CN114723697A - 一种用于自动调整猪蹄姿态的***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自动调整猪蹄姿态的***和方法，所述***包括至少一个姿态调整装置，其设置于猪蹄的生产线处，用于调整猪蹄的姿态；图像采集装置，其布置于所述至少一个姿态调整装置的上方，用于采集所述姿态调整装置处的猪蹄的图像；控制装置，其与所述图像采集装置和各姿态调整装置连接，并且用于获取图像采集装置采集的图像，并控制各姿态调整装置启动或停机。通过本发明的方案，解决了目前猪蹄产品加工时猪蹄来料的姿态稳定性差、产品加工效率低的问题。

Description

一种用于自动调整猪蹄姿态的***和方法
技术领域
本发明一般地涉及产品加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于自动调整猪蹄姿态的***和方法。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
猪蹄又叫猪脚、猪手，含有丰富的胶原蛋白质，脂肪含量也比肥肉低，它能防治皮肤干瘪起皱、增强皮肤弹性和韧性，对延缓衰老和促进儿童生长发育都具有物殊意义。为此，人们把猪蹄称为“美容食品”和“类似于熊掌的美味佳肴”。
目前，国内猪副产品的加工大多是非标准的工艺流程技术，属于人工密集型岗位。为了提升猪蹄的品相和附加价值，需要对猪蹄进行精包装，在这个过程中要保证猪蹄的正面朝上，然后通过机械装置进行码放和包装。由于猪蹄大小、形态不一，通过传统机械调整猪蹄姿态为正面朝上难度较大，需要耗费大量人工来完成此项工作，用工成本较高，并且猪蹄加工作业效率低。同时，与猪蹄加工相关的其他工序也需要猪蹄来料的姿态稳定。
因此，如何解决目前猪蹄产品加工时猪蹄来料的姿态稳定性差、产品加工效率低的问题，对于提升猪副产品的产量具有重要作用。
发明内容
为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出通过识别猪蹄的姿态，并在猪蹄姿态自动调整至设定姿态时及时停止姿态调整，有效提升了猪蹄加工的效率，并且使得下一个加工工序能够实现稳定的猪蹄来料。为此，本发明在如下的多个方面中提供方案。
在第一方面中，本发明提供了一种用于自动调整猪蹄姿态的***，包括：至少一个姿态调整装置，其设置于猪蹄的生产线处，用于调整猪蹄的姿态；图像采集装置，其布置于所述至少一个姿态调整装置的上方，用于采集所述姿态调整装置处的猪蹄的图像；控制装置，其与所述图像采集装置和各姿态调整装置连接，并且用于获取图像采集装置采集的图像，并控制各姿态调整装置启动或停机。
在一个实施例中，所述姿态调整装置包括两个辊子和驱动装置，所述两个辊子平行间隔设置，所述驱动装置用于驱动所述两个辊子旋转，以将所述猪蹄调整至设定姿态。
在一个实施例中，其中图像采集装置用于采集所述姿态调整装置处的猪蹄的图像包括：采集所述两个辊子之间的猪蹄的图像。
在一个实施例中，所述***还包括光源装置，所述光源装置设置于所述图像采集装置的下方，用于对采集的图像的亮度进行调整。
在一个实施例中，所述***还包括夹取装置，所述夹取装置与所述控制装置连接，用于在所述姿态调整装置停机时夹取设定姿态的猪蹄。
在一个实施例中，所述设定姿态包括猪蹄的指甲朝上。
在第二方面中，本发明还提供了一种用于自动调整猪蹄姿态的方法，控制至少一个姿态调整装置运转，以对其中的猪蹄的姿态进行调整；采集至少一个姿态调整装置处的猪蹄的图像；对所述图像进行检测，以确定猪蹄的姿态；以及响应于所述猪蹄的姿态与所述设定姿态匹配，控制对应的姿态调整装置停机。
在一个实施例中，其中对所述图像进行检测以确定猪蹄的姿态包括：将所述图像输入图像检测模型，以输出检测结果，所述检测结果包括所述至少一个猪蹄的姿态和位置。
在一个实施例中，所述图像检测模型包括基于神经网络的目标检测模型，所述目标检测模型的检测目标包括猪蹄的指甲的朝向、猪蹄的偏转角度和猪蹄对应的位置。
在一个实施例中，还包括：响应于所述姿态调整装置停机，控制夹取装置夹取设定姿态的猪蹄。
通过采用本发明的技术方案，可以对姿态调整装置中的猪蹄的姿态进行识别，以在猪蹄姿态达到设定状态时控制姿态调整装置停机，实现了猪蹄姿态的自动摆正，有效提升了猪蹄摆正的效率，降低了人工成本，从而提升了猪蹄加工工序的稳定性。进一步，在姿态调整装置停机时，利用夹取装置夹取设定姿态的猪蹄，从而实现快速而准确的猪蹄加工。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的***的结构的示意图；
图2是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的***的其中一种结构的示意图；
图3是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的***的俯视图；
图4是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的方法的流程图；
其中，图1至图3中，11、姿态调整装置；12、图像采集装置；13、控制装置；14、光源装置；15、夹取装置；21、第一限位装置；22、相机；23、第二限位装置；24、光源；25、驱动装置；26、辊子；27、底座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。
图1是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的***的结构的示意图。
如图1所示，根据本发明的方案，该用于自动调整猪蹄姿态的***可以包括至少一个姿态调整装置11、图像采集装置12和控制装置13。姿态调整装置11可以设置于猪蹄的生产线处，用于调整猪蹄的姿态。在一些实施例中，例如该姿态调整装置11可以将该姿态调整装置11固定在猪蹄的输送带的一边，从而方便对猪蹄的姿态进行调整。
图像采集装置12可以布置于至少一个姿态调整装置11的上方，用于采集所述姿态调整装置11处的猪蹄的图像。在一些实施例中，图像采集装置12可以拍摄设定范围内的图像，该图像中例如可以包括多个姿态调整装置11，每个姿态调整装置11中都放置有猪蹄，这样图像采集装置12就可以获取到每个姿态调整装置11中的猪蹄的姿态，从而对猪蹄当前的姿态进行识别。该图像采集装置12例如可以采用相机，以拍摄猪蹄的图像。该图像采集装置12还可以是摄像机，从而通过截取视频流中的图像信息以获取猪蹄的图像。
在一些实施例中，可以将该采集装置安装于每个姿态调整装置11的上方，以拍摄对应的姿态调整装置11中猪蹄的图像。还可以将该图像采集装置12安装于多个姿态调整装置11的上方，从而拍摄该检测区域中多个姿态调整装置11上猪蹄的图像。为了保证测量精度，利用该图像采集装置12采集的图像不允许有可见的重影。
控制装置13可以与图像采集装置12和各姿态调整装置11连接，并且用于获取图像采集装置12采集的图像，并控制各姿态调整装置11启动或停机。在一些实施例中，在猪蹄加工生产线上端来料后，控制装置13可以控制各姿态调整装置11运行，从而对各姿态调整装置11中的猪蹄的姿态进行调整。同时控制装置13通过图像采集装置12获取并识别各姿态调整装置11中的猪蹄的姿态，从而在检测到某个猪蹄的姿态为设定姿态时，控制姿态调整装置11停机，从而便于后续工序能够获取到设定姿态的猪蹄。
本发明中的控制装置13作为信息处理中心，可以实施为计算单元或模块，并且用于执行信息的处理(包括各种数据的融合操作、比较操作等)以及可选地对互联的各类设备进行主控操作。在操作中，该控制装置13可以根据图像采集装置12采集的图像，提取猪蹄的测量区域，并利用视觉算法模型对该测量区域中的猪蹄的姿态进行检测，以得到猪蹄当前的姿态信息。由此，本发明的方案为猪蹄姿态的识别提供了可靠的方案。
在一个应用场景中，猪蹄加工生产线上端来料工位将猪蹄流转到猪蹄姿态调整加工工序中，猪蹄将流转到姿态调整装置11上，姿态调整装置11同步开始运行，以对猪蹄的姿态进行调整。控制装置13通过图像采集装置12实现对该姿态调整装置11中的猪蹄的姿态的识别，从而确定猪蹄的姿态是否达到设定状态。
如前所述，当图像采集装置12为相机或摄像机时，其采集的信息可以是猪蹄的图像或视频。例如可以实时拍摄当前猪蹄姿态调整工序中的猪蹄的视频流数据，并从该数据中截取对应的图像输入神经网络模型，以进行猪蹄姿态的识别。在检测到猪蹄姿态达到设定姿态时，就可以控制该姿态调整装置11停机，从而保证猪蹄姿态保持在设定姿态，此时就可以将猪蹄流转至下一个工序，以进行猪蹄的进一步深加工。例如对猪蹄的切割、包装等。
在一些实施例中，还可以为该图像采集装置12设置辅助的光源装置14，用于对图像采集装置12进行补光。将该光源装置14与控制装置13连接，可以控制对图像采集装置12进行补光的时间。在一个应用场景中，在设定的时间段内，控制装置13可以控制光源装置14开启，从而对图像采集装置12的拍摄区域进行补光。例如在每天上午的9点至10点或下午的4点至6点，控制装置13可以控制该光源装置14开启，以进行补光。类似地，控制装置13还可以通过与外部设备通信，从而实时接收远端的控制指令，以实现远程控制光源装置进行补光。
进一步地，在姿态调整装置11停机后，此时的猪蹄达到设定姿态，需要将该猪蹄转移到下一个相关工位。基于此，本发明中还设置物料流转机构，以将设定姿态的猪蹄转移。在一个应用场景中，本发明的***中的物料流转机构例如可以包括夹取装置15。将该夹取装置15与控制装置13连接，以便于在姿态调整装置11停机时夹取设定姿态的猪蹄。通过该夹取装置15可以实现在姿态调整装置11停机时，快速将调整至设定姿态的猪蹄转移至下一个相关工位，从而解放了人力，有效提升了猪蹄产品加工的效率。而且利用夹取装置15转移猪蹄，可以减小工作人员与产品的接触，从而提升了食品安全性。
以上结合图1对本发明的猪蹄姿态调整的方案进行了简要介绍。可以理解的是上述流转过程仅仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整。
图2是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的***的其中一种结构200的示意图。图3是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的***的俯视图。需要说明的是，图2和图3中所示出的结构可以理解为是图1中用于自动调整猪蹄姿态的***100的一种可能的示例性实现方式。因此，前文结合图1中的相关描述同样也适用于下文。
如图2所示，根据本发明的方案，该用于自动调整猪蹄姿态的***中的每个姿态调整装置11可以包括两个辊子26，将两个辊子26平行间隔设置，并固定于底座27上。这样在对猪蹄的姿态进行调整时就可以将猪蹄放置于两个辊子26的中间，从而通过两个辊子26的旋转将猪蹄的姿态调整至设定姿态。在一些实施例中，猪蹄的设定姿态可以包括猪蹄的指定面朝上。例如可以判断猪蹄的指甲的朝向和猪蹄的偏转角度来确定猪蹄的姿态。具体地，可以将猪蹄的指甲朝上作为猪蹄的设定姿态。
在一些实施例中，该***中还可以设置用于驱动两个辊子26旋转的驱动装置25，以将猪蹄调整至设定姿态。例如该驱动装置25可以是电机。利用电机驱动这两个辊子26同向旋转，从而将猪蹄的姿态进行调整。
可以理解的是本发明中的采用辊子26作为姿态调整装置11仅仅是示意性的而非限制性的，本领域技术人员还可以根据实际需要选择合适的方式，例如还可以采用滚轮组的结构。具体地，可以设置两个平行设置的滚轮轴，并在每个滚轮轴上安装一个滚轮。通过驱动装置25驱动滚轮轴转动，以实现猪蹄的姿态的调整。
在一个实施例中，本发明的***还可以包括光源装置14。将光源装置14设置于图像采集装置12的下方，以便于对采集的图像的亮度进行调整。在实际操作时，可以在该底座27上设置一个支架，并在该支架上从上到下分别安装第一限位装置21和第二限位装置23，其中第一限位装置21用于固定相机22。第二限位装置23用于固定一个光源24，例如该光源24可以是一个环形的光圈。在一个应用场景中，当需要调整相机22位置时，可以调节第一限位装置21，以将该相机22调整至两个辊子26的中间位置。类似地，在需要对光源装置14的位置进行调整时，还可以通过调整第二限位装置23，以将光源装置14调整至相机22的正下方且影响相机22拍摄猪蹄的图像。
进一步，为了保证良好的拍摄效果，以获取清晰的图像，还可以调节该第一限位装置21和第二限位装置23在支架上设置的高度。类似地，还可以调节第一限位装置21和第二限位装置23的长度，以调整相机拍摄的区域。
如图3所示，相机22可以通过该透过该光圈拍摄位于两个辊子26中间的猪蹄的图像。通过该光圈对拍摄环境进行补光可以有效提升拍摄的图片的质量，从而获取更加清晰且亮度更高的图像。
图4是示意性示出根据本发明的实施例的用于自动调整猪蹄姿态的方法400的流程图。需要说明的是，该用于自动调整猪蹄姿态的方法400可以具体依据图1至图3所描述的***来实施。因此，前文结合图1至图3的描述同样也适用于下文。
如图4所示，根据本发明的方案，在步骤S401处，控制至少一个姿态调整装置运转，以对其中的猪蹄的姿态进行调整。在一个实施例中，猪蹄加工生产线中，当生产线的前端来料后，可以将猪蹄送入姿态调整装置中，同时控制姿态调整装置开始运转，从而对猪蹄的姿态进行调整。
在步骤S402处，采集至少一个姿态调整装置处的猪蹄的图像。在一些实施例中，可以通过相机或摄像机拍摄姿态调整装置中猪蹄的图像，以便于对姿态调整装置中的猪蹄的姿态进行识别。由于在猪蹄加工生产线中，通常可以设置多个姿态调整装置，因此可以分别采集每个姿态调整装置处的猪蹄的图像，也可以同时拍摄多个姿态调整装置处的图像，并根据姿态调整装置与图像中位置的关联关系，确定图像中猪蹄与姿态调整装置的对应关系。
在步骤S403处，对图像进行检测，以确定猪蹄的姿态。在一些实施例中，可以将图像输入图像检测模型，以输出检测结果。该检测结果可以包括至少一个猪蹄的姿态和位置。
在一些实施例中，可以基于神经网络的图像检测模型对图像中的猪蹄的姿态进行识别。该图像检测模型可以包括基于神经网络的目标检测模型，目标检测模型的检测目标包括猪蹄的指甲的朝向、猪蹄的偏转角度和猪蹄对应的位置等。利用大量的猪蹄图像对图像特征提取算法或者基于深度学习的目标检测模型进行训练，以得到能够识别猪蹄的姿态的图像检测模型。将拍摄到的图像输入该图像检测模型中进行猪蹄的姿态的识别，从而判断猪蹄的姿态是否与设定的姿态匹配。
在对猪蹄的姿态进行匹配时，首先，基于深度卷积神经网络配合全连接网络实现的图像检测模型，可以对图像中的关键点进行定位，以确定图像中的猪蹄的位置。然后根据图像中的猪蹄的位置对猪蹄的检测区域进行提取，以便于后续对猪蹄姿态的识别。例如可以基于检测到的猪蹄的关键点，在该关键点的上、下、左和右分别截取设定长度的图像，作为图像检测区域。同时将该图像检测区域与对应的姿态调整装置关联，以便于在识别到猪蹄达到设定姿态时，可以控制对应的姿态调节装置停机。
接着，基于该图像检测区域对该猪蹄的姿态进行检测，得到图像中猪蹄的偏转角度和指甲的朝向。通过猪蹄的偏转角度和指甲的朝向可以确定猪蹄的姿态是否达到设定状态。
在步骤S404处，响应于猪蹄的姿态与设定姿态匹配，控制对应的姿态调整装置停机。在一些实施例中，该猪蹄的设定姿态例如可以包括猪蹄的指甲朝上。如果利用图像检测模型检测到猪蹄的姿态为该设定姿态，就可以立即控制该姿态调整装置停机，以便于将该调整好姿态的猪蹄运转至下一个工位，从而进行下一步加工流程。
进一步，本发明的方案中，在实现将猪蹄姿态调整至设定姿态后，就会控制姿态调整装置停机。此时，就可以控制夹取装置夹取设定姿态的猪蹄，以将该猪蹄运转至下一工位。
通过本发明中的用于自动调整猪蹄姿态的***和方法，可以使猪蹄加工生产线中猪蹄姿态规整，方便下端工序进行加工操作。通过快速、及时且安全的将猪蹄调整至设定姿态，可以规范猪蹄相关工序的工艺流程，提升猪蹄相关工序的标准化程度。
在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。
另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种用于自动调整猪蹄姿态的***，其特征在于，包括：
至少一个姿态调整装置，其设置于猪蹄的生产线处，用于调整猪蹄的姿态；
图像采集装置，其布置于所述至少一个姿态调整装置的上方，用于采集所述姿态调整装置处的猪蹄的图像；
控制装置，其与所述图像采集装置和各姿态调整装置连接，并且用于获取图像采集装置采集的图像，并控制各姿态调整装置启动或停机。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述姿态调整装置包括两个辊子和驱动装置，所述两个辊子平行间隔设置，所述驱动装置用于驱动所述两个辊子旋转，以将所述猪蹄调整至设定姿态。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，其中图像采集装置用于采集所述姿态调整装置处的猪蹄的图像包括：
采集所述两个辊子之间的猪蹄的图像。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括光源装置，所述光源装置设置于所述图像采集装置的下方，用于对采集的图像的亮度进行调整。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括夹取装置，所述夹取装置与所述控制装置连接，用于在所述姿态调整装置停机时夹取设定姿态的猪蹄。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的***，其特征在于，所述设定姿态包括猪蹄的指甲朝上。
7.一种采用权利要求1-6任意一项所述的***的方法，其特征在于，
控制至少一个姿态调整装置运转，以对其中的猪蹄的姿态进行调整；
采集至少一个姿态调整装置处的猪蹄的图像；
对所述图像进行检测，以确定猪蹄的姿态；以及
响应于所述猪蹄的姿态与所述设定姿态匹配，控制对应的姿态调整装置停机。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中对所述图像进行检测以确定猪蹄的姿态包括：
将所述图像输入图像检测模型，以输出检测结果，所述检测结果包括所述至少一个猪蹄的姿态和位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述图像检测模型包括基于神经网络的目标检测模型，所述目标检测模型的检测目标包括猪蹄的指甲的朝向、猪蹄的偏转角度和猪蹄对应的位置。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于所述姿态调整装置停机，控制夹取装置夹取设定姿态的猪蹄。
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