用于畜类开膛的定位检测方法技术

本发明专利技术属于畜类屠宰开膛技术领域，具体是涉及用于畜类开膛的定位检测方法，包括以下步骤：步骤一：获取待开膛畜类表面轮廓数据；步骤二：基于表面轮廓数据获取畜类完整的点云数据；步骤三：基于点云数据规划切割轨迹，进行切割作业，该方法能够实时扫描畜类的体态特征，根据畜类的实际大小，计算开膛轨迹，为开膛机器人自动化作业提供数据基础。器人自动化作业提供数据基础。器人自动化作业提供数据基础。

【技术实现步骤摘要】
用于畜类开膛的定位检测方法


[0001]本专利技术属于畜类屠宰开膛
，具体是涉及用于畜类开膛的定位检测方法。

技术介绍

[0002]随着生活水平的提高，居民对猪、牛、羊等畜类肉食的需求逐步增大。目前畜类屠宰行业对人工的依赖还是很严重，用工荒逐步凸显，亟需进行自动化升级。目前畜类屠宰开膛工位，依赖人工手提切割锯进行开膛，主要原因是要保护内脏，不能损伤，避免切坏肠道，造成肉质污染，而现有的机器人技术由于缺乏合适的检测方法，无法做到畜类开膛位置的精确定位。以猪为例，一般屠宰场一天要屠宰上万头，需要员工长时间站立手提切割锯工作，长时间会严重影响身体健康。因为疲劳也会出现切坏内脏或肠道的情况，给生产带来一定的损失。由于畜类的体型存在较大差异，所以比较成熟的示教机器人是无法完成此任务，故畜类屠宰行业中亟需一种能够提高柔性及效率、降低成本、稳定性高的屠宰开膛技术。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够提高柔性及效率、降低成本、稳定性高的畜类开膛的定位检测方法。
[0004]本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：用于畜类开膛的定位检测方法包括以下步骤：步骤一：获取待开膛畜类表面轮廓数据；步骤二：基于表面轮廓数据获取畜类完整的点云数据；步骤三：基于点云数据规划切割轨迹，进行切割作业。
[0005]所述步骤一中待开膛畜类通过运输装置进行输送，运输装置的同一侧设置开膛机器人及轮廓获取装置，开膛机器人与运输装置及轮廓获取装置电性连接，所述运输装置上设置有编码器，步骤一包括以下子步骤：1
‑
1：将待开膛畜类的两个后腿分开倒挂在运输装置上并固定，待开膛畜类肚皮朝向轮廓获取装置设置；1
‑
2：待开膛畜类随运输装置移动至轮廓获取装置，轮廓获取装置获取待开膛畜类的表面轮廓数据；1
‑
3：将表面轮廓数据发送至开膛机器人，待开膛畜类随运输装置移动至开膛机器人处。
[0006]所述轮廓获取装置为3D视觉相机，待开膛畜类随运输装置移动至轮廓获取装置，3D视觉相机扫描畜类，获取畜类单帧激光原始数据，将该激光原始数据发送至开膛机器人处。
[0007]所述开膛机器人搭载有XYZ空间坐标系，所述步骤二中包括以下子步骤：2
‑
1：开膛机器人接收激光原始数据，将激光原始数据进行空间坐标变换后，导入XYZ空间坐标系内，获取完整点云数据；
2
‑
2： 对点云数据进行滤波处理。
[0008]所述步骤2
‑
1包括以下子步骤：2
‑1‑
1：激光雷达获取的激光原始数据为单帧激光原始数据，将单帧激光原始数据转换到直角坐标系，获得可利用的单帧点云数据；2
‑1‑
2：将可利用的单帧点云数据的z坐标进行比例缩放，得到数据F
i
’
；2
‑1‑
3：对缩放后的单帧点云数据F
i
’
根据变换矩阵，进行空间坐标变换，得到对应某一帧的点云数据F
i
；2
‑1‑
4：根据每一帧的点云数据F
i
的z坐标，在z轴方向上根据从小到大的顺序进行排序拼接，组装成完整表述已扫描过场景的完整有序点云，即为完整点云数据。
[0009]所述步骤2
‑1‑
2中，单帧点云数据的z坐标进行比例缩放的缩放比例为r，r=编码器分辨率，则：F
i
’
=
；式中，x表示横坐标，y表示纵坐标，z表示竖坐标，θ表示点云数据的极坐标。
[0010]所述步骤三包括以下子步骤：3
‑
1：对完整点云数据z方向进行参考点变换；3
‑
2：提取畜类后腿部位到中部位置点云数据，寻找畜类两后腿之间的凹轮廓，该凹轮廓的最低点记为轨迹点1；3
‑
3：沿轨迹点1朝向畜类头部方向下移a1距离定为轨迹点2，轨迹点2朝向远离畜类的方向移动a2距离定为轨迹点3；此处距离视刀具切割点相对刀具旋转中心的位置、刀具半径、切口大小而定，目的是能放入刀具护罩，避免往下切割时损伤内脏。
[0011]3‑
4：沿轨迹点3朝向轨迹点2方向移动a3距离，且沿朝向畜类头部方向下移a4距离定为轨迹点4；目的是用刀具护罩勾住猪的肚皮，使刀具仅与肚皮接触。
[0012]3‑
5：根据数据的分布形态可以计算出点云的表面质心即为轨迹点6，再利用轨迹点4，对坐标进行比例插值，得到轨迹点5；目的是利用轨迹点4、5、6拟合圆弧运动，扯着肚皮进行切割，避免损坏肠道和内脏。
[0013]3‑
6：截取畜类中间部位到远离畜类后腿部位的数据并向x
‑
z平面投影，利用800
×
100搜索框从右往左搜索出畜类前脚区域；最先搜索到的一定是畜类前腿，可利用搜索到的区域面积进行筛选，避免噪点的干扰；3
‑
7：基于搜索到的区域，计算中心坐标，将其Y坐标替换成对应位置的肚皮坐标即为轨迹点8，利用轨迹点6对坐标进行比例差值，得到轨迹点7；这一步的目的是为了切割胸骨；3
‑
8：从轨迹点8往畜类后腿部位方向移动a9距离得到轨迹点9，从轨迹点9往远离畜类方向移动a
10
距离得到轨迹点10；3
‑
9：将轨迹点1
‑
轨迹点10顺序连接，即为切割轨迹，开膛机器人沿切割轨迹进行切割作业。
[0014]所述3
‑
1中，从完整点云数据z坐标进行分割，将分割出的z坐标从场景坐标系转换
到畜类局部坐标系，得到z
i
，其计算公式为：z
i=
z
i
’
‑ꢀ
z0’
；其中，z
i
’
为畜类在场景坐标系中的全局z坐标；z
i
为畜类在自身坐标系中的局部z坐标；z0’
为畜类在场景坐标系中最左侧边缘的z坐标。
[0015]所述3
‑
5中，轨迹点6的计算步骤如下：3
‑5‑
1：将畜类点云数据投影到x
‑
z平面；3
‑5‑
2：计算每一帧在x方向的长度l
i
；3
‑5‑
3：计算在x方向的总长度L=∑l
i
；3
‑5‑
4：计算轨迹点6在x方向的质心x6=L/m；其中m为畜类点云的帧数。
[0016]所述轨迹点5的计算步骤如下：3
‑5‑
5：计算轨迹点4与轨迹点6在x方向的长度l
46
；3
‑5‑
6：轨迹点5在x方向的坐标为x5=x4+l
46
/2，x6和x4为对应轨迹点位置的x坐标；所述3
‑
7中，中心坐标计算步骤如下：3<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于畜类开膛的定位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获取待开膛畜类表面轮廓数据；步骤二：基于表面轮廓数据获取畜类完整的点云数据；步骤三：基于点云数据规划切割轨迹，进行切割作业。2.根据权利要求1所述的用于畜类开膛的定位检测方法，其特征在于，所述步骤一包括以下子步骤：1
‑
1：将待开膛畜类的两个后腿分开倒挂在运输装置上并固定，待开膛畜类肚皮朝向轮廓获取装置设置；1
‑
2：待开膛畜类随运输装置移动至轮廓获取装置，轮廓获取装置获取待开膛畜类的表面轮廓数据；1
‑
3：将表面轮廓数据发送至开膛机器人，待开膛畜类随运输装置移动至开膛机器人处。3.根据权利要求2所述的用于畜类开膛的定位检测方法，其特征在于，所述步骤二中包括以下子步骤：2
‑
1：开膛机器人接收激光原始数据，将激光原始数据进行空间坐标变换后，导入XYZ空间坐标系内，获取完整点云数据；2
‑
2： 对点云数据进行滤波处理。4.根据权利要求3所述的用于畜类开膛的定位检测方法，其特征在于，所述2
‑
1包括以下子步骤：2
‑1‑
1：激光雷达获取的激光原始数据为单帧激光原始数据，将单帧激光原始数据转换到直角坐标系，获得可利用的单帧点云数据；2
‑1‑
2：将可利用的单帧点云数据的z坐标进行比例缩放，得到数据F
i
’
；2
‑1‑
3：对缩放后的单帧点云数据F
i
’
根据变换矩阵 ，进行空间坐标变换，得到对应某一帧的点云数据F
i
；2
‑1‑
4：根据每一帧的点云数据F
i
的z坐标，在z轴方向上根据从小到大的顺序进行排序拼接，组装成完整表述已扫描过场景的完整有序点云，即为完整点云数据。5.根据权利要求4所述的用于畜类开膛的定位检测方法，其特征在于，所述2
‑1‑
2中，单帧点云数据的z坐标进行比例缩放的缩放比例为r，r=编码器分辨率，则：F
i
’
= ；式中，x表示横坐标，y表示纵坐标，z表示竖坐标，θ表示点云数据的极坐标。6.根据权利要求5所述的用于畜类开膛的定位检测方法，其特征在于，所述步骤三包括以下子步骤：3
‑
1：对完整点云数据z方向进行参考点变换；3
‑
2：提取畜类后腿部位到中部位置点云数据，寻找畜类两后腿之间的凹轮廓，该凹轮廓的最低点记为轨迹点1；
3
‑
3：沿轨迹点1朝向畜类头部方向下移a1距离定为轨迹点2，轨迹点2朝向远离畜类的方向移动a2距离定为轨迹点3；3
‑
4：沿轨迹点3朝向轨迹点2方向移动a3距离，且沿朝向畜类头部方向下移a4距离定为轨迹点4；3
‑
5：根据数据的分布形态可以计算出点云的表面质心即为轨迹点6，再利用轨迹点4，对坐标进行比例插值，得到轨迹点5；3
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，朱忠成，周莎莎，滕晓飞，
申请(专利权)人：淄博特凯泽自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：