CN116616458A - 基于图像识别的自适应椰肉切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于图像识别的自适应椰肉切割设备，涉及椰子处理加工设备技术领域，包括设备机架，设备机架上安装有环形传送带，环形传送带上均布安装有若干个夹持杯，每一夹持杯上均安装有一夹持装置，环形传送带的内侧设置有一用于释放夹持杯内被夹持椰子的触发机构，环形传送带的上方设置有若干个图像识别模块，每一图像识别模块的一侧均设置有一椰肉挖取装置，环形传送带的下方设置有一收集箱，收集箱内设有椰肉收集槽和椰壳收集槽，本发明基于图像识别技术实现了对椰肉的自动化挖取工作，并实现了椰肉与椰壳的自动分装，代替了人工挖取和分装椰肉的操作。

Description

基于图像识别的自适应椰肉切割设备

技术领域

本发明涉及椰子处理加工设备技术领域，尤其是涉及一种基于图像识别的自适应椰肉切割设备。

背景技术

椰子浑身都是宝，椰子的椰肉、椰衣、椰汁等各个部分都有极高的利用价值。椰子自采后进行切半处理，切半处理后的椰子需要将椰肉从椰壳内挖取出来，目前椰壳与椰肉的分离方式仍处于手工或半手工阶段。

发明内容

本发明提出一种基于图像识别的自适应椰肉切割设备，基于图像识别技术实现了对椰肉的自动化挖取工作，并实现了椰肉与椰壳的自动分装，代替了人工挖取和分装椰肉的操作。

本发明的技术方案是这样实现的：

基于图像识别的自适应椰肉切割设备，包括设备机架，所述设备机架上安装有一环形传送带，所述环形传送带上均布安装有若干个夹持杯，每一所述夹持杯上均安装有一用于对椰子进行夹紧固定的夹持装置，所述环形传送带的内侧设置有一用于释放所述夹持杯内被夹持椰子的触发机构，所述环形传送带的上方设置有若干个图像识别模块，每一所述图像识别模块的一侧均设置有一椰肉挖取装置，所述环形传送带的下方设置有一收集箱，所述收集箱内设有椰肉收集槽和椰壳收集槽，所述椰壳收集槽的位置与所述触发机构的位置相对应。

作为一种优选的技术方案，每一所述椰肉挖取装置均包括一挖刀安装杆，每一所述挖刀安装杆的下端部均安装有一用于对椰肉进行挖取的挖刀，每相邻两所述挖刀之间的间距与相邻两所述夹持杯之间的间距相同，每一所述挖刀安装杆均通过位置调节机构安装于一安装架上，每一所述安装架均固定于所述设备机架上。

作为一种优选的技术方案，每一所述位置调节机构均包括一旋转固定件，每一所述旋转固定件的一端均转动安装于一固定柱上，每一所述固定柱均沿竖向固定安装于对应所述安装架上，每一所述旋转固定件的另一端均安装有一旋转电机，每一所述旋转电机的电机轴上均固定安装有一主动齿轮，每一所述固定柱上均固定安装有一固定齿轮，每一所述固定齿轮均与对应所述主动齿轮相啮合，每一所述旋转固定件的底部均通过直线滑台滑动安装有一滑座，每一所述滑座均沿所述固定齿轮的径向滑动，每一所述滑座上均固定有一电动推杆，每一所述挖刀安装杆的上端部均与所述电动推杆的伸缩推杆固定连接。

作为一种优选的技术方案，每一所述图像识别模块均包括一光学相机，每一所述光学相机均设置于所述环形传送带的上方，每一所述光学相机均固定安装于对应所述固定柱上。

作为一种优选的技术方案，所述触发机构包括固定于所述设备机架上的阶梯触发板，所述阶梯触发板包括水平设置的第一板段和第二板段，沿所述夹持杯的输送方向，所述第一板段设置于所述第二板段的前侧，所述第一板段位于所述第二板段的上方，所述第一板段与第二板段之间共同设置有一用于进行平滑过渡的过渡板段。

作为一种优选的技术方案，每一所述夹持装置均包括至少三个设置于所述夹持杯外侧的夹持座，每一所述夹持杯的侧壁上均设有至少三个夹持开口，所述夹持开口的数量和位置与所述夹持座的数量和位置一一对应，每一所述夹持座均通过对应所述夹持开口伸入所述夹持杯内，每一所述夹持座与所述夹持杯之间均共同铰接有一张紧大臂，每一所述夹持杯的下方均设置有一滑动架，每一所述滑动架均沿所述夹持杯轴向滑动安装于所述夹持杯上，每一所述滑动架与所述夹持杯之间均共同安装有张紧弹簧，每一所述张紧大臂与所述滑动架之间均共同铰接有一张紧小臂。

作为一种优选的技术方案，每一所述夹持座上均设置有至少一个单向轴筒，每一所述单向轴筒均旋转安装于一安装轴上，每一所述安装轴均固定安装于对应所述夹持座上，每一所述安装轴上均固定有一棘片座，每一所述棘片座的侧壁上均固定有若干个棘片，每一所述单向轴筒的内壁上均设有若干个单向棘齿，每一所述棘片均与所述单向棘齿相啮合。

作为一种优选的技术方案，每一所述夹持杯的底部均通过中心固定杆固定连接有一固定中板，每一所述张紧大臂远离所述夹持座的一端均铰接安装于所述固定中板上；

每一所述滑动架均包括平行于所述固定中板的张紧上板和触发底板，每一所述张紧上板均设置于所述夹持杯与固定中板之间，每一所述张紧上板均滑动安装于对应所述中心固定杆上，每一所述张紧小臂远离所述张紧大臂的一端均铰接安装于对应所述张紧上板上，每一所述触发底板均设置于固定中板远离所述夹持杯的一侧，每一所述触发底板均通过连接杆与所述张紧上板固定连接，每一所述张紧弹簧均安装于所述触发底板与固定中板之间。

作为一种优选的技术方案，每一所述安装架的内壁上均固定安装有灯带。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

由于基于图像识别的自适应椰肉切割设备包括设备机架、环形传送带、夹持杯、夹持装置、触发机构、图像识别模块、椰肉挖取装置和收集箱，相较于现有的需要人工进行椰子的夹持、取出以及人工对椰壳和椰肉进行分装的半手工椰肉挖取装置中，本发明中夹持装置始终处于夹持状态下，椰子进入夹持杯内后直接完成夹持固定，同时环形传送带处于不断循环转动中，能够将夹持杯不断带到图像识别模块和椰肉挖取装置的位置处，来对椰肉进行自动化挖取工作，使椰肉与椰壳完全分离，而且夹持杯被传送到下方进行倒置时，本发明通过将重力作用、夹持装置和触发机构进行巧妙结合，使夹持装置与触发机构协同配合工作，来实现椰肉与椰壳进行自动分离和分装，在本发明中，采用机械化、自动化的椰子输送、椰肉挖取和分装结构，代替传统的人工固定椰子、人工分装椰壳和椰肉的操作，简化了椰肉挖取工作的人工操作步骤，提高了工作效率。

由于图像识别模块包括光学相机，椰肉挖取装置包括挖刀、挖刀安装杆和位置调节机构，在本发明中，光学相机用于对夹持杯内的椰子进行图像采集，采集到的图像经过相关算法的图像处理来获得挖取工作所需的坐标值，位置调节机构根据取得的坐标值来带动挖刀进行移动，使用挖刀将椰肉外壁与椰壳的内壁完全分离，从而提高了椰肉挖取工作的准确度,避免了椰壳内部残留有椰肉的情况发生。

由于触发机构包括阶梯触发板，夹持装置包括夹持座、滑动架和张紧弹簧，在本发明中，环形传动带将夹持杯传送到下方时，夹持杯被转动到倒置状态下，椰肉在重力作用下自然脱落；阶梯触发板与滑动架接触，并推动滑动架进行移动，使夹持装置释放夹紧力，因而椰壳在重力的作用下自然脱落；滑动架离开阶梯触发板后，在张紧弹簧的弹力作用下回到原来位置，带动夹持座回到初始状态，从而完成椰肉和椰壳自动分离和分装工作。

由于夹持座上通过安装轴安装有单向轴筒，安装轴上的棘片与单向轴筒内壁上的单向棘齿相啮合，在本发明中，单向棘齿和棘片的设置，使单向轴筒只能绕着安装轴进行单向转动，当椰子进入夹持杯时，每一单向轴筒都会在张紧弹簧和夹持座的作用下压紧在椰壳的外壁上，并能够随着椰壳的运动进行转动，使椰子能够顺利进入到夹持杯内进行夹持，而当夹持杯被倒置时，椰壳在重力的作用下具有向下脱离夹持杯的趋势，并会向单向轴筒施加向下的力，但具有单向转动属性的单向轴筒无法随之进行转动，因而起到了椰壳进行可靠限位和承托的作用，出现椰肉在重力作用下进行自然脱落而椰壳被夹持在夹持杯内的情况，从而实现了对椰肉的自动分离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明中椰肉挖取装置的结构示意图；

图4为本发明中夹持装置的结构示意图；

图5为本发明中夹持座的结构示意图；

图6为图5中A-A向的剖视示意图。

其中：1、设备机架；2、环形传送带；3、动力轮；4、夹持杯；5、收集箱；6、椰肉收集槽；7、椰壳收集槽；8、灯带；9、挖刀安装杆；10、挖刀；11、安装架；12、旋转固定件；13、固定柱；14、旋转电机；15、主动齿轮；16、固定齿轮；17、直线滑台；18、滑座；19、电动推杆；20、光学相机；21、阶梯触发板；22、第一板段；23、第二板段；24、过渡板段；25、夹持座；26、夹持开口；27、张紧大臂；28、滑动架；29、张紧弹簧；30、张紧小臂；31、单向轴筒；32、安装轴；33、棘片座；34、棘片；35、单向棘齿；36、中心固定杆；37、固定中板；38、张紧上板；39、触发底板；40、连接杆；41、椰肉；42、椰壳。

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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1-图6共同所示，基于图像识别的自适应椰肉切割设备，包括设备机架1，设备机架1上安装有一环形传送带2，在本实施例中，设备机架1的两端分别转动安装有一对动力轮3，两对动力轮3上共同绕设有环形传送带2，其中一对动力轮3由一外部动力设备(图中未示出)进行动力驱动；环形传送带2上均布安装有若干个夹持杯4，在本实施例中，环形传送带2上设有若干个安装开口，每一安装开口内均固定安装有一夹持杯4，且每相邻两夹持杯4之间的间距均相同；每一夹持杯4上均安装有一用于对椰子进行夹紧固定的夹持装置，环形传送带2的内侧设置有一用于释放夹持杯4内被夹持椰子的触发机构，环形传送带2的上方设置有若干个图像识别模块，每一图像识别模块的一侧均设置有一椰肉挖取装置，环形传送带2的下方设置有一收集箱5，收集箱5内设有椰肉收集槽6和椰壳收集槽7，椰壳收集槽7的位置与触发机构的位置相对应。

在本发明中，通过图像识别技术获取椰肉41相对于椰壳42的相对位置，实现了对椰肉41的自动化挖取，并巧妙的结合夹持装置来实现椰肉41和椰壳42的自动分离和分装，且本发明中夹持杯4能够进行循环操作，结构简单，操作方便，工作效率高。

如图2和图3共同所示，每一椰肉挖取装置均包括一挖刀安装杆9，每一挖刀安装杆9的下端部均安装有一用于对椰肉41进行挖取的挖刀10，每相邻两挖刀10之间的间距与相邻两夹持杯4之间的间距相同，每一挖刀安装杆9均通过位置调节机构安装于一安装架11上，每一安装架11均固定于设备机架1上，在本发明中，挖刀10采用能够实现挖肉操作的直刀、曲刀或球刀。

其中，每一位置调节机构均包括一旋转固定件12，每一旋转固定件12的一端均转动安装于一固定柱13上，每一固定柱13均沿竖向固定安装于对应安装架11上，每一旋转固定件12的另一端均安装有一旋转电机14，每一旋转电机14的电机轴上均固定安装有一主动齿轮15，每一固定柱13上均固定安装有一固定齿轮16，每一固定齿轮16均与对应主动齿轮15相啮合，每一旋转固定件12的底部均通过直线滑台17滑动安装有一滑座18，每一滑座18均沿固定齿轮16的径向滑动，每一滑座18上均固定有一电动推杆19，每一挖刀安装杆9的上端部均与电动推杆19的伸缩推杆固定连接，在本实施例中，直线滑台17采用东佑达机器人(苏州)有限公司生产的ECH14型号的无尘螺杆式滑台模具，电动推杆19采用无锡艾尔特线性运动机械有限公司生产的UT系列电动推杆。

如图3所示，每一图像识别模块均包括一光学相机20，每一光学相机20均设置于环形传送带2的上方，每一光学相机20均固定安装于对应固定柱13上，在本实施例中，光学相机20采用基恩士(中国)有限公司生产的CV-X/XG-X系列的光学照相机，且图像识别模块不限于光学相机20，所有可以实现区别椰壳42和椰肉41的传感器都可以，而且图像识别模块能够与椰肉挖取装置协同配合，来将椰子中的椰肉41与椰壳42进行完全分离，实现了对椰肉41的自动化挖取工作。

如图1所示，触发机构包括固定于设备机架1上的阶梯触发板21，阶梯触发板21包括水平设置的第一板段22和第二板段23，沿夹持杯4的输送方向，第一板段22设置于第二板段23的前侧，第一板段22位于第二板段23的上方，第一板段22与第二板段23之间共同设置有一用于进行平滑过渡的过渡板段24。

如图1和图4共同所示，每一夹持装置均包括至少三个设置于夹持杯4外侧的夹持座25，每一夹持杯4的侧壁上均设有至少三个夹持开口26，夹持开口26的数量和位置与夹持座25的数量和位置一一对应，每一夹持座25均通过对应夹持开口26伸入夹持杯4内，每一夹持座25与夹持杯4之间均共同铰接有一张紧大臂27，每一夹持杯4的下方均设置有一滑动架28，每一滑动架28均沿夹持杯4轴向滑动安装于夹持杯4上，每一滑动架28与夹持杯4之间均共同安装有张紧弹簧29，在本实施例中，张紧弹簧29采用压缩弹簧；每一张紧大臂27与滑动架28之间均共同铰接有一张紧小臂30。

如图4-图6共同所示，每一夹持座25上均设置有至少一个单向轴筒31，每一单向轴筒31均旋转安装于一安装轴32上，每一安装轴32均固定安装于对应夹持座25上，每一安装轴32上均固定有一棘片座33，每一棘片座33的侧壁上均固定有若干个棘片34，每一单向轴筒31的内壁上均设有若干个单向棘齿35，每一棘片34均与单向棘齿35相啮合，在本发明中，棘片34与单向棘齿35的设置使单向轴筒31具有单向转动的属性，使单向轴筒31能够在椰子进入夹持杯4内时进行转动，而无法在椰子具有向下掉落趋势时进行转动，因此在张紧弹簧29弹力与单向轴筒31单向转动竖向的协同配合作用下，避免了夹持杯4倒置时椰子在重力作用下发生脱落的情况。

而且，每一夹持杯4的底部均通过中心固定杆36固定连接有一固定中板37，每一张紧大臂27远离夹持座25的一端均铰接安装于固定中板37上。

每一滑动架28均包括平行于固定中板37的张紧上板38和触发底板39，每一张紧上板38均设置于夹持杯4与固定中板37之间，每一张紧上板38均滑动安装于对应中心固定杆36上，每一张紧小臂30远离张紧大臂27的一端均铰接安装于对应张紧上板38上，每一触发底板39均设置于固定中板37远离夹持杯4的一侧，每一触发底板39均通过连接杆40与张紧上板38固定连接，每一张紧弹簧29均安装于触发底板39与固定中板37之间。

在本发明中，倒置的夹持杯4与阶梯触发板21进行接触时，会依次通过第一板段22、过渡板段24和第二板段23，由第一板段22、过渡板段24到第二板段23，其高度是依次降低的，因此在阶梯触发板21的压迫下，触发底板39会不断向下移动来对张紧弹簧29进行压缩，同时触发底板39带动张紧上板38不断靠近夹持杯4底部，在此过程中，张紧小臂30不断转动放平，来带动张紧大臂27向外转动打开，张紧大臂27带动夹持座25朝向远离夹持杯4的方向运动，从而实现了对椰子的释放。

如图2所示，每一安装架11的内壁上均固定安装有灯带8，在本实施例中，灯带8采用LED灯带8，并通过LED灯带8自带的背胶固定在安装架11的内侧，用于辅助光学相机20的图像采集工作。

利用本发明对经过切半处理的椰子进行椰肉41挖取工作时，本发明的工作原理如下：

第一步，当光学相机20检测到夹持杯4携带椰子运动到指定位置后，控制环形传送带2停止，此时，每一光学相机20均对准一个经过切半处理的椰子；

第二步，光学相机20对位于正下方的椰子进行拍照，拍摄采集到的图像经过图像处理的相关算法，获取到椰子内椰肉41的最小外接圆参数，并将参数转化为坐标值；

第三步，通过旋转机构带动挖刀10进行旋转，通过直线滑台17带动挖刀10进行水平位移，来将挖刀10移动到挖取工作的指定坐标处，并通过旋转电机14、直线滑台17和电动推杆19的协同配合，来实现对椰肉41的自动化挖取工作；

第四步，椰肉41挖取工作完毕后，环形传送带2再次启动，带动夹持杯4继续向前移动，对新的椰子进行椰肉41挖取工作；

第五步，当夹持杯4被转动到下方进行倒置时，夹持杯4内的椰肉41在重力的作用下自然脱落，掉落到位于下方的椰肉收集槽6内；

第六步，夹持杯4带动椰壳42继续进行运动，夹持杯4底部的滑动架28接触到阶梯触发板21，在阶梯触发板21的压迫下，滑动架28不断进行滑动，使张紧弹簧29不断被压缩，从而带动夹持座25向外移动并释放椰壳42，椰壳42在重力作用下自然脱落，掉落到位于下方的椰壳收集槽7内；

第七步，在滑动架28脱离阶梯触发板21后，夹持座25在张紧弹簧29的弹力作用下重新回归到初始状态，进行新一轮的工作。

综上，本发明提出的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，基于图像识别技术实现了对椰肉41的自动化挖取工作，并实现了椰肉41与椰壳42的自动分装，代替了人工挖取和分装椰肉41的操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于图像识别的自适应椰肉切割设备，包括设备机架，其特征在于，所述设备机架上安装有一环形传送带，所述环形传送带上均布安装有若干个夹持杯，每一所述夹持杯上均安装有一用于对椰子进行夹紧固定的夹持装置，所述环形传送带的内侧设置有一用于释放所述夹持杯内被夹持椰子的触发机构，所述环形传送带的上方设置有若干个图像识别模块，每一所述图像识别模块的一侧均设置有一椰肉挖取装置，所述环形传送带的下方设置有一收集箱，所述收集箱内设有椰肉收集槽和椰壳收集槽，所述椰壳收集槽的位置与所述触发机构的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，每一所述椰肉挖取装置均包括一挖刀安装杆，每一所述挖刀安装杆的下端部均安装有一用于对椰肉进行挖取的挖刀，每相邻两所述挖刀之间的间距与相邻两所述夹持杯之间的间距相同，每一所述挖刀安装杆均通过位置调节机构安装于一安装架上，每一所述安装架均固定于所述设备机架上。

3.根据权利要求2所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，每一所述位置调节机构均包括一旋转固定件，每一所述旋转固定件的一端均转动安装于一固定柱上，每一所述固定柱均沿竖向固定安装于对应所述安装架上，每一所述旋转固定件的另一端均安装有一旋转电机，每一所述旋转电机的电机轴上均固定安装有一主动齿轮，每一所述固定柱上均固定安装有一固定齿轮，每一所述固定齿轮均与对应所述主动齿轮相啮合，每一所述旋转固定件的底部均通过直线滑台滑动安装有一滑座，每一所述滑座均沿所述固定齿轮的径向滑动，每一所述滑座上均固定有一电动推杆，每一所述挖刀安装杆的上端部均与所述电动推杆的伸缩推杆固定连接。

4.根据权利要求3所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，每一所述图像识别模块均包括一光学相机，每一所述光学相机均设置于所述环形传送带的上方，每一所述光学相机均固定安装于对应所述固定柱上。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，所述触发机构包括固定于所述设备机架上的阶梯触发板，所述阶梯触发板包括水平设置的第一板段和第二板段，沿所述夹持杯的输送方向，所述第一板段设置于所述第二板段的前侧，所述第一板段位于所述第二板段的上方，所述第一板段与第二板段之间共同设置有一用于进行平滑过渡的过渡板段。

6.根据权利要求1所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，每一所述夹持装置均包括至少三个设置于所述夹持杯外侧的夹持座，每一所述夹持杯的侧壁上均设有至少三个夹持开口，所述夹持开口的数量和位置与所述夹持座的数量和位置一一对应，每一所述夹持座均通过对应所述夹持开口伸入所述夹持杯内，每一所述夹持座与所述夹持杯之间均共同铰接有一张紧大臂，每一所述夹持杯的下方均设置有一滑动架，每一所述滑动架均沿所述夹持杯轴向滑动安装于所述夹持杯上，每一所述滑动架与所述夹持杯之间均共同安装有张紧弹簧，每一所述张紧大臂与所述滑动架之间均共同铰接有一张紧小臂。

7.根据权利要求6所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，每一所述夹持座上均设置有至少一个单向轴筒，每一所述单向轴筒均旋转安装于一安装轴上，每一所述安装轴均固定安装于对应所述夹持座上，每一所述安装轴上均固定有一棘片座，每一所述棘片座的侧壁上均固定有若干个棘片，每一所述单向轴筒的内壁上均设有若干个单向棘齿，每一所述棘片均与所述单向棘齿相啮合。

8.根据权利要求6所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，每一所述夹持杯的底部均通过中心固定杆固定连接有一固定中板，每一所述张紧大臂远离所述夹持座的一端均铰接安装于所述固定中板上；

每一所述滑动架均包括平行于所述固定中板的张紧上板和触发底板，每一所述张紧上板均设置于所述夹持杯与固定中板之间，每一所述张紧上板均滑动安装于对应所述中心固定杆上，每一所述张紧小臂远离所述张紧大臂的一端均铰接安装于对应所述张紧上板上，每一所述触发底板均设置于固定中板远离所述夹持杯的一侧，每一所述触发底板均通过连接杆与所述张紧上板固定连接，每一所述张紧弹簧均安装于所述触发底板与固定中板之间。

9.根据权利要求4所述的基于图像识别的自适应椰肉切割设备，其特征在于，每一所述安装架的内壁上均固定安装有灯带。