黑鱼整皮剥离系统设计及参数优化研究
黑鱼皮凭借漂亮的花纹、超强的韧性和抗膨胀性等优点，成为代替短缺高脂皮革原料的理想材料。但由于当前黑鱼皮的获取方式还处于手工阶段，剥皮方式较为落后，致使黑鱼皮剥取效率较低，资源浪费严重。本篇论文针对黑鱼形态特征，利用机器视觉对黑鱼进行定位，结合特制的黑鱼整皮剥离装置，设计了基于机器视觉的黑鱼整皮剥离系统，主要研究内容包括： （1）建立黑鱼形态特征数据库。不仅可为后续机械装置设计提供数据参考，还可实现系统的整体优化。黑鱼形态特征数据库主要包含黑鱼鱼长—鱼重相关关系、鱼长—表面积相关关系、鱼重—表面积相关关系、鱼长—鱼唇至排泄孔距离相关关系、鱼长—鱼唇至鱼颈距离相关关系等数学模型。其中黑鱼鱼长—鱼重相关关系数学模型为：W=11.0749×L1.11746（r12=0.99996）；黑鱼鱼长、鱼重—表面积相关关系数学模型为：S1=1.4059×L1.56412（r22=0.99981）、S2=6.31821×W0.64846（r32=0.99922）；黑鱼鱼长—鱼唇至排泄孔距离相关关系数学模型为：Y=0.52314+0.95618×L(r42=0.71141)；黑鱼鱼长—鱼唇至鱼颈距离相关关系数学模型为：K=0.3008-1.12995×L(r52=0.72317)。 （2）提出基于黑鱼形态特征的整皮剥离方法。针对黑鱼整皮剥离的难点，制定了针对性的解决方案。分别从黑鱼鱼颈、鱼腹进刀，将黑鱼胸鳍、腹鳍、臀鳍与待剥离的鱼皮分离；对鱼颈处进行皮肉分离，降低黑鱼背鳍对整皮剥离的影响。在黑鱼整皮剥离过程中，确定黑鱼鱼颈、鱼腹切割的位置十分重要。因此本文提出了基于Faster-RCNN神经网络的黑鱼鱼颈切割位置确定方法以及基于openCV的鱼腹切割位置确定方法。 （3）设计完成了黑鱼整皮剥离系统。设计了包含切割机构、皮肉分离机构、鱼皮剥离机构的机械本体；设计了配套的视觉系统与控制系统。视觉系统可实现黑鱼特征位置的定位与位置信息的转化传输，经GetTickCout()函数检测，图像处理时间远小于机器的整体作业时间，处理效率满足实际加工要求。控制系统主要分为上位机设计与下位机设计两个部分。上位机从系统需求、技术手段、功能模块三方面进行开发，使系统具备账户管理、黑鱼形态参数采集、黑鱼剥皮监测、形态数据追溯及输出等多项功能。下位机采用ARM公司的32位STM32F103系列芯片作为核心的控制器，外围控制器包括USB供电模块、OLED显示模块、SWD串口通信模块、步进电机控制模块等。 （4）完成了切割、剥皮工序的参数优化。研究并确定切割机构刀具与皮肉分离机构刀具的最优参数组合。经过两组刀具单因素影响分析与多因素正交试验分析，得出结论：切割机构选用无齿圆刀切割效果最好，刀片最大直径80.0mm、刀片厚度1.25mm、刀片旋转速度1100.0r/min，是切割刀具最优参数组合；皮肉分离刀最优参数组合为：刀片宽度7.0mm、厚度2.0mm、刀片分离频率10.0Hz。
黑鱼整皮剥离系统;机器视觉;机械装置;切割机构;皮肉分离机构
中国计量大学
硕士
控制工程
赵明岩;彭真
2020
中文
TP311.52
2022-06-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）