СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УНИВЕРСАЛЬНОЙ РЫБОРАЗДЕЛОЧНОЙ МАШИНОЙ

Полезная модель относится к рыбной промышленности, а более конкретно, к области универсального рыборазделочного оборудования и может найти применение в береговых и судовых автоматизированных разделочных линиях.
В настоящее время в рыбообрабатывающей отрасли разработаны универсальные рыборазделочные машины, созданные по принципу модульно-блочного агрегатирования. Это дает возможность выпускать различные виды рыбной продукции при минимальной переналадке. Использование данного оборудования позволяет существенно снизить потребность в производственных площадях.
Универсальная рыборазделочная машина обеспечивает разделывание промысловых видов рыб на колодку потрошеную, колодку потрошеную обезглавленную, тушку, филе. Побочными продуктами при этом являются печень, икра, молоки, внутренности, плавники, кости, чешуя. При этом осуществляются следующие технологические операции:
- отсекание головы экономичным резом;
- отсекание хвостового плавника;
- отсекание спинных и брюшных плавников;
- разрезание брюшной полости;
- удаление внутренностей;
- зачистка брюшной полости;
- филетирование.
Основной проблемой реализации технологического процесса является точная настройка рабочих органов универсальной рыборазделочной машины на линии реза.
Работа универсальной рыборазделочной машины, способной осуществлять экономичное многооперационное разделывание различных видов рыб по малоотходной технологии, требует наличия системы управления с функцией распознавания частей тела рыбы на основе технического зрения. Такая система должна обеспечить
точную установку рабочих инструментов относительно обрабатываемого участка рыбы.
Основным назначением системы управления универсальной рыборазделочной машиной является формирование логической последовательности действий рабочих органов, обеспечение автоматической работы узлов рыборазделочной машины в соответствии с заданной программой.
3
Известно устройство для автоматической настройки рабочих органов рыборазделочной машины (а.с. №921493, СССР, МКИ А 22 С 25/14, опубл. 23.04.1982), включающее устройство для измерения толщины рыбы, вычислительный блок для расчета параметров частей тела, исполнительное устройство для настройки рабочих органов. Устройство позволяет измерять толщину рыбы, рассчитывать координаты точек обработки рыбы косвенным методом, осуществлять настройку рабочих органов на экономичный рез путем перемещения кассеты с рыбой.
Основными недостатками данного устройства являются применение контактного измерительного органа, использование в вычислительном блоке косвенного метода для расчета параметров частей тела рыбы по толщине тушки, что существенно ограничивает точность настройки рабочих органов в связи со статистическим дрейфом консистенции сырья и параметров частей тела.
4
Анализ современного уровня систем управления рыборазделочным оборудованием показывает, что наиболее близким техническим решением является опорное устройство, используемое для получения видеоизображения и обработки поперечного сечения тушек рыбы (патент №4. 748724, США, МКИ А 22 С 25/06, А 22 С 25/14, опубл. 07.06.1988), включающее устройство для получения видеофотоизображения тела рыбы, вычислительный блок для расчета координат точек обработки, исполнительное устройство для настройки рабочих органов. Тушка рыбы укладывается на опору, которая находится в поле зрения видеокамеры. Сверху рыба удерживается прозрачной рамкой, невидимой для видеокамеры. При помощи видеокамеры формируется плоское изображение поперечного сечения тушки под заданным углом зрения, поступающее в вычислительный блок. На основе полученной информации о поперечном сечении тушки в вычислительном блоке косвенным методом рассчитываются координаты частей тела рыбы, после чего определяются координаты точек воздействия. Для настройки на линии реза исполнительное устройство
осуществляет движение рабочего органа относительно поперечного сечения тушки.
Основным недостатком устройства является то, что в нем используется косвенный метод определения координат точек воздействия рабочих органов на рыбу, при котором необходимые для настройки рабочих органов параметры частей тела определяются относительно поперечного сечения тушки.
Косвенный метод основан на статистической зависимости координат точек воздействия режущих инструментов от базового параметра - длины, высоты или толщины рыбной тушки. При измерении одного из базовых параметров ему в соответствие ставятся прочие усредненные параметры тела рыбы. Использование косвенного метода измерения параметров ограничивает универсальность современных рыборазделочных машин. Это связано с тем, что для отдельных экземпляров рыбы зависимость между параметрами тела является различной. Статистическое отклонение от средних значений параметров частей тела для промысловых видов рыб достигает 2-10%, что обуславливает неоптимальную настройку рабочих органов при выполнении технологических операций.
Таким образом, система управления, основанная на косвенном методе определения координат реза, не обеспечивает выполнение заданных технологических операций с требуемой точностью. Это обуславливается непредсказуемым дрейфом параметров сырья, влияющим на точность выполнения технологических операций разделывания и филетирования.
Полезная модель решает задачу повышения качества разделывания рыбы за счет увеличения точности настройки рабочих органов универсальной рыборазделочной машины.
Для достижения необходимого технического результата известное устройство, включающее устройство для получения видеофотоизображения, вычислительный блок и исполнительное устройство для настройки рабочих органов, дополнительно снабжено модулем распознавания частей тела рыбы по видеофотоизображению общего вида рыбы, который включает схемы фильтрации помех, распознавания контура тела, выделения реперных точек и распознавания частей тела.
В предлагаемом техническом решении точная настройка рабочих органов рыборазделочной машины осуществляется за счет непосредственного определения
координат точек воздействия по видеофотоизображению частей тела рыбы. В связи с тем, что контуры частей тела характеризуются повышенной оптической контрастностью по отношению к телу рыбы, возможно определение их координат по видеофотоизображению. Наличие модуля распознавания частей тела рыбы позволяет точно рассчитать в вычислительном блоке координаты точек позиционирования рабочих органов в зависимости от фактического положения частей тела рыбы. В результате, это приводит к максимально точному перемещению рабочих органов рыборазделочной машины на линии реза.
На прилагаемой к заявке схеме изображена предлагаемая система управления универсальной рыборазделочной машиной.
На схеме приняты следующие обозначения:
1 - универсальная рыборазделочная машина.
2 - устройство для получения видеофотоизображения общего вида рыбы.
3 - вычислительное устройство.
4 - модуль распознавания частей тела рыбы.
5 - схема фильтрации помех.
6 - схема распознавания контура тела рыбы.
7 - схема выделения реперных точек.
8 - схема распознавания частей тела рыбы.
9 - модуль расчета координат точек воздействия рабочих органов на тело рыбы.
10 - модуль расчета координат точек позиционирования рабочих органов.
11 - модуль хранения эталонов и программ обработки.
12 - модуль расчета траекторий движения рабочих органов.
13 - модуль формирования управляющих воздействий
14 - модуль управления шаговыми двигателями исполнительного устройства.
15 - многоканальный цифро-аналоговый преобразователь.
16 - механизм движения рабочих органов.
17-23 - рабочие органы для выполнения соответствующих технологических операций.
Работа системы управления универсальной рыборазделочной машиной осуществляется следующим образом.
При перемещении рыбы в универсальной рыборазделочной машине 1 тушка попадает в поле зрения устройства для получения видеофотоизображения общего вида рыбы 2. В режиме дискретизации изображения информация поступает в модуль распознавания частей тела рыбы 4, входящий в состав вычислительного устройства 3. Для компенсации шумов в изображении схема фильтрации помех 5 осуществляет коррекцию яркости и контрастности. Схема распознавания контура тела рыбы 6 выделяет контур тела рыбы, являющийся границами контрастности по отношению к фону. В результате выявления наличия реперных точек в контуре тела схема выделения реперных точек 7 формирует матрицу реперных точек, которые определяются по ряду признаков - отстоянию друг от друга и отстоянию от начала координат. Схема распознавания частей тела рыбы 8 осуществляет идентификацию частей тела рыбы методом сравнения с эталонами по реперным точкам, находящимся в модуле хранения эталонов и программ обработки 11. При этом координаты частей тела вычисляются непосредственно по их фактическому положению относительно начала координат. Модуль расчета координат точек воздействия рабочих органов 9 в зависимости от текущей программы обработки осуществляет расчет координат точек обработки по координатам частей тела рыбы. В модуле расчета координат позиционирования рабочих органов 10 вырабатываются координаты точек позиционирования рабочих органов относительно начала координат. Модуль расчета траекторий движения рабочих органов 12 рассчитывает скорость движения конвейера, координаты плоскостей обработки, скорость движения рабочих органов, координаты плоскостей движения рабочих органов, глубину захода рабочих органов в тело рыбы, усилие резания. Модуль формирования управляющих воздействий 13 вырабатывает управляющие команды на приводы исполнительного устройства 16. Модуль управления шаговыми двигателями исполнительного устройства 15 преобразует управляющие воздействия непосредственно в электрические сигналы поворота шаговых двигателей, передаваемые на приводы посредством многоканального цифро-аналогового преобразователя 15. Исполнительное устройство 16 производит перемещение рабочих органов 17-23 на линии реза, в соответствии с программой обработки рыбы.