TWI678156B - 家禽自動分切裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種家禽自動分切裝置，包括：影像辨識模組、剁切模組以及第一輸送模組。影像辨識模組包括影像擷取模組以及影像處裡模組。影像擷取模組用以擷取家禽的影像。影像處理模組轉換每影像為2D或3D輪廓影像。剁切模組包括用以分切家禽的刀具、剁盤以及判斷模組。判斷模組依據2D或3D輪廓影像判斷家禽的的尺寸，以決定剁切參數。刀具依據判斷模組所決定的剁切參數對家禽進行剁切而分切成多塊。第一輸送模組用以於影像辨識模組與剁切模組之間輸送家禽。本發明更關於應用上述家禽自動分切裝置的家禽自動分切方法。

Description

家禽自動分切裝置及其方法

本發明係關於一種自動分切裝置及其方法，尤其是一種家禽自動分切裝置及其方法。

當今人們所提的農業4.0資料係整合養殖、加工、銷售的相關資料，建立資料庫，延伸至每個產品，甚至到達原物料都有其製造資料，讓每個用戶可以用的安心，吃的放心。其中，隨著畜牧業的發展，節省人力成本的概念逐漸受到業界的重視，家禽業為提升品質，必須整合養殖環境控制的多個項目，之後再將每批家禽從育種/孵化、養殖、屠宰、加工、銷售等的資料彙整與收集，以達成建立生產式履歷的目的。

而關於家禽肉品加工方面包括前段的屠宰以及後期的分切與包裝等步驟，家禽經屠宰產線的作業流程如：消毒、電暈、脫毛、清洗、冷卻等步驟的期間，最重要的就是溫度、電壓以及濕度的控制，而屠宰作業的時間也是其中的關鍵之一；以後期的分切步驟來說，現有技術的家禽分切技術係人工品管篩檢以及單刀分切操作，其操作方式為半自動方式進行，考慮到各種型態或大小體型的家禽其身體結構以及部位分布皆不相同，無法針對各種家禽進行最佳化間距的分切，且由於半自動模式需要大量的人力參與，不僅在效率上明顯不彰、加上作業時間較久會可能有較多的衛生問題，在人員作業安全上也因為經常需要卸除或更換輸送設備以及刀具等而有較高的工安風險。

此外，針對家禽肉品的自動檢測方法，習知技術透過超分光光譜影像系統以線掃描方式拍攝國產肉雞屠體胸部光譜影像，進而分析肉雞屠體是否合格。但是，目前仍然沒有針對家禽肉品進行檢測並自動分切的裝置。因此，有必要提出一種家禽自動分切裝置，其能夠針對不同大小與體型的家禽進行最佳化的分切，具有較高的執行效率，且由於採用全自動化作業流程，故可大幅降低處理時間上的衛生問題以及避免工安操作風險。

鑒於前述之習知技術的缺點，本發明之主要目的係提供一種家禽自動分切裝置，其能夠自動辨識且篩選家禽品質，且進一步針對不同大小與體型的家禽進行最佳化間距的一次性分切，由於採用全自動化作業流程，故可達到提升執行效率且降低處理時間上的衛生問題以及避免工安操作風險之目的。

為了達到前述目的及其他目的，本發明之一種家禽自動分切裝置，包括：一影像辨識模組、一剁切模組以及一第一輸送模組。影像辨識模組包括至少一影像擷取模組以及至少一影像處裡模組。至少一影像擷取模組係用以擷取至少一家禽的至少一影像。至少一影像處理模組係用以接收並轉換每一至少一影像為一2D或3D輪廓影像。剁切模組係用以與影像辨識模組連接，剁切模組包括用以分切至少一家禽的至少一刀具、一剁盤以及一判斷模組。剁盤用以承載至少一家禽。判斷模組依據2D或3D輪廓影像判斷至少一家禽的的尺寸，以對應尺寸決定一剁切參數。至少一刀具係與剁盤相對設置，且至少一刀具依據判斷模組所決定的剁切參數對至少一家禽進行剁切而分切成多塊。第一輸送模組，係連接於影像辨識模組與剁切模組之間，第一輸送模組用以於影像辨識模組與剁切模組之間輸送至少一家禽。

藉此，其能夠針對不同大小與體型的家禽以至少一刀具進行最佳化間距的分切，由於採用全自動化作業流程，故可達到提升執行效率且降低處理時間上的衛生問題以及避免工安操作風險之目的。

進一步而言，該剁切模組更包括至少一防護閘門以及至少一警示燈號，該至少一防護閘門用以防止該至少一家禽以外的東西承載於該剁盤上；該至少一警示燈號用以當該至少一防護閘門、該多數個刀具以及該剁盤之其中至少一者及其組合發生異常時進行閃爍。

進一步而言，該剁切模組更包括有至少一異物檢測器以及至少一金屬檢測器，該至少一異物檢測器係用以當該剁盤承載該至少一家禽時，檢測該剁盤上是否有其他異物進入，該至少一異物檢測器為一紅外線測距儀、一雷射測距儀、一超音波測距儀之其中一者；以及，該至少一金屬探測器與該第一輸送模組連接，用以當該剁盤所承載的該至少一家禽被移除時，檢測被移除的該至少一家禽是否具有金屬殘留物。

進一步而言，更包括一第二輸送模組以及一網際網路伺服器；該第二輸送模組係連接於該影像辨識模組，用以輸送未擷取該至少一影像的該至少一家禽至該影像辨識模組；該網際網路伺服器係連接於至少一網際網路，且用以自動地擷取該2D或3D輪廓影像以及該強度比值。

進一步而言，更包括一資料庫，連接該判斷模組，用以儲存該至少一家禽的尺寸與該剁切參數的相對關係，以讓該判斷模組根據該相對關係決定該剁切參數。

進一步而言，剁切模組為一導螺桿下壓模組，以帶動至少一刀具下壓而進行剁切。

進一步而言，至少一影像擷取模組係用以擷取至少一家禽的一俯視影像與一側視影像。至少一影像處理模組用以接收並分別轉換俯視影像與側視影像為一俯視2D輪廓影像與一側視2D輪廓影像。判斷模組分別計算俯視2D輪廓影像與側視2D輪廓影像的面積，以判斷尺寸而決定該剁切參數。

鑒於前述之習知技術的缺點，本發明之另一目的係提供一種家禽自動分切方法，包括下列步驟：擷取至少一家禽的至少一影像；接收並轉換每一該至少一影像為一2D或3D輪廓影像；依據該2D或3D輪廓影像以及一辨識條件判斷該尺寸，以對應該尺寸決定一剁切參數；依據該剁切參數對該至少一家禽進行剁切而分切成多塊。

進一步而言，分切該至少一家禽的步驟中，當檢測該剁切模組中有其他異物進入時，使至少一警示燈號閃爍並停止分切該至少一家禽；以及，當檢測該至少一家禽具有金屬殘留物時，使至少一警示燈號閃爍並停止分切該至少一家禽。

進一步而言，擷取該至少一影像的步驟包括：擷取至少一家禽的一俯視影像與一側視影像；接收並轉換為該2D或3D輪廓影像的步驟包括：接收該並分別轉換該俯視影像與該側視影像為一俯視2D輪廓影像與一側視2D輪廓影像；且決定該剁切參數的步驟包括：分別計算該俯視2D輪廓影像與該側視2D輪廓影像的面積判斷該尺寸而決定該剁切參數。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

請參閱圖1至圖3所示，圖1至圖3為本發明之家禽自動分切裝置的架構示意圖。

以下依據本發明之實施例，描述一種家禽自動分切裝置，包括：一影像辨識模組10、一剁切模組20、一第一輸送模組30、一第二輸送模組40以及一資料庫60。

其中，影像辨識模組10係包括一影像擷取模組11以及一影像處裡模組12，影像擷取模組11係用以擷取家禽70的影像71，且影像71可為紅外線影像、灰階或是彩色影像，用以進行紅外線影像辨識或進行攝像比對來偵測實體。影像擷取模組11可以為一照相機、攝影機、3D建模攝影機等。影像擷取模組11也可以至少由一組以上照相機、攝影機、3D建模攝影機等組成。在本實施例中，家禽種類包括土雞、黑骨雞、番鴨、鵝等。此外，此處所指的家禽70並不限於整隻家禽，亦可先由人工進行初步分切成不同部位的肉品，例如家禽腿肉、家禽胸肉等等。並且，家禽70亦可為已加熱煮熟的狀態，以在後續分切後能包裝進入熟食市場，但亦不以此為限。

影像處理模組12係用以接收並轉換影像71為2D或3D輪廓影像72。影像處理模組12還可用以在轉換影像71為2D或3D輪廓影像72的過程中，先對影像71進行二值化等影像處理，以利後續判斷分析。

剁切模組20係用以與影像辨識模組10連接，剁切模組20包括用以分切家禽70的至少一刀具21、剁盤22以及判斷模組23。剁盤22用以承載家禽70。判斷模組23依據該2D或3D輪廓影像72判斷家禽70的的尺寸，以對應尺寸決定一剁切參數51。在本實施例中，家禽70的的尺寸包括肉品總長度、總寬度與總厚度等，剁切參數51包括一下刀位置、一下刀次數、一下刀力道與一下刀間距中的至少其中之一。此外，刀具21的數量可根據需要做選擇，例如可利用單一刀具作多次剁切，亦可選擇採用多個刀具作一次性的剁切，在此並不作限制。

刀具21係與剁盤22相對設置，且刀具21依據判斷模組23所決定的剁切參數51自動地調整刀具21之間的間距與剁切力道對該至少一家禽進行剁切而分切成多塊。

此外，剁切模組20例如為一沖壓模組或是一導螺桿下壓模組。值得一提的是，剁切模組20選用導螺桿下壓模組時，能夠用下壓速度控制力道，避免沖壓模組的油壓不能達到瞬間剁切力量的需求。

在本發明之實施例中，剁切模組20更包括防護閘門24、警示燈號25、異物檢測器26以及金屬檢測器27。其中，防護閘門24用以防止家禽70以外的東西承載於剁盤22上；警示燈號25用以當防護閘門24、多數個刀具21以及剁盤22之其中至少一者及其組合發生異常時進行閃爍；異物檢測器26係用以當剁盤22承載家禽70時，檢測剁盤22上是否有其他異物進入，異物檢測器26可為一紅外線測距儀、一雷射測距儀、一超音波測距儀之其中一者；以及，金屬探測器27與第一輸送模組30連接，用以當剁盤22所承載的家禽70被移除時，檢測被移除的家禽70是否具有金屬殘留物。在另一未繪示的實施例中，防護閘門24、警示燈號25、異物檢測器26以及金屬檢測器27等元件並不一定要設置於剁切模組20中，也可以獨立設置或是與其他構件配合成另外的模組，在本實施例中並不以此為限。

第一輸送模組30係連接於影像辨識模組10與剁切模組20之間，第一輸送模組30用以於影像辨識模組10與剁切模組20之間輸送家禽70。在本發明之實施例中，第一輸送模組30係為至少一機械手臂或一輸送帶(圖中未示)。

第二輸送模組40係連接於影像辨識模組10，用以輸送尚未擷取影像的家禽至影像辨識模組10。在本發明之實施例中，第二輸送模組40係為至少一輸送帶(圖中未示)，其以串聯以及並聯之其中至少一者所構成。

此外，家禽自動分切裝置更可包括肉品偵測單元(圖中未示)，設置於第一輸送模組30與第二輸送模組40，用以偵測家禽70是否到達第一輸送模組30與第二輸送模組40上的定位，以對應控制第一輸送模組30與第二輸送模組40輸送或停止輸送家禽70。肉品偵測單元可為紅外線感測器或影像感測器。

在本實施例中，家禽自動分切裝置更可包括一網際網路伺服器(圖中未示)，網際網路伺服器係連接於至少一網際網路(圖中未示)，且用以自動地擷取2D或3D輪廓影像72。

資料庫60連接判斷模組23，資料庫60用以儲存家禽70的尺寸與剁切參數51的相對關係，以讓判斷模組23根據相對關係決定剁切參數51。舉例來說，資料庫60可儲存家禽70的2D或3D輪廓影像72的特徵值與相對應的下刀力道等剁切參數51。詳細來說，在建構資料庫60的前期作業需要人工輸入與特徵值相對應的下刀力道等剁切參數51，將特徵值與下刀力道輸入矩陣運算後，經由大量的肉品實驗，而建立對應的數學模型。之後，判斷模組23即可利用此模型來決定剁切參數51。

圖4為本發明之家禽自動分切方法的流程圖，以下將配合圖1之家禽自動分切裝置與圖4的流程圖，來說明本發明之家禽自動分切方法。

請參考圖1與圖4，開始使用本發明之家禽自動分切裝置時，首先進行步驟S01，家禽70係透過影像辨識模組10的影像擷取模組11擷取對應的影像71。舉例來說，影像71可為紅外線影像、灰階或是彩色影像。此外，在進行步驟S01之前，可先由人工對家禽70做部位分切。在本實施例中，影像71例如為影像擷取模組11所擷取之雞腿肉的俯視影像與側視影像(未繪示)。

接著進行步驟S02，接收並轉換每一至少一影像71為一2D或3D輪廓影像72。圖5為圖1之家禽自動分切裝置所轉換的俯視2D輪廓影像與側視2D輪廓影像的示意圖。請配合參考圖5，影像處裡模組12可先將影像71(即，雞腿肉的俯視影像與側視影像)二值化。接著，影像處裡模組12再進行連通量處理，將小碎肉、油漬處理呈現完整肉品輪廓計算找到家禽70的位置，進而轉換成俯視2D輪廓影像T與側視2D輪廓影像S。

然後進行步驟S03，判斷模組23依據該2D或3D輪廓影像判斷該至少一家禽70的尺寸，以對應尺寸決定一剁切參數。詳細來說，判斷模組23可從俯視2D輪廓影像T判斷出家禽70的總長度L、總寬度W，並從側視2D輪廓影像S判斷出家禽70的總厚度H。圖6為圖1之家禽自動分切裝置所決定之剁切參數的示意圖。請配合參考圖6，判斷模組23根據總長度L、總寬度W與總厚度H，計算俯視2D輪廓影像T與側視2D輪廓影像S的面積，再與資料庫60所儲存的特徵值進行比對與建模運算，進而計算出下刀位置P、下刀間距O與下刀次數、下刀力道等等的剁切參數51。舉例來說，判斷模組23可利用波長強對比值判斷實體尺寸，亦或者使用影像拍攝而與實體辨識比對的方法來確定下刀次數。

此外，在本實施例中，總厚度H亦可用來判斷家禽70是否適合進行剁切。例如，當總厚度H大於刀具21與剁盤22的間距時，亦可即時通知作業人員進行排除，或是自動移除此家禽70。

最後進行步驟S04，剁切模組20依據剁切參數51，利用刀具21對家禽70進行剁切而分切成多塊。值得一提的是，藉由本發明之家禽自動分切裝置與方法，能夠達到每小時300盤的分切效率，相較於以人工剁切的方式不但效率提高，剁切擺盤的效果也較為一致與美觀。此外，在本實施例中，亦可設定清潔度，定時通知作業人員對刀具21與剁盤22進行清潔。

圖7為本發明之家禽自動分切裝置的異物檢測器的判斷示意圖；圖8為本發明之家禽自動分切裝置的金屬檢測器的判斷示意圖。請參考圖7與圖8，在本實施例中關於分切家禽70的步驟中，更包括異物檢測步驟(步驟S06)，當異物檢測器26檢測剁切模組20中有其他異物進入時，使警示燈號25閃爍並停止分切家禽70的相關作業(步驟S07)，若否則繼續進行後續的分切作業(步驟S08)；進一步而言，在本發明之實施例中關於分切家禽70的步驟中，當前述分切作業結束後家禽70自剁盤22移除(步驟S09)之後，包括金屬檢測步驟(步驟S10)，此時當金屬檢測器27檢測家禽70具有金屬殘留物時，使警示燈號25閃爍並停止分切家禽70的相關作業(步驟S11)，若否則繼續進行後續的分切作業(步驟S12)。藉此，由於採用如前述的全自動化作業流程，故可達到提升執行效率且降低處理時間上的衛生問題以及避免工安操作風險之目的。此外，分切後的家禽70亦可進行一包裝程序(圖中未示)，而上述異物檢測步驟與金屬檢測步驟亦可在包裝完成過後進行，並不以此為限。

圖9為圖1之家禽自動分切裝置的架體與第一輸送模組的示意圖。請參考圖9與圖1，本實施例的家禽自動分切裝置更可包括一架體500，可移動地設置於第一輸送模組40之上。架體500用於設置影像辨識模組10，且包括至少一側滑軌501與一頂滑軌502。在本實實施例中，側滑軌501的數量為兩個，分別設置在對應第一輸送模組40兩側的位置。頂滑軌502設置於對應第一輸送模組40上方的位置。

影像辨識模組10的影像擷取模組11可分別配置於側滑軌501與頂滑軌502，以沿著側滑軌501與頂滑軌502移動。當由第一輸送模組40所輸送的家禽肉品到達對應架體500處時，即可藉由沿著側滑軌501與頂滑軌502移動的影像擷取模組11，來截取家禽肉品的側視影像與俯視影像。

此外，架體500更可在頂滑軌501上方具有一容置空間500a，用於設置影像辨識模組10的主機部分(如電腦、伺服器等)，而不須額外的空間來擺放。當第一輸送模組40需要清潔或是影像辨識模組10需要維護時，也只要將架體500移出第一輸送模40組即可進行後續處理，相當方便。

綜上所述，本發明上述實施例的家禽自動分切裝置，其能夠針對不同大小與體型的家禽進行最佳化的分切，具有較高的執行效率，且由於採用全自動化作業流程，故可大幅降低處理時間上的衛生問題以及避免工安操作風險。

10‧‧‧影像辨識模組

11‧‧‧影像擷取模組

12‧‧‧影像處裡模組

20‧‧‧剁切模組

21‧‧‧刀具

22‧‧‧剁盤

23‧‧‧判斷模組

24‧‧‧防護閘門

25‧‧‧警示燈號

26‧‧‧異物檢測器

27‧‧‧金屬檢測器

30‧‧‧第一輸送模組

40‧‧‧第二輸送模組

50‧‧‧判斷模組

51‧‧‧剁切參數

60‧‧‧資料庫

70‧‧‧家禽

71‧‧‧影像

72‧‧‧2D或3D輪廓影像

500‧‧‧架體

500a‧‧‧容置空間

501‧‧‧側滑軌

502‧‧‧頂滑軌

S01~S12‧‧‧步驟

L‧‧‧總長度

W‧‧‧總寬度

H‧‧‧總厚度

P‧‧‧下刀位置

O‧‧‧下刀間距

S ‧‧‧側視2D輪廓影像

T ‧‧‧俯視2D輪廓影像

圖1至圖3為本發明之家禽自動分切裝置的架構示意圖； 圖4為本發明之家禽自動分切方法的流程圖； 圖5為圖1之家禽自動分切裝置所轉換的俯視2D輪廓影像與側視2D輪廓影像的示意圖； 圖6為圖1之家禽自動分切裝置所決定之剁切參數的示意圖； 圖7為本發明之家禽自動分切裝置的異物檢測器的判斷示意圖； 圖8為本發明之家禽自動分切裝置的金屬檢測器的判斷示意圖；以及 圖9為圖1之家禽自動分切裝置的架體與第一輸送模組的示意圖。

Claims (8)

1. 一種家禽自動分切裝置，包括：一影像辨識模組，係包括至少一影像擷取模組以及至少一影像處裡模組，該至少一影像擷取模組係用以擷取至少一家禽的至少一影像；該至少一影像處理模組係用以接收該並轉換每一該至少一影像為一2D或3D輪廓影像；一剁切模組，係用以與該影像辨識模組連接，該剁切模組包括用以分切該至少一家禽的至少一刀具、一剁盤以及一判斷模組；該剁盤用以承載該至少一家禽；該判斷模組依據該2D或3D輪廓影像判斷該至少一家禽的的尺寸，以對應該尺寸決定一剁切參數；該至少一刀具係與該剁盤相對設置，且該至少一刀具依據該判斷模組所決定的該剁切參數對該至少一家禽進行剁切而分切成多塊；以及一第一輸送模組，係連接於該影像辨識模組與該剁切模組之間，該第一輸送模組用以於該影像辨識模組與該剁切模組之間輸送該至少一家禽；該至少一影像擷取模組係用以擷取至少一家禽的一俯視影像與一側視影像；該至少一影像處理模組用以接收並分別轉換該俯視影像與該側視影像為一俯視2D輪廓影像與一側視2D輪廓影像；且該判斷模組分別計算該俯視2D輪廓影像與該側視2D輪廓影像的面積，以判斷該尺寸而決定該剁切參數；其中，該剁切參數包括一下刀位置、一下刀次數、一下刀力道與一下刀間距中的至少其中之一。
2. 如申請專利範圍第1項所述的家禽自動分切裝置，其中，該剁切模組更包括至少一防護閘門以及至少一警示燈號，該至少一防護閘門用以防止該至少一家禽以外的東西承載於該剁盤上；該至少一警示燈號用以當該至少一防護閘門、該多數個刀具以及該剁盤之其中至少一者及其組合發生異常時進行閃爍。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的家禽自動分切裝置，其中，該剁切模組更包括有至少一異物檢測器以及至少一金屬檢測器，該至少一異物檢測器係用以當該剁盤承載該至少一家禽時，檢測該剁盤上是否有其他異物進入，該至少一異物檢測器為一紅外線測距儀、一雷射測距儀、一超音波測距儀之其中一者；以及，該至少一金屬探測器與該第一輸送模組連接，用以當該剁盤所承載的該至少一家禽被移除時，檢測被移除的該至少一家禽是否具有金屬殘留物。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的家禽自動分切裝置，更包括一第二輸送模組以及一網際網路伺服器；該第二輸送模組係連接於該影像辨識模組，用以輸送未擷取該至少一影像的該至少一家禽至該影像辨識模組；該網際網路伺服器係連接於至少一網際網路，且用以自動地擷取該2D或3D輪廓影像。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的家禽自動分切裝置，更包括一資料庫，連接該判斷模組，用以儲存該至少一家禽的尺寸與該剁切參數的相對關係，以讓該判斷模組根據該相對關係決定該剁切參數。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的家禽自動分切裝置，其中，該剁切模組為一導螺桿下壓模組，以帶動該至少一刀具下壓而進行剁切。
7. 一種家禽自動分切方法，包括下列步驟：擷取至少一家禽的至少一影像；接收並轉換每一該至少一影像為一2D或3D輪廓影像；依據該2D或3D輪廓影像判斷該至少一家禽的尺寸，以對應該尺寸決定一剁切參數；以及依據該剁切參數對該至少一家禽進行剁切而分切成多塊；其中，擷取該至少一影像的步驟包括：擷取該至少一家禽的一俯視影像與一側視影像；接收並轉換為該2D或3D輪廓影像的步驟包括：接收該並分別轉換該俯視影像與該側視影像為一俯視2D輪廓影像與一側視2D輪廓影像；且決定該剁切參數的步驟包括：分別計算該俯視2D輪廓影像與該側視2D輪廓影像的面積判斷該尺寸而決定該剁切參數；其中，該剁切參數包括一下刀位置、一下刀次數、一下刀力道與一下刀間距中的至少其中之一。
8. 如申請專利範圍第7項所述的家禽自動分切方法，其中，分切該至少一家禽的步驟中，當檢測該剁切模組中有其他異物進入時，使至少一警示燈號閃爍並停止分切該至少一家禽，若否則繼續進行分切該至少一家禽；以及，當檢測該至少一家禽具有金屬殘留物時，使至少一警示燈號閃爍並停止分切該至少一家禽，若否則繼續進行分切該至少一家禽。