应用于无人冷库的水产品自动装盒设备及方法与流程

1.本发明涉及水产品包装技术领域，尤其涉及一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备及方法。


背景技术：

2.生蚝俗称牡蛎、海蛎子、蚝等，隶属软体动物门，双壳纲，珍珠贝目，是世界上第一大养殖贝类，是人类可利用的重要海洋生物资源之一，为全球性分布种类。牡蛎不仅肉鲜味美、营养丰富，而且具有独特的保健功能和药用价值，是一种营养价值很高的海产珍品。牡蛎的含锌量居人类食物之首。古今中外均认为牡蛎有治虚弱、解丹毒、降血压、滋阴壮阳的功能。
3.将生蚝从原料车间运输到无人冷库中，需要经过一个环节就是将生蚝装盒，现有技术中生蚝装盒具有以下两种方法：如果原料车间离得近就直接工人把原料装盒，然后放传送带；如果原料车间距离无人冷库较远则需要工人在原料车间把原料装盒放到桌上，再用小车机械手爪抓盒子运送并放到传送带上面；但是过程中需要大量人工参与，不符合无人冷库的需求。
4.因此，如何提供一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备及方法，用以解决现有技术中需要大量人工参与包装的缺陷，实现无人冷库的水产品自动装盒。
6.本发明提供一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备及方法，包括：
7.主机架，所述主机架的顶部设置有包装盒输送带；
8.副支架，所述副支架设置于所述主机架顶部的一侧，且所述副支架的顶部设置有生蚝输送带；
9.上料斗，所述上料斗设置于所述副支架上，且位于所述生蚝输送带的出料端；所述上料斗底部设置有第一感应器，顶部设置有第二感应器，且顶端低于所述生蚝输送带；
10.中控箱，所述中控箱的内部设置有plc控制器；所述plc控制器的第一输入端与所述第一感应器电连接，第二输入端与所述第二感应器电连接，且所述plc控制器的第一输出端和第二输出端均与所述生蚝输送带和所述包装盒输送带电连接；
11.封盖组件，所述封盖组件设置于所述包装盒输送带的出料端。
12.根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，所述封盖组件包括封盖箱、斜坡挡板和设备箱；所述封盖箱设置于所述包装盒输送带的出料端，所述斜坡挡板设置于所述封盖箱内部的一侧；所述设备箱设置于所述斜坡挡板的另一侧，且所述设备箱内活动连接有第一电动推杆，所述第一电动推杆的顶端通过轮架连接有封盖轮；所述设备箱靠近所述包装盒输送带的一侧设置有第三感应器；所述plc控制器的第三输入端与所
述第三感应器电性连接，第三输出端与所述第一电动推杆电性连接。
13.根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，所述设备箱内还设置有第一滑块和第二电动推杆，所述设备箱的一侧内壁沿竖直方向开设有滑槽，所述第一滑块与所述滑槽滑动连接，且与所述第一电动推杆连接；所述第二电动推杆的顶端连接于所述第一滑块的底部，底端连接于所述设备箱的底部；且所述第二电动推杆与所述中控箱电性连接。
14.根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，所述第一滑块的底部安装有距离传感器，且所述距离传感器与所述plc控制器的第四输入端电性连接，所述plc控制器的第四输出端与所述第二电动推杆电性连接。
15.根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，所述第一滑块的底部到所述滑槽的顶部设有预定距离d，d的数值由以下方程决定：
[0016][0017]
式中：d-第一滑块底部到滑槽的预定距离
[0018]
a-第一电动推杆高度
[0019]
b-第二电动推杆高度
[0020]
s-第一滑块高度
[0021]
k-调整系数
[0022]-转速修正系数
[0023]-带速修正系数
[0024]-震动修正系数。
[0025]
根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，还包括限料挡板、第二滑块和第三电动推杆，所述限料挡板通过铰链对称设置于所述生蚝输送带上，且所述限料挡板的外壁安装有滑轨；所述第二滑块与所述滑轨上滑动连接；所述第三电动推杆固定设置于所述生蚝输送带上，且自由端与所述第二滑块连接。
[0026]
根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，所述限料挡板与所述生蚝输送带的外壁之间的初始夹角为α，α由以下公式决定：
[0027][0028]
式中：d
1-第二滑块到生蚝输送带外壁的距离
[0029]
l
a-生蚝输送带长度
[0030]
l
1-限料挡板长度
[0031]
μ-摩擦系数
[0032]-调整系数。
[0033]
根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，所述包装盒输送带的出料端固定设置有称重传送带，所述称重输送带与所述包装盒输送带的顶端平齐。
[0034]
根据本发明提供的一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，还包括自动分级
装置，所述自动分级装置包括机架、上料装置、传送带和图像采集系统，所述机架的一侧设置有所述上料装置，且所述机架上设置有所述传送带；所述传送带的出料端设置有大号卸料箱、中号卸料箱、小号卸料箱和电容式接近开关；所述图像采集系统设置于所述机架的中部，包括图像处理系统和分级控制系统；所述电容式接近式开关、所述图像采集系统与所述分级控制系统均与所述中控器电性连接；且所述分级控制系统与所述大号卸料箱、所述中号卸料箱、所述小号卸料箱的箱盖连接。
[0035]
本发明还提供一种应用于无人冷库的水产品自动装盒方法，包括以下步骤：
[0036]
步骤s1、生蚝经上料装置均匀喂入后，随传送带输送；电容式接近开关产生的触发信号输入到分级控制系统后，高速摄像机采集的图像被依次传送到图像处理系统，完成水产品图像的采集和处理；图像处理系统负责提取的尺寸、重量参数并判定其等级，最后将等级信息通过计算机并行口输出到分级控制系统，当已判定等级的水产品到达时，分级控制系统驱动相应的分级卸料箱开盖，使生蚝落入大中小不同等级的卸料箱以完成整个分级过程；
[0037]
步骤s2、将包装盒依次放置在包装盒输送带上，将水产品依次输送到生蚝输送带上，使包装盒和水产品分别随着包装盒输送带和生蚝输送带运动；
[0038]
步骤s3、当第一感应器感应到上料斗下方有包装盒通过时，plc控制器制包装盒输送带停止工作，使生蚝输送带开始工作，将生蚝输送到上料斗的内部，并通过上料斗落入到包装盒中，通过设置的第二感应器，对生蚝输送带输送的水产品进行计数，其中，大中小号等级的生蚝预定个数分别为n1、n2和n3，当达到预定个数时，plc控制器控制生蚝输送带停止工作，并使包装盒输送带开始工作，直至第一感应器再次感应到有另一个包装盒运动到上料斗的正下方，进行下一个包装盒的装料工作；
[0039]
步骤s4、装过水产品后的包装盒通过包装盒输送带的输送进入到封盖箱的内部，包装盒盖在斜坡挡板的作用下使其呈现与包装盒垂直的状态，当第三感应器检测到有包装盒盖通过时，plc控制器控制第一电动推杆工作，带动封盖轮向前运动，从而将包装盒盖直接盖在包装盒上，完成封盖工作；
[0040]
步骤s5、封盖完成后的包装盒随着包装盒输送带运动到称重传送带上，进行称重操作后，进行集中存放。
[0041]
其中，所述步骤1中的分级方法包括：设定大号生蚝卸料箱、中号生蚝卸料箱和小号生蚝卸料箱装有生蚝数量分别为n1、n2和n3，其决定方法由公式：
[0042]
ni＝λf(m,x,vi) γg(σ2,ξ)
[0043]
式中：i＝1,2,3
[0044]
λ-误差系数
[0045]
m-生蚝质量
[0046]
x-生蚝最长直径
[0047]vi-卸料箱体积
[0048]
γ-调整系数
[0049]
σ
2-图像方差
[0050]
ξ-松弛变量
[0051]
ni向下取整数。
[0052]
本发明提供的应用于无人冷库的水产品自动装盒，通过将包装盒依次放置在包装盒输送带上，将水产品依次输送到生蚝输送带上，当第一感应器感应到上料斗下方有包装盒通过时，plc控制器控制包装盒输送带停止工作，使生蚝输送带开始工作，将水产品输送到上料斗的内部，并通过上料斗落入包装盒中，通过设置的第二感应器对生蚝输送带输送的水产品进行计数，当达到预定个数时，plc控制器控制生蚝输送带停止工作，并使包装盒输送带开始工作，直至第一感应器再次感应到另一个包装盒运动到上料斗的正下方，进行下一个包装盒的装料工作，从而实现了将定量个数的水产品依次装入包装盒中，不仅效率高，而且包装精确，不需要人工参与，节省人力成本。
附图说明
[0053]
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。
[0054]
图1是本发明提供的整体平面结构示意图；
[0055]
图2是本发明提供的封盖组件的剖视平面图；
[0056]
图3是本发明提供的封盖组件的结构示意图；
[0057]
图4是本发明提供的设备箱剖视平面结构示意图；
[0058]
图5为本发明提供的生蚝输送带俯视平面结构示意图；
[0059]
图6为本发明提供的中控箱剖视平面结构示意图；
[0060]
图7为本发明提供的自动分级装置的结构示意图；
[0061]
附图标记：
[0062]
1：主机架；
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2：中控箱；
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3：包装盒输送带；
[0063]
4：副支架；
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5：生蚝输送带；
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6：连接架；
[0064]
7：上料斗；
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8：定位架；
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9：第二感应器；
[0065]
10：第一感应器；
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11：封盖组件；
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12：封盖箱；
[0066]
13：斜坡挡板；
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14：设备箱；
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15：轮架；
[0067]
16：封盖轮；
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17：滑槽；
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18：第二电动推杆；
[0068]
19：第一电动推杆；
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20：第一滑块；
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21：距离传感器；
[0069]
22：限料挡板；
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23：滑轨；
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24：第二滑块；
[0070]
25：第三电动推杆；
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26：plc控制器；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
27：第三感应器；
[0071]
28：称重传送带；
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29：机架；
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30：上料装置；
[0072]
31：图像采集系统；
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32：传送带；
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33：大号卸料箱；
[0073]
34：中号卸料箱；
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35：小号卸料箱；
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36：图像采集系统；
[0074]
37：分级控制系统；
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38：电容式接近开关。
具体实施方式
[0075]
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0076]
实施例一
[0077]
由图1和图6给出，本发明提供如下技术方案：一种应用于无人冷库的水产品自动装盒设备，包括主机架1，主机架1的顶部安装有包装盒输送带3，主机架1的顶部一侧安装有副支架4，副支架4的顶部安装有生蚝输送带5，生蚝输送带5的尾端安装有上料斗7，上料斗7通过连接架6固定在副支架4上，上料斗7的底部一侧安装有第一感应器10，上料斗7的顶部一侧通过定位架8固定有第二感应器9，主机架1的底部一侧安装有中控箱2，中控箱2的内部安装有plc控制器26，包装盒输送带3的另一侧安装有封盖组件11，第一感应器10电性连接plc控制器26的第一输入端，plc控制器26的第一输出端电性连接包装盒输送带3和生蚝输送带5，第二感应器9电性连接plc控制器26的第二输入端，plc控制器26的第二输出端电性连接生蚝输送带5和包装盒输送带3，将包装盒依次放置在包装盒输送带3上，将生蚝依次输送到生蚝输送带5上，当第一感应器10感应到上料斗7下方有包装盒通过时，plc控制器26控制包装盒输送带3停止工作，使生蚝输送带5开始工作，将生蚝输送到上料斗7的内部，并通过上料斗7落入到包装盒中，通过设置的第二感应器9，对生蚝输送带5输送的生蚝进行计数，其中，大中小号等级的生蚝预定数量分别为n1、n2和n3，当达到预定个数时，plc控制器26控制生蚝输送带5停止工作，并使包装盒输送带3开始工作，直至第一感应器10再次感应到有另一个包装盒运动到上料斗7的正下方，进行下一个包装盒的装料工作，从而实现了将定量个数的生蚝依次装入到不同的包装盒中，不仅工作效率高，而且分装精确，不需要工人参与，节省成本。
[0078]
实施例二
[0079]
实施例一中无法对包装盒进行封盖，参照图2、图3和图4，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，封盖组件11包括封盖箱12、斜坡挡板13、设备箱14、轮架15、封盖轮16、第一电动推杆19和第三感应器27；
[0080]
封盖箱12固定在包装盒输送带3的另一侧，封盖箱12的内部一侧安装有斜坡挡板13，斜坡挡板13的一侧安装有设备箱14，设备箱14的内部活动连接有第一电动推杆19，第一电动推杆19的顶端通过轮架15固定有封盖轮16。
[0081]
更进一步的，设备箱14的顶部一侧安装有第三感应器27，第三感应器27电性连接plc控制器26的第三输入端，plc控制器26的第三输出端电性连接第一电动推杆19，装过生蚝后的包装盒通过包装盒输送带3的输送进入到封盖箱12的内部，其包装盒盖在斜坡挡板13的作用下使其呈现与包装盒垂直的状态，当第三感应器27检测到有包装盒盖通过时，plc控制器26控制第一电动推杆19工作，带动封盖轮16向前运动，从而将包装盒盖直接盖上包装盒上，实现了自动检测与自动封盖，节约了人力物力成本，提高了工作效率。
[0082]
更进一步的，封盖轮16的外侧套接固定有防护海绵圈，可以对包装盒盖起到防护作用。
[0083]
实施例三
[0084]
实施例二中封盖轮16高度无法自由调节，参照图2和图4，作为另一优选实施例，与实施例二的区别在于，设备箱14的一侧内壁开设有滑槽17，滑槽17的内部滑动连接有第一滑块20，第一滑块20上安装有第一电动推杆19，第一滑块20的底部通过第二电动推杆18与
设备箱14的底部连接，中控箱2电性连接第二电动推杆18。
[0085]
更进一步的，第一滑块20的底部一侧安装有距离传感器21，距离传感器21电性连接plc控制器26的第四输入端，plc控制器26的第四输出端电性连接第二电动推杆18，由于不同类型的包装盒大小不一致，通过操控中控箱2使第二电动推杆18工作，从而带动第一滑块20在滑槽17的内部运动，通过设置的距离传感器21检测第一滑块20的底部到滑槽17顶部的距离，当达到预定距离时，plc控制器26控制第二电动推杆18停止工作，便于精确的调节第一滑块20的高度，从而实现封盖轮16高度的精确调节，使其能满足不同厚度的包装盒的封盖，大大提升使用的方便性。
[0086]
具体的，第一滑块的底部到滑槽顶部设有预定距离d，其决定方法由公式
[0087][0088]
式中：d-第一滑块底部到滑槽的预定距离
[0089]
a-第一电动推杆高度
[0090]
b-第二电动推杆高度
[0091]
s-第一滑块高度
[0092]
k-调整系数
[0093]-转速修正系数
[0094]-带速修正系数
[0095]-震动修正系数
[0096]
预定距离d在封盖前已经确定好，封盖过程不再调整。
[0097]
实施例四
[0098]
实施例一中无法调节生蚝输送带5的输送量，参照图5，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，生蚝输送带5的内部通过铰链对称安装有限料挡板22，限料挡板22通过间距调节组件与生蚝输送带5的外壁连接。
[0099]
更进一步的，间距调节组件包括滑轨23、第二滑块24和第三电动推杆25；限料挡板22的外壁安装有滑轨23，滑轨23上滑动连接有第二滑块24，第二滑块24与固定在生蚝输送带5外壁上的第三电动推杆25连接，通过操控中控箱2使第三电动推杆25工作，从而带动第二滑块24在滑轨23上运动，从而带动限料挡板22进行角度调节，从而对生蚝的通过起到限制作用，使其一次只能通过一个生蚝，方便第二感应器9的检测，提升装盒的精确度。
[0100]
另外，限料挡板与生蚝输送带外壁之间的初始夹角α为正常情况下实验得出的确定值，输送过程不再改变，但当限料挡板22出现故障无法正常输送生蚝时，便可通过控制α的大小来实现顺利输送，α的大小由以下公式决定：
[0101][0102]
式中：d
1-第二滑块到生蚝输送带外壁的距离
[0103]
l
a-生蚝输送带长度
[0104]
l
1-限料挡板长度
[0105]
μ-摩擦系数
[0106]-调整系数
[0107]
实施例五
[0108]
实施例一中无法对装盒后的生蚝进行称重，参照图1，作为另一优选实施例，与实施例一的区别在于，包装盒输送带3的尾端固定有称重传送带28，称重传送带28与包装盒输送带3的顶端齐平，方便对装盒后的生蚝进行称重，方便后期售卖。
[0109]
实施例六
[0110]
实施例一中无法对生蚝进行分级，参照图7，生蚝经上料装置30均匀喂入后，随传送带32输送。电容式接近开关38产生的触发信号输入到分级控制系统37后，高速摄像机采集的图像被依次传送到图像处理系统36，完成生蚝图像的采集和处理。图像处理系统负责提取生蚝的尺寸、重量参数并根据多项指标综合判定其等级，最后将等级信息通过计算机并行口输出到分级控制系统37，当已判定等级的生蚝到达时，分级控制系统37驱动相应的分级卸料箱开盖，使生蚝落入大中小不同等级的卸料箱以完成整个分级过程。
[0111]
另一方面，本发明还提供一种应用于无人冷库的水产品自动装盒方法，包括如下步骤：
[0112]
步骤s1、生蚝经上料装置30均匀喂入后，随传送带32输送；电容式接近开关38产生的触发信号输入到分级控制系统37后，高速摄像机采集的图像被依次传送到图像处理系统36，完成生蚝图像的采集和处理；图像处理系统36负责提取生蚝的尺寸、重量参数并根据多项指标综合判定其等级，最后将等级信息通过计算机并行口输出到分级控制系统37，当已判定等级的生蚝到达时，分级控制系统37驱动相应的分级卸料箱开盖，使生蚝落入大中小不同等级的卸料箱以完成整个分级过程；
[0113]
步骤s2、将包装盒依次放置在包装盒输送带3上，将生蚝依次输送到生蚝输送带5上，使包装盒和生蚝分别随着包装盒输送带3和生蚝输送带5运动；
[0114]
步骤s3、当第一感应器10感应到上料斗7下方有包装盒通过时，plc控制器26控制包装盒输送带3停止工作，使生蚝输送带5开始工作，将生蚝输送到上料斗7的内部，并通过上料斗7落入到包装盒中，通过设置的第二感应器9，对生蚝输送带5输送的生蚝进行计数，当达到预定个数时，plc控制器26控制生蚝输送带5停止工作，并使包装盒输送带3开始工作，直至第一感应器10再次感应到有另一个包装盒运动到上料斗7的正下方，进行下一个包装盒的装料工作，其中，在包装盒输送带3上位于上料斗7的侧边安装有计数器，用于对掉落在包装盒外侧的生蚝进行计数，第二感应器9可以对掉落的总数进行计数，在plc控制器26中预设有校正模块，当掉落次数超过校正模块设定的阙值时，校正模块自动对包装盒输送带3和生蚝输送带5进行自动校正，以保证生蚝能正确落入到包装盒中；
[0115]
步骤s4、装过生蚝后的包装盒通过包装盒输送带3的输送进入到封盖箱12的内部，包装盒盖在斜坡挡板13的作用下使其呈现与包装盒垂直的状态，当第三感应器27检测到有包装盒盖通过时，plc控制器26控制第一电动推杆19工作，带动封盖轮16向前运动，从而将包装盒盖直接盖上包装盒上，完成封盖工作；
[0116]
步骤s5、封盖完成后的包装盒随着包装盒输送带3运动到称重传送带28上，进行称重操作后，进行集中存放。
[0117]
具体的，步骤1中的自动分级方法为：大号生蚝卸料箱33、中号生蚝卸料箱34和小号生蚝卸料箱35装有生蚝数量分别为n1、n2和n3，其决定方法由公式：
[0118]
ni＝λf(m,x,vi) γg(σ2,ξ)
[0119]
式中：i＝1,2,3
[0120]
λ-误差系数
[0121]
m-生蚝质量
[0122]
x-生蚝最长直径
[0123]vi-卸料箱体积
[0124]
γ-调整系数
[0125]
σ
2-图像方差
[0126]
ξ-松弛变量
[0127]
ni向下取整数。
[0128]
第一感应器10、第二感应器9和第三感应器27检测的数据在网络条件稳定的条件下，默认使用udp协议传输数据至plc控制器26，当服务器检测到udp协议传输的数据包含有大量乱序数列和丢包时，切换为tcp协议进行数据传输，同时规划空口协议栈以避免tcp协议会出现的数据包堵塞空口问题，从而使用户侧数据稳定传送至plc控制器26。
[0129]
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。
[0130]
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。