CN108876801A - 一种带视觉识别***的物料去皮装置及去皮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种带视觉识别***的物料去皮装置及去皮方法,包括支撑结构、物料固定***、刀具进给旋转***及视觉识别***,物料固定***包括第一电机、主动轴、伸缩丝杆,伸缩丝杆的一端通过气缸驱动,另一端套接设置有转动杆,主动轴和转动杆的端部均固定设置有夹持件;刀具进给旋转***包括刀具进给***及刀具旋转***,视觉识别***包括光源***、轮廓线感知***及控制***。本发明削皮厚度恒定可调,实现了根、茎、果类物料,尤其是金枣柿等硬皮质物料的全自动削皮,显著提高了果肉出成率,生产操作安全、环保、增加结构简单、稳定性高、可靠性强,可适用于家庭、企业等不同生产批量需求的场合。
Description
技术领域
本发明属于物料去皮技术领域,具体涉及一种带视觉识别***的物料去皮装置及去皮方法,尤其是金枣柿的自动削皮方法。
背景技术
削皮工序是根、茎、果类物料加工的一项重要的基础性操作,常见的削皮方法有手工去皮、机械去皮等,现有的削皮方法均存在去皮厚度不均匀、效率低等的情况。金枣柿是浙西南传统特产,制干后甘甜酥嫩,香醇味厚,甜而不腻,粗纤维含量高,营养丰富,是纯天然的有机食品,深受广大消费者喜爱,因而具有较强的市场竞争力,但是长期以来金枣柿都是采用手工削皮,削皮厚薄不一,效率低下,目前已成为影响金枣柿发展的瓶颈;传统柿子的削皮机不适用于金枣柿削皮,因为金枣柿果皮石细胞致密,光滑坚硬,普通柿子削皮机无法刨去其皮。
目前市场上出现的自动削皮机及削皮方法,虽然可以解决传统手工削皮和机械削皮中的问题,但是其结构较为复杂,加工制作成本高,自动化程度不高,使用受到一定的限制。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明涉及的目的在于提供一种带视觉识别***的去皮装置及去皮方法,该装置能够实现削皮厚度恒定,削皮软硬皆适,可大大提高削皮效率,使根、茎、果类的物料去皮工作实现自动化生产。
本发明通过以下技术方案加以实现:
所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,包括支撑结构、设置在支撑结构上的物料固定***及刀具进给旋转***,其特征在于该物料去皮装置还包括视觉识别***,所述支撑结构包括底板及固定设置在底板上的支架,所述物料固定***包括第一电机、与第一电机通过第一联轴器及第一轴承连接的主动轴、与主动轴对称设置的伸缩丝杆,所述伸缩丝杆的一端通过气缸驱动,伸缩丝杆的另一端套接设置有转动杆,所述主动轴和转动杆的端部均固定设置有夹持件;所述刀具进给旋转***包括刀具进给***及设置在刀具进给***上的刀具旋转***,所述视觉识别***包括光源***、轮廓线感知***及控制***。
所述的一种带视觉系别***的物料去皮装置,其特征在于所述夹持件采用梅花顶尖结构。
所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述刀具进给***包括横向移动机构和纵向移动机构,所述横向移动机构包括横向导轨、横向丝杆、与横向丝杆通过第二联轴器及第二轴承连接的横向电机,所述横向丝杆及横向导轨上滑动设置有横向滑板;所述横向滑板上设置有纵向移动机构,纵向移动机构包括纵向导轨、纵向丝杆、用于驱动纵向丝杆的纵向电机;所述纵向导轨及纵向丝杆上滑动设置有纵向滑板,所述纵向滑板的另一端固定设置有第二电机,所述第二电机的输出轴与刀柄连接,所述刀柄上固定设置有刀具,所述第二电机及其输出轴构成了刀具旋转***。
所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述横向导轨设置有两根,其与横向丝杆位于同一水平面上且平行设置,两根横向导轨分设在横向丝杆的两侧;所述纵向导轨设置有两根,其与纵向丝杆位于同一水平面上且平行设置,两根纵向导轨分设在纵向丝杆的两侧。
所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述横向滑板的下底面并排设置有三个套筒,分别套接在对应的横向导轨和横向丝杆上,套接在横向丝杆上的套筒与横向丝杆通过内外螺纹实现配合;所述纵向滑板上设置有供纵向丝杆和纵向导轨穿过的通孔,与纵向丝杆连接的通孔与纵向丝杆之间通过内外螺纹实现配合。
所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述光源***、轮廓线感知***、第一电机、横向电机、纵向电机、第二电机、气缸均与控制***电连接。
所述的带视觉识别***的物料去皮装置的去皮方法,其特征在于包括以下步骤:
1)安装物料,将待削皮物料安装在物料固定***中的主动轴夹持件上,且控制***控制气缸工作,将伸缩丝杆伸出使其上设置的夹持件伸出到待削皮物料位置处,两夹持件将待削皮物料夹紧,气缸停止工作;
2)在控制***中设定刀具移动速度、刀具半径、削皮厚度、刀具回转速度、脉冲当量Δ,设定当前位置为初始0度,脉冲个数n=0;
3)控制***驱动光源***发光,轮廓线感知***获取轮廓线,轮廓线数据传送给控制***,控制***记录角度数据和轮廓数据,控制***变换轮廓数据为刀具运动轨迹,角度数据α+nΔ;
4)控制***发出驱动物料回转信号,n=n+1,回转角度记为nΔ;
5)判断物料旋转角度nΔ是否小于α,若是回到步骤3,若否继
续执行;
6)控制***驱动刀具按照角度数据为α+nΔ时的刀具运动轨迹移动,移动结束后回到起始位置;
7)判断旋转角度是否大于360度,若否,回到步骤3,若是,执行步骤8;
8)判断回转角度是否大于(360度+α度),若是跳到步骤9,若否回到步骤4;
9)拆卸物料,完成一个物料的削皮。
本发明削皮厚度恒定可调,实现了根、茎、果类物料,尤其是金枣柿等硬皮质物料的全自动削皮,显著提高了果肉出成率,生产操作安全、环保、增加结构简单、稳定性高、可靠性强,可适用于家庭、企业等不同生产批量需求的场合。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2(a)为物料初始安装位置图,(b)为物料轮廓线识别状态示意图;(c)为削皮完成后的物料图;
图中,1-底板,2-支架,3-第一电机,4-第一联轴器,5-第一轴承,6-主动轴,7-伸缩丝杆,8-气缸,9-转动杆,10-夹持件,11-光源***,12-轮廓线感知***,13-控制***,14-横向导轨,15-横向丝杆,16-第二联轴器,17-第二轴承,18-横向电机,19-横向滑板,20-纵向导轨,21-纵向丝杆,22-纵向电机,23-纵向滑板,24-第二电机,25-刀柄,26-刀具,27-套筒。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做进一步详细说明,并给出具体实施方式。
如图1所示,本发明一种带视觉识别***的物料去皮装置,该物料去皮装置可对不同的根、茎、果类物料进行去皮。其结构具体包括:
支撑结构、设置在支撑结构上的物料固定***及刀具进给旋转***、视觉识别***,支撑结构包括底板及固定设置在底板上的支架,物料固定***包括第一电机、与第一电机通过第一联轴器及第一轴承连接的主动轴、与主动轴对称设置的伸缩丝杆,该伸缩丝杆的一端通过气缸驱动,伸缩丝杆的另一端套接设置有转动杆,转动杆与伸缩丝杆的具体连接关系为,在伸缩丝杆的端部设置一环状凹槽,所述转动杆内壁对应环状凹槽的位置处设置有一环状凸起,所述环状凸起卡接在环状凹槽内,且环状凸起能在环状凹槽内旋转,为实现物料的固定,在
主动轴和转动杆的端部均固定设置有夹持件,该夹持件采用梅花顶尖结构。
进一步地,刀具进给旋转***包括刀具进给***及设置在刀具进给***上的刀具旋转***,刀具进给***包括横向移动机构和纵向移动机构,横向移动机构包括横向导轨、横向丝杆、与横向丝杆通过第二联轴器及第二轴承连接的横向电机,横向丝杆及横向导轨上滑动设置有横向滑板;横向滑板上设置有纵向移动机构,纵向移动机构包括纵向导轨、纵向丝杆、用于驱动纵向丝杆的纵向电机;纵向导轨及纵向丝杆上滑动设置有纵向滑板,纵向滑板的另一端固定设置有第二电机,第二电机的输出轴与刀柄连接,刀柄上固定设置有刀具,第二电机及其输出轴构成了刀具旋转***。
进一步地,横向导轨设置有两根,其与横向丝杆位于同一水平面上且平行设置,两根横向导轨分设在横向丝杆的两侧;纵向导轨设置有两根,其与纵向丝杆位于同一水平面上且平行设置,两根纵向导轨分设在纵向丝杆的两侧。横向滑板的下底面并排设置有三个套筒,分别套接在对应的横向导轨和横向丝杆上,套接在横向丝杆上的套筒与横向丝杆通过内外螺纹实现配合;纵向滑板上设置有供纵向丝杆和纵向导轨穿过的通孔,与纵向丝杆连接的通孔与纵向丝杆之间通过内外螺纹实现配合。
为实现自动削皮,以及确保削皮的厚度一致,保证良好的果肉出成率,视觉识别***包括光源***、轮廓线感知***及控制***,光源***、轮廓线感知***、第一电机、横向电机、纵向电机、第二电机、气缸均与控制***电连接。
光源***连接控制***,受到控制***控制,工作时,控制***发出指令让光源***发出平行光,平行光发光区域完全覆盖被削皮物料在平行光发光区域的投影;轮廓线感知***通过数据线连接控制***,轮廓线感知***通过数据线连接控制***,轮廓线感知***与光源***平行,平行光经过被削皮物料后,一部分光线被遮挡,轮廓线感知***上出现阴影区和光线区,轮廓线感知***识别出阴影区和光线区的边界线,该边界线为物料当前角度下的轮廓线,轮廓线数据通过数据线传送给控制***;控制***控制物料回转电动机的回转角度,回转角度由脉冲当量确定,回转速度由脉冲频率决定;控制***控制刀具回转速度,控制刀具运动轨迹、控制刀具移动速度、刀具半径;在与物料回转轴线垂直的平面内,刀具回转轴线(设定从刀尖到刀柄方向为正方向)与平行光线形成的夹角为定值,记该角度为α,且90度<α≤180度。
进一步地,带视觉识别***的物料去皮装置的去皮方法包括以下步骤:
1)安装物料,将待削皮物料安装在物料固定***中的主动轴夹持件上,且控制***控制气缸工作,将伸缩丝杆伸出使其上设置的夹持件伸出到待削皮物料位置处,两夹持件将待削皮物料夹紧,气缸停止工作;
2)在控制***中设定刀具移动速度、刀具半径、削皮厚度、刀具回转速度、脉冲当量Δ,设定当前位置为初始0度,脉冲个数n=0;
3)控制***驱动光源***发光,轮廓线感知***获取轮廓线,轮廓线数据传送给控制***,控制***记录角度数据和轮廓数据,控制***变换轮廓数据为刀具运动轨迹,角度数据α+nΔ;
4)控制***发出驱动物料回转信号,n=n+1,回转角度记为nΔ;
5)判断物料旋转角度nΔ是否小于α,若是回到步骤3,若否继
续执行;
6)控制***驱动刀具按照角度数据为α+nΔ时的刀具运动轨迹移动,移动结束后回到起始位置;
7)判断旋转角度是否大于360度,若否,回到步骤3,若是,执行步骤8;
8)判断回转角度是否大于(360度+α度),若是跳到步骤9,若否回到步骤4;
9)拆卸物料,完成一个物料的削皮。
本发明可实现自动获取轮廓曲线,待物料旋转一定角度后,自动驱动刀具沿着与轮廓曲线等距离的轨迹移动,实现一条线上的表皮去除,连续旋转从而实现所有面的去除,去皮厚度可调,去皮过程不需要人干预。
Claims (7)
1.一种带视觉识别***的物料去皮装置,包括支撑结构、设置在支撑结构上的物料固定***及刀具进给旋转***,其特征在于该物料去皮装置还包括视觉识别***,所述支撑结构包括底板(1)及固定设置在底板(1)上的支架(2),所述物料固定***包括第一电机(3)、与第一电机(3)通过第一联轴器(4)及第一轴承(5)连接的主动轴(6)、与主动轴(6)对称设置的伸缩丝杆(7),所述伸缩丝杆(7)的一端通过气缸(8)驱动,伸缩丝杆(7)的另一端套接设置有转动杆(9),所述主动轴(6)和转动杆(9)的端部均固定设置有夹持件(10);所述刀具进给旋转***包括刀具进给***及设置在刀具进给***上的刀具旋转***,所述视觉识别***包括光源***(11)、轮廓线感知***(12)及控制***(13)。
2.如权利要求1所述的一种带视觉系别***的物料去皮装置,其特征在于所述夹持件(10)采用梅花顶尖结构。
3.如权利要求1所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述刀具进给***包括横向移动机构和纵向移动机构,所述横向移动机构包括横向导轨(14)、横向丝杆(15)、与横向丝杆(15)通过第二联轴器(16)及第二轴承(17)连接的横向电机(18),所述横向丝杆(15)及横向导轨(14)上滑动设置有横向滑板(19);所述横向滑板(19)上设置有纵向移动机构,纵向移动机构包括纵向导轨(20)、纵向丝杆(21)、用于驱动纵向丝杆(21)的纵向电机(22);所述纵向导轨(20)及纵向丝杆(21)上滑动设置有纵向滑板(23),所述纵向滑板(23)的另一端固定设置有第二电机(24),所述第二电机(24)的输出轴与刀柄(25)连接,所述刀柄(25)上固定设置有刀具(26),所述第二电机(24)及其输出轴构成了刀具旋转***。
4.如权利要求3所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述横向导轨(14)设置有两根,其与横向丝杆(15)位于同一水平面上且平行设置,两根横向导轨(14)分设在横向丝杆(15)的两侧;所述纵向导轨(20)设置有两根,其与纵向丝杆(21)位于同一水平面上且平行设置,两根纵向导轨(20)分设在纵向丝杆(21)的两侧。
5.如权利要求3所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述横向滑板(19)的下底面并排设置有三个套筒(27),分别套接在对应的横向导轨(14)和横向丝杆(15)上,套接在横向丝杆(15)上的套筒(27)与横向丝杆(15)通过内外螺纹实现配合;所述纵向滑板(23)上设置有供纵向丝杆(21)和纵向导轨(20)穿过的通孔,与纵向丝杆(21)连接的通孔与纵向丝杆(021)之间通过内外螺纹实现配合。
6.如权利要求1所述的一种带视觉识别***的物料去皮装置,其特征在于所述光源***(11)、轮廓线感知***(12)、第一电机(3)、横向电机(18)、纵向电机(22)、第二电机(21)、气缸(8)均与控制***(13)电连接。
7.一种如权利要求1所述的带视觉识别***的物料去皮装置的去皮方法,其特征在于包括以下步骤:
1)安装物料,将待削皮物料安装在物料固定***中的主动轴(6)夹持件(10)上,且控制***(13)控制气缸(8)工作,将伸缩丝杆(7)伸出使其上设置的夹持件(10)伸出到待削皮物料位置处,两夹持件(10)将待削皮物料夹紧,气缸(8)停止工作;
2)在控制***(13)中设定刀具移动速度、刀具半径、削皮厚度、刀具回转速度、脉冲当量Δ,设定当前位置为初始0度,脉冲个数n=0;
3)控制***(13)驱动光源***(11)发光,轮廓线感知***(12)获取轮廓线,轮廓线数据传送给控制***(13),控制***(13)记录角度数据和轮廓数据,控制***(13)变换轮廓数据为刀具运动轨迹,角度数据α+nΔ;
4)控制***(13)发出驱动物料回转信号,n=n+1,回转角度记为nΔ;
5)判断物料旋转角度nΔ是否小于α,若是回到步骤3,若否继
续执行;
6)控制***(13)驱动刀具(26)按照角度数据为α+nΔ时的刀具运动轨迹移动,移动结束后回到起始位置;
7)判断旋转角度是否大于360度,若否,回到步骤3,若是,执行步骤8;
8)判断回转角度是否大于(360度+α度),若是跳到步骤9,若否回到步骤4;
9)拆卸物料,完成一个物料的削皮。
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