CN105942542A - 基于图像识别的黄桃去核机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食品加工机械，具体为一种基于图像识别的黄桃去核机器人，包括下料机构、视觉检测机构、五工位旋转机构、挖核升降机构、桃核方位调整机构和机架；下料机构安装于机架上端型材框架上，视觉检测机构安装于下料机构右侧，下料机构和视觉检测机构下方安装有五工位旋转机构，挖核升降机构和桃核方位调整机构安装于五工位旋转机构后方；工作时，通过下料机构将黄桃输送到五工位旋转机构的初始工位上，利用视觉检测机构确定黄桃位置，并通过桃核方位调整机构对黄桃位置进行调整，在挖核升降机构的作用下进行挖核，并完成黄桃和桃核的分离。本发明能够解决目前黄桃挖核质量低、耗费人力的问题，操作方便，挖核效率高。

Description

基于图像识别的黄桃去核机器人

技术领域

本发明涉及一种食品加工机械，具体一种基于图像识别的黄桃去核机器人。

背景技术

黄桃含有丰富的抗氧化剂、膳食纤维、钙铁锌硒等多种微量元素，常吃可降血糖血脂、抗自由基、祛除黑斑、提高免疫力，堪称养生之桃。然而，黄桃的极不易保存性使得绝大部分的黄桃都用来做罐头，在黄桃罐头加工厂中，最耗时也是最耗费工厂人力成本的就是切半挖核环节。在炎热的产季，需要工人在生产线上昼夜不停地挖核，产品质量因个体差异和较高的劳动强度难以控制，使得工厂生产效率低，大量人工的投入也导致工厂生产成本的提高。因此，用机器代替人工、实现自动化去核是黄桃罐头加工厂的必然发展趋势。

发明内容

本发明提供一种基于图像识别的黄桃去核机器人，能够解决目前黄桃挖核质量低、耗费人力的问题，操作方便，挖核效率高。

本发明所采用的技术如下：

基于图像识别的黄桃去核机器人，包括下料机构、视觉检测机构、五工位旋转机构、挖核升降机构、桃核方位调整机构和机架；下料机构、视觉检测机构、五工位旋转机构、挖核升降机构和桃核方位调整机构均固定连接于机架各部件上，下料机构安装于机架上端型材框架上，视觉检测机构安装于下料机构右侧，下料机构和视觉检测机构下方安装有五工位旋转机构，挖核升降机构和桃核方位调整机构安装于五工位旋转机构后方。

机架包括型材框架、走线槽、转盘支承钉、下料槽道、地脚支撑、外壳板、旋转步进电机安装板、工位检测霍尔开关和下料槽尾槽；型材框架为机架的主体结构，走线槽安装于竖直方向的型材框架外侧，型材框架底端安装有地脚支撑，型材框架之间安装有外壳板，转盘支承钉安装于旋转步进电机安装板上，旋转步进电机安装板固定安装于外壳板上方，旋转步进电机安装板上安装有工位检测霍尔开关，下料槽尾槽活动连接于下料槽道末端。

下料机构包括下料机构复位行程开关、行程开关固定架、铰链组件、下料拨爪、下料从动轴安装座、下料曲柄杆、下料安装板、下料机联轴器、下料电机 支架和下料电机；下料安装板固定连接于型材框架上，行程开关固定架固定连接于下料安装板上端，下料机构复位行程开关安装于行程开关固定架上；铰链组件下端固定连接于于下料安装板上，铰链组件与下料拨爪末端相连接，下料曲柄杆一端与下料拨爪中间转轴部分铰接，下料曲柄杆另一端与下料从动轴安装座上端铰接，下料从动轴安装座下端固定连接于下料安装板上，铰链组件、下料拨爪、下料从动轴安装座和下料曲柄杆组成曲柄连杆机构；下料电机支架固定连接于下料安装板上，下料电机固定连接于下料电机支架上，下料电机输出端通过下料机联轴器与下料曲柄杆相连接。

视觉检测机构包括相机固定板、相机和相机安装板；相机安装板固定连接于型材框架上，相机安装板上开有条形槽，相机连接于相机安装板上，相机固定板位于相机上方，相机固定板通过螺栓与条形槽结构将相机紧压于相机安装板上。

五工位旋转机构包括黄桃安装板、餐桌轴承组件、五工位转盘、旋转盘安装座、旋转电机压片和旋转电机；五工位转盘与旋转盘安装座固定连接，旋转盘安装座通过旋转电机压片固定连接于旋转电机上，旋转电机与旋转步进电机安装板固定连接，黄桃安装板通过餐桌轴承组件安装于五工位转盘上。

挖核升降机构包括直线滑台定位座、升降定位行程开关、直线滑台、升降连接板、升降托板、挖核检测磁铁、挖核磁铁定位板、挖核检测霍尔开关、压桃板、导杆、刀片固定轴、法兰直线轴承、齿轮组定位端盖、齿轮组、挖核电机座、梅花联轴器、挖核电机、挖核副电机座、桃核去除杆、压紧螺母、弹性垫圈、左垫片组、U型刀片、固定刀片套筒和右垫片组；挖核升降机构通过直线滑台定位座与型材框架连接，升降定位行程开关固定连接于直线滑台上，直线滑台固定安装于直线滑台定位座上，升降连接板固定连接于直线滑台外侧，挖核检测霍尔开关固定连接于升降托板上，压桃板通过导杆与升降托板相连接，法兰直线轴承安装于升降托板上；挖核电机安装于挖核电机座上，挖核电机通过梅花联轴器与齿轮组相连接，齿轮组定位端盖安装于齿轮组外侧；挖核副电机座和桃核去除杆均连接于升降托板上，固定刀片套筒一端通过刀片固定轴与挖核副电机座连接，U型刀片通过左垫片组和右垫片组连接于固定刀片套筒上，并通过压紧螺母和弹性垫圈进行固定，刀片固定轴末端与挖核磁铁定位板连接，挖核磁铁定位板顶端安 装有挖核检测磁铁。

桃核方位调整机构包括伸缩直线电机、伸缩直线电机座、上银导轨、预紧弹簧、方位旋转电机、旋转电机座、变向机构连接角铝、摩擦轮和伸缩复位行程开关；桃核方位调整机构通过伸缩直线电机座固定连接于旋转步进电机安装板上，伸缩直线电机安装于伸缩直线电机座上，上银导轨固定连接于旋转步进电机安装板，伸缩直线电机通过变向机构连接角铝带动旋转电机座移动，方位旋转电机安装于旋转电机座上，摩擦轮与方位旋转电机相连接；预紧弹簧一端通过螺栓连接于旋转电机座上，另一端固定连接于旋转步进电机安装板上；伸缩复位行程开关通过螺钉连接于旋转步进电机安装板上。

本发明的优点和特点是：

本发明提供一种基于图像识别的黄桃去核机器人，能够用机器代替人工劳动，自动完成黄桃挖核过程中的上料、位置检测、方位调整、挖核以及下料等多个步骤，且能够针对黄桃产品的个体差异对黄桃位置和挖取刀具进行调整，具有适应性强、工作效率高、节省人力物力、节约成本等优点。

附图说明

图1是基于图像识别的黄桃去核机器人整体结构图；

图2是基于图像识别的黄桃去核机器人机架结构图；

图3是基于图像识别的黄桃去核机器人下料机构结构图；

图4是基于图像识别的黄桃去核机器人觉检测机构结构图；

图5是基于图像识别的黄桃去核机器人五工位旋转机构结构图；

图6是基于图像识别的黄桃去核机器人挖核升降机构整体结构图；

图7是基于图像识别的黄桃去核机器人核升降机构刀片组件结构图；

图8是基于图像识别的黄桃去核机器人方位调整机构结构图。

具体实施方式

下面根据说明书附图举例进一步说明：

实施例1

如附图1所示，一种基于图像识别的黄桃去核机器人，包括下料机构1、视觉检测机构2、五工位旋转机构3、挖核升降机构4、桃核方位调整机构5和机架6；下料机构1、视觉检测机构2、五工位旋转机构3、挖核升降机构4和桃核 方位调整机构5均固定连接于机架6各部件上，下料机构1安装于机架6上端型材框架上，视觉检测机构2安装于下料机构1右侧，下料机构1和视觉检测机构2下方安装有五工位旋转机构3，挖核升降机构4和桃核方位调整机构5安装于五工位旋转机构3后方。

如附图2所示，机架6包括型材框架61、走线槽62、转盘支承钉63、下料槽道64、地脚支撑65、外壳板66、旋转步进电机安装板67、工位检测霍尔开关68和下料槽尾槽69；型材框架61为机架6的主体结构，走线槽62安装于竖直方向的型材框架61外侧，型材框架61底端安装有地脚支撑65，型材框架61之间安装有外壳板66，转盘支承钉63安装于旋转步进电机安装板67上，旋转步进电机安装板67固定安装于外壳板66上方，旋转步进电机安装板67上安装有工位检测霍尔开关68，下料槽尾槽69活动连接于下料槽道64末端；下料槽道64中间开有小孔，用于将桃与核分离，核从孔中落下，桃从轨道末端滑出，下料槽尾槽69为可旋转的轨道末端，不使用时可收到机架内部，使用时需要将其放出。

如附图3所示，下料机构1包括下料机构复位行程开关11、行程开关固定架12、铰链组件13、下料拨爪14、下料从动轴安装座15、下料曲柄杆16、下料安装板17、下料机联轴器18、下料电机支架19和下料电机110；下料安装板17固定连接于型材框架61上，行程开关固定架12固定连接于下料安装板17上端，下料机构复位行程开关11安装于行程开关固定架12上；铰链组件13下端固定连接于于下料安装板17上，铰链组件13与下料拨爪14末端相连接，下料曲柄杆16一端与下料拨爪14中间转轴部分铰接，下料曲柄杆16另一端与下料从动轴安装座15上端铰接，下料从动轴安装座15下端固定连接于下料安装板17上，铰链组件13、下料拨爪14、下料从动轴安装座15和下料曲柄杆16组成曲柄连杆机构；下料电机支架19固定连接于下料安装板17上，下料电机110固定连接于下料电机支架19上，下料电机110输出端通过下料机联轴器18与下料曲柄杆16相连接。

下料电机110通过下料机联轴器18驱动下料曲柄杆16转动，进而通过铰链组件13、下料拨爪14、下料从动轴安装座15和下料曲柄杆16组成的曲柄连杆机构将运动传递给下料拨爪14末端，完成黄桃下料过程中的拨动动作；下料机 构复位行程开关11控制下料拨爪14在一个动作完成后进行复位，通过下料机构复位行程开关11还可使下料机实现双向下料，两个通道分别存储去核成功和去核失败的桃。

如附图4所示，视觉检测机构2包括相机固定板21、相机22和相机安装板23；相机安装板23固定连接于型材框架61上，相机安装板23上开有条形槽，相机22连接于相机安装板23上，相机固定板21位于相机22上方，相机固定板21通过螺栓与条形槽结构将相机22紧压于相机安装板23上。相机固定板21能够沿相机安装板23上的条形槽往复移动，可以用来调节相机的位置，以保证相机视野中心与黄桃中心重合。

如附图5所示，五工位旋转机构3包括黄桃安装板31、餐桌轴承组件32、五工位转盘33、旋转盘安装座34、旋转电机压片35和旋转电机36；五工位转盘33与旋转盘安装座34固定连接，旋转盘安装座34通过旋转电机压片35固定连接于旋转电机36上，旋转电机36与旋转步进电机安装板67固定连接，黄桃安装板31通过餐桌轴承组件32安装于五工位转盘33上。

如附图6、附图7所示，挖核升降机构4包括直线滑台定位座41、升降定位行程开关42、直线滑台43、升降连接板44、升降托板45、挖核检测磁铁46、挖核磁铁定位板47、挖核检测霍尔开关48、压桃板49、导杆410、刀片固定轴411、法兰直线轴承412、齿轮组定位端盖413、齿轮组414、挖核电机座415、梅花联轴器416、挖核电机417、挖核副电机座418、桃核去除杆419、压紧螺母420、弹性垫圈421、左垫片组422、U型刀片423、固定刀片套筒424和右垫片组425；挖核升降机构4通过直线滑台定位座41与型材框架61连接，升降定位行程开关42固定连接于直线滑台43上，直线滑台43固定安装于直线滑台定位座41上，升降连接板44固定连接于直线滑台43外侧，挖核检测霍尔开关48固定连接于升降托板45上，压桃板49通过导杆410与升降托板45相连接，法兰直线轴承412安装于升降托板45上；挖核电机417安装于挖核电机座415上，挖核电机417通过梅花联轴器416与齿轮组414相连接，齿轮组定位端盖413安装于齿轮组414外侧；挖核副电机座418和桃核去除杆419均连接于升降托板45上，固定刀片套筒424一端通过刀片固定轴411与挖核副电机座418连接，U型刀片423通过左垫片组422和右垫片组425连接于固定刀片套筒424上，并通 过压紧螺母420和弹性垫圈421进行固定，刀片固定轴411末端与挖核磁铁定位板47连接，挖核磁铁定位板47顶端安装有挖核检测磁铁46。

挖核电机417通过梅花联轴器416带动齿轮组414转动，再由齿轮组414将运动传给固定刀片套筒424，固定刀片套筒424带动U型刀片423转动进行黄桃挖核工作。可以通过调整左垫片组422和右垫片组425的数量及位置换用不同孔径的刀片并调整刀片的轴向位置。升降定位行程开关42能够提供一种使升降滑台复位的方式，保证长时间运行的精度，同时能够防止运行过程中出现超行程现象，对机器起到保护作用。挖核检测霍尔开关48在每次挖核结束后给进行复位的电机提供一个停止信号，桃核去除杆419能够防止每次挖核结束后桃核黏在刀片上。

如附图8所示，桃核方位调整机构5包括伸缩直线电机51、伸缩直线电机座52、上银导轨53、预紧弹簧54、方位旋转电机55、旋转电机座56、变向机构连接角铝57、摩擦轮58和伸缩复位行程开关59；桃核方位调整机构5通过伸缩直线电机座52固定连接于旋转步进电机安装板67上，伸缩直线电机51安装于伸缩直线电机座52上，上银导轨53固定连接于旋转步进电机安装板67，伸缩直线电机51通过变向机构连接角铝57带动旋转电机座56移动，方位旋转电机55安装于旋转电机座56上，摩擦轮58与方位旋转电机55相连接；预紧弹簧54一端通过螺栓连接于旋转电机座56上，另一端固定连接于旋转步进电机安装板67上；伸缩复位行程开关59通过螺钉连接于旋转步进电机安装板67上。

当伸缩直线电机51向前运动时，摩擦轮58与黄桃安装板31接触，伸缩直线电机51继续运动，变向机构连接角铝57与丝杠螺母分开。预紧弹簧54始终处于被拉伸状态，用于调整电机位置，使得变向机构连接角铝57始终与丝杠螺母相接触。摩擦轮58依靠预紧弹簧54的拉力与黄桃安装板31接触，避免因为误差导致摩擦轮58与黄桃安装板31无法接触、无法将黄桃调整到正确位置的情况发生。

实施例2

在实际黄桃生产线里，前序工序中已经通过专门的机械将黄桃对半切开，下面通过一个半桃来说明基于图像识别的黄桃去核机器人的具体工作流程。

首先，将一个半桃切面朝上平整的放置在五工位旋转机构3最靠外的一个黄 桃安装板31上，黄桃会随着五工位转盘33移动到下一个工位，即视觉检测机构2负责的工位，相机22会识别黄桃切面上的信息并通过一系列的图像处理技术得出黄桃此时的方位及大小，并把这些处理结果传输给机器的控制***，然后，黄桃再次跟随五工位转盘33移动到接下来的工位，桃核方位调整机构5负责的工位，伸缩直线电机51将驱动方位旋转电机55向黄桃安装板31方向运动，当摩擦轮58接触到黄桃安装板31时，伸缩直线电机51将继续前进一段微小的距离并与变向机构连接角铝57脱离，从而使摩擦轮58与黄桃安装板31之间的接触力由弹簧54提供，然后方位旋转电机55驱动摩擦轮58将黄桃安装板31调整到下一工位所需的角度。当五工位转盘33转动到挖核升降机构4所负责的工位时，直线滑台43带动前端执行机构下降，通过压桃板49与导杆410将桃面压平并给予一定的压紧力，接着挖核电机417通过齿轮组414驱动刀片固定轴411进行挖核作业，每次作业结束后直线滑台43提升至原来高度，刀片固定轴411通过挖核检测霍尔开关48进行复位校准。最后，五工位转盘33转到下料机构1所负责的工位，下料电机110驱动下料拨爪14将黄桃拨离黄桃安装板31并让其掉落到下料槽道64中，被挖掉的核透过下料槽道64中的空隙掉落，剩下的果肉沿下料槽道64滑落，并由下料槽尾槽69滑出。至此，单个工作循环从下料、检测、调整、挖核到最后的下料说明结束。

Claims (7)

1.一种黄桃挖核机，包括下料机构(1)、视觉检测机构(2)、五工位旋转机构(3)、挖核升降机构(4)、桃核方位调整机构(5)和机架(6)；其特征在于：下料机构(1)、视觉检测机构(2)、五工位旋转机构(3)、挖核升降机构(4)和桃核方位调整机构(5)均固定连接于机架(6)各部件上，下料机构(1)安装于机架(6)上端型材框架上，视觉检测机构(2)安装于下料机构(1)右侧，下料机构(1)和视觉检测机构(2)下方安装有五工位旋转机构(3)，挖核升降机构(4)和桃核方位调整机构(5)安装于五工位旋转机构(3)后方。

2.根据权利要求1所述的一种黄桃挖核机，其特征在于，所述机架(6)包括型材框架(61)、走线槽(62)、转盘支承钉(63)、下料槽道(64)、地脚支撑(65)、外壳板(66)、旋转步进电机安装板(67)、工位检测霍尔开关(68)和下料槽尾槽(69)；型材框架(61)为机架(6)的主体结构，走线槽(62)安装于竖直方向的型材框架(61)外侧，型材框架(61)底端安装有地脚支撑(65)，型材框架(61)之间安装有外壳板(66)，转盘支承钉(63)安装于旋转步进电机安装板(67)上，旋转步进电机安装板(67)固定安装于外壳板(66)上方，旋转步进电机安装板(67)上安装有工位检测霍尔开关(68)，下料槽尾槽(69)活动连接于下料槽道(64)末端。

3.根据权利要求1所述的一种黄桃挖核机，其特征在于，所述下料机构(1)包括下料机构复位行程开关(11)、行程开关固定架(12)、铰链组件(13)、下料拨爪(14)、下料从动轴安装座(15)、下料曲柄杆(16)、下料安装板(17)、下料机联轴器(18)、下料电机支架(19)和下料电机(110)；下料安装板(17)固定连接于型材框架(61)上，行程开关固定架(12)固定连接于下料安装板(17)上端，下料机构复位行程开关(11)安装于行程开关固定架(12)上；铰链组件(13)下端固定连接于于下料安装板(17)上，铰链组件(13)与下料拨爪(14)末端相连接，下料曲柄杆(16)一端与下料拨爪(14)中间转轴部分铰接，下料曲柄杆(16)另一端与下料从动轴安装座(15)上端铰接，下料从动轴安装座(15)下端固定连接于下料安装板(17)上，铰链组件(13)、下料拨爪(14)、下料从动轴安装座(15)和下料曲柄杆(16)组成曲柄连杆机构；下料电机支架(19)固定连接于下料安装板(17)上，下料电机(110)固定连接于下料电机支架(19)上，下料电机(110)输出端通过下料机联轴器(18)与下料曲柄杆(16)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种黄桃挖核机，其特征在于，所述视觉检测机构(2)包括相机固定板(21)、相机(22)和相机安装板(23)；相机安装板(23)固定连接于型材框架(61)上，相机安装板(23)上开有条形槽，相机(22)连接于相机安装板(23)上，相机固定板(21)位于相机(22)上方，相机固定板(21)通过螺栓与条形槽结构将相机(22)紧压于相机安装板(23)上。

5.根据权利要求1所述的一种黄桃挖核机，其特征在于，所述五工位旋转机构(3)包括黄桃安装板(31)、餐桌轴承组件(32)、五工位转盘(33)、旋转盘安装座(34)、旋转电机压片(35)和旋转电机(36)；五工位转盘(33)与旋转盘安装座(34)固定连接，旋转盘安装座(34)通过旋转电机压片(35)固定连接于旋转电机(36)上，旋转电机(36)与旋转步进电机安装板(67)固定连接，黄桃安装板(31)通过餐桌轴承组件(32)安装于五工位转盘(33)上。

6.根据权利要求1所述的一种黄桃挖核机，其特征在于，所述挖核升降机构(4)包括直线滑台定位座(41)、升降定位行程开关(42)、直线滑台(43)、升降连接板(44)、升降托板(45)、挖核检测磁铁(46)、挖核磁铁定位板(47)、挖核检测霍尔开关(48)、压桃板(49)、导杆(410)、刀片固定轴(411)、法兰直线轴承(412)、齿轮组定位端盖(413)、齿轮组(414)、挖核电机座(415)、梅花联轴器(416)、挖核电机(417)、挖核副电机座(418)、桃核去除杆(419)、压紧螺母(420)、弹性垫圈(421)、左垫片组(422)、U型刀片(423)、固定刀片套筒(424)和右垫片组(425)；挖核升降机构(4)通过直线滑台定位座(41)与型材框架(61)连接，升降定位行程开关(42)固定连接于直线滑台(43)上，直线滑台(43)固定安装于直线滑台定位座(41)上，升降连接板(44)固定连接于直线滑台(43)外侧，挖核检测霍尔开关(48)固定连接于升降托板(45)上，压桃板(49)通过导杆(410)与升降托板(45)相连接，法兰直线轴承(412)安装于升降托板(45)上；挖核电机(417)安装于挖核电机座(415)上，挖核电机(417)通过梅花联轴器(416)与齿轮组(414)相连接，齿轮组定位端盖(413)安装于齿轮组(414)外侧；挖核副电机座(418)和桃核去除杆(419)均连接于升降托板(45)上，固定刀片套筒(424)一端通过刀片固定轴(411)与挖核副电机座(418)连接，U型刀片(423)通过左垫片组(422)和右垫片组(425)连接于固定刀片套筒(424)上，并通过压紧螺母(420)和弹性垫圈(421)进行固定，刀片固定轴(411)末端与挖核磁铁定位板(47)连接，挖核磁铁定位板(47)顶端安装有挖核检测磁铁(46)。

7.根据权利要求1所述的一种黄桃挖核机，其特征在于，所述桃核方位调整机构(5)包括伸缩直线电机(51)、伸缩直线电机座(52)、上银导轨(53)、预紧弹簧(54)、方位旋转电机(55)、旋转电机座(56)、变向机构连接角铝(57)、摩擦轮(58)和伸缩复位行程开关(59)；桃核方位调整机构(5)通过伸缩直线电机座(52)固定连接于旋转步进电机安装板(67)上，伸缩直线电机(51)安装于伸缩直线电机座(52)上，上银导轨(53)固定连接于旋转步进电机安装板(67)，伸缩直线电机(51)通过变向机构连接角铝(57)带动旋转电机座(56)移动，方位旋转电机(55)安装于旋转电机座(56)上，摩擦轮(58)与方位旋转电机(55)相连接；预紧弹簧(54)一端通过螺栓连接于旋转电机座(56)上，另一端固定连接于旋转步进电机安装板(67)上；伸缩复位行程开关(59)通过螺钉连接于旋转步进电机安装板(67)上。