WO2019086729A1 - Sistema de floreteado automático de brasicáceas - Google Patents

Sistema de floreteado automático de brasicáceas Download PDF

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brassicaceae
piece
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automatic
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Inventor
Ricardo Ezequiel Comin Escartin
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Componosollertia, S.A.L.
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23N—MACHINES OR APPARATUS FOR TREATING HARVESTED FRUIT, VEGETABLES OR FLOWER BULBS IN BULK, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; PEELING VEGETABLES OR FRUIT IN BULK; APPARATUS FOR PREPARING ANIMAL FEEDING- STUFFS
    • A23N15/00—Machines or apparatus for other treatment of fruits or vegetables for human purposes; Machines or apparatus for topping or skinning flower bulbs
    • A23N15/003—Machines or apparatus for other treatment of fruits or vegetables for human purposes; Machines or apparatus for topping or skinning flower bulbs for trimming cauliflowers, broccoli or cabbages
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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    • A23N15/00—Machines or apparatus for other treatment of fruits or vegetables for human purposes; Machines or apparatus for topping or skinning flower bulbs
    • A23N15/01—Machines or apparatus for other treatment of fruits or vegetables for human purposes; Machines or apparatus for topping or skinning flower bulbs for stripping Brussels' sprouts from stalks
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    • A23N15/00—Machines or apparatus for other treatment of fruits or vegetables for human purposes; Machines or apparatus for topping or skinning flower bulbs
    • A23N2015/008—Sorting of fruit and vegetables

Definitions

  • the object of the present invention is a system for the automatic and intelligent foiling of Brassicaceae where all the elements, technologies and devices necessary for the feeding, foil and selection of Brassicaceae are integrated.
  • Brassicaceae is said of dicotyledonous angiosperm plants that have alternate leaves, four sepals in two rows, cruciform corolla, this patent being especially applicable to vegetables such as cauliflower, broccoli and the like.
  • Foil cutting is understood as the cutting process in smaller dimensions of Brassicaceae, with the purpose of better handling in smaller sizes for freezing and salads.
  • the device is applicable to all those products of the family of brasicáeos or similar vegetables that must be planted, dethroned or subjected to unitary work processes with high precision of movement.
  • Vegetables including brassicas, should be cleaned, especially by removing the hardest parts or stems.
  • the object of the present invention is to define a system / process for the automatic and intelligent foiling of Brassicaceae where all the elements, technologies and devices necessary for the feeding, foiling and selection of Brassicaceae are integrated and comprises:
  • a first transport subsystem where Brassicaceae are deposited as they come from the field, that is, in a chaotic and stacked way.
  • a second transport subsystem arranged after the first transport system where the Brassicaceae are separated to be able to handle them with comfort and with the aim of being able to make some shots with quality vision, so that we know the position, the size, shape and colors of each unit or piece.
  • a vision system with software for this application that can differentiate the sick product and remove it from the process to check it manually if necessary.
  • the vision system also identifies dynamically, that is, continuously, the coordinates of one or several points of each piece to be caught by a system of robots, as well as the direction on a stem axis of each piece, in order to achieve a correct grip of each piece.
  • Cutting system based on the use of at least some blades or cutting means in curved form in which the cutting height of each piece is decided.
  • the machine described can be assembled together with existing cutting systems, depending on the maximum production speeds that you want to have.
  • the robotic system will decide whether the foil is carried out by means of the proposed system described above or by known cutting systems and that have been coupled to this system.
  • the vision system comprises a depth sensor that has two infrared cameras and a color camera. What is achieved with the vision system is a depth map in which a parametric model is used in which the parametric model is transformed to fit within the point cloud.
  • the vision system in a possible form of realization works at 30 captures or "frames" per second obtaining in each "frame” a complete cloud of points. With the vision system it is possible to obtain the three-dimensional coordinates of the point cloud in addition to the orientation of the stem.
  • Figure 3 shows the vertical placement of the heads on an existing cutting system
  • Figure 4 shows the interaction between the vision vision system, the robotic system and the cutting systems now proposed.
  • a first transport subsystem based on the use of a first conveyor belt (1) where the Brassicaceae are deposited as they come from the field, that is, in a chaotic and stacked manner.
  • a second transport subsystem comprising a second transport appointment (2), and which is arranged next to the first conveyor belt (1), provided with means for the separation of the brassicas in an orderly manner to be able to handle them comfortably and in order to make some shots with quality vision, so that we know the position, size, shape and colors of each unit or piece.
  • a possible embodiment would be by means which provide a feed rate to the second conveyor belt (2) at least twice the first conveyor belt (1)
  • a robot system preferably based on the use of at least one robotic arm (4), in order to manipulate the product with the information of the vision in order to remove the sick product from the process, (being able to be done by other means) and in case of being the correct product, take it to the appropriate cutting system.
  • the vision system comprises a support structure, which in the embodiment shown corresponds to an arch (3) and on which a series of cameras have been arranged, in the embodiment shown are three cameras (3.1, 3.2, 3.3).
  • the vision system (3) allows the dynamic identification of one or several points (11) of each piece (10), in addition, it also identifies the orientation of the axis (12) of the stem so that the robotized system half of your arm can access and take each piece correctly (10).
  • the second conveyor belt (2) having an advance speed of at least twice the speed of advance of the first conveyor belt (1) when a piece contacts the second piece is immediately advanced, achieving this way an orderly arrangement of each piece brasicácea, as can be seen in the figure.
  • the robotic arm comprises a head (4.1) provided with a double rotation according to perpendicular axes and which at its end has a gripping head provided with at least two grippers (4.2), preferably three grippers (4.2).
  • figure 3 it is shown how in the case of wanting to complement the foil system object of the invention with an already known foil system in which the placement of each brassicaceous piece is done manually, it is possible to use the robotic arm (4) placing each piece with the cup upside down.
  • Figure 4 shows a possible embodiment of the cutting system (6) which is based on the use of a blade that has a curved shape and in which the height at which it is desired to cut each piece (10) is decided .
  • the cutting system (6) is formed by three different blades (6.1), (6.2) and (6.3) which correspond to different sizes of brassicaceous pieces.
  • Figure 5 shows a possible embodiment of expulsion of those diseased parts (13) or considered unfit for production, either by its color, geometry etc and consisting of the use of the robotic arm (4) that deposits the diseased pieces (13) in a waste drawer.
  • the finished stems and florets collection system in the embodiment shown, as seen in figure 1, comprises in a third conveyor belt (7) dedicated to the collection of the finished foil and a fourth conveyor belt ( 8) in which the trunks or cut stems are deposited.

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Abstract

Sistema que comprende una primera cinta transportadora (1) donde se depositan las brasicáceas tal y como vienen de campo, una segunda cita de transporte (2) provista de medios para ordenar cada pieza, un sistema de visión (3) con un software que identifica una posible brasicácea enferma (13) o deteriorada además de identificar de forma dinámica las coordenadas de un punto (11) de cada pieza así como la dirección en un eje (12) perpendicular al plano del extremo libre de tallo de cada pieza; un brazo robotizado (14) para coger cada pieza; un sistema de corte (6) basado en empleo de al menos una cuchilla o medios de corte en forma curvada en el que se decide la altura de corte de cada pieza y sistema de recogida de tallos y floretes terminados, y piezas desechables, todo ello por separado. Gracias a la máquina descrita se consigue un floreteado con menos desperdicio, con un corte más limpio y ajustado a las dimensiones de cada pieza brasicácea.

Description

SISTEMA PARA FLORETEADO AUTOMÁTICO E INTELIGENTE DE
BRASICÁCEAS
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención establece, es un sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas donde se integran todos los elementos, tecnologías y dispositivos necesarios para la alimentación, floreteado y selección de brasicáceas.
Las brasicáceas se dice de las plantas angiospermas dicotiledóneas que tienen hojas alternas, cuatro sépalos en dos filas, corola cruciforme, siendo esta patente de especial aplicación a verduras tales como colifro, brócoli y similares.
Se entiende por floreteado al proceso de cortado en dimensiones menores de las brasicáceas, con objeto de una mejor manipulación en tamaños menores para congelación y ensaladas.
Caracteriza a la presente invención las especiales características de los elementos y de las piezas que lo conforman, manera que colocada la brasicácea sin ningún posicionamiento previo, se consigue el floreteado automática e inteligente sin intervención manual alguna con los rendimientos más óptimos y desechando el producto enfermo o defectuoso.
El dispositivo es de aplicación a todos aquellos productos de la familia de brasicáeos o vegetales similares que se deban floretear, destronchar o someter a procesos de trabajo unitarios con alta precisión de movimiento.
Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los dispositivos y aparatos empleados para la manipulación y tratamiento de alimentos y de manera particular de entre los empleados con los vegetales. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los vegetales, incluyendo los brasicáceos, deben limpiarse, especialmente eliminando las partes más duras o tallos.
Estas operaciones suelen realizarse a mano, siendo costosas en tiempo, ya que deben realizarse manualmente de uno en uno o a través de ciertas tecnologías. Hasta el momento, el solicitante tiene en propiedad las patentes que cubren las tecnologías que soportan el proceso más eficiente para esta tarea, sin embargo la alimentación al proceso sigue siendo manual con el consiguiente sobrecosió en el proceso. Además, el producto a veces viene con alguna enfermedad visible que entorpece el proceso pudiendo producir contaminaciones.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención desarrollar un sistema que además de solventar la alimentación manual consiga un corte más eficiente con menos desperdicio, tanto en costo de mano de obra, como en rendimiento y seguridad para el proceso, desarrollando un sistema como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención define un sistema/proceso para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas donde se integran todos los elementos, tecnologías y dispositivos necesarios para la alimentación, floreteado y selección de brasicáceas y comprende:
- Un primer subsistema de transporte donde se depositan las brasicáceas tal y como vienen de campo, es decir de forma caótica y apilada.
- Un segundo subsistema de transporte dispuesto a continuación del primer sistema de transporte donde se separan las brasicáceas para poder manipularlas con comodidad y con el objeto de poder hacer unas tomas con visión de calidad, de forma que conozcamos la posición, el tamaño, forma y colores de cada unidad o pieza.
Un sistema de visión con un software para esta aplicación que pueda diferenciar el producto enfermo y retirarlo del proceso para revisarlo manualmente en caso necesario. El sistema de visión además identifica de forma dinámica, es decir, de forma continua, las coordenadas de uno o varios puntos de cada pieza para poder ser cogida por un sistema de robots, así como la dirección en un eje del tallo de cada pieza, con objeto de lograr un correcto asido de cada pieza.
Un sistema de robots con el objeto de manipular el producto con la información de la visión con el objeto de retirar del proceso el producto enfermo, (pudiendo realizarse por otro medio) y en caso de ser producto correcto, llevarlo al sistema de corte que proceda.
Sistema de corte basado en empleo de al menos unas cuchillas o medios de corte en forma curvada en el que se decide la altura de corte de cada pieza.
Sistema de recogida de tallos y floretes terminados, y piezas desechables, todo ello por separado.
De manera complementaria la máquina descrita se puede montar de forma conjunta con sistemas de corte ya existentes, en función de las velocidades máximas de producción que se quiera disponer. En este caso el sistema robotizado decidirá si se lleva a cabo el floreteado mediante el sistema propuesto anteriormente descrito o mediante sistemas corte conocidos y que se han acoplado a este sistema.
El sistema de visión comprende un sensor de profundidad que cuenta con dos cámaras de infrarrojos y una cámara de color. Lo que se consigue con el sistema de visión es un mapa de profundidad en el que se emplea un modelo paramétrico en el que se transforma el modelo paramétrico para encajarse dentro de la nube de puntos. El sistema de visión en una posible forme de realización trabaja a 30 capturas o "frames" por segundo obteniendo en cada "frame" una nube completa de puntos. Con el sistema de visión se logra obtener las coordenadas tridimensionales de la nube de puntos además de la orientación del tallo.
Gracias a la máquina descrita se consigue un sistema que permite un corte de las brasicáceas de modo más eficiente, con menos desperdicio, donde además, de forma automática se lleva a cabo tanto las tareas de selección y desecho de cada pieza además del propio proceso de corte no siendo necesaria la intervención humana ni siquiera para la colocación de las piezas antes de entrar en el proceso de corte, tal y como sucede en las máquinas del estado de la técnica.
A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.
EXPLICACION DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente. En la figura 1 , podemos observar una representación del sistema objeto de la invención en una representación general.
En la figura 2, podemos observar un detalle del sistema robotizado junto al sistema de visión.
En la figura 3 se muestra la colocación vertical de las cabezas sobre un sistema de corte existente En la figura 4 se muestra la interacción entre el sistema de visión visión, el sistema robotizado y el sistemas de corte ahora propuesto.
En la figura 5, observamos la identificación de anomalías o enfermedades y su retirada del proceso
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta.
En la figura 1 podemos observar que el sistema completo con todas sus partes diferenciadas en la que podemos apreciar que el sistema comprende:
- Un primer subsistema de transporte basado en el empleo de una primera cinta transportadora (1 ) donde se depositan las brasicáceas tal y como vienen de campo, es decir, de forma caótica y apilada.
- Un segundo subsistema de transporte que comprende una segunda cita de transporte (2), y que está dispuesta a continuación de la primera cinta transportadora (1 ), provisto de unos medios para la separación de las brasicáceas de forma ordenada para poder manipularlas con comodidad y con el objeto de poder hacer unas tomas con visión de calidad, de forma que conozcamos la posición, el tamaño, forma y colores de cada unidad o pieza. Para lograr dicha disposición ordenada de capa brasicácea una posible forma de realización sería mediante unos medios que proporcionan una velocidad de avance a la segunda cinta transportadora (2) al menos el doble de la primera cinta transportadora (1 )
- Un sistema de visión (3) con un software para esta aplicación que pueda identificar una posible brasicácea enferma o deteriorada además de identificar de forma dinámica las coordenadas de un punto de cada pieza así como la dirección en un eje perpendicular al plano del extremo libre de tallo de cada pieza, con objeto de lograr un correcto asido de cada pieza.
- Un sistema de robots, basado preferentemente en el empleo de al menos un brazo robotizado (4), con el objeto de manipular el producto con la información de la visión con el objeto de retirar del proceso el producto enfermo, (pudiendo realizarse por otro medio) y en caso de ser producto correcto, llevarlo al sistema de corte que proceda.
- Sistema de corte (6) basado en empleo de al menos una cuchilla o medios de corte en forma curvada en el que se decide la altura de corte de cada pieza.
- Sistema de recogida de tallos y floretes terminados, y piezas desechables, todo ello por separado. En la figura 2, podemos observar cómo el sistema de visión comprende una estructura de soporte, que en la realización mostrada se corresponde con un arco (3) y sobre el que se han dispuesto una serie de cámaras, en la realización mostrada son tres cámaras (3.1 , 3.2, 3.3). El sistema de visión (3) permite la identificación de forma dinámica de uno o vahos puntos (1 1 ) de cada pieza (10), además, también identifica la orientación del eje (12) del tallo con objeto de que el sistema robotizado por medio de su brazo pueda acceder y coger de forma correcta cada pieza (10). La segunda cinta transportadora (2) al tener una velocidad de avance de al menos el doble de la velocidad de avance de la primera cinta transportadora (1 ) cuando una pieza contacta con la segunda pieza se la hace avanzar de manera inmediata, logrando de esta manera una disposición ordenada de cada pieza brasicácea, tal y como se puede observar en la figura.
El brazo robotizado comprende un cabezal (4.1 ) provisto de un doble giro según ejes perpendiculares y que en su extremo cuenta con una cabeza de agarre provista de al menos dos pinzas de agarre (4.2), preferentemente tres pinzas (4.2).
En la figura 3, se muestra cómo en el caso de querer complementar el sistema de floreteado objeto de la invención con un sistema de floreteado ya conocido en el que la colocación de cada pieza brasicácea se realiza manualmente, es posible utilizar el brazo robotizado (4) colocando cada pieza con la copa boca abajo.
En la figura 4 se muestra una posible forma de realización del sistema de corte (6) que está basado en el empleo de una cuchilla que tiene forma curvada y en el que se decide la altura a la cual se desea cortar cada pieza (10). En la realización mostrada el sistema de corte (6), está formado por tres cuchillas diferentes (6.1 ), (6.2) y (6.3) que se corresponden con diferentes tamaños de piezas brasicáceas.
En la figura 5 se muestra una posible forma de realización de expulsión de aquellas piezas enfermas (13) o consideradas no aptas para la producción, bien por su color, geometría etc y que consiste en el empleo del propio brazo robotizado (4) que deposita las piezas enfermas (13) en un cajón de desecho.
El sistema de recogida de tallos y floretes terminados, en la realización mostrada, tal y como se observa en la figura 1 , comprende en una tercera cinta de transporte (7) dedicada a la recogida del producto terminado floreteado y una cuarta cinta de transporte (8) en la que se depositan los troncos o tallos cortados.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas caracterizado por que comprende:
- Un primer subsistema de transporte basado en el empleo de una primera cinta transportadora (1 ) donde se depositan las brasicáceas tal y como vienen de campo, es decir, de forma caótica y apilada,
- Un segundo subsistema de transporte que comprende una segunda cita de transporte (2), y que está dispuesta a continuación de la primera cinta transportadora (1 ), que cuenta con unos medios para la separación de las brasicáceas de forma ordenada,
- Un sistema de visión (3) con un software que identifica una posible brasicácea enferma (13) o deteriorada además de identificar de forma dinámica las coordenadas de uno o varios puntos (1 1 ) de cada pieza así como la orientación del eje del tallo de cada pieza,
- Un sistema de robots, basado en el empleo de al menos un brazo robotizado (4), con el objeto de manipular el producto con la información de la visión con el objeto de retirar del proceso el producto enfermo, (pudiendo realizarse por otro medio) y en caso de ser producto correcto, llevarlo a un sistema de corte.
- Sistema de corte (6) basado en empleo de al menos una cuchilla o medios de corte en forma curvada en el que se decide la altura de corte de cada pieza.
- Sistema de recogida de tallos y floretes terminados, y piezas desechables, todo ello por separado.
2. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según la reivindicación 1 caracterizado por que los medios para lograr la disposición ordenada sobre la segunda cinta transportadora (2) comprenden unos medios que proporcionan una velocidad de avance a la segunda cinta transportadora (2) al menos el doble de la primera cinta transportadora (1 ).
3. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado por que el sistema de visión comprende una estructura de soporte, que en la realización mostrada se corresponde con un arco (3) y sobre el que se han dispuesto una serie de cámaras, en la realización mostrada son tres cámaras (3.1 , 3.2, 3.3).
4. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el brazo robotizado comprende un cabezal (4.1 ) provisto de un doble giro según ejes perpendiculares y que en su extremo cuenta con una cabeza de agarre provista de al menos dos pinzas de agarre (4.2).
5. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el sistema de corte (6) está formado por tres cuchillas diferentes (6.1 ), (6.2) y (6.3) que se corresponden con diferentes tamaños de piezas brasicáceas.
6. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la expulsión de aquellas piezas enfermas (13) o consideradas no aptas para la producción, consiste en el empleo del propio brazo robotizado (4) que deposita las piezas enfermas (13) en un cajón de desecho.
7. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el sistema de recogida de tallos y floretes terminados comprende en una tercera cinta de transporte (7) dedicada a la recogida del producto terminado floreteado y una cuarta cinta de transporte (8) en la que se depositan los troncos o tallos cortados.
8. - Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que se asocia con un sistema de floreteado adicional en el que en la colocación de cada pieza se emplea el brazo robotizado (4).
9.- Sistema para el floreteado automático e inteligente de brasicáceas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que El sistema de visión comprende un sensor de profundidad que cuenta con dos cámaras de infrarrojos y una cámara de color. Lo que se consigue con el sistema de visión es un mapa de profundidad en el que se emplea un modelo paramétrico
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