CN106152944B - 基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置 - Google Patents

基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置 Download PDF

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Abstract

一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，本发明为解决扫描设备在原木扫描过程中不平稳，使捕获的图形误差较大且模糊不清的问题，进而提出一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置。本发明包括传动滑轨、支架和激光扫描设备，所述传动滑轨上安装所述支架，所述支架上安装所述激光扫描设备，所述传动滑轨平行设置为至少两条，在所述支架底部具有至少两个平行的滑块板，所述滑块板与所述传动滑轨相连，支架在所述传动滑轨上滑移或固定。本发明的有益效果是：能使原木的高清三维图像能够在计算机中被准确还原，提高信号采集的速度和稳定性，利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光‑机‑电一体化”具有实现的可能。

Description

基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置
技术领域
本发明涉及扫描仪的轨道传动技术领域，具体涉及一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置。
背景技术
树木需要经过较长年限的生长，才能达到适于人类利用的直径；加之树木在生长中受气候条件、天气变化、人为干扰以及动物和微生物对其的影响，导致其尖削度、弯曲度、开裂、节子、腐朽等情况各不相同；由于林木资源是一类与人类生产生活息息相关的重要资源，在构建资源节约型和环境友好型社会的今天，如何合理有效的利用林木资源是一个值得深思的重要课题；如果能够根据每一不同原木的具体情况，对原木外轮廓的形状、尺寸和各种缺陷进行分析和甄选，就有可能更合理的进行木材加工；进而提高锯材、胶合板等木制品的等级，更好的实现对木材资源的合理利用，有效减轻资源和环境压力。
人们为获得原木外轮廓的基本参数，曾普遍采用了肉眼观察和机械测量相结合的测量方法，由于这一方法过分依赖操作者的经验并且测量误差较大，而尖削度、弯曲度及内部缺陷等信息不易获得，因此测量效果并不让人满意；随着测量技术的进步，人们开始利用声学、光学、热学以及电磁学的方法进行物体外轮廓的非接触式测量研究，但由于木材的非均质性、多孔隙和各向异性等原因，导致这些测量方法并不完全适用于原木的测量；如何实现对原木外轮廓的形状、尺寸和各种缺陷进行分析和甄选成为木材加工领域的难题；与此同时，信息和互联网技术的迅猛发展使物联网时代快速到来，促使木材加工产业需要往“光-机-电一体化”的方向前进，如何捕获高精度的原木参数，实现计算机对原木参数的自动分析并将测量结果输出到制造系统，是当前木材加工业需要解决的重要问题。
采用激光以非接触的方式测量距离具有结构简单、测试速度快、实时处理能力强的优点，但由于受到传动装置本身刚性差精度低的限制，导致扫描仪器整体精度低、准确性差，同时也会导致扫描设备在扫描过程中不平稳，使捕获的图形误差较大且模糊不清，因此现有技术中激光测距的方式并不能直接应用于原木外轮廓测量。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的对原木进行激光测量数据精度不高、无法对原木进行激光三维扫描，以及现有技术中获取得到的光学图像模糊不清的一系列问题，进而提出一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，该基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置具有传动滑轨、支架和激光扫描设备，所述传动滑轨上安装所述支架，所述支架上安装所述激光扫描设备，所述传动滑轨平行设置为至少两条，在所述支架底部具有至少两个平行的滑块板，所述滑块板与所述传动滑轨相连，支架在所述传动滑轨上滑移或固定；所述滑块板上固定设置有支架基座，所述基座上设置有圆弧形架体，所述圆弧形架体内径的弧度在180度以上，所述圆弧形架体内径向圆心方向安装有所述激光扫描设备。本发明的有益效果是：能使原木的高清三维图像能够在计算机中被准确还原，提高信号采集的速度和稳定性，利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光-机-电一体化”具有实现的可能。
进一步，所述圆弧形架体包括第一弧形板件和第二弧形板件，所述第一弧形板件和所述第二弧形板件通过支架基座相互连接，且所述第一弧形板件和所述第二弧形板件之间所述圆弧形架体内径方向上设置有活动连杆；所述活动连杆可沿所述圆弧形架体内径围绕所述圆弧形架体内径的圆心活动，所述活动连杆正对所述圆弧形架体内径圆心的方向上安装有所述激光扫描设备。
进一步，所述活动连杆正对所述圆弧形架体内径圆心的方向上具有电动伸缩杆件，在所述电动伸缩杆件上安装所述激光扫描设备。
进一步，所述激光扫描设备具有激光发射器和激光接收器，所述激光扫描设备至少为3个。
进一步，所述3个激光扫描设备相邻设置，且相邻的所述激光扫描设备所处位置点的圆心角大于90度且小于180度。
进一步，所述传动滑轨上设置有滑轨凸起，所述滑块板底部具有滑轨内凹，所述滑块板通过滑轨内凹与所述传动滑轨上的所述滑轨凸起相连。
进一步，在所述圆弧形架体下方设有原木支架，所述原木支架具有架座，所述架座上设置有Y形杆。
进一步，所述原木支架为至少两个。
进一步，所述Y形杆为高度可调节的抽拉杆，包括下杆、紧固件、上杆和托物部，所述下杆的一端固定设置在架座内，另一端通过紧固件与上杆连接，所述上杆上设置有托物部。
进一步，所述托物部为两端上扬中部下凹的圆弧形。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明使用中的整体结构俯视图；
图3是本发明的整体结构侧视图；
图4是本发明的轴侧示意图；
图5是本发明的操作状态示意图；
图6是本发明的操作状态立体图；
图7是本发明另一角度的操作状态立体图。
图中各部分含义如下：1传动滑轨；11滑轨凸起；2支架；21滑块板；22滑轨内凹；23支架基座；24圆弧形架体；241第一弧形板件；242第二弧形板件；243活动连杆；244电动伸缩杆件；3激光扫描设备；31激光发射器；32激光接收器；4原木支架；41架座；42Y形杆；421下杆；422紧固件；423上杆；424托物部。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
具体实施方式1：结合图1、图3、图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，其特征在于：所述传动滑轨1上安装所述支架2，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定；所述滑块板21上固定设置有支架基座23，所述基座上设置有圆弧形架体24，所述圆弧形架体24内径的弧度在180度以上，所述圆弧形架体24内径向圆心方向安装有所述激光扫描设备3。
本实施方式的技术效果是：由于具有两条平行设置的传动滑轨，使得支架可以平稳的发生移动，使采集三维图像时光源发出的激光信号照射在原木等物体上之后能准确的被检测器所接受，进而能使原木的高清三维图像能够在计算机中被准确还原，在轨道上通过支架的滑移来采集原木的数据信息提高了信号采集的速度和稳定性，精准的数据利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光-机-电一体化”具有实现的可能。
具体实施方式2：结合图1、图3、图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，所述圆弧形架体24包括第一弧形板件241和第二弧形板件242，所述第一弧形板件241和所述第二弧形板件242通过支架基座23相互连接，且所述第一弧形板件241和所述第二弧形板件242之间所述圆弧形架体24内径方向上设置有活动连杆243；所述活动连杆243可沿所述圆弧形架体24内径围绕所述圆弧形架体24内径的圆心活动，所述活动连杆243正对所述圆弧形架体24内径圆心的方向上安装有所述激光扫描设备3。其他与具体实施方式1相同。
本实施方式的技术效果是：活动连杆可沿圆弧架体内径并围绕所述圆弧形架体内径的圆心移动，使得激光扫描设备的探头可根据被检测物体的形状分布、摆放位置来确定最佳位置，这使得测量操作更方便省时，结果更精准科学。
具体实施方式3：结合图2、图3和图5说明本实施方式，本实施方式所述活动连杆243正对所述圆弧形架体24内径圆心的方向上具有电动伸缩杆件244，在所述电动伸缩杆件244上安装所述激光扫描设备3。其他与具体实施方式1-2中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：电动伸缩杆件的设置使得安装于其上的激光扫描设备可沿内经方向移动，根据被检测物体的摆放位置、直径大小进行确定具体位置，使得被检测物体处在激光扫描设备探头位置构成的圆的圆心位置，同时也确保激光扫描设备距检测物体最佳距离，降低了被检测物体位置要求，提高了检测的可操作性，使获取的检测结果更精准。
具体实施方式4：结合图1、图3、图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述激光扫描设备3具有激光发射器31和激光接收器32，所述激光扫描设备3至少为3个。其他与具体实施方式1-3中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：三个激光扫描设备可以同时进行扫描，有利于构建立体三维图像，而不需要反复多次扫描，进而避免了通过调整激光扫描设备的位置再通过反复多次扫描构建三维图像可能造成的误差。
具体实施方式5：结合图3、图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，所述3个激光扫描设备3相邻设置，且相邻的所述激光扫描设备3所处位置点的圆心角大于90度且小于180度。其他与具体实施方式1-4中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：由于限定了激光扫描设备所处位置点的圆心角大于90度且小于180度使得当采用线激光器进行扫描时被测物体的全部角度都会被设备采集，可以保证在采集过程中没有遗漏，不会出现扫描的死角，进而保证了扫描的效果。
具体实施方式6：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，所述传动滑轨1上设置有滑轨凸起11，所述滑块板21底部具有滑轨内凹22，所述滑块板21通过滑轨内凹22与所述传动滑轨1上的所述滑轨凸起11相连。其他与具体实施方式1-5中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：通过在传动滑轨上设置向上的滑道凸起并在滑块板底部设置滑轨内凹，使滑块板和滑道能够紧密连接，并且不易受灰尘等外来物的影响，使传动轨道上支架的移动更顺畅，进而保证图像数据信号的采集精度。
具体实施方式7：结合图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述圆弧形架体24下方设有原木支架4，所述原木支架4具有架座41，所述架座41上设置有Y形杆42。其他与具体实施方式1-6中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：在圆弧形架体下方设置具有架座和Y形杆的原木支架可以准确定义扫描的圆心位置，使原木在摆放时就可以落入最佳扫描范围，保证后续扫描过程中的高效便捷，也有利于减少误差，提高扫描精度。
具体实施方式8：结合图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述原木支架4为至少两个。其他与具体实施方式1-7中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：设置两个原木支架可以保证原木获得稳定的固定，不会因机器设备的滑移运动造成原木的转动等，有利于保证扫描过程中原木的相对位置固定，进而有助于提高扫描精度。
具体实施方式9：结合图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述Y形杆42为高度可调节的抽拉杆，包括下杆421、紧固件422、上杆423和托物部424，所述下杆421的一端固定设置在架座41内，另一端通过紧固件422与上杆423连接，所述上杆423上设置有托物部424。其他与具体实施方式1-8中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：由于原木不同部位其直径大小不同，因此当设置可调节的Y形杆时，就可以根据检测需要使得被检测的原木可以自由升降高度，确保原木始终处在激光扫描设备扫描的最佳位置，当激光扫描设备为3个时，还可以保证原木处于激光扫描设备位置所构成的圆的圆心位置，这样就有利于提高检测效率，确保检测结果的精准性、科学性。
具体实施方式10：结合图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述托物部424为两端上扬中部下凹的圆弧形。其他与具体实施方式1-9中任一项相同。
本实施方式的技术效果是：托物部被设置成两端上扬中部下凹的圆弧形，可使得被检测物体摆放位置更稳固，避免在检测过程中被检测物体发生位置变化，提高检测效率，确保检测结果精准。
采用下述实施例验证本发明效果：
实施例一：一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，所述传动滑轨1的长度为0.5～10米，所述传动轨道1上安装所述支架2，所述支架2的高度为0.5～3米，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定，所述支架1在传动滑轨上滑动的速率为0.2～10mm/s；所述滑块板21上固定设置有支架基座23，所述基座上设置有圆弧形架体24，所述圆弧形架体24内径的弧度在180度以上，所述圆弧形架体24内径向圆心方向安装有所述激光扫描设备3。
实施例二：一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，所述传动滑轨1的长度为8米，所述传动轨道1上安装所述支架2，所述支架2的高度为2米，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定，所述支架1在传动滑轨上滑动的速率为1mm/s；所述滑块板21上固定设置有支架基座23，所述基座上设置有圆弧形架体24，所述圆弧形架体24内径的弧度在180度以上，所述圆弧形架体24内径向圆心方向安装有所述激光扫描设备3。
实施例三：一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，具有传动滑轨1、支架2和激光扫描设备3，所述传动滑轨1的长度为8米，所述传动轨道1上安装所述支架2，所述支架2的高度为2米，所述支架2上安装所述激光扫描设备3，所述传动滑轨1平行设置为两条，在所述支架2底部具有两个平行的滑块板21，所述滑块板21与所述传动滑轨1相连，支架2在所述传动滑轨1上滑移或固定，所述支架1在传动滑轨上滑动的速率为1mm/s；所述滑块板21上固定设置有支架基座23，所述基座上设置有圆弧形架体24，所述圆弧形架体24内径的弧度在270度，所述圆弧形架体24内径向圆心方向安装有所述激光扫描设备3；所述圆弧形架体24包括第一弧形板件241和第二弧形板件242，所述第一弧形板件241和所述第二弧形板件242通过支架基座23相互连接，且所述第一弧形板件241和所述第二弧形板件242之间所述圆弧形架体24内径方向上设置有活动连杆243；所述活动连杆243可沿所述圆弧形架体24内径围绕所述圆弧形架体24内径的圆心活动，所述活动连杆243正对所述圆弧形架体24内径圆心的方向上安装有所述激光扫描设备3。。
通过上述实施例可较好的获得被扫描原木的表面数据，可重构原木的二维或三维图像；使原木的高清二维或三维图像能够在计算机中被准确还原，在轨道上通过支架的滑移来采集原木的数据信息提高了信号采集的速度和稳定性，精准的数据利于进行高精度的木材加工，使木材加工产业“光-机-电一体化”具有实现的可能。
当利用单个激光扫描设备(单探头)时即可获得物体二维表面信息；每个激光扫描设备都可单独完成二维平面扫描，而当启动多个激光扫描设备时可以通过设备的组合进而获得物体三维信息，通过本发明可以控制多个激光扫描设备严格处于同一平面内，当支架滑动扫描的过程中亦处于同一平面内，可以保证误差降低在0.01mm以下，进而可以准确的获得被扫描物体体积、表面积的数据信息。

Claims (9)

1.一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，具有传动滑轨(1)、支架(2)和激光扫描设备(3)，其特征在于：所述传动滑轨(1)平行设置至少为两条，在所述支架(2)底部具有至少两个平行的滑块板(21)，所述滑块板(21)与所述传动滑轨(1)相连，支架(2)在所述传动滑轨(1)上滑移或固定；所述滑块板(21)上固定设置有支架基座(23)，所述基座上设置有圆弧形架体(24)，所述圆弧形架体(24)内径的弧度在180度以上，所述圆弧形架体(24)内径向圆心方向安装有所述激光扫描设备(3)；所述圆弧形架体(24)包括第一弧形板件(241)和第二弧形板件(242)，所述第一弧形板件(241)和所述第二弧形板件(242)通过支架基座(23)相互连接，且所述第一弧形板件(241)和所述第二弧形板件(242)之间所述圆弧形架体(24)内径方向上设置有活动连杆(243)；所述活动连杆(243)可沿所述圆弧形架体(24)内径围绕所述圆弧形架体(24)内径的圆心活动，所述活动连杆(243)正对所述圆弧形架体(24)内径圆心的方向上安装有所述激光扫描设备(3)。
2.根据权利要求1所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：所述活动连杆(243)正对所述圆弧形架体(24)内径圆心的方向上具有电动伸缩杆件(244)，在所述电动伸缩杆件(244)上安装所述激光扫描设备(3)。
3.根据权利要求1或2所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：所述激光扫描设备(3)具有激光发射器(31)和激光接收器(32)，所述激光扫描设备(3)至少为3个。
4.根据权利要求3所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：所述3个激光扫描设备(3)相邻设置，且相邻的所述激光扫描设备(3)所处位置点的圆心角大于90度且小于180度。
5.根据权利要求4所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：所述传动滑轨(1)上设置有滑轨凸起(11)，所述滑块板(21)底部具有滑轨内凹(22)，所述滑块板(21)通过滑轨内凹(22)与所述传动滑轨(1)上的所述滑轨凸起(11)相连。
6.根据权利要求1或2所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：在所述圆弧形架体(24)下方设有原木支架(4)，所述原木支架(4)具有架座(41)，所述架座(41)上设置有Y形杆(42)。
7.根据权利要求6所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：所述原木支架(4)为至少两个。
8.根据权利要求6所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：所述Y形杆(42)为高度可调节的抽拉杆，包括下杆(421)、紧固件(422)、上杆(423)和托物部(424)，所述下杆(421)的一端固定设置在架座(41)内，另一端通过紧固件(422)与上杆(423)连接，所述上杆(423)上设置有托物部(424)。
9.根据权利要求8所述一种基于激光三维扫描技术的原木用平动检测装置，其特征在于：所述托物部(424)为两端上扬中部下凹的圆弧形。
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