一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统及切割方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统及切割方法，该系统包括机械手、用于对待切割猪肉进行扫描以获取数据信息的三维视觉传感器和用于传送并放置待切割猪肉的传送装置，机械手的末端装配有刀具；机械手由机械手控制柜控制，三维传感器和机械手控制柜均与工控机控制连接，工控机根据三维传感器的扫描信息控制机械手带动刀具对待切割猪肉进行切割。该方法是通过三维传感器获取的二维图像和三维数据，将二者建立一一映射关系，分析并提取猪肉肥瘦肉2D特征信息，映射到3D中进行长度、高度等信息的提取，分析计算后，引导机械手将肥肉切割，能够实现自动化切割分离猪肉肥瘦肉，实现无人化车间，减少人力，提高企业竞争力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统及切割方法


[0001]本专利技术属于猪肉加工自动控制领域，具体涉及一种视觉引导的猪肉肥肉切割系统及切割方法。

技术介绍

[0002]一些食物在刀切的过程中会给人们制造各种麻烦，其中肥肉就属于一种比较复杂的食物，因为肥肉的脂肪比较多，所以切起来很容易滑动。在人工切肥肉时，其中的大量脂肪会溶出来。这样，一来不容易固定在案板上，下刀时会刀滑；二来不好掌握肉块的大小。
[0003]随着工业自动化的迅速发展，机械手在工业应用越来越普遍，但其在猪肉切割领域应用的却不多，对于大多数猪肉加工厂来说，机械手没有普及，仍然采用人工进行猪肉切割，工作间的味道非常大，环境比较恶劣，切割的效率也很低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统，以解决现有人工切割方式环境恶劣，切割效率低的问题，同时提供一种使用上述切割系统的切割方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统，包括机械手、用于对待切割猪肉进行扫描以获取数据信息的三维视觉传感器和用于传送并放置待切割猪肉的传送装置，所述三维传感器通过安装架固定安装，所述机械手的末端装配有刀具；机械手由机械手控制柜控制，三维传感器和机械手控制柜均与工控机控制连接，所述工控机根据三维传感器的扫描信息控制机械手带动刀具对待切割猪肉进行切割。
[0006]在本专利技术另一个实施例中，所述传送装置上安装有用于检测传送装置运动位置的编码器。
[0007]本专利技术还提供了一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，该方法包括如下步骤：
[0008]S1、标定三维传感器坐标系和机械手坐标系之间的关系；
[0009]S2、通过三维传感器获取二维图像，并通过三维传感器的双目相机进行三维重建获取对应的三维点云信息；
[0010]S3、对该二维图像进行图像处理，以获取待切割猪肉的肥肉区域信息和瘦肉区域信息，并根据处理结果判断是否存在目标待切割猪肉；
[0011]S4、将处理后的图像信息与三维传感器获取的三维点云信息进行一一对应，以得到处理后图像的三维点云信息；
[0012]S5、根据处理后图像的三维点云信息，计算出传感器坐标系下猪肉切割的三维数据信息，包括待切割猪肉的切割深度参考点、切割深度、切割行程及切割起点，再将对应的点位坐标转换至机械手坐标系，机械手根据上述信息带动刀具进行切割。
[0013]在本专利技术另一个实施例中，所述步骤S1中三维传感器坐标系和机械手坐标系的标
定是通过标定板来实现的：首先确定机械手坐标系，再利用三维传感器提取标定板上各中心编码点的数据，再让机械手依次示教到标定板上对应的编码点位置，从而获得三维传感器坐标系和机械手坐标系之间的转换矩阵。
[0014]在本专利技术另一个实施例中，所述步骤S3中图像处理的过程如下：
[0015]S31、均值滤波，去除图像中的噪声；
[0016]S32、动态阈值分割，初步提取亮区域即整块待切割猪肉区域；
[0017]S33、闭运算，填充提取区域中的小孔部分，弥合小裂缝；
[0018]S34、连通区域，计算得到整块待切割猪肉区域和若干干扰区域；
[0019]S35、筛选区域，筛选出面积最大的区域即猪肉区域，并获得特定区域的图像；
[0020]S36、动态阈值分割，提取猪肉肥肉区域；
[0021]S37、开运算，提取该区域所有像素点得到肥肉信息；
[0022]S38、图像逻辑运算减运算，获取瘦肉区域，提取瘦肉区域所有像素点得到瘦肉的信息。
[0023]在本专利技术另一个实施例中，所述步骤S32动态阈值分割的阈值偏移量设置为5。
[0024]在本专利技术另一个实施例中，所述步骤S5中计算传感器坐标系下待切割猪肉的切割深度参考点、切割深度的方法如下：根据处理后图像的三维点云信息，通过开源的点云处理算法pcl中算法来获取输入点云三维坐标X，Y，Z的最大值和最小值，Z的最大值和最小值的差值即为肥瘦高度差，也就是切割深度；Z的最大值对应的点即为肥肉最高点，也就是切割深度参考点。
[0025]在本专利技术另一个实施例中，所述步骤S5中计算传感器坐标系下待切割猪肉的切割行程及切割起点的方法如下：根据处理后图像的三维点云信息，通过开源的点云处理算法pcl中算法来获取输入点云三维坐标X，Y，Z的最大值和最小值，X水平方向最大值即为待切割猪肉的切割起点X值，通过遍历所有点坐标确定该点的Y值和Z值，X的最大值和最小值的差值即为切割行程。
[0026]本专利技术的有益效果是：本专利技术基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统及切割方法是通过三维传感器获取的二维图像和三维数据，将二者建立一一映射关系，分析并提取猪肉肥瘦肉2D特征信息，映射到3D中进行长度、高度等信息的提取，分析计算后，引导机械手将肥肉切割，能够实现自动化切割分离猪肉肥瘦肉，实现无人化车间，减少人力，提高企业竞争力。
附图说明
[0027]图1是本专利技术基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统的示意图；
[0028]图2是本专利技术基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法的流程图；
[0029]图3是本专利技术基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法的控制原理图；
[0030]图4是三维传感器拍摄的待切割猪肉原图；
[0031]图5是经过图像处理后的二维灰度图像；
[0032]图6是映射到三维空间的灰度图像。
具体实施方式
[0033]为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0034]需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“中心”、“底部”“顶部”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗指所指的部件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本专利技术保护内容的限制。
[0035]如图1所示为本专利技术基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统的示意图，由图可知，该系统包括通过基座进行固定的机械手1、用于对待切割猪肉进行扫描以获取数据信息的三维传感器2和用于传送并放置待切割猪肉的传送装置5，三维传感器2通过安装架3固定安装，机械手1的末端装配有刀具4；机械手由机械手控制柜(图中未示出)控制，三维传感器和机械手控制柜均与工控机(图中未示出)控制连接，工控机根据三维传感器的扫描信息控制机械手带动刀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统，其特征在于，包括机械手、用于对待切割猪肉进行扫描以获取数据信息的三维视觉传感器和用于传送并放置待切割猪肉的传送装置，所述三维传感器通过安装架固定安装，所述机械手的末端装配有刀具；机械手由机械手控制柜控制，三维传感器和机械手控制柜均与工控机控制连接，所述工控机根据三维传感器的扫描信息控制机械手带动刀具对待切割猪肉进行切割。2.根据权利要求1所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割系统，其特征在于，所述传送装置上安装有用于检测传送装置运动位置的编码器。3.一种基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、标定三维传感器坐标系和机械手坐标系之间的关系；S2、通过三维传感器获取二维图像，并通过三维传感器的双目相机进行三维重建获取对应的三维点云信息；S3、对该二维图像进行图像处理，以获取待切割猪肉的肥肉区域信息和瘦肉区域信息，并根据处理结果判断是否存在目标待切割猪肉；S4、将处理后的图像信息与三维传感器获取的三维点云信息进行一一对应，以得到处理后图像的三维点云信息；S5、根据处理后图像的三维点云信息，计算出传感器坐标系下猪肉切割的三维数据信息，包括待切割猪肉的切割深度参考点、切割深度、切割行程及切割起点，再将对应的点位坐标转换至机械手坐标系，机械手根据上述信息带动刀具进行切割。4.根据权利要求3所述的基于视觉引导的猪肉肥肉切割方法，其特征在于，所述步骤S1中三维传感器坐标系和机械手坐标系的标定是通过标定板来实现的：首先确定机械手坐标系，再利用三维传感器提取标定板上各中心编码点的数据，再让机械手依次示教到标定板上对应的编码点位置，从而获得三维传感器坐标系和机械手坐标系之间的转换矩阵。...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗庆伟，李亚飞，
申请(专利权)人：埃视森智能科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：