CN211631580U - 一种新型羊后腿自动剔骨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型羊后腿自动剔骨装置。本实用新型所述的切割机械臂连接切割刀具，用于切割羊腿；所述上抓夹用于固定羊腿的上关节，上抓夹的夹爪由三爪手指气缸控制，通过控制抓夹驱动气路让其夹紧羊腿上关节；所述下抓夹用于固定羊腿的下关节，橡胶块座由导轨滑台气动手指气缸控制，当切割完成后，抓夹驱动气路控制松开羊腿上关节，取下羊腿。通过调节抓夹调节装置来改变上抓夹的高度位置，以适应不同大小的羊腿。本实用新型所述的羊后腿自动剔骨装置，按照国内饮食习惯自动分割羊腿腱子肉和沿股骨剔骨，提高生产效率，避免手工操作利器造成安全事故、肉损耗等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及屠宰分割技术领域，特别涉及一种新型羊后腿自动剔骨装置。
背景技术
随着人民经济水平的日益提高，我国羊肉产品需求日益增加，羊后腿肉是一种主要的高价值羊肉产品。当前国内外羊肉精细加工设备并不能满足中国人对羊后腿肉食用和分割的习惯，因此，国内企业通常手工进行羊后腿剔骨加工。该方法存在如下问题：一方面工人手持利器作业时安全事故频发，另一方面手工剔骨的效率难以进一步提高。日本MAYEKAWA公司发明了一种猪肉火腿剔骨装置，采用六轴工业机器人驱动剔骨刀具，沿股骨进行切割。但该方法仅适用于西式猪肉火腿的加工，其剔骨工艺也不符合中国人的羊肉食用习惯。
实用新型内容
为了解决上述装置的问题和缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供一种新型羊后腿自动去骨装置，用于：根据中国人食用和分割习惯，先从关节处切下小腿肉，再从大腿中分割股骨；在分割的过程中，精准扫描切割部位，切削力小、分割快速、精准，且可自主作业，以提高分割效率，减少分割过程中的肉损耗。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种新型羊后腿自动剔骨装置，包括：工作台、抓夹支架、抓夹调节装置、上抓夹8、下抓夹11、切割机械臂2、切割刀具9、主控制器3、切削力传感器、抓夹驱动气路、图像采集装置1和图像采集装置支架；
所述抓夹支架安装于工作台的一端，图像采集装置支架安装于工作台的另外一端；所述抓夹支架的上端安装有抓夹调节装置，抓夹调节装置与上抓夹8连接；
所述抓夹调节装置包括丝杠6、轴向滑块7、步进电机4和步进电机控制开关5，丝杠6垂直安装于抓夹支架的上部，轴向滑块7与丝杠6连接，步进电机4安装于抓夹支架的上端，步进电机控制开关5安装于步进电机一侧，用于驱动轴向滑块7沿丝杠6上下滑动；
所述上抓夹8包括上抓夹骨架12、三爪手指气缸13和夹爪14，所述三爪手指气缸13装配在上抓夹骨架12中，夹爪14安装在三爪手指气缸13下方的气缸滑块上，所述上抓夹骨架12与轴向滑块7连接；
所述下抓夹11包括下抓夹橡胶块15、橡胶块座16、导轨滑台气动手指气缸17和气缸底座18；所述气缸底座18安装在工作台中部上方，导轨滑台气动手指气缸17安装在气缸底座18上方，橡胶块座16安装在导轨滑台气动手指气缸17的活塞块上，所述下抓夹橡胶块15安装在橡胶块座16上；
所述抓夹驱动气路包括气泵、三位四通手动换向阀、节流阀和气管；所述三爪手指气缸13和导轨滑台气动手指气缸17均通过三位四通手动换向阀、节流阀与气泵连接；
所述切割机械臂2通过底部安装法兰安装于工作台上、图像采集装置支架的一侧，用于带动切割刀具9剔骨；所述切割机械臂2的一侧安装有切削力传感器，切削力传感器通过刀架、刀具固定座10与切割刀具9连接；所述图像采集装置支架的上方横梁上安装有图像采集装置1，用于采集羊腿图像。
在上述技术方案的基础上，所述三爪手指气缸13通过过盈配合装配在上抓夹骨架12中，夹爪14通过螺栓安装在三爪手指气缸13下方的气缸滑块上；通过抓夹驱动气路控制三爪手指气缸13运动，同时带动夹爪14运动。
在上述技术方案的基础上，所述导轨滑台气动手指气缸17通过螺栓安装在气缸底座18上方，所述橡胶块座16通过螺栓安装在导轨滑台气动手指气缸17的活塞块上，所述下抓夹橡胶块15通过过盈配合安装在橡胶块座16上。
在上述技术方案的基础上，所述气缸底座18内部设有轴承，能够带动气缸底座18转动。
在上述技术方案的基础上，所述下抓夹橡胶块15为安全无毒食品级硅胶块。
在上述技术方案的基础上，所述切割刀具9通过螺栓安装在刀具固定座10上，刀具固定座10通过螺栓安装在刀架的一端，刀架的另一端通过螺栓与切削力传感器的一端连接，切削力传感器的另一端通过螺栓安装在切割机械臂2的执行器法兰上。
在上述技术方案的基础上，所述工作台为型材搭建的框架结构，其上部开孔，用于安装图像采集装置支架和抓夹支架。
在上述技术方案的基础上，所述图像采集装置1为RGB-D相机，通过螺栓安装在图像采集装置支架的上方横梁上。
在上述技术方案的基础上，所述图像采集装置支架的上方横梁的高度可调节。
在上述技术方案的基础上，所述夹爪14和下抓夹橡胶块15处于同一竖直方向，下抓夹橡胶块15位于夹爪14的正下方。
本实用新型的有益效果是，按照国内饮食习惯自动分割羊腿腱子肉和沿股骨剔骨，提高了生产效率，避免了手工操作利器容易造成安全事故的问题，减少了分割过程中的肉损耗。
附图说明
本实用新型有如下附图：
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是上抓夹的结构示意图。
图3是下抓夹的结构示意图。
图4是本实用新型的总体控制流程图。
在图中，1.图像采集装置，2.切割机械臂，3.主控制器，4.步进电机，5.步进电机控制开关，6.丝杠，7.轴向滑块，8.上抓夹，9.切割刀具，10.刀具固定座，11.下抓夹，12.上抓夹骨架，13.三爪手指气缸，14.夹爪，15.下抓夹橡胶块，16.橡胶块座，17.导轨滑台气动手指气缸，18.气缸底座。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1～3所示，本实用新型所述的新型羊后腿自动剔骨装置，包括：工作台、抓夹支架、抓夹调节装置、上抓夹8、下抓夹11、切割机械臂2、切割刀具9、主控制器3、切削力传感器、图像采集装置1和图像采集装置支架；
所述抓夹支架安装于工作台的一端，图像采集装置支架安装于工作台的另外一端；所述抓夹支架的上端安装有抓夹调节装置；
所述抓夹调节装置是一种步进电机4驱动的直线模组，包括丝杠6、轴向滑块7、步进电机4和步进电机控制开关5，丝杠6垂直安装于抓夹支架的上部，轴向滑块7与丝杠6连接，步进电机4安装于抓夹支架的上端，经由主控制器3可控，按下步进电机控制开关5，主控制器3采集信号，轴向滑块7带动上抓夹8运动，所述控制技术为现有技术；
所述上抓夹8用于固定羊腿的上关节，包括上抓夹骨架12、三爪手指气缸13和夹爪14，所述三爪手指气缸13通过过盈配合装配在上抓夹骨架12中，夹爪14通过螺栓连接在三爪手指气缸13下方的气缸滑块上，通过气压回路控制三爪手指气缸13运动，同时带动夹爪14运动。
所述下抓夹11位于工作台上、切割刀具9的下方，用于固定羊腿的下关节，包括下抓夹橡胶块15、橡胶块座16、导轨滑台气动手指气缸17和气缸底座18；所述气缸底座18安装在工作台上，导轨滑台气动手指气缸17通过螺栓安装在气缸底座18上方，所述橡胶块座16通过螺栓安装在导轨滑台气动手指气缸17的活塞块上，所述下抓夹橡胶块15通过过盈配合安装在橡胶块座16上。
所述抓夹驱动气路包括气泵、三位四通手动换向阀、节流阀和气管；所述三爪手指气缸13和导轨滑台气动手指气缸17均通过三位四通手动换向阀、节流阀与气泵连接；
所述切割机械臂2通过其底部安装法兰安装于工作台上、图像采集装置支架的一侧，用于带动切割刀具9剔骨；所述切割机械臂2的一侧安装有切削力传感器，用于测量切割刀具9的切削力；所述切削力传感器通过刀架和刀具固定座10与切割刀具9连接；所述图像采集装置支架的上方横梁上安装有图像采集装置1，用于采集羊腿图像。
在上述技术方案的基础上，通过抓夹驱动气路控制导轨滑台气动手指气缸17运动，带动下抓夹橡胶块15运动，气缸底座18内有轴承，可以带动气缸底座18旋转。
在上述技术方案的基础上，所述下抓夹橡胶块15为安全无毒食品级硅胶块。
在上述技术方案的基础上，所述切割刀具9通过螺栓安装在刀具固定座9上，刀具固定座10通过螺栓安装在刀架的一端，刀架的另一端通过螺栓与切削力传感器的一端连接，切削力传感器的另一端通过螺栓安装在切割机械臂2的执行器法兰上，用于分割羊腿腱子肉，剔除羊腿股骨。
在上述技术方案的基础上，所述工作台为型材搭建的框架结构，其上部开孔，用于安装图像采集装置支架和抓夹支架。
在上述技术方案的基础上，所述图像采集装置1为RGB-D相机，通过螺栓安装在图像采集装置支架的上方横梁上。松开螺栓沿上方横梁方向移动可改变相机水平位置，调整上方横梁的安装高度可改变相机高度位置，这样设计可获取更全面的图像信息。所述图像采集装置1与主控制器3连接，用于采集羊腿图像信号，并将羊腿图像信号发送给主控制器3。
在上述技术方案的基础上，所述图像采集装置支架的上方横梁的高度可调节。
在上述技术方案的基础上，所述夹爪14和下抓夹橡胶块15处于同一竖直方向，下抓夹橡胶块15位于夹爪14的正下方。
所述抓夹驱动气路由动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件组成。动力元件为气泵；控制元件为三位四通手动换向阀、节流阀；执行元件为三爪手指气缸13和导轨滑台气动手指气缸17，分别控制上抓夹8和下抓夹11；辅助元件为气管。用于实现上抓夹8和下抓夹11的加紧、松开动作。
机器臂控制器用于驱动切割机械臂2运动；
所述的主控制器3为工业计算机，主控制器3用于：接受并处理图像采集装置采集的羊腿图像信号，识别待切割部位的位置；规划切割机械臂2的运动轨迹；将运动轨迹发送给切割机械臂2。采用反馈调节的方式，根据设计的传递函数修正切割刀具9的轨迹和进给力。
在图1～3中，所示剔骨装置的整体布置为：夹爪14和下抓夹橡胶块15处于同一竖直方向，由夹爪14和下抓夹橡胶块15在一侧固定住羊腿，切割机械臂2带动切割刀具9在另一侧切割。图像采集装置1位于切割机械臂1上方识别采集羊腿静态图像，并将信息发送给电脑利用opencv处理，切割机械臂1到上抓夹8与下抓夹11垂直中心线的布置间距为84.5cm。图像处理的方法为：预处理—背景切割—特征计算—关键点搜索识别—运动规划—运动控制。
在图2中，所示上抓夹8的夹爪14由三爪手指气缸13控制，通过控制抓夹驱动气路让其夹紧羊腿上关节，当切割完成后，抓夹驱动气路控制松开羊腿上关节，取下羊腿。上抓夹骨架12与轴向滑块7连接，按下步进电机控制开关5调节抓夹调节装置，改变上抓夹8的高度位置，以适应不同大小的羊腿。
在图3中，所示下抓夹11引出两个气口连接气管，由抓夹驱动气路控制导轨滑台气动手指气缸17加紧羊腿下关节，当一面切割完成后，旋转气缸底座18以更换切割面，直到整个羊腿切割结束。
在图4中，所示剔骨装置的总体控制流程为：上抓夹8调节高度，安置羊腿，控制换向阀开关，固定羊腿上下关节；图像采集装置1拍摄羊腿图像，发送给电脑，利用opencv软件完成图像处理模块以及控制模块，得到切割刀具9的运动路径；电脑发送控制指令到切割机械臂2，并且根据切削力传感器反馈调节，修正切割刀具9的运动路径，完成切割动作；旋转气缸底座18，换切割面，继续上述过程，直到切割完全，控制换向阀松开三爪手指气缸13和导轨滑台气动手指气缸17，取下羊腿骨。
本实用新型的技术关键点和欲保护点在于：所述羊后腿自动剔骨装置中各个部件之间的具体连接结构。通过主控制器3驱动和控制所述羊后腿自动剔骨装置，所使用的控制技术均为现有技术。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，包括：工作台、抓夹支架、抓夹调节装置、上抓夹(8)、下抓夹(11)、切割机械臂(2)、切割刀具(9)、主控制器(3)、切削力传感器、抓夹驱动气路、图像采集装置(1)和图像采集装置支架；
所述抓夹支架安装于工作台的一端，图像采集装置支架安装于工作台的另外一端；所述抓夹支架的上端安装有抓夹调节装置，抓夹调节装置与上抓夹(8)连接；
所述抓夹调节装置包括丝杠(6)、轴向滑块(7)、步进电机(4)和步进电机控制开关(5)，丝杠(6)垂直安装于抓夹支架的上部，轴向滑块(7)与丝杠(6)连接，步进电机(4)安装于抓夹支架的上端，步进电机控制开关(5)安装于步进电机一侧，用于驱动轴向滑块(7)沿丝杠(6)上下滑动；
所述上抓夹(8)包括上抓夹骨架(12)、三爪手指气缸(13)和夹爪(14)，所述三爪手指气缸(13)装配在上抓夹骨架(12)中，夹爪(14)安装在三爪手指气缸(13)下方的气缸滑块上，所述上抓夹骨架(12)与轴向滑块(7)连接；
所述下抓夹(11)包括下抓夹橡胶块(15)、橡胶块座(16)、导轨滑台气动手指气缸(17)和气缸底座(18)；所述气缸底座(18)安装在工作台中部上方，导轨滑台气动手指气缸(17)安装在气缸底座(18)上方，橡胶块座(16)安装在导轨滑台气动手指气缸(17)的活塞块上，所述下抓夹橡胶块(15)安装在橡胶块座(16)上；
所述抓夹驱动气路包括气泵、三位四通手动换向阀、节流阀和气管；所述三爪手指气缸(13)和导轨滑台气动手指气缸(17)均通过三位四通手动换向阀、节流阀与气泵连接；
所述切割机械臂(2)通过底部安装法兰安装于工作台上、图像采集装置支架的一侧，用于带动切割刀具(9)剔骨；所述切割机械臂(2)的一侧安装有切削力传感器，切削力传感器通过刀架、刀具固定座(10)与切割刀具(9)连接；所述图像采集装置支架的上方横梁上安装有图像采集装置(1)，用于采集羊腿图像。
2.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述三爪手指气缸(13)通过过盈配合装配在上抓夹骨架(12)中，夹爪(14)通过螺栓安装在三爪手指气缸(13)下方的气缸滑块上；通过抓夹驱动气路控制三爪手指气缸(13)运动，同时带动夹爪(14)运动。
3.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述导轨滑台气动手指气缸(17)通过螺栓安装在气缸底座(18)上方，所述橡胶块座(16)通过螺栓安装在导轨滑台气动手指气缸(17)的活塞块上，所述下抓夹橡胶块(15)通过过盈配合安装在橡胶块座(16)上。
4.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述气缸底座(18)内部设有轴承，能够带动气缸底座(18)转动。
5.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述下抓夹橡胶块(15)为安全无毒食品级硅胶块。
6.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述切割刀具(9)通过螺栓安装在刀具固定座(10)上，刀具固定座(10)通过螺栓安装在刀架的一端，刀架的另一端通过螺栓与切削力传感器的一端连接，切削力传感器的另一端通过螺栓安装在切割机械臂(2)的执行器法兰上。
7.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述工作台为型材搭建的框架结构，其上部开孔，用于安装图像采集装置支架和抓夹支架。
8.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述图像采集装置(1)为RGB-D相机，通过螺栓安装在图像采集装置支架的上方横梁上。
9.如权利要求8所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述图像采集装置支架的上方横梁的高度能够调节。
10.如权利要求1所述的新型羊后腿自动剔骨装置，其特征在于，所述下抓夹橡胶块(15)位于夹爪(14)的正下方。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114176104A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-15 | 北京机械工业自动化研究所有限公司 | 一种畜类胴体剔骨分割装置和方法 |
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| CN114176104A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-15 | 北京机械工业自动化研究所有限公司 | 一种畜类胴体剔骨分割装置和方法 |
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