小型剖鱼机设计

    付鑫磊 刘娜 赵天昊

    摘 要：我国沿海地区水产品丰富，水产品加工工业也随之发展起来，随着人们的消费水平提高，水产品的需求量也随之提高。目前我国的水产品加工还是以手工处理为主，原因在于自动化处理鱼的机械中还有很多无法解决的问题。对于这些问题，通过使用图像处理对鱼进行提取，在其轮廓上找出鱼腹所在的位置，通过PLC装置的控制将鱼腹进行切割，完成鱼腹在自动化机械中的处理。

    关键词：图像识别；增强图像；鱼腹轮廓提取；PLC控制

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

    1 研究目的及意义

    淡水鱼营养价值丰富，鱼肉鲜嫩，味道肥美，是人类餐桌上不可多得美味佳肴。鱼类食品中含有多种对人类有益氨基酸和蛋白质并易于让人吸收，比如鱼头中含有卵磷脂可以提高人體免疫力，预防老年人迟钝，促进血液循环，预防高血压和心脏病。鱼类食品有防病，保健，治病等功能。

    但是鱼类作为一种特殊的食物来源，具有季节性、地区性、易腐烂等特点，制约了我国水产业鱼产品的发展。因此，为了提高鱼产品的经济价值，需要对捕捞上来的鱼进行进一步的加工。然而目前我国的水产品加工技术还比较落后，自动化加工水产品的技术就非常的有必要了，这也是提高水产品处理效率的必要环节。目前我国主要是依靠人力来对淡水鱼进行处理加工，这就造成了淡水鱼在后期生产加工时的环境得不到保障，并且会浪费很大的人力、物力和财力，同时相对于机器生产的产量低，工作时间长，这就使我国的水产业的发展严重的落后其他产业。

    我国目前普遍采用的都是人工处理，这种处理方式劳动量大，劳动强度高且具有一定的危险性。因此为了提高我国鱼产品的加工水平和促进鱼产品加工的加工方式的转变，我们应该更注重于现代科技的创新，使我国加工鱼产品的效率增加，不能光使用纯机械的设备加工鱼类产品，因为鱼胆就非常靠近鱼腹的补位，使用纯机械加工的加工方式可能会在切割鱼腹的同时，将鱼胆也切破，影响鱼肉的质感。所以利用图像处理的装置及PLC刀具的方法来避免这类问题。

    1.1 国内鱼类处理的特点

    （1）本论文用引进，吸收了国外的先进技术，但在机械性能上仍然与国外的机械有一定的差距。

    （2）鱼体内剩余的边角料，如鱼刺、内脏等回收利用率不高。

    （3）国内没有机械与现代科技技术结合的加工机械。

    （4）机械自动化杀鱼机械普及不高，人工杀鱼还是主流。

    2 研究的主要内容

    本论文用图像处理对鱼的图像进行识别再通过提取出的鱼腹特征点对PLC控制装置进行控制。

    本文主要研究内容与结论如下：

    （1）构建用于鱼图像识别的系统，可以对鱼图像进行预处理。

    （2）利用算法对鱼的原始图像进行图像灰度化、增强图像、清除边界和轮廓提取等处理，得到鱼的二值图像、梯度膨胀覆盖和外形轮廓图。

    （3）基于图像处理设计了鱼图像识别及鱼腹轮廓提取系统，主要步骤为图像预处理、增强图像、清除边界及鱼腹轮廓提取，以达到优化鱼体轮廓的目的。

    （4）通过PLC装置的设定，控制刀具对鱼腹进行切割

    2.1 图像处理

    图像处理的组建。在本论文的研究中需要把鱼的图片利用算法对鱼的原始图像进行图像灰度化、增强图像、清除边界和轮廓提取等处理，得到鱼的二值图像、梯度膨胀覆盖和外形轮廓图进行处理，将鱼腹的特征点表现出来，对鱼腹位置的对刀点，鱼腹的厚度，鱼腹的长度以及鱼腹的出刀点进行确认并加深特征点位置。

    2.2 传送装置

    传送装置的设计，将鱼放在传送带上，随传送带一起前进，进入上下两个传送带之间的夹紧装置。

    2.3 刀具的设计

    刀具的设计，需要实现刀具的转动、调整刀具能够切割的深度、以及刀具能够实现切割长度。这就需要刀具部分能够整体实现旋转，以及控制整个刀具的拉伸。

    2.4 PLC的设计

    设计一套能够实现控制的PLC装置，其主要作用是通过图像处理传来的信息，对鱼体进行切割，对刀具实现控制的系统。

    3 小型剖鱼机设计整体要求

    （1）小型剖鱼机所用材料要求卫生，所以使用的材料要具有一定的耐腐蚀性，并且要求结构上有一定的刚度，保持机械的平稳。

    （2）传送装置为传送带传送，保证传送到夹紧装置时能够夹紧所切割的鱼体。

    （3）刀盘的材料应使用不锈钢材料，保证切割鱼体时，不因鱼体产生的液体出现锈迹，锈斑等，影响鱼体。

    （4）使剖鱼机成为自动化、智能化的设计。能够全自动化的完成图像处理与切割。

    综以上说述：得出鱼体设计的基本要求，按要求完成小型剖鱼机的设计。

    4 小型剖鱼机的主要功能

    在图中将鱼腹位置清晰的表现出来，通过图像处理之后PLC的编程，将鱼腹准确切割，控制好切割深度，防止割破鱼胆，影响鱼肉的品质。同时有该设计之后能够大量的减少剖鱼时的刀具对人体的伤害，提高剖鱼的效率。

    5 结束语

    如今，越来越多水产品加工机械不断地发展成功，更多机械实现了自动化，各种智能化的产品使我们产生头脑风暴，互相碰撞，在这个大潮流中不断前行。本文将图像处理的优势结合现代化机械的加工方式，使我们在淡水鱼加工机械中更加准确，精细。

    参考文献：

    [1]濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[J].高等教育出版社，2017，

    36（24）：37-39.

    [2]李建兴.可编程控制器应用技术[D].机械工业出版社，2017.

    [3]孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理[J].高等教育出版社，2010，49

    （12）：3159-3161+3167.

    [4]张娅.基于MATLAB的图像处理[J].福建电脑，2018（12）：129+148.

    作者简介：付鑫磊（1996-），男，内蒙古包头人，学士在读，研究方向：机械设计。