CN213320353U - 一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，包括机架、龙门式滑台组件、视觉传感器、多自由度夹具、上料装置、X轴向锯台、Y轴向锯台、控制器和下料装置等部件。通过机器视觉和多自由度夹具，实现了冻肉排上料后的相对位置识别与纠正，降低了上料的标准以及实现了智能夹紧功能。而且通过双向锯切方式和夹紧元件的梳齿结构实现了冻肉排双向无剩料锯切作业。相比较于传统单锯条式切削方案，本实用新型省时省力、工作效率高。

Description

一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机

技术领域

本实用新型涉及锯切装置技术领域，特别涉及一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机。

背景技术

现有自动锯骨机基于传统锯条结构，在冻肉排切片作业上需要多次往复锯切，锯切效率较低。并且为了保证锯切过程刀具相对肉块位置的稳定性，需要在冻肉排后端进行夹具夹持(比如中国专利201520539475.8和201520259895.0)，这导致了有一部分尾料需后续增加人工切片，无法实现全自动加工。

发明内容

针对现有技术的不足之处，发明人提供了一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，其特征在于：机器视觉自动锯骨机包括机架、龙门式滑台、视觉传感器、多自由度夹具、上料装置、X轴向锯台、Y轴向锯台、控制器和下料装置等部件；所述机架用于安装龙门式滑台等其余组成部件。所述基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机可实现冻肉排进料后的相对位置识别和纠正，以及实现了冻肉排的双向无剩料全自动锯切作业。

作为本实用新型的一种优选结构，所述多自由度夹具包括X轴向夹紧执行机构、Y轴向夹紧执行机构、夹具基体、齿轮转轴、交叉轴承、压力源模块、旋转电机及其位置编码器等组件。其中，X轴向夹紧执行机构末端采用梳齿型结构，可避让X轴向锯台上的多个切削锯片，并且X轴向执行机构在压力源模块提供的作用力下实现冻肉排X轴向夹紧。Y轴向夹紧执行机构末端采用梳齿型夹紧元件，可避让Y轴向锯台上的多个切削锯片，并且Y轴向执行机构在压力源模块提供的作用力下实现冻肉排Y轴向夹紧。通过X轴向执行机构和Y轴向执行机构可实现冻肉排的交替换向夹持，而旋转电机通过驱动齿轮转轴实现整个夹具及其所夹持的物料一同绕Z轴旋转。

作为本实用新型的一种优选结构，采用视觉传感器、控制器和多自由度夹具实现冻肉排上料之后相对位置识别和纠正；所述视觉传感器可反馈冻肉排的长度方向以及该方向与绝对X轴坐标的角度给控制器，控制器随后控制多自由度夹具中的旋转电机动作，驱动整个夹具体偏摆同样的角度后再对冻肉排实时X向夹紧，接着依据位置编码器信号控制旋转电机驱动夹具体回到初始位置，从而实现了冻肉排初始进料位置的识别与纠正。

作为本实用新型的一种优选结构，所述多自由度夹具通过交叉轴承固定在龙门式滑台的Z轴滑台上，二者可通过旋转电机的驱动而相对转动；所述旋转电机在断电时带刹车功能，即多自由度夹具是否绕Z轴旋转由驱动电机工作控制。

作为本实用新型的一种优选结构，所述龙门式滑台组件在Y轴向设置行程开关，可以保证X轴向锯切作业时，X轴向夹紧执行机构末端的梳齿型结构刚好与X轴向锯台上的锯片形成避让；所述龙门式滑台组件在X轴向设置行程开关，可以保证Y轴向锯切作业时，Y轴夹紧执行机构末端采用梳齿型夹紧元件刚好与Y轴向锯台上的锯片形成避让。

作为本实用新型的一种优选结构，所述自动锯骨机的刀具采用多个圆锯片的台锯构型，可一次性对冻肉排实施多处锯切作业。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：机器视觉自动锯骨机包括机架、龙门式滑台组件、视觉传感器、多自由度夹具、上料装置、X轴向锯台、Y轴向锯台、控制器和下料装置等部件。通过机器视觉和多自由度夹具，实现了冻肉排上料后的相对位置识别与纠正，降低了上料的标准以及实现了智能夹紧功能。而且，通过双向锯切方式和夹紧元件的梳齿结构实现了冻肉排双向无剩料锯切作业。相比较于传统锯条式方案，本实用新型省时省力、工作效率高。

附图说明

图1为一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机主要部件相对位置示意图；

图2为多自动度夹具结构示意图；

附图标记说明：

1、机架；

2、龙门式滑台组件；

3、视觉传感器；

4、多自由度夹具；

401、旋转电机；

402、Z轴滑台连接板；

403、编码器；

404、夹具体；

405、X轴向气缸；

406、Y轴向梳齿夹爪；

407、Y轴向气缸；

408、X轴向梳齿挡板；

5、上料装置；

6、X轴向锯台；

7、Y轴向锯台；

8、控制器；

9、下料装置。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图2，本实施例提供基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，主要包括机架1、龙门式滑台2、视觉传感器3、多自由度夹具4、上料装置5、X轴向锯台6、Y轴向锯台7、控制器8和下料装置9等部件；其中，多自由度夹具4包括X轴向气缸405、、Y轴向夹紧执行机构、夹具基体、齿轮转轴、交叉轴承、压力源模块、旋转电机及其位置编码器等组件；

本实用新型实施例中，主要实现冻肉排的全自动无尾料锯切片作业，具体实现原理如下：

(1)上料冻肉排相对位置识别与纠正：如图1和图2，上料装置5将放置其上的冻肉排输送到机架1内部时，安装在机架1上的视觉传感器3采集和计算输入冻肉排的相对位置信息，主要包含冻肉排长度方向与X轴的夹角、冻肉排长度方向的中心位置、冻肉排几何中心位置等。视觉传感器3将所识别的冻肉排相对位置信息传送至控制器，控制器进而控制龙门式滑台2携带多自由度夹具4至冻肉排上方：一方面通过旋转电机401控制多自由度夹具4相对X轴向旋转一定角度(假如为XX℃)，使冻肉排最长边与多个X轴向气缸405末端面平齐；另一方面，控制器8控制龙门式滑台2的X轴向和Y轴向运动，使多自由度夹具4的回转中心位于冻肉排的几何中心。之后控制器8控制龙门式滑台2沿着Z轴向下移至上料装置5台面，并对冻肉排实施X轴向气缸将405夹紧。随后，控制器8通过旋转电机401控制多自由度夹具4相对X轴向旋转-XX℃角度，从而实现了上料冻肉排相对位置识别与纠正。旋转电机401的旋转角度量的控制可以通过编码器403的反馈信号精度到位。

(2)冻肉排的X轴向锯切作业：冻肉排经过相对位置纠正后，控制器8控制龙门式滑台2带动多自由度夹具4及上的冻肉排一同沿着X轴向运动，使冻肉排从上料装置移向X轴向锯台6。此时，X轴向锯台6上高速旋转的锯片将对冻肉排实施X轴向分块切削运动。在X轴向夹紧执行机构末端采用梳齿型结构，可避让X轴向锯台上的多个切削锯片。在冻肉排X轴向切削过程中，龙门滑台在Y轴向设置行程开关，可以保证X轴向锯切作业时，X轴向夹紧执行机构末端的梳齿型结构刚好与X轴向锯台上的锯片形成避让。

(3)冻肉排的Y轴向锯切作业：冻肉排经过X轴向分块切削后，控制器8先控制多自由度夹具4释放X轴向气缸405，并向Y轴向气缸407进气，这样冻肉块完成了X轴向夹紧向Y轴向夹紧的切换。随后，龙门式滑台2带动多自由度夹具4及上的冻肉排一同沿着Y轴向运动，使冻肉排从X轴向锯台6移向Y轴向锯台7。此时，Y轴向锯台7上高速旋转的多个锯片将对冻肉排实施Y轴向切片切削运动。在Y轴向气缸407末端采用梳齿板结构，可避让Y轴向锯台上的多个切削锯片。在冻肉排Y轴向切削过程中，龙门滑台在X轴向上设置行程开关，可以保证Y轴向锯切作业时，Y轴向夹紧执行机构末端的梳齿型结构刚好与Y轴向锯台上的锯片形成避让。由于自动锯骨机的刀具采用多个圆锯片的台锯构型，可一次性对冻肉排实施多处同步锯切作业。

(4)冻肉排的下料：经过切片作业的冻肉排，直接移载至下料装置9上面。此时，松开多自由度夹具4上的Y轴向气缸407即可使冻肉切片在下料输送装置9的带动下完成下料作业。

区别现有技术，本实施例中的技术方案具有如下优点：机器视觉自动锯骨机包括机架、龙门式滑台组件、视觉传感器、多自由度夹具、上料装置、X轴向锯台、Y轴向锯台、控制器和下料装置等部件。通过机器视觉和多自由度夹具，实现了冻肉排上料后的相对位置识别与纠正，降低了上料的标准以及实现了智能夹紧功能。而且通过双向锯切方式和夹紧元件的梳齿结构实现了冻肉排双向无剩料锯切作业。相比较于传统锯条式方案，本实用新型省时省力、工作效率高。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，其特征在于：所述锯骨机包括机架、龙门式滑台组件、视觉传感器、多自由度夹具、上料装置、X轴向锯台、Y轴向锯台、控制器和下料装置等部件；

所述机架用于安装龙门式滑台组件等其余组成部件；

所述基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机可实现冻肉排进料后的相对位置识别和纠正，以及实现了冻肉排的双向无剩料全自动锯切作业。

2.根据权利要求1所述的一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，其特征在于：所述多自由度夹具包括X轴向夹紧执行机构、Y轴向夹紧执行机构、夹具基体、齿轮转轴、交叉轴承、压力源模块、旋转电机及其位置编码器等组件；

所述X轴向夹紧执行机构末端采用梳齿型结构，可避让X轴向锯台上的多个切削锯片；X轴向执行机构在压力源模块提供的作用力下实现冻肉排X轴向夹紧；所述Y轴向夹紧执行机构末端采用梳齿型夹紧元件，可避让Y轴向锯台上的多个切削锯片；Y轴向执行机构在压力源模块提供的作用力下实现冻肉排Y轴向夹紧；通过X轴向执行机构和Y轴向执行机构可实现冻肉排的交替换向夹持；所述旋转电机通过驱动齿轮转轴实现整个夹具及其所夹持的物料一同绕Z轴旋转。

3.根据权利要求1所述的一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，其特征在于：所述多自由度夹具基于机器视觉可实现冻肉排上料之后相对位置识别和纠正；

所述视觉传感器可反馈冻肉排的长度方向以及该方向与绝对X轴坐标的角度给控制器，控制器随后控制多自由度夹具中的旋转电机动作，驱动整个夹具体偏摆同样的角度后再对冻肉排实时X向夹紧，接着依据位置编码器信号控制旋转电机驱动夹具体回到初始位置，从而实现了冻肉排初始进料位置的识别与纠正。

4.根据权利要求1所述的一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，其特征在于：所述多自由度夹具通过交叉轴承固定在龙门式滑台的Z轴滑台上，二者可通过旋转电机的驱动而相对转动；所述旋转电机在断电时带刹车功能，即多自由度夹具是否绕Z轴旋转由驱动电机工作控制。

5.根据权利要求1所述的一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，其特征在于：所述龙门滑台在Y轴向设置行程开关，可以保证X轴向锯切作业时，X轴向夹紧执行机构末端的梳齿型结构刚好与X轴向锯台上的锯片形成避让；所述龙门滑台在X轴向设置行程开关，可以保证Y轴向锯切作业时，Y轴夹紧执行机构末端采用梳齿型夹紧元件刚好与Y轴向锯台上的锯片形成避让。

6.根据权利要求1所述的一种基于多自由度夹持的机器视觉自动锯骨机，其特征在于：所述自动锯骨机的刀具采用多个圆锯片的台锯构型，可一次性对冻肉排实施多处锯切作业。

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