一种牲畜胴体表皮激光灼刻装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种牲畜胴体表皮激光灼刻装置及控制方法，属于食品安全溯源技术领域。
背景技术
目前在屠宰后的畜禽胴体体表上标识印记，主要是采用加盖图章的方法，这种方式不美观，对畜禽胴体体表污染严重，影响产品的流通。所加盖的标记只能是简单重复的信息，不能随每一个个体变换信息内容。这样的标记不能真实的反映出被屠宰畜禽胴体信息。
为了防止上面的问题，现有市场上推出了针对猪肉胴体表皮灼刻的激光设备和激光灼刻方法。图1为现有技术中猪肉胴体的悬挂方法。在生猪屠宰线上，链条驱动滚轮1沿轨道2行进，在滚轮1的轴4上，安装有挂钩5，挂钩垂直向下，在挂钩末端对称的钩子上悬挂有猪肉胴体二分体3。猪肉胴体二分体3在自然悬垂的状态下，表皮向外，剖分面相对。
图2为另一种猪肉胴体二分体悬挂方法示意图。链条7驱动滚轮1沿轨道2行进方向8行进，在滚轮1的轴上，安装有挂钩5，挂钩5垂直向下，在挂钩末端对称的钩子上悬挂有猪肉胴体二分体6，猪肉胴体二分体6的表皮均同向向外。在猪肉胴体二分体6的表皮外侧，分别设置有三个激光灼刻镜头，包括上部灼刻镜头20，中部灼刻镜头21和下部灼刻镜头22，猪肉胴体二分体6的背面设置有挡板9，用于稳定保持猪肉胴体二分体6的姿态，同时方便激光灼刻镜头在猪肉胴体表皮上灼刻相应的标识，同时遮挡误发射的激光不对外造成伤害。挡板9与猪肉胴体的接触部分可以是设置在挡板9上的滚轮或者传动皮带。
图3为一种激光灼刻打标设备布置方式示意图，主要针对图1所示的猪肉胴体的悬挂方法。链条驱动滚轮1沿轨道2行进，在滚轮1的轴4上，安装有挂钩5，挂钩5垂直向下，在挂钩末端对称的钩子上悬挂有猪肉胴体二分体3。在猪肉胴体二分体3的旁边，对称设置有三个激光灼刻镜头，包括上部灼刻镜头10，中部灼刻镜头11和下部灼刻镜头12，猪肉胴体二分体的中间设置有分离稳定部件6，用于将猪肉胴体二分体分开且稳定放置，方便激光灼刻操作。
图4为另一种激光灼刻打标设备布置方式示意图，主要针对图2所示的猪肉胴体的悬挂方法。在工位40上，挂钩横梁31分别挂着猪肉胴体二分体30和32，其表皮33反向向外，挂钩横梁31垂直于产线的前进方向39；在工位41上，挂钩横梁31转向到平行于产线的前进方向39，猪肉胴体二分体跟随转动；在工位42和43上，挡板50和激光灼刻操作平台34分列产线两侧，在激光灼刻操作平台34上，设置有激光灼刻打标设备35，36，37，以及38，挡板50用于稳定保持猪肉胴体二分体的姿态，方便激光灼刻同时保证激光误发时安全。在激光操作平台上，可以按照一次停留一头两片二分体进行激光灼刻打标，也可以一次停留2头4片二分体进行激光灼刻打标，前者生产效率低，后者生产效率高，根据实际产线生产需要进行配置。激光灼刻打标完成后，在沿产线前进方向39的前进过程中，挂钩横梁31和猪肉胴体二分体的姿态将恢复到正常方位。
但是，上述两种激光灼刻设备打标时，猪肉胴体二分体3必须静止才能打标，而屠宰生产线是连续运行的，安装该设备必须另外加装轨道才能完成打标，在打标工位，先将挂钩5从屠宰生产线上移到新设的打标轨道上，当挂钩5在打标轨道上运行到打标位置后，打标轨道停止，激光灼刻设备开始打标，打标完成后打标轨道启动，带着挂钩5至屠宰生产线。
发明内容
本发明的目的是提供一种牲畜胴体表皮激光灼刻装置及控制方法，在打标过程，激光灼刻装置跟随屠宰生产线运动并在运动中完成打标，生产线不需要停止也不需要加装轨道，简化激光灼刻装置的安装布置，方便以激光灼刻标识为核心的牲畜肉类食品安全溯源系统的推广应用。
为了完成上述发明目的，本发明提供一种牲畜胴体表皮激光灼刻装置，所述装置包括，激光打标头驱动单元，牲畜胴体二分体跟踪定位单元以及牲畜胴体二分体姿态稳定单元；所述激光打标头驱动单元根据所述牲畜胴体二分体跟踪定位单元确定的牲畜胴体二分体的运动速度以及规划的打标位置，驱动固定在所述激光打标头驱动单元上的激光打标头运动至所述打标位置且跟随所述牲畜胴体二分体的运动直至对所述牲畜胴体表皮的激光灼刻打标完成；所述牲畜胴体二分体姿态稳定单元在所述激光灼刻打标过程中限制所述牲畜胴体二分体除沿生产线前进方向的运动的其他运动。
更进一步，所述牲畜胴体二分体姿态稳定单元包括与生产线运行速度同步的输送带，所述牲畜胴体二分体倚靠在所述输送带上。
更进一步，所述牲畜胴体二分体表皮方向反向向外，所述牲畜胴体二分体姿态稳定单元设置于所述牲畜胴体二分体的内侧。
更进一步，所述牲畜胴体二分体表皮方向反向向外，所述牲畜胴体二分体姿态稳定单元设置于所述牲畜胴体二分体的外侧。
更进一步，所述牲畜胴体二分体表皮方向同向向外，所述牲畜胴体二分体姿态稳定单元设置于所述牲畜胴体二分体的内侧。
更进一步，所述牲畜胴体二分体表皮方向同向向外，所述牲畜胴体二分体姿态稳定单元设置于所述牲畜胴体二分体的外侧。
更进一步，所述激光打标头驱动单元还包括激光打标头固定板，所述激光打标头固定板上设置有复数个激光打标头。
更进一步，所述激光打标头驱动单元为机械臂，所述机械臂为1至6轴机械臂中的任意一种。
更进一步，所述牲畜胴体二分体跟踪定位单元为视觉定位单元。
本发明还提供一种牲畜胴体表皮激光灼刻控制方法，所述方法包括，检测牲畜胴体二分体行进至初始打标位，激光打标头驱动单元驱动激光打标头跟踪并同步上所述牲畜胴体二分体的运行轨迹，然后所述激光打标头启动打标直至打标完成，所述激光打标头驱动单元驱动所述激光打标头返回初始打标位。
采用本发明的技术方案后，在打标过程，激光灼刻装置跟随屠宰生产线运动并在运动中完成打标，生产线不需要停止也不需要加装轨道，简化激光灼刻装置的安装布置，方便以激光灼刻标识为核心的牲畜肉类食品安全溯源系统的推广应用。
附图说明
图1为现有技术中猪肉胴体的悬挂方法；
图2为另一种猪肉胴体二分体悬挂方法示意图；
图3为一种激光灼刻打标设备布置方式示意图；
图4为另一种激光灼刻打标设备布置方式示意图；
图5为本发明的系统布置图；
图6为猪肉胴体姿态稳定装置机构示意图；
图7为猪肉胴体姿态稳定装置的工作示意图；
图8为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式一；
图9为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式二；
图10为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式三；
图11为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式四；
图12为本发明的激光灼刻打标流程图。
具体实施方式
下面结合附图来详细说明本发明的实施方式。
图5为本发明的系统布置图。在工位80上，挂钩横梁31分别挂着猪肉胴体二分体30和32，其表皮33反向向外，挂钩横梁31垂直于屠宰生产线的前进方向39。从工位81开始到工位82为激光灼刻工作区，在激光灼刻工作区的生产线两侧，分别布置有机械臂66和63、视觉定位装置72和71；在机械臂66和63的头部，分别设置有激光打标头67和62，当挂钩横梁31带着猪肉二分体到达工位81时，机械臂66带着激光打标头67，以及机械臂63带着激光打标头62分别开始对猪肉表皮33进行激光灼刻打标。在激光灼刻工作区内侧中轴线附近，还分别布置有猪肉胴体姿态稳定装置65和64，其用于在猪肉胴体二分体沿生产线前进时防止猪肉摆动并稳定姿态，保证打标效果。视觉定位装置72和71用于对猪肉胴体二分体进行跟踪定位，并实时输出猪肉位置到机械臂66和63，机械臂66和63 根据该位置信息进行位置调整，保持与表皮33的相对位置固定。视觉定位装置72和71可以是单目视觉定位，或者双目视觉定位，或者结构光视觉定位。屠宰生产线速度检测装置60实时检测屠宰生产线的线速度。
当猪肉胴体二分体30和32前进到工位81时，首先视觉定位装置72和71对猪肉胴体二分体30和32进行预扫描，规划激光灼刻的位置，机械臂66和63分别驱动激光打标头67和62运行至工位81，然后根据预扫描规划的激光灼刻位置以及生产线运动速度，机械臂66和63分别驱动激光打标头67和62到达规划激光灼刻的位置并同步上产线的前进速度，激光打标头67和62在猪肉表皮33上开始激光灼刻，同时，机械臂66和63根据视觉定位装置72和71实时确定的位置驱动激光打标头67和62跟着生产线同步运动。运行至工位82时，打标结束，猪肉胴体二分体30和32继续沿轨道前行至下一工位83，同时，机械臂66和63驱动激光打标头67和62又回到工位81，准备为下一片猪肉二分体进行激光灼刻打标。
图6为猪肉胴体姿态稳定装置机构示意图。猪肉胴体姿态稳定装置65和64的作用在于在猪肉胴体二分体沿生产线前进时防止猪肉摆动并稳定姿态，保证打标时二分体的运动状态稳定。猪肉胴体姿态稳定装置65包括主动辊652，主动辊驱动电机651，履带653以及从动辊654。
图7为猪肉胴体姿态稳定装置的工作示意图。主动辊驱动电机651在电机速度控制模块657的控制下转动，带动主动辊652、履带653和655以及从动辊654运动。猪肉胴体二分体30靠在履带653和655上面，其表皮上中下位置各打一个标记656。电机速度控制模块657实时获取屠宰生产线的线速度，并以此调节主动辊驱动电机651的转速，使履带653和655的线速度与屠宰生产线的线速度一致，这样，猪肉胴体二分体30的屠宰生产线挂钩牵引速度与下部履带653和655的传输速度保持一致，其姿态可以相对保持，另外，由于倚靠在履带653和655上，猪肉胴体二分体30的晃动也明显减轻。
图8为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式一。猪肉胴体二分体30和32表皮反向向外，稳定装置64和65置于猪肉胴体二分体30和32的内侧，机械臂66和63分别驱动激光打标头固定板69和68，激光打标头固定板69和68上分别设置有3个激光打标头67和62。激光打标头固定板69和68可以为钢板或者弹簧板，激光打标头67和62根据牲畜胴体二分体打标数量可以设置1个，2个，3个或者多个。激光打标头67和62可以固定或者铰接在激光打标头固定板69和68上。
图9为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式二。猪肉胴体二分体30和32表皮反向向外，稳定装置64和65置于猪肉胴体二分体30和32的外侧，机械臂66和63分别驱动激光打标头固定板69和68，激光打标头固定板69和68上分别设置有3个激光打标头67和62。激光打标头固定板69和68可以为钢板或者弹簧板，激光打标头67和62根据牲畜胴体二分体打标数量可以设置1个，2个，3个或者多个。激光打标头67和62可以固定或者铰接在激光打标头固定板69和68上。
图10为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式三。猪肉胴体二分体30和32表皮同向向外，稳定装置65置于猪肉胴体二分体30和32的外侧，机械臂66和63分别驱动激光打标头固定板69和68，激光打标头固定板69和68上分别设置有3个激光打标头67和62。激光打标头固定板69和68可以为钢板或者弹簧板，激光打标头67和62根据牲畜胴体二分体打标数量可以设置1个，2个，3个或者多个。激光打标头67和62可以固定或者铰接在激光打标头固定板69和68上。主动辊652由电机驱动，带动主动辊652、履带653和655以及从动辊654运动。
图11为本发明稳定装置设置和猪肉胴体二分体布置方式四。猪肉胴体二分体30和32表皮同向向外，稳定装置65置于猪肉胴体二分体30和32的内侧，机械臂66和63分别驱动激光打标头固定板69和68，激光打标头固定板69和68上分别设置有3个激光打标头67和62。激光打标头固定板69和68可以为钢板或者弹簧板，激光打标头67和62根据牲畜胴体二分体打标数量可以设置1个，2个，3个或者多个。激光打标头67和62可以固定或者铰接在激光打标头固定板69和68上。
图12为本发明的激光灼刻打标流程图。首先系统检测牲畜胴体二分体行进至初始打标位，然后机构如机械臂66和63驱动分别驱动激光打标头固定板69和68，带动固定在激光打标头固定板69和68上的3个激光打标头67和62，跟踪并同步上牲畜胴体二分体的运行轨迹后启动激光打标。打标结束后机构驱动激光打标头返回初始打标位准备下一次打标。因为牲畜胴体二分体随着生产线运动，开始打标之前，激光头从静止开始加速，当跟踪上牲畜胴体二分体并对准打标位置，而且激光头的运动速度与牲畜胴体二分体的运动速度一致后才启动打标，这样保证后续打标工况稳定。
前面提到激光打标头驱动机构为机械臂，根据屠宰生产线的实际情况，不考虑摆动、抖动以及晃动，牲畜胴体二分体为沿屠宰生产线的匀速直线运动，机械臂可以为一轴的气缸或者皮带驱动的滑块即可完成打标。考虑到牲畜胴体二分体的高度不一样，打标位置可能需要上下调整，机械臂可以为两轴机构，即沿生产线的运动和沿垂直方向的升降运动，相对应的机构可以为十字滑块机构，激光打标头固定板可以固定在滑块上。考虑到牲畜胴体二分体的晃动以及实际生产线的安装位置，机械臂可以为3轴、4轴、5轴、甚至6轴的标准机械手。
前面提到的猪肉胴体姿态稳定装置除了履带外，还可以是输送皮带，这些可以保持猪肉胴体二分体的上下部分的线速度同步。还有一种简易的方式是食品级不锈钢钢管或者钢板，其可以限制猪肉胴体的摆动或者晃动，但由于上下部分速度不同步，其姿态会有一定程度的倾斜，但相对稳定，也可以进行激光灼刻打标。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
