技术领域
[0001] 本
发明属于屠宰分割技术领域，涉及一种家畜胴体夹持装置。
背景技术
[0002] 胴体羊肉四肢的分割是羊肉加工不可或缺的技术环节，国内企业通常按照以下步骤从胴体上切下四肢：将胴体羊肉从其后腿吊挂在运输线上运送至切割工位，人工
切除后腿，人工举起胴体将其挂回运输线，人工切除前腿。工人在切除四肢时，在一手拉拽和分开羊腿的同时，用另一手持刀切割。该方法存在如下问题：首先，羊胴体并不是完全稳定的，因此手工去腿的速度、
质量都受其影响。其次，羊胴体的重量一般为20kg～40kg，使用人
力将整个胴体从后腿提起并转挂至坐骨闭孔，该过程极其耗费工人的体能。上述问题使得羊肉屠宰生产的整体效率和生产品质难以进一步提升。
[0003] 因此，人们一直致力于发明创造羊胴体转挂和分割过程的胴体夹持装置和助力装置。例如，在
机器视觉的指引下由
抓钩装置转挂羊胴体，由
真空吸附装置和引导叉装置夹持固定胴体，以保证转挂和分割时羊胴体稳定。
发明内容
[0004] 针对
现有技术中存在的
缺陷，本发明的目的在于提供一种家畜胴体夹持装置，用于将羊胴体提起并转挂至坐骨闭孔处，并使羊胴体保持稳定。
[0005] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
[0006] 一种家畜胴体夹持装置，包括：抓钩装置、
机架Ⅰ017、直线模组Ⅰ018、直线模组Ⅱ011、直线模组Ⅲ015、机架Ⅱ014、旋转
电机013、安装架本体031、底座010、真空吸附装置、引导叉装置、
伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、
驱动器Ⅳ、驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、驱动器Ⅲ、纵向CCD相机024、
水平CCD相机025、相机
支架026和主
控制器；
[0007] 所述直线模组Ⅱ011通过
螺栓安装在底座010上，所述直线模组Ⅱ011上设有滑台Ⅱ012，所述滑台Ⅱ012与伺服电机Ⅱ连接，伺服电机Ⅱ与驱动器Ⅱ连接，驱动器Ⅱ驱动伺服电机Ⅱ运动，滑台Ⅱ012在伺服电机Ⅱ的驱动下，相对直线模组Ⅱ011作往复直线运动，滑台Ⅱ012通过螺栓与旋转电机013的下部连接，旋转电机013的上部通过螺栓与机架Ⅱ014连接，旋转电机013与驱动器Ⅳ连接，旋转电机013在驱动器Ⅳ的驱动下作回转运动；
[0008] 所述直线模组Ⅲ015安装在机架Ⅱ014上，所述直线模组Ⅲ015上设有滑台Ⅲ016，滑台Ⅲ016与伺服电机Ⅲ连接，伺服电机Ⅲ与驱动器Ⅲ连接，驱动器Ⅲ驱动伺服电机Ⅲ运动，滑台Ⅲ016在伺服电机Ⅲ的驱动下，相对直线模组Ⅲ015作往复直线运动，滑台Ⅲ016通过螺栓与安装架本体031连接，滑台Ⅲ016带动安装架本体031作竖直运动，
[0009] 所述直线模组Ⅰ018安装在机架Ⅰ017上，机架Ⅰ017通过螺栓与安装架本体031的上部连接，所述直线模组Ⅰ018上设有滑台Ⅰ019，滑台Ⅰ019与伺服电机Ⅰ连接，伺服电机Ⅰ与驱动器Ⅰ连接，驱动器Ⅰ驱动伺服电机Ⅰ运动，滑台Ⅰ019在伺服电机Ⅰ的驱动下，相对直线模组Ⅰ018作往复直线运动，滑台Ⅰ019与抓钩装置连接，用于带动抓钩装置作横向的直线运动，[0010] 真空吸附装置和引导叉装置均安装在安装架本体031上；
[0011] 纵向CCD相机024安装在抓钩装置上，用于采集抓钩装置在水平方向的
位置和家畜胴体的耻骨的位置，水平CCD相机025安装在相机支架026上，用于采集抓钩装置在竖直方向的位置和家畜胴体在竖直方向的位置；
[0012] 所述驱动器Ⅳ、驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、驱动器Ⅲ、纵向CCD相机024和水平CCD相机025均与
主控制器连接。
[0013] 在上述方案的
基础上，所述抓钩装置包括：抓钩023、回转电机022、回转电机驱动器和抓钩安装
法兰021；所述抓钩023作用于家畜胴体的耻骨前沿，将胴体提起，限制胴体上下移动，抓钩023的上端设有安装孔，螺栓穿过安装孔将抓钩023安装在回转电机022上，回转电机022带动抓钩023旋转，所述回转电机022的壳体与抓钩安装法兰021的下端连接，所述抓钩安装法兰021的上端和滑台Ⅰ019连接，抓钩安装法兰021在滑台Ⅰ019的带动下作横向的直线运动，所述回转电机022与回转电机驱动器连接，回转电机驱动器通过MODBUS通讯总线与主控制器连接。
[0014] 在上述方案的基础上，所述安装架本体031为
型材搭建的
框架结构，所述底座010为型材制成的框架，底座010的下端通过
地脚螺栓固定在地面。
[0015] 在上述方案的基础上，所述纵向CCD相机024安装在抓钩安装法兰021上；所述相机支架026为型材制成的框架。
[0016] 在上述方案的基础上，所述真空吸附装置包括：
背板032、一组
吸盘033、真空发生装置和真空发生装置驱动气路；
[0017] 所述真空发生装置的输入端与真空发生装置驱动气路的输出连接；真空发生装置驱动气路的输入与气
泵连接，真空发生装置驱动气路中的电磁
阀与主控制器连接，所述真空发生装置的输出端与吸盘033连接；所述背板032通过螺栓安装于安装架本体031的下部，背板032上设有孔位，吸盘033通过
螺纹安装在孔位中；所述真空吸附装置在真空发生装置驱动气路的作用下，吸盘033吸附家畜胴体的腰部、背部肌肉，从而使胴体稳定。
[0018] 在上述方案的基础上，吸盘033为三个，吸盘033的直径为65mm～70mm，每个吸盘033之间的间距为80mm～100mm，背板032的倾斜
角度为15°～20°，吸盘033所在水平面与抓钩023底端的竖直距离为150mm～200mm，吸盘033的材质为食品
硅胶。
[0019] 在上述方案的基础上，所述引导叉装置包括：两个叉齿034、合页035、一组
弹簧036和合页连接件037；叉齿034的中部为直线引导段、前部为具有向外的弧度段，用于卡入家畜胴体，后部为安装段，合页035上设有通孔和合页轴，螺栓穿过通孔将合页035安装在安装架本体031的下部，使其能够沿合页轴转动，两个叉齿034通过合页连接件037安装在合页035上，一组弹簧036安装在合页035上，在弹簧力的作用下，合页035自动收紧，合页035与弹簧036的连接处有限位挡
块，能够限制合页035自动收紧时的位置。
[0020] 在上述方案的基础上，合页035完全收紧时两个叉齿034的水平距离大于250mm、小于350mm。
[0021] 在上述方案的基础上，所述纵向CCD相机024和水平CCD相机025用于将采集的RGB图像信息传输到主控制器；所述主控制器为工控计算机；所述主控制器用于接收各个驱动器、CCD相机传送的
信号，并对信号进行
算法处理，最后向各个驱动器输出
控制信号，控制各个驱动器动作。
[0022] 在上述方案的基础上，所述驱动器Ⅳ安装在旋转电机013的内部，驱动器Ⅰ安装在伺服电机Ⅰ的内部，伺服电机Ⅰ嵌在直线模组Ⅰ018的内部，驱动器Ⅱ安装在伺服电机Ⅱ的内部，伺服电机Ⅱ嵌在直线模组Ⅱ011的内部，驱动器Ⅲ安装在伺服电机Ⅲ的内部，伺服电机Ⅲ嵌在直线模组Ⅲ015的内部。
[0023] 本发明所述的家畜胴体夹持装置，具有以下有益效果：
[0024] ①家畜胴体夹持装置能够自动的将流水线上的羊胴体转挂至合适的位置，解放了人工，省时省力。
[0025] ②家畜胴体夹持装置能够使用引导叉装置和真空发生装置将羊胴体固定，能够使羊胴体在后续处理流程中保持稳定。
附图说明
[0026] 本发明有如下附图：
[0027] 图1家畜胴体夹持装置的结构示意图；
[0028] 图2家畜胴体夹持装置部分结构示意图；
[0029] 图3抓钩装置及视觉装置的结构示意图；
[0030] 图4真空吸附装置结构示意图；
[0031] 图5引导叉装置的结构示意图；
[0032] 图中：4-家畜运输线；010-底座；011-直线模组Ⅱ；012-滑台Ⅱ；013-旋转电机；014-机架Ⅱ；015-直线模组Ⅲ；016-滑台Ⅲ；017-机架Ⅰ；018-直线模组Ⅰ；019-滑台Ⅰ；021-抓钩安装法兰；022-回转电机；023-抓钩；024-纵向CCD相机；025-水平CCD相机；026-相机支架；031-安装架本体；032-背板；033-吸盘；034-叉齿；035-合页；036-弹簧；037-合页连接件；041-家畜运输线限位
开关；042-挂钩。
具体实施方式
[0033] 以下结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。
[0034] 一种家畜胴体夹持装置，包括：抓钩装置、机架Ⅰ017、直线模组Ⅰ018、直线模组Ⅱ011、直线模组Ⅲ015、机架Ⅱ014、旋转电机013、安装架本体031、底座010、真空吸附装置、引导叉装置、伺服电机Ⅲ、伺服电机Ⅰ、伺服电机Ⅱ、驱动器Ⅳ、驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、驱动器Ⅲ、纵向CCD相机024、水平CCD相机025、相机支架026和主控制器；
[0035] 所述直线模组Ⅱ011通过螺栓安装在底座010上，所述直线模组Ⅱ011上设有滑台Ⅱ012，所述滑台Ⅱ012与伺服电机Ⅱ连接，伺服电机Ⅱ与驱动器Ⅱ连接，驱动器Ⅱ驱动伺服电机Ⅱ运动，滑台Ⅱ012在伺服电机Ⅱ的驱动下，相对直线模组Ⅱ011作往复直线运动，滑台Ⅱ012通过螺栓与旋转电机013的下部连接，旋转电机013的上部通过螺栓与机架Ⅱ014连接，旋转电机013与驱动器Ⅳ连接，旋转电机013在驱动器Ⅳ的驱动下作回转运动；
[0036] 所述直线模组Ⅲ015安装在机架Ⅱ014上，所述直线模组Ⅲ015上设有滑台Ⅲ016，滑台Ⅲ016与伺服电机Ⅲ连接，伺服电机Ⅲ与驱动器Ⅲ连接，驱动器Ⅲ驱动伺服电机Ⅲ运动，滑台Ⅲ016在伺服电机Ⅲ的驱动下，相对直线模组Ⅲ015作往复直线运动，滑台Ⅲ016通过螺栓与安装架本体031连接，滑台Ⅲ016带动安装架本体031作竖直运动，
[0037] 所述直线模组Ⅰ018安装在机架Ⅰ017上，机架Ⅰ017通过螺栓与安装架本体031的上部连接，所述直线模组Ⅰ018上设有滑台Ⅰ019，滑台Ⅰ019与伺服电机Ⅰ连接，伺服电机Ⅰ与驱动器Ⅰ连接，驱动器Ⅰ驱动伺服电机Ⅰ运动，滑台Ⅰ019在伺服电机Ⅰ的驱动下，相对直线模组Ⅰ018作往复直线运动，滑台Ⅰ019与抓钩装置连接，用于带动抓钩装置作横向的直线运动，[0038] 真空吸附装置和引导叉装置均安装在安装架本体031上；
[0039] 纵向CCD相机024安装在抓钩装置上，用于采集抓钩装置在水平方向的位置和家畜胴体的耻骨的位置，水平CCD相机025安装在相机支架026上，用于采集抓钩装置在竖直方向的位置和家畜胴体在竖直方向的位置；
[0040] 所述驱动器Ⅳ、驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、驱动器Ⅲ、纵向CCD相机024和水平CCD相机025均与主控制器连接。
[0041] 在上述方案的基础上，所述抓钩装置包括：抓钩023、回转电机022、回转电机驱动器和抓钩安装法兰021；所述抓钩023作用于家畜胴体的耻骨前沿，将胴体提起，限制胴体上下移动，抓钩023的上端设有安装孔，螺栓穿过安装孔将抓钩023安装在回转电机022上，回转电机022带动抓钩023旋转，所述回转电机022的壳体与抓钩安装法兰021的下端连接，所述抓钩安装法兰021的上端和滑台Ⅰ019连接，抓钩安装法兰021在滑台Ⅰ019的带动下作横向的直线运动，所述回转电机022与回转电机驱动器连接，回转电机驱动器通过MODBUS通讯总线与主控制器连接。
[0042] 在上述方案的基础上，所述安装架本体031为型材搭建的框架结构，所述底座010为型材制成的框架，底座010的下端通过地脚螺栓固定在地面。
[0043] 在上述方案的基础上，所述纵向CCD相机024安装在抓钩安装法兰021上；所述相机支架026为型材制成的框架。
[0044] 在上述方案的基础上，所述真空吸附装置包括：背板032、一组吸盘033、真空发生装置和真空发生装置驱动气路；
[0045] 所述真空发生装置的输入端与真空发生装置驱动气路的输出连接；真空发生装置驱动气路的输入与气泵连接，真空发生装置驱动气路中的
电磁阀与主控制器连接，所述真空发生装置的输出端与吸盘033连接；所述背板032通过螺栓安装于安装架本体031的下部，背板032上设有孔位，吸盘033通过螺纹安装在孔位中；所述真空吸附装置在真空发生装置驱动气路的作用下，吸盘033吸附家畜胴体的腰部、背部肌肉，从而使胴体稳定。
[0046] 在上述方案的基础上，吸盘033为三个，吸盘033的直径为65mm～70mm，每个吸盘033之间的间距为80mm～100mm，背板032的倾斜角度为15°～20°，吸盘033所在水平面与抓钩023底端的竖直距离为150mm～200mm，吸盘033的材质为食品硅胶。
[0047] 在上述方案的基础上，所述引导叉装置包括：两个叉齿034、合页035、一组弹簧036和合页连接件037；叉齿034的中部为直线引导段、前部为具有向外的弧度段，用于卡入家畜胴体，后部为安装段，合页035上设有通孔和合页轴，螺栓穿过通孔将合页035安装在安装架本体031的下部，使其能够沿合页轴转动，两个叉齿034通过合页连接件037安装在合页035上，一组弹簧036安装在合页035上，在弹簧力的作用下，合页035自动收紧，合页035与弹簧036的连接处有限位挡块，能够限制合页035自动收紧时的位置。
[0048] 在上述方案的基础上，合页035完全收紧时两个叉齿034的水平距离大于250mm、小于350mm。
[0049] 在上述方案的基础上，所述纵向CCD相机024和水平CCD相机025用于将采集的RGB图像信息传输到主控制器；所述主控制器为工控计算机；所述主控制器用于接收各个驱动器、CCD相机传送的信号，并对信号进行算法处理，最后向各个驱动器输出控制信号，控制各个驱动器动作。
[0050] 在上述方案的基础上，所述驱动器Ⅳ安装在旋转电机013的内部，驱动器Ⅰ安装在伺服电机Ⅰ的内部，伺服电机Ⅰ嵌在直线模组Ⅰ018的内部，驱动器Ⅱ安装在伺服电机Ⅱ的内部，伺服电机Ⅱ嵌在直线模组Ⅱ011的内部，驱动器Ⅲ安装在伺服电机Ⅲ的内部，伺服电机Ⅲ嵌在直线模组Ⅲ015的内部。
[0051] 采用上述家畜胴体夹持装置进行家畜胴体夹持：包括以下步骤：
[0052] S11：将羊胴体的两条后腿挂在挂钩042上，并由家畜运输线4运输，当悬挂羊胴体的挂钩042触碰到家畜运输线限位开关041时，主控制器接收到家畜运输线限位开关041的信号后，向家畜运输线
驱动电机发送停止信号，使家畜运输线4停止。同时主控制器向驱动器Ⅱ发送运动信号，驱动直线模组Ⅱ011上的滑台Ⅱ012运动，从而带动旋转电机013进行水平横向运动，到达目标位置，驱动器Ⅱ向控制器发送直线模组Ⅱ011就位信号。
[0053] S12：水平CCD相机025采集羊胴体耻骨的位置和抓钩023在竖直方向的位置，并将信息发送给主控制器，经主控制器计算后，向驱动器Ⅲ发送运动信号，驱动直线模组Ⅲ015上的滑台Ⅲ16运动，从而带动安装架本体031做竖直运动，到达
指定位置，此时挂钩023的底部到羊胴体的竖直距离为固定值，驱动器Ⅲ向主控制器发送直线模组Ⅲ015就位信号。
[0054] S13：纵向CCD相机024采集羊胴体耻骨和叉齿034在水平方向的位置，并将信息发送给主控制器，由主控制器计算二者的位置，并给驱动器Ⅳ发送运动信号，驱动器Ⅳ驱动旋转电机013作回转运动，从而带动直线模组Ⅲ015作回转运动，主控制器向回转电机驱动器发送运动信号，回转电机驱动器驱动回转电机022运动，从而带动抓钩023作回转运动，当两个叉齿034正对羊胴体时回转运动停止；
[0055] S14：纵向CCD相机024采集羊胴体耻骨和抓钩023在水平方向的位置，并将信息发送给主控制器，由主控制器计算二者的位置信息后，给驱动器Ⅰ发送运动信号，驱动器Ⅰ驱动直线模组Ⅰ018上的滑台Ⅰ019运动，从而带动抓钩装置作水平直线运动，当抓钩装置运动至指
定位置处时运动停止，此时抓钩023底部处于羊胴体背部后方的指定位置处。
[0056] S15：水平CCD相机025采集羊胴体耻骨和抓钩023在竖直方向的位置，并将信息发送给主控制器，经主控制器计算后，向驱动器Ⅲ发送运动信号，驱动直线模组Ⅲ015上的滑台Ⅲ016运动，从而带动安装架本体031做竖直运动至目标位置，此时抓钩023的底部处于羊胴体耻骨下方。
[0057] S16：纵向CCD相机024采集羊胴体耻骨和抓钩023在水平方向的位置，并将信息发送给主控制器，由主控制器计算二者的位置信息后，给驱动器Ⅰ发送运动信号，驱动器Ⅰ驱动直线模组Ⅰ018上的滑台Ⅰ019运动，从而带动抓钩装置作水平的直线运动至目标位置时停止，此时抓钩023的底部处于羊胴体耻骨前沿的正下方。
[0058] S17：主控制器控制直线模组Ⅲ015上的滑台Ⅲ016做竖直向上运动，水平CCD相机025采集羊胴体的在竖直方向的位置信息，当羊胴体在竖直方向上运动时，说明此时抓钩
023已经钩住羊胴体耻骨前沿，滑台Ⅲ016停止运动。
[0059] S21：操作员将羊胴体后腿从挂钩042上取下，此时羊胴体的整体重量都由抓钩023负担。
[0060] 主控制器驱动直线模组Ⅲ015上的滑台Ⅲ016运动，从而带动羊胴体整体竖直向上运动。由水平CCD相机025采集羊胴体在竖直方向的位置信息，并控制滑台Ⅲ016运动，最后带动安装架本体031运动至指定位置。
[0061] S22：主控制器向驱动器Ⅰ发送运动指令，驱动器Ⅰ驱动直线模组Ⅰ018带动抓钩装置作水平的直线运动，抓钩023带动羊胴体向后运动，羊胴体在叉齿034引导下使羊胴体背部、腰部肌肉与真空吸附装置中的一组吸盘033完全贴合。叉齿034在弹簧036的弹簧力作用下，夹紧羊胴体，使羊胴体保持稳定。当纵向CCD相机024采集到羊胴体背部、腰部肌肉与真空吸附装置中的吸盘033完全贴合后，向主控制发送信号，主控制器控制驱动器Ⅰ停止运动。
[0062] S23：主控制器向真空发生装置驱动气路发送开关信号，真空发生装置驱动气路驱动吸盘033吸附住羊胴体背部、腰部肌肉，羊胴体在吸盘力的作用下保持稳定。
[0063] S31：操作员对羊胴体进行去腿等操作，操作完成后，主控制器向驱动器Ⅲ发送驱动信号，驱动直线模组Ⅲ015上的滑台Ⅲ016向下运动至目标位置，同时主控制器向真空发生装置驱动气路发送开关信号，真空发生装置驱动吸盘033释放羊胴体背部、腰部肌肉。滑台Ⅲ016的目标位置为挂钩023钩住的羊胴体处于操作员适合取下的位置。
[0064] S32；操作员将去腿后的羊胴体取下，主控制器控制向驱动器Ⅰ、驱动器Ⅱ、驱动器Ⅲ和驱动器Ⅲ发送驱动信号，驱动直线模组Ⅰ018、直线模组Ⅱ011、直线模组Ⅲ015、旋转电机013运动到步骤S11前的初始位置，动作完成。
[0065] 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。
