一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统

文档序号:147368 发布日期:2021-10-26 浏览:35次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统 (Robot system for segmenting and sorting poultry meat ) 是由 薛青铨 于 2021-07-26 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统,包括滑动组件以及与滑动组件配合连接的导向件,滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件,第一滑动件与第二滑动件均设置为弧状结构,第一滑动件与第二滑动件上均设置有弧形导槽,弧形导槽上设置有弧形齿条,弧形导槽上还设置有滑块,滑块上设置有驱动电机,驱动电机配合连接有联轴器,联轴器配合连接有旋转轴,旋转轴配合连接有齿轮,齿轮与弧形齿条相互啮合,弧形导槽上设置有挡块,挡块上设置有限位件,使得机械手能够通过多个操作面对待分割物进行多区域分割,分割方式更加灵活多样,能够高效自动完成分割、分拣过程,减少了污染的情况。(The invention discloses a poultry meat dividing and sorting robot system, which comprises a sliding assembly and a guide piece in matched connection with the sliding assembly, wherein the sliding assembly comprises a first sliding piece and a second sliding piece, the first sliding piece and the second sliding piece are both arranged into arc-shaped structures, arc-shaped guide grooves are formed in the first sliding piece and the second sliding piece, arc-shaped racks are arranged on the arc-shaped guide grooves, sliding blocks are further arranged on the arc-shaped guide grooves, driving motors are arranged on the sliding blocks, couplers are connected with the driving motors in a matched mode, rotating shafts are connected with the couplers in a matched mode, the rotating shafts are connected with gears in a matched mode, the gears are mutually meshed with the arc-shaped racks, stop blocks are arranged on the arc-shaped guide grooves, limiting pieces are arranged on the stop blocks, a manipulator can divide a plurality of regions of objects to be divided through a plurality of operating surfaces, the dividing modes are more flexible and various, and the dividing modes can be efficiently and automatically completed, And in the sorting process, the pollution condition is reduced.)

一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统

应用领域

本发明涉及机器人领域,特别是一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统。

背景技术

禽类肉品是人们餐桌上不可或缺的必需品,禽类屠宰流程包括活禽上架、电麻宰杀、浸烫脱羽、切肛掏膛、清洗整理、排酸预冷。当前屠宰环节除第一步需要人工将禽类双爪倒挂上架外,均已实现机械自动化。但目前禽类肉品在后续的“分割分块”和“分拣包装”流程仍属于人工密集型工种,需要大量的人力对屠宰好的禽类肉品完成翅尖、翅中、翅根、腿、脚的分割过程,然后再对各个部分完成分拣分类包装。因此,目前在禽类肉品的分割、分拣上存在诸多技术难题,一是禽类肉品采用人工分割的方式分割,分割劳动强度大,分割效率低;二是禽类胴体结构较为复杂,采用人工分割时,在分割肉品的时候损耗较大,残次品数量大;三是人工分割、分拣工艺时间较长,容易造成肉品二次污染;四是分割分拣的环境差,容易滋生细菌,对人体造成影响;另外,针对禽类肉品分割、分拣环节还存在卫生安全风险高、人工成本突出、产品不一致等难题。因此,结合机器人技术和计算机视觉技术,集成精准感知、快速分割、快速分拣等关键技术,有望能够形成禽类肉品高效精准机器人自主分割、分拣生产线,实现禽类肉品生产加工的全产线无人化作业。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足,提供了一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统。

为达到上述目的本发明采用的技术方案为:一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统,包括滑动组件以及与滑动组件配合连接的导向件;

所述滑动组件包括第一滑动件与第二滑动件,所述第一滑动件与所述第二滑动件均设置为弧状结构;

所述第一滑动件与所述第二滑动件上均设置有弧形导槽,所述弧形导槽上设置有弧形齿条,所述弧形导槽上还设置有滑块,所述滑块上设置有驱动电机,所述驱动电机配合连接有联轴器,所述联轴器配合连接有旋转轴,所述旋转轴配合连接有齿轮;

所述弧形导槽上设置有挡块,所述挡块上设置有限位件,所述弧形导槽上间隔设置有第一传感器,所述第一传感器用于检测滑块位置信息;

所述第一滑动件与所述第二滑动件间设置有传送线,所述传送线上连接有分流线,所述传送线上间隔设置有第二传感器;

所述导向件上设置有连接块,所述连接块与所述滑块配合连接;所述导向件上设置有滑槽,所述滑槽上设置有滑轨,所述滑轨上配合连接有第一固定块,所述第一固定块上配合连接有第一机械手,所述滑轨上配合连接有第二固定块,所述第二固定块上配合连接有第二机械手,所述滑轨上配合连接有第三固定块,所述第三固定块配合连接有第三机械手。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述第一机械手与所述第二机械手结构相同,所述第一机械手与所述第二机械手包括第一机械臂与第二机械臂,所述第二机械臂自由端端部配合连接有仿真手,所述仿真手与所述第二机械臂通过万向机构配合连接。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述第三机械手包括第三机械臂与第四机械臂,所述第四机械臂上设置有工具腔,所述工具腔上设置有伸缩机构,所述伸缩机构配合连接有分割工具,所述伸缩机构用于沿所述工具腔推出或收回所述分割工具。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述工具腔上设置有消毒机构,所述消毒机构用于对所述分割工具进行消毒,所述工具腔上设置有第一监测件,所述第一监测件用于监测所述分割工具参数信息。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述分割工具参数信息包括工具位置信息、工具磨损信息、工具消毒信息一种或者多种组合。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述导向件上设置有第一摄像件,所述第一摄像件用于拍摄传送线实时图像信息,所述第一机械手、所述第二机械手以及所述第三机械手上均设置有第二摄像件。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述工具腔截面形状与所述分割工具截面形状相同,所述伸缩机构设置有气缸,所述气缸与连接器配合连接,所述连接器配合连接有推杆,所述推杆与所述分割工具配合连接。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,所述第一机械手、所述第二机械手以及所述第三机械手上均设置有第三传感器,所述第三传感器用于检测所述第一机械手、所述第二机械手以及所述第三机械手位置信息,所述第一传感、所述第二传感器以及所述第三传感器间实现信号连接。

本发明第二方面提供一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统的控制方法,应用于任一所述的一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统,包括以下步骤:

获取分割前目标物图像信息,对分割前目标物图像信息进行处理,生成分割前目标物模型信息;

将分割前目标物模型信息传送至处理器上,得出分割数据,生成分割路径;

控制机器人对目标物完成分割;

获取分割后目标物图像信息,生成分割后目标物模型信息;

将分割后目标物模型信息与预设模型信息对比,得出配对信息;

根据配对信息,将分割后目标物分拣至指定位置上。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,对分割前肉品图像信息进行处理,还包括以下步骤:

对图像进行平滑滤波处理,以消除图像的随机干扰噪声;

对图像进行图像锐化处理,以加强图像轮廓边缘与细节,提高特征识别清晰度;

对图像中的目标物进行识别,得到目标物位置信息。

本发明公开的一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统,在导向件、各机械手以及滑动组件的配合工作下,使得机械手能够通过多个操作面对待分割物进行多区域分割,第一机械手与第二机械能够配合第三机械手完成对待分割物的分割过程,分割方式更加灵活多样,能够高效自动完成分割、分拣过程;分割工具与机械手为一体结构,在分割前后均能够对分割工具消毒,减少了污染的情况,同时能够通过伸缩机构完成分割工具的推出与收回功能,能够根据不同的分割部位以及不同的分割情况更换不同的分割工具,使得整个分割过程更加智能化;通过摄像件进行图像采集与处理,能够高效精准识别出待分割物的位置信息以及能够识别出分割后物品的分类信息,然后通过机械手把分割后的物品分拣至特定的位置上,快速的完成分割分拣过程,减少了肉品二次污染的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为机器人整体结构示意图;

图2为弧形导槽内部结构示意图;

图3为导向件结构示意图;

图4为工具腔内部结构示意图;

图5为机器人的控制方法流程图;

图6为图像处理方法流程图;

附图标记说明如下:101、第一滑动件;102、第二滑动件;103、弧形导槽;104、传送线;105、分流线;106、导向件;107、第一机械手;108、第二机械手;109、第三机械手;201、弧形齿条;202、滑块;203、驱动电机;204、齿轮;301、第一机械臂;302、第二机械臂;303、万向机构;304、仿真手;305、第三机械臂;306、第四机械臂;401、工具腔;402、分割工具;403、气缸;404、连接器;405、推杆;406、消毒机构;407、第一监测件;

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成,需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

实施例一:

如图1、2所示,本发明第一方面提供了一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统,包括滑动组件以及与滑动组件配合连接的导向件。

所述滑动组件包括第一滑动件101与第二滑动件102,所述第一滑动件101与所述第二滑动件102均设置为弧状结构;

所述第一滑动件102与所述第二滑动件102上均设置有弧形导槽103,所述弧形导槽103上设置有弧形齿条201,所述弧形导槽103上还设置有滑块202,所述滑块202上设置有驱动电机203,所述驱动电机203配合连接有联轴器,所述联轴器配合连接有旋转轴,所述旋转轴配合连接有齿轮204,所述齿轮204与所述弧形齿条201相互啮合;

所述弧形导槽上设置有挡块,所述挡块上设置有限位件,所述弧形导槽上间隔设置有第一传感器,所述第一传感器用于检测滑块位置信息;

所述第一滑动件101与所述第二滑动件102间设置有传送线104,所述传送线104上设置有分流线105,所述传送线104上间隔设置有第二传感器;

所述导向件106上设置有连接块,所述连接块与所述滑块202配合连接;所述导向件106上设置有滑槽,所述滑槽上设置有滑轨,所述滑轨上配合连接有第一固定块,所述第一固定块上配合连接有第一机械手107,所述滑轨上配合连接有第二固定块,所述第二固定块上配合连接有第二机械手108,所述滑轨上配合连接有第三固定块,所述第三固定块配合连接有第三机械手109。

需要说明的是,第一滑动件101与第二滑动件102的弧度均不大于2π/3,并且第一滑动件101的弧度不大于第二滑动件102的弧度,优选的,第一滑动件101的弧度为π/3,第二滑动件102的弧度为2π/3。导向件106设置为弧状结构,导向件106底部两端分别设置有连接块,两连接块分别与第一滑动件101与第二滑动件102上的滑块202配合连接,连接块与滑块连接方式为可拆卸连接,这样一来,导向件106便能够沿第一滑动件101与第二滑动件102上滑动,形成球面的操作区域,针对复杂禽类胴体,能够灵活的改变分割位置,提高了分割、分拣的灵活性,减少了分割、分拣的时间。

需要说明的是,第一滑动件101与第二滑动件102间设置有传送线104,第一滑动件101与第二滑动件102均为弧状结构并且设置有弧形导槽103,弧形导槽103上设置有弧形齿条201,弧形齿条201上设置有若干个齿牙,弧形齿条201上的齿牙能够与滑块202上齿轮的齿牙相互啮合传动。在驱动电机203的带动下,经过减速器减速,联轴器带动旋转轴一同旋转,旋转轴与齿轮配合连接,这样一来,旋转轴便能够带齿轮一起旋转,然后再依靠齿轮与齿条的啮合传动关系,使得滑块能够沿齿条上移动。

需要说明的是,弧形导槽103上间隔设置有第一传感器,第一传感器能够是红外传感器或光电传感器,第一传感器能够实时的检测出滑块的位置信息,即能够实时的检测出导向件的位置信息,然后再根据第一摄像件与第二摄像件实时拍摄到的图像信息,实时的调整导向件位置,以更高效、更智能化的完成分割分拣过程。弧形导槽的挡块上还设置有限位件,限位件可以是限位开关,当导向件移动至极限位置时,能够触发限位件开关,使得控制器控制导向件停止继续移动,避免发生碰撞,保证了装置的安全。此外,传送上还设置有第二传感器,第二传感器可以是红外传感器或光电传感器,第二传感器能够实时的检测肉品位置信息,当肉品到达规定位置后,第二传感器反馈信息至控制器上,控制器控制机器人完成分割分拣动作。

需要说明的是,导向件106上设置有滑槽,滑槽上设置有滑轨,滑轨上配合连接有第一固定块、第二固定块、第三固定块,第一固定块、第二固定块、第三固定块上分别配合连接有第一机械手107、第二机械手108、第三机械手109,第一固定块、第二固定块、第三固定块能够沿滑轨上滑动,通过导向件对各机械手进行导向,各机械手间能够按照特定路径进行操作,能够对多个区域进行操作,分割方式更加灵活。

如图1、3所示,所述第一机械手107与所述第二机械手108结构相同,所述第一机械手107与所述第二机械手108包括第一机械臂301与第二机械臂302,所述第二机械臂302自由端端部配合连接有仿真手304,所述仿真手304与所述第二机械臂302通过万向机构303配合连接。

需要说明的是,第一机械手107与第二机械手108用于辅助分割肉品,例如第一机械手107与第二机械手108能够把禽类肉品的翅膀拉扯开,以辅助第三机械手109顺利的完成分割过程,第一机械手107与第二机械手108相当于人的“手”一样,灵活多变,而第三机械手109相当于“刀”,第一机械手107、第二机械手108、第三机械手109能够相互配合工作,高效的完成分割过程。同时,第一机械手107与第二机械手108还具有分拣功能,在完成分割后,第一机械手107与第二机械手108能够把分割完的肉品放到指定的分流线上,然后再通过包装系统完成包装过程。此外,第一机械手107与第二机械手108还具有翻转肉品、按压肉品等功能。

如图1、3、4所示,所述第三机械手109包括第三机械臂305与第四机械臂306,所述第四机械臂306上设置有工具腔401,所述工具腔401上设置有伸缩机构,所述伸缩机构配合连接有分割工具402,所述伸缩机构用于沿所述工具腔401推出或收回所述分割工具402;所述工具腔401截面形状与所述分割工具402截面形状相同,所述伸缩机构设置有气缸403,所述气缸403与连接器404配合连接,所述连接器404配合连接有推杆405,所述推杆405与所述分割工具402配合连接。

需要说明的是,工具腔可以设置为一个或多个,每个工具腔上均对应设置有分割工具,在分割的时,控制器能够根据不同的分割部位选择不同的分割工具。在气缸的带动下,推杆能够完成伸缩动作,从而带动分割工具沿工具腔完成推出或收回动作,快速的完成换刀过程。

如图4所示,所述工具腔401上设置有消毒机构406,所述消毒机构406用于对所述分割工具进行消毒,所述工具腔401上设置有第一监测件407,所述第一监测件407用于监测所述分割工具参数信息;所述分割工具参数信息包括工具位置信息、工具磨损信息、工具消毒信息一种或者多种组合。

需要说明的是,工具腔401上设置有消毒机构406,在分割前与分割后,消毒机构406均会对分割工具402进行消毒处理,避免了对肉品造成污染的情况。第一监测件407能够监测分割工具402的消毒信息,当消毒信息达到设定的阈值时,第一监测件407把信息反馈至控制端,控制端控制消毒机构406停止消毒。

所述导向件上设置有第一摄像件,所述第一摄像件用于拍摄传送线实时图像信息,所述第一机械手、所述第二机械手以及所述第三机械手上均设置有第二摄像件;所述第一机械手、所述第二机械手以及所述第三机械手上均设置有第三传感器,所述第三传感器用于检测所述第一机械手、所述第二机械手以及所述第三机械手位置信息,所述第一传感、所述第二传感器以及所述第三传感器间实现信号连接。

需要说明的是,通过第一摄像件对传送线的图像实时采集,能够高效精准识别出待分割物的位置与形状信息,把识别到的信息传送至处理器上,处理器计算出最佳的分割路线与分割方式,然后通过控制器控制机械手完成分割过程;第二摄像件用于采集分割后物品的图像信息,通过图像信息对分割后的物品进行分类处理,控制器控制机械手把分割后的物品分拣至特定的位置上,快速的完成分割分拣过程。

实施例二:

本发明第二方面提供一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统的控制方法,应用于任一所述的一种用于禽类肉品分割分拣机器人系统,如图5所示,包括以下步骤:

S102:获取分割前目标物图像信息,对分割前目标物图像信息进行处理,生成分割前目标物模型信息;

S104:将分割前目标物模型信息传送至处理器上,得出分割数据,生成分割路径;

S106:控制机器人对目标物完成分割;

S108:获取分割后目标物图像信息,生成分割后目标物模型信息;

S110:将分割后目标物模型信息与预设模型信息对比,得出配对信息;

S112:根据配对信息,将分割后目标物分拣至指定位置上。

需要说明的是,通过摄像机对传送线上目标物进行图像采集,将采集到的图像传送至计算机处理器上,完成图像处理;运行视觉识别算法后,得到目标物的位置及姿态信息,然后根据目标物的信息,计算出机器人最佳的分割路径以及所需使用的分割工具,然后控制器控制机器人完成分割过程;完成分割后,通过机械手把分割后的肉品分拣到指定位置上。

需要说明的是,控制器、处理器、预设模型(提前训练好的模型)是机器人系统重要的信息处理模块,首先通过摄像件采集图像信息,处理器对采集的图像进行预处理操作,整个模块结合定位后的目标位置信息计算出目标的世界坐标,然后计算出第一机械手和第二机械手的抓取位置以及第三机械手的分割位置,随后将坐标信息传递给机器人控制器上,控制器控制各机械手按规划好的轨迹运动到相应位置完成分割任务。然后调用己经训练好的深度学习模型对分割后的目标物进行识别,控制器控制第一机械手或第二机械手把分割后的目标物存放至指定位置上。

进一步地,本发明的一个较佳实施例中,对分割前肉品图像信息进行处理,如图6所示,还包括以下步骤:

S202:对图像进行平滑滤波处理,以消除图像的随机干扰噪声;

S204:对图像进行图像锐化处理,以加强图像轮廓边缘与细节,提高特征识别清晰度;

S206:对图像中的目标物进行识别,得到目标物位置信息。

需要说明的是,在对图像进行处理时,需要对接收的每帧图像进行形态学综合处理,即对图像进行平滑滤波、图像锐化处理,从而得到目标物的二维坐标、角度和时间。

以上依据本发明的理想实施例为启示,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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