菠萝智能化削皮挖眼装置及方法

技术领域

本发明涉及食品加工设备技术领域，尤其涉及一种菠萝智能化削皮挖眼装置及方法。

背景技术

菠萝是一种日常生活中常见的热带水果，菠萝虽然口味鲜美，但菠萝食品工业深加工之前需要对菠萝进行削皮和挖眼(包括菠萝损伤，虫眼等)处理。

常用的菠萝削皮挖眼方法为：人工先使用水果削皮刀具将菠萝的外皮削去，再使用V形刀沿着菠萝眼的螺旋方向进行去眼。但是人工对菠萝进行削皮挖眼的效率低，且果肉损耗较多，生产成本高。

发明内容

本发明提供一种菠萝智能化削皮挖眼装置及方法，用以解决现有技术中菠萝削皮挖眼效率低，果肉损耗大的缺陷，实现自动快速精准的削皮和挖眼，提高菠萝削皮挖眼的效率，降低加工损耗，节省成本。

本发明提供一种菠萝智能化削皮挖眼装置，包括：旋转机构、图像采集机构、控制机构、削皮机构和挖眼机构；

所述旋转机构用于驱动菠萝旋转；

所述图像采集机构和所述控制机构连接，所述控制机构分别与所述削皮机构和所述挖眼机构连接；

所述图像采集机构用于采集削皮前所述菠萝的外形图像和削皮后所述菠萝的外形图像；

所述控制机构用于基于所述削皮前所述菠萝的外形图像，规划削皮轨迹，并根据所述削皮轨迹生成削皮控制指令，以控制所述削皮机构对所述菠萝进行削皮；

所述控制机构用于基于所述削皮后所述菠萝的外形图像，规划挖眼轨迹，并根据所述挖眼轨迹生成挖眼控制指令，以控制所述挖眼机构对所述菠萝进行逐个挖眼。

在一些实施例中，所述挖眼机构包括：第一移动平台和挖眼组件；

所述挖眼组件设置于所述第一移动平台上，所述第一移动平台用于带动所述挖眼组件移动，所述挖眼组件用于对所述菠萝进行逐个挖眼；

所述第一移动平台包括：第一直线模组和第二直线模组；

所述第二直线模组设置于所述第一直线模组的滑台上，所述挖眼组件设置于所述第二直线模组的滑台上；

所述第一直线模组驱动所述挖眼组件沿第一方向移动；所述第二直线模组驱动所述挖眼组件沿第二方向移动；所述第一方向和所述第二方向垂直。

在一些实施例中，所述挖眼组件包括：第一伸缩驱动件和挖眼夹；

所述第一伸缩驱动件的输出端与所述挖眼夹连接；所述第一伸缩驱动件用于驱动所述挖眼夹在靠近所述菠萝的第一位置和远离所述菠萝的第二位置之间移动；

在所述挖眼夹处于所述第一位置的情形下，所述挖眼夹对所述菠萝进行挖眼；

所述挖眼夹包括：第一夹体、第二夹体、弹性件和滚轮组件；

所述第一伸缩驱动件的输出端分别与所述第一夹体和所述第二夹体连接；所述弹性件设于所述第一夹体和所述第二夹体之间；

所述第一夹体和所述第二夹体至少一者设有引导部，所述滚轮组件和所述引导部滚动接触；

在所述挖眼夹从所述第二位置移动至所述第一位置的过程中，所述滚轮组件和所述引导部相配合，以驱使所述第一夹体远离所述第一伸缩驱动件的一端和所述第二夹体远离所述第一伸缩驱动件的一端相互靠近，以对所述菠萝进行挖眼。

在一些实施例中，所述旋转机构包括：第一支架、第二支架、第一顶针、第二顶针和旋转驱动件；

所述第一顶针设置于所述第一支架上，所述第一顶针的一端与所述旋转驱动件连接，所述旋转驱动件驱动所述第一顶针旋转；

所述第二顶针设置于所述第二支架上，所述第一顶针和所述第二顶针用于顶设于所述菠萝的相对侧。

在一些实施例中，所述第一顶针包括：主顶针连杆、主顶针刀盘和主顶针刀片；

所述主顶针连杆的一端与所述旋转驱动件连接，所述主顶针连杆的另一端与所述主顶针刀盘连接，所述主顶针刀盘上设置有所述主顶针刀片；

所述第一顶针还包括：主顶针弹簧和主顶针刀套；

所述主顶针连杆的表面套着所述主顶针弹簧，所述主顶针弹簧的一端顶住所述第一支架，所述主顶针弹簧的另一端顶住所述主顶针刀套，所述主顶针连杆穿过所述主顶针刀套与所述主顶针刀盘连接，所述主顶针刀片位于所述主顶针刀套内。

本发明还提供一种菠萝智能化削皮挖眼方法，包括：

获取削皮前所述菠萝的外形图像和削皮后所述菠萝的外形图像；

基于所述削皮前所述菠萝的外形图像，规划削皮轨迹，并根据所述削皮轨迹生成削皮控制指令；所述削皮控制指令用于控制削皮机构对所述菠萝进行削皮；

基于所述削皮后所述菠萝的外形图像，规划挖眼轨迹，并根据所述挖眼轨迹生成挖眼控制指令；所述挖眼控制指令用于控制挖眼机构对所述菠萝进行逐个挖眼。

在一些实施例中，所述削皮前所述菠萝的外形图像包括：削皮前所述菠萝的深度图像；

所述基于所述削皮前所述菠萝的外形图像，规划削皮轨迹，包括：

基于所述削皮前菠萝的深度图像对菠萝的外形进行重建，获取菠萝表面点云信息；

基于所述菠萝表面点云信息，规划所述削皮轨迹。

在一些实施例中，所述基于所述菠萝表面点云信息，规划所述削皮轨迹，包括

将所述菠萝表面点云信息转换到菠萝旋转坐标系下，获取菠萝表面点云在所述菠萝旋转坐标系下的坐标信息；

根据菠萝表面点云在所述菠萝旋转坐标系下的坐标信息，确定菠萝表皮到旋转轴的距离；

根据所述菠萝表皮到旋转轴的距离，规划所述削皮轨迹。

在一些实施例中，所述削皮后所述菠萝的外形图像包括：削皮后所述菠萝的RGB图像；

所述基于所述削皮后所述菠萝的外形图像，规划挖眼轨迹，包括：

对所述削皮后所述菠萝的RGB图像进行特征提取和目标检测，识别出菠萝眼；

根据识别出的所述菠萝眼，规划所述挖眼轨迹。

在一些实施例中，所述削皮后所述菠萝的外形图像还包括：削皮后所述菠萝的深度图像；

所述根据识别出的所述菠萝眼，规划所述挖眼轨迹，包括：

基于所述削皮后所述菠萝的深度图像对菠萝的外形进行重建，获取所有菠萝眼的三维坐标和所有菠萝眼的大小；

根据所有菠萝眼的三维坐标进行挖眼路径规划；

根据所述挖眼路径和所述所有菠萝眼的大小，规划所述挖眼轨迹。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置及方法，通过旋转机构驱动菠萝旋转，在旋转过程中，图像采集机构采集菠萝各个角度的外形图像，经控制机构分析处理，规划主动削皮轨迹和精准挖眼轨迹，并生成控制指令控制削皮机构进行削皮，控制挖眼机构进行逐个挖眼，整个削皮挖眼过程不需要人工参与，实现自动快速精准的削皮和挖眼，提高菠萝削皮挖眼的效率，减少果肉损耗，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置的三维结构示意图；

图2是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置的二维俯视结构示意图；

图3是本发明提供的挖眼组件的结构示意图；

图4是本发明提供的挖眼组件的工作原理示意图；

图5是本发明提供的第一顶针的结构示意图；

图6是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法的流程示意图之一；

图7是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法的流程示意图之二；

图8是本发明提供的旋转机构坐标系下菠萝表面点云坐标示意图；

图9是本发明提供的削皮刀平移和菠萝旋转的轨迹示意图；

图10是本发明提供的识别菠萝眼的流程示意图；

图11是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法的流程示意图之三。

附图标记：

1：控制机构；2：挖眼机构；21：第一移动平台；

211：第一直线模组；2111：第一驱动件；2112：第一平移模组；

2113：第一滑台；212：第二直线模组；2121：第二驱动件；

2122：第二平移模组；2123：第二滑台； 22：挖眼组件；

221：第一伸缩驱动件；222：挖眼夹； 2221：第一夹体；

2222：第二夹体； 2223：弹性件； 2224：滚轮组件；

22241：第一滚轮； 22242：第二滚轮； 2225：引导部；

3：削皮机构； 31：第二移动平台；311：第三直线模组；

3111：第三驱动件；3112：第三平移模组；3113：第三滑台；

312：第四直线模组；3121：第四驱动件；3122：第四平移模组；

3123：第四滑台；32：削皮组件； 321：削皮刀安装座；

322：削皮刀连杆； 323：削皮刀； 4：旋转机构；

41：第一支架； 42：第二支架； 43：第一顶针；

431：主顶针连杆； 432：主顶针刀盘；433：主顶针刀片；

434：主顶针弹簧； 435：主顶针刀套； 44：第二顶针；

441：第二伸缩驱动件；442：副顶针； 45：旋转驱动件；

5：图像采集机构； 51：相机连杆； 52：相机安装座；

53：相机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

进一步需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

本发明中“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或多于两个。本发明的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。

在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明提供一种菠萝智能化削皮挖眼装置，包括：控制机构1、挖眼机构2、削皮机构3、旋转机构4和图像采集机构5；

旋转机构4用于驱动菠萝旋转；

图像采集机构5和控制机构1连接，控制机构1分别与削皮机构3和挖眼机构2连接；

图像采集机构5用于采集削皮前菠萝的外形图像和削皮后菠萝的外形图像；

控制机构1用于基于削皮前菠萝的外形图像，规划削皮轨迹，并根据削皮轨迹生成削皮控制指令，以控制削皮机构3对菠萝进行削皮；

控制机构1用于基于削皮后菠萝的外形图像，规划挖眼轨迹，并根据挖眼轨迹生成挖眼控制指令，以控制挖眼机构2对菠萝进行逐个挖眼。

具体地，请参考图1和图2，图1是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置的三维结构示意图，图2是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置的二维俯视结构示意图。

菠萝智能化削皮挖眼装置包括：控制机构1、挖眼机构2、削皮机构3、旋转机构4和图像采集机构5。

旋转机构4可以驱动菠萝旋转。图像采集机构5对削皮前菠萝的外形图像和削皮后菠萝的外形图像进行采集。可选地，图像采集机构5架设于旋转机构4的上方；优选地，图像采集机构5架设于菠萝的正上方。

在一些实施例中，图像采集机构5可以包括相机连杆51、相机安装座52和相机53；相机连杆51的一端连接着旋转机构4，相机连杆51的另一端连接着相机安装座52，相机安装座52靠近菠萝的一方安装有相机53。可选地，相机53可以为深度相机或RGBD相机等，以获取菠萝的外形图像。

图像采集机构5和控制机构1连接，连接方式可以是有线连接和无线连接，本发明对图像采集机构5和控制机构1之间的连接方式不做具体限定。图像采集机构5将采集到的削皮前菠萝的外形图像和削皮后菠萝的外形图像传输给控制机构1。可选地，控制机构1具体可以各种电子设备。

控制机构1基于削皮前菠萝的外形图像，规划削皮轨迹，并根据削皮轨迹生成削皮控制指令。控制机构1与削皮机构3连接，连接方式不做具体限定。控制机构1将削皮控制指令传输给削皮机构3，以控制削皮机构3对菠萝进行削皮。

控制机构1还基于削皮后菠萝的外形图像，规划挖眼轨迹，并根据挖眼轨迹生成挖眼控制指令。控制机构1与挖眼机构2连接，连接方式不做具体限定。控制机构1将挖眼控制指令传输给挖眼机构2，以控制挖眼机构2对菠萝逐个挖眼。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过旋转机构4驱动菠萝旋转，在旋转过程中，图像采集机构5采集菠萝各个角度的外形图像，经控制机构1分析处理，规划主动削皮轨迹和精准挖眼轨迹，并生成控制指令控制削皮机构3进行削皮，控制挖眼机构2进行逐个挖眼，整个削皮挖眼过程不需要人工参与，实现自动快速精准的削皮和挖眼，提高菠萝削皮挖眼的效率，减少果肉损耗，降低生产成本。

在一些实施例中，挖眼机构2包括：第一移动平台21和挖眼组件22；

挖眼组件22设置于第一移动平台21上，第一移动平台21用于带动挖眼组件22移动，挖眼组件22用于对菠萝进行逐个挖眼。

具体地，挖眼组件22设置于第一移动平台21上，第一移动平台21可以带动挖眼组件22移动。在需要挖眼的情况下，第一移动平台21带动挖眼组件22向靠近菠萝眼的方向移动，以便挖眼组件22对菠萝进行逐个挖眼；在挖眼完成的情况下，第一移动平台21带动挖眼组件22向远离菠萝眼的方向移动。

可选地，第一移动平台21可以是移动机械臂，挖眼组件22设置于移动机械臂上，移动机械臂带动挖眼组件22向菠萝眼所处位置移动，以便挖眼组件22对菠萝进行挖眼。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过第一移动平台21带动挖眼组件22移动，以便挖眼组件22在靠近菠萝眼时实施挖眼动作，避免挖眼组件22去除果肉，进一步实现精准挖眼。

在一些实施例中，第一移动平台21包括：第一直线模组211和第二直线模组212；

第二直线模组212设置于第一直线模组211的滑台上，挖眼组件22设置于第二直线模组212的滑台上；

第一直线模组211驱动挖眼组件22沿第一方向移动；第二直线模组212驱动挖眼组件22沿第二方向移动；第一方向和第二方向垂直。

具体地，参考图1和图2所示，第二直线模组212设置于第一直线模组211的滑台上，挖眼组件22设置于第二直线模组212的滑台上。

第一直线模组211沿第一方向设置，第一方向可以是与菠萝旋转的旋转轴平行的方向。第一直线模组211可以驱动挖眼组件22沿第一方向移动，以便挖眼组件22对处于不同横截面的菠萝眼进行挖掘。

第二直线模组212沿第二方向设置，第二方向可以是与菠萝旋转的旋转轴垂直的方向。第二直线模组212可以驱动挖眼组件22沿第二方向移动。在对同一横截面的菠萝眼进行挖眼的情况下，第二直线模组212可以驱动挖眼组件22向靠近菠萝的方向移动，以便挖眼组件22对菠萝进行挖眼；在挖眼完成的情况下，第二直线模组212驱动挖眼组件22向远离菠萝的方向移动。

在对菠萝进行挖眼的过程中，第一直线模组211和第二直线模组212可以单独驱动挖眼组件22移动，也可以组合驱动挖眼组件22移动。

可选地，第一直线模组211可以包括：第一驱动件2111、第一平移模组2112和第一滑台2113；第一平移模组2112的一端设置有第一驱动件2111，第一滑台2113设置于第一平移模组2112上，第一驱动件2111驱动第一滑台2113；在第一平移模组2112上沿第一方向移动。

可选地，第二直线模组212可以包括：第二驱动件2121、第二平移模组2122和第二滑台2123；第二平移模组2122的一端设置有第二驱动件2121，第二滑台2123设置于第二平移模组2122上，第二驱动件2121驱动第二滑台2123在第二平移模组2122上沿第二方向移动，挖眼组件22设置于第二滑台2123上。

可选地，第一驱动件2111和第二驱动件2121可以是提供驱动力的器件，例如伺服电机和驱动控制器等。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过第一直线模组211驱动挖眼组件22沿第一方向移动，第二直线模组212驱动挖眼组件22沿第二方向移动，第一方向和第二方向垂直，可以调整挖眼组件22的挖眼范围，以便挖眼组件22可以对菠萝的全部菠萝眼进行挖眼。

在一些实施例中，挖眼组件22包括：第一伸缩驱动件221和挖眼夹222；

第一伸缩驱动件221的输出端与挖眼夹222连接；第一伸缩驱动件221用于驱动挖眼夹222在靠近菠萝的第一位置和远离菠萝的第二位置之间移动；

在挖眼夹222处于第一位置的情形下，挖眼夹222对菠萝进行挖眼。

具体地，请参考图3，图3是本发明提供的挖眼组件22的结构示意图。挖眼组件22包括：第一伸缩驱动件221和挖眼夹222。

第一伸缩驱动件221的输出端与挖眼夹222连接，第一伸缩驱动件221可以驱动挖眼夹222在靠近菠萝的第一位置和远离菠萝的第二位置之间移动。

在第一伸缩驱动件221驱动挖眼夹222从第二位置移动到第一位置的情形下，也即在挖眼夹222处于第一位置的情形下，挖眼夹222对菠萝进行挖眼。

在第一伸缩驱动件221驱动挖眼夹222从第一位置移动到第二位置的情形下，也即在挖眼夹222处于第二位置的情形下，挖眼夹222可以将挖到的菠萝眼丢弃，以便后续继续对菠萝进行挖眼。

可选地，第一伸缩驱动件221可以是气缸、电动伸缩杆和磁致伸缩杆等。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过第一伸缩驱动件221驱动挖眼夹222从第二位置移动到第一位置，挖眼夹222对菠萝进行挖眼，实现成功挖眼。

在一些实施例中，挖眼夹222包括：第一夹体2221、第二夹体2222、弹性件2223和滚轮组件2224；

第一伸缩驱动件221的输出端分别与第一夹体2221和第二夹体连接2222；弹性件2223设于第一夹体2221和第二夹体2222之间；

第一夹体2221和第二夹体2222至少一者设有引导部2225，滚轮组件2224和引导部2225滚动接触；

在挖眼夹222从第二位置移动至第一位置的过程中，滚轮组件2224和引导部2225相配合，以驱使第一夹体2221远离第一伸缩驱动件221的一端和第二夹体2222远离第一伸缩驱动件221的一端相互靠近，以对菠萝进行挖眼。

具体地，请参考图3所示，挖眼夹222包括：第一夹体2221、第二夹体2222、弹性件2223和滚轮组件2224。

可选地，第一夹体2221和第二夹体2222可以呈鸟嘴状，以便更好地挖取菠萝眼。

第一夹体2221和第二夹体2222至少一者设有引导部2225。例如，第一夹体2221设有引导部2225；例如，第二夹体2222设有引导部2225；例如，在第一夹体2221和第二夹体2222分别设有引导部2225。

滚轮组件2224和引导部2225滚动接触，滚轮组件2224固定设于第二直线模组212的滑台上。

在第一夹体2221设有引导部2225情形下，滚轮组件2224包括：第一滚轮22241；在第二夹体2222设有引导部2225的情形下，滚轮组件2224包括：第二滚轮22242；在第一夹体2221和第二夹体2222分别设有引导部2225的情形下，滚轮组件2224包括：第一滚轮22241和第二滚轮22242。

请参考图4，图4是本发明提供的挖眼组件22的工作原理示意图。当挖眼夹222运动到菠萝的外侧表面，正对着菠萝眼时，第一伸缩驱动件221伸出，驱动第一夹体2221和第二夹体2222向前伸出，

第一夹体2221和第二夹体2222的引导部2225受滚轮组件2224的限制，驱使第一夹体2221远离第一伸缩驱动件的一端和第二夹体2222远离第一伸缩驱动件221的一端向中间合拢即相互靠近，同时挤压弹性件2223，第一伸缩驱动件221完全伸出后，第一夹体2221和第二夹体2222合并没有缝隙，菠萝眼被挖出保留在第一夹体2221和第二夹体2222的中间。第一夹体2221和第二夹体2222相互靠近的过程即挖取菠萝眼的过程。

第一伸缩驱动件221缩回时，带动第一夹体2221和第二夹体2222后退，第一夹体2221和第二夹体2222在弹性件2223的作用下向两边张开，菠萝眼掉出来，此时完成一个菠萝眼的挖出。

如此循环，逐个准确的挖出菠萝眼，并尽可能保留果肉。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过在第一伸缩驱动件221驱动挖眼夹222从第二位置移动至第一位置的过程中，滚轮组件2224和引导部2225相配合，以驱使第一夹体2221远离第一伸缩驱动件221的一端和第二夹体2222远离第一伸缩驱动件221的一端相互靠近，实现成功挖取菠萝眼。

在一些实施例中，削皮机构3包括：第二移动平台31和削皮组件32；

削皮组件3设置于第二移动平台31上，第二移动平台31用于带动削皮组件32移动，削皮组件32用于对菠萝进行削皮。

具体地，削皮组件3设置于第二移动平台31上，第二移动平台31用于带动削皮组件32移动。在需要削皮的情况下，第二移动平台31带动削皮组件32与菠萝接触，以便削皮组件32对菠萝进行削皮；在削皮完成的情况下，第二移动平台31带动削皮组件32脱落菠萝。

可选地，第二移动平台31也可以是移动机械臂，削皮组件32设置于移动机械臂上，移动机械臂带动削皮组件32与菠萝接触，以便削皮组件32对菠萝进行削皮。

可选地，第二移动平台31可以包括：第三直线模组311和第四直线模组312；

第四直线模组312设置于第三直线模组311的滑台上，削皮组件32设置于第四直线模组312的滑台上；

第三直线模组311驱动削皮组件32沿第一方向移动；第四直线模组312驱动削皮组件32沿第二方向移动，第一方向和第二方向垂直。

具体地，第三直线模组311沿第一方向设置，第一方向可以是与菠萝旋转的旋转轴平行的方向。第三直线模组311可以驱动削皮组件32沿第一方向移动，以便削皮组件32去除不同位置的菠萝皮。

第四直线模组312沿第二方向设置，第二方向可以是与菠萝旋转的旋转轴垂直的方向。第四直线模组312可以驱动削皮组件32沿第二方向移动。第四直线模组312可以驱动削皮组件32与菠萝接触，以便削皮组件32对菠萝进行削皮；在削皮完成的情况下，第四直线模组312驱动削皮组件32脱离菠萝。

在对菠萝进行削皮的过程中，第三直线模组311和第四直线模组312可以单独驱动削皮组件32移动，也可以组合驱动削皮组件32移动。

可选地，第三直线模组311可以包括：第三驱动件3111、第三平移模组3112和第三滑台3113；第三平移模组3112的一端设置有第三驱动件3111，第三滑台3113设置于第三平移模组3112上，第三驱动件3111驱动第三滑台3113在第三平移模组3112上沿第一方向移动。

可选地，第四直线模组312可以包括：第四驱动件3121、第四平移模组3122和第四滑台3123；第四平移模组3122的一端设置有第四驱动件3121，第四滑台3123设置于第四平移模组3122，第四驱动件3121驱动第四滑台3123在第四平移模组3122上沿垂第二方向移动，削皮组件32设置于第四滑台3123上。

可选地，第三驱动件3111和第四驱动件3121可以是提供驱动力的器件，例如伺服电机和驱动控制器等。

可选地，削皮组件32可以包括：削皮刀安装座321、削皮刀连杆322和削皮刀323；削皮刀安装座321设置于第四滑台3123上，削皮刀连杆322远离菠萝的一端连接着削皮刀安装座321，削皮刀连杆322靠近菠萝的一端设置有削皮刀323。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过第三直线模组311驱动削皮组件32沿第一方向移动，第四直线模组312驱动削皮组件32沿第二方向移动，第一方向和第二方向垂直，可以调整削皮组件32的削皮范围，以便削皮组件32一次性完成削皮。

在一些实施例中，旋转机构4包括：第一支架41、第二支架42、第一顶针43、第二顶针44和旋转驱动件45；

第一顶针43设置于第一支架41上，第一顶针43的一端与旋转驱动件45连接，旋转驱动件45驱动第一顶针43旋转；

第二顶针44设置于第二支架42上，第一顶针43和第二顶针44用于顶设于菠萝的相对侧。

具体地，旋转机构4包括：第一支架41、第二支架42、第一顶针43、第二顶针44和旋转驱动件45。

第一顶针43设置于第一支架41上，第二顶针44设置于第二支架42上，第一支架41和第二支架42相对设置，以确保第一顶针43和第二顶针44顶设于菠萝的相对侧，即第一顶针43顶设于菠萝的一端，第二顶针44顶设于菠萝的另一端。可选地，第一顶针43和第二顶针44处于同一直线上。

第一顶针43的一端与旋转驱动件45连接，以便第一顶针43和第二顶针44顶设于菠萝的相对侧之后，旋转驱动件45驱动第一顶针43旋转，即带动菠萝旋转。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过第一顶针43和第二顶针44顶设于菠萝的相对侧，第一顶针43的一端与旋转驱动件45连接，实现带动菠萝旋转。

在一些实施例中，第一顶针43包括：主顶针连杆431、主顶针刀盘432和主顶针刀片433；

主顶针连杆431的一端与旋转驱动件45连接，主顶针连杆431的另一端与主顶针刀盘432连接，主顶针刀盘432上设置有主顶针刀片433。

具体地，请参考图5，图5是本发明提供的第一顶针43的结构示意图。第一顶针43包括：主顶针连杆431、主顶针刀盘432和主顶针刀片433。

主顶针连杆431的一端与旋转驱动件45连接，主顶针连杆431的另一端与主顶针刀盘432连接，主顶针刀盘432上设置有主顶针刀片433。可选地，主顶针刀片433的数量可以是一片或多片。

可选地，第二顶针44包括：第二伸缩驱动件441和副顶针442；第二伸缩驱动件441的输出端与副顶针442连接。

在菠萝放置于第一顶针43和第二顶针44之间后，第二伸缩驱动件441伸出，副顶针442顶住菠萝向第一顶针43移动，菠萝接触主顶针刀片433，第二伸缩驱动件441继续伸出，主顶针刀片433切入菠萝底部，直到菠萝抵住主顶针刀盘432，此时副顶针442与主顶针刀片433共同顶持菠萝，顶持住菠萝后，旋转驱动件45通过主顶针连杆431带动菠萝旋转。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，一方面，通过主顶针刀盘432上的主顶针刀片433顶住菠萝，另一方面，通过主顶针连杆431的一端与旋转驱动件45连接带动菠萝旋转。

在一些实施例中，第一顶针43还包括：主顶针弹簧434和主顶针刀套435；

主顶针连杆431的表面套着主顶针弹簧434，主顶针弹簧434的一端顶住第一支架41，主顶针弹簧434的另一端顶住主顶针刀套435，主顶针连杆431穿过主顶针刀套435与主顶针刀盘432连接，主顶针刀片433位于主顶针刀套435内。

具体地，如图5所示，第一顶针43还包括：主顶针弹簧434和主顶针刀套435。

主顶针连杆431的一端与旋转驱动件45连接，主顶针连杆431的表面套着主顶针弹簧434，主顶针弹簧434的一端顶住第一支架41，主顶针弹簧434的另一端顶住主顶针刀套435，主顶针连杆431穿过主顶针刀套435与主顶针刀盘432连接，主顶针刀片433位于主顶针刀套435内。

可选地，在主顶针刀套435的中心设置一个通孔，主顶针连杆431穿过主顶针刀套435上的通孔与主顶针刀盘432连接。

在菠萝放置于第一顶针43和第二顶针44之间后，第二伸缩驱动件441伸出，副顶针442顶住菠萝向第一顶针43移动，菠萝接触主顶针刀套435，推动主顶针刀套435后退挤压主顶针弹簧434，露出主顶针刀片433同时主顶针刀片433切入菠萝底部，直到菠萝抵住主顶针刀盘432，此时副顶针442与主顶针刀片433共同顶住菠萝，顶住菠萝后，旋转驱动件45通过主顶针连杆431带动菠萝旋转，主顶针连杆431可以视为带动菠萝旋转的旋转轴。

在挖眼完成后，第二伸缩驱动件441缩回，主顶针刀套435在主顶针弹簧434的作用下将菠萝从主顶针刀套435上顶掉。然后进行下一个菠萝的削皮挖眼，如此循环。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼装置，通过设置主顶针弹簧434和主顶针刀套435，方便在挖眼完成后，自动将菠萝从主顶针刀套435上顶掉。

请参考图6，图6是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法的流程示意图之一。本发明提供一种菠萝智能化削皮挖眼方法，执行主体为控制机构1，如图6所示，本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法包括：

步骤610，获取削皮前菠萝的外形图像和削皮后菠萝的外形图像。

具体地，图像采集机构5对削皮前的菠萝进行拍照，采集削皮前菠萝的外形图像；对削皮后的菠萝进行拍照，采集削皮后菠萝的外形图像。图像采集机构5将采集到的削皮前菠萝的外形图像和削皮后菠萝的外形图像传输给控制机构1。

图像采集机构5可以包括RGBD相机，调整RGBD相机的位姿，使得RGBD相机在菠萝的上方。通过RGBD相机获取的菠萝外形图像包括菠萝的深度图像和菠萝的RGB图像。

步骤620，基于削皮前菠萝的外形图像，规划削皮轨迹，并根据削皮轨迹生成削皮控制指令；削皮控制指令用于控制削皮机构3对菠萝进行削皮。

具体地，在获取到削皮前菠萝的外形图像之后，控制机构1基于削皮前菠萝的外形图像对菠萝的外形进行重建，获取菠萝表面的点云信息；再进行坐标转换，将菠萝表面的点云坐标转换到菠萝旋转轴上；最后规划进给深度和进给速度，形成削皮轨迹。

控制机构1根据削皮轨迹生成削皮控制指令，将削皮控制指令传输给削皮机构3，以控制削皮机构3对菠萝进行削皮。

步骤630，基于削皮后菠萝的外形图像，规划挖眼轨迹，并根据挖眼轨迹生成挖眼控制指令；挖眼控制指令用于控制挖眼机构2对菠萝进行逐个挖眼。

具体地，在获取到削皮后菠萝的外形图像之后，控制机构1基于削皮后菠萝的外形图像进行特征提取和目标识别，识别出菠萝眼；并根据识别出的菠萝眼，规划挖眼轨迹。

控制机构1根据挖眼轨迹生成挖眼控制指令，将挖眼控制指令传输给挖眼机构2，以控制挖眼机构2对菠萝进行逐个挖眼。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法，通过控制机构1菠萝的外形图像对分析处理，规划削皮轨迹和挖眼轨迹，并生成控制指令控制削皮机构3进行削皮，控制挖眼机构2进行逐个挖眼，整个削皮挖眼过程不需要人工参与，实现自动快速精准的削皮和挖眼，提高菠萝削皮挖眼的效率，降低加工损耗，节省成本。

请参考图7，图7是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法的流程示意图之二。本实施例是对前述实施例的主要说明，主要说明了：基于削皮前菠萝的外形图像，规划削皮轨迹的具体过程。该菠萝智能化削皮挖眼方法包括：

步骤710，基于削皮前菠萝的深度图像对菠萝的外形进行重建，获取菠萝表面点云信息。

具体地，削皮前菠萝的外形图像包括：削皮前菠萝的深度图像。对菠萝的外形进行重建具体包括以下步骤：

步骤1：菠萝深度图像预处理。以便更好地提取菠萝轮廓，进行一些深度图像滤波操作，如高斯滤波，以减少噪声的影响。

步骤2：阈值分割。根据菠萝的深度信息，设置合适的预设灰度阈值进行图像分割。将深度图像中大于或等于预设灰度阈值的像素点作为菠萝部分，将深度图像中小于预设灰度阈值的像素点作为背景部分，这样就可以分离出菠萝与背景的区域。

步骤3：填充孔洞。在阈值分割后，可能会出现一些不完整的轮廓或孔洞。可以使用图像处理技术，如连通组件分析和形态学操作，来填充孔洞并修复轮廓。

步骤4：菠萝轮廓提取。使用边缘检测算法，如Canny边缘检测算法，从阈值分割后的图像中提取出菠萝的轮廓，即菠萝表面点云信息。

步骤5：轮廓后处理。对提取得到的轮廓进行后处理，如平滑处理或折线逼近，以获得更加平滑的轮廓。

通过以上步骤处理多幅深度图像获取菠萝表面点云信息，通过滤波并拼接得到完整的菠萝表面信息及菠萝三维形状信息。

步骤720，基于菠萝表面点云信息，规划削皮轨迹。

具体地，在得到菠萝完整三维重建的信息之后，通过体素滤波得到较为稀疏且均匀的菠萝表面点云信息。

控制机构1获取了菠萝表面点云信息，可以根据菠萝表面点云信息进行削皮轨迹规划。

例如，控制机构1以一次性削皮为削皮条件时，基于菠萝表面点云信息，以将所有菠萝表面点云进行一次性覆盖为目的进行削皮轨迹规划。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法，通过基于削皮前菠萝的深度图像对菠萝的外形进行重建，获取菠萝表面点云信息，基于菠萝表面点云信息，实现准确削皮轨迹的规划。

在一些实施例中，基于菠萝表面点云信息，规划削皮轨迹，包括

将菠萝表面点云信息转换到菠萝旋转坐标系下，获取菠萝表面点云在菠萝旋转坐标系下的坐标信息；

根据菠萝表面点云在菠萝旋转坐标系下的坐标信息，确定菠萝表皮到旋转轴的距离；

根据菠萝表皮到旋转轴的距离，规划削皮轨迹。

具体地，通过相机与旋转机构4的标定转换矩阵，把相机坐标系下的点云信息转化为旋转机构4坐标系下的点云信息；再通过齐次变换矩阵，把菠萝点云的坐标系原点(菠萝的底部中心点)变换到菠萝的旋转轴上，旋转轴即第一顶针43和第二顶针44所在的直线。

图8是本发明提供的旋转机构4坐标系下菠萝表面点云坐标示意图，图8所示，旋转机构4坐标系下，坐标原点o为菠萝的底部中心点，z轴为旋转轴，y轴为竖直面上垂直z轴的方向，x轴为水平面上垂直z轴的方向，任一菠萝表面点云坐标为P

把菠萝表面点云P

旋转角度θ的表达式如下所示：

其中，θ表示旋转角度，x表示点云P

削皮时，菠萝绕旋转轴旋转，要达到一致性较好的削皮效果，削皮刀沿着菠萝表皮呈现不规则的螺旋线运动，需要提前规划削皮轨迹。

削皮刀具有两个自由度，可以相对旋转轴进行左右平移运动，也可以相对旋转轴z轴进行前后进给运动，前后进给运动可以调节削皮的深度，左右平移运动可以调节削皮的速度，但是削皮速度不能过大，同一角度新的走刀痕迹需要与前一个走刀痕迹有交叠，交叠程度可以根据削皮效果调节。削皮运动是旋转轴、左右平移轴和前后平移轴协同运动的结果，轨迹规划需要进行三轴的同步运动规划。

假定菠萝长度为L_pine，削皮起始和结束时菠萝刀有一段缓冲行程，开头缓冲行程为L_head，结尾缓冲行程为L_end，削皮运动的平移行程为：

L＝L_head+L_pine+L_end

其中，L表示削皮运动的平移行程，L_head表示开头缓冲行程，L_pine表示菠萝长度，L-end表示结尾缓冲行程。

菠萝匀速旋转，旋转速度为ω，削皮刀匀速平移，平移速度为ν，削完一个菠萝的时间t_pine＝L/v。

图9是本发明提供的削皮刀平移和菠萝旋转的轨迹示意图，如图9所示，横坐标为旋转角度θ，纵坐标为削皮刀沿z轴平移距离。削皮刀平移是一条从A到D的线段。A点为削皮刀起点，B点为削皮刀开始切削菠萝的位置，C点为菠萝刀脱离菠萝的位置。

设定削皮深度为d，削皮深度可以调节，削皮时，削皮刀尖到旋转轴的距离s

从B点到C点之间取n个点云的r值，对n个r值和时间t进行多次样条插值或者多项式插值，构建f(t)，f(t)表示时间t时，菠萝表皮到旋转轴的距离。同时取A到B点之间的菠萝表皮到旋转轴的距离等于B点到旋转轴的距离d(B)，C点到D点之间的菠萝表皮到旋转轴的距离保持为C点的到旋转轴的距离d(C)，那么，结合削皮深度d，在削皮时削皮刀尖到旋转轴的距离s

式中，s

对削皮刀尖到旋转轴的距离s

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法，通过将菠萝表面点云信息转换到菠萝旋转坐标系下，根据菠萝表面点云在菠萝旋转坐标系下的坐标信息，确定菠萝表皮到旋转轴的距离，根据菠萝表皮到旋转轴的距离，规划削皮刀尖到旋转轴的距离s

在一些实施例中，基于削皮后菠萝的外形图像，规划挖眼轨迹，包括：

对削皮后菠萝的RGB图像进行特征提取和目标检测，识别出菠萝眼；

根据识别出的菠萝眼，规划挖眼轨迹。

具体地，削皮后菠萝的外形图像包括：削皮后菠萝的RGB图像。

请参考图10，图10是本发明提供的识别菠萝眼的流程示意图。将削皮后菠萝的RGB图像输入特征提取模块，特征提取模块包括主干网络(backbone)和特征金字塔(FeaturePyramid Networks，FPN)。

主干网络一般用于前端提取图片信息，生成卷积特征图(feature map)C1和C2。将C1和C2输入FPN中，生成不同分辨率的特征P3、P4和P5。

将不同分辨率的特征输入到目标检测算法(Fully Convolutional One-StageObject Detection，FCOS)中目标检测头(head)，目标检测头模块包括注意力(Attention)模块和分类包围盒(Classification and Box)。将不同分辨率的特征P3、P4和P5输入目标检测头中，获取注意力信息和感兴趣区域(Region of Interest ROI)信息。

将不同分辨率的特征P3和P4输入到解码器(Decoder)中，生成语义特征P2。将语义特征P2和感兴趣区域信息输入尺度平衡系数(Size Balance Coefficient，SBC)进行结合，得到每个感兴趣区域的语义特征。

将每个感兴趣区域(Region of Interest ROI)的语义特征与注意力信息输入融合模块进行融合，获取实例掩码，即可分割出每一个菠萝眼的掩码。

此方法将实例级别的信息和细粒度很小的语义信息结合，提升了分割掩码的预测，采用自顶到底的方法，具体是：经过多次卷积后，再进行插值操作，可以获得高纬度的注意力信息，并且特别适合尺寸大的菠萝轮廓的获取。自底到顶的方法，具体是：只进行了一次或两次卷积操作，保留了更多的局部信息，更适合识别小目标，并且对轮廓像素和位置敏感，二者结合既能快速识别菠萝眼这种小目标，又能识别菠萝轮廓大目标。利用裁剪手段或者加权，将其与逐像素的预测集合起来。

对于基于候选框的实例掩码生成设计了一个融合方法，将实例级别的丰富信息和准确的像素特征融合起来，获取实例掩码，还获取FPN特征时，为了识别小目标减少了特征提取的层级，减少了计算量并提高运行速度。

识别出菠萝眼之后，融合菠萝削皮后深度图像转换成的点云信息，得到每个菠萝眼的点云分布(包括菠萝眼的大小和三维坐标)，根据每个菠萝眼所在位置以预设原则规划挖眼轨迹。例如，预设原则可以是挖眼耗时最小或挖眼路径最短等。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法，通过对削皮后菠萝的RGB图像进行特征提取和目标检测，融合削皮后菠萝表面点云信息，实现精确识别菠萝眼，从而精确规划挖眼轨迹。

请参考图11，图11是本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法的流程示意图之三。本实施例是对前述实施例的主要说明，主要说明了：根据识别出的菠萝眼，规划挖眼轨迹的具体过程。该菠萝智能化削皮挖眼方法包括：

步骤1110，基于削皮后菠萝的深度图像对菠萝的外形进行重建，获取所有菠萝眼的三维坐标和所有菠萝眼的大小。

具体地，削皮后菠萝的外形图像还包括：削皮后菠萝的深度图像。RGB图像识别出菠萝眼后，通过菠萝眼对应的掩膜提取深度图像对应区域内的像素，然后把对应区域的像素转化为3D点云。每个削皮后的菠萝按照固定角度间歇旋转，每次停顿时获取RGB图像，通过以上图像处理步骤获取到菠萝多个角度的表面菠萝眼点云。通过点云配准，拼接重建出完整的菠萝眼点云。

对每个菠萝眼的点云取重心得到菠萝眼的三维坐标值，还通过对每个菠萝眼的点云取最小包围框，获取到点云的尺寸，即获取每个菠萝眼的大小，可以指导后续挖眼操作时挖除菠萝眼周边果肉的大小。

步骤1120，根据所有菠萝眼的三维坐标进行挖眼路径规划。

具体地，识别出菠萝眼之后，菠萝挖眼路径规划方法可以按照以下步骤进行：

步骤1：初始化数据结构。加载识别后的所有菠萝眼三维坐标数据，每个菠萝眼为一个节点，创建空的路径记录和已访问节点集合。

步骤2：创建菠萝眼网络表示。将菠萝眼位置数据转换为合适的数据结构，如图或网格，标记起点在网络中的位置，设置起点的初始权重为0，其他节点的初始权重为无穷大。

步骤3：启发式搜索算法。使用合适的启发式函数(如曼哈顿距离或欧几里得距离)评估节点的优先级，根据优先级选择下一个要访问的节点，更新节点的权重和路径记录。

步骤4：探索相邻菠萝眼。对于当前菠萝眼，获取当前菠萝眼的相邻节点，检查相邻节点是否已经访问过或是障碍物，更新相邻节点的权重和路径记录。

步骤5：重复搜索直到到达终点。重复步骤3和4，直到当前节点为终点或者无法找到可行路径；如果到达终点，记录最优路径的经过节点顺序。

步骤6：返回最优路径和路径长度。根据路径记录回溯得到最优路径的经过节点顺序，从而得到菠萝挖眼轨迹。

步骤1130，根据挖眼路径和所有菠萝眼的大小，规划挖眼轨迹。

具体地，菠萝夹挖眼时会根据检测到的菠萝眼的大小调整到菠萝表面的距离，菠萝眼越小，挖眼的深度越浅，挖除的果肉也越小，反之，挖眼越深，挖除果肉越大。

在未执行挖眼动作之前，挖眼夹尖到菠萝表面的距离的表达式如下所示：

d

式中，d

若菠萝眼的直径d

若菠萝眼的直径d

根据在未执行挖眼动作之前，挖眼夹尖到菠萝表面的距离，以及菠萝重建后菠萝表面到旋转轴的距离，可以确定挖眼夹尖端到旋转轴的距离。在未执行挖眼动作之前，挖眼夹尖端到旋转轴的距离的表达式如下所示：

S

式中，S

根据识别出的菠萝眼大小，规划轨迹的时候需要调整挖眼夹与菠萝表皮之间的距离，并且挖眼夹动作具有一致性，假设动作时间为t

菠萝挖眼路径规划顺序后，再进行菠萝眼精准削除的轨迹规划，包括如下步骤：

步骤10：根据菠萝挖眼路径规划顺序和菠萝眼的位置，确定挖除菠萝眼的起点。

步骤20：根据菠萝眼的大小，确定挖除轨迹的深度调节。

步骤30：从起点菠萝眼开始，结合路径规划的顺序规划移动路径到达菠萝眼的位置和深度。

步骤40：在接近菠萝眼上方时，根据挖眼夹保持一定速度的要求，进行速度规划。

步骤50：在挖眼夹经过菠萝眼上方时，尽量保持一定速度，避免减速到0。

步骤60：移动接近至菠萝眼的位置后，按照前面设定的深度规则，触发挖眼夹动作按照预设的深度进行挖除。

步骤70：完成挖除后，根据路径顺序继续规划移动路径到达下一个菠萝眼的位置，并重复步骤40至步骤70直至所有菠萝眼都被挖除。

最终完成所有菠萝眼的挖除后，根据需要规划移动路径回到起点或其他目标位置。

本发明提供的菠萝智能化削皮挖眼方法，根据识别出的菠萝眼，与菠萝眼深度图像生成的点云融合，获得每个菠萝眼的精确空间位置和实际大小，对深浅不一的菠萝眼进行精准的轨迹规划，进一步实现降低加工损耗，节省成本。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。