹紧固定板的两端均设有物料固定块10，所述夹紧气缸7设于A轴导轨上，通过A轴电机13的驱动，带动物料固定块10的旋转，以实现物料的旋转加工，同时带动夹紧气缸7沿A轴导轨的左右运动，实现加工物料的夹紧固定，防止加工过程中掉落。

在本实施例中，如图1所示，所述主机框架1上还设有多类按钮8，包括启动、停止、急停等；

在主机框架1的顶部设有三色指示灯9，用于指示自动去筋膜机的工作状态；

所述主机框架1上还设有摄像装置12和光源11，用于对物料进行视觉图像的拍摄。

在本实施例中，上述X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构的运动过程具体包括：

(1)上料后，A轴电机启动，在A轴电机的驱动下，夹紧气缸沿A轴导轨向物料方向移动，以通过夹紧固定板两端的物料固定块夹紧物料(如牛肉)。

(2)物料夹紧固定后，Y轴电机启动，在Y轴电机的驱动下，A轴运动机构沿Y轴导轨移动至弹性筋膜切刀组件的下方；

然后，Z轴电机启动，在Z轴电机的驱动下，弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨向下移动，直至移动到物料所在位置，切刀电机启动，弹性筋膜切刀开始工作，同时根据物料的不规则程度，通过气动弹簧自动上下调节，以便减少物料的浪费；

同时，根据获取的加工指令，X轴电机启动后，在X轴电机的驱动下，Z轴运动机构沿X轴导轨向一侧移动(比如从左往右运动)，直至运动到X轴导轨的最端部，弹性筋膜切刀停止运转，Z轴电机启动，弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨向上移动。

(3)在A轴电机的驱动下，带动物料固定块旋转设定角度(如20°或30°等)，也就是旋转物料设定角度；

然后，再次启动Z轴电机启动，在Z轴电机的驱动下，弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨向下移动，直至移动到物料所在位置，切刀电机启动，弹性筋膜切刀开始工作；

同时，在X轴电机的驱动下，Z轴运动机构沿X轴导轨向另一侧移动(即反转从右往左)，直至运动到X轴导轨的最端部，弹性筋膜切刀停止运转，Z轴电机启动，弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨向上移动。

(4)在A轴电机的驱动下，带动物料固定块再次旋转设定角度，重复上述步骤(2)-(3)的动作，直至旋转完成360°。

(5)在上述物料加工过程，摄像装置一直读取物料的筋膜、肥肉等信号，并且产生加工数据，传输到后台控制系统中，如果旋转完360°后，还有未加工完的肥肉、筋膜等需要去掉的物料，各运动机构则继续重复动作，直至加工目标完成。

(6)加工完成后，各运动机构回到原点，夹紧气缸复位，完成下料。

实施例2

本实施例提供一种自动去筋膜机系统，包括实施例1所述的自动去筋膜机、数据采集模块和数据处理模块；

所述数据采集模块用于采集自动去筋膜机上夹紧固定的物料图像；

所述数据处理模块接收物料图像，被配置为根据物料图像确定筋膜区域，并生成运动控制指令；

所述自动去筋膜机接收运动控制指令，并以此控制X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构执行对应操作。

在本实施例中，所述数据采集模块包括摄像装置，物料被夹紧固定后，通过摄像装置获取物料图像；

采用颜色分割算法，在RGB颜色空间上设置阈值，对物料图像进行筋膜区域和非筋膜区域的划分，并将划分结果编码成二值化的指令矩阵信号；

如图4所示，在RGB颜色空间上确定筋膜的RGB三通道值的范围，将对物料图像进行像素值1和0的划分，在筋膜的RGB三通道值的范围内的像素值设为1，否则为0，从而得到物料图像的掩码图。

在摄像装置识别的筋膜范围与弹性筋膜切刀的工作坐标没有匹配条件下，摄像装置识别结果即掩码图，需要在A轴电机旋转一定角度后，才能被传递给切刀的运行控制程序。因此，本实施例设计视觉信号队列来实现延时通讯过程，数据处理模块接收到摄像装置传出的视觉信号并计算得到控制各个电机运动的16进制指令后，传输指令至控制器，控制器输出指令至自动去筋膜机，自动去筋膜机的各电机接收到指令后，控制对应的运行机构执行操作。

在本实施例中，自动去筋膜机的各电机驱动器与控制器通过信号线连接，电机驱动器根据端子标号连接到控制器相应的串口进行指令信号的接收。

如图5所示，控制器端口通过三极管开关电路与电机脉冲输入口连接，通过差分信号控制电机正反转，即根据两根线间的电压差来判断脉冲信号是高电平或低电平，通过PULS脉冲输入端口信号与SIGN方向信号，以控制电机的正反转，从而实现电机运转的功能。控制器接收到运行控制指令后，根据指令要求控制电机驱动器，最终实现机械加工去筋膜。

在本实施例中，在加工过程中，摄像转置不断采集加工过程中的物料图像，并反馈至数据处理模块，以不断发出运动控制指令，高效识别筋膜位置、大小，实现自动且高效的去除筋膜，省时省力。

实施例3

本实施例提供一种自动去筋膜机系统的工作方法，采用实施例2所述的自动去筋膜机系统，包括：

采集自动去筋膜机上夹紧固定的物料图像；

根据物料图像确定筋膜区域，并生成运动控制指令；

根据运动控制指令控制X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构执行对应操作。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种自动去筋膜机，其特征在于，包括：主机框架、X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构；主机框架的两侧分别设有X轴运动机构和Y轴运动机构；

所述X轴运动机构包括X轴导轨和X轴电机，X轴导轨上通过XZ连接板连接有Z轴运动机构，以通过X轴电机驱动Z轴运动机构沿X轴导轨移动；

所述Z轴运动机构包括弹性筋膜切刀组件、Z轴导轨和Z轴电机，弹性筋膜切刀组件设于Z轴导轨上，以通过Z轴电机驱动弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨移动；

所述Y轴运动机构包括Y轴导轨和Y轴电机，所述A轴运动机构包括夹紧固定板，和设于夹紧固定板上的物料固定块、夹紧气缸、A轴导轨和A轴电机；

所述夹紧固定板设于Y轴导轨上，以通过Y轴电机驱动A轴运动机构沿Y轴导轨移动；夹紧固定板的两端均设有物料固定块，夹紧气缸设于A轴导轨上，通过A轴电机的驱动，带动物料固定块的旋转和夹紧气缸沿A轴导轨移动后对物料的夹紧固定。

2.如权利要求1所述的一种自动去筋膜机，其特征在于，所述X轴运动机构还包括固定板、X轴主动轮、X轴传动皮带和X轴从动轮；

所述X轴导轨通过固定板安装在主机框架上，X轴导轨的两端分别安装有X轴主动轮和X轴从动轮，且安装有X轴导轨皮带；

通过X轴电机的驱动，带动X轴主动轮与X轴从动轮通过X轴传动皮带运动，从而通过XZ连接板带动Z轴运动机构沿X轴导轨直线运动。

3.如权利要求1所述的一种自动去筋膜机，其特征在于，所述弹性筋膜切刀组件包括气动弹簧、切刀电机和弹性筋膜切刀，所述切刀电机和弹性筋膜切刀均连接在Z轴导轨上，沿Z轴导轨上下运动。

4.如权利要求1所述的一种自动去筋膜机，其特征在于，所述X轴导轨的两端均设有限位块，以防止Z轴运动机构沿X轴导轨直线运动时掉落。

5.如权利要求1所述的一种自动去筋膜机，其特征在于，所述夹紧固定板的底端上设有导轨滑块，以通过导轨滑块设于Y轴导轨上。

6.如权利要求1所述的一种自动去筋膜机，其特征在于，

在A轴电机的驱动下，夹紧气缸沿A轴导轨向物料方向移动，以通过夹紧固定板两端的物料固定块夹紧物料；

物料夹紧固定后，在Y轴电机的驱动下，A轴运动机构沿Y轴导轨移动至弹性筋膜切刀组件的下方；

在A轴电机驱动下，带动物料固定块旋转设定角度，每旋转一次设定角度，均执行一次加工流程，直至旋转完成360°。

7.如权利要求6所述的一种自动去筋膜机，其特征在于，一次加工流程包括：

在Z轴电机的驱动下，弹性筋膜切刀组件沿Z轴导轨向下移动，直至移动到物料所在位置，弹性筋膜切刀组件开始工作；

同时，在X轴电机驱动下，Z轴运动机构沿X轴导轨向一侧移动，直至运动到X轴导轨的最端部，弹性筋膜切刀组件停止运转，并沿Z轴导轨向上移动。

8.一种自动去筋膜机系统，其特征在于，包括：权利要求1-7任一项所述的自动去筋膜机、数据采集模块和数据处理模块；

所述数据采集模块用于采集自动去筋膜机上夹紧固定的物料图像；

所述数据处理模块接收物料图像，被配置为根据物料图像确定筋膜区域，并生成运动控制指令；

所述自动去筋膜机接收运动控制指令，并以此控制X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构执行对应操作。

9.如权利要求8所述的一种自动去筋膜机系统，其特征在于，在所述数据处理模块中，在RGB颜色空间上设置阈值，并以此对物料图像进行筋膜区域和非筋膜区域的划分，得到物料图像的掩码图；

所述数据处理模块将运动控制指令传输至控制器，通过控制器与自动去筋膜机的电机驱动器连接，控制电机的正反转。

10.一种自动去筋膜机系统的工作方法，其特征在于，采用权利要求8-9任一项所述的自动去筋膜机系统，包括：

采集自动去筋膜机上夹紧固定的物料图像；

根据物料图像确定筋膜区域，并生成运动控制指令；

根据运动控制指令控制X轴运动机构、Z轴运动机构、Y轴运动机构和A轴运动机构执行对应操作。

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