一種基于視覺的玫瑰花花瓣與花托夾持式自動(dòng)分離裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種基于視覺的玫瑰花花瓣與花托夾持式自動(dòng)分離裝置，屬于農(nóng) 產(chǎn)品加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 食用玫瑰作為食品加工的重要原料之一，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥領(lǐng)域。人們對(duì)于 食用玫瑰所含營養(yǎng)價(jià)值的日益關(guān)注，促使食用玫瑰加工產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。傳統(tǒng)加工方式主要 依靠手工分離，耗時(shí)耗力。隨著農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、機(jī)械化的發(fā)展，針對(duì)食用玫瑰花瓣分離裝置的 研宄日漸關(guān)注，本實(shí)用新型提出一種基于視覺的食用玫瑰花花瓣與花托夾持式自動(dòng)分離裝 置。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：本實(shí)用新型提供一種基于視覺的玫瑰花花瓣與 花托夾持式自動(dòng)分離裝置，用于方便對(duì)不同姿態(tài)的玫瑰花花托的定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同姿態(tài)的 玫瑰花花瓣-花托的自動(dòng)分離，解決了傳統(tǒng)加工分離方式帶來的不便，以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提 高作業(yè)效率，改善生產(chǎn)模式。
[0004] 本實(shí)用新型技術(shù)方案是：一種基于視覺的玫瑰花花瓣與花托夾持式自動(dòng)分離裝 置，包括視覺系統(tǒng)、機(jī)械手和夾持式分離裝置；所述機(jī)械手根據(jù)視覺系統(tǒng)提供的坐標(biāo)夾取玫 瑰花然后把玫瑰花送到夾持式分離裝置進(jìn)行花瓣與花托的分離；
[0005] 所述夾持式分離裝置有左右兩部分，左右兩部分結(jié)構(gòu)完全一樣呈對(duì)稱分布，其中 左邊部分包括機(jī)架8、滑炔基座9、復(fù)位彈簧10、滑塊11、滑塊齒12和滑槽13 ;所述機(jī)架8上 裝有滑炔基座9,滑塊11兩側(cè)設(shè)有滑槽13,滑塊11通過滑槽13安裝于滑炔基座9上，滑塊 11根據(jù)分離過程中機(jī)械手往下拉動(dòng)玫瑰花時(shí)玫瑰花的受力大小沿著滑炔基座9滑動(dòng)，通過 滑動(dòng)滑塊11以適應(yīng)不同形狀尺寸的玫瑰花，左右兩邊的滑塊齒12的夾持力隨機(jī)械手往下 拉動(dòng)玫瑰花時(shí)拉力的變化而變化，從而用于減輕對(duì)花瓣的損傷，復(fù)位彈簧10安裝于滑塊11 末端與滑炔基座9之間，實(shí)現(xiàn)滑塊11的復(fù)位，滑塊11前端設(shè)有滑塊齒12用于實(shí)現(xiàn)對(duì)花瓣 的可靠夾持。
[0006] 所述視覺系統(tǒng)包括攝像頭L、攝像頭F和攝像頭U ;當(dāng)單只玫瑰花在視覺系統(tǒng)可視 的范圍之內(nèi)時(shí)利用三目立體視覺技術(shù)由攝像頭L、攝像頭F、攝像頭U兩兩正交，利用攝像頭 L與攝像頭F組成姿態(tài)判別系統(tǒng)，并與攝像頭U共同組成空間定位系統(tǒng)，再根據(jù)圖像處理原 理，攝像頭L與攝像頭F可分別在玫瑰花的左側(cè)與前方對(duì)其進(jìn)行空間朝向的判別及抓取點(diǎn) 的豎坐標(biāo)定位，攝像頭U則在玫瑰花的上方進(jìn)行抓取點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)定位。
[0007] 所述機(jī)械手包括基座1、腰部2、大臂、小臂5、腕關(guān)節(jié)6和末端執(zhí)行器7 ;腰部2通 過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在基座1上，腰部2能在基座1上轉(zhuǎn)動(dòng)；大臂包括大臂I 3、大臂Π 4,大臂I 3的一端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與腰部2連接，大臂I 3的另一端與大臂Π 4的一端連接，大臂E 4嵌 套在大臂I 3中便于自由伸縮，大臂Π 4的另一端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與小臂5的一端連接，小臂5 的另一端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與腕關(guān)節(jié)6連接，腕關(guān)節(jié)6通過其上的套軸與末端執(zhí)行器7連接。
[0008] 本實(shí)用新型主要由視覺系統(tǒng)、機(jī)械手和夾持式分離裝置三部分組成，視覺系統(tǒng)能 夠通過計(jì)算機(jī)視覺準(zhǔn)確判別玫瑰花的姿態(tài)，獲取抓取點(diǎn)花托的空間坐標(biāo)，并根據(jù)玫瑰花的 姿態(tài)，選取合理的切入角度控制機(jī)械手到達(dá)預(yù)定的抓取位置，操作末端執(zhí)行器準(zhǔn)確夾持花 托部分，將加持的玫瑰花托移動(dòng)到夾持式分離裝置通過控制機(jī)械手與夾持式分離裝置的配 合實(shí)現(xiàn)花瓣-花托自動(dòng)分離。
[0009] 本實(shí)用新型的工作過程是：
[0010] 合理固定視覺系統(tǒng)和機(jī)械手以及分離裝置的相對(duì)位置。具體的要求首先是視覺系 統(tǒng)要滿足待分撿玫瑰花可視的最大范圍，保證能對(duì)其準(zhǔn)確的定位；其次是滿足玫瑰花在所 有可能位置的機(jī)械手的最大伸展范圍：保證機(jī)械手的準(zhǔn)確夾??；最后調(diào)整機(jī)械手和分離裝 置的位置，滿足機(jī)械手快速準(zhǔn)確的移動(dòng)到分撿裝置處。將視覺系統(tǒng)與機(jī)械手和配置好的計(jì) 算機(jī)(其中裝有相應(yīng)的分析花朵坐標(biāo)信息的數(shù)據(jù)軟件）建立聯(lián)系，此計(jì)算機(jī)中可以安裝相應(yīng) 的與末端執(zhí)行器7控制相配套的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)末端執(zhí)行器7的控制，也可以外接一個(gè)PLC實(shí) 現(xiàn)對(duì)末端執(zhí)行器7的控制。當(dāng)單只玫瑰花在視覺系統(tǒng)可視的范圍之內(nèi)時(shí)利用三目立體視覺 技術(shù)由攝像頭L、攝像頭F、攝像頭U兩兩正交，利用攝像頭L與攝像頭F組成姿態(tài)判別系統(tǒng)， 并與攝像頭U共同組成空間定位系統(tǒng)。根據(jù)圖像處理原理，攝像頭L與攝像頭F可分別在 玫瑰花的左側(cè)與前方對(duì)其進(jìn)行空間朝向的判別及抓取點(diǎn)的豎坐標(biāo)定位，攝像頭U則在玫瑰 花的上方進(jìn)行抓取點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)定位，將定位的坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，有計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù) 輸送給末端執(zhí)行器7,機(jī)械手有腰部2、大臂I 3、大臂Π 4、小臂5、腕關(guān)節(jié)6和末端執(zhí)行器7 保證其很好的靈活型使其末端執(zhí)行器7抓取玫瑰花花托，末端執(zhí)行器7夾持花托將玫瑰花 以正立姿態(tài)(花瓣在上，花托在下）送至夾持式分離區(qū)域，使花瓣與花托的接觸部分卡入左 右滑塊齒12之間，機(jī)械手向下拉動(dòng)。由于摩擦力的作用，玫瑰花將克服彈簧力產(chǎn)生向下的 作用力于滑塊齒12上，滑塊齒12受力產(chǎn)生向下的運(yùn)動(dòng)趨勢，并將向下的力作用于滑炔基座 9上，滑炔基座9則通過對(duì)滑塊11的反作用力傳遞給滑塊齒12 -向內(nèi)的夾持力使花瓣進(jìn)一 步夾緊，完成度花瓣的成功分離，滑塊11在復(fù)位彈簧10作用下復(fù)位。
[0011] 玫瑰花花瓣根據(jù)本設(shè)計(jì)的機(jī)械原理可以完成分離裝置的自適應(yīng)調(diào)整過程，分離過 程中裝置將逐步增加的向下拉力轉(zhuǎn)換為垂直于花瓣的夾持力，根據(jù)力學(xué)關(guān)系可知摩擦力則 越大，自適應(yīng)過程是根據(jù)拉力增加使夾持力不斷增加的閉環(huán)過程。
[0012] 其中，視覺系統(tǒng)中對(duì)于單支玫瑰花利用三目立體視覺技術(shù)由攝像頭L、攝像頭F、 攝像頭U兩兩正交，利用攝像頭L與攝像頭F組成姿態(tài)判別系統(tǒng)，并與攝像頭U共同組成空 間定位系統(tǒng)。根據(jù)圖像處理原理，攝像頭L與攝像頭F可分別在玫瑰花的左側(cè)與前方對(duì)其 進(jìn)行空間朝向的判別及抓取點(diǎn)的豎坐標(biāo)定位，攝像頭U則在玫瑰花的上方進(jìn)行抓取點(diǎn)的橫 縱坐標(biāo)定位，上述均屬于現(xiàn)有技術(shù)可參考"王大龍.基于視覺的食用玫瑰花瓣-花托自動(dòng)分 離技術(shù)研宄[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2014"。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果是：此裝置能夠相對(duì)準(zhǔn)確的定位玫瑰花的具體姿態(tài)，機(jī)械 手的自由活動(dòng)能夠?qū)σ讯ㄎ坏拿倒寤ㄍ羞M(jìn)行準(zhǔn)確夾持和將其移動(dòng)到預(yù)置的夾持式分離裝 置，夾持式分離裝置能夠在不損害玫瑰花瓣的情況下，通過控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)玫瑰花 瓣花托的自然分離，很大程度上提高了玫瑰花分撿的效率，同時(shí)也節(jié)省了大量的人力物力， 此裝置易于安裝，可操作性強(qiáng)，機(jī)械手的自由活動(dòng)保證整個(gè)分離裝置簡單靈活。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型裝置流程圖；
[0015] 圖2是本實(shí)用新型機(jī)械式結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖3是本實(shí)用新型夾持式分離裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖4是本實(shí)用新型滑塊結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖5是本實(shí)用新型夾持式分離裝置工作時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖1-5中各標(biāo)號(hào)：1-基座，2-腰部，3-大臂I，4-大臂Π ，5-小臂，6-腕關(guān)節(jié)，7-末 端執(zhí)行器，8-機(jī)架，9-滑炔基座，10-復(fù)位彈簧，11-滑塊，12-滑塊齒，13-滑槽。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0021] 實(shí)施例1 :如圖1-5所示，一種基于視覺的玫瑰花花瓣與花托夾持式自動(dòng)分離裝 置，包括視覺系統(tǒng)、機(jī)械手和夾持式分離裝置；所述機(jī)械手根據(jù)視覺系統(tǒng)提供的坐標(biāo)夾取玫 瑰花然后把玫瑰花送到夾持式分離裝置進(jìn)行花瓣與花托的分離；
[0022] 所述夾持式分離裝置有左右兩部分，左右兩部分結(jié)構(gòu)完全一樣呈對(duì)稱分布，其中 左邊部分包括機(jī)架8、滑炔基座9、復(fù)位彈簧10、滑塊11、滑塊齒12和滑槽13 ;所述機(jī)架8上 裝有