一种虾线自动去除装置及其使用方法
技术领域
本发明属于机械设计领域，涉及一种虾线自动去除装置及其使用方法。
背景技术
虾是一种即营养又美味的食材，受到许多人的喜爱。而虾线是虾的肠道，可能含有泥沙、细菌以及少量的重金属，影响食用口感的同时，卫生得不到保证。而且虾线呈灰黑色，与白色的虾肉形成鲜明的对比，破坏了虾的美观，影响人们的食欲。然而，为了减少成本，保持虾的完整性，许多餐厅都没有进行虾线去除处理。随着人们对食物品质的追求越来越高，去除虾线会越来越受到重视。
目前，采用手工借助牙签或刀具等辅助工具去除虾线是最主要的方法。但是该方法需要耗费大量的人力，且效率低，不符合智能化的发展要求。现有的技术中也存在一些专门的虾线去除设备。例如授权公告号为CN107960444A的专利，首先利用圆盘切刀在虾的背部划一道口，接着采用清扫滚刷将虾线刷出来。该方法能够利用机械结构实现对虾线进行去除，极大的减少了工人的劳动强度，但是，虾的大小及初始位置不同，有可能导致过切或少切的现象，缺乏可靠的检测手段确保虾线去除干净。授权公告号CN204104649U的专利能够自动去除虾线，但是直接采用钢针将虾线挑出来，很容易将虾线挑断，导致虾线去除不彻底。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种虾线去除装置。本发明基于检测装置、载物系统以及进给系统完成对虾线的自动去除。首先待处理的虾在载物系统上进行定位夹紧，之后在强光的作用下采用拍照识别方法捕捉虾线位置信息，控制器根据位置信息生成刀具轨迹，组合刀具按照轨迹进行开背，之后采用“吸”的方式实现虾线的自动去除。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种虾线自动去除装置，包括检测装置、载物系统以及进给系统。
所述的检测装置包括微型摄像头4、强光灯7以及控制器。所述的微型摄像头4置于夹紧板A3中，用于对虾5进行拍照，之后将照片传送到控制器。所述的强光灯7置于夹紧板B8上，强光灯7和微型摄像头4随夹紧板移动。由于虾肉和虾线13的透光率不同，待处理的虾5在强光灯7的照射下，虾线13的位置更容易被微型摄像头4捕捉。所述控制器与进给系统连接，把传输来的图片处理后生成刀具运动轨迹，进而转化为自动进给系统的动作指令，并发送给进给系统。
所述载物系统包括载物基座11、气动泵10、滑动机构9、环形定位元件6以及夹紧机构，载物系统主要用于虾5的定位。所述的载物基座11可沿X、Y方向进行移动。所述的气动泵10、滑动机构9以及环形定位元件6都安装在载物基座11上。所述的气动泵10带有一个可伸缩的导杆，导杆与滑动机构9相连接，通过气动泵10带动滑动机构9实现X方向移动。所述的滑动机构9上通过弹簧连接有一对电磁铁，通电情况下电磁铁会夹紧虾尾14。所述的环形定位元件6由外壳16、柔性薄膜17以及压力传感器组成，可绕轴线旋转。所述的外壳16侧面有通气孔18，柔性薄膜17与外壳16粘接，压力传感器的压力应变片15置于外壳16与柔性薄膜17之间。当没有放置虾5时，柔性薄膜17处于松弛状态，当传感器感测到虾5的插入时，传感器向空气泵发送信号，空气泵通过通气孔18向环形定位元件6通气，使柔性薄膜17膨胀并夹紧虾头12。所述的夹紧机构由微型气缸以及两个夹紧板A、B组成。所述的夹紧板置于待处理的虾5的两侧，与微型气缸相连，在微型气缸的作用下可以在Y方向上把虾5夹紧。
所述的载物系统在对虾进行定位过程中，存在的主要问题是：1)由于组合刀具2只存在X、Z方向的移动，不存在Y方向的转动，而虾5自然状态通常呈弯曲状，受刀具移动方向的限制，当虾线13与Z方向呈负角度(θ<0)时，无法对虾背进行切割。2)定位时应确保虾5处于直立状态。若虾5处于倾斜会导致之后生成的刀具轨迹在Z方向上产生误差，而且会导致虾5的中心线与刀具不在同一平面。针对以上问题，采用如下定位方案：首先使用者将虾头12插入环形定位元件6中，并转动环形定位元件6使得虾尾14处于滑动元件的两电磁铁之间，停止转动，此时环形定位元件6夹紧虾头12，同时滑动装置通电夹紧虾尾14，当虾头12和虾尾14被夹紧时，气动泵10推动滑动机构9移动，使虾5受到X方向的拉紧力，直到虾5处于绷直状态，从而实现对虾5的矫直，此时虾5处于直立状态，虾5的曲率半径增大，不会出现θ小于零的情况，保证刀具能够按照轨迹进行虾5的开背操作。
所述的进给系统包括接收器、进给机构、组合刀具2、供气装置1以及气压检测装置。所述的接收器与进给机构连接，接收由控制器传来的动作指令控制进给机构移动。所述的进给机构可实现X、Y、Z方向的移动。所述的组合刀具2包括刀柄20、刀片19、导气管22、开关A23、开关B26、压板25、弹簧24。所述的刀片19安装在刀柄20上，用于切开虾背，使虾线13暴露出来，且具有可更换性。所述的刀柄20上设有卡槽，用于刀片19的安装。刀柄20上开有导气孔21，虾线13沿导气孔21被吸出。导气孔21末端与X正方向成锐角，使沿着X方向的分力较大，而Z方向的分力较小，虾线13在被吸出的过程中不易产生拉断现象。此外，导气孔21末端为锥形截面，出口较小，既能增加出口吸力，也便于将刀柄20伸入虾背内。所述的导气管22的两端分别与刀柄20和压板25连接，提供气体流动通道。所述的压板25安装在刀柄20上，当导气孔21末端被堵住时，可以将已经吸入的虾线13夹紧，防止将吸入的虾线13全部吹出后，难以找到虾线13末端重新吸入。所述的压板25上设有通孔，作为气体流动通道。所述的弹簧24与刀柄20和压板25连接，用于压板25夹紧虾线13后的复位。所述的开关A23和开关B26分别控制刀柄20导气孔21和压板25通孔的关闭或开通。所述的供气装置1与组合刀具2相通，可以提供可控的吸力和吹力。正常去除虾线13时，供气装置1提供吸力将虾线13吸入刀柄20。由于虾肉、虾壳等堵塞物27可能使导气管22堵塞。此时，供气装置1提供吹力，使导气孔21疏通。所述的气压检测装置与刀柄20上的导气孔21相连通，可以检测气压，将气压信号传给控制器，控制器控制供气装置1提供吸力或吹力，同时控制开关A23和开关B26的通断。
一种虾线自动去除装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：把待处理的虾5插入环形定位元件6中，然后转动环形定位元件6，使得虾尾14处于滑动机构9上两电磁铁之间，停止转动，此时环形定位元件6夹紧虾头12，同时电磁铁通电夹紧虾尾14。当虾头12和虾尾14被夹紧时，气动泵10推动滑动机构9移动，使虾5受到X方向的拉紧力，直到虾5处于绷直状态，从而实现对虾5的矫直，此时完成虾5的定位过程。
步骤2：控制X方向导轨，使虾5移动至夹紧机构中央，接着夹紧板A3和夹紧板B8在微型气缸的作用下把虾5进行夹紧，完成虾5的夹紧过程。
步骤3：处于夹紧板A3中的强光灯7开启，微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器，控制器根据图片识别虾线13位置，然后设定刀具轨迹(沿着虾线13上轮廓)。之后强光灯7和微型摄像头4关闭。
步骤4：组合刀具2按照步骤3中的刀具轨迹进行运动，同时供气装置1开始工作，提供吸力使得刀具在完成移动时，虾线13被“吸”出，完成虾线13的去除。
步骤5：当刀柄20上的导气孔21堵塞时，气压检测装置检测的气压达到设定值，气压信号发送给控制器，控制开关A23和开关B26同时闭合，组合刀具2停止运动，供气装置1吹气，使压板25将导气孔21内的虾线13夹紧，防止虾线13被吹出。然后开关B26打开，气体从导气孔21上部分经过导气管22，进入压板25上的通孔，最后进入导气管22末端，通过吹气，将堵在导气管22的堵塞物27吹走，使导气管22畅通。然后开关A23打开，开关B26闭合，在弹簧24的作用下使压板25复位。然后重新执行进行步骤4的操作。
步骤6：处于夹紧板A3的强光灯7再次开启，微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器，控制器识别虾线13是否完全清除，若完全清除则进行下一个虾5的处理，否则重复步骤3至步骤5直到虾线13完成清除。
本发明的有益效果为：
(1)检测装置采用强光照射虾，利用虾肉与虾线的透光率不同，使微型摄像头更容易捕捉到虾线。
(2)利用气体使柔性薄膜膨胀，将虾头夹紧的柔性装夹方式，能够适应不同形状和大小的虾，而且夹紧可靠。
(3)设计刀柄导气孔末端与X正方向的夹角为锐角，使沿着X方向的分力较大，而Z方向的分力较小，虾线在被吸出的过程中不易产生拉断现象。
(4)组合刀具具有防堵塞的功能。当刀柄上的导气孔被堵塞物堵住时，能够自动将堵塞物吹出，使导气管畅通，同时保证虾线不被吹出。
(5)该装置能够自动去除虾线，加工效率高。能够通过识别系统，确定虾线是否去除干净，保证去除虾线的可靠性。
附图说明
图1为本发明整体装置图；
图2为切除角度示意图；(a)为易切到情况(θ>0)；(b)为难切到情况(θ<0)；
图3为虾头夹紧原理示意图；(a)为夹紧前；(b)为夹紧后；
图4为定位示意图；(a)为定位前；(b)为定位后；
图5清除堵塞示意图；其中，(a)为正常去除虾线图；(b)为导气管堵塞图；(c)为采用吹气夹紧虾线图；(d)为清除堵塞物。
图中：1供气装置；2组合刀具；3夹紧板A；4微型摄像头；5虾；6环形定位元件；7强光灯；8夹紧板B；9滑动机构；10气动泵；11载物基座；12虾头；13虾线；14虾尾；15压电应变片；16外壳；17柔性薄膜；18通气孔；19刀片；20刀柄；21导气孔；22导气管；23开关A；24弹簧；25压板；26开关B；27堵塞物。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种虾线自动去除装置，包括检测装置、载物系统以及进给系统。
所述的检测装置包括微型摄像头4、强光灯7以及控制器。所述的微型摄像头4置于夹紧板A3中，强光灯7置于夹紧板B8上，强光灯7和微型摄像头4随夹紧板移动。所述的微型摄像头4对虾5进行拍照，之后将照片传送到控制器。由于虾肉和虾线13的透光率不同，待处理的虾5在强光灯7的照射下，虾线13的位置更容易被微型摄像头4捕捉。所述控制器与进给系统连接，把传输来的图片处理后生成刀具运动轨迹，进而转化为自动进给系统的动作指令，并发送给进给系统。
所述载物系统包括载物基座11、气动泵10、滑动机构9、环形定位元件6以及夹紧机构。所述的载物基座11可沿X、Y方向进行移动。所述的气动泵10、滑动机构9以及环形定位元件6都安装在载物基座11上。所述的气动泵10带有一个可伸缩的导杆，导杆与滑动机构9相连接，通过气动泵10带动滑动机构9实现X方向移动。所述的滑动机构9上通过弹簧连接有一对电磁铁，通电情况下电磁铁会夹紧虾尾14。所述的环形定位元件6由外壳16、柔性薄膜17以及压力传感器组成，可绕轴线旋转。所述的外壳16侧面有通气孔18，柔性薄膜17与外壳16粘接，压力传感器的压力应变片15置于外壳16与柔性薄膜17之间。当没有放置虾5时，柔性薄膜17处于松弛状态，当传感器感测到虾5的插入时，传感器向空气泵发送信号，空气泵通过通气孔18向环形定位元件6通气，使柔性薄膜17膨胀并夹紧虾头12。所述的夹紧机构由微型气缸以及夹紧板组成。所述的夹紧板置于待处理的虾5的两侧，与微型气缸相连，在微型气缸的作用下可以在Y方向上把虾5夹紧。所述的载物系统主要用于虾5的定位，在定位过程中的主要问题是：1、由于组合刀具2只存在X、Z方向的移动，不存在Y方向的转动，而虾5自然状态通常呈弯曲状，受刀具移动方向的限制，当虾线13与Z方向呈负角度(θ<0)时，无法对虾背进行切割。2、定位时应确保虾5处于直立状态。若虾5处于倾斜会导致之后生成的刀具轨迹在Z方向上产生误差，而且会导致虾5的中心线与刀具不在同一平面。针对以上问题，采用如下定位方案：首先使用者将虾头12插入环形定位元件6中，并转动环形定位元件6使得虾尾14处于滑动元件的两电磁铁之间，停止转动，此时环形定位元件6夹紧虾头12，同时滑动装置通电夹紧虾尾14，当虾头12和虾尾14被夹紧时，气动泵10推动滑动机构9移动，使虾5受到X方向的拉紧力，直到虾5处于绷直状态，从而实现对虾5的矫直，此时虾5处于直立状态，虾5的曲率半径增大，不会出现θ小于零的情况，保证刀具能够按照轨迹进行虾5的开背操作。
所述的进给系统包括接收器、进给机构、组合刀具2、供气装置1以及气压检测装置。所述的接收器与进给机构连接，接收由控制器传来的动作指令控制进给机构移动。所述的进给机构可实现X、Y、Z方向的移动。所述的组合刀具2由刀柄20、刀片19、导气管22、开关A23、开关B26、压板25、弹簧24组成。所述的刀片19安装在刀柄20上，用于切开虾背，使虾线13暴露出来，且具有可更换性。所述的刀柄20上设有卡槽，用于刀片19的安装。刀柄20上开有导气孔21，虾线13沿导气孔21被吸出。导气孔21末端与X正方向成锐角，使沿着X方向的分力较大，而Z方向的分力较小，虾线13在被吸出的过程中不易产生拉断现象。此外，导气孔21末端为锥形截面，出口较小，既能增加出口吸力，也便于将刀柄20伸入虾背内。所述的导气管22的两端分别与刀柄20和压板25连接，提供气体流动通道。所述的压板25安装在刀柄20上，当导气孔21末端被堵住时，可以将已经吸入的虾线13夹紧，防止将吸入的虾线13全部吹出后，难以找到虾线13末端重新吸入。所述的压板25上设有通孔，作为气体流动通道。所述的弹簧24与刀柄20和压板25连接，用于压板25夹紧虾线13后的复位。所述的开关A23和开关B26分别控制刀柄20导气孔21和压板25通孔的关闭或开通。所述的供气装置1与组合刀具2相通，可以提供可控的吸力和吹力。正常去除虾线13时，供气装置1提供吸力将虾线13吸入刀柄20。由于虾肉、虾壳等堵塞物27可能使导气管22堵塞。此时，供气装置1提供吹力，使导气孔21疏通。所述的气压检测装置与刀柄20上的导气孔21相连通，可以检测气压，将气压信号传给控制器，控制器控制供气装置1提供吸力或吹力，同时控制开关A23和开关B26的通断。
一种虾线自动去除装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：把待处理的虾5插入环形定位元件6中，并夹紧虾头12。然后转动环形定位元件6，使得虾尾14处于滑动机构9上两电磁铁之间，同时电磁铁通电夹紧虾尾14。之后气动泵10推动滑动机构9移动，使虾5受到X方向的拉紧力，直到虾5处于绷直状态，从而实现对虾5的矫直，此时完成虾5的定位过程；
步骤2：控制X方向导轨，使虾5移动至夹紧机构中央，接着夹紧板A3和夹紧板B8在微型气缸的作用下把虾5进行夹紧，完成虾5的夹紧过程。
步骤3：处于夹紧板A3中的强光灯7开启，微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器，控制器根据图片识别虾线13位置，然后设定刀具轨迹(沿着虾线13上轮廓)。之后强光灯7和微型摄像头4关闭。
步骤4：组合刀具2按照步骤3中的刀具轨迹进行运动，同时供气装置1开始工作，提供吸力使得刀具在完成移动时，虾线13被“吸”出，完成虾线13的去除。
步骤5：当刀柄20上的导气孔21堵塞时，气压检测装置检测的气压达到设定值，气压信号发送给控制器，控制开关A23和开关B26同时闭合，组合刀具2停止运动，供气装置1吹气，使压板25将导气孔21内的虾线13夹紧，防止虾线13被吹出。然后开关B26打开，气体从导气孔21上部分经过导气管22，进入压板25上的通孔，最后进入导气管22末端，通过吹气，将堵在导气管22的堵塞物27吹走，使导气管22畅通。然后开关A23打开，开关B26闭合，在弹簧24的作用下使压板25复位。然后重新执行进行步骤4的操作。
步骤6：处于夹紧板A3的强光灯7再次开启，微型摄像头4进行拍照并把照片传送给控制器，控制器识别虾线13是否完全清除，若完全清除则进行下一个虾5的处理，否则重复步骤3至步骤5直到虾线13完成清除。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
