CN211235597U

CN211235597U - 硬木内部结构x射线无损检测装置

Info

Publication number: CN211235597U
Application number: CN201921914287.3U
Authority: CN
Inventors: 张晶; 汪立禹; 陈立明; 姜盛杰
Original assignee: Dongdan Aolong Radiative Instrument Group Co ltd
Current assignee: SHANGHAI AOLONG XINGDI TESTING INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2029-11-08

Abstract

一种硬木内部结构X射线无损检测装置，由平板支架、平板、转台、转台支架、射线源支架、底座、支承、射线源横移装置、微焦点源、小焦点射线源、导轨、4个伺服电机和铅房组成。通过对硬木原材的无损检测，对硬木原材内部缺陷做出位置确定、尺寸测量、几何形状定位测量等无损评价，是进行原木缺陷分析、高可靠筛选、质量评价、改进工艺等工作的有效手段，可提高出材率，防止木材人为浪费，降低生产成本。通过对硬木切片的无损检测得到硬木内部纹理、密度分布和管孔大小及分布情况的图像，再经过计算机大量的数据处理、运算来鉴别出硬木的种类，判定硬木的等级与品质，避免因以次充好、假冒伪劣而造成的损失。

Description

硬木内部结构X射线无损检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种X射线无损检测装置，具体说涉及一种能直观地看到硬木内部缺陷的位置和大小,能清晰地观察到硬木的内部纹理、密度分布和管孔大小及分布情况，能通过大量的数据处理和计算鉴别出硬木种类和品质的X射线无损检测装置。

背景技术

由于硬木是天然生长而成，其内部不可避免地存在一些缺陷，如何充分利用好现有硬木原材，提高硬木利用率是整个家具行业生产人员迫切需要解决的重要课题之一。人工检测即便是有几十年选材经验的老师傅也无法仅凭“眼看心算”就准确判断出原材的内部具体缺陷位置和大小。

另外，硬木价值昂贵，造假手段也层出不穷，比如产地造假；将颜色或纹理相近的木材混用；用产于非洲或南美的气干密度未达到0.76g/cm³的亚花梨或花梨木充好；利用硬木变色即天然木材颜色不一致的属性，把边材与心材混用；拼接与贴皮；夹榫等等。所以只凭肉眼来识别硬木的种类和品质较难实现。

由于硬木的特点是色泽庄重，纹理精细美观，木质坚硬沉重，木纹细密，因此如果能够清晰地看到硬木的内部纹理、密度分布和管孔大小及分布情况，我们就可以准确地判别硬木的种类和品质，防止以次充好，造成损失。

发明内容

针对硬木市场存在的问题，本实用新型主要是利用X射线无损检测，通过计算机图像处理技术，进而对物体内部缺陷做出位置确定、尺寸测量、几何形状定位测量等无损评价，并做出标识。可以通过对硬木原料多个角度的切片进行检测，看到硬木的内部纹理、密度分布和管孔大小及分布情况的图像，再经过计算机大量的数据处理、运算来鉴别出硬木的种类，判定硬木的等级与品质。

解决上述问题所采取的技术方案是：

一种硬木内部结构X射线无损检测装置，其特征在于：在底座7上左侧固定着平板支架1，右侧固定着射线源横移装置10，中间安装转台支架5，平板探测器2固定在平板支架1上；转台4固定在转台支架5上，1号伺服电机17固定在转台支架5上，1号伺服电机17驱动转台4旋转；2号伺服电机18固定在移动板21上，转台支架5在2号伺服电机18的驱动下可以在移动板21上前后移动；4号伺服电机20固定在底座7上，移动板21在4号伺服电机20的驱动下可以在底座7上左右移动；射线源支架6固定在射线源横移装置10上，射线源支架6的前面固定小焦点射线源12，射线源支架6的后面固定微焦点射线源11，射线源支架6载着小焦点射线源12和微焦点射线源11一起前后移动，小焦点射线源12和微焦点射线源11的射线源中心高度相同并与平板探测器2中心线等高，小焦点射线源12和微焦点射线源11射线源中心分别与平板探测器2的中心对齐；3号伺服电机19固定在底座7上，整个底座7由3号伺服电机19驱动在A导轨14上前后移动；在底座7的后面装有一个A支承8，在底座7的前面装有一个B支承13，A支承8和B支承13安装在靠近平板探测器2的一侧，A支承8和B支承13各自在B导轨15上前后移动，以上部件都安装在铅房16内。

本实用新型的积极效果：本实用新型通过对硬木原材的无损检测，对硬木原材内部缺陷做出位置确定、尺寸测量、几何形状定位测量等无损评价，是进行原木缺陷分析、高可靠筛选、质量评价、改进工艺等工作的有效手段，可提高出材率，防止木材人为浪费，降低生产成本。通过对硬木切片的无损检测得到硬木内部纹理、密度分布和管孔大小及分布情况的图像，再经过计算机大量的数据处理、运算来鉴别出硬木的种类，判定硬木的等级与品质，避免因以次充好、假冒伪劣而造成的损失。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

一种硬木内部结构X射线无损检测装置，如图1和图2所示，由平板支架1、平板探测器2、转台4、转台支架5、射线源支架6、底座7、A支承8、射线源横移装置10、微焦点源11、小焦点射线源12、B支承13、A导轨14、B导轨15、铅房16、1号伺服电机17、2号伺服电机18、3号伺服电机19、4号伺服电机20和移动板21组成， X射线穿透硬木原材9或切片3，进入平板探测器2中转换成可识别的信号并输入计算机中，在计算机中通过软件对采集来的信号进行图像处理、数据处理形成图像在显示器上显示，对一系列的分析给出结果并保存，最终打印输出。

具体结构是：在底座7上左侧固定着平板支架1，右侧固定着射线源横移装置10，中间安装转台支架5，平板探测器2固定在平板支架1上；转台4固定在转台支架5上，1号伺服电机17固定在转台支架5上，1号伺服电机17驱动转台4旋转；2号伺服电机18固定在移动板21上，转台支架5在2号伺服电机18的驱动下可以在移动板21上前后移动；4号伺服电机20固定在底座7上，移动板21在4号伺服电机20的驱动下可以在底座7上左右移动；射线源支架6固定在射线源横移装置10上，射线源支架6的前面固定小焦点射线源12，射线源支架6的后面固定微焦点射线源11，射线源支架6载着小焦点射线源12和微焦点射线源11一起前后移动，小焦点射线源12和微焦点射线源11的射线源中心高度相同并与平板探测器2中心线等高，小焦点射线源12和微焦点射线源11射线源中心分别与平板探测器2的中心对齐；3号伺服电机19固定在底座7上，整个底座7由3号伺服电机19驱动在A导轨14上前后移动；在底座7的后面装有一个A支承8，在底座7的前面装有一个B支承13，A支承8和B支承13安装在靠近平板探测器2的一侧，A支承8和B支承13各自在B导轨15上前后移动，以上部件都安装在铅房16内，以保障操作人员的人身安全。

本实用新型的控制电路由计算机、交换机、触摸屏、PLC电源模块、PLC模块、运动控制模块、1号伺服电机17、2号伺服电机18、3号伺服电机19、4号伺服电机20组成；其电路之间的连接关系是：计算机与交换机通过千兆网线连接，交换机与触摸屏通过千兆网线连接，交换机与PLC模块通过千兆网连接，PLC电源模块与PLC模块连接，PLC模块与运动控制模块连接，运动控制模块通过通讯线与1号伺服电机17连接，1号伺服电机17通过通讯线与2号伺服电机18连接，2号伺服电机18通过通讯线与3号伺服电机19连接，3号伺服电机19通过通讯线与4号伺服电机20连接。

本实用新型通过计算机对PLC模块发送控制命令，PLC模块根据计算机的控制命令对运动控制模块发送控制信息，运动控制模块根据命令的不同分别对1号伺服电机17、2号伺服电机18、3号伺服电机19、4号伺服电机20进行控制。触摸屏通过千兆网线连接交换机可以读取计算机和PLC模块的数据，通讯线通过千兆网连接每一个伺服电机和运动控制模块进行通讯连接。千兆网线可以通过交换机对计算机、触摸屏和PLC模块进行通讯，起到数据传输的作用。

本实用新型中，计算机主机采用的工控机型号为研华IPC-610L，PLC模块采用的型号为AHCPU520-EN，PLC电源模块采用的型号为AHPS05-5A，运动控制模块采用的型号为AH20MC-5A，交换机采用的型号DVS-016W01，伺服电机型号采为ECMA-CA0604RS。

本实用新型分为两种检测方式，第一种检测方式是检测整根硬木原材9时，这时将转台4拆除掉，将硬木原材9两端分别放在A支承8和B支承13上，根据硬木原材9的长度来调整A支承8和B支承13之间的距离并将两个支承固定。将小焦点射线源12的中心移动到与平板中心对齐的位置，此时硬木原材9固定不动，底座7顺着1导轨14移动，用小焦点射线源12进行透照，将整根硬木原材9进行检测。由于缺陷的尺寸一般较大，用小焦点射线源就能清晰地看到缺陷位置和大小。这种方法可以检测到硬木内部缺陷的位置、大小，并作上标识。

第二种检测方式是将硬木进行切片，按照硬木的纵断面、横断面、45度断面三个角度进行切片，也可以根据需要按任意角度切断面。将转台4固定在转台支架5上，将切片3放在转台4上，将转台4移动到微焦点射线源11和平板2的X射线光路上，为了透照时提高放大倍数，将细小的纹络清晰地显现出来，要将转台向右移动到靠近射线源一侧的位置，将微焦点射线源11的中心移动到与平板2中心对齐的位置，此时底座7固定不动，A支承8和B支承13上不能放置硬木原材9，以免阻碍光路，用微焦点射线源11进行检测，将切片3进行透照，得到切片3的图像。由于木纹细密，管孔在肉眼下几不得见，只有微焦点射线源可以分辨到微米级的纹络，所以采用微焦点射线源，保证一定的放大倍数，才能清晰地看到硬木的内部纹理、密度分布和管孔大小及分布情况。

使用第一种检测方式时，当在检测过程中从显示器上看到硬木中出现缺陷时，可以在硬木上做上标识如“A1001”，计算机将图像保存下来，并命名与标识相同名称的文件“A1001”，从得到的图像中可以看出缺陷形状，可以进行测量。这样，在开料时，我们比照所存的图像就可以将有标识的地方切除，最大限度地保留原料，减少废料，从而降低成本。

使用第二种检测方式时，我们在显示器上得到的是硬木切片的纵断面、横断面、45度断面的图像。通过这些图像，可以看到细小纹理的分布，管孔大小与数量等，算出硬木的密度。比如，真正意义上的紫檀木只有一种，那就是小叶紫檀，在各种硬木中紫檀木质地最为细密，木材的份量最重，入水即沉。小叶紫檀木纹不明显，几乎看不出年轮纹，脉管纹极细，呈绞丝状如牛毛，管孔在肉眼下几不得见。我们通过X射线无损检测得到的图像是放大一定的倍数并经过软件处理的，所以图像非常清晰，在横断面切片图像中可以看出它的内部构造特征为散孔材，弦向直径平均92μm；数略少，3～14 个/mm²。纵向切片图像中可看到轴向薄壁组织明显，主为同心层式或略带波浪形的细线，稀环管束状；木纤维壁厚，充满红色树胶和紫檀素；木射线清晰可见；波痕明显；射线组织同形单列；纹理交错，有的局部卷曲；气干密度1.05～1.26 g/cm³。

越南花梨的生长轮略明显，管孔在肉眼下可见，它的构造特征为散孔材，木材结构甚细至细，半环孔材倾向明显。弦向直径最大172μm，平均139 μm；数甚少至略少，2～6 个/mm²。轴向薄壁组织在图像中明显，为同心式或略呈波浪形的细线状。木纤维壁厚，充满红色树胶。木射线清晰可见；波痕明显；射线组织同形单列；气干密度0.94～1.01 g/cm³。

缅甸黑酸枝管孔在肉眼下略见，生长轮不明显或略明显。在图像中，弦向直径最大182μm，平均118μm；数甚少至略少，1～12 个/mm²。轴向薄壁组织较多，在肉眼下明显，在图像中稍粗，为同心层式波浪形，傍管带状及细线状；木纤维壁厚；木射线清晰可见；波痕明显；射线组织同形单列及多列；纹理颇直；气干密度0.89～1.14g/cm³。

通过对不同产地、不同种类、不同等级和品质的硬木进行检测，得到大量的相关数据，对这些数据进行分析建立数据库。当检测一块切片时，计算机得到图像中的相关数据，进行计算，并与数据库中的资料相比对，得出准确的结论，从而鉴别出硬木的种类，判定硬木的等级与品质，这些图像和结果可进行保存和打印。

硬木内部结构X射线无损检测装置可根据不同被测木材的材质密度自动调整检测强度，检测结果可以实时呈现在电脑屏幕上，检测人员在电子图片上直接标注缺陷的位置和大小，甚至可以将缺陷内部的异物如砂石等使用伪彩色技术进行图像处理。

Claims

1.一种硬木内部结构X射线无损检测装置，其特征在于：在底座（7）上左侧固定着平板支架（1），右侧固定着射线源横移装置（10），中间安装转台支架（5），平板探测器（2）固定在平板支架（1）上；转台（4）固定在转台支架（5）上，1号伺服电机（17）固定在转台支架（5）上，1号伺服电机（17）驱动转台（4）旋转；2号伺服电机（18）固定在移动板（21）上，转台支架（5）在2号伺服电机（18）的驱动下可以在移动板（21）上前后移动；4号伺服电机（20）固定在底座（7）上，移动板（21）在4号伺服电机（20）的驱动下可以在底座（7）上左右移动；射线源支架（6）固定在射线源横移装置（10）上，射线源支架（6）的前面固定小焦点射线源（12），射线源支架（6）的后面固定微焦点射线源（11），射线源支架（6）载着小焦点射线源（12）和微焦点射线源（11）一起前后移动，小焦点射线源（12）和微焦点射线源（11）的射线源中心高度相同并与平板探测器（2）中心线等高，小焦点射线源（12）和微焦点射线源（11）射线源中心分别与平板探测器（2）的中心对齐；3号伺服电机（19）固定在底座（7）上，整个底座（7）由3号伺服电机（19）驱动在A导轨（14）上前后移动；在底座（7）的后面装有一个A支承（8），在底座（7）的前面装有一个B支承（13），A支承（8）和B支承（13）安装在靠近平板探测器（2）的一侧，A支承（8）和B支承（13）各自在B导轨（15）上前后移动，以上部件都安装在铅房（16）内。

2.根据权利要求1所述的一种硬木内部结构X射线无损检测装置，其特征在于：其控制电路由计算机、交换机、触摸屏、PLC电源模块、PLC模块、运动控制模块、1号伺服电机（17）、2号伺服电机（18）、3号伺服电机（19）、4号伺服电机（20）组成；其电路之间的连接关系是：计算机与交换机通过千兆网线连接，交换机与触摸屏通过千兆网线连接，交换机与PLC模块通过千兆网连接，PLC电源模块与PLC模块连接，PLC模块与运动控制模块连接，运动控制模块通过通讯线与1号伺服电机（17）连接，1号伺服电机（17）通过通讯线与2号伺服电机（18）连接，2号伺服电机（18）通过通讯线与3号伺服电机（19）连接，3号伺服电机（19）通过通讯线与4号伺服电机（20）连接。