CN113075086B - 一种基于x射线的木片检测及筛选装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于X射线的木片检测及筛选装置,包括：X光检测仪以及清除组件，X光检测仪的顶部设置有X射线管，X射线管能够发射出X射线；X光检测仪的底部设置有线性阵列探测器，线性阵列探测器的顶部为传送带，传送带能够带动被检产品配合移动；空气分选机构的内部设置有剔除部，剔除部能够将目标物剔除。本发明采用的是X光射线探测成像的原理，成像直观、灵敏度很高，对被测物的表面光洁度没有严格要求。本发明针对的是移动的皮带上的物体的动态测量，检测更加方便，且本发明是通过原子序数以及密度检测的综合测算来判断木片以及其他杂质，对杂质的测量更准确，整个测量过程中不需要标定，相对来说更先进。
Description
应用领域
本发明涉及X射线检测领域，特别是一种基于X射线的木片检测及筛选装置。
背景技术
木片是人造板行业的主要原料，无论是直接采购来的木片，还是木片通过削片机削出来的木片，其中都会存在杂质的问题，传统的木片筛选方式无法分选木片中的橡胶，以及铝，铜，等不受磁力吸附的物质，这些物质流入到后续工段，有降低产品质量甚至损坏设备的风险。射线双能量进行物质属性的判别,是机场、车站行李安全检查的一项基本技术。未经滤波的单个X射线源,发射的是连续能谱的X射线,采用两种不同能谱响应的探测器分别得到高低能量的透射信号。综合考虑连续能谱效应和探测器效率的影响,推导出高低能量的线性衰减系数比值的逼近多项式,对于固定的射线源和探测器这个多项式的各个系数是不变的。利用这种方法对物质属性进行判别。
现在常用的木片分选有气流分选(利用比重的原理，把轻于木片或者终于木片的物质剔除)，但是橡胶这种物质比重跟木片差不多，所以没办法分选出去。加电磁铁或者磁铁(吸附铁钴镍)，但是不受磁力吸引的物质(如锡，铜)，磁力的方式就没有办法剔除。通过水洗设备的方式洗去木片中的泥土或者石子，然后用筛子筛选出来这些小的物质，但是胶块的，经过削片机，大小与木片差不多，没办法筛选出来。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于X射线的木片检测及筛选装置，为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于X射线的木片检测及筛选装置，包括：X光检测仪以及清除组件，X光检测仪的顶部设置有X射线管，X射线管能够发射出X射线；X射线管包括阴极端以及阳极端，阴极端与阳极端分别位于X射线管的两端，阴极端设置有灯丝，灯丝能够发射电子；阳极端设置有靶材，靶材能够接受电子轰击；X光检测仪的底部设置有线性阵列探测器，线性阵列探测器的顶部为传送带，传送带能够带动被检产品配合移动；
X光检测仪的一侧为清除组件，清除组件为空气分选机构；空气分选机构的内部设置有剔除部，剔除部能够将目标物剔除。
本发明一个较佳实施例中，剔除部包括吹气阀以及拍板的一种或多种的组合。
本发明一个较佳实施例中，空气分选机构还设置有气缸以及滑道，气缸与剔除部配合连接，剔除部的一侧为滑道。
本发明一个较佳实施例中，X光检测仪的另一侧设置有若干风口以及下料口，若干风口包括抽风口以及补风口。
本发明一个较佳实施例中，抽风口与补风口分别设置在下料口的两侧，抽风口的另一侧为X光检测仪。
本发明一个较佳实施例中，X射线管发射出X射线的照射区域为探测区，探测区包括被检产品在传送带顶部的运动区域。
本发明还提供了一种基于X射线的木片检测及筛选方法应用于任一一种基于X射线的木片检测及筛选装置，其特征在于，
获取木片的位置信息，若木片进入探测区，则发出拍照指令；
采集木片的图像信息，根据成像算法识别物质的种类，计算非木片的位置信息；
根据非木片的位置信息，通过轨迹算法计算非木片的位置信息，并跟踪运行位置，若非木片进入剔除区域，发出剔除指令；
根据剔除指令，控制剔除部将非木片物质剔除。
本发明一个较佳实施例中，还包括，采集木片的位置信息，若木片进入下料口，则发出补风抽风指令；
若木片离开下料口，则发出停风指令。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明采用的是X光射线探测成像的原理，成像直观、灵敏度很高，对被测物的表面光洁度没有严格要求。本发明针对的是移动的皮带上的物体的动态测量，检测更加方便，且本发明是针对木材密度的测量，对杂质的测量更准确，整个测量过程中不需要标定，相对来说更先进。可以通过近似原子序数，来判断物质到底是有机物，混合物还是无机物，由于木片是有机物，所以可以剔除所有非有机物的物质。
(2)空气分选机构还设置有气缸以及滑道，气缸与剔除部配合连接，剔除部的一侧为滑道；不合格的木片在被剔除部尽情清除后，通过滑道排出，从而实现讲合格与不合格木片分开收集。采用X光设备检测物质种类，木片可以重叠，相较于以前得方案可以做到更高的产量，单机做到30吨以上。
(3)X光检测仪的另一侧设置有若干风口以及下料口，若干风口包括抽风口以及补风口，由抽风口以及补风口形成的风流，剔除X光特别容易穿透的物质，比如纸片，塑料片等，带出检测装置，同时兼具除尘的作用，减少对整个装置的检测影响。X射线管的管体为透明玻璃材质制成，不影响X射线对被检物品的检测精度。
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实施例的附图。
图1为装置示意图；
图2为X光检测仪示意图；
图3为空气分选机构示意图；
图4为原子序数表。
附图标记如下说明：101、补风口；102、下料口；103、抽风口；201、X光检测仪；202、被检产品；203、线性阵列探测器；204、传送带；205、X射线管；206、灯丝；301、空气分选机构；302、气缸；303、滑道；304、合格木片下料口；305、不合格木片下料口。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
如图1-3所示，一种基于X射线的木片检测及筛选装置，包括：X光检测仪201以及清除组件，X光检测仪201的顶部设置有X射线管205，X射线管205能够发射出X射线；X射线管205包括阴极端以及阳极端，阴极端与阳极端分别位于X射线管205的两端，阴极端设置有灯丝206，灯丝206能够发射电子；阳极端设置有靶材，靶材能够接受电子轰击；X光检测仪201的底部设置有线性阵列探测器203，线性阵列探测器203的顶部为传送带204，传送带204能够带动被检产品202配合移动；X光检测仪201的一侧为清除组件，清除组件为空气分选机构301；空气分选机构301的内部设置有剔除部，剔除部能够将目标物剔除。
在此需要进行说明的一点是，本发明采用的是X光射线探测成像的原理，成像直观、灵敏度很高，对被测物的表面光洁度没有严格要求。本发明针对的是移动的皮带上的物体的动态测量，检测更加方便，且本发明是针对木材密度的测量，对杂质的测量更准确，整个测量过程中不需要标定，相对来说更先进。可以通过近似原子序数，来判断物质到底是有机物，混合物还是无机物，由于木片是有机物，所以可以剔除所有非有机物的物质。
剔除部包括吹气阀以及拍板的一种或多种的组合。空气分选机构301还设置有气缸302以及滑道303，气缸302与剔除部配合连接，剔除部的一侧为滑道303。
在此需要进行说明的一点是，不合格的木片在被剔除部尽情清除后，通过滑道303排出，从而实现讲合格与不合格木片分开收集。
X光检测仪201的另一侧设置有若干风口以及下料口102，若干风口包括抽风口103以及补风口101。
在此需要进行说明的一点是，气流从补风口101进入，再从抽风口103排出，将木片上的轻质附着物，如纸片、塑料纸等，带出检测装置，减少对整个装置的检测影响。
抽风口103与补风口101分别设置在下料口102的两侧，抽风口103的另一侧为X光检测仪201。
X射线管205发射出X射线的照射区域为探测区，探测区包括被检产品202在传送带204顶部的运动区域。
X射线管205的管体为透明玻璃材质制成。
在此需要进行说明的一点是，X射线管205的管体为透明玻璃材质制成，不影响X射线对被检物品的检测精度。
本发明还提供了一种基于X射线的木片检测及筛选方法应用于任一一种基于X射线的木片检测及筛选装置，其特征在于，
获取木片的位置信息，若木片进入探测区，则发出拍照指令；
采集木片的图像信息，根据成像算法识别物质的种类，计算非木片的位置信息；
根据非木片的位置信息，通过轨迹算法计算非木片的位置信息，发出剔除指令；
根据剔除指令，控制剔除部将非木片物质剔除。
如图4所示，在此需要进行说明的一点是，本发明采用的是X光射线探测成像的原理，成像直观、灵敏度很高，对被测物的表面光洁度没有严格要求。本发明针对的是移动的皮带上的物体的动态测量，检测更加方便，且本发明通过原子序数以及密度检测的综合测算来判断木片以及其他杂质，对杂质的测量更准确，整个测量过程中不需要标定，相对来说更先进。可以通过近似原子序数，来判断物质到底是有机物，混合物还是无机物，由于木片是有机物，所以可以剔除所有非有机物的物质。
在此需要进行补充说明的一点是，本申请在X射线检测成像中，双能量技术计算的是物质衰减系数的线积分,求线积分,假设待检物质的衰减系数是ξ，可得
其中，E是光子能量，ρ是物质密度，w表示在质量衰减系数中所占的权值，μ表示物质衰减系数。
用t1，t2也表示两种基底材料的厚度,那么
∫μξ(E)ds＝tαμα(E)+tβμβ(E) (2)
tξ是待检物质的厚度,由式(2)可知厚度为tα、tβ的两种基底材料叠加产生的衰减系数与厚度为tξ的待检物质产生的衰减系数是等效的。
本申请所采用的X射线透视系统里,待检物质的厚度tξ是未知的，因此在上述理论基础上,采用以下方法提取有效原子序数,
代入可得：
利用式(6)提取待检物质的有效原子序数，
其中
其中Z为物质的原子序数。
式(7)是推导出的有效原子序数的计算公式，可以看出对于给定的基底材料,C是常数,有效原子序数只与基底材料的厚度比相关,而基底材料的厚度可以通过对高低能衰减系数TH,TL数据拟合得到。
在此需要进行补充说明的一点是，X光的成像原理是根据不同的X光强度，生成不同的灰度值。
根据Beer定律，衰减后的X光强度为:
其中I为衰减后的X光强度，I0为X光的原始强度，u为衰减系数，um为质量衰减系数，是物质本身对X光衰减的一种系数，不依赖于物质的状态。T为物质高度。
通过换算，同样的物质，同样高度，单位面积下，衰减后的光照强度与质量本身成反比关系。实验室做出的X光成像灰度值与钢板重量之间的关系：穿透面积不变，厚度越厚，质量越大。
位置的计算主要是用过图像的像素通过标定的方式与实际物力空间的坐标想对应，计算出其他物质的空间对应位置。并通过算法跟踪传送带204上的跑动与下落中的位置，在恰当的位置发出命令，控制剔除部剔除异物。
还包括，采集木片的位置信息，若木片进入下料口102，则发出补风抽风指令；
若木片离开下料口102，则发出停风指令。
获取传送带204上的木片质量m，若m小于预定阈值，发出停止运动指令。
在此需要进行说明的一点是，当检测显示传送带204上无木片时，则传送带204停止运动，节约电力资源。
本发明采用的是X光射线探测成像的原理，成像直观、灵敏度很高，对被测物的表面光洁度没有严格要求。本发明针对的是移动的皮带上的物体的动态测量，检测更加方便，且本发明是针对木材密度的测量，对杂质的测量更准确，整个测量过程中不需要标定，相对来说更先进。可以通过近似原子序数，来判断物质到底是有机物，混合物还是无机物，由于木片是有机物，所以可以剔除所有非有机物的物质。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种基于X射线的木片检测及筛选装置，包括：X光检测仪以及清除组件，其特征在于，所述X光检测仪的顶部设置有X射线管，所述X射线管能够发射出X射线；所述X射线管包括阴极端以及阳极端，所述阴极端与所述阳极端分别位于所述X射线管的两端，所述阴极端设置有灯丝，所述灯丝能够发射电子；所述阳极端设置有靶材，所述靶材能够接受电子轰击；所述X光检测仪的底部设置有线性阵列探测器，所述线性阵列探测器的顶部为传送带，所述传送带能够带动被检产品配合移动；所述X光检测仪的一侧为所述清除组件，所述清除组件为空气分选机构；所述空气分选机构的内部设置有剔除部，所述剔除部能够将目标物剔除；所述空气分选机构还设置有气缸以及滑道，所述气缸与所述剔除部配合连接，所述剔除部的一侧为滑道；所述剔除部包括吹气阀以及拍板的一种或多种的组合；所述X射线管发射出X射线的照射区为探测区，若木片进入探测区，则发出拍照指令；采集木片的图像信息，根据成像算法识别物质的种类，计算非木片的位置信息；通过有效原子序数判断物质是有机物、混合物还是无机物；所述有效原子序数通过基底材料的厚度比计算；所述基底材料的厚度通过对高低能衰减系数数据拟合得到。
2.根据权利要求1所述的一种基于X射线的木片检测及筛选装置，其特征在于，所述X光检测仪的另一侧设置有若干风口以及下料口，若干所述风口包括抽风口以及补风口。
3.根据权利要求2所述的一种基于X射线的木片检测及筛选装置，其特征在于，所述抽风口与所述补风口分别设置在所述下料口的两侧，所述抽风口的另一侧为X光检测仪。
4.根据权利要求1所述的一种基于X射线的木片检测及筛选装置，其特征在于，所述X射线管发射出X射线的照射区域为探测区，所述探测区包括所述被检产品在所述传送带顶部的运动区域。
5.一种基于X射线的木片检测及筛选方法，应用于如权利要求1-4任一所述的一种基于X射线的木片检测及筛选装置，其特征在于，所述基于X射线的木片检测及筛选装置，包括：X光检测仪以及清除组件，所述X光检测仪的顶部设置有X射线管，所述X射线管能够发射出X射线；所述X射线管包括阴极端以及阳极端，所述阴极端与所述阳极端分别位于所述X射线管的两端，所述阴极端设置有灯丝，所述灯丝能够发射电子；所述阳极端设置有靶材，所述靶材能够接受电子轰击；所述X光检测仪的底部设置有线性阵列探测器，所述线性阵列探测器的顶部为传送带，所述传送带能够带动被检产品配合移动；所述X光检测仪的一侧为所述清除组件，所述清除组件为空气分选机构；所述空气分选机构的内部设置有剔除部，所述剔除部能够将目标物剔除；所述空气分选机构还设置有气缸以及滑道，所述气缸与所述剔除部配合连接，所述剔除部的一侧为滑道；所述剔除部包括吹气阀以及拍板的一种或多种的组合；所述X射线管发射出X射线的照射区为探测区；所述方法包括：
获取木片的位置信息，若木片进入探测区，则发出拍照指令；
采集木片的图像信息，根据成像算法识别物质的种类，计算非木片的位置信息；通过有效原子序数判断物质是有机物、混合物还是无机物；所述有效原子序数通过基底材料的厚度比计算；所述基底材料的厚度通过对高低能衰减系数数据拟合得到；
根据非木片的位置信息，通过轨迹算法计算非木片的位置信息，并跟踪运行位置，若非木片进入剔除区域，发出剔除指令；
根据剔除指令，控制剔除部将非木片物质剔除。
6.根据权利要求5所述的一种基于X射线的木片检测及筛选方法，其特征在于，还包括，
采集木片的位置信息，若木片进入下料口，则发出补风抽风指令；
若木片离开下料口，则发出停风指令。
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