【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及食品加工，具体涉及一种中式菜肴配餐装填系统及方法。
技术介绍
1、中央厨房是现代餐饮业和食品服务业的重要组成部分。对于成品加工的中央厨房可服务于连锁餐饮、企业员工供餐、大型活动、医院供餐、航空铁路配餐等。中央厨房的高效运作是现代餐饮行业中确保食品品质和服务水平的关键。尤其是在制备和供应中式菜肴的过程中，如何快速、准确地完成大量的菜肴配餐和装填成为了一个亟须解决的问题。传统的人工配餐方式往往效率低下，且难以应对高峰时段的订单需求，这不仅影响了服务效率，也增加了运营成本。此外，人工操作在食品安全和菜品质量等方面存在一定的风险，容易造成食品污染和菜品品质不一致等问题。
2、随着自动化技术与智能制造的不断进步，引入自动化装填系统成为提升中央厨房生产效率的有效途径。传统自动化装填系统只适用于一种或者几种固定物料，无法适用于中式菜肴的复杂多样性。对于具有一定柔性的多轴机器人装填系统，在使用不同物料时需要反复示教，同时无法保证装填的精准性从而造成效率低下和过量装填的损失。
技术实现思路
1、为了克服传统自动化装填系统的缺陷，解决在中央厨房中需要大量人工参与和现有装填机械无法满足中式菜肴复杂多样性的技术问题，为此，本专利技术提供了一种中式菜肴配餐装填系统及方法，该系统整合了先进的机器视觉技术、机械臂技术及智能控制技术，能实现菜肴的自动配比、装填，不仅大幅提升生产效率，还能保障食品质量的统一性和卫生安全性，极大减少人为错误的发生。
2、所采用的技术方案如下：p>
3、一方面，本专利技术提供了一种中式菜肴配餐装填系统，所述系统包括中央处理模块和多个前后串接的输送模块，每个所述输送模块上设有控制模块和与所述控制模块电性连接的重量称量装置、条码扫描装置、深度图像捕捉模块、装填模块和夹具清洗模块；所述中央处理模块与各所述控制模块连接；
4、所述输送模块用于输送餐盒至对应装填位置，所述重量称量装置和条码扫描装置分别对餐盒进行在线称重和扫码处理，并将采集信息传输至对应的所述控制模块，所述控制模块将餐盒称重信息和条码信息传送至所述中央处理模块；
5、所述深度图像捕捉模块获取餐盒及配菜容器的rgbd图像并传输至所述中央处理模块；
6、所述装填模块通过机械臂从配菜容器中夹取配菜后置于对应餐盒中；
7、所述夹具清洗模块用于对食物接触的装填夹具进行高温蒸汽清洗及消毒；
8、所述中央处理模块对接收到的餐盒rgbd图像进行识别和分割，对配菜容器的rgbd图像进行识别重建，读取饭盒条码信息及对应重量，根据菜肴模型数据库计算重量偏差实现重量补偿轨迹规划，并监测和控制每个所述装填模块的所有动作。
9、优选地，所述输送模块包括前后串接的第一输送模块、第二输送模块和第三输送模块，所述第一输送模块上的装填模块用于装填存在重量差异但无法通过装填夹具进行重量调整的菜肴；所述第二输送模块上的装填模块用于装填重量差异可调整的菜肴；所述第三输送模块上的装填模块用于装填加工完成后物性参数相对固定的菜肴。
10、优选地，所述装填模块包括安装支架、配菜容器、机械臂和装填夹具，所述配菜容器和机械臂设置在所述安装支架上，所述装填夹具设置在所述机械臂的抓手位置；所述第一输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为柔性气动夹取类夹具；所述第二输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为盛取类夹具；所述第三输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为铲取类夹具。
11、优选地，所述深度图像捕捉模块包括支架、深度相机和补光灯，所述深度相机和补光灯安装在所述支架上，所述配菜容器及餐盒装填位设置于所述深度相机和补光灯的正下方，所述深度相机分别对所述餐盒和配菜容器中的菜肴进行rgbd图像采集，并传输至所述中央处理模块，完成餐盒装填位识别和菜肴三维重建。
12、优选地，所述夹具清洗模块包括清洗水箱、蒸汽发生器、喷头、回收水箱、防溅罩和清洗控制器，所述喷头设置至少三个，呈环绕状分布；多个所述喷头设置于所述防溅罩中，且与所述蒸汽发生器连接；所述防溅罩设置于所述回收水箱上方，用于回收清洗水；所述蒸汽发生器与所述清洗水箱连接，所述回收水箱和清洗水箱中分别设有水位传感器，所述清洗控制器分别与所述水位传感器、蒸汽发生器连接，所述清洗控制器与对应的所述控制模块连接，用于接收所述控制模块的启闭命令，并将所得水位信息发送给所述控制模块。
13、进一步优选地，所述防溅罩的开口处设有三个互为120°的喷头，所述喷头向内折弯后所形成的喷射角度相对于水平面向下呈一折弯角度。
14、优选地，每个所述输送模块上设置四个所述重量称量装置，所述重量称量装置安装在所述输送模块的传送带下方，当所述重量称量装置均值发生超过阈值t1的变化时，所述输送模块上的重量变送器会将重量以模拟量发送到所述控制模块。
15、另一方面，本专利技术还提供了一种中式菜肴配餐装填方法，其采用上述的中式菜肴配餐装填系统，所述方法包括如下步骤：
16、设置菜肴参数、装填位、重量及装填参数；
17、对各输送模块上的餐盒进行在线重量称量和条码扫描，并获取餐盒和配菜容器的rgbd图像，将餐盒条码信息、称重信息和rgbd图像传送至中央处理模块；
18、中央处理模块对所选餐盒进行识别分割，分割餐盒中用于装盛的每格几何参数；
19、读取餐盒条码，通过重量偏差值对装填餐盒进行重量补偿轨迹规划；
20、结合菜肴装填类型进行菜肴装填轨迹规划，完成餐盒菜肴装填；
21、对配菜容器中剩余菜肴进行重新堆叠操作，去除装填夹具残留菜肴；
22、控制装填夹具移至夹具清洗模块清洁位置，进行高温蒸汽清洗与消毒；
23、控制装填夹具返回到初始位置，准备下一餐盒的装填操作。
24、进一步地，还包括：餐盒装填操作完成后，通过装填后重量偏差对菜肴参数及轨迹规划参数进行修正，其具体方法是：
25、装填前读取当前餐盒重量并由系统记录；
26、加载重量偏差值δw和重量偏差修正θma，计算本次装填重量mθ；
27、完成装填后，读取当前餐盒重量并由系统记录；
28、计算本次装填重量偏差值δw，供下一个装填位使用，并更新重量偏差修正θma。
29、优选地，根据所选菜肴调取中央处理模块中的内置菜肴模型数据库数据，设置菜肴参数包括菜肴类型、菜肴密度、菜肴密度差异、菜肴黏度和菜肴黏附特点；所述菜肴类型包括：夹取类菜肴、盛取类菜肴和铲取类菜肴；所述菜肴黏附特点包括：不黏附、不易黏附、易黏附和必发生黏附。
30、优选地，中央处理模块获取餐盒的rgbd图像，并调用餐盒分割模型对rgbd图像进行分割处理；分割餐盒中用于装盛的每个小格，并对每格区域进行编号；将餐盒格子对应的几何参数录入到系统；所述的餐盒的几何参数包括每格对应的体积、俯视面积、深度和几何中心。
31、优选地，所述的装填位设置为餐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述系统包括中央处理模块和多个前后串接的输送模块，每个所述输送模块上设有控制模块和与所述控制模块电性连接的重量称量装置、条码扫描装置、深度图像捕捉模块、装填模块和夹具清洗模块；所述中央处理模块与各所述控制模块连接；
2.根据权利要求1所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述输送模块包括前后串接的第一输送模块、第二输送模块和第三输送模块，所述第一输送模块上的装填模块用于装填存在重量差异但无法通过装填夹具进行重量调整的菜肴；所述第二输送模块上的装填模块用于装填重量差异可调整的菜肴；所述第三输送模块上的装填模块用于装填加工完成后物性参数相对固定的菜肴。
3.根据权利要求2所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述装填模块包括安装支架、配菜容器、机械臂和装填夹具，所述配菜容器和机械臂设置在所述安装支架上，所述装填夹具设置在所述机械臂的抓手位置；所述第一输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为柔性气动夹取类夹具；所述第二输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为盛取类夹具；所述第三输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为铲取类
4.根据权利要求3所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述深度图像捕捉模块包括支架、深度相机和补光灯，所述深度相机和补光灯安装在所述支架上，所述配菜容器及餐盒装填位设置于所述深度相机和补光灯的正下方，所述深度相机分别对所述餐盒和配菜容器中的菜肴进行RGBD图像采集，并传输至所述中央处理模块，完成餐盒装填位识别和菜肴三维重建。
5.根据权利要求4所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述夹具清洗模块包括清洗水箱、蒸汽发生器、喷头、回收水箱、防溅罩和清洗控制器，所述喷头设置至少三个，呈环绕状分布；多个所述喷头设置于所述防溅罩中，且与所述蒸汽发生器连接；所述防溅罩设置于所述回收水箱上方，用于回收清洗水；所述蒸汽发生器与所述清洗水箱连接，所述回收水箱和清洗水箱中分别设有水位传感器，所述清洗控制器分别与所述水位传感器、蒸汽发生器连接，所述清洗控制器与对应的所述控制模块连接，用于接收所述控制模块的启闭命令，并将所得水位信息发送给所述控制模块。
6.根据权利要求5所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述防溅罩的开口处设有三个互为120°的喷头，所述喷头向内折弯后所形成的喷射角度相对于水平面向下呈一折弯角度。
7.根据权利要求1所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，每个所述输送模块上设置四个所述重量称量装置，所述重量称量装置安装在所述输送模块的传送带下方，当所述重量称量装置均值发生超过阈值t1的变化时，所述输送模块上的重量变送器会将重量以模拟量发送到所述控制模块。
8.一种中式菜肴配餐装填方法，其特征在于，其采用权利要求1-8任一项所述的中式菜肴配餐装填系统，所述方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的中式菜肴配餐装填方法，其特征在于，还包括：餐盒装填操作完成后，通过装填后重量偏差对菜肴参数及轨迹规划参数进行修正，其具体方法是：
10.根据权利要求8所述的中式菜肴配餐装填方法，其特征在于，根据所选菜肴调取中央处理模块中的内置菜肴模型数据库数据，设置菜肴参数包括菜肴类型、菜肴密度、菜肴密度差异、菜肴黏度和菜肴黏附特点；所述菜肴类型包括：夹取类菜肴、盛取类菜肴和铲取类菜肴；所述菜肴黏附特点包括：不黏附、不易黏附、易黏附和必发生黏附。
11.根据权利要求8所述的中式菜肴配餐装填方法，其特征在于，中央处理模块获取餐盒的RGBD图像，并调用餐盒分割模型对RGBD图像进行分割处理；分割餐盒中用于装盛的每个小格，并对每格区域进行编号；将餐盒格子对应的几何参数录入到系统；所述的餐盒的几何参数包括每格对应的体积、俯视面积、深度和几何中心。
12.根据权利要求8所述的中式菜肴配餐装填方法，其特征在于，所述的装填位设置为餐盒格子对应的菜肴，所述的重量设置为每格装填菜肴的克数及配餐总克数。
13.根据权利要求8-12任一项所述的中式菜肴配餐装填方法，其特征在于，根据对餐盒识别、菜肴参数、装填位及装填克数的设置，系统根据权重参数计算装填夹具得分，得到每个装填位的推荐装填夹具；根据推荐装填夹具将使用夹具参数输入装填模块，完成对装填夹具参数设置；所述装填夹具参数包含：夹具重量、夹具坐标系相对机械臂末端中心坐标系参数、装填夹具编号。
14.根据权利要求13所述的中式菜肴配餐装填方法，其特征在于，将每次装填重量差异较大的菜肴放在第一输送模块的装填位；将原料、工艺相对比较稳定，加工完成后物性参数相对固定的菜肴放在第三输送模块上的装填位；将存在重...
【技术特征摘要】
1.一种中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述系统包括中央处理模块和多个前后串接的输送模块，每个所述输送模块上设有控制模块和与所述控制模块电性连接的重量称量装置、条码扫描装置、深度图像捕捉模块、装填模块和夹具清洗模块；所述中央处理模块与各所述控制模块连接；
2.根据权利要求1所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述输送模块包括前后串接的第一输送模块、第二输送模块和第三输送模块，所述第一输送模块上的装填模块用于装填存在重量差异但无法通过装填夹具进行重量调整的菜肴；所述第二输送模块上的装填模块用于装填重量差异可调整的菜肴；所述第三输送模块上的装填模块用于装填加工完成后物性参数相对固定的菜肴。
3.根据权利要求2所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述装填模块包括安装支架、配菜容器、机械臂和装填夹具，所述配菜容器和机械臂设置在所述安装支架上，所述装填夹具设置在所述机械臂的抓手位置；所述第一输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为柔性气动夹取类夹具；所述第二输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为盛取类夹具；所述第三输送模块上所设置的装填模块的装填夹具为铲取类夹具。
4.根据权利要求3所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述深度图像捕捉模块包括支架、深度相机和补光灯，所述深度相机和补光灯安装在所述支架上，所述配菜容器及餐盒装填位设置于所述深度相机和补光灯的正下方，所述深度相机分别对所述餐盒和配菜容器中的菜肴进行rgbd图像采集，并传输至所述中央处理模块，完成餐盒装填位识别和菜肴三维重建。
5.根据权利要求4所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述夹具清洗模块包括清洗水箱、蒸汽发生器、喷头、回收水箱、防溅罩和清洗控制器，所述喷头设置至少三个，呈环绕状分布；多个所述喷头设置于所述防溅罩中，且与所述蒸汽发生器连接；所述防溅罩设置于所述回收水箱上方，用于回收清洗水；所述蒸汽发生器与所述清洗水箱连接，所述回收水箱和清洗水箱中分别设有水位传感器，所述清洗控制器分别与所述水位传感器、蒸汽发生器连接，所述清洗控制器与对应的所述控制模块连接，用于接收所述控制模块的启闭命令，并将所得水位信息发送给所述控制模块。
6.根据权利要求5所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，所述防溅罩的开口处设有三个互为120°的喷头，所述喷头向内折弯后所形成的喷射角度相对于水平面向下呈一折弯角度。
7.根据权利要求1所述的中式菜肴配餐装填系统，其特征在于，每个所述输送模块上设置四个所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜志龙，宋海云，李振龙，张克，简华斌，吕黄珍，李培刚，
申请(专利权)人：中国包装和食品机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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