徐邦国 徐邦国 吴华贵 郝健辰 张博宇 杜新宇

摘要：目前，国内食品市场上对于胶原蛋白型肥肠衣的不稳定长剪切多数是采用自动流水线式设计长剪切，当肠衣通过流水线计长装置时开始计长，计长长度达到标定长度时，控制端就会给剪切装置发送剪切命令，控制切刀进行剪切。以一套光电自动旋转光纤编码器、喷码机、数字型彩色肠衣光纤喷码传感器为主要技术执行检测元件，结合一家企业公司现有的彩色肠衣定长套紧收缩喷码装置、剪切喷码装置，设计研制开发了一套高标准精度的彩色胶原蛋白定长肠衣套缩定长光纤喷码系统检测原理系统。这套定长肠衣喷码系统检测原理系统主要原理是基于光电自动旋转光纤编码器的肠衣计长扫描原理、喷码机的定长喷码原理打标工作原理和采用数字型彩色肠衣光纤喷码传感器的喷码色标原理检测系统原理，实现肠衣精确的长度检测。

关键词：胶原蛋白肠子衣;定长喷码检测;喷码机;

引言

随着经济技术的不断发展，工业企业智能化生产的不断推进，企业产品的生产越来越高的规范、标准化要求。因此，产品在进行生产时，就需要进行定长切割、定长拉伸、定长截断、定长热处理、定长剪切等规格化、标准化处理，只有达到了标定长度，才能进行后续相应的加工处理等操作。所以，在整个生产加工过程中，第一步是要对产品进行长度标定，然后是对长度标定进行识别检测，最后才是在产品的标定位置处进行加工处理。

一、国内胶原蛋白肠衣企业的发展状况

胶原蛋白生产肠衣加工行业生产技术壁垒非常高，我国广西的梧州神冠集团亦企业拥有多项胶原蛋白生产肠衣专业生产加工技术，是国内最大的专业胶原蛋白生产肠衣技术提供者。目前，我国正逐步处于绿色肉制品生产加工经营企业转型蓬勃发展的关键阶段，需求量非常大。另外，与天然生物肠衣产品相比，胶原蛋白生物肠衣同样具有品种口径大小规格完全统一、利于采用机械化工业灌肠设备生产等诸多优点，非常适合大批量生产。

提高了该产品的包装套缩填肠灌装设备生产工作速度，使得该产品更好地具有稳定的产品市场率和出品率，一定很大度的程度上也有效延长了该产品的包装使用期和保质期，具有天然其他压缩肠衣无法比拟的产品价格优势。这种套缩包装通常采用流水线计长的剪切方式，即肠衣通过流水线计长装置时开始计长，当计长长度达到标定长度时，控制端就会给剪切装置发送剪切命令，控制切刀进行剪切。

二、机器视觉系统检测法

机器视觉系统检测法是利用相机和图像处理来代替或辅助人工检查和测量的技术。现代化的工业视觉系统包括：系统、镜头、一个或多个采集图像的摄像机、将图像传输到处理器/计算机的接口设备、图像处理器/计算机和超出处理速度和质量的接口。它的一个完整检测过程可以分为图形采集、图像处理和分析、结果传递和命令执行四个步骤。

随着产品生产速度和生产质量的不断提高，人工检测已经跟不上现代产业化的步伐。因为人在工作强度大的时候容易疲倦和犯错，在检测过程不可避免的会存在主观性。另外，在有些情况下，由于环境因素的影响人工操作完不成检测任务的。相反，由摄像机和计算机系统组成的机器视觉系统，实现了生产过程的连续精确测量和检测。这些优点使得世界各地越来越多的行业被机器视觉所取代。

三、胶原蛋白肠衣定长喷码检测法

基于定长喷码技术和喷码检测技术，具体的工作原理：

首先，肠衣沿着红色和黑色红白两条圆形箭头和直线的不同方向快速旋转传送，光电快速驱动旋转控制驱动器使编码器在快速旋转驱动肠衣的机械动力系统带动下立即停机开始生产进行定短计长，当旋转肠衣定短计长标准值已经达到此时需要开始生产时的定短定长标准值，也就立即开始生产需要定长定短标准值时，控制系统管理信息系统立即向肠衣操作員和喷码机技术人员分别发出命令停止操作喷码的司机重新敲打定短标记的计长命令，同时通过电机控制光电快速驱动旋转控制驱动器使编码器将其自动清零并重新停机开始进行计长。

其次，当两个环在肠衣内部经过一次强力挤压套缩充气杠杆耦合装置时，套装装置伸缩后的杠杆就有机会对两个环在肠衣内部的环进行一次强力伸缩充气，肠衣由一个环形带状的椭圆形环转变为一个环形圆柱状并自然然地紧贴两个肠衣外部内螺纹，在两个肠衣内部外力的双重推动耦合作用下，转动的两个肠衣通过内螺纹对两个环在肠衣内部的环进行一次强力充气套缩，将两个环在肠衣内部进行强力折叠后再组合在一起来，喷码标记套缩前的长度约为8cm，套缩后的长度约为1.1-1.2mm。

最后，当一条肠衣经过检测喷码装置检测检查装置时，如果肠衣探头通过检测器接到肠衣喷码检查标记，则经过检测喷码装置探头会向肠衣控制管理系统探头发送喷码标记上的检测喷码命令，控制管理系统探头会立即向肠衣切刀切割剪切切削装置探头发送切刀剪切切削命令，控制系统切刀切削装置在接到喷码检测标记处自动展开、进行切刀剪切。

四、系统各部分原理介绍

定长喷码检测系统的总体设计方案主要是基于光电旋转编码器的计长原理、喷码机的喷码原理和数字型彩色光纤传感器的检测原理，具体的工作原理如下。

4.1光电旋转编码器计长原理

光电转轴旋转运动编码器系统是一种集光、机、电于机为一体的光电运动传感器，用于测量检测电动机械的光电运动和物体位移，主要由一块安装在一个转轴上的光电旋转控制板和光电运动检测机械装置部分组成。其中当一个转轴在被检检测机械物体的重力带动下进行旋转时，旋转板与其他轴同步进行旋转，光源磁盘发出的可见光经光电旋转板对磁盘上的光电缝隙进行调制，并由光敏传感器件进行接收转换成为光电信号。但是肠衣在传送过程中，由于受到张力以及打滑等因素的影响，光电旋转编码器可能会发生反转，给测量带来误差。

4.2喷码机的喷码原理

激光喷码打标的工作原理比较简单，它是是利用激光的高功率在基板上瞬间汽化实现打标的。它的优点是不需要喷墨材料、无污染、打标线宽窄;缺点是打印速度慢、成本高

肠衣的定长喷码检测是整个系统的核心，为了确保系统能够稳定可靠的实现定长喷码检测功能，我们必须设计出一个良好的硬件电路。

系统的硬件电路设计主要包括 MCU、开发板、液晶屏等主要器件的选型，功能电路的设计和人机交互系统的设计。

五、检测系统硬件电路的总体设计

MCU 是硬件电路设计的核心，必须在满足系统功能的前提下，极大的简化外围接口的硬件电路设计。它的选择主要考虑芯片的内核和集成外设。

（1）芯片内核的选择

考虑到系统需要实时在线测量肠衣的长度、即时控制喷码机喷码、快速响应色度检测装置的检测结果和及时控制切刀装置进行剪切，因此，本项目的内核选用了基于内核的处理器，它具有功耗低、运算能力强、中断优先级多、广泛之处第三方工具等特点。

（2）片上集成外设的选择

由于检测系统需要通过输入输出口与基于液晶触摸屏设计的人机交互界面通信，片上需要集成接口和转换模块;同时，检测系统需要通过光电旋转编码器计长、控制喷码机定长喷码、对定长喷码进行检测和剪切，片上需要集成定时器等外设。另外，考虑到本项目设计的检测系统主要是用于工业在线检测，必须保证系统的低功耗、高稳定性和可扩展性。

结束语

在肠衣的定长剪切生产过程中，系统的工作稳定性是最重要的，其次是提高肠衣的剪切精度。因此，在本次的项目研究中，当定长喷码检测系统在生产线上长时间工作时，色度检测装置是否会出现误判、剪切后的肠衣长度是否长期稳定、改进后的肠衣压紧装置是否仍会出现卡刀等问题有待进一步验证。

参考文献

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作者简介：徐邦国 1998年3月 汉 男 福建省福州市人，本科在读，研究方向机械设计及制造.

天津职业技术师范大学大学生创业创新训练计划项目资助

项目编号：202010066119