一种全自动槟榔加工设备制造技术

一种全自动槟榔加工设备，包括相连的第一机架A1和第二机架A2，第一机架A1上设有进料机构1、取料机构2、第一传输机构3和第一夹取机构4，其中取料机构2与进料机构1相连，第一传输机构3位于取料机构2的下游位置，第一夹取机构4设置在第一传输机构3上，第二机架A2上设有第二传输机构5、第二夹取机构6、第三夹取机构7、切割平台8、图像采集机构9和切割机构10，其中第二夹取机构6、第三夹取机构7及切割平台8均设置在第二传输机构5上，第二夹取机构6设置在切割平台8的一侧(例如左侧)，第三夹取机构7设置在切割平台8的另一侧(例如右侧)，图像采集机构9与切割机构10分别设置在切割平台8的上方。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动槟榔加工设备
本专利技术涉及对槟榔深加工
，尤其涉及一种全自动槟榔加工设备。
技术介绍
槟榔含有多种人体所需的营养元素和有益物质，是一种深受消费者欢迎的植物口香糖。嚼食槟榔在湖南等地已经成为全民性的爱好，已形成了一种独特的文化景观。而且随着人们生活水平的提高对食用槟榔的需求量日益增大。随着槟榔产业的迅猛发展，对于提高槟榔生产加工效率，降低槟榔生产加工的成本，传统的槟榔加工方式已经很难达到。目前市场上也出现了专门的槟榔加工设备，但是这些设备的自动化程度、实用性和设备性能不是很理想，无法选取槟榔的正确切割面。本专利技术实现了槟榔的全自动切割，操作简单，废品率低，且极大地提高了工作效率。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种全自动槟榔加工设备及其加工方法，实现对槟榔的全自动智能化加工，操作简单，且大大提高了工作的效率。根据本申请的一个方面，提供一种全自动槟榔加工设备，该设备包括：相连的第一机架和第二机架，第一机架上设有进料机构、取料机构、第一传输机构和第一夹取机构，其中取料机构与进料机构相连，第一传输机构位于取料机构的下游位置，第一夹取机构设置在第一传输机构上，第二机架上设有第二传输机构、第二夹取机构、第三夹取机构、切割平台、图像采集机构和切割机构，其中第二夹取机构、第三夹取机构及切割平台均设置在第二传输机构上，第二夹取机构设置在切割平台的一侧(例如左侧)，第三夹取机构设置在切割平台的另一侧(例如右侧)，图像采集机构与切割机构分别设置在切割平台的上方。在本专利技术中，取料机构包括第一主动链轮、第一从动链轮及第一链条，第一传输机构包括第二主动链轮、第二从动链轮及第二链条，第二传输机构包括第三主动链轮、第三从动链轮及第三链条，所述各链条绕覆于主、从动链轮上，并通过机架上的齿轮与机架相连接。优选的是，在第一链条、第二链条及第三链条上根据机架上齿轮的大小将链条用隔片分隔成若干部分。作为优选，隔片的中间部分开有一个小口，利于夹取槟榔。在本专利技术中，上述设备还包括：连接取料机构的第一链条与第一传输机构的第二链条的挡板。在本专利技术中，上述设备还包括：设置在取料机构的第一链条上的第一检测机构。在本专利技术中，上述设备还包括：设置在第一传输机构的第二链条上的第二检测机构。优选的是，上述设备还包括：设置在第二机架上，位于切割机构下游的去核机构。作为优选，去核机构包括去核爪、控制去核爪升降的气缸及控制去核爪抓取、释放槟榔核的气缸。优选的是，上述设备还包括：设置在第二机架上，位于去核机构下游的点料机构。作为优选，点料机构包括点料器、控制挤压料的气缸及驱动点料机构升降的气缸。在本专利技术中，进料机构为斗状，在进料机构的底部开有一个与第一链条相近大小的口。在本专利技术中，上述设备还包括：设置在第二机架上的第一步进电机，第一步进电机与第二夹取机构连接并控制第二夹取机构的旋转。在本专利技术中，上述设备还包括：设置在第二机架上的第二步进电机与第三步进电机，第二步进电机与第三步进电机均与切割平台连接，第二步进电机调节切割平台水平方向左右移动，第三步进电机调节切割平台水平方向旋转角度。优选的是，第二步进电机通过滑台与切割平台连接，第三步进电机通过齿轮与切割平台连接。在本专利技术中，第一夹取机构、第二夹取机构及第三夹取机构均包括夹具和控制夹具进退、升降、夹放的气缸。在本专利技术中，切割机构包括刀片和控制刀片进行切割的气缸。在本专利技术中，在进料机构的底部开有一个与取料机构的链条相近大小的口，是为保证取料机构自由穿过的同时又可以避免槟榔掉出。在本专利技术中，所述“在第一链条、第二链条及第三链条上方根据机架上齿轮的大小将链条用隔片分隔成若干部分”，是指在链条的上方根据齿轮大小将链条用隔片分隔成若干小格。通过电磁阀控制使气缸运动来控制齿轮的运动，气缸运动一次，齿轮转动一格，相应链条运动一格，因此每夹取一个槟榔气缸运动一次，链条前进一格。在链条的运动过程中，从进料机构中带出的槟榔刚好位于两隔片之间，并且隔片的中间部分开有一个小口有利于夹取槟榔。根据本申请的另一个方面，提供了一种使用上述全自动槟榔加工设备的基于图像分割的槟榔切割控制方法，包括以下步骤：1)系统启动初始化；2)夹取槟榔：将槟榔夹起送至切割平台上；3)控制夹住槟榔的夹取机构旋转，图像采集机构分别获取槟榔旋转不同角度所拍摄的槟榔图像；4)对3)中采集到的图像通过Ostu自动阈值法进行二值阈值化处理，得到前景和背景分别为黑色和白色像素的二值图像，计算获取每一角度的槟榔轮廓弯曲度，弯曲度大于阈值时，则将槟榔轮廓弯曲度最大的图像所对应槟榔的凹面定为切割面；否则，计算槟榔轮廓内部的像素数量，以黑色像素数量最多的图像即目标面积最大的槟榔图像对应角度的槟榔面作为切割面；5)再次对槟榔进行图像采集；6)对5)中采集到的槟榔图像，应用GrabCut图像分割算法进行分割，提取槟榔轮廓，计算所提取的槟榔轮廓需要旋转的角度及偏移量；7)根据6)中计算出的旋转角度及偏移量，调整槟榔的水平位置偏移量，调整槟榔的角度偏移量；8)当调整好槟榔的角度及位置后，切割机构对槟榔进行切割。在本专利技术中，上述步骤3)所述的槟榔旋转不同角度，其中旋转角度任意(0°～360°之间，不包括0°与360°)，旋转次数≥3次。优选的是，旋转3次，每次旋转2π/3弧度，得到3个不同角度的槟榔图像。在本专利技术中，步骤4)中所述的Ostu自动阈值法为Ostu最大类间方差法。在本专利技术中，步骤6)中所述的GrabCut图像分割算法是一种能量最小化迭代优化算法，构建能量函数为：E(α,k,θ,z)＝U(α,k,θ,z)+V(α,z)α为不透明度，α∈[0,1]，0为背景，1为目标前景；k为向量k＝{k1,...,kn,...,kN}作为每个像素的独立高斯模型参数，θ为图像前景与背景的灰度直方函数，θ＝{h(z,α),a＝0,1}；Z为灰度值数组，z＝(z1,…,zn,…,zN)。在本专利技术中，所述高斯概率密度模型为：通过高斯概率密度模型得到该像素分别属于目标和背景的概率，从而区分目标和背景。在本专利技术中，步骤6)中计算槟榔的旋转角度和偏移量的方法为：提取得到的槟榔轮廓图像的R、G、B颜色分量值，利用如下公式计算灰度值gray,其中R、G、B分别为红绿蓝三基色分量值：gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11通过上面公式将彩色图像变为灰度图像，在该图像中，前景为灰度图像，背景为纯黑色部分，通过对竖直y方向遍历图像像素点，即遇到像素点值不为0时，该像素点即为槟榔蒂的端点坐标，从而得出槟榔蒂的两个端点坐标，计算槟榔的旋转角度和偏移量。在本专利技术中，槟榔旋转角度的计算过程具体为：①在灰度图像上建立平面直角坐标系，原点为图像的左上角O点，水平为X轴，竖直为Y轴；②如果两个端点分别坐标为(x1,y1)与(x2,y2)，则旋转角度为θ＝arctan[(y1-y2)/(x1-x2)]，θ>0时逆时针旋转，θ<0顺时针旋转。在本专利技术中，槟榔偏移量的计算过程具体为：偏移量为l＝(yimg-ym)*k，其中yimg为图像中点基线，ym为两个槟榔蒂连线中点纵坐标，k为常量，其中k代表槟榔图像中单位像素所代表实际物体中的长度，即：在本专利技术中，步骤4)所述的槟榔轮廓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动槟榔加工设备，包括相连的第一机架(A1)和第二机架(A2)，第一机架(A1)上设有进料机构(1)、取料机构(2)、第一传输机构(3)和第一夹取机构(4)，其中取料机构(2)与进料机构(1)相连，第一传输机构(3)位于取料机构(2)的下游位置，第一夹取机构(4)设置在第一传输机构(3)上，第二机架(A2)上设有第二传输机构(5)、第二夹取机构(6)、第三夹取机构(7)、切割平台(8)、图像采集机构(9)和切割机构(10)，其中第二夹取机构(6)、第三夹取机构(7)及切割平台(8)均设置在第二传输机构(5)上，第二夹取机构(6)设置在切割平台(8)的一侧(例如左侧)，第三夹取机构(7)设置在切割平台(8)的另一侧(例如右侧)，图像采集机构(9)与切割机构(10)分别设置在切割平台(8)的上方。

【技术特征摘要】
1.一种全自动槟榔加工设备，包括相连的第一机架(A1)和第二机架(A2)，第一机架(A1)上设有进料机构(1)、取料机构(2)、第一传输机构(3)和第一夹取机构(4)，其中取料机构(2)与进料机构(1)相连，第一传输机构(3)位于取料机构(2)的下游位置，第一夹取机构(4)设置在第一传输机构(3)上，第二机架(A2)上设有第二传输机构(5)、第二夹取机构(6)、第三夹取机构(7)、切割平台(8)、图像采集机构(9)和切割机构(10)，其中第二夹取机构(6)、第三夹取机构(7)及切割平台(8)均设置在第二传输机构(5)上，第二夹取机构(6)设置在切割平台(8)的一侧(例如左侧)，第三夹取机构(7)设置在切割平台(8)的另一侧(例如右侧)，图像采集机构(9)与切割机构(10)分别设置在切割平台(8)的上方。2.根据权利要求1所述的全自动槟榔加工设备，其中取料机构(2)包括第一主动链轮(201)、第一从动链轮(202)及第一链条(203)，第一传输机构(3)包括第二主动链轮(301)、第二从动链轮(302)及第二链条(303)，第二传输机构(5)包括第三主动链轮、第三从动链轮及第三链条，各链条绕覆于主、从动链轮上，并通过机架上的齿轮与机架相连接，和/或在第一链条(203)、第二链条(303)及第三链条上根据机架上齿轮的大小将链条用隔片分隔成若干部分，优选的是，隔片的中间部分开有一个小口，利于夹取槟榔。3.根据权利要求1或2所述的全自动槟榔加工设备，该设备还包括：连接取料机构(2)的第一链条(203)与第一传输机构(3)的第二链条(303)的挡板(11)。4.根据权利要求2或3所述的全自动槟榔加工设备，该设备还包括：设置在取料机构(2)的第一链条(203)上的第一检测机构(12)；和/或设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灵矫，钟益群，周海池，欧阳建权，郭华，周勇，
申请(专利权)人：湘潭大学，湘潭市华兴机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43