一种智能鱿鱼大白片分割方法及装置

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411826911.X 申请日 2024-12-12
公开(公告)号 CN119278993A 公开(公告)日 2025-01-10
申请人 浙江大学舟山海洋研究中心; 申请人类型 学校
发明人 姜凯友; 张宇; 蔡勇; 吴亮亮; 李景阳; 周善旻; 马佳杰; 林王林; 孙智勇; 第一发明人 姜凯友
权利人 浙江大学舟山海洋研究中心 权利人类型 学校
当前权利人 浙江大学舟山海洋研究中心 当前权利人类型 学校
省份 当前专利权人所在省份:浙江省 城市 当前专利权人所在城市:浙江省舟山市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:浙江省舟山市岱山县东沙镇创业大道2号 邮编 当前专利权人邮编:316021
主IPC国际分类 A22C25/00 所有IPC国际分类 A22C25/00A22C25/08A22C25/18
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 杭州奥创知识产权代理有限公司 专利代理人 王佳健;
摘要 本 发明 公开了一种智能鱿鱼大白片分割方法及装置,所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置,包括 输送机 构、扫描 定位 机构、抓取 旋转机 构和分割机构。所述扫描定位机构布置于输送机构的进料口,悬于输送机构上方;所述抓取旋转机构布置于扫描定位机构后方;所述分割机构布置于抓取旋转机构及输送机构出料口之间。本发明可满足工厂大规模鱿鱼大白片连续分割的生产需求,从而降低企业用工成本,提高生产效率。同时提高原料利用率,减少浪费,提升原料的附加值。
权利要求

1.一种智能鱿鱼大白片分割方法,其特征在于,包括以下步骤:
将待加工的鱿鱼大白片摆放至输送机构的进料口处,输送机构带动鱿鱼大白片向前移动;
扫描定位机构对鱿鱼大白片进行扫描成像,控制处理系统对成像数据进行预处理,计算抓取参数及取料切分位置数据;
扫描后的鱿鱼大白片通过输送机构运动至抓取旋转机构下方,抓取旋转机构接收抓取参数数据,抓取鱿鱼大白片并将其移动到设定位置,摆正放回输送机构;
摆正后的鱿鱼大白片跟随输送机构移动至分割机构,分割机构接收取料切分位置数据,鱿鱼大白片在移动过程中被分割成对应尺寸的鱿鱼白片,最后由出料口离开。
2.根据权利要求1所述的一种智能鱿鱼大白片分割方法,其特征在于,所述控制处理系统对成像数据进行预处理的步骤具体为:
采用矩阵实例化与数据流存放,基于分辨率进行成像数据的采样与插补;
对结构特征进行矩阵裁切与坐标转换,对鱿鱼大白片特性进行阈值滤波;
对鱿鱼大白片进行卷积去噪去离散点,从而获得鱿鱼大白片外形轮廓信息。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能鱿鱼大白片分割方法,其特征在于,所述抓取参数具体包括:
抓取点:鱿鱼大白片的中心点;
旋转度:鱿鱼大白片与摆正姿态之间的夹角;
坐标:鱿鱼大白片在输送带上的具体位置坐标。
4.根据权利要求1或2所述的一种智能鱿鱼大白片分割方法,其特征在于,所述取料切分位置计算的步骤具体为:
根据期望宽度与权重设定,构建首刀废料组合;
构建递归函数遍历所有取料宽度组合方式;
计算所有组合每种取料宽度的体积,构建得率与宽度权重回报函数;
通过所述回报函数计算每种取料方式的回报值,输出最优解。
5.一种智能鱿鱼大白片分割装置,用于实现权利要求1至4中任一项所述方法,其特征在于,包括输送机构、扫描定位机构、抓取旋转机构和分割机构;
所述扫描定位机构布置于输送机构的进料口,悬于输送机构上方;
所述抓取旋转机构布置于扫描定位机构后方;
所述分割机构布置于抓取旋转机构及输送机构出料口之间。
6.根据权利要求5所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置,其特征在于,还包括控制终端,所述控制终端的内部设有控制处理系统,所述控制处理系统用于控制装置上电气元件的运行。
7.根据权利要求6所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置,其特征在于,所述控制处理系统包括控制系统及处理系统;
所述控制系统用于检测鱿鱼大白片所处位置,调动电气元件的运行;
所述处理系统用于对鱿鱼大白片图像数据进行处理,对切分位置进行计算及确定鱿鱼大白片在输送带上的具体坐标位置。
8.根据权利要求5所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置,其特征在于,所述扫描定位机构包括扫描仪和扫描仪固定支架
扫描仪固定支架横跨于输送机构两边,扫描仪固定于扫描仪固定支架顶部,以实现对鱿鱼大白片的实时扫描成像。
9.根据权利要求5所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置,其特征在于,所述抓取旋转机构设置有滑,用于带动抓取组件及旋转组件运动至抓取点上方;
所述抓取组件抓取鱿鱼大白片;
所述旋转组件旋转设定角度,将鱿鱼大白片移动到输送带上设定位置,摆正后放回输送机构。
10.根据权利要求5所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置,其特征在于,所述分割机构包括活动刀排和固定刀排;
分割机构接收控制处理系统的数据,自动将圆刀移动至相应位置对鱿鱼大白片进行分割。

说明书全文

一种智能鱿鱼大白片分割方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于远洋鱿鱼加工领域,具体涉及一种智能鱿鱼大白片分割方法及装置。

背景技术

[0002] 由于产加工企业加工品种多,原材料不规则,实现自动化、智能化加工难度大,因此水产加工领域的智能化生产加工技术一直鲜有研究。截至目前,水产品加工仍然以人工为主,自动化、智能化加工设备应用占比较低。以鱿鱼大白片取料为例,目前采取的是固定距离圆刀、人工摆放的方式。工人将冷冻的鱿鱼大白片摆正放到圆刀前,然后后道工序将切割好的鱿鱼白片装框。固定距离使得鱿鱼大白片利用率低、浪费严重,同时至少需要两个工人进行摆放和收料。
[0003] 随着时代的进步,智能化让工业生产再次迈进新台阶。智能制造技术同样可以应用于水产加工行业,通过智能制造设备取代人工从事解冻、切片、切、自动烹饪及分拣包装等工作,不但可以大幅度降低劳动成本,更可以大幅提升产品质量,减少加工损耗,提高有限水产资源的利用率。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术的不足,提供了一种智能鱿鱼大白片分割方法及装置。
[0005] 其中,本发明所述的鱿鱼大白片是指将鱿鱼体对半切分,展开铺平后进过单冻冷冻后的鱿鱼原料;鱿鱼白片是指将鱿鱼大白片按照一定宽度进行切分后的鱿鱼半成品。
[0006] 一方面,本发明提供了一种智能鱿鱼大白片分割装置,包括输送机构、扫描定位机构、抓取旋转机构和分割机构。
[0007] 所述扫描定位机构布置于输送机构的进料口,悬于输送机构上方;所述抓取旋转机构布置于扫描定位机构后方;所述分割机构布置于抓取旋转机构及输送机构出料口之间。
[0008] 另一方面,本发明还提供了一种应用如前文记载的所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置的一种智能鱿鱼大白片分割方法,包括以下步骤:
[0009] 将待加工的鱿鱼大白片摆放至输送机构的进料口处,输送机构带动鱿鱼大白片向前移动。
[0010] 扫描定位机构对鱿鱼大白片进行扫描成像,控制处理系统对成像数据进行预处理,计算抓取参数及取料切分位置数据。
[0011] 扫描后的鱿鱼大白片通过输送机构运动至抓取旋转机构下方,抓取旋转机构接收抓取参数数据,抓取鱿鱼大白片并将其移动到设定位置,摆正放回输送机构。
[0012] 摆正后的鱿鱼大白片跟随输送机构移动至分割机构,分割机构接收取料切分位置数据,鱿鱼大白片在移动过程中被分割成对应尺寸的鱿鱼白片,最后由出料口离开。
[0013] 本发明的有益效果:本发明可满足大规模鱿鱼大白片连续分割的生产需求,从而降低企业用工成本,提高生产效率。同时提高原料利用率,减少浪费,提升原料的附加值。附图说明
[0014] 图1为本申请实施例一种智能鱿鱼大白片分割装置位置布局图。
[0015] 图2为本申请实施例扫描定位机构示意图。
[0016] 图3为本申请实施例抓取旋转机构示意图。
[0017] 图4为本申请实施例分割机构示意图。
[0018] 图5为本申请实施例一种智能鱿鱼大白片分割方法流程图
[0019] 图6为本申请实施例鱿鱼大白片成像数据预处理流程图。
[0020] 图7本申请实施例鱿鱼大白片取料切分位置示意图。

具体实施方式

[0021] 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的附图。
[0022] 本申请实施例提供了一种智能鱿鱼大白片分割装置,包括输送机构、扫描定位机构、抓取旋转机构和分割机构。
[0023] 所述扫描定位机构布置于输送机构的进料口,悬于输送机构上方;所述抓取旋转机构布置于扫描定位机构后方;所述分割机构布置于抓取旋转机构及输送机构出料口之间。
[0024] 进一步,所述的一种智能鱿鱼大白片分割装置还包括控制终端,所述控制终端的内部设有控制处理系统,所述控制处理系统用于控制所述装置上全部电气元件的运行。
[0025] 更进一步,所述控制处理系统包括控制系统及处理系统;所述控制系统用于检测鱿鱼大白片所处位置,调动电气元件的运行;所述处理系统用于对鱿鱼大白片图像数据进行处理,对切分位置进行计算及确定鱿鱼大白片在输送带上的具体坐标位置。
[0026] 进一步,所述扫描定位机构包括扫描仪和扫描仪固定支架;扫描仪固定支架横跨于输送机构两边,扫描仪固定于扫描仪固定支架顶部,以实现对鱿鱼大白片的实时扫描成像。
[0027] 进一步,所述抓取旋转机构设置有滑块,用于带动抓取组件及旋转组件运动至抓取点上方;所述抓取组件抓取鱿鱼大白片,所述旋转组件旋转设定度,将鱿鱼大白片移动到输送带上设定位置,摆正后放回输送机构。
[0028] 进一步,所述分割机构包括活动刀排和固定刀排。分割机构接收控制处理系统的数据,自动将圆刀移动至相应位置对鱿鱼大白片进行分割。
[0029] 本申请实施例还提供一种应用如前文记载的一种智能鱿鱼大白片分割装置的一种智能鱿鱼大白片分割方法,包括以下步骤:
[0030] 将待加工的鱿鱼大白片摆放至输送机构的进料口处,输送机构带动鱿鱼大白片向前移动。
[0031] 扫描定位机构对鱿鱼大白片进行扫描成像,控制处理系统对成像数据进行预处理,计算抓取参数及取料切分位置数据。
[0032] 扫描后的鱿鱼大白片通过输送机构运动至抓取旋转机构下方,抓取旋转机构接收抓取参数数据,抓取鱿鱼大白片并将其移动到设定位置,摆正放回输送机构。
[0033] 摆正后的鱿鱼大白片跟随输送机构移动至分割机构,分割机构接收取料切分位置数据,鱿鱼大白片在移动过程中被分割成对应尺寸的鱿鱼白片,最后由出料口离开。
[0034] 进一步,所述控制处理系统对成像数据进行预处理的步骤具体为:
[0035] 采用矩阵实例化与数据流存放,基于分辨率进行成像数据的采样与插补,对结构特征进行矩阵裁切与坐标转换,对鱿鱼大白片特性进行阈值滤波,对鱿鱼大白片进行卷积去噪去离散点,从而获得鱿鱼大白片外形轮廓信息。
[0036] 进一步,所述抓取参数具体包括:抓取点:鱿鱼大白片的中心点;旋转角度:鱿鱼大白片与摆正姿态之间的夹角;坐标:鱿鱼大白片在输送带上的具体位置坐标。
[0037] 进一步,所述取料切分位置计算的步骤具体为:
[0038] 根据期望宽度与权重设定,构建首刀废料组合;
[0039] 构建递归函数遍历所有取料宽度组合方式;
[0040] 计算所有组合每种取料宽度的体积,构建得率与宽度权重回报函数;
[0041] 通过所述回报函数计算每种取料方式的回报值,输出最优解。
[0042] 如图1所示,本实施例所提供发的一种智能鱿鱼大白片分割装置主要包括:扫描定位机构1、鱿鱼大白片2、抓取旋转机构3、输送机构5、分割机构和控制终端。
[0043] 所述的分割机构主要有三组活动刀排4和一组固定刀排6组成。
[0044] 所述的输送机构5包括皮带及电机,用于将鱿鱼大白片从进料口输送到出料口。
[0045] 如图2所示,所述的扫描定位机构1主要由扫描仪固定支架1‑1和扫描仪1‑2组成。扫描仪固定支架1‑1横跨于输送机构两边,扫描仪固定在扫描仪固定支架顶部,实现对鱿鱼大白片的实时扫描并将数据传送给控制处理系统。
[0046] 如图3所示,所述的抓取旋转机构主要由伺服电机3‑1、滑台3‑2、气缸3‑3、气缸连接板3‑4、旋转台连接板3‑5、旋转台3‑6、吸盘连接架3‑7、真空吸盘3‑8和滑台支架3‑9组成。
[0047] 滑台支架3‑9横跨于输送机构两边,滑台3‑2安装于滑台支架3‑9的顶部,用于带动气缸3‑3、旋转台3‑6及真空吸盘3‑8进行移动。气缸3‑3通过气缸连接板3‑4与滑台3‑2的滑块连接,旋转台3‑6通过旋转台连接板3‑5与气缸3‑3活塞杆连接。真空吸盘3‑8固定于吸盘连接架3‑7两边并与旋转台连接。
[0048] 扫描后的鱿鱼大白片通过输送机构运动至抓取旋转机构下方,抓取旋转机构接收数据处理系统的中心点(即抓取点)数据、鱿鱼大白片在输送带上的具体位置坐标及鱿鱼大白片与摆正姿态之间的夹角(即旋转角度)。真空吸盘移动至中心点上方,传感器检测鱿鱼大白片进入抓取旋转机构下方,气缸活塞杆伸出,将真空吸盘贴在鱿鱼大白片表面,气缸下限位传感器触发,真空吸盘工作并吸住鱿鱼大白片,气缸活塞杆收回抬起鱿鱼大白片,气缸下限位传感器信号熄灭,上限位传感器触发,旋转台根据数据处理系统的角度信息旋转相应角度,并将鱿鱼大白片移动到输送带上设定位置摆正,真空吸盘放开鱿鱼大白片,使其回到输送带上。
[0049] 如图4所示,活动刀排4由轴承座4‑1、滑台4‑2、线轨固定板4‑3、线轨4‑4、轴承连接板4‑5、连接板4‑6、刀轴4‑7、圆刀4‑8和电机4‑9组成。
[0050] 滑台4‑2安装于输送带一侧,轴承座4‑1通过轴承连接板4‑5安装于滑台4‑2的滑块上。线轨4‑4通过线轨固定板4‑3固定于输送带另一边,轴承座4‑1通过连接板4‑6安装于线轨滑块上。刀轴4‑7将滑台4‑2滑块上的轴承座和线轨4‑4上的轴承座一一对应连接固定。圆刀4‑8安装于刀轴4‑7的相应位置,实现滑台滑块移动时带动圆刀4‑8和线轨4‑4移动。电机4‑9安装于刀轴4‑7的一边,带动刀轴4‑7和圆刀4‑8旋转。
[0051] 固定刀排6由轴承座4‑1、刀轴4‑7、圆刀4‑8和电机4‑9组成。两个轴承座4‑1分布在输送机构两边,刀轴4‑7安装在轴承座4‑1上并固定,圆刀4‑8安装于刀轴4‑7上,电机4‑9安装于刀轴4‑7的一边。
[0052] 分割机构接收控制处理系统的数据,自动将圆刀移动至相应位置,电机带动圆刀高速旋转。鱿鱼大白片在移动过程中被圆刀分割成对应尺寸的鱿鱼白片,最后由出料口离开。
[0053] 所述控制终端的内部设有控制处理系统,所述控制处理系统用于控制所述设备上全部电气元件的运行。
[0054] 所述控制处理系统包括控制系统及处理系统,用于对鱿鱼大白片的外形轮廓进行识别,计算鱿鱼大白片抓取参数,确定鱿鱼大白片在输送带上的位置坐标,控制分割机构的分割距离和抓取旋转机构的抓取点。
[0055] 所述控制系统包含各型传感器、PLC、运动控制模块、输入输出模块、继电器等电子元器件。各型传感器有限位开关、位置检测传感器、接近开关等。各型传感器分布于气缸上下限位、滑台的前后限位、及输送机构中间位置。用于检测鱿鱼大白片所处位置,确定滑台起始位。PLC主要为接收各传感器信号,并与工控机进行沟通,发送运动指令至伺服电机和气缸中,从而控制设备各动作安全稳定的运行。运动控制模块主要是读取伺服电机实时位置并传递给PLC,控制伺服电机运动。输入输出模块是接收传感器信号并传递给PLC,同时将PLC处理完的信息输出到各个执行机构中。
[0056] 所述处理系统包括传感器数据预处理以及切分位置计算。传感器数据预处理主要针对传感器视野、分辨率、畸变、噪声、坐标等参数对获取的鱿鱼图像进行修正,从而提取准确的鱿鱼白片轮廓数据,并将其转换成切分坐标系表示。据鱿鱼大白片的外形轮廓计算抓取参数,确定鱿鱼大白片在输送带上的具体位置坐标。取料切分位置算法主要针对用户需求,对鱿鱼白片进行切分位置确定,使废料最少的同时满足用户期望宽度的取料体积最大。所述的取料切分位置算法将对同一块鱿鱼大白片的多种取料方式中计算得到一种无废料的最佳切分方式。
[0057] 如图5所示,利用上述的一种智能鱿鱼大白片分割装置进行鱿鱼大白片分割的方法流程为:
[0058] 装置启动时各滑台移动寻找原点位置,直至原点位传感器全部触发。将待加工的鱿鱼大白片摆放至输送机构的进料口处,输送机构带动鱿鱼大白片向前移动,并经过扫描定位机构。
[0059] 扫描仪实时对输送带进行扫描并判断是否有鱿鱼大白片进入扫描区。当鱿鱼大白片进入扫描区后,扫描仪对鱿鱼大白片进行扫描,并将扫描数据发送给控制处理系统。
[0060] 控制处理系统对成像数据进行数据预处理,根据鱿鱼大白片的外形轮廓计算抓取参数及取料切分位置数据。
[0061] 进一步,如图6所示,对成像数据进行数据预处理的具体流程为:采用矩阵实例化与数据流存放,基于分辨率进行数据采样与插补,对结构特征进行矩阵裁切与坐标转换,对鱿鱼大白片特性进行阈值滤波,构建核函数对鱿鱼白片进行卷积去噪去离散点,从而获得鱿鱼大白片外形轮廓信息。由于鱿鱼大白片在进入输送带时,所在位置不确定,可能靠左,也可能靠右,又或者鱿鱼大白片位置不正(甚至尾朝前),在后道切割时需要保证鱿鱼大白片在一个固定的位置并且头朝前经过切割位置。所以需根据鱿鱼大白片的外形轮廓计算出中心点即为抓取点、鱿鱼大白片在输送带上的具体位置坐标以及旋转角度。
[0062] 控制处理系统对处理后的鱿鱼大白片图像进行切分位置确定,算法将对同一块鱿鱼白片的多种取料方式中计算得到一种无废料的最佳切分方式。具体流程如下:
[0063] S1、根据期望宽度与权重设定:
[0064]
[0065] 式中 表示宽度,表示权重比,A表示宽度及权重组合的集合,n为正整数。
[0066] S2、构建首刀废料组合:
[0067]
[0068] 式中 表示首刀位置,表示去废料的切刀距离的所有可能性的集合,表示去废料切刀距离集合中的元素的最小差值,m、a为正整数。
[0069] S3、构建递归函数遍历所有取料宽度组合方式,求所有组合:
[0070]
[0071]
[0072] 其中 为功能函数:通过递归,遍历所有取料可能性; 为剩余宽度, 为当前取料位置组合,
为当前取料刀数。
[0073] 所有取料方式的集合Cut表示为:
[0074] S4、计算所有组合每种取料宽度的体积:
[0075]
[0076] 式中 表示宽度为 的总体积,V为所有体积集合,Cut(z)为Cut集合里最后一项。
[0077] S5、构建得率与宽度权重回报函数,计算每种取料方式的回报值:
[0078]
[0079] 其中kv表示整体得率系数;得到回报值的集合Y:Y={y(cut(1)),y(cut(2)),y(cut(3))……y(cut(z))}[0080] S6、根据回报值输出最优解,如图7所示,li、wj、wk、wl即为所示鱿鱼大白片的一组最佳切分位置。
[0081] 扫描后的鱿鱼大白片通过输送机构运动至抓取旋转机构下方,抓取旋转机构接收抓取参数数据,抓取鱿鱼大白片并将其移动到设定位置,摆正放回输送机构。
[0082] 摆正后的鱿鱼大白片跟随输送机构移动至分割机构,活动刀排接收数据处理系统的数据,将圆刀移动至相应位置并判断圆刀是否到位,如没有到位则继续移动,到位后电机带动圆刀高速旋转。经过抓取旋转机构摆正后的鱿鱼大白片跟随输送带继续向前移动并经过分割机构。鱿鱼大白片在移动过程中被圆刀分割成对应尺寸的鱿鱼白片,最后由出料口按照宽度及边角料分类离开。
[0083] 最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
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