小型剖魚機(jī)設(shè)計(jì)

付鑫磊 劉娜 趙天昊

摘 要：我國沿海地區(qū)水產(chǎn)品豐富，水產(chǎn)品加工工業(yè)也隨之發(fā)展起來，隨著人們的消費(fèi)水平提高，水產(chǎn)品的需求量也隨之提高。目前我國的水產(chǎn)品加工還是以手工處理為主，原因在于自動化處理魚的機(jī)械中還有很多無法解決的問題。對于這些問題，通過使用圖像處理對魚進(jìn)行提取，在其輪廓上找出魚腹所在的位置，通過PLC裝置的控制將魚腹進(jìn)行切割，完成魚腹在自動化機(jī)械中的處理。

關(guān)鍵詞：圖像識別；增強(qiáng)圖像；魚腹輪廓提??；PLC控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.014

1 研究目的及意義

淡水魚營養(yǎng)價值豐富，魚肉鮮嫩，味道肥美，是人類餐桌上不可多得美味佳肴。魚類食品中含有多種對人類有益氨基酸和蛋白質(zhì)并易于讓人吸收，比如魚頭中含有卵磷脂可以提高人體免疫力，預(yù)防老年人遲鈍，促進(jìn)血液循環(huán)，預(yù)防高血壓和心臟病。魚類食品有防病，保健，治病等功能。

但是魚類作為一種特殊的食物來源，具有季節(jié)性、地區(qū)性、易腐爛等特點(diǎn)，制約了我國水產(chǎn)業(yè)魚產(chǎn)品的發(fā)展。因此，為了提高魚產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值，需要對捕撈上來的魚進(jìn)行進(jìn)一步的加工。然而目前我國的水產(chǎn)品加工技術(shù)還比較落后，自動化加工水產(chǎn)品的技術(shù)就非常的有必要了，這也是提高水產(chǎn)品處理效率的必要環(huán)節(jié)。目前我國主要是依靠人力來對淡水魚進(jìn)行處理加工，這就造成了淡水魚在后期生產(chǎn)加工時的環(huán)境得不到保障，并且會浪費(fèi)很大的人力、物力和財(cái)力，同時相對于機(jī)器生產(chǎn)的產(chǎn)量低，工作時間長，這就使我國的水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重的落后其他產(chǎn)業(yè)。

我國目前普遍采用的都是人工處理，這種處理方式勞動量大，勞動強(qiáng)度高且具有一定的危險(xiǎn)性。因此為了提高我國魚產(chǎn)品的加工水平和促進(jìn)魚產(chǎn)品加工的加工方式的轉(zhuǎn)變，我們應(yīng)該更注重于現(xiàn)代科技的創(chuàng)新，使我國加工魚產(chǎn)品的效率增加，不能光使用純機(jī)械的設(shè)備加工魚類產(chǎn)品，因?yàn)轸~膽就非常靠近魚腹的補(bǔ)位，使用純機(jī)械加工的加工方式可能會在切割魚腹的同時，將魚膽也切破，影響魚肉的質(zhì)感。所以利用圖像處理的裝置及PLC刀具的方法來避免這類問題。

1.1 國內(nèi)魚類處理的特點(diǎn)

（1）本論文用引進(jìn)，吸收了國外的先進(jìn)技術(shù)，但在機(jī)械性能上仍然與國外的機(jī)械有一定的差距。

（2）魚體內(nèi)剩余的邊角料，如魚刺、內(nèi)臟等回收利用率不高。

（3）國內(nèi)沒有機(jī)械與現(xiàn)代科技技術(shù)結(jié)合的加工機(jī)械。

（4）機(jī)械自動化殺魚機(jī)械普及不高，人工殺魚還是主流。

2 研究的主要內(nèi)容

本論文用圖像處理對魚的圖像進(jìn)行識別再通過提取出的魚腹特征點(diǎn)對PLC控制裝置進(jìn)行控制。

本文主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：

（1）構(gòu)建用于魚圖像識別的系統(tǒng)，可以對魚圖像進(jìn)行預(yù)處理。

（2）利用算法對魚的原始圖像進(jìn)行圖像灰度化、增強(qiáng)圖像、清除邊界和輪廓提取等處理，得到魚的二值圖像、梯度膨脹覆蓋和外形輪廓圖。

（3）基于圖像處理設(shè)計(jì)了魚圖像識別及魚腹輪廓提取系統(tǒng)，主要步驟為圖像預(yù)處理、增強(qiáng)圖像、清除邊界及魚腹輪廓提取，以達(dá)到優(yōu)化魚體輪廓的目的。

（4）通過PLC裝置的設(shè)定，控制刀具對魚腹進(jìn)行切割

2.1 圖像處理

圖像處理的組建。在本論文的研究中需要把魚的圖片利用算法對魚的原始圖像進(jìn)行圖像灰度化、增強(qiáng)圖像、清除邊界和輪廓提取等處理，得到魚的二值圖像、梯度膨脹覆蓋和外形輪廓圖進(jìn)行處理，將魚腹的特征點(diǎn)表現(xiàn)出來，對魚腹位置的對刀點(diǎn)，魚腹的厚度，魚腹的長度以及魚腹的出刀點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)并加深特征點(diǎn)位置。

2.2 傳送裝置

傳送裝置的設(shè)計(jì)，將魚放在傳送帶上，隨傳送帶一起前進(jìn)，進(jìn)入上下兩個傳送帶之間的夾緊裝置。

2.3 刀具的設(shè)計(jì)

刀具的設(shè)計(jì)，需要實(shí)現(xiàn)刀具的轉(zhuǎn)動、調(diào)整刀具能夠切割的深度、以及刀具能夠?qū)崿F(xiàn)切割長度。這就需要刀具部分能夠整體實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，以及控制整個刀具的拉伸。

2.4 PLC的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一套能夠?qū)崿F(xiàn)控制的PLC裝置，其主要作用是通過圖像處理傳來的信息，對魚體進(jìn)行切割，對刀具實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。

3 小型剖魚機(jī)設(shè)計(jì)整體要求

（1）小型剖魚機(jī)所用材料要求衛(wèi)生，所以使用的材料要具有一定的耐腐蝕性，并且要求結(jié)構(gòu)上有一定的剛度，保持機(jī)械的平穩(wěn)。

（2）傳送裝置為傳送帶傳送，保證傳送到夾緊裝置時能夠夾緊所切割的魚體。

（3）刀盤的材料應(yīng)使用不銹鋼材料，保證切割魚體時，不因魚體產(chǎn)生的液體出現(xiàn)銹跡，銹斑等，影響魚體。

（4）使剖魚機(jī)成為自動化、智能化的設(shè)計(jì)。能夠全自動化的完成圖像處理與切割。

綜以上說述：得出魚體設(shè)計(jì)的基本要求，按要求完成小型剖魚機(jī)的設(shè)計(jì)。

4 小型剖魚機(jī)的主要功能

在圖中將魚腹位置清晰的表現(xiàn)出來，通過圖像處理之后PLC的編程，將魚腹準(zhǔn)確切割，控制好切割深度，防止割破魚膽，影響魚肉的品質(zhì)。同時有該設(shè)計(jì)之后能夠大量的減少剖魚時的刀具對人體的傷害，提高剖魚的效率。

5 結(jié)束語

如今，越來越多水產(chǎn)品加工機(jī)械不斷地發(fā)展成功，更多機(jī)械實(shí)現(xiàn)了自動化，各種智能化的產(chǎn)品使我們產(chǎn)生頭腦風(fēng)暴，互相碰撞，在這個大潮流中不斷前行。本文將圖像處理的優(yōu)勢結(jié)合現(xiàn)代化機(jī)械的加工方式，使我們在淡水魚加工機(jī)械中更加準(zhǔn)確，精細(xì)。

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作者簡介：付鑫磊（1996-），男，內(nèi)蒙古包頭人，學(xué)士在讀，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。