本技術(shù)涉及肉類智能切割領(lǐng)域，特別是涉及一種多適應(yīng)智能牛肉分切方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、牛肉富含豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，廣受人們的喜愛(ài)。據(jù)報(bào)道，未來(lái)的10年，全球牛肉的生產(chǎn)和消費(fèi)將增長(zhǎng)9.27％和10.12％。因此，亟需提高肉類切割行業(yè)的效率和穩(wěn)定性。

2、目前，畜類肉品加工行業(yè)主要依靠大量的人工，生產(chǎn)效率低、切割品質(zhì)一致性差；此外，肉類切割行業(yè)加工環(huán)境差、勞動(dòng)力強(qiáng)度大、人員易受傷，導(dǎo)致招工困難。因此，肉類切割行業(yè)從人力勞動(dòng)向機(jī)械化、自動(dòng)化方向發(fā)展是必然趨勢(shì)。然而，牛肉具有形貌多樣性的特征，其尺寸和厚度均一性差，并且不同部位牛肉的物性不同，增大了牛肉自動(dòng)化分切的難度。此外，非結(jié)構(gòu)化肉類分切環(huán)境也增大了牛肉的識(shí)別難度。

3、以上因素均會(huì)嚴(yán)重影響牛肉的分切質(zhì)量和精度，無(wú)法滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種多適應(yīng)智能牛肉分切方法及裝置，可提高牛肉的分切質(zhì)量和精度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種多適應(yīng)智能牛肉分切方法，所述分切方法應(yīng)用于牛肉分切產(chǎn)線，所述分切方法包括：

4、當(dāng)牛肉分切產(chǎn)線上的待分切牛肉到達(dá)新鮮度檢測(cè)位置時(shí)，獲取待分切牛肉的第一rgb圖像；

5、根據(jù)所述第一rgb圖像識(shí)別待分切牛肉的新鮮度，獲得新鮮度識(shí)別結(jié)果；所述新鮮度識(shí)別結(jié)果為：新鮮、可接受或腐??；

6、當(dāng)牛肉分切產(chǎn)線上的合格待分切牛肉到達(dá)分切位置時(shí)，獲取合格待分切牛肉的第二rgb圖像和深度圖像；所述合格待分切牛肉為新鮮度識(shí)別結(jié)果為新鮮或可接受的待分切牛肉；所述分切位置位于所述新鮮度檢測(cè)位置的后方；

7、根據(jù)所述第二rgb圖像和所述深度圖像確定合格待分切牛肉的切割軌跡和切割參數(shù)；

8、根據(jù)所述切割參數(shù)和所述切割軌跡對(duì)牛肉分切產(chǎn)線進(jìn)行控制。

9、可選的，根據(jù)所述第一rgb圖像識(shí)別待分切牛肉的新鮮度，獲得新鮮度識(shí)別結(jié)果，具體包括：

10、根據(jù)usb相機(jī)的內(nèi)參數(shù)和畸變參數(shù)對(duì)第一rgb圖像進(jìn)行校正，獲得校正后的第一rgb圖像；所述usb相機(jī)為拍攝所述第一rgb圖像的相機(jī)；

11、根據(jù)校正后的第一rgb圖像，采用圖像分類深度學(xué)習(xí)算法，識(shí)別待分切牛肉的新鮮度，獲得新鮮度識(shí)別結(jié)果。

12、可選的，根據(jù)所述第二rgb圖像和所述深度圖像確定合格待分切牛肉的切割軌跡和切割參數(shù)，具體包括：

13、將所述第二rgb圖像與所述深度圖像進(jìn)行對(duì)齊配準(zhǔn)，獲得對(duì)齊配準(zhǔn)后的rgb圖像和深度圖像；

14、根據(jù)對(duì)齊配準(zhǔn)后的rgb圖像采用實(shí)例分割深度學(xué)習(xí)算法獲得合格待分切牛肉的類別和牛肉掩膜像素坐標(biāo)信息；

15、根據(jù)牛肉掩膜像素坐標(biāo)信息和齊配準(zhǔn)后的深度圖像確定切割軌跡；

16、根據(jù)合格待分切牛肉的類別確定切割參數(shù)。

17、可選的，根據(jù)牛肉掩膜像素坐標(biāo)信息和齊配準(zhǔn)后的深度圖像確定切割軌跡，具體包括：

18、根據(jù)所述牛肉掩膜像素坐標(biāo)信息采用圖像處理方法繪制牛肉掩膜區(qū)域的最小外接矩形；

19、根據(jù)切割任務(wù)，確定所述最小外接矩形的兩個(gè)長(zhǎng)邊上的分切點(diǎn)；所述切割任務(wù)包括等寬分切和定寬分切；

20、確定兩個(gè)長(zhǎng)邊上的對(duì)應(yīng)分切點(diǎn)的中點(diǎn)為切割點(diǎn)；

21、確定每個(gè)切割點(diǎn)在第二rgb圖像中的像素坐標(biāo)和切割角度；所述切割角度為最小外接矩形的短邊方向與牛肉分切產(chǎn)線的傳送帶的傳輸方向的夾角，所述x軸方向?yàn)榕Ｈ夥智挟a(chǎn)線的傳輸方向；

22、將每個(gè)切割點(diǎn)在第二rgb圖像中的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為空間平面坐標(biāo)；所述空間平面坐標(biāo)為在世界坐標(biāo)系的xoy平面的坐標(biāo)，所述世界坐標(biāo)系的xoy平面為牛肉分切產(chǎn)線的傳送帶的上表面，所述世界坐標(biāo)系的x軸為傳送帶的傳輸方向，所述世界坐標(biāo)系的y軸為xoy平面上與x軸相互垂直的方向，所述世界坐標(biāo)系的z軸為垂直于所述xoy平面的方向；

23、根據(jù)對(duì)齊配準(zhǔn)后的深度圖像，確定每個(gè)切割點(diǎn)的空間高度坐標(biāo)；所述空間高度坐標(biāo)為世界坐標(biāo)系的z軸坐標(biāo)；

24、根據(jù)每個(gè)切割點(diǎn)的空間平面坐標(biāo)、空間高度坐標(biāo)和切割角度，按照空間平面坐標(biāo)由小到大的順序生成切割軌跡。

25、第二方面，本技術(shù)提供一種多適應(yīng)智能牛肉分切裝置，所述分切裝置包括：牛肉分切產(chǎn)線、工控機(jī)、新鮮度檢測(cè)模塊和目標(biāo)檢測(cè)定位模塊；

26、所述新鮮度檢測(cè)模塊架設(shè)在牛肉分切產(chǎn)線的上部，并位于牛肉分切產(chǎn)線的新鮮度檢測(cè)位置，所述目標(biāo)檢測(cè)定位模塊設(shè)置在牛肉分切產(chǎn)線一側(cè)，并位于牛肉分切產(chǎn)線的分切位置；

27、所述新鮮度檢測(cè)模塊和所述目標(biāo)檢測(cè)定位模塊均與所述工控機(jī)連接；

28、所述新鮮度檢測(cè)模塊用于采集牛肉分切產(chǎn)線上的待分切牛肉的第一rgb圖像；所述目標(biāo)檢測(cè)定位模塊用于采集牛肉分切產(chǎn)線上的合格待分切牛肉的第二rgb圖像和深度圖像；

29、所述工控機(jī)與所述牛肉分切產(chǎn)線連接；

30、所述工控機(jī)用于采用上述的分切方法對(duì)牛肉分切產(chǎn)線進(jìn)行控制。

31、可選的，所述新鮮度檢測(cè)模塊包括：第一型材、啞光亞克力板、第一光電傳感器、圓形光源和usb相機(jī)；

32、所述第一型材設(shè)置在所述牛肉分切產(chǎn)線上，并位于牛肉分切產(chǎn)線的新鮮度檢測(cè)位置；

33、所述啞光亞克力板包裹在所述型材的外部，所述usb相機(jī)和圓形光源均安裝在頂部的啞光亞克力板的內(nèi)側(cè)，且所述usb相機(jī)的鏡頭朝向所述牛肉分切產(chǎn)線，所述圓形光源位于所述usb相機(jī)的外側(cè)；

34、所述第一光電傳感器的發(fā)射端和接收端對(duì)應(yīng)安裝在牛肉分切產(chǎn)線的兩側(cè)，且位于牛肉分切產(chǎn)線的新鮮度檢測(cè)位置；

35、所述第一光電傳感器和所述usb相機(jī)均與所述工控機(jī)連接；

36、所述工控機(jī)用于在接收到第一光電傳感器的光電信號(hào)時(shí)控制所述usb相機(jī)拍攝第一rgb圖像。

37、可選的，所述目標(biāo)檢測(cè)定位模塊包括：第二型材、相機(jī)安裝板、3d相機(jī)和第二光電傳感器；

38、所述第二型材設(shè)置在所述牛肉分切產(chǎn)線的一側(cè)，且位于牛肉分切產(chǎn)線的分切位置；

39、所述3d相機(jī)通過(guò)所述相機(jī)安裝板安裝在所述第二型材上；

40、所述第二光電傳感器的發(fā)射端和接收端對(duì)應(yīng)安裝在所述牛肉分切產(chǎn)線的兩側(cè)，且位于所述牛肉分切產(chǎn)線的分切位置；

41、所述第二光電傳感器和所述3d相機(jī)均與所述工控機(jī)連接；

42、所述工控機(jī)用于在接收到第二光電傳感器的光電信號(hào)時(shí)控制所述3d相機(jī)拍攝第二rgb圖像和深度圖像，并控制所述牛肉分切產(chǎn)線的輸送機(jī)停止。

43、可選的，所述牛肉分切產(chǎn)線包括：輸送機(jī)、傳送帶和切割任務(wù)執(zhí)行裝置；

44、所述傳送帶設(shè)置在所述輸送機(jī)上，所述輸送機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述傳送帶；

45、所述目標(biāo)檢測(cè)定位模塊架設(shè)在所述輸送機(jī)的另一側(cè)，所述切割任務(wù)執(zhí)行裝置架設(shè)在所述輸送機(jī)的另一側(cè)上，且切割任務(wù)執(zhí)行裝置位于牛肉分切產(chǎn)線的分切位置；

46、所述工控機(jī)分別與所述輸送機(jī)的控制端和所述切割任務(wù)執(zhí)行裝置的控制端連接。

47、可選的，所述切割任務(wù)執(zhí)行裝置包括：六軸機(jī)械臂、力值傳感器、法蘭盤、平頭刀、固壓裝置、彈簧、固定件和萬(wàn)向球；

48、所述六軸機(jī)械臂架設(shè)在所述輸送機(jī)的另一側(cè)，所述力值傳感器設(shè)置在所述六軸機(jī)械臂的末端，所述六軸機(jī)械臂通過(guò)所述法蘭盤與所述平頭刀的刀柄連接；

49、所述固壓裝置設(shè)置在所述六軸機(jī)械臂的一側(cè)，所述彈簧的一端與所述固壓裝置連接，所述彈簧的另一端與所述固定件的頂面連接；所述萬(wàn)向球設(shè)置在所述固定件的底面；當(dāng)所述彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)，所述萬(wàn)向球的位置低于所述平頭刀的刀刃的位置；

50、所述力值傳感器與所述工控機(jī)連接，所述工控機(jī)與所述六軸機(jī)械臂的控制端連接；

51、所述工控機(jī)用于根據(jù)切割軌跡、切割參數(shù)和力值傳感器的反饋信號(hào)對(duì)所述六軸機(jī)械臂進(jìn)行控制。

52、可選的，在根據(jù)切割軌跡、切割參數(shù)和力值傳感器的反饋信號(hào)對(duì)所述六軸機(jī)械臂進(jìn)行控制的方面，所述工控機(jī)具體用于：

53、根據(jù)當(dāng)前切割點(diǎn)的空間位置、切割角度和切割參數(shù)，控制六軸機(jī)械臂帶動(dòng)平頭刀對(duì)當(dāng)前切割點(diǎn)進(jìn)行切割，并在切割過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)力值傳感器的反饋信號(hào)；當(dāng)前切割點(diǎn)的空間位置包括當(dāng)前切割點(diǎn)的空間平面坐標(biāo)和空間高度坐標(biāo)；

54、當(dāng)所述反饋信號(hào)大于預(yù)設(shè)壓力閾值時(shí)，控制所述六軸機(jī)械臂帶動(dòng)平頭刀停止切割，并控制六軸機(jī)械臂帶動(dòng)平頭刀抬起預(yù)設(shè)高度，所述預(yù)設(shè)高度不小于當(dāng)前切割點(diǎn)的深度；

55、判斷是否完成切割軌跡中所述切割點(diǎn)的切割；

56、若未完成，則將所述切割軌跡中的下一個(gè)切割點(diǎn)作為當(dāng)前切割點(diǎn)，返回“根據(jù)當(dāng)前切割點(diǎn)的空間位置、切割角度和切割參數(shù)，控制六軸機(jī)械臂帶動(dòng)平頭刀對(duì)當(dāng)前切割點(diǎn)進(jìn)行切割，并在切割過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)力值傳感器的反饋信號(hào)”的步驟；

57、若完成，則控制所述輸送機(jī)運(yùn)行。

58、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

59、本技術(shù)提供了一種多適應(yīng)智能牛肉分切方法及裝置，該分切方法通過(guò)在牛肉分切產(chǎn)線的新鮮度檢測(cè)位置獲取第一rgb圖像進(jìn)行新鮮度的檢測(cè)，以避免對(duì)腐敗牛肉的分切，提高了分切牛肉的質(zhì)量，通過(guò)在分切位置獲取第二rgb圖像和深度圖像，根據(jù)第二rgb圖像和深度圖像，結(jié)合rgb信息和深度信息設(shè)置切割參數(shù)和切割軌跡，提高了牛肉分切的精度。

60、本技術(shù)還提供了一種將上述分切方法應(yīng)用于牛肉分切產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分切的多適應(yīng)智能牛肉分切裝置。通過(guò)在牛肉分切產(chǎn)線的新鮮度檢測(cè)位置和分切位置設(shè)置新鮮度檢測(cè)模塊和目標(biāo)檢測(cè)定位模塊，實(shí)現(xiàn)新鮮度檢測(cè)位置的第一rgb圖像及分切位置的第二rgb圖像和深度圖像的獲取，通過(guò)工控機(jī)利用上述的牛肉分切方法實(shí)現(xiàn)牛肉分切產(chǎn)線的自動(dòng)控制，滿足了自動(dòng)化生產(chǎn)需求。