CN108543718A - 一种层板机械应力智能分级系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种层板机械应力智能分级系统，板材由输送轨道运输，并可经过压载装置，通过压载装置上的支撑座和施压座压弯板材，利用其上设置的压力传感器检测板材所受压力，并结合移传感器检测板材变形幅度，控制主机根据应力和变形幅度的数据进行相应的计算分析，得到板材的机械应力，并控制分拣装置运动，将板材抓取到相应的分级位置，实现智能化的板材分极放置，不依赖肉眼观察，在不破坏板材的情况下实现精准的判断。还设有升降称重装置、喷码机和湿度检测装置等结构，在分级之前还能检测板材的密度和含水率，并将相应的数据喷码在板材上进行标识。

Description

一种层板机械应力智能分级系统

技术领域

本发明涉及分拣设备技术领域，更进一步涉及一种层板机械应力智能分级系统。

背景技术

板材具有多种指标，包括弹性模量、含水率、密度等，通常主要根据木材的强度划分等级。

木材的外观质量与其强度存在一定的联系，但外观好的木材强度并不一定高，因此仅依靠目测的分级评价方式已经远远无法满足木板力学性能的划分要求。

对于本领域的技术人员来说，如何设计一种能够自动测量板材等级并分拣的系统，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种层板机械应力智能分级系统，根据板材自身的物理特性自动完成分级，并根据分级进行摆放，具体方案如下：

一种层板机械应力智能分级系统，包括：

输送辊道，用于带动板材运动；

压载装置，包括相互交错设置的支撑座和施压座，所述支撑座用于承载从所述输送辊道上输送的板材；所述所述施压座和支撑座能够沿竖直方向靠近、分别从板材的上下两侧面施压使板材弯曲变形；所述支撑座和/或所述施压座上设置用于检测板材所受压力的压力传感器；还包括用于检测板材变形幅度的位移传感器；

分拣装置，能够爪取从所述压载装置中送出的板材，并带动板材移动；

控制主机，接收所述压载装置的检测信号，并控制所述分拣装置运动，将所述输送辊道上的板材放置到分级位置。

可选地，所述支撑座设置两个，用于从底部支撑板材；所述施压座设置一个，由竖向驱动装置带动从顶部作竖直移动对板材施压，且所述施压座正对两个所述支撑座的中点。

可选地，带动所述施压座移动的所述竖向驱动装置为伺服电缸，所述压力传感器设置于所述施压座和所述伺服电缸伸缩端之间；两个所述支撑座通过线性轨道调节间距。

可选地，所述支撑座和所述施压座与板材接触的端部分别设置滚轮，所述滚轮的转轴水平设置并与板材的运动方向垂直；所述压载装置的进料端一侧设置推送装置，所述推送装置能够横向伸缩，以将板材推向所述压载装置。

可选地，所述压载装置的出料端一侧设置定中装置，所述定中装置包括能够横向或竖向伸缩的挡板，以阻挡从所述压载装置中送出的板材；所述定中装置还包括能够沿平行于所述输送辊道输送的方向横向平移的横向驱动器，所述横向驱动器带动所述挡板移动，使板材运行方向的中心对正所述施压座时停止运动。

可选地，所述分拣装置包括能够竖直升降的托举机构，所述托举机构的顶部设置移载机构，所述移载机构能够横向伸缩，带动夹爪沿垂直于所述输送辊道的方向平移；所述夹爪用于夹取或放松板材。

可选地，所述压载装置的进料端一侧设置升降称重装置，其中包括升降驱动器、导向杆和托板，所述导向杆由所述输送辊道导向作竖向移动，所述升降驱动器的伸缩端带动所述导向杆和所述托板作竖向移动；所述托板的顶部设置重力传感器。

可选地，所述推送装置设置于所述输送辊道的T型交叉点处，所述推送装置用于推动与其伸缩方向相垂直的交叉辊道输送的板材；且所述输送辊道上设置激光测距仪，用于检测从所述交叉辊道中输送的板材长度。

可选地，还包括喷码机，所述喷码机设置于所述压载装置的出料端一侧，所述控制主机根据所述压载装置的检测结果使所述喷码机向板材喷码；还包括，所述湿度检测装置的探头能够竖直升降与板材接触。

可选地，所述输送辊道的两侧平行设置分级辊道，所述分级辊道用于接收从所述分拣装置放下的板材并向前输送。

本发明的核心在于提供一种层板机械应力智能分级系统，包括输送辊道、压载装置、分拣装置、控制主机等结构，输送辊道用于带动板材运动，带动板材在各个装置之间传递；压载装置设置于输送辊道之间，其中包括相互交错设置的支撑座和施压座，支撑座用于承载从输送辊道上输送的板材，当板材处于施压座和支撑座之间时，使支撑座和施压座相对运动靠近，分别从板材的上下两侧面施压使板材弯曲变形；支撑座和/或施压座上设置压力传感器，通过压力传感器检测板材所受压力；位移传感器用于检测板材变形幅度；控制主机接收压载装置的检测信号，根据压力传感器和位移传感器的检测信号进行相应的计算分析，根据分析结果控制分拣装置运动，分拣装置爪取从压载装置中送出的板材，并带动板材移动，将输送辊道上的板材放置到相应的分级位置，完成板材的分级放置。

该装置根据压力传感器和位移传感器检测的检测信号进行计算和判断，整个过程自动进行，在不破坏板材的情况下实现精准的判断，避免肉眼观察不准的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的层板机械应力智能分级系统的局部正视图；

图2为本发明提供的层板机械应力智能分级系统的局部俯视图；

图3为图1中A-A方向的截面侧视图；

图4为压载装置的一种具体结构图；

图5为升降称重装置的结构图。

图中包括：

输送辊道1、分级辊道11、压载装置2、支撑座21、施压座22、分拣装置3、托举机构31、移载机构32、夹爪33、推送装置4、定中装置5、升降称重装置6、升降驱动器61、导向杆62、托板63、激光测距仪7。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种层板机械应力智能分级系统，根据板材自身的物理特性自动完成分级，并根据分级进行摆放。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的层板机械应力智能分级系统进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明提供的层板机械应力智能分级系统的局部正视图；图2为本发明提供的层板机械应力智能分级系统的局部俯视图；其中图1的结构在前，图2的结构在后，从图1中输送的板材送到图2；图3为图1中A-A方向的截面侧视图；本发明提供的层板机械应力智能分级系统包括输送辊道1、压载装置2、分拣装置3、控制主机等结构，输送辊道1为传输装置，用于带动其上的板材移动，输送辊道1可通过电机带动，并由控制主机控制运动状态；压载装置2包括相互交错设置的支撑座21和施压座22，支撑座21和施压座22与板材接触的部分为点状或线状，用于向板材施压，相互交错设置也即支撑座21和施压座22与板材的接触位置并不正对，当从板材的上下两面施压时板材发生弯曲变形。板材由输送辊道1带动前进，到达压载装置2所处的位置后承接板材，板材由支撑座21承载，压载装置2位于输送辊道1之间的位置，输送辊道1在压载装置的位置可不设置辊轮，当板材运动到压载装置2时下方仅有支撑座21支撑。

施压座22和支撑座21能够沿竖直方向靠近、分别从板材的上下两侧面施压使板材弯曲变形，板材到达压载装置2时施压座22和支撑座21处于分离状态，板材呈水平到达施压座22和支撑座21之间，再将施压座22和支撑座21相互靠近对板材施压；支撑座21和/或施压座22上设置用于检测板材所受压力的压力传感器，压力传感器可设置在支撑座21或施压座22两者之中的任意一个上，也可同时设置于支撑座21和施压座22上.压载装置2还包括用于检测板材变形幅度的位移传感器，位移传感器可采用激光测量的方式，也可通过物理接触测量的方式，一般情况下位移传感器设置于板材发生凸出的一侧，板材在水平状态下即与位移传感器接触，板材弯曲变形时压迫位移传感器，测量板材从水平到弯曲的位移变量，位移传感器和压力传感器的检测数据发送到控制主机，控制主机根据应力与位移传感器之间的对应关系计算出板材的弹性模量等指标。

通常情况下有两种判断方式，一种是对板材施加特定的压力值，并检测板材产生的位移值，根据位移的大小判断板材弹性模量的大小；另一种是设定板材位移值，并检测板材当前承受压力值的大小，根据压力的大小判断板材的弹性模量大小。

控制主机接收压载装置2的检测信号，经过计算并得到判断结果，根据判断结果对板材进行分类，并控制分拣装置3运动，分拣装置3通过爪取从压载装置2中送出的板材，并带动板材移动，将输送辊道1上的板材放置到指定的分级位置。需要注意的是，一般情况下板材的长度大于压载装置2，在由压载装置2施压检测的过程中仍有一部分位于输送辊道1的上方，检测完成后可通过输送辊道1移出，当然，也可设置相应的推送部分将板材从压载装置2上推出到输送辊道1继续运输。

该系统通过实时检测板材的物理指标，根据检测结果进行计算和判断，从而完成板材的分类，并放置到相应的分类位置，该系统可避免因人眼观察判断造成的误判情况，并且不会对板材造成损伤。

在上述方案的基础上，如图4所示，为压载装置2的一种具体结构图；本发明中支撑座21设置两个，用于从底部支撑板材，支撑座21的顶端优选地应与输送辊道1的辊轮齐平；施压座22设置一个，施压座22由竖向驱动装置带动向下运动，能够从顶部对板材施压，且施压座22正对两个支撑座21的中点。该方案与板材之间具有三个支撑点，也可采用其他数量的支撑点；上述方案中施压座22可上下移动，而支撑座21保持固定不动，也可采用支撑座向上移动而施压座固定不动的设置形式，这些具体的设置都应包含在本发明的保护范围之内。

具体地，带动施压座22移动的竖向驱动装置为伺服电缸，结构紧凑，运动精度高，伺服电缸由控制主机智能调节伸缩，适用检测件的长度范围大，能更好的满足多品种木材的测量；压力传感器设置于施压座22和伺服电缸伸缩端之间；两个支撑座21通过线性轨道调节间距，两个支撑座21由线性轨道联运，当调节一个支撑座21时，能够同步改变另一支撑座21的位置，两个支撑座21同步靠近或远离。伺服电缸的顶端固定在压载装置2的支架上，同样地支撑座21也设置于压载装置2的支架上，而压载装置2不设置辊轮，也即输送辊道1在压载装置2处间断。

优选地，支撑座21和施压座22与板材接触的端部分别设置滚轮，滚轮的转轴水平设置并与板材的运动方向垂直，以减小与板材之间的摩擦力，当支撑座21和施压座22将板材压弯后板材仍然向前运动，以运动的过程中连接检测各点的压力和位移，得到整块板材沿长度方向各个位置的检测结果。当板材受压时两端翘起，此时输送辊道就无法带动其前进，因此在压载装置2的进料端一侧设置推送装置4，推送装置4能够横向伸缩，以将板材推向压载装置2，推送装置4可采用气缸等驱动形式。控制主机根据连续检测结果自动生成曲线或表格。

更进一步，板材中心位置的检测结果更为重要，因此需要重点对中心点进行检测，本发明在压载装置2的出料端一侧设置定中装置5，定中装置5包括能够横向或竖向伸缩的挡板，挡板可通过气缸的装置带动伸缩，当挡板伸出时能够阻挡从压载装置2中送出的板材，对板材进行定位，使板材在静止状态下完成检测，挡板回缩时不影响板材的运动，板材可继续向前运动；定中装置5还包括能够沿平行于输送辊道1输送的方向横向平移的横向驱动器，横向驱动器可带动挡板水平移动，用于调节挡板与施压座22之间的距离，根据不同的板材长度确定板材停止运动的位置，从而使各种尺寸的板材运行方向的中心对正施压座2时停止运动。

具体地，本发明中的分拣装置3包括能够竖直升降的托举机构31，挺举机构31可采用气缸等驱动结构，托举机构31的顶部设置移载机构32，托举机构31带动移载机构32作竖向升降移动；移载机构32能够横向伸缩，带动夹爪33沿垂直于输送辊道1的方向水平开合移动；夹爪33用于夹取或放松板材，夹爪可由气缸等结构驱动开合。

当板材从压载装置2中送出后，控制主机控制分拣装置3移动至板材的上方，托举机构31带动移载机构32下降，并通过夹爪33将板材夹起，托举机构31上升，并通过移载机构32伸缩将板材移动到相应的分级位置，松开夹爪33将板材放下。

更进一步，在压载装置2的进料端一侧设置升降称重装置6，用于检测板材的重量，如图5所示，为升降称重装置6的结构图；升降称重装置6包括升降驱动器61、导向杆62和托板63，导向杆62由输送辊道1导向作竖向移动，升降驱动器61的伸缩端带动导向杆62和托板63作竖向移动；托板63的顶部设置重力传感器，在压弯操作之前先对板材进行称重，并将重力检测值发送给控制主机。控制主机根据检测得到的重量数据，结合板材的三维尺寸计算出板材的密度。板材的厚度与宽度均为标准尺寸，仅需测量各个板材的长度即可，长度的测量详见下文的激光测距仪。托板63可设置两个，每个分别设置重力传感器，采用双重力传感器测量，受力均匀，测量的数据精确。

优选地，本发明中的输送辊道1设置有T型交叉点，推送装置4设置于输送辊道1的T型交叉点处，以推送装置4的伸缩方向为前后方向，与其垂直的左右方向输送的板材到达推送装置4前方时，推送装置4推动该板材向前运动，进入压载装置2中，因压载装置2为连接检测，在受压过程中依然通过推送装置4向前推动，直到完全推出后，施压座22和支撑座21相互分离。

输送辊道1上设置激光测距仪7，用于检测从交叉辊道中输送的板材长度，激光测距仪7可设置于推送装置4的后方，当板材从左右方向的交叉辊道中送入时对其进行测量。采用激光测距仪，检测木材的长度，快速、准确、节省空间，易于安装。

还包括喷码机8，喷码机8设置于压载装置2的出料端一侧，控制主机根据压载装置2的检测结果使喷码机8向板材喷码，标记板材的等级，通过控制主机对数据的采集，分析，计算后，形成唯一的编码，输送到喷码机上，实现产品数据的可追溯性。还包括湿度检测装置，湿度检测装置的探头能够竖直升降与板材接触，以检测得到板材的含水率；湿度检测过程可与重力检测过程同步进行。

输送辊道1的两侧平行设置分级辊道11，分级辊道11用于接收从分拣装置3放下的板材并向前输送，不同分级的板材放至不同的分级辊道11上，完成板材的分级和归类放置。

本发明的分级系统能够缩短木材分级的时间，提高了工作效率，并且能够配备在相应的生产线，达到自动、高效的生产管理，降低劳动成本，提升企业利润，同时也促进了胶合木生产制造的自动化与机械化。能够做到优材优用，减少废料，使木材得到合理利用，提高木材利用率，节约我国有限森林资源。可以实现锯材的同等组合和异等组合：一方面，将导致减少的缺陷进行分散，从而提高胶合木构件的强度；另一方面，将强度较高的锯材布置在远离截面中轴的位置，以增加胶合木构件的抗变形能力，有效保障产品质量。能很好的满足木结构用锯材的强度检测需求，有利于我国落叶松、杉木等人工林产业的转型升级，可以代替进口材降低造价，并为我国人工林资源高效利用寻找新途径，对促进木结构建筑行业及木材深加工产业新发展具有重要的意义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种层板机械应力智能分级系统，其特征在于，包括：

输送辊道(1)，用于带动板材运动；

压载装置(2)，包括相互交错设置的支撑座(21)和施压座(22)，所述支撑座(21)用于承载从所述输送辊道(1)上输送的板材；所述所述施压座(22)和支撑座(21)能够沿竖直方向靠近、分别从板材的上下两侧面施压使板材弯曲变形；所述支撑座(21)和/或所述施压座(22)上设置用于检测板材所受压力的压力传感器；还包括用于检测板材变形幅度的位移传感器；

分拣装置(3)，能够爪取从所述压载装置(2)中送出的板材，并带动板材移动；

控制主机，接收所述压载装置(2)的检测信号，并控制所述分拣装置(3)运动，将所述输送辊道(1)上的板材放置到分级位置。

2.根据权利要求1所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，所述支撑座(21)设置两个，用于从底部支撑板材；所述施压座(22)设置一个，由竖向驱动装置带动从顶部作竖直移动对板材施压，且所述施压座(22)正对两个所述支撑座(21)的中点。

3.根据权利要求2所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，带动所述施压座(22)移动的所述竖向驱动装置为伺服电缸，所述压力传感器设置于所述施压座(22)和所述伺服电缸伸缩端之间；两个所述支撑座(21)通过线性轨道调节间距。

4.根据权利要求3所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，所述支撑座(21)和所述施压座(22)与板材接触的端部分别设置滚轮，所述滚轮的转轴水平设置并与板材的运动方向垂直；所述压载装置(2)的进料端一侧设置推送装置(4)，所述推送装置(4)能够横向伸缩，以将板材推向所述压载装置(2)。

5.根据权利要求4所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，所述压载装置(2)的出料端一侧设置定中装置(5)，所述定中装置(5)包括能够横向或竖向伸缩的挡板，以阻挡从所述压载装置(2)中送出的板材；所述定中装置(5)还包括能够沿平行于所述输送辊道(1)输送的方向横向平移的横向驱动器，所述横向驱动器带动所述挡板移动，使板材运行方向的中心对正所述施压座(2)时停止运动。

6.根据权利要求5所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，所述分拣装置(3)包括能够竖直升降的托举机构(31)，所述托举机构(31)的顶部设置移载机构(32)，所述移载机构(32)能够横向伸缩，带动夹爪(33)沿垂直于所述输送辊道(1)的方向平移；所述夹爪(33)用于夹取或放松板材。

7.根据权利要求6所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，所述压载装置(2)的进料端一侧设置升降称重装置(6)，其中包括升降驱动器(61)、导向杆(62)和托板(63)，所述导向杆(62)由所述输送辊道(1)导向作竖向移动，所述升降驱动器(61)的伸缩端带动所述导向杆(62)和所述托板(63)作竖向移动；所述托板(63)的顶部设置重力传感器。

8.根据权利要求7所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，所述推送装置(4)设置于所述输送辊道(1)的T型交叉点处，所述推送装置(4)用于推动与其伸缩方向相垂直的交叉辊道输送的板材；且所述输送辊道(1)上设置激光测距仪(7)，用于检测从所述交叉辊道中输送的板材长度。

9.根据权利要求8所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，还包括喷码机(8)，所述喷码机(8)设置于所述压载装置(2)的出料端一侧，所述控制主机根据所述压载装置(2)的检测结果使所述喷码机(8)向板材喷码；还包括湿度检测装置，所述湿度检测装置的探头能够竖直升降与板材接触。

10.根据权利要求9所述的层板机械应力智能分级系统，其特征在于，所述输送辊道(1)的两侧平行设置分级辊道(11)，所述分级辊道(11)用于接收从所述分拣装置(3)放下的板材并向前输送。