块状食品上料系统及方法
块状食品上料系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包装机械领域，特别涉及一种块状食品上料系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，食品企业生产豆干、鱼豆腐等块状物料时，一般都需要对每块物料产品进行单独包装，但因为这些物料多为块状、较柔软且表面有卤汁等液体，使用传统的夹爪抓取或吸盘吸取等抓取方式均无法正常地抓取该类物料食品，因此企业一般采用人工方式将此类物料放入包装机中进行包装。采用这种人工上料方式，因每条生产线生产的速度大于150个/分钟，故每条生产线需要上料工人两人以上，人工成本比较高，且生产效率较低；另外，由于生产线上料速度快，容易导致物料排列不整齐，影响后续包装过程，影响工作效率；而且，由于工人劳动强度大容易导致疲劳，容易出现上料时多上或者少上等情况，导致物料的数量及质量难以保证；此外，人工上料会经常接触未包装的物料，对物料食品的卫生安全带来了严重的隐患。
【发明内容】
[0003]基于此，针对上述块状食品人工上料成本高、效率低、质量差、卫生差的问题，本发明提出一种块状食品上料系统及方法。
[0004]其技术方案如下:
[0005]一种块状食品上料系统，包括依次设置的进料装置、取料装置及出料装置；所述进料装置包括振动进料斗，与所述振动进料斗连接的加速输送带；所述取料装置包括罩设于所述加速输送带端部的机架，设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的视觉识别装置，以及设置于所述机架内的取料机器人，所述取料机器人与所述视觉识别装置通信连接；所述出料装置包括料槽输送带，所述料槽输送带端部设置于所述机架内并位于所述取料机器人下方。
[0006]将块状物料置于进料装置的振动进料斗中，可将块状物料振散分开并落入加速输送带上，加速输送带进一步将块状物料分散开来，取料装置的视觉识别装置对输送过来的块状物料进行实时识别，判断合格的块状物料的位置信息并传递给取料机器人，取料机器人跟踪并抓取合格的块状物料并转送到出料装置的料槽输送带上并准备对其进行包装。通过进料装置、取料装置及出料装置构成的块状食品上料系统，可自动将众多的块状物料食品分开散布，并自动对合格的块状物料进行识别和抓取，并自动转送物料以准备包装，整个过程全部通过机器进行操作，无需人工干预上料，减少了人员配置，降低了人力成本，提高了工作效率；因为无需人工上料，也避免人工上料出现少上物料或多上物料或物料摆放不整齐的情况发生，也不用人工剔除不合格物料，保证了物料数量和产品质量；另外，整个上料过程避免了人工接触物料，保证了物料的食品卫生安全。
[0007]下面对进一步技术方案进行说明:
[0008]进一步地，所述振动进料斗包括相互连接的进料斗和振动筛，且所述进料斗和振动筛倾斜设置于所述加速输送带上方。可以往倾斜设置的进料斗中加料，块状物料会自动下滑到振动筛中，经过振动筛的作用，可把粘在一起的块状物料振散分开，并掉落到加速输送带上。
[0009]进一步地，所述加速输送带包括依次连接且分别独立驱动的第一加速输送带、第二加速输送带及第三加速输送带。通过使用多级独立的加速输送带，对输送速度进行不同的加速，更便于将加速输送带上的物料分散开，便于后续识别和抓取操作。
[0010]进一步地，所述视觉识别装置包括设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的安装架，安装于所述安装架上的高速摄像机，设置于所述机架上的控制处理器，以及与所述高速摄像机和所述控制处理器通信连接的工业交换机。通过高速摄像机不停地拍摄加速输送带上输送的块状物料图像，并通过工业交换机将块状物料图像传送到控制处理器中与标准的图像进行比对，自动判断缺边少块的块状物料和合格的块状物料，并获取合格块状物料的位置信息。
[0011]进一步地，所述取料机器人包括与所述视觉识别装置通信连接的运动控制器，与所述运动控制器通信连接的蜘蛛手机器人，与所述蜘蛛手机器人连接的取料夹具，且所述蜘蛛手机器人固定于所述机架上。根据视觉识别装置获取的合格块状物料的位置信息，运动控制器控制蜘蛛手机器人移动到该块状物料正上方，从而带动取料夹具移动到该块状物料正上方，利用取料夹具对该块状物料进行跟踪抓取。
[0012]进一步地，所述取料夹具包括与所述蜘蛛手机器人连接的取料架，设置于所述取料架上的放料结构，以及均匀设置于所述取料架四周的多个独立取料结构；每个所述取料结构包括设置于所述取料架上的取料气缸，以及设置于所述取料气缸上的至少两根取料针；所述放料结构包括设置于所述取料架上的放料气缸，以及与所述放料气缸连接的不规则形状的放料板，所述放料板穿设于每个所述取料结构的取料针之间。取料夹具在蜘蛛手机器人的带动下移动到一个合格的块状物料正上方，利用一个取料结构的取料气缸驱动取料针扎进该块状物料中，将该块状物料提升起来，然后蜘蛛手机器人带动取料夹具移动到另一个合格块状物料正上方，利用另一个取料结构的取料针扎取该块状物料，直到所有的取料结构上都扎取到合格的块状物料，并将取料夹具移动到出料装置正上方，再利用取料夹具上设置的放料结构的放料板将所有扎取的块状物料放下到出料装置上。
[0013]进一步地，所述蜘蛛手机器人包括多个相互独立的机械臂，每个所述机械臂均与所述取料夹具连接。通过在蜘蛛手机器人上设置多个独立的机械臂，并使每个机械臂都与取料夹具连接，可使取料夹具实现不同的取料操作动作，提高了工作效率。
[0014]进一步地，所述加速输送带的末端连接设置有回收料斗。未被取料装置取走的块状物料(包括缺边少块的不合格物料及没有及时取走的块状物料)，被加速输送带自动输送到回收料斗中，以待处理。
[0015]进一步地，还包括主控装置，所述主控装置与所述振动进料斗、加速输送带、视觉识别装置、取料机器人及料槽输送带均连接。主控装置对振动进料斗、加速输送带、视觉识别装置、取料机器人及料槽输送带进行控制，以完成上料操作过程。
[0016]进一步地，所述机架的四周围设有防护板或防护门。设置防护板或防护门以防止在取料过程中，取料机器人等装置结构对工人造成危险。
[0017]本发明还提供一种块状食品上料方法，包括如下步骤:
[0018]S100、分散排列多个块状物料，并输送块状物料至取料位置处；
[0019]S200、在抓取块状物料前，视觉识别判断块状物料信息，获取合格块状物料的位置信息；
[0020]S300、根据合格块状物料的位置信息，跟踪并抓取对应的块状物料；
[0021]S400、按规则摆放抓取的块状物料，准备包装摆放好的块状物料。
[0022]进一步地，上述步骤SlOO中还包括如下步骤:
[0023]S110、块状物料被置于振动进料斗中，振动进料斗振动分散堆积的多个块状物料；
[0024]S120、分散开的块状物料落入加速输送带，加速输送带加速输送块状物料，各个块状物料在加速作用下分开并平铺于加速输送带上；
[0025]S130、加速输送带输送块状物料至视觉识别装置位置处。
[0026]进一步地，上述步骤S200中还包括如下步骤:
[0027]S210、视觉识别装置预先接受合格块状物料的标准图像及视觉原点参数信息；
[0028]S220、视觉识别装置的高速摄像机高速拍摄加速输送带输送过来的块状物料图像，并将拍摄的块状物料图像信息传输给控制处理器，控制处理器将拍摄的块状物料图像与标准图像对比，识别判断合格的块状物料；
[0029]S230、控制处理器将合格的块状物料位置信息传输给取料机器人，取料机器人准备抓取合格的块状物料。
[0030]进一步地，上述步骤S300中还包括如下步骤:
[0031]S310、取料机器人初始化其位置信息，并移动至安全位置；
[0032]S320、取料机器人接收到视觉识 别装置传输的一个合格块状物料的位置信息，取料机器人的蜘蛛手机器人带动取料夹具移动到该块状物料的正上方，取料夹具使用一个取料结构跟踪并抓取该块状物料；
[0033]S330、取料机器人重复步骤S320动作，取料夹具上的所有取料结构均抓取到合格的块状物料。
[0034]进一步地，上述步骤S400中还包括如下步骤:
[0035]S410、抓取块状物料的取料夹具移动到出料装置的料槽输送带正上方；
[0036]S420、料槽输送带发发出允许放置块状物料信息，取料机器人接收到信息，取料夹具的取料结构将块状物料置放于料槽输送带的相应位置上；
[0037]S430、取料机器人复位准备执行下一次抓取操作，料槽输送带将块状物料输送到包装机处进行包装。
[0038]本发明具有以下突出的有益效果:
[0039]1、利用取料机器人和视觉识别装置实现自动取料上料，使块状食品物料上料过程完全自动化，无需人工上料，节约了人工成本，提高了上料效率；
[0040]2、采用自动上料方式，避免出现人工上料时多上物料或少上物料或物料排列不整齐等问题，保证了上料的数量和质量，提高了块状物料的上料质量；
[0041]3、可自动识别合格产品和缺边少块的不良产品，并不需要人工剔除不良产品；
[0042]4、利用取料机器人能够多抓一放高速抓放物料，而且设置多个取料结构联合动作，功能独特可满足从不同位置和角度抓取块状物料的要求。
【附图说明】
[0043]图1是本发明实施例所述块状食品上料系统的示意框图；
[0044]图2是本发明实施例所述块状食品上料系统的三维立体结构示意图一；
[0045]图3是本发明实施例所述块状食品上料系统的三维立体结构示意图二；
[0046]图4是本发明实施例所述块状食品上料系统的主视结构示意图；
[0047]图5是本发明实施例所述块状食品上料方法的总步骤示意框图；
[0048]图6是本发明实施例所述块状食品上料方法中上料准备的流程示意图；
[0049]图7是本发明实施例所述块状食品上料方法中出料的步骤示意框图；
[0050]图8是本发明实施例所述块状食品上料方法中视觉识别的步骤示意图；
[0051]图9是本发明实施例所述块状食品上料方法中视觉识别的流程示意图；
[0052]图10是本发明实施例所述块状食品上料方法中取料的步骤示意图；
[0053]图11是本发明实施例所述块状食品上料方法中放料出料的步骤示意图；
[0054]图12是本发明实施例所述块状食品上料方法中取料放料的流程示意图。
[0055]附图标记说明:100-进料装置，110-振动进料斗，120-加速输送带，122-第一加速输送带，124-第二加速输送带，126-第三加速输送带，130-支撑架，200-取料装置，210-视觉识别装置，212-安装架，214-高速摄像机，216-工业交换机，218-控制处理器，220-取料机器人，222-运动控制器，224-蜘蛛手机器人，226-取料夹具，230-机架，300-出料装置，310-料槽输送带，400-主控装置。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0057]如图1所示，一种块状食品上料系统，包括依次设置的进料装置100、取料装置200及出料装置300。而且，该进料装置100包括振动进料斗110，与振动进料斗110连接的加速输送带120。而取料装置200包括罩设于加速输送带120端部的机架，设置于机架上并位于加速输送带120上方的视觉识别装置210，以及设置于机架内的取料机器人220，该取料机器人220与视觉识别装置210通信连接。另外，出料装置300包括料槽输送带310，该料槽输送带310端部设置于机架内并位于取料机器人220下方。
[0058]将块状物料置于进料装置100的振动进料斗110中，可将块状物料振散分开并落入加速输送带120上，加速输送带120进一步将块状物料分散开来，取料装置200的视觉识别装置210对输送过来的块状物料进行实时识别，判断合格的块状物料的位置信息并传递给取料机器人220，取料机器人220跟踪并抓取合格的块状物料并转送到出料装置300的料槽输送带310上并准备对其进行包装。通过进料装置100、取料装置200及出料装置300构成的块状食品上料系统，可自动将众多的块状物料食品分开散布，并自动对合格的块状物料进行识别和抓取，并自动转送物料以准备包装，整个过程全部通过机器进行操作，无需人工干预上料，减少了人员配置，降低了人力成本，提高了工作效率；因为无需人工上料，也避免人工上料出现少上物料或多上物料或物料摆放不整齐的情况发生，也不用人工剔除不合格物料，保证了物料数量和产品质量；另外，整个上料过程避免了人工接触物料，保证了物料的食品卫生安全。
[0059]具体地，如图2至图4所示，上述进料装置100的振动进料斗110包括相互连接的进料斗和振动筛，以及设置于振动筛下用于驱动振动筛振动的加振电机，且进料斗和振动筛倾斜设置于加速输送带上方。可以往倾斜设置的进料斗中加料，块状物料会自动下滑到振动筛中，在加振电机可以驱动振动筛振动动作，经过振动筛的振动，可把粘在一起的块状物料振散分开，并掉落到加速输送带上。另外，进料装置100中设置的与振动进料斗110连接的加速输送带120，包括依次连接且分别独立驱动的第一加速输送带122、第二加速输送带124及第三加速输送带126，以及驱动第一加速输送带122的第一驱动电机，驱动第二加速输送带124的第二驱动电机，驱动第三加速输送带126的第三加速电机。通过使用多级独立的加速输送带，以及与之对应的驱动电机，对各个加速输送带的输送速度进行不同的加速(即多级加速)，更便于将加速输送带上的物料分散开，便于后续识别和抓取操作。此夕卜，进料装置100还包括支撑上述振动进料斗110和加速输送带120的支撑架130，用于对振动进料斗110和加速输送带120进行支撑。
[0060]此外，在进料装置100的第三加速输送带126端部上设置有机架230，该机架230构成取料装置200的主体框架。该机架230的四周围设有防护板或防护门，用作安全门将取料装置200的取料机器人220围设于机架内部。通过设置防护板或防护门，以防止在取料过程中取料机器人220等装置结构对工人或设备造成危险。
[0061]而且，在机架上还设置有上述取料装置200的视觉识别装置210，该视觉识别装置210位于第三加速输送带126的上方，用于识别输送到机架230内部的块状物料的相关信息。进一步地，该视觉识别装置210包括设置于机架230上并位于第三加速输送带126正上方的安装架212，安装于该安装架212上的高速摄像机214，设置于该机架上的控制处理器218，以及与高速摄像机214和控制处理器218通信连接的工业交换机216。通过高速摄像机214不停地拍摄加速输送带120上输送的块状物料图像，并通过工业交换机216将块状物料图像传送到控制处理器218中与标准的图像进行比对，自动判断缺边少块的不合格块状物料和合格的块状物料，并获取合格块状物料的位置信息。此外，可在安装架212上设置一个高速摄像机214，也可设置多个高速摄像机214，以便同时识别更多个块状物料，以提高识别效率。此外，该视觉识别装置210可设置在机架230外侧或者机架230内部。
[0062]另外，在机架230内部设置的上述取料机器人220，包括与视觉识别装置210的控制处理器218通信连接的运动控制器222，与运动控制器222通信连接的蜘蛛手机器人224，与蜘蛛手机器人224连接的取料夹具226，且蜘蛛手机器人224固定于机架上。根据视觉识别装置210获取的合格块状物料的位置信息，运 动控制器22控制蜘蛛手机器人224移动到该块状物料正上方，从而带动取料夹具226移动到该块状物料正上方，利用取料夹具226对该块状物料进行跟踪抓取。而且，上述的蜘蛛手机器人224设置为机械臂的结构形式，而且除了设置一个机械臂外，还可以设置多个相互独立的机械臂，每个机械臂均与取料夹具226连接。通过在蜘蛛手机器人224上设置多个独立的机械臂，并使每个机械臂都与取料夹具226连接，可使取料夹具226实现不同的取料操作动作，提高了取料效率。蜘蛛手机器人224可根据块状物料的位置信息，自动调整自身的位置和角度，方便带动取料夹具226按照规则取料。而且，在设置多个视觉识别装置210的基础上也可对应设置多个取料机器人220，在不产生干涉的情况下，可提高取料效率。
[0063]进一步地，上述的取料夹具226包括与蜘蛛手机器人224连接的取料架，设置于取料架上的放料结构，以及均匀设置于取料架四周的多个独立取料结构。每个取料结构包括设置于取料架上的取料气缸，以及设置于取料气缸上的至少两根取料针。该放料结构包括设置于取料架上的放料气缸，以及与放料气缸连接的不规则形状的放料板，且该放料板穿设于每个取料结构的取料针之间。取料夹具226在蜘蛛手机器人224的带动下移动到一个合格的块状物料正上方，利用一个取料结构的取料气缸驱动取料针扎进该块状物料中，将该块状物料提升起来，然后蜘蛛手机器人224带动取料夹具226移动到另一个合格块状物料正上方，利用另一个取料结构的取料针扎取该块状物料，直到所有的取料结构上都扎取到合格的块状物料，并将取料夹具226移动到出料装置300正上方，再利用取料夹具226上设置的放料结构的放料板将所有扎取的块状物料放下到出料装置300上。在本实施例中，每个取料夹具226上设置有六个取料结构，该六个取料结构在取料架上均匀布置成两排三列(即规则布置)，并在该六个取料结构的中间设置一个放料结构，即取料夹具要抓取六个产品(块状物料)后才能放一次，即六抓一放为一个取料周期。
[0064]而且，在第三加速输送带126的末端连接设置有回收料斗(图中未示意出)。未被取料装置200取走的块状物料(包括缺边少块的不合格物料及没有及时取走的块状物料)，可以被加速输送带120自动输送到回收料斗中，以待处理。
[0065]此外，该块状食品上料系统还包括主控装置400，该主控装置400与振动进料斗110、加速输送带120、视觉识别装置210、取料机器人220及料槽输送带310均连接。主控装置对振动进料斗110、加速输送带120、视觉识别装置210、取料机器人220及料槽输送带310进行控制，以完成上料操作过程。而且，上述视觉识别装置210的控制处理器218、取料机器人220的运动控制器222均可设置在该主控装置400中。
[0066]如图5所示，本发明还提供一种块状食品上料方法，主要包括如下出料、视觉识另IJ、取料及放料出料等步骤:
[0067]S100、出料，即分散排列多个块状物料，并输送块状物料至取料位置处；
[0068]S200、视觉识别，即在抓取块状物料前，视觉识别判断块状物料信息，获取合格块状物料的位置信息；
[0069]S300、取料，即根据合格块状物料的位置信息，跟踪并抓取对应的块状物料；
[0070]S400、放料出料，即按规则摆放抓取的块状物料，准备包装摆放好的块状物料。
[0071]如图6所示，在进行块状食品上料之前，还需要做一系列准备工作。如进行安全性检查，包括人员、设备及周围环境安全检查。然后对块状食品上料系统进行上气通电操作，包括打开各个装置设备的电源开关和气源开关。此外，还需要对块状食品上料系统实施初始化:包括取料机器人220执行各子程序中的初始化程序，读取并恢复部分变量的初始值；还包括视觉识别装置210读取并运行内部程序。并再次确认安全，即检查防护板或防护门(即安全门)是否关闭，人员设备是否安全。此外，还需要对系统进行故障检查，首先确保取料机器人220的各伺服驱动电机及取料气缸、放料气缸在正常准备状态。若有故障，先按照故障代码及故障信息进行排查，后进行复位操作。
[0072]而且该块状食品上料系统具有两种工作模式，即手动模式和自动模式。其中手动模式主要是满足系统的调试和维修需求，在手动模式下可以点动相应的电机和气缸，调试和维修完成后关闭系统。而自动模式即为系统的工作模式，选择自动模式后，可先对系统进行参数设定(包括取料机器人220及视觉识别装置210的视觉原点校准、偏置值设定、工具坐标值设定及视觉识别产品数据确定等)。然后就可以正式启动系统，自动运行视觉识别装置210及取料机器人220，以进行自动上料操作。
[0073]具体地，如图7所示，上述进料步骤SlOO中还包括如下步骤:
[0074]S110、先进行物料准备，即块状物料被置于振动进料斗110中，此时的块状物料堆叠粘在一起；然后启动振动进料斗110，振动进料斗110振动分散堆积的多个块状物料，使块状物料分散开；
[0075]S120、分散开的块状物料从倾斜设置的振动进料斗110中落入加速输送带120，加速输送带120的第一加速输送带122、第二加速输送带124、第三加速输送带126全部启动，加速输送块状物料，各个块状物料在加速作用下一一分开并平铺于加速输送带120上，便于后续视觉识别和取料放料；
[0076]S130、加速输送带120输送块状物料至视觉识别装置210位置处。
[0077]另外，如图8至图9所示，上述视觉识别步骤S200中还包括如下步骤:
[0078]S210、视觉识别装置210校准，预先接受相关产品参数，包括合格块状物料的标准图像及视觉原点参数信息，上述产品参数可以预先通过示教方式保存到系统中；
[0079]S220、然后运行视觉识别装置210，视觉识别装置210的高速摄像机214高速拍摄加速输送带输送过来的块状物料图像，并将拍摄的块状物料图像信息通过工业交换机216传输给控制处理器218，控制处理器218将拍摄的块状物料图像与标准图像对比，识别判断合格的块状物料；
[0080]S230、当视觉识别装置210的控制处理器218判断块状物料为合格产品时，视觉识别装置210的控制处理器218与取料机械人220的运动控制器222通讯，视觉识别装置210的控制处理器218将合格的块状物料位置等信息传输给取料机器人220的运动控制器222，运动控制器222控制取料机器人220的蜘蛛手机器人24准备抓取合格的块状物料；当视觉识别装置210的控制处理器218判断块状物料为不合格产品(即缺边少块)时，视觉识别装置210就不会与取料机械人220通讯，取料机器人220就不会去抓取该块状物料，该不合格产品就会被直接输送进入回收料斗中。
[0081]此外，如图10和图12所示，上述取料步骤S300中还包括如下步骤:
[0082]S310、取料机器人220初始化其位置信息，并判断当前取料机器人220的蜘蛛手机器人224及取料夹具226位置是否安全，当位置不安全时，移动至安全位置；
[0083]S320、当取料机器人220位置安全时，取料机器人220的运动控制器222判断是否接收到视觉识别装置210的控制处理器218传输过来的第1...η个合格产品的数据。当没有接收到相关数据时，检查视觉识别装置210是否发送合格产品数据，若发送了数据，检查视觉识别装置210与取料机械人220连接线路有无问题并进行故障排除；若没有发送数据，检查视觉识别装置210运行是否正常，并排查故障；
[0084]当接收到合格产品的数据信息，即接收到视觉识别装置210传输的第1...η个合格块状物料的位置信息时，取料机器人220的蜘蛛手机器人224带动取料夹具226移动到该块状物料的正上方，取料夹具226使用一个取料结构跟踪并下降抓取该块状物料，该 取料结构抓取完成后上升，等待下一个取料结构抓取下一个块状物料；
[0085]S330、取料机器人220重复步骤S320动作，直到取料夹具226上的所有取料结构均抓取到合格的块状物料，即完成第1...η个合格块状物料的取料，并且取料夹具226的所有取料结构都上升到统一平面位置，完成一个取料周期，此时取料夹具226上面扎取的块状物料按照规则排列，便于后续放料排列整齐。
[0086]而且，如图11和图12所示，上述步骤S400中还包括如下步骤:
[0087]S410、抓取块状物料的取料夹具226移动到出料装置300的料槽输送带310正上方，等待系统发出允许放料的信息；
[0088]S420、取料机器人220判断料槽输送带310是否发出允许放置块状物料信息，当料槽输送带310发出允许信息时，取料机器人220的运动控制器222接收到信息，运动控制器222控制取料夹具226的取料结构将块状物料置放于料槽输送带310的相应位置(可以是规则设置的料槽)上，即取料机器人220下降到相应位置处，取料夹具226上的放料气缸动作带动放料板动作将取料结构的取料针上扎取的块状物料顶出，块状物料落到相应位置，取料机械人220上升到等待高度，准备下一个取料周期，回到上升取料步骤S300 ;当料槽输送带没有发出允许信息时，取料机器人继续等待信息；
[0089]S430、取料机器人220复位准备执行下一次抓取操作，料槽输送带310将块状物料输送到包装机处准备进行包装。
[0090]本发明提供的块状食品上料系统及方法，利用输送带、取料机器人及视觉识别装置实现自动取料上料，使块状食品物料上料过程完全自动化，无需人工上料，节约了人工成本，提高了上料效率；采用自动上料方式，避免出现人工上料时多上物料或少上物料或物料排列不整齐等问题，保证了上料的数量和质量，提高了块状物料的上料质量；可自动识别合格产品和缺边少块的不良产品，并不需要人工剔除不良产品；利用取料机器人能够多抓一放高速抓放物料，而且设置多个取料结构联合动作，功能独特可满足从不同位置和角度抓取块状物料的要求。
[0091]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0092]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种块状食品上料系统，其特征在于，包括依次设置的进料装置、取料装置及出料装置； 所述进料装置包括振动进料斗，与所述振动进料斗连接的加速输送带； 所述取料装置包括罩设于所述加速输送带端部的机架，设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的视觉识别装置，以及设置于所述机架内的取料机器人，所述取料机器人与所述视觉识别装置通信连接； 所述出料装置包括料槽输送带，所述料槽输送带端部设置于所述机架内并位于所述取料机器人下方。2.根据权利要求1所述的块状食品上料系统，其特征在于，所述视觉识别装置包括设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的安装架，安装于所述安装架上的高速摄像机，设置于所述机架上的控制处理器，以及与所述高速摄像机和所述控制处理器通信连接的工业交换机。3.根据权利要求1或2任意一项所述的块状食品上料系统，其特征在于，所述取料机器人包括与所述视觉识别装置通信连接的运动控制器，与所述运动控制器通信连接的蜘蛛手机器人，与所述蜘蛛手机器人连接的取料夹具，且所述蜘蛛手机器人固定于所述机架上。4.根据权利要求3所述的块状食品上料系统，其特征在于，所述取料夹具包括与所述蜘蛛手机器人连接的取料架，设置于所述取料架上的放料结构，以及均匀设置于所述取料架四周的多个独立取料结构； 每个所述取料结构包括设置于所述取料架上的取料气缸，以及设置于所述取料气缸上的至少两根取料针；所述放料结构包括设置于所述取料架上的放料气缸，以及与所述放料气缸连接的不规则形状的放料板，所述放料板穿设于每个所述取料结构的取料针之间。5.根据权利要求1所述的块状食品上料系统，其特征在于，还包括主控装置，所述主控装置与所述振动进料斗、加速输送带、视觉识别装置、取料机器人及料槽输送带均连接。6.一种块状食品上料方法，其特征在于，包括如下步骤: S100、分散排列多个块状物料，并输送块状物料至取料位置处； S200、抓取块状物料前，视觉识别判断块状物料信息，获取合格块状物料的位置信息； S300、根据合格块状物料的位置信息，跟踪并抓取对应的块状物料； S400、按规则摆放抓取的块状物料，准备包装摆放好的块状物料。7.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤SlOO中还包括如下步骤: S110、块状物料被置于振动进料斗中，振动进料斗振动分散堆积的多个块状物料； S120、分散开的块状物料落入加速输送带，加速输送带加速输送块状物料，各个块状物料在加速作用下分开并平铺于加速输送带上； S130、加速输送带输送块状物料至视觉识别装置位置处。8.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤S200中还包括如下步骤: S210、视觉识别装置预先接受合格块状物料的标准图像及视觉原点参数信息； S220、视觉识别装置的高速摄像机高速拍摄加速输送带输送过来的块状物料图像，并将拍摄的块状物料图像信息传输给控制处理器，控制处理器将拍摄的块状物料图像与标准图像对比，识别判断合格的块状物料； S230、控制处理器将合格的块状物料位置信息传输给取料机器人，取料机器人准备抓取合格的块状物料。9.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤S300中还包括如下步骤: S310、取料机器人初始化其位置信息，并移动至安全位置； S320、取料机器人接收到视觉识别装置传输的一个合格块状物料的位置信息，取料机器人的蜘蛛手机器人带动取料夹具移动到该块状物料的正上方，取料夹具使用一个取料结构跟踪并抓取该块状物料； S330、取料机器人重复步骤S320动作，取料夹具上的所有取料结构均抓取到合格的块状物料。10.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤S400中还包括如下步骤: S410、抓取块状物料的取料夹具移动到出料装置的料槽输送带正上方； S420、料槽输送带发发出允许放置块状物料信息，取料机器人接收到信息，取料夹具的取料结构将块状物料置放于料槽输送带的相应位置上； S430、取料机器人复位准备执行下一次抓取操作，料槽输送带将块状物料输送到包装机处进行包装。
【专利摘要】本发明提出一种块状食品上料系统及方法，该系统包括依次设置的进料装置、取料装置及出料装置；所述进料装置包括振动进料斗，与所述振动进料斗连接的加速输送带；所述取料装置包括罩设于所述加速输送带端部的机架，设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的视觉识别装置，以及设置于所述机架内的取料机器人，所述取料机器人与所述视觉识别装置通信连接；所述出料装置包括料槽输送带，所述料槽输送带端部设置于所述机架内并位于所述取料机器人下方。本发明提出的技术方案，解决了传统技术中块状食品人工上料成本高、效率低、质量差、卫生差的问题。
【IPC分类】B65B35/36, B65B35/44, B65B57/14
【公开号】CN104890936
【申请号】CN201510267259
【发明人】黄健, 张扬辉
【申请人】广州达意隆包装机械股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
【技术领域】
[0001]本发明涉及包装机械领域，特别涉及一种块状食品上料系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，食品企业生产豆干、鱼豆腐等块状物料时，一般都需要对每块物料产品进行单独包装，但因为这些物料多为块状、较柔软且表面有卤汁等液体，使用传统的夹爪抓取或吸盘吸取等抓取方式均无法正常地抓取该类物料食品，因此企业一般采用人工方式将此类物料放入包装机中进行包装。采用这种人工上料方式，因每条生产线生产的速度大于150个/分钟，故每条生产线需要上料工人两人以上，人工成本比较高，且生产效率较低；另外，由于生产线上料速度快，容易导致物料排列不整齐，影响后续包装过程，影响工作效率；而且，由于工人劳动强度大容易导致疲劳，容易出现上料时多上或者少上等情况，导致物料的数量及质量难以保证；此外，人工上料会经常接触未包装的物料，对物料食品的卫生安全带来了严重的隐患。
【发明内容】
[0003]基于此，针对上述块状食品人工上料成本高、效率低、质量差、卫生差的问题，本发明提出一种块状食品上料系统及方法。
[0004]其技术方案如下:
[0005]一种块状食品上料系统，包括依次设置的进料装置、取料装置及出料装置；所述进料装置包括振动进料斗，与所述振动进料斗连接的加速输送带；所述取料装置包括罩设于所述加速输送带端部的机架，设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的视觉识别装置，以及设置于所述机架内的取料机器人，所述取料机器人与所述视觉识别装置通信连接；所述出料装置包括料槽输送带，所述料槽输送带端部设置于所述机架内并位于所述取料机器人下方。
[0006]将块状物料置于进料装置的振动进料斗中，可将块状物料振散分开并落入加速输送带上，加速输送带进一步将块状物料分散开来，取料装置的视觉识别装置对输送过来的块状物料进行实时识别，判断合格的块状物料的位置信息并传递给取料机器人，取料机器人跟踪并抓取合格的块状物料并转送到出料装置的料槽输送带上并准备对其进行包装。通过进料装置、取料装置及出料装置构成的块状食品上料系统，可自动将众多的块状物料食品分开散布，并自动对合格的块状物料进行识别和抓取，并自动转送物料以准备包装，整个过程全部通过机器进行操作，无需人工干预上料，减少了人员配置，降低了人力成本，提高了工作效率；因为无需人工上料，也避免人工上料出现少上物料或多上物料或物料摆放不整齐的情况发生，也不用人工剔除不合格物料，保证了物料数量和产品质量；另外，整个上料过程避免了人工接触物料，保证了物料的食品卫生安全。
[0007]下面对进一步技术方案进行说明:
[0008]进一步地，所述振动进料斗包括相互连接的进料斗和振动筛，且所述进料斗和振动筛倾斜设置于所述加速输送带上方。可以往倾斜设置的进料斗中加料，块状物料会自动下滑到振动筛中，经过振动筛的作用，可把粘在一起的块状物料振散分开，并掉落到加速输送带上。
[0009]进一步地，所述加速输送带包括依次连接且分别独立驱动的第一加速输送带、第二加速输送带及第三加速输送带。通过使用多级独立的加速输送带，对输送速度进行不同的加速，更便于将加速输送带上的物料分散开，便于后续识别和抓取操作。
[0010]进一步地，所述视觉识别装置包括设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的安装架，安装于所述安装架上的高速摄像机，设置于所述机架上的控制处理器，以及与所述高速摄像机和所述控制处理器通信连接的工业交换机。通过高速摄像机不停地拍摄加速输送带上输送的块状物料图像，并通过工业交换机将块状物料图像传送到控制处理器中与标准的图像进行比对，自动判断缺边少块的块状物料和合格的块状物料，并获取合格块状物料的位置信息。
[0011]进一步地，所述取料机器人包括与所述视觉识别装置通信连接的运动控制器，与所述运动控制器通信连接的蜘蛛手机器人，与所述蜘蛛手机器人连接的取料夹具，且所述蜘蛛手机器人固定于所述机架上。根据视觉识别装置获取的合格块状物料的位置信息，运动控制器控制蜘蛛手机器人移动到该块状物料正上方，从而带动取料夹具移动到该块状物料正上方，利用取料夹具对该块状物料进行跟踪抓取。
[0012]进一步地，所述取料夹具包括与所述蜘蛛手机器人连接的取料架，设置于所述取料架上的放料结构，以及均匀设置于所述取料架四周的多个独立取料结构；每个所述取料结构包括设置于所述取料架上的取料气缸，以及设置于所述取料气缸上的至少两根取料针；所述放料结构包括设置于所述取料架上的放料气缸，以及与所述放料气缸连接的不规则形状的放料板，所述放料板穿设于每个所述取料结构的取料针之间。取料夹具在蜘蛛手机器人的带动下移动到一个合格的块状物料正上方，利用一个取料结构的取料气缸驱动取料针扎进该块状物料中，将该块状物料提升起来，然后蜘蛛手机器人带动取料夹具移动到另一个合格块状物料正上方，利用另一个取料结构的取料针扎取该块状物料，直到所有的取料结构上都扎取到合格的块状物料，并将取料夹具移动到出料装置正上方，再利用取料夹具上设置的放料结构的放料板将所有扎取的块状物料放下到出料装置上。
[0013]进一步地，所述蜘蛛手机器人包括多个相互独立的机械臂，每个所述机械臂均与所述取料夹具连接。通过在蜘蛛手机器人上设置多个独立的机械臂，并使每个机械臂都与取料夹具连接，可使取料夹具实现不同的取料操作动作，提高了工作效率。
[0014]进一步地，所述加速输送带的末端连接设置有回收料斗。未被取料装置取走的块状物料(包括缺边少块的不合格物料及没有及时取走的块状物料)，被加速输送带自动输送到回收料斗中，以待处理。
[0015]进一步地，还包括主控装置，所述主控装置与所述振动进料斗、加速输送带、视觉识别装置、取料机器人及料槽输送带均连接。主控装置对振动进料斗、加速输送带、视觉识别装置、取料机器人及料槽输送带进行控制，以完成上料操作过程。
[0016]进一步地，所述机架的四周围设有防护板或防护门。设置防护板或防护门以防止在取料过程中，取料机器人等装置结构对工人造成危险。
[0017]本发明还提供一种块状食品上料方法，包括如下步骤:
[0018]S100、分散排列多个块状物料，并输送块状物料至取料位置处；
[0019]S200、在抓取块状物料前，视觉识别判断块状物料信息，获取合格块状物料的位置信息；
[0020]S300、根据合格块状物料的位置信息，跟踪并抓取对应的块状物料；
[0021]S400、按规则摆放抓取的块状物料，准备包装摆放好的块状物料。
[0022]进一步地，上述步骤SlOO中还包括如下步骤:
[0023]S110、块状物料被置于振动进料斗中，振动进料斗振动分散堆积的多个块状物料；
[0024]S120、分散开的块状物料落入加速输送带，加速输送带加速输送块状物料，各个块状物料在加速作用下分开并平铺于加速输送带上；
[0025]S130、加速输送带输送块状物料至视觉识别装置位置处。
[0026]进一步地，上述步骤S200中还包括如下步骤:
[0027]S210、视觉识别装置预先接受合格块状物料的标准图像及视觉原点参数信息；
[0028]S220、视觉识别装置的高速摄像机高速拍摄加速输送带输送过来的块状物料图像，并将拍摄的块状物料图像信息传输给控制处理器，控制处理器将拍摄的块状物料图像与标准图像对比，识别判断合格的块状物料；
[0029]S230、控制处理器将合格的块状物料位置信息传输给取料机器人，取料机器人准备抓取合格的块状物料。
[0030]进一步地，上述步骤S300中还包括如下步骤:
[0031]S310、取料机器人初始化其位置信息，并移动至安全位置；
[0032]S320、取料机器人接收到视觉识 别装置传输的一个合格块状物料的位置信息，取料机器人的蜘蛛手机器人带动取料夹具移动到该块状物料的正上方，取料夹具使用一个取料结构跟踪并抓取该块状物料；
[0033]S330、取料机器人重复步骤S320动作，取料夹具上的所有取料结构均抓取到合格的块状物料。
[0034]进一步地，上述步骤S400中还包括如下步骤:
[0035]S410、抓取块状物料的取料夹具移动到出料装置的料槽输送带正上方；
[0036]S420、料槽输送带发发出允许放置块状物料信息，取料机器人接收到信息，取料夹具的取料结构将块状物料置放于料槽输送带的相应位置上；
[0037]S430、取料机器人复位准备执行下一次抓取操作，料槽输送带将块状物料输送到包装机处进行包装。
[0038]本发明具有以下突出的有益效果:
[0039]1、利用取料机器人和视觉识别装置实现自动取料上料，使块状食品物料上料过程完全自动化，无需人工上料，节约了人工成本，提高了上料效率；
[0040]2、采用自动上料方式，避免出现人工上料时多上物料或少上物料或物料排列不整齐等问题，保证了上料的数量和质量，提高了块状物料的上料质量；
[0041]3、可自动识别合格产品和缺边少块的不良产品，并不需要人工剔除不良产品；
[0042]4、利用取料机器人能够多抓一放高速抓放物料，而且设置多个取料结构联合动作，功能独特可满足从不同位置和角度抓取块状物料的要求。
【附图说明】
[0043]图1是本发明实施例所述块状食品上料系统的示意框图；
[0044]图2是本发明实施例所述块状食品上料系统的三维立体结构示意图一；
[0045]图3是本发明实施例所述块状食品上料系统的三维立体结构示意图二；
[0046]图4是本发明实施例所述块状食品上料系统的主视结构示意图；
[0047]图5是本发明实施例所述块状食品上料方法的总步骤示意框图；
[0048]图6是本发明实施例所述块状食品上料方法中上料准备的流程示意图；
[0049]图7是本发明实施例所述块状食品上料方法中出料的步骤示意框图；
[0050]图8是本发明实施例所述块状食品上料方法中视觉识别的步骤示意图；
[0051]图9是本发明实施例所述块状食品上料方法中视觉识别的流程示意图；
[0052]图10是本发明实施例所述块状食品上料方法中取料的步骤示意图；
[0053]图11是本发明实施例所述块状食品上料方法中放料出料的步骤示意图；
[0054]图12是本发明实施例所述块状食品上料方法中取料放料的流程示意图。
[0055]附图标记说明:100-进料装置，110-振动进料斗，120-加速输送带，122-第一加速输送带，124-第二加速输送带，126-第三加速输送带，130-支撑架，200-取料装置，210-视觉识别装置，212-安装架，214-高速摄像机，216-工业交换机，218-控制处理器，220-取料机器人，222-运动控制器，224-蜘蛛手机器人，226-取料夹具，230-机架，300-出料装置，310-料槽输送带，400-主控装置。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0057]如图1所示，一种块状食品上料系统，包括依次设置的进料装置100、取料装置200及出料装置300。而且，该进料装置100包括振动进料斗110，与振动进料斗110连接的加速输送带120。而取料装置200包括罩设于加速输送带120端部的机架，设置于机架上并位于加速输送带120上方的视觉识别装置210，以及设置于机架内的取料机器人220，该取料机器人220与视觉识别装置210通信连接。另外，出料装置300包括料槽输送带310，该料槽输送带310端部设置于机架内并位于取料机器人220下方。
[0058]将块状物料置于进料装置100的振动进料斗110中，可将块状物料振散分开并落入加速输送带120上，加速输送带120进一步将块状物料分散开来，取料装置200的视觉识别装置210对输送过来的块状物料进行实时识别，判断合格的块状物料的位置信息并传递给取料机器人220，取料机器人220跟踪并抓取合格的块状物料并转送到出料装置300的料槽输送带310上并准备对其进行包装。通过进料装置100、取料装置200及出料装置300构成的块状食品上料系统，可自动将众多的块状物料食品分开散布，并自动对合格的块状物料进行识别和抓取，并自动转送物料以准备包装，整个过程全部通过机器进行操作，无需人工干预上料，减少了人员配置，降低了人力成本，提高了工作效率；因为无需人工上料，也避免人工上料出现少上物料或多上物料或物料摆放不整齐的情况发生，也不用人工剔除不合格物料，保证了物料数量和产品质量；另外，整个上料过程避免了人工接触物料，保证了物料的食品卫生安全。
[0059]具体地，如图2至图4所示，上述进料装置100的振动进料斗110包括相互连接的进料斗和振动筛，以及设置于振动筛下用于驱动振动筛振动的加振电机，且进料斗和振动筛倾斜设置于加速输送带上方。可以往倾斜设置的进料斗中加料，块状物料会自动下滑到振动筛中，在加振电机可以驱动振动筛振动动作，经过振动筛的振动，可把粘在一起的块状物料振散分开，并掉落到加速输送带上。另外，进料装置100中设置的与振动进料斗110连接的加速输送带120，包括依次连接且分别独立驱动的第一加速输送带122、第二加速输送带124及第三加速输送带126，以及驱动第一加速输送带122的第一驱动电机，驱动第二加速输送带124的第二驱动电机，驱动第三加速输送带126的第三加速电机。通过使用多级独立的加速输送带，以及与之对应的驱动电机，对各个加速输送带的输送速度进行不同的加速(即多级加速)，更便于将加速输送带上的物料分散开，便于后续识别和抓取操作。此夕卜，进料装置100还包括支撑上述振动进料斗110和加速输送带120的支撑架130，用于对振动进料斗110和加速输送带120进行支撑。
[0060]此外，在进料装置100的第三加速输送带126端部上设置有机架230，该机架230构成取料装置200的主体框架。该机架230的四周围设有防护板或防护门，用作安全门将取料装置200的取料机器人220围设于机架内部。通过设置防护板或防护门，以防止在取料过程中取料机器人220等装置结构对工人或设备造成危险。
[0061]而且，在机架上还设置有上述取料装置200的视觉识别装置210，该视觉识别装置210位于第三加速输送带126的上方，用于识别输送到机架230内部的块状物料的相关信息。进一步地，该视觉识别装置210包括设置于机架230上并位于第三加速输送带126正上方的安装架212，安装于该安装架212上的高速摄像机214，设置于该机架上的控制处理器218，以及与高速摄像机214和控制处理器218通信连接的工业交换机216。通过高速摄像机214不停地拍摄加速输送带120上输送的块状物料图像，并通过工业交换机216将块状物料图像传送到控制处理器218中与标准的图像进行比对，自动判断缺边少块的不合格块状物料和合格的块状物料，并获取合格块状物料的位置信息。此外，可在安装架212上设置一个高速摄像机214，也可设置多个高速摄像机214，以便同时识别更多个块状物料，以提高识别效率。此外，该视觉识别装置210可设置在机架230外侧或者机架230内部。
[0062]另外，在机架230内部设置的上述取料机器人220，包括与视觉识别装置210的控制处理器218通信连接的运动控制器222，与运动控制器222通信连接的蜘蛛手机器人224，与蜘蛛手机器人224连接的取料夹具226，且蜘蛛手机器人224固定于机架上。根据视觉识别装置210获取的合格块状物料的位置信息，运 动控制器22控制蜘蛛手机器人224移动到该块状物料正上方，从而带动取料夹具226移动到该块状物料正上方，利用取料夹具226对该块状物料进行跟踪抓取。而且，上述的蜘蛛手机器人224设置为机械臂的结构形式，而且除了设置一个机械臂外，还可以设置多个相互独立的机械臂，每个机械臂均与取料夹具226连接。通过在蜘蛛手机器人224上设置多个独立的机械臂，并使每个机械臂都与取料夹具226连接，可使取料夹具226实现不同的取料操作动作，提高了取料效率。蜘蛛手机器人224可根据块状物料的位置信息，自动调整自身的位置和角度，方便带动取料夹具226按照规则取料。而且，在设置多个视觉识别装置210的基础上也可对应设置多个取料机器人220，在不产生干涉的情况下，可提高取料效率。
[0063]进一步地，上述的取料夹具226包括与蜘蛛手机器人224连接的取料架，设置于取料架上的放料结构，以及均匀设置于取料架四周的多个独立取料结构。每个取料结构包括设置于取料架上的取料气缸，以及设置于取料气缸上的至少两根取料针。该放料结构包括设置于取料架上的放料气缸，以及与放料气缸连接的不规则形状的放料板，且该放料板穿设于每个取料结构的取料针之间。取料夹具226在蜘蛛手机器人224的带动下移动到一个合格的块状物料正上方，利用一个取料结构的取料气缸驱动取料针扎进该块状物料中，将该块状物料提升起来，然后蜘蛛手机器人224带动取料夹具226移动到另一个合格块状物料正上方，利用另一个取料结构的取料针扎取该块状物料，直到所有的取料结构上都扎取到合格的块状物料，并将取料夹具226移动到出料装置300正上方，再利用取料夹具226上设置的放料结构的放料板将所有扎取的块状物料放下到出料装置300上。在本实施例中，每个取料夹具226上设置有六个取料结构，该六个取料结构在取料架上均匀布置成两排三列(即规则布置)，并在该六个取料结构的中间设置一个放料结构，即取料夹具要抓取六个产品(块状物料)后才能放一次，即六抓一放为一个取料周期。
[0064]而且，在第三加速输送带126的末端连接设置有回收料斗(图中未示意出)。未被取料装置200取走的块状物料(包括缺边少块的不合格物料及没有及时取走的块状物料)，可以被加速输送带120自动输送到回收料斗中，以待处理。
[0065]此外，该块状食品上料系统还包括主控装置400，该主控装置400与振动进料斗110、加速输送带120、视觉识别装置210、取料机器人220及料槽输送带310均连接。主控装置对振动进料斗110、加速输送带120、视觉识别装置210、取料机器人220及料槽输送带310进行控制，以完成上料操作过程。而且，上述视觉识别装置210的控制处理器218、取料机器人220的运动控制器222均可设置在该主控装置400中。
[0066]如图5所示，本发明还提供一种块状食品上料方法，主要包括如下出料、视觉识另IJ、取料及放料出料等步骤:
[0067]S100、出料，即分散排列多个块状物料，并输送块状物料至取料位置处；
[0068]S200、视觉识别，即在抓取块状物料前，视觉识别判断块状物料信息，获取合格块状物料的位置信息；
[0069]S300、取料，即根据合格块状物料的位置信息，跟踪并抓取对应的块状物料；
[0070]S400、放料出料，即按规则摆放抓取的块状物料，准备包装摆放好的块状物料。
[0071]如图6所示，在进行块状食品上料之前，还需要做一系列准备工作。如进行安全性检查，包括人员、设备及周围环境安全检查。然后对块状食品上料系统进行上气通电操作，包括打开各个装置设备的电源开关和气源开关。此外，还需要对块状食品上料系统实施初始化:包括取料机器人220执行各子程序中的初始化程序，读取并恢复部分变量的初始值；还包括视觉识别装置210读取并运行内部程序。并再次确认安全，即检查防护板或防护门(即安全门)是否关闭，人员设备是否安全。此外，还需要对系统进行故障检查，首先确保取料机器人220的各伺服驱动电机及取料气缸、放料气缸在正常准备状态。若有故障，先按照故障代码及故障信息进行排查，后进行复位操作。
[0072]而且该块状食品上料系统具有两种工作模式，即手动模式和自动模式。其中手动模式主要是满足系统的调试和维修需求，在手动模式下可以点动相应的电机和气缸，调试和维修完成后关闭系统。而自动模式即为系统的工作模式，选择自动模式后，可先对系统进行参数设定(包括取料机器人220及视觉识别装置210的视觉原点校准、偏置值设定、工具坐标值设定及视觉识别产品数据确定等)。然后就可以正式启动系统，自动运行视觉识别装置210及取料机器人220，以进行自动上料操作。
[0073]具体地，如图7所示，上述进料步骤SlOO中还包括如下步骤:
[0074]S110、先进行物料准备，即块状物料被置于振动进料斗110中，此时的块状物料堆叠粘在一起；然后启动振动进料斗110，振动进料斗110振动分散堆积的多个块状物料，使块状物料分散开；
[0075]S120、分散开的块状物料从倾斜设置的振动进料斗110中落入加速输送带120，加速输送带120的第一加速输送带122、第二加速输送带124、第三加速输送带126全部启动，加速输送块状物料，各个块状物料在加速作用下一一分开并平铺于加速输送带120上，便于后续视觉识别和取料放料；
[0076]S130、加速输送带120输送块状物料至视觉识别装置210位置处。
[0077]另外，如图8至图9所示，上述视觉识别步骤S200中还包括如下步骤:
[0078]S210、视觉识别装置210校准，预先接受相关产品参数，包括合格块状物料的标准图像及视觉原点参数信息，上述产品参数可以预先通过示教方式保存到系统中；
[0079]S220、然后运行视觉识别装置210，视觉识别装置210的高速摄像机214高速拍摄加速输送带输送过来的块状物料图像，并将拍摄的块状物料图像信息通过工业交换机216传输给控制处理器218，控制处理器218将拍摄的块状物料图像与标准图像对比，识别判断合格的块状物料；
[0080]S230、当视觉识别装置210的控制处理器218判断块状物料为合格产品时，视觉识别装置210的控制处理器218与取料机械人220的运动控制器222通讯，视觉识别装置210的控制处理器218将合格的块状物料位置等信息传输给取料机器人220的运动控制器222，运动控制器222控制取料机器人220的蜘蛛手机器人24准备抓取合格的块状物料；当视觉识别装置210的控制处理器218判断块状物料为不合格产品(即缺边少块)时，视觉识别装置210就不会与取料机械人220通讯，取料机器人220就不会去抓取该块状物料，该不合格产品就会被直接输送进入回收料斗中。
[0081]此外，如图10和图12所示，上述取料步骤S300中还包括如下步骤:
[0082]S310、取料机器人220初始化其位置信息，并判断当前取料机器人220的蜘蛛手机器人224及取料夹具226位置是否安全，当位置不安全时，移动至安全位置；
[0083]S320、当取料机器人220位置安全时，取料机器人220的运动控制器222判断是否接收到视觉识别装置210的控制处理器218传输过来的第1...η个合格产品的数据。当没有接收到相关数据时，检查视觉识别装置210是否发送合格产品数据，若发送了数据，检查视觉识别装置210与取料机械人220连接线路有无问题并进行故障排除；若没有发送数据，检查视觉识别装置210运行是否正常，并排查故障；
[0084]当接收到合格产品的数据信息，即接收到视觉识别装置210传输的第1...η个合格块状物料的位置信息时，取料机器人220的蜘蛛手机器人224带动取料夹具226移动到该块状物料的正上方，取料夹具226使用一个取料结构跟踪并下降抓取该块状物料，该 取料结构抓取完成后上升，等待下一个取料结构抓取下一个块状物料；
[0085]S330、取料机器人220重复步骤S320动作，直到取料夹具226上的所有取料结构均抓取到合格的块状物料，即完成第1...η个合格块状物料的取料，并且取料夹具226的所有取料结构都上升到统一平面位置，完成一个取料周期，此时取料夹具226上面扎取的块状物料按照规则排列，便于后续放料排列整齐。
[0086]而且，如图11和图12所示，上述步骤S400中还包括如下步骤:
[0087]S410、抓取块状物料的取料夹具226移动到出料装置300的料槽输送带310正上方，等待系统发出允许放料的信息；
[0088]S420、取料机器人220判断料槽输送带310是否发出允许放置块状物料信息，当料槽输送带310发出允许信息时，取料机器人220的运动控制器222接收到信息，运动控制器222控制取料夹具226的取料结构将块状物料置放于料槽输送带310的相应位置(可以是规则设置的料槽)上，即取料机器人220下降到相应位置处，取料夹具226上的放料气缸动作带动放料板动作将取料结构的取料针上扎取的块状物料顶出，块状物料落到相应位置，取料机械人220上升到等待高度，准备下一个取料周期，回到上升取料步骤S300 ;当料槽输送带没有发出允许信息时，取料机器人继续等待信息；
[0089]S430、取料机器人220复位准备执行下一次抓取操作，料槽输送带310将块状物料输送到包装机处准备进行包装。
[0090]本发明提供的块状食品上料系统及方法，利用输送带、取料机器人及视觉识别装置实现自动取料上料，使块状食品物料上料过程完全自动化，无需人工上料，节约了人工成本，提高了上料效率；采用自动上料方式，避免出现人工上料时多上物料或少上物料或物料排列不整齐等问题，保证了上料的数量和质量，提高了块状物料的上料质量；可自动识别合格产品和缺边少块的不良产品，并不需要人工剔除不良产品；利用取料机器人能够多抓一放高速抓放物料，而且设置多个取料结构联合动作，功能独特可满足从不同位置和角度抓取块状物料的要求。
[0091]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0092]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种块状食品上料系统，其特征在于，包括依次设置的进料装置、取料装置及出料装置； 所述进料装置包括振动进料斗，与所述振动进料斗连接的加速输送带； 所述取料装置包括罩设于所述加速输送带端部的机架，设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的视觉识别装置，以及设置于所述机架内的取料机器人，所述取料机器人与所述视觉识别装置通信连接； 所述出料装置包括料槽输送带，所述料槽输送带端部设置于所述机架内并位于所述取料机器人下方。2.根据权利要求1所述的块状食品上料系统，其特征在于，所述视觉识别装置包括设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的安装架，安装于所述安装架上的高速摄像机，设置于所述机架上的控制处理器，以及与所述高速摄像机和所述控制处理器通信连接的工业交换机。3.根据权利要求1或2任意一项所述的块状食品上料系统，其特征在于，所述取料机器人包括与所述视觉识别装置通信连接的运动控制器，与所述运动控制器通信连接的蜘蛛手机器人，与所述蜘蛛手机器人连接的取料夹具，且所述蜘蛛手机器人固定于所述机架上。4.根据权利要求3所述的块状食品上料系统，其特征在于，所述取料夹具包括与所述蜘蛛手机器人连接的取料架，设置于所述取料架上的放料结构，以及均匀设置于所述取料架四周的多个独立取料结构； 每个所述取料结构包括设置于所述取料架上的取料气缸，以及设置于所述取料气缸上的至少两根取料针；所述放料结构包括设置于所述取料架上的放料气缸，以及与所述放料气缸连接的不规则形状的放料板，所述放料板穿设于每个所述取料结构的取料针之间。5.根据权利要求1所述的块状食品上料系统，其特征在于，还包括主控装置，所述主控装置与所述振动进料斗、加速输送带、视觉识别装置、取料机器人及料槽输送带均连接。6.一种块状食品上料方法，其特征在于，包括如下步骤: S100、分散排列多个块状物料，并输送块状物料至取料位置处； S200、抓取块状物料前，视觉识别判断块状物料信息，获取合格块状物料的位置信息； S300、根据合格块状物料的位置信息，跟踪并抓取对应的块状物料； S400、按规则摆放抓取的块状物料，准备包装摆放好的块状物料。7.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤SlOO中还包括如下步骤: S110、块状物料被置于振动进料斗中，振动进料斗振动分散堆积的多个块状物料； S120、分散开的块状物料落入加速输送带，加速输送带加速输送块状物料，各个块状物料在加速作用下分开并平铺于加速输送带上； S130、加速输送带输送块状物料至视觉识别装置位置处。8.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤S200中还包括如下步骤: S210、视觉识别装置预先接受合格块状物料的标准图像及视觉原点参数信息； S220、视觉识别装置的高速摄像机高速拍摄加速输送带输送过来的块状物料图像，并将拍摄的块状物料图像信息传输给控制处理器，控制处理器将拍摄的块状物料图像与标准图像对比，识别判断合格的块状物料； S230、控制处理器将合格的块状物料位置信息传输给取料机器人，取料机器人准备抓取合格的块状物料。9.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤S300中还包括如下步骤: S310、取料机器人初始化其位置信息，并移动至安全位置； S320、取料机器人接收到视觉识别装置传输的一个合格块状物料的位置信息，取料机器人的蜘蛛手机器人带动取料夹具移动到该块状物料的正上方，取料夹具使用一个取料结构跟踪并抓取该块状物料； S330、取料机器人重复步骤S320动作，取料夹具上的所有取料结构均抓取到合格的块状物料。10.根据权利要求6所述的块状食品上料方法，其特征在于，上述步骤S400中还包括如下步骤: S410、抓取块状物料的取料夹具移动到出料装置的料槽输送带正上方； S420、料槽输送带发发出允许放置块状物料信息，取料机器人接收到信息，取料夹具的取料结构将块状物料置放于料槽输送带的相应位置上； S430、取料机器人复位准备执行下一次抓取操作，料槽输送带将块状物料输送到包装机处进行包装。
【专利摘要】本发明提出一种块状食品上料系统及方法，该系统包括依次设置的进料装置、取料装置及出料装置；所述进料装置包括振动进料斗，与所述振动进料斗连接的加速输送带；所述取料装置包括罩设于所述加速输送带端部的机架，设置于所述机架上并位于所述加速输送带上方的视觉识别装置，以及设置于所述机架内的取料机器人，所述取料机器人与所述视觉识别装置通信连接；所述出料装置包括料槽输送带，所述料槽输送带端部设置于所述机架内并位于所述取料机器人下方。本发明提出的技术方案，解决了传统技术中块状食品人工上料成本高、效率低、质量差、卫生差的问题。
【IPC分类】B65B35/36, B65B35/44, B65B57/14
【公开号】CN104890936
【申请号】CN201510267259
【发明人】黄健, 张扬辉
【申请人】广州达意隆包装机械股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月22日
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