第 013 期 2022/06/30發佈
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金針菇塑形護膜自動脫膜方法與裝置
邱相文、石信德
行政院農業委員會農業試驗所
      金針菇為台灣菇類產業極為重要的品項,年產值約為20億元,但目前卻面臨重大的國外競爭壓力,唯有提高生產自動化程度,增進生產效率並降低生產成本,才能提升產業競爭力。目前大部分金針菇生產已經導入自動化機械作業,在菇體採收部分已有業者引進國外自動化採收作業機械,但無論是自動化機械採收或是人工採收,在採收之前,均必須應用大量人力進行栽植瓶生長塑形護膜之拆除作業(圖1),此項作業缺乏自動化機械可資運用,已經成為金針菇產業全面自動化發展的瓶頸。
圖1. 金針菇採收前於菇苔(籃)內所套裝之塑形護膜情形。

      為維持金針菇叢往上集中生長,需於菇叢的外圍套上塑膠塑形護膜,主要是利用魔鬼氈的黏貼方式套裝在菇瓶口。由於出庫採收作業係利用輸送帶將菇苔輸送出來,每分鐘處理量約達300瓶,此除護膜階段要4~6個人力才能完成拆卸作業(圖2),且需大量、快速地進行塑形護膜的抓取與拆下,極度耗費人力。農業試驗所為解決產業面臨的問題,並且達到省工自動化的目的,進行金針菇塑形護膜自動脫膜裝置的研製開發,以解決目前金針菇自動化生產體系的最後缺口,促使金針菇生產進入全自動化與無人智慧化生產的目標。

圖2. 目前金針菇在出庫採收之前均須以人力進行塑形護膜的拆卸作業。
      本項技術係利用塑形護膜脫膜機構進行塑膠護膜的偵測與定位夾取,並利用多維度空間運動連動機械手臂,將塑膠護膜從環繞保護金針菇栽培瓶上方之菇體外圍取下,系統架構包括:

  1. 菇瓶偵測定位與引導輸送系統。

  2. 迴轉式機械手臂採收與夾爪物件偵測與夾持與作業系統。

  3. 菇瓶進出料夾持旋轉與定位拆膜作業系統。

因此本機主要裝置機構包含控制模組、輸送模組、旋轉模組以及塑形護膜夾持及剝離(脫膜)模組等結構(圖3),作業動作如下:

  1. 進料控制:當輸送帶將金針菇栽培瓶輸送至脫膜機構之前,會先由一對檔板控制閥門對金針菇栽培瓶分別進行制動或通行的進料順序控制,當上一個菇瓶於脫膜機構完成脫膜之後,下一個菇瓶才會被放行輸送至脫膜位置進行定位脫膜作業。

  2. 脫膜作業:利用脫膜機構的一對正逆轉的夾持輸送機構夾持栽培瓶,進行順時鐘旋轉並將其往後輸送,當塑形護膜的黏貼缺口旋轉至脫膜夾爪時,膠膜缺口被一片金屬檔板撥起,並透過光學感測器偵測進入的膠膜邊緣,當偵測器偵測到膠膜邊緣已經透過輸送帶輸送並順時鐘方向旋轉進入夾板位置時,便會啟動夾爪進行護膜側邊的夾持動作,然後再透過連接於夾爪機構後端的迴轉旋臂的快速轉動而將膠膜從栽培瓶上拆卸下來,完成脫膜作業(圖4)。

圖3. 本機裝置各部主要組成機構外觀。
圖4. 護膜被夾爪機構夾持後便透過機械手臂的迴旋動作而拆卸下來。
      本技術已獲頒經濟部智慧財產局之發明專利(I751751),技術特點為透過夾爪剝離模組搭配光學定位偵測,並利用菇類栽培瓶之定位及旋轉作用連動機械手臂的多維度空間運動作用,將塑形護膜從金針菇栽培瓶外圍拆卸下來,達到自動化脫膜的作業效果,成功解決目前金針菇產業全面自動化生產所面臨的關鍵技術瓶頸,同時大幅降低依賴人力需求、降低生產成本、提高產業競爭力。本機經脫膜功能測試結果顯示,脫膜成功率達95%以上,金針菇重量損失率平均值約為0.38%。目前先以單條輸送帶與單夾爪進行試驗開發以測試自動脫膜功能,後續將會利用多條輸送帶搭配多具夾爪方式應用以提升作業效率,俾利補足自動化機械生產流程之缺口,協助金針菇產業全面達成自動化與無人智慧化生產之目標。
智財權
國家申請:中華民國
專利號:TW I751751
專利期限:2022/01/01 - 2040/10/21
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