CN204286362U - 木材宽度、厚度检测及分选系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种木材宽度、厚度检测及分选系统，包括成像机构，成像机构完成成像后由数据采集卡采集并存储在工业计算机的硬盘上；工业计算机利用软件技术对采集的图像进行转换分析形成木料三维结构图，并将其宽度和厚度与设定的标准进行对比且得出分类结果；分类结果传递至PLC，PLC依此分类结果向检测分选执行机构发出相应指令。本实用新型提供的木材宽度、厚度检测及分选系统，实现了利用机器自动测量板材的宽度和厚度，并最终实现按照不同宽度和厚度对木材进行分选，能够最大化地减少人工的使用数量，并且对木材的宽度和厚度分类精度高，提升木制品加工客户的生产价值。

Description

木材宽度、厚度检测及分选系统

技术领域

本实用新型涉及一种木材检测系统，尤其涉及一种木材宽度、厚度检测及分选系统。

背景技术

木材虽然是一种再生资源，但木材不是随时能制造出来的产品，它需要一定的生长周期，因而在特定时间内世界范围内的木材供应量是受限制的。目前世界各国对木制品需求量越来越大，近十年来木材价格也一直呈上涨趋势。中国作为木材进口大国，近几年来木制品生产企业一直承受着木材价格上涨所带来的成本挑战。以从智利和新西兰进口的辐射松为例，2007年每立方辐射松板材价格到中国港口为100美金，到2013年上涨至220美金，6年时间成本上涨一倍以上，但所生产的辐射松集成材的成品价格仅仅微微上调；泰国进口橡胶木价格在2010年为3000元/立方，而截至目前2014年同类型板材的价格在中国市场已上涨至4300元/立方，四年时间上涨了将近50％。

木材成本的上涨导致工厂不得不考虑以何种生产工艺能够最大化地提升木材出材率，比如以前每购买1立方原材料能够生产出0.6立方成品，那么现在就考虑如何能够生产出0.65立方、0.68立方。以集成材价格为4500元/立方计算，每多出0.01立方成品，则每立方能直接给客户带来45元利润。以客户月产量1000立方计算，那么每个月就可直接带来利润45,000元，每年就是540,000元直接利润。而利用传统工艺，想要提升木材在生产加工中的出材率就又不得不增加人工的数量。例如在进口泰国橡胶木的生产过程中，为了将不同厚度和宽度的材料分出，就需要在生产中使用单面刨在宽度和厚度方面进行四次加工，这就需要大量的人工。因而这种传统的方式是依靠人工成本的上涨来降低材料成本，但近几年中国国内的人工成本也不断上涨，因而就迫切需要一种设备来提升木材的出材率，同时使用尽可能少的人工以便降低成本。

为了提高木材出材率，就必须对木材进行量体裁衣，工厂按照购进木材的不同宽度和厚度分类加工，从而获得最高的价值。本实用新型提供的木材宽度、厚度检测及分选系统是为了解决人工对木材不同宽度和厚度分类的难题。目前，原木加工到板材阶段，由于设备原因的限制，导致市场上所销售的板材，例如橡胶木，宽度和厚度均不一；即使到市场上购买泰国橡胶木，要求22mm厚度、50mm宽度的，买进材料里的木材厚度从18mm到26m的均存在，而宽度从48mm到54mm的也大量存在。这种情况是由于前一道工序，即制材厂在生产时由于设备原因的限制、同时橡胶木材也存在弯曲等原因导致无法使一批材料均将厚度和宽度限定的非常精确。因而，工厂买回这些材料后，需要将这些不同厚度、宽度的材料分类加工，以获取最大的经济效益。一般市场上成品集成材销售的厚度是以2mm为晋级，厚度差为2mm的成品板销售价格有很大的不同，因而就要求工厂在加工时也将原材料的宽度和厚度以2mm为单位差进行区分，而人工以2mm为一晋级测量需要使用游标卡尺等测量工具，效率明显低下。本实用新型提供的木材宽度、厚度检测及分选系统利用机器自动测量板材的宽度和厚度，按照不同宽度和厚度对木材进行分选，不但能够最大化地减少人工的使用数量，而且对木材的宽度和厚度分类精度高，提升了木制品加工客户的生产价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种木材宽度、厚度检测及分选系统，不同于传统的人工对木材分选、识别，能通过机器自动测量板材的宽度和厚度，实现自动分选。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种木材宽度、厚度检测及分选系统，其中，包括成像机构，成像机构完成成像后由数据采集卡采集并存储在工业计算机的硬盘上；工业计算机利用软件技术对采集的图像进行转换分析形成木料三维结构图，并将其宽度和厚度与设定的标准进行对比且得出分类结果；分类结果传递至PLC，PLC依此分类结果向检测分选执行机构发出相应指令。

上述的木材宽度、厚度检测及分选系统，其中，成像机构包括工业CCD相机和投影仪。

上述的木材宽度、厚度检测及分选系统，其中，工业CCD相机和投影仪通过控制器实现捕捉图像。

上述的木材宽度、厚度检测及分选系统，其中，检测分选执行机构包括由PLC控制的电磁阀，以及由电磁阀驱动的气缸。

上述的木材宽度、厚度检测及分选系统，其中，整个系统利用的软件系统包括摄像机标定及坐标转换技术系统、光谱分析技术系统、数字图像分析处理技术系统、三维坐标立体重构技术系统、OpenGL三维显示技术系统。

本实用新型相对于现有技术具有如下有益效果：通过工业计算机、数据采集卡、控制器、工业CCD相机、投影仪、PLC、电磁阀和气缸的基本操作，完成整个进料、识别、分类、分选的过程，利用机器自动测量板材的宽度和厚度，按照不同宽度和厚度对木材进行分选，不但能够最大化地减少人工的使用数量，而且对木材的宽度和厚度分类精度高，提升了木制品加工客户的生产价值。

附图说明

图1为本实用新型木材宽度、厚度检测及分选系统的架构图。

图2为本实用新型木材宽度、厚度检测及分选系统的基本原理图。

图中：

1工业CCD相机             2投影仪          3控制器

4数据采集卡              5工业计算机      6PLC

7电磁阀                  8气缸            9木材

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型木材宽度、厚度检测及分选系统的架构图。图2为本实用新型木材宽度、厚度检测及分选系统的基本原理图。

本系统由工业计算机5、数据采集卡4、控制器3、工业CCD相机1、投影仪2、PLC6、电磁阀7等组成。基本工作过程如下：木材9在传送皮带上高速行进，位于传送皮带的两侧和正上方安装有投影仪2和工业CCD相机1，投影仪2和工业CCD相机1组成成像机构，当木材9行进经过成像机构时，投影仪2在木材9两侧的端面上投影出激光线，工业CCD相机1则对激光线进行成像，成像由数据采集卡4采集、存储在工业计算机5的硬盘上，然后利用软件技术对采集的图像进行转换、分析，最终形成该根木材9的三维结构图，从而获知木材9的宽度和厚度，并将宽度、厚度按照设定的标准分类，例如将宽度在50mm～52mm、厚度在18mm～20mm的归为一类，并将分类结果传送至PLC,6，PLC6依据分类结果控制电磁阀7驱动分选的气缸8动作，将不同分类结果的木材9顶出，以完成整个进料、识别、分类、分选的过程。整个过程用到摄像机标定及坐标转换技术系统、光谱分析技术系统、数字图像分析处理技术系统、三维坐标立体重构技术系统、OpenGL三维显示技术系统。附图1是系统架构图：系统实现过程的基本原理见附图2所示。

附图1中各组成单元在系统中的功能如下表所示：

系统中各关键技术的功能如下表所示：

木材9经过本系统之后，系统自动生成每一根木材9的三维图像结果，因而木制品加工厂可以按照任意的要求对木材9进行分选，比如按照宽度最窄处和厚度最薄处等要求对木材9进行分类，也可以按照宽度的最宽处和厚度的最薄处进行分类；并且，由于该项技术的分类精度高，可以实现0.5mm的精度，所以客户可以随意地调整分类的精度，如按1mm进行分类或者按5mm进行分类，灵活性更高。例如，我们按照客户的要去对木材按照宽度最窄处、厚度最薄处来分类，可以设定如下：

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种木材宽度、厚度检测及分选系统，其特征在于：

包括成像机构，以及成像机构完成成像后负责采集的数据采集卡，以及用于数据存储的工业计算机；

还包括利用软件技术对采集的图像进行转换分析形成木料三维结构图，并将其宽度和厚度与设定的标准进行对比且得出分类结果的工业计算机；

还包括接收分类结果、依此分类结果向检测分选执行机构发出相应指令的PLC。

2.如权利要求1所述的木材宽度、厚度检测及分选系统，其特征在于：成像机构包括工业CCD相机和投影仪。

3.如权利要求2所述的木材宽度、厚度检测及分选系统，其特征在于：工业CCD相机和投影仪通过控制器实现捕捉图像。

4.如权利要求3所述的木材宽度、厚度检测及分选系统，其特征在于：检测分选执行机构包括由PLC控制的电磁阀，以及由电磁阀驱动的气缸。