一种甲鱼生鲜自动化加工设备及加工方法
技术领域
本发明涉及生鲜加工设备领域，特别涉及一种甲鱼生鲜自动化加工设备及加工方法。
背景技术
甲鱼宰杀自动化加工设备极为缺乏，人工宰杀成本高且效率低下。一方面，甲鱼的头部会缩进甲鱼壳内，难以宰杀，而且容易被甲鱼咬伤，人工宰杀的处理速度慢；另一方面，甲鱼宰杀后的内脏很难处理，无法保证每一只甲鱼内脏处理的干净程度控制在一个很小的范围内，直接影响甲鱼的后续保鲜工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种效率高、成本低的甲鱼生鲜自动化加工设备及加工方法，可以对不同大小的甲鱼进行宰杀，而且精准去除甲鱼内脏，有利于后续的保鲜工作。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种甲鱼生鲜自动化加工设备，包括挤压机构1、夹持机构3、第一传送机构4、第二传送机构13、柔性仿龟头形夹头机构14和控制系统；挤压机构1 位于第一传送机构4的正上方，可以通过电机控制进行上下移动，挤压机构1 上安装有压力传感器，挤压机构1的正前方安装有摄像头22；夹持机构3可以在第一传送机构4和第二传送机构13上进行移动；第一传送机构4的一侧安装有柔性仿龟头形夹头机构14，柔性仿龟头形夹头机构14的上方为三角断头刀刃15；第一传送机构4与第二传送机构13之间设置有恒温水箱5；第二传送机构13的上方有圆筒滚刷12，第二传送机构13的中部依次安装有纵向圆锯刀11、横向直锯刀具8和仿鹰爪钩子10，纵向圆锯刀11固定连接在纵向圆锯托起器6 上，横向直锯刀具8固定连接在横向直锯托起器7上，横向直锯轨道槽16固定在第二传送机构13的下方并紧贴着第二传送机构13，横向直锯刀具8可以在横向直锯轨道槽16上移动；仿鹰爪钩子10设置在第二传送机构13的中间正下方。
夹持机构3包括压爪17、压爪竖直导轨18、压爪水平导轨20和中部镂空底盘19；中部镂空底盘19的中间为底盘的方形通孔21，底盘的方形通孔21 和中部镂空底盘19的四个边角对应位置设置有4根压爪水平导轨20；压爪水平导轨20的上方安装有压爪竖直导轨18，压爪竖直导轨18可以旋转且可以在压爪水平导轨20上进行水平方向移动；压爪竖直导轨18上安装有压爪17，压爪17可以在压爪竖直导轨18上进行竖直方向移动，夹持机构3上的压爪竖直导轨18上安装有测距传感器。
纵向圆锯刀11由纵向圆锯刀刃24和纵向圆锯刀脊25构成。不进行切割时，纵向圆锯刀11处于第二传送机构13中间部位的正下方，其距离保证不与夹持机构3发生碰撞；当控制系统控制其动作时，纵向圆锯托起器6将纵向圆锯刀 11顶起，同时纵向圆锯刀11进行高速旋转，实现利用纵向圆锯刀刃24切入和利用有一定宽的纵向圆锯刀脊25，将甲鱼割开一定宽度的切口，便于后续内脏的处理。
横向直锯刀具8由横向圆锯刀刃26、横向刀具刀脊27和横向刀具方形刀柄28构成。横向直锯刀具8处于纵向圆锯刀11的前方和第二传送机构13中间部位的正下方，其距离保证不与夹持机构3发生碰撞，横向刀具方形刀柄28卡入下方的横向直锯托起器7，切割时由横向直锯托起器7向上顶起并拖着横向直锯刀具8沿着横向直锯轨道槽16运动完成切割，实现利用横向圆锯刀刃26切入和利用有一定宽的横向刀具刀脊27，将甲鱼割开一定宽度的切口，便于后续内脏的处理。
仿鹰爪钩子10在不动作时处于第二传送机构13的中间正下方，当控制系统控制仿鹰爪钩子10抓取甲鱼2的内脏时，仿鹰爪钩子10向上移动将钩子伸入甲鱼2的腹腔内抓取甲鱼内脏。
喷水口9包括相互连接的第一喷水管29和第二喷水管30，安装在仿鹰爪钩子10的正前方和第二传送机构13的中间正下方，不动作时保证不与夹持装置3发生碰撞，在去除残留物时其自身会有顶起进入甲鱼2的腹腔内和旋转喷水动作。
第二传送机构13为间歇式运动，每运动一次，都会将甲鱼送入下一道工序，其位移距离就是每道工序之间的安装距离，可以根据实际情况设置。
甲鱼生鲜自动化加工设备中有9个传感器；其中，夹持机构3上有一个测距传感器，用于测量甲鱼大小的数据，便于后续十字切部分；挤压机构1有一个压力传感器，用于控制挤压机构1以免压力太大；恒温水箱5有一个温度感应器，用于控制水箱的水温保持在80～90℃左右；挤压机构1的前方有一个视觉传感器即摄像头22，用于识别甲鱼头部的纹理数据；圆筒滚刷12后方有一个光传感器，用于控制圆筒滚刷12动作；纵向圆锯刀11的后方有一个光电传感器，用于控制纵向圆锯托起器6的动作；横向直锯刀具8的后方有一个光传感器，用于控制横向直锯托起器7的动作；仿鹰爪钩子10后方有一个光电传感器，用于控制仿鹰爪钩子10的动作，在第一喷水管29和第二喷水管30后方有一个光电传感器，控制激发第一喷水管29和第二喷水管30的喷水清洗去污；第二喷水管30中有一个温度传感器，用于控制冲洗水的温度，避免冲洗水温过低或者过高。
甲鱼生鲜自动化加工方法，是采用上述的甲鱼生鲜自动化加工设备，包括下述步骤：
(1)去除甲鱼头部：把甲鱼2放入夹持机构3中，然后夹持机构3上的4 个压爪17沿着压爪竖直导轨18运动，同时压爪竖直导轨18旋转并沿着压爪水平导轨20移动至适当位置，刚好将甲鱼2卡在夹持机构3的中部镂空底盘19 上；夹持机构3随着第一传送机构4移动到挤压机构1的正下方，挤压机构1 缓慢下降，挤压甲鱼2使其伸出头部，通过摄像头22及其视觉方法来检测甲鱼头部23的伸出长度；然后柔性仿龟头形夹头机构14夹套住甲鱼头部23进行拉伸一定距离，使甲鱼头部23处于三角断头刀刃15的正下方，然后三角断头刀刃15快速下降割断甲鱼头部23，同时进行控血操作；
(2)去除甲鱼背部壳上的体衣：将去除头部的甲鱼2连同夹持机构3放入恒温水箱5中进行高温热水浸泡2～3分钟，然后进入第二传送机构13；随第二传送机构12运动到圆筒滚刷12的下方，圆筒滚刷12放下，夹持机构3的四个压爪17旋转移开，圆筒滚刷12开始动作将甲鱼背上的体衣去除；
(3)对甲鱼腹部进行切口：将去除体衣的甲鱼2随着夹持机构3向前移动，先通过纵向圆锯刀11进行纵向切割，然后通过横向直锯刀具11进行横向切割，形成十字状的切口；
(4)去除内脏以及清洗：进行十字切后的甲鱼2随着夹持机构3向前移动至仿鹰爪钩子10，仿鹰爪钩子10将甲鱼2的内脏掏出，然后甲鱼2随着夹持机构3向前移动至喷水口9正上方，第一喷水管29和第二喷水管30向上运行至甲鱼腹腔内部，第一喷水管29和第二喷水管30分别喷射较高压力与较高温度的水柱，脱除内脏和清理甲鱼内部；然后进入后续的打包工艺。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明的自动化程度较高，有效减少宰杀甲鱼所需的人力，提高产品的品质和一致性，实现无菌化生产。
(2)本发明的甲鱼宰杀质量高，可以大批量宰杀甲鱼。
附图说明
图1为甲鱼生鲜自动化加工的流程图。
图2为甲鱼生鲜自动化加工设备的结构示意图。
图3为第二传送机构的结构示意图。
图4为夹持机构的结构示意图。
图5:(a)为甲鱼头部切除示意图；(b)为三角断头刀刃刀具的正视图； (c)为三角断头刀刃刀具的俯视图。
图6为纵向圆锯割刀的结构示意图。
图7为横向圆锯割刀的结构示意图。
图8为仿鹰爪钩子的三维结构示意图。
图9为喷水去污机构的结构示意图。
图10为甲鱼宰杀过程的流程图。
1、挤压机构；2、甲鱼；3、夹持机构；4、第一传送机构；5、恒温水箱； 6、纵向圆锯托起器；7、横向直锯托起器、；8、横向直锯刀具；9、喷水口； 10、仿鹰爪钩子；11、纵向圆锯刀；12、圆筒滚刷；13、第二传送机构；14、柔性仿龟头形夹头机构；15、三角断头刀刃；16、横向直锯轨道槽；17、压爪； 18、压爪竖直导轨；19、中部镂空底盘；20、压爪水平导轨；21、底盘的方形通孔；22、摄像头；23、甲鱼头部；24、纵向圆锯刀刃；25、纵向圆锯刀脊； 26、横向刀具刀刃；27、横向刀具刀脊；28、横向刀具方形刀柄；29、第一喷水管；30、第二喷水管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种甲鱼生鲜自动化加工设备，如图2所示，包括挤压机构1、夹持机构3、第一传送机构4、第二传送机构13、柔性仿龟头形夹头机构14和控制系统；挤压机构1位于第一传送机构4的正上方，可以通过电机控制进行上下移动，挤压机构1上安装有压力传感器，挤压机构1的正前方安装有摄像头22；夹持机构3可以在第一传送机构4和第二传送机构13上进行移动；如图3所示，第一传送机构4的一侧安装有柔性仿龟头形夹头机构14，柔性仿龟头形夹头机构14 的上方为三角断头刀刃15，如图5所示；第一传送机构4与第二传送机构13 之间设置有恒温水箱5；第二传送机构13的上方有圆筒滚刷12，第二传送机构 13的中部依次安装有纵向圆锯刀11、横向直锯刀具8和仿鹰爪钩子10，纵向圆锯刀11固定连接在纵向圆锯托起器6上，横向直锯刀具8固定连接在横向直锯托起器7上，横向直锯轨道槽16固定在第二传送机构13的下方并紧贴着第二传送机构13，横向直锯刀具8可以在横向直锯轨道槽16上移动；仿鹰爪钩子10设置在第二传送机构13的中间正下方。如图4所示，夹持机构3包括压爪17、压爪竖直导轨18、压爪水平导轨20和中部镂空底盘19；中部镂空底盘 19的中间为底盘的方形通孔21，底盘的方形通孔21和中部镂空底盘19的四个边角对应位置设置有4根压爪水平导轨20；压爪水平导轨20的上方安装有压爪竖直导轨18，压爪竖直导轨18可以旋转且可以在压爪水平导轨20上进行水平方向移动；压爪竖直导轨18上安装有压爪17，压爪17可以在压爪竖直导轨18上进行竖直方向移动，夹持机构3上的压爪竖直导轨18上安装有测距传感器。纵向圆锯刀11由纵向圆锯刀刃24和纵向圆锯刀脊25构成，如图6所示。不进行切割时，纵向圆锯刀11处于第二传送机构13中间部位的正下方，其距离保证不与夹持机构3发生碰撞；当控制系统控制其动作时，纵向圆锯托起器6 将纵向圆锯刀11顶起，同时纵向圆锯刀11进行高速旋转，实现利用纵向圆锯刀刃24切入和利用有一定宽的纵向圆锯刀脊25，将甲鱼割开一定宽度的切口，便于后续内脏的处理。横向直锯刀具8由横向圆锯刀刃26、横向刀具刀脊27 和横向刀具方形刀柄28构成，如图7所示。横向直锯刀具8处于纵向圆锯刀 11的前方和第二传送机构13中间部位的正下方，其距离保证不与夹持机构3 发生碰撞，通过横向刀具方形刀柄28正好卡入其下方的横向直锯托起器7，切割时由横向直锯托起器7向上顶起并拖着横向直锯刀具8沿着横向直锯轨道槽 16运动完成切割，实现利用纵向圆锯刀刃26切入和利用有一定宽的横向刀具刀脊27，将甲鱼割开一定宽度的切口，便于后续内脏的处理。仿鹰爪钩子10 在不动作时处于第二传送机构13的中间正下方，当控制系统控制仿鹰爪钩子10抓取甲鱼2的内脏时，仿鹰爪钩子10向上移动将爪子伸入甲鱼2的腹腔内抓取甲鱼内脏；第一喷水管29和第二喷水管30分别安装在仿鹰爪钩子10的正前方和第二传送机构13的中间正下方，如图8、图9所示，在去除残留物时其自身会有顶起进入甲鱼2的腹腔内和旋转喷水动作。第二传送机构13的传送部分有两条传送带采取平行运动，如图3所示。第二传送机构13为间歇式运动，每运动一次，都会将甲鱼送入下一道工序，其位移距离就是每道工序之间的安装距离，可以根据实际情况设置。
甲鱼生鲜自动化加工方法，是采用上述的甲鱼生鲜自动化加工设备，如图1、图10所示，包括下述步骤：
(1)去除甲鱼头部：除去甲鱼头部的操作如图5所示。甲鱼的头部类似于三角状且没有食用价值，但是甲鱼的脖子是可以食用的，若直接从脖子部分去除将会造成巨大的浪费，因此设计出了如图5所示的机构来完成切割操作，其结构包含用于夹住甲鱼头部的柔性仿龟头形夹头机构14、用于识别切割点的摄像头22和用于切割甲鱼头部的三角断头刀刃15。由于甲鱼头部会伸缩，不便于断头切割，所以需要几个机构配合使用，使甲鱼头部在三角断头刀刃15切割时处于伸长状态。具体操作时，把甲鱼2放入夹持机构3中，然后夹持机构3 上的4个压爪17沿着压爪竖直导轨18运动，同时压爪竖直导轨18旋转并沿着压爪水平导轨20移动至适当位置，刚好将甲鱼2卡在夹持机构3的中部镂空底盘19上，同时可以利用测距传感器测出甲鱼的宽度数据，传入系统方便后续操作即对甲鱼腹部进行切口。夹持机构3随着第一传送机构4移动到挤压机构1 的正下方，挤压机构1缓慢下降，挤压甲鱼2使其伸出头部，通过摄像头22及其视觉方法来检测甲鱼头部23的伸出长度；然后柔性仿龟头形夹头机构14夹套住甲鱼头部23进行拉伸一定距离，使甲鱼头部23处于三角断头刀刃15的正下方，然后三角断头刀刃15快速下降割断甲鱼头部23，同时进行控血操作；
(2)去除甲鱼背部壳上的体衣：在甲鱼背部的壳上有一层透明薄膜，此薄膜不可食用需要除去，用80℃到90℃的恒温水浸泡2到3分钟为最佳，因此将去除头部的甲鱼2连同夹持机构3放入85℃的恒温水箱5中进行高温热水浸泡 2～3分钟，然后进入第二传送机构13；随第二传送机构12运动到圆筒滚刷12 的下方，圆筒滚刷12放下，夹持机构3的四个压爪17旋转移开，圆筒滚刷12 开始动作将甲鱼背上的体衣去除；
(3)对甲鱼腹部进行切口：对甲鱼进行腹部类似十字状的切口，分为两步：第一步，先从甲鱼2的脖子部位直至其尾部，形成一条竖直切口；第二步，从甲鱼2中间右侧部位到中间左侧部位，形成一条横切口。第一步中将去除体衣的甲鱼2随着夹持机构3向前移动，先通过系统在夹持机构3上获取的数据控制纵向圆锯刀11进行纵向切割。虽然甲鱼腹部比其背部较软，但也有一层保护壳，一般的刀具难以在瞬间内切入，因此本发明采用锯齿状圆环形的切刀(如图6所示)即纵向圆锯刀11，其纵向圆锯刀刃24部分高低不一，在高速旋转中可以瞬间切入，同时进行分层次的切割，其高低刀刃可以很好的避免甲鱼内脏的粘连，提高切割效率。通过纵向圆锯托起装置6托住纵向圆锯刀11向甲鱼尾部运动完成切割，切割完后向下运动回到初始位置。第二步中，通过系统在夹持机构3上获取的数据控制横向直锯刀具11进行横向切割，由于走刀方向与传送的运动方向垂直，第一步的切割方法在此处不适用，所以此处采用的是细长型的三角形双刃尖刀(如图7所示)即横向直锯刀具8，并且横向刀具刀脊27稍厚一点，增加其力学性能以防止断刀，其横向刀具方形刀柄28采用长方体结构便于安装与固定。切割时通过横向直锯托起装置7直接将横向直锯刀具8 向上推，直接刺入甲鱼腹部，其细长型的形状可以避免甲鱼内脏的粘连，而且三角形的形状具有稳定结构，在切割过程中稳定性高，不容易将刀具折断和变形。本发明选择双刃的刀具，是因为横向切割时横向直锯托起装置7沿着横向直锯轨道槽16可以来回切割，即在一次循环中可以对两只甲鱼完成切割操作，减少了多余的动作，切割完后形成十字状的切口；
(4)去除内脏以及清洗：进行十字切后甲鱼2随着夹持机构3向前移动至仿鹰爪钩子10，仿鹰爪钩子10将甲鱼2的内脏掏出。仿鹰爪钩子10(如图9) 的外表形似鹰爪，可以实现抓取、放开和旋转动作，此三个动作就可以完整除去内脏。其具体操作如下：
a、由光电传感器信号传入控制系统，然后控制系统发出命令控制仿鹰爪钩子10进行动作准备；
b、仿鹰爪钩子10开始形成动作如图9(a)所示，其类似手指的钩子开始收拢并向上升起，直至接触甲鱼腹部；
c、当仿鹰爪钩子10接触到甲鱼腹部后，再向上顶升一小段距离，同时仿鹰爪钩子10的钩子开始张开如图9(b)所示，完全张开后再继续往上走一段距离以保证仿鹰爪钩子10可以将整个内脏部分抓住；
d、完成上述操作后仿鹰爪钩子10开始收拢并旋转，旋转几周后开始向下运动并带出甲鱼内脏，然后将甲鱼内脏放入专门盛装的容器中；
然后，甲鱼2随着夹持机构3向前移动至喷水口9正上方，本发明采用的喷水装置如图8所示，有两个出水口：一个是仿月牙形细口第二喷水管30，另一个是粗口第一喷水管29，在清洗的过程中将喷水口伸进甲鱼的腹腔中，当水被喷出时，其中第二喷水管30的水柱通过高压将其速度提高到某一数值，可以对有一小部没有清除干净的甲鱼内脏起到切割作用，第一喷水管29的水柱速度较低且水量较大的高温水柱可以对细水柱切断的内脏和污垢起到冲洗的作用，并且这两个喷水口可以360度旋转，对甲鱼的整个腹腔进行去污处理，最终进入后续的打包工艺。
