多工位鸡枞自动削根方法与流程

本发明涉及一种鸡枞削根技术领域，具体地说是一种多工位鸡枞自动削根方法。

背景技术：

中国鸡枞菌产业经过30年的高速发展，已经成为世界上最大的鸡枞菌生产国和出口国。近年来，随着鸡枞菌产业的快速发展和消费者质量安全消费意识的增强，我国鸡枞菌生产模式实现了转型升级，一部分传统的作坊式家庭式栽培正在被标准化、工厂化生产模式所替代。这些专业合作社通过规范自我，建立与菌农有效的利益联结机制，实现了标准化生产。

由于鸡枞菌是覆土栽培的，为保证口感，采摘5小时内需要削除泥根和老根。但因为其是一种高档菌菇，价值是普通菌菇的20倍以上，且根部营养成分最高，故根部不可切断丢弃，要采用锥形切削。目前市场上削根只能依靠人工手工切削的方式完成。人工削根不仅劳动强度大，切削效率低，鸡枞浪费严重，且对工人的熟练度要求高，最主要的难点是随着鸡枞菌的生产量逐渐增加，找不到这么多人来削根。因此，开发削根机来提高削根效率，降低成本，减少用工人数，满足产量增加的需求已成为当务之急。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种实现自动化切削的多工位鸡枞自动削根方法，提高了削根的效率和精度，并减少了浪费。

本发明所提供的技术方案是，提供一种以下结构的多工位鸡枞自动削根方法，包括：

由输送带逐个传送待削根鸡枞；

采用设置于输送带上方的摄像头，逐个拍摄所述待削根鸡枞，以获得鸡枞的大小、形状；

待削根鸡枞从输送带传输至所述整理机构，由整理机构调整待削根鸡枞的姿态，使得待削根鸡枞的根部竖直朝下；

利用抓取机械手，抓取在整理机构上完成整理的待削根鸡枞，并将其放置于旋转工位平台的装夹装置上；

所述旋转工位平台上设有多个装夹装置，在所述旋转工位平台上方设有旋拧离合器，用以实现对装夹装置的旋紧和松开；

夹持有待削根鸡枞的装夹装置，旋转至所述切削装置时，所述切削装置与所述鸡枞根部接触并完成削根，所述切削装置位于所述旋转工位平台下方。

可选的，所述旋拧离合器对装有待切削鸡枞装夹装置进行拧紧，以夹持鸡枞，然后将切削装置靠近鸡枞根部进行切削，所述切削装置根据所述摄像头获得鸡枞的大小、形状信息，并设置相应的切削轨迹进行切削。

可选的，所述旋拧离合器包括拧紧离合器、一级离合器、二级离合器和三级离合器，所述拧紧离合器用于将装夹装置拧紧，所述一级离合器、二级离合器和三级离合器用于对所述装夹装置松开，旋转至所述一级离合器、二级离合器和三级离合器处的装夹装置的正下方设置有相应回收箱，根据所述鸡枞的大小和形状，选择相应的离合器来松开所述装夹装置，让切削好的鸡枞落入相应的回收箱中，相应的离合器复位。

可选的，进入输送带之前，通过所述振动盘振动工作将鸡枞逐个上料至输送带上。

可选的，所述的整理机构包括左上斜面理序带、右上斜面理序带、左下斜面理序带和右下斜面理序带，所述左上斜面理序带和左下斜面理序带位于第一平面，右上斜面理序带和右下斜面理序带位于第二平面，所述第一平面和第二平面自上而下向内倾斜，并在下方形成一个容置菇柄通过的通槽。

可选的，所述装夹装置包括装夹装置齿间部、装夹装置梯形齿、多个小齿轮、底座和滑环，所述底座上设有环形轨道，所述的滑环套设于所述环形轨道上，并在滑环的内圈为内齿圈，所述多个小齿轮与所述内齿圈啮合，每个小齿轮轴向连接异型爪，驱动所述滑环的内齿圈以带动所述多个小齿轮转动，从而实现异型爪的转动，完成异型爪向中间夹持和松开动作。

可选的，所述拧紧离合器、一级离合器、二级离合器和三级离合器均分别包括离合器齿间部和离合器梯形齿，所述离合器齿间部和离合器梯形齿分别与所述装夹装置的装夹装置梯形齿和装夹装置齿间部相配合，用于带动所述所述装夹装置的内齿圈转动。

可选的，所述的装夹装置还包括电磁铁，所述电磁铁与滑环的外缘相贴合，通过所述电磁铁上电来吸合所述滑环以实现滑环的定位。

可选的，在切削时，装夹装置的多个异型爪将鸡枞的菇柄夹紧，摄像头得到某个鸡枞菇柄直径的大小，从而确定拧紧离合器旋转的角度，以控制小齿轮旋转相应的角度，使得异型爪正好将这个鸡枞夹紧；夹紧鸡枞后，电磁铁通电，将滑环吸合，从而确保滑环保持在该位置不动。

采用本发明方法，与现有技术相比，具有以下优点：利用鸡枞在输送带上的传输，通过摄像头进行拍摄从而识别鸡枞的大小、形状信息，并经整理机构进行整理，使其根部朝下，执行机器人利用抓取机械手抓取待削根鸡枞并移动至旋转工位平台处，在装夹装置夹持后，由多个旋拧离合器进行拧紧和旋开动作，以实现分选。本发明提高了削根的效率的精度，并减少了浪费，实现鸡枞削根的自动化。

附图说明

图1为多工位鸡枞自动削根装置的结构示意图；

图2为整理机构的结构示意图；

图3为旋拧离合器的结构示意图；

图4为装夹装置的结构示意图；

图5为装夹装置的内部结构示意图；

图6为底座的结构示意图；

图7为滑环的结构示意图；

图8为小齿轮与异型爪配合的结构示意图；

图9为异型爪夹持菇柄状态的结构示意图；

图10为异型爪夹持状态的结构示意图；

图11为异型爪松开状态的结构示意图。

图中所示：1：振动盘；2：鸡枞；3：输送带；4：摄像头；5：推杆；6：整理机构；6-1：左上斜面理序带；6-2：右上斜面理序带；6-3：左下斜面理序带；6-4：右下斜面理序带；7：机械手；8-1：一级离合器；8-1-1：离合器齿间部；8-1-2：离合器梯形齿；8-2：二级离合器；8-3：三级离合器；8-4：拧紧离合器；9：装夹装置；9-1：装夹装置齿间部；9-2：装夹装置梯形齿；9-3：小齿轮；9-4：电磁铁；9-5：底座；9-6：滑环；9-7：环形轨道；9-8：环形槽；9-9：连接轴；9-10：异型爪；9-11：投放孔；10：旋转工位平台；11：切削装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，示意了多工位鸡枞自动削根装置的结构。

本发明的多工位鸡枞自动削根装置包括：

输送带3，用于逐个传送待削根鸡枞；

摄像头4，设置于输送带的上方，逐个拍摄所述待削根鸡枞，以获得鸡枞的大小、形状；

整理机构6，待削根鸡枞从输送带传输至所述整理机构，由整理机构调整待削根鸡枞的姿态，使得待削根鸡枞的根部竖直朝下；

执行机器人，设置有抓取机械手7，抓取在整理机构上完成整理的待削根鸡枞，并将其放置于工位平台的装夹装置上；

旋转工位平台10，设有多个装夹装置9，在所述旋转工位平台10上方设有旋拧离合器，用以实现对装夹装置9的旋紧和松开；

切削装置11，位于所述旋转工位平台10下方，夹持有待削根鸡枞的装夹装置9，旋转至所述切削装置11时，所述切削装置11与所述鸡枞根部接触并完成削根。

所述多工位鸡枞自动削根装置还包括振动盘1，所述振动盘内盛放有鸡枞2，通过所述振动盘1振动工作将鸡枞2逐个上料至输送带3上。

同时，配置多工位鸡枞自动削根如下：

由输送带3逐个传送待削根鸡枞；

采用设置于输送带上方的摄像头4，逐个拍摄所述待削根鸡枞，以获得鸡枞的大小、形状；

待削根鸡枞从输送带传输至所述整理机构，由整理机构调整待削根鸡枞的位置，使得待削根鸡枞的根部竖直朝下；

利用抓取机械手7抓取在整理机构上完成整理的待削根鸡枞，并将其放置于旋转工位平台的装夹装置上；

所述旋转工位平台10上设有多个装夹装置9，在所述旋转工位平台10上方设有旋拧离合器，用以实现对装夹装置9的旋紧和松开；

夹持有待削根鸡枞的装夹装置9，旋转至所述切削装置11时，所述切削装置11与所述鸡枞根部接触并完成削根，所述切削装置11位于所述旋转工位平台10下方。

所述旋拧离合器对装有待切削鸡枞装夹装置9进行拧紧，以夹持鸡枞，然后将切削装置11靠近鸡枞根部进行切削，所述切削装置11根据所述摄像头4获得鸡枞的大小、形状信息，并设置相应的切削轨迹进行切削。

鸡枞2从振动盘1上到达输送带3，摄像头4对鸡枞2拍照，通过推杆5将少量畸形鸡枞(菇柄、菇根直径大于菇伞、菇柄弯曲等)、弱小鸡枞剔除。鸡枞2从输送带3到达整理机构6，整理机构6使得鸡枞2的菇盖朝上，菇根朝下。机械手7抓取鸡枞2，将其放入装夹装置9。鸡枞到达下一个工位后，拧紧离合器8-4下降，与装夹装置9配合，将放入鸡枞2的装夹装置9拧紧，使得装夹装置将鸡枞夹紧。鸡枞到达切削工位后，切削装置11上升，完成鸡枞2的锥形削根。旋转工位平台10继续旋转，若鸡枞2被摄像头4判断为一级鸡枞，则装夹有鸡枞的装夹装置到达一级离合器8-1正下方后停止，一级离合器8-1下降，松开装夹装置9，使得鸡枞落入一级料箱(一级料箱设置在一级离合器正下方的旋转工位平台下面，二级料箱设置在二级离合器正下方的旋转工位平台下面，以此类推。为简洁起见，料箱未画出)。切削装置11上升的距离与鸡枞菇柄的长度有关，摄像头拍摄鸡枞2的照片，判断根部大小、长度，从而决定切削装置11的上升距离。

如图2所示，示意了整理机构的结构。所述的整理机构6包括左上斜面理序带6-1、右上斜面理序带6-2、左下斜面理序带6-3和右下斜面理序带6-4，所述左上斜面理序带6-1和左下斜面理序带6-3位于第一平面，右上斜面理序带6-2和右下斜面理序带6-4位于第二平面，所述第一平面和第二平面自上而下向内倾斜，并在下方形成一个容置菇柄通过的通槽。左下斜面理序带6-3和右下斜面理序带6-4的速度相同；左上斜面理序带6-1、右上斜面理序带6-2的速度相同，但与左下斜面理序带6-3和右下斜面理序带6-4不同。左下斜面理序带6-3和右下斜面理序带6-4下部之间的宽度大于菇柄，小于菇伞，使得鸡枞呈图2状态。若鸡枞落入整理机构6后，菇盖朝下，菇柄朝上，由于6-1(6-2)与6-3(6-4)的速度不同，鸡枞必然会从直立状态倒下，此时由于菇柄的直径小于6-3与6-4下部之间的距离，所以，鸡枞必然会呈图2所示的状态。通过整理机构6，所有的鸡枞都呈图2所示状态，即菇盖朝上，菇柄朝下。

如图3所示，示意了旋拧离合器的结构，以一级离合器8-1为例。

所述旋拧离合器包括拧紧离合器8-4、一级离合器8-1、二级离合器8-2和三级离合器8-3，所述拧紧离合器8-4用于将装夹装置9拧紧，所述一级离合器8-1、二级离合器8-2和三级离合器8-3用于对所述装夹装置9松开，旋转至所述一级离合器8-1、二级离合器8-2和三级离合器8-3处的装夹装置9的正下方设置有相应回收箱，根据所述鸡枞的大小和形状，选择相应的离合器来松开所述装夹装置9，让切削好的鸡枞落入相应的回收箱中，相应的离合器复位。

可以采用国家标准、行业标准或自定标准进行评级，当鸡枞为国家标准的一级鸡枞时，一级离合器8-1下降并旋转，将装夹装置9反转，使得鸡枞落入一级料箱，同理二级离合器8-2、三级离合器8-3让相应等级的鸡枞落入相应的料箱。二级离合器8-2、三级离合器8-3、拧紧离合器8-4的结构与一级离合器8-1完全相同。

如图4所示，示意了装夹装置的结构。所述装夹装置9包括装夹装置齿间部9-1、装夹装置梯形齿9-2、多个小齿轮9-3、底座9-5和滑环9-6，所述底座9-5上设有环形轨道9-7，所述的滑环9-6套设于所述环形轨道9-7上，并在滑环9-6的内圈为内齿圈，所述多个小齿轮9-3与所述内齿圈啮合，每个小齿轮9-3轴向连接异型爪9-10，驱动所述滑环9-6的内齿圈以带动所述多个小齿轮9-3转动，从而实现异型爪9-10的转动，完成异型爪9-10向中间夹持和松开动作。

所述拧紧离合器8-4、一级离合器8-1、二级离合器8-2和三级离合器8-3均分别包括离合器齿间部和离合器梯形齿，所述离合器齿间部和离合器梯形齿分别与所述装夹装置9的装夹装置梯形齿9-2和装夹装置齿间部9-1相配合，用于带动所述所述装夹装置9的内齿圈转动。所述的装夹装置9还包括电磁铁9-4，所述电磁铁9-4与滑环9-6的外缘相贴合，通过所述电磁铁9-4上电来吸合所述滑环9-6以实现滑环9-6的定位。

如图5、6所示，示意了装夹装置的内部结构和底座结构。滑环9-6为磁性材料制成，当滑环9-6转动到设定位置时，电磁铁9-4通电，将滑环9-6吸附，使得滑环9-6保持设定位置，并在断电后解除定位保持。图7示意了滑环9-6设置有环形槽9-8，使得9-8与环形轨道9-7相吻合，从而使9-6可以在9-5上转动。

如图8所示，示意了小齿轮与异型爪的结构。每个小齿轮9-3轴向连接异型爪9-10，驱动所述滑环9-6的内齿圈以带动所述多个小齿轮9-3转动，从而实现异型爪9-10的转动，完成异型爪9-10向中间夹持和松开动作。

如图9所示，示意了异型爪夹持时的结构。在切削时，装夹装置9的多个异型爪9-10将鸡枞的菇柄2-2夹紧，摄像头4得到某个鸡枞菇柄直径的大小，从而确定拧紧离合器8-4旋转的角度，以控制小齿轮旋转相应的角度，使得异型爪9-10正好将这个鸡枞夹紧；夹紧鸡枞后，电磁铁9-4通电，将滑环9-6吸合，从而确保滑环9-6保持在该位置不动。

如图10所示，示意了异型爪夹持状态的结构。图10所示的状态下，异型爪9-10处于初始位置。此时电磁铁9-4通电，将滑环9-6吸合，从而确保滑环9-6保持在该位置不动。在这一位置时，鸡枞菇柄可以通过投放孔9-11，而菇盖无法通过。

如图11所示，示意了异型爪松开的状态。异型爪9-10处于极限位置，此时鸡枞从装夹装置9落下。菇盖2-1小于投放孔9-11。若此时为一级鸡枞，一级离合器8-1作用，带动小齿轮反转到极限位置，确保鸡枞从投放孔9-11落下，随后一级离合器8-1正转，并使齿轮异形盘恢复至初始位置(如图10所示)，同时电磁铁9-4通电，将滑环9-6吸合，从而确保滑环9-6保持在该位置不动。

此外，本发明的切削装置11有多种实现方式，可采用机器人结合机器视觉精准切削，也可以通过机械刀片，通过设置和控制器行进轨迹来实现切削。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。