CN111307825A - 木质板材表面凹坑缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木质板材表面凹坑缺陷检测方法，属于木材检测领域。该方法包括：当水平的木质板材传送到达竖直的遮光挡板下方时，调节遮光挡板的高度，使得遮光挡板下边缘与木质板材上表面之间的间隙控制在设定的数值；位于遮光挡板一侧的线光源朝向间隙发出的光线在遮光挡板另一侧形成光带，位于遮光挡板另一侧的相机拍摄光带的照片并将照片发送到计算机；计算机对照片中光带的形状进行检测，若光带的形状为宽度均匀的规则条形，则木质板材的表面不存在凹坑缺陷，否则，木质板材的表面存在凹坑缺陷。本发明可以解决现有技术中木质板材表面小坑缺陷无法自动识别的问题，结合板材其他缺陷的识别方法，可以实现板材表面缺陷的自动识别。

Description

木质板材表面凹坑缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及木材检测领域，特别是指一种木质板材表面凹坑缺陷检测方法。

背景技术

木质板材以其坚固、美观等优点，在我国工业生产及人们的办公、家居环境中得到了广泛应用。随着我国经济的发展及人们生活水平的提高，木质板材的使用量也越来越多，木质板材生产厂家也不断的扩大产量与产品种类。木质板材种类比较繁多，基本上可以分为实木板材、多层实木复合板材、刨花板、强化板材等。

木质板材的生产工艺逐渐趋于完善，生产设备的各个环节的技术也是越来越成熟。但是在木质板材生产过程中，由于原材料、粘合剂及生产过程中的某些环节存在的不可控因素，不可避免的会在板材的表面产生大刨花、胶斑、杂物、油污、小凹坑等缺陷。板材表面缺陷的产生，会造成板材品质的降低、等级的下降，严重影响木质板材下级产品的美观程度，同时给生产厂家造成较大的经济损失。

目前，生产厂家对于木质板材表面缺陷的判别，通常是通过人工肉眼识别的方式对板材进行检测，并进行板材等级分类，现在没有成熟的检测设备能够将板材的表面缺陷全部识别。

在对于木质板材表面缺陷检测的研究中，对于与板材表面颜色差别比较大的缺陷(如刨花、杂物、胶斑、油污等)研究较多，其检测原理是利用相机对木质板材表面进行拍照，然后对所拍图片进行处理，由于刨花、杂物、胶斑、油污等缺陷与板材表面的颜色差别较大，因此可以利用灰度值对比的方式进行检测，对木质板材的表面缺陷进行识别，用于划分板材的等级。

然而，对于板材生产过程中，由于原材虫蛀、混胶不均、磕碰等产生的小凹坑缺陷(一般长、宽、高大于3mm*3mm*2mm认为是小凹坑缺陷)，其颜色和板材表面相差不大，利用原有的板材表面拍照，进而灰度识别的方式是无法识别的。这也是木质板材表面缺陷检测设备尚未用于实际检测现场的最大原因所在。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种木质板材表面凹坑缺陷检测方法，本发明能够自动识别出木质板材表面的小坑缺陷，结合板材其他缺陷的识别方法，可以实现板材表面缺陷的自动识别。

本发明提供技术方案如下：

一种木质板材表面凹坑缺陷检测方法，包括水平传送的木质板材、竖直方向的且高度可调的遮光挡板、位于遮光挡板一侧的且发光方向朝向遮光挡板底部的线光源、位于遮光挡板另一侧的且镜头朝向遮光挡板底部的相机以及与相机连接的计算机，其中：

当木质板材传送到达遮光挡板下方时，调节遮光挡板的高度，使得遮光挡板下边缘与木质板材上表面之间的间隙控制在设定的数值；位于遮光挡板一侧的线光源朝向所述间隙发出的光线在遮光挡板另一侧形成光带，位于遮光挡板另一侧的相机拍摄所述光带的照片并将照片发送到计算机；所述计算机对照片中光带的形状进行检测，若光带的形状为宽度均匀的规则条形，则木质板材的表面不存在凹坑缺陷，若光带的形状为不规则的形状，则木质板材的表面存在凹坑缺陷。

进一步的，所述线光源和相机的镜头设置在暗箱内，所述暗箱包括设置在遮光挡板两侧的光源箱和检测箱，所述线光源设置在光源箱内，所述相机的镜头设置在检测箱内，所述检测箱内壁贴有非反光材料。

进一步的，所述木质板材置于水平的传送台上，所述传送台包括基座，所述基座上安装有传送带，所述传送带的前后两端分别设置有驱动轴和从动轴，所述驱动轴与驱动电机连接；所述基座在左右两侧上设置有板材导向装置。

进一步的，所述传送带的数量为多个，多个传送带并排平行布置，基座上设置有传送带衬板，所述基座底部设置有控制柜，所述驱动电机设置在所述基座的支腿上。

进一步的，所述基座上设置有竖直的支撑框架，所述遮光挡板设置在所述支撑框架内，所述支撑框架上设置有控制所述遮光挡板上下移动的伺服电机，所述伺服电机通过丝杠与所述遮光挡板连接。

进一步的，所述基座上位于所述支撑框架处或者所述支撑框架上设置有检测木质板材位置的位置传感器，所述遮光挡板底部设置有测量遮光挡板下边缘与木质板材上表面距离的激光测距传感器，所述位置传感器、激光测距传感器和伺服电机与控制器连接。

进一步的，当木质板材的前边缘传送到达遮光挡板下方时，触发位置传感器，激光测距传感器和相机开始工作；激光测距传感器持续测量遮光挡板下边缘与木质板材上表面的距离，伺服电机根据测得的距离控制遮光挡板上下移动，使得遮光挡板下边缘与木质板材上表面之间的间隙控制在设定的数值；相机持续拍摄光带的照片并将照片发送到计算机；当木质板材的后边缘传送离开遮光挡板下方时，再次触发位置传感器，激光测距传感器和相机停止工作。

进一步的，所述支撑框架为龙门结构，所述伺服电机数量为两个，两个伺服电机分别位于龙门结构左右两侧的立柱上，两个伺服电机分别通过丝杠与所述遮光挡板的左右两侧连接；所述激光测距传感器的数量为两个，两个激光测距传感器位于遮光挡板底部的左右两侧；所述相机的数量为两个。

进一步的，所述遮光挡板下边缘的厚度为0.5mm，所述设定的数值为0.5±0.1mm。

进一步的，所述位置传感器为光电开关，所述位置传感器设置在所述基座上并位于所述遮光挡板下方。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种可以用于木质板材表面凹坑缺陷检测的方法，其可以解决现有技术中木质板材表面小坑缺陷无法自动识别的问题，进一步结合现有技术识别板材的其他缺陷后，运用实施该检测方法，可以实现工业生产线板材表面缺陷自动识别的目的。

附图说明

图1为本发明的木质板材表面凹坑缺陷检测方法使用的设备的一个方向的示意图；

图2为图1去掉检测箱后的示意图；

图3为本发明的木质板材表面凹坑缺陷检测方法使用的设备的另一个方向的示意图；

图4为图3去掉光源箱(保留线光源)后的示意图；

图5为图3去掉光源箱和线光源后的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种木质板材表面凹坑缺陷检测方法，如图1-5所示，包括水平传送的木质板材17、竖直方向的且高度可调的遮光挡板2、位于遮光挡板2一侧的且发光方向朝向遮光挡板2底部的线光源3、位于遮光挡板2另一侧的且镜头朝向遮光挡板底2部的相机4以及与相机4连接的计算机，其中，线光源的类型为非延时启动型。基于此，本发明的检测方法包括：

当木质板材17传送到达遮光挡板2下方时，调节遮光挡板2的高度，使得遮光挡板2下边缘与木质板材17上表面之间的间隙控制在设定的数值；位于遮光挡板2一侧的线光源3朝向间隙发出的光线在遮光挡板2另一侧形成光带，位于遮光挡板2另一侧的相机4拍摄光带的照片并将照片发送到计算机；计算机对照片中光带的形状进行检测，若光带的形状为宽度均匀的规则条形，则木质板材的表面不存在凹坑缺陷，若光带的形状为不规则的形状，则木质板材的表面存在凹坑缺陷。

本发明利用遮光挡板下边缘与木质板材上表面之间的间隙形成的光带形状判断木质板材表面是否有凹坑缺陷。当木质板材以正常表面通过遮光挡板时，光带是宽度均匀的规则长条形，其形状不会发生变化，当木质板材表面出现小坑缺陷时，光带宽度发生变化，光带的形状的从规则的长条形变成不规则的形状。通过相机采集光带宽度的变化情况，并通过计算机对实时图像进行处理，即可判别出木质板材表面是否具有小坑缺陷：当光带出现不规则形状时，判别木质板材表面存在小坑缺陷，否则该板材被测表面不存在小坑缺陷。

本发明不限定计算机检测光带形状的方法，例如可以通过灰度检测的方法，光带的灰度与照片中其他背景部分的灰度差异较大，可以通过灰度检测的方法检测出光带的形状。例如可以通过边缘检测的方法，光带与照片背景的交界处像素值变化较大，可以通过边缘检测的方法检测出光带的边缘，从而得到光带的形状。

本发明提出了一种可以用于木质板材表面凹坑缺陷检测的方法，其可以解决现有技术中木质板材表面小坑缺陷无法自动识别的问题，进一步结合现有技术识别板材的其他缺陷后，运用实施该检测方法，可以实现工业生产线板材表面缺陷自动识别的目的。

本发明优选将线光源3和相机4的镜头设置在暗箱5内，暗箱5包括设置在遮光挡板2两侧的光源箱20和检测箱21，线光源3设置在光源箱20内，相机4的镜头设置在检测箱21内，检测箱21内壁贴有非反光材料。

暗箱为线光源与相机提供封闭的黑暗环境，排除环境光的干扰，并使得照片中光带与背景部分的差异较大，方便计算及检测，检测箱内壁的非反光材料可以防止反光造成的干扰。

木质板材可以通过各种输送方法水平传送，本发明对此不做限定，只要能够使得木质板材水平的平稳运行即可。在其中一个示例中，木质板材17置于水平的传送台1上，通过传送台传送。传送台1包括基座6，基座上6安装有传送带7，传送带7的前后两端分别设置有驱动轴8和从动轴9，驱动轴8与驱动电机10连接；基座6在左右两侧上设置有板材导向装置11。

其中，传送带7的数量为多个，多个传送带7并排平行布置，基座6上设置有传送带衬板12，基座6底部设置有控制柜13，驱动电机10设置在基座6的支腿14上。

使用时，通过控制柜启动驱动电机，驱动电机带动驱动轴旋转，从而使得多个并排设置的传送带对其上的木质板材进行传送，从动轴起到辅助传送带传送的作用。板材导向装置能够在木质板材传送的过程中将板材按照一定角度扶正，防止木质板材倾斜，然后木质板材被送入遮光挡板下方进行检测。本发明的这种结构形式的传送台可以为木质板材的运动提供稳定、持续的动力。

并且，传送带的速度一般设定在<600mm/s，检测完一块板材后再检测下一块板材，优选使得前后两个被测板材的时间间隔为10s，在该时间间隔内，计算机处理完前一块被测板材拍摄的所有照片，给出判断结果，接着检测后一块板材。

为方便安装遮光挡板，基座6上设置有竖直的支撑框架15，遮光挡板2设置在支撑框架15内，并且可以在支撑框架15内上下移动。

本发明中，遮光挡板的高度可以手动调节，也可以自动调节，自动调节时，支撑框架15上设置有控制遮光挡板2上下移动的伺服电机16，伺服电机16通过丝杠与遮光挡板2连接。并且，基座6上位于支撑框架15处或者支撑框架15上设置有检测木质板材17位置的位置传感器18，遮光挡板2底部设置有测量遮光挡板2下边缘与木质板材17上表面距离的激光测距传感器19，位置传感器18、激光测距传感器19和伺服电机16与控制器连接。

与上述结构对应的，自动调节遮光挡板高度的方法为：

当木质板材17的前边缘传送到达遮光挡板2下方时，触发位置传感器18，激光测距传感器19和相机4开始工作；激光测距传感器19持续测量遮光挡板2下边缘与木质板材17上表面的距离，伺服电机16根据测得的距离控制遮光挡板2上下移动，使得遮光挡板2下边缘与木质板材17上表面之间的间隙控制在设定的数值；相机4持续拍摄光带的照片并将照片发送到计算机；当木质板材17的后边缘传送离开遮光挡板2下方时，再次触发位置传感器18，激光测距传感器19和相机4随即停止工作。

本发明能够在被测板材到达遮光挡板后，根据激光测距传感器测得的数据，实时调节遮光挡板与被测板材之间的间隙，通常是使得间隙一直保持在设定值0.5±0.1mm，使得相机能够拍摄到宽度合适的光带，便于计算机识别处理。

支撑框架15的结构具体可以为龙门结构，此时，伺服电机16数量为两个，两个伺服电机分别位于龙门结构左右两侧的立柱上，两个伺服电机分别通过丝杠与遮光挡板2的左右两侧连接；激光测距传感器19的数量同样为两个，两个激光测距传感器位于遮光挡板2底部的左右两侧；相机4的数量也为两个。

通过分别设置在左右两侧的激光测距传感器、伺服电机以及丝杠，可以使得遮光挡板下边缘左右两侧的高度一致，保证光带的宽度一致。并且使用两个相机，使得两个相机的视场覆盖整个缝隙区域，相机优选为高速工业相机，其帧率>200fps。

遮光挡板2下边缘的厚度优选为0.5mm，相应的，前述的设定的数值(遮光挡板下边缘与木质板材上表面的距离，也就是间隙宽度)为0.5±0.1mm，这样可以得到合适宽度的光带。

前述的位置传感器18优选为光电开关，该位置传感器18优选设置在基座6上并位于遮光挡板2下方，能够准确的检测到木质板材的到位和离开。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，包括水平传送的木质板材、竖直方向的且高度可调的遮光挡板、位于遮光挡板一侧的且发光方向朝向遮光挡板底部的线光源、位于遮光挡板另一侧的且镜头朝向遮光挡板底部的相机以及与相机连接的计算机，其中：

当木质板材传送到达遮光挡板下方时，调节遮光挡板的高度，使得遮光挡板下边缘与木质板材上表面之间的间隙控制在设定的数值；位于遮光挡板一侧的线光源朝向所述间隙发出的光线在遮光挡板另一侧形成光带，位于遮光挡板另一侧的相机拍摄所述光带的照片并将照片发送到计算机；所述计算机对照片中光带的形状进行检测，若光带的形状为宽度均匀的规则条形，则木质板材的表面不存在凹坑缺陷，若光带的形状为不规则的形状，则木质板材的表面存在凹坑缺陷。

2.根据权利要求1所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述线光源和相机的镜头设置在暗箱内，所述暗箱包括设置在遮光挡板两侧的光源箱和检测箱，所述线光源设置在光源箱内，所述相机的镜头设置在检测箱内，所述检测箱内壁贴有非反光材料。

3.根据权利要求1所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述木质板材置于水平的传送台上，所述传送台包括基座，所述基座上安装有传送带，所述传送带的前后两端分别设置有驱动轴和从动轴，所述驱动轴与驱动电机连接；所述基座在左右两侧上设置有板材导向装置。

4.根据权利要求3所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述传送带的数量为多个，多个传送带并排平行布置，基座上设置有传送带衬板，所述基座底部设置有控制柜，所述驱动电机设置在所述基座的支腿上。

5.根据权利要求3所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述基座上设置有竖直的支撑框架，所述遮光挡板设置在所述支撑框架内，所述支撑框架上设置有控制所述遮光挡板上下移动的伺服电机，所述伺服电机通过丝杠与所述遮光挡板连接。

6.根据权利要求5所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述基座上位于所述支撑框架处或者所述支撑框架上设置有检测木质板材位置的位置传感器，所述遮光挡板底部设置有测量遮光挡板下边缘与木质板材上表面距离的激光测距传感器，所述位置传感器、激光测距传感器和伺服电机与控制器连接。

7.根据权利要求6所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，当木质板材的前边缘传送到达遮光挡板下方时，触发位置传感器，激光测距传感器和相机开始工作；激光测距传感器持续测量遮光挡板下边缘与木质板材上表面的距离，伺服电机根据测得的距离控制遮光挡板上下移动，使得遮光挡板下边缘与木质板材上表面之间的间隙控制在设定的数值；相机持续拍摄光带的照片并将照片发送到计算机；当木质板材的后边缘传送离开遮光挡板下方时，再次触发位置传感器，激光测距传感器和相机停止工作。

8.根据权利要求6所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述支撑框架为龙门结构，所述伺服电机数量为两个，两个伺服电机分别位于龙门结构左右两侧的立柱上，两个伺服电机分别通过丝杠与所述遮光挡板的左右两侧连接；所述激光测距传感器的数量为两个，两个激光测距传感器位于遮光挡板底部的左右两侧；所述相机的数量为两个。

9.根据权利要求8所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述遮光挡板下边缘的厚度为0.5mm，所述设定的数值为0.5±0.1mm。

10.根据权利要求9所述的木质板材表面凹坑缺陷检测方法，其特征在于，所述位置传感器为光电开关，所述位置传感器设置在所述基座上并位于所述遮光挡板下方。

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