CN115127613A - 一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置及方法，涉及木材检测领域。本发明包括工装平台，微型加压器，断层扫描设备、辐射热流采集设备、显示设备以及单片机控制器；所述工装平台用于放置待测木材；所述微型加压器，所述断层扫描设备、所述辐射热流采集设备均与所述单片机控制器的输入端连接；所述显示设备与所述单片机控制器的输出端连接。本发明全程非接触、实时、得到场信息变化；还能够实时监控待检测木材的某些位置处的形变量，用于指导木材成形过程工艺方案的选择优化，改善成形过程质量。

Description

一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及木材检测领域，更具体的说是涉及一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置及方法。

背景技术

木材是各向异性材料，不均匀的干缩和湿胀是木材的一种固有的不良特性。这种性质使木制品的尺寸不稳定，给加工和使用带来不利的影响。木材干燥时应根据木制品用途和使用地点的气候条件，把木材干燥到相应的终含水率，以最大程度地减小木材的干缩或湿胀。在纤维饱和点以下，随着结合水含水率的降低，木材干缩量随之增大，表层和内层的不同步干缩产生温湿度，温湿度过大时会导致木材的内裂，严重影响了木材的利用。

因此，如何检测木材的热量、水分及形变是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置及方法，用于解决背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，包括工装平台，微型加压器，断层扫描设备、辐射热流采集设备、显示设备以及单片机控制器；所述工装平台用于放置待测木材；所述微型加压器，所述断层扫描设备、所述辐射热流采集设备均与所述单片机控制器的输入端连接；所述显示设备与所述单片机控制器的输出端连接。

可选的，所述工装平台安装有位移传感器，温度传感器，湿度传感器以及重量传感器，所述位移传感器，所述温度传感器，所述湿度传感器以及所述重量传感器经过A/D转换器与所述单片机控制器的输入端连接；所述工装平台还安装有加热阀，喷蒸阀以及进排气阀，所述加热阀，所述喷蒸阀以及所述进排气阀经D/A转换器与所述单片机控制器的输出端连接。

可选的，所述辐射热流采集设备包括辐射热流传感器以及显示仪表，所述辐射热流传感器与所述显示仪表连接。

可选的，所述辐射热流采集设备通过基座安装在所述工装平台上，所述基座内安装有驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述辐射热流传感器做周期性角位移运动。

可选的，还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述单片机控制器连接，一端连接单片机控制器的输入端，另一端连接单片机控制器的输出端。

可选的，还包括形变触探设备和形变检测装置，所述形变触探设备与所述形变检测装置连接，所述形变检测装置与所述单片机控制器连接。

可选的，所述断层扫描设备包括X射线发生器、探测器以及微型控制器，所述X射线发生器经微型控制器与所述探测器连接；所述断层扫描设备用于检测待测木材的形变情况。

可选的，所述微型加压器包括微型加压器压头以及压力选通设备，所述微型加压器压头与所述压力选通设备连接。

可选的，还包括光学应变测量系统，所述光学应变测量系统与所述单片机控制器连接。

一种在线检测木材热量、水分及形变的检测方法，其特征在于，使用任意一项所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，进行在线检测木材热量、水分及形变，包括以下步骤：

将木材放置于工装平台；

对木材进行施压，对木材进行断层扫描，得到木材形变结果；

改变工装平台温湿度，采用热力图对待测木材进行温湿度采集，得到木材热量及水分。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置及方法，具有以下有益效果：

1、全程非接触、实时、得到场信息变化；

2、能够实时监控待检测木材的某些位置处的形变量，用于指导木材成形过程工艺方案的选择优化，改善成形过程质量。

3、对木材形变过程中实时监控与反馈，进而优化成形工艺参数，降低形变量，确保成形过程稳定进行，保证木材制造制件的成形质量，提高产品的合格率，降低研制综合成本。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明实施例公开了一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，如图1所示，包括工装平台，微型加压器，断层扫描设备、辐射热流采集设备、显示设备以及单片机控制器；工装平台用于放置待测木材；微型加压器，断层扫描设备、辐射热流采集设备均与单片机控制器的输入端连接；显示设备与单片机控制器的输出端连接。

其中，工装平台安装有位移传感器，温度传感器，湿度传感器以及重量传感器，位移传感器，温度传感器，湿度传感器以及重量传感器经过A/D转换器与单片机控制器的输入端连接；工装平台还安装有加热阀，喷蒸阀以及进排气阀，加热阀，喷蒸阀以及进排气阀经D/A转换器与单片机控制器的输出端连接。具体的，采用触摸显示屏为上位机进行实时显示，单片机控制器为下位机参与控制。控制系统以温湿度为主要控制参数，由力传感器输出的电信号经A/D转换送入单片机控制器中处理，并显示于触摸显示屏上；单片机控制器实时读取实际值，并与设定值进行比较，通过调节加热阀、喷蒸阀、进排气阀来控制温湿度的值。其中，单片机控制器是整个控制系统的核心模块，温湿度的信号经力传感器和A/D转换送入单片机控制器中处理，单片机控制器则根据输入的命令，计算控制量，然后再经D/A转换输送给电动阀门来调节加热阀、喷蒸阀和进排气阀，从而控制温湿度。

其中，辐射热流采集设备包括辐射热流传感器以及显示仪表，辐射热流传感器与显示仪表连接。

其中，辐射热流采集设备通过基座安装在工装平台上，基座内安装有驱动装置，驱动装置用于驱动辐射热流传感器做周期性角位移运动。

其中，断层扫描设备包括X射线发生器、探测器以及微型控制器，X射线发生器经微型控制器与探测器连接；断层扫描设备用于检测待测木材的形变情况。

其中，微型加压器包括微型加压器压头以及压力选通设备，微型加压器压头与压力选通设备连接。

在本实施例中，还包括人机交互界面，人机交互界面与单片机控制器连接，一端连接单片机控制器的输入端，另一端连接单片机控制器的输出端。

还包括形变触探设备和形变检测装置，形变触探设备与形变检测装置连接，形变检测装置与单片机控制器连接。

还包括光学应变测量系统，光学应变测量系统与单片机控制器连接。光学应变测量系统计算十字形样件表面的应变场，进一步计算极限应变值以及变形路径。

本实施例还公开了一种在线检测木材热量、水分及形变的检测方法，其特征在于，使用任意一项的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，进行在线检测木材热量、水分及形变，如图2所示，包括以下步骤：

将木材放置于工装平台；

对木材进行施压，对木材进行断层扫描，得到木材形变结果；

改变工装平台温湿度，采用热力图对待测木材进行温湿度采集，得到木材热量及水分。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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)

1.一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，包括工装平台，微型加压器，断层扫描设备、辐射热流采集设备、显示设备以及单片机控制器；所述工装平台用于放置待测木材；所述微型加压器，所述断层扫描设备、所述辐射热流采集设备均与所述单片机控制器的输入端连接；所述显示设备与所述单片机控制器的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，所述工装平台安装有位移传感器，温度传感器，湿度传感器以及重量传感器，所述位移传感器，所述温度传感器，所述湿度传感器以及所述重量传感器经过A/D转换器与所述单片机控制器的输入端连接；所述工装平台还安装有加热阀，喷蒸阀以及进排气阀，所述加热阀，所述喷蒸阀以及所述进排气阀经D/A转换器与所述单片机控制器的输出端连接。

3.根据权利要求1所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，所述辐射热流采集设备包括辐射热流传感器以及显示仪表，所述辐射热流传感器与所述显示仪表连接。

4.根据权利要求3所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，所述辐射热流采集设备通过基座安装在所述工装平台上，所述基座内安装有驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述辐射热流传感器做周期性角位移运动。

5.根据权利要求1所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述单片机控制器连接，一端连接单片机控制器的输入端，另一端连接单片机控制器的输出端。

6.根据权利要求1所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，还包括形变触探设备和形变检测装置，所述形变触探设备与所述形变检测装置连接，所述形变检测装置与所述单片机控制器连接。

7.根据权利要求1所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，所述断层扫描设备包括X射线发生器、探测器以及微型控制器，所述X射线发生器经微型控制器与所述探测器连接；所述断层扫描设备用于检测待测木材的形变情况。

8.根据权利要求1所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，所述微型加压器包括微型加压器压头以及压力选通设备，所述微型加压器压头与所述压力选通设备连接。

9.根据权利要求1所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，其特征在于，还包括光学应变测量系统，所述光学应变测量系统与所述单片机控制器连接。

10.一种在线检测木材热量、水分及形变的检测方法，其特征在于，使用权利要求1-9任意一项所述的一种在线检测木材热量、水分及形变的检测装置，进行在线检测木材热量、水分及形变，包括以下步骤：

将木材放置于工装平台；

对木材进行施压，对木材进行断层扫描，得到木材形变结果；

改变工装平台温湿度，采用热力图对木材进行温湿度采集，得到木材热量及水分。

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