CN218629571U - 用于木料外观缺陷检测的装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于木料外观缺陷检测的装置，属于木材加工技术领域，本申请中用于木料外观缺陷检测的装置，设置在为木料裁剪设备供料的传送带的前端；所述装置包括：设置在所述传送带正上方的图像采集模组，设置在所述传送带斜上侧的照明模组，水平设置在所述传送带一侧的光电传感器，以及设置在所述传送带附近的工控计算机和电源模组：所述图像采集模组分别与所述工控计算机和所述光电传感器电连接，所述电源模组为所述装置供电。本申请的技术方案，可有效提升木材加工过程中缺陷检测的效率，降低人工成本。

Description

用于木料外观缺陷检测的装置

技术领域

本申请属于木材加工技术领域，具体涉及一种用于木料外观缺陷检测的装置。

背景技术

随着机器视觉技术的成熟，在自动化生产制造过程中，采用机器视觉技术进行外观检测成为了一个通用技术。在木材加工技术领域中，相关技术中，相关视觉检测系统，往往是在后端对成品进行检测，即使发现缺陷，也只能交由人工剔除或者对整款产品进行报废处理。

而在实际木板生产过程中，需要检测定位木料上的节点、孔、缝隙、腐烂、变色(统称死结)，目前是检测人员人工进行检测并且通过荧光笔在木料上进行标记，之后由后段切割工序对识别标记物进行裁剪，这种方式效率低下，人工成本高。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种用于木料外观缺陷检测的装置，以解决实际木板生产过程中缺陷检测环节效率低、人工成本高的技术问题。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请提供一种用于木料外观缺陷检测的装置，所述装置设置在为木料裁剪设备供料的传送带的前端；

所述装置包括，设置在所述传送带正上方的图像采集模组，设置在所述传送带斜上侧的照明模组，水平设置在所述传送带一侧的光电传感器，以及设置在所述传送带附近的工控计算机以及电源模组；

所述图像采集模组分别与所述工控计算机和所述光电传感器电连接，所述电源模组为所述装置供电。

可选地，

所述照明模组为两条状照明灯，两所述条状照明灯的长度方向与所述传送带平行；

两所述条状照明灯分别设置在所述传送带的左右两斜上侧，且出光方向分别指向所述传送带。

可选地，

所述图像采集模组与所述传送带的垂直间距为第一距离；

两所述条状照明灯安装轴向位置与所述传送带的间距为第二距离，两所述条状照明灯与所述传送带的竖直间距为第三距离；

所述第一距离、第二距离、第三距离以及所述条状照明灯的尺寸基于木料的尺寸确定。

可选地，所述木料的长度尺寸最大为600mm，宽度尺寸为50mm；

所述第一距离为550mm，所述第二距离和第三距离均为300mm；

所述条状照明灯的长度尺寸为1000mm，宽度尺寸为50mm。

可选地，所述条状LED照明灯为LED灯。

可选地，所述图像采集模组为全局快门的彩色工业相机。

可选地，所述光电传感器的探头安装位置位于所述图像采集模组的采集范围边缘，且处于传送带前进方向一侧。

可选地，所述光电传感器为NPN型光电传感器。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本申请技术方案中用于木料外观缺陷检测的装置，装置设置在为木料裁剪设备供料的传送带的前端；装置包括，设置在传送带正上方的图像采集模组，设置在传送带斜上侧的照明模组，水平设置在传送带一侧的光电传感器，以及设置在传送带附近的工控计算机以及电源模组；图像采集模组分别与工控计算机和光电传感器电连接，电源模组为装置供电。本申请的技术方案，基于现有的机器视觉方法，在木材加工场景中，在传送带前端具体设置集成用于木料外观缺陷检测的装置来实现缺陷检测，可有效提升木材加工过程中缺陷检测的效率，降低人工成本。

本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请一个实施例提供的用于木料外观缺陷检测的装置的结构示意说明图；

图2为本申请一个实施例提供的用于木料外观缺陷检测的装置的电连接框图示意图。

图中，10-传送带；20-图像采集模组；30-照明模组；40-光电传感器；50-工控计算机；60-电源模组。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

如背景技术中所述，随着机器视觉技术的成熟，在自动化生产制造过程中，采用机器视觉技术进行外观检测成为了一个通用技术。在木材加工技术领域中，相关技术中，相关视觉检测系统，往往是在后端对成品进行检测，即使发现缺陷，也只能交由人工剔除或者对整款产品进行报废处理。

而在实际木板生产过程中，在生产前端，即在最开始生产制造过程中需进行检测，发现缺陷，以便及时进行剔除。具体而言，这里的缺陷主要是指木料上的节点、孔、缝隙、腐烂、变色(统称死结)等，为便于剔除，需对这些缺陷进行定位。目前是检测人员人工进行检测并且通过荧光笔在木料上进行标记，进而由后段切割工序识别标记物并进行裁剪，但这种方式容易漏检(如人工长时工作，疲劳所导致的漏检)，且人工成本高效率低，影响流水线作业模式的生产效率。

上述问题，是申请人通过研究具体木板加工作业的前端生产工艺所发现的，概括来说，即在木板生产中，不同品种木料都需要经过传送带传送到裁剪机中进行木料的裁剪以排除疤节、崩边、斜边等，然后再进行人工的整理等后续步骤，该过程中存在缺陷检测环节效率低的问题。针对于此，本申请提出一种用于木料外观缺陷检测的装置，针对此段工艺环节进行二次改造，以有利于实现生产作业自动化程度的提升，降低人工成本，提高整体的作业效率。

如图1和图2所示，在一实施例中，本申请提出的用于木料外观缺陷检测的装置，该装置设置在为木料裁剪设备供料的传送带10的前端；

该装置包括，设置在传送带10正上方的图像采集模组20，设置在传送带10斜上侧的照明模组30，水平设置在传送带10一侧的光电传感器40，以及设置在传送带10附近的工控计算机50和电源模组60(图1中未示出)：

如图2所示，图像采集模组20分别与工控计算机50和光电传感器40电连接，电源模组60为装置供电。

在本申请的技术方案中，图像采集模组20，用于采集传送的木料的图像；照明模组30，用于为图像采集提供光照条件；

光电传感器40用于产生图像采集的触发信号；工控计算机50上搭载有相关机器视觉程序，可基于图像实现木料外观缺陷检测，这里需要说明的是，在本技术领域基于机器视觉技术进行外观检测的方法原理属于现有通用技术，本申请技术方案中并不涉及相关实现方法的改进。

在实际应用中，工控计算机实现缺陷检测会进行结果数据进行输出(如进行显示输出)，后端的操控人员可根据该结果数据进行针对性的裁剪以排除疤节、崩边、斜边等缺陷，进而实现木板的生产加工的整体流程。

进一步的，举例而言，在一应用场景中，基于具体的配置，后端的裁剪设备还可基于输出的结果数据进行自动化联动，进一步减少人工介入，提高作业效率。

本申请的技术方案，基于现有的机器视觉方法，在木材加工场景中，于传送带前端设置集成用于木料外观缺陷检测的装置，可有效提升木材加工过程中缺陷检测的效率，降低人工成本。

为便于理解本申请的技术方案，下面以另一实施例对本申请的技术方案进行介绍说明。

如图1和图2所示，该实施例中，同样的，用于木料外观缺陷检测的装置设置在为木料裁剪设备供料的传送带10的前端；

该装置包括，设置在传送带10正上方的图像采集模组20，设置在传送带10斜上侧的照明模组30，水平设置在传送带10一侧的光电传感器40，还包括工控计算机50和电源模组60：

图像采集模组20分别与工控计算机50和光电传感器40电连接，电源模组60为装置供电。

具体的，该实施例中，图像采集模组20为全局快门的彩色工业相机，如基于CCD传感器的全局快门的彩色工业相机；

一般而言，工业相机可分为多种类型，考虑到实际中木板颜色有深有浅，木板本身偏向黄色，因此采用彩色工业相机；

而不同于在后端工序的静止检测，在前端现场木料进料速度较快，速度往往在1.5m/s左右，为了适应这种速度需要选择全局快门相机进行数据采集，以避免速度太快造成的拖影。

同样不同于后端的情景，在后端工序往往检测范围较大，需要移动相机来通过多次拍摄局部来进行整体检测；而在本申请中，出于效率的考虑，需要一次就完整拍到木料，实际实施中，图像采集模组安装固定位置在木料传送带正上方，其与传送带的垂直间距为第一距离，该第一距离基于木料的尺寸确定，例如，该实施例中，考虑到木料的长度尺寸最大在600mm左右，宽度尺寸为50mm，则第一距离为550mm，即工业相机安装高度距木料大概550mm左右。

如图1和2所示，该实施例中，照明模组30，其设置在传送带10的斜上侧，用于为图像采集提供光照条件。

由于实际应用场景中，木料移动速度较快，在选择全局快门相机后，相机的曝光时间比较小，为有效区分缺陷，提高采集质量，需要对照明模组30采用具体的配置来保证光照条件；

具体的，如图1所示，该实施例中，照明模组30为两条状照明灯(如采用LED灯来作为照明灯)，两条状照明灯的长度方向与传送带平行；两条状照明灯分别设置在传送带的左右两斜上侧，且出光方向分别指向传送带；

照明灯在考虑满足散热等因素后需越亮越好，如选择20w的LED照明灯；

实际实施中，如图1所示的安装形式，光从照明灯的出光面发出、斜向下照射在木料表面，通过木料表面的漫反射进入到采集的相机中，通过此种安装方式，能够最大限度减少光亮度的衰减，同时体积较小，安装方向与传送带方向一致，节省空间，安装角度简单，安装方便，不会对现场造成二次破坏。

该实施例中，两条状照明灯安装轴向位置与传送带的间距为第二距离，两条状照明灯与传送带的竖直间距(指垂直于水平方向的间距)为第三距离，容易理解的是第二距离、第三距离的具体数值以及条状照明灯的尺寸受实际木料的尺寸及设备尺寸影响(本质上设备尺寸也是基于木料尺寸确定的)，即第二距离、第三距离以及条状照明灯的尺寸也是基于木料的尺寸确定的；

该实施例中，如前所述，木料的长度尺寸最大在600mm左右，宽度尺寸为50mm，考虑到光的能量衰减，选择条状照明灯的长度尺寸为1000mm，宽度尺寸与木板宽度一致，为50mm，第二距离和第三距离均为300mm，条状照明灯的出光面向下倾斜45°左右。

该实施例中，如图1所示，光电传感器40水平设置在传送带一侧，用于产生图像采集的触发信号；

本申请的应用场景中，如前文所述，进料速度较快；这种情况下的图像采集对应采用触发模式，即来一个木料采集一张图像进行数据处理，而为了保证采集准确性选择光电触发(光电触发抗干扰性强，不易出现误触发的情况)，通过具有较快响应速度的光电传感器40来进行光电触发，如采用响应速度为1ms的NPN型的光电传感器；

该实施例中，触发要求为，相机需要在木板进入相机拍摄范围后进行触发采集，而木板无论长短、残缺都是存在一定高度的，因此可以将光电传感器安装在侧边，通过感应高度范围内有无遮挡来判断是否有木料经过，而安装位置在相机拍摄范围以及传送带前进方向的边缘位置，这样木料在完全进入拍摄范围，并且即将离开拍摄范围时触发光电传感器进行采集，从而能够有效的利用拍摄空间，同时保证木料能够拍摄完全，不会出现漏拍，即该实施例中，如图1所示，光电传感器40的探头安装位置位于工业相机(图像采集模组)的采集范围边缘，且处于传送带前进方向一侧。

具体的，该实施例中，工控计算机采用微型主机，这样有利于节约空间；作为一种具体的实施方式，工控计算机基于采集的图像实现木料外观缺陷检测，可将结果数据通过网口发送至后端裁剪设备的控制器，以进行木料的自动裁剪，这要整个响应过程不超过200ms，远小于实际上料节拍，可保证整体作业的顺畅进行。

本申请技术方案中，用于木料外观缺陷检测的装置设置在为木料裁剪设备供料的传送带的前端；该装置包括，设置在传送带正上方的图像采集模组，设置在传送带斜上侧的照明模组，水平设置在传送带一侧的光电传感器，以及设置在传送带附近的工控计算机和电源模组：图像采集模组分别与工控计算机和光电传感器电连接，电源模组为装置供电。本申请的技术方案，基于现有的机器视觉方法，在木材加工场景中，在传送带前端具体设置集成用于木料外观缺陷检测的装置来实现缺陷检测，可有效提升木材加工过程中缺陷检测的效率，降低人工成本。

应用本申请技术方案，可有效代替人工检测画线定位，以24小时工作制来比较，在实际应用中可代替6人的工位进行检测，而精度及可靠性方面远超人工，实现了远高于人工的检测质量及效率。从工艺流程上看，原流程为来料-整理-人工标记-放料-裁剪。通过本产品进行作业流程优化后，流程缩短为整理-放料-裁剪，有效提升了整体作业效率。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，所述装置设置在为木料裁剪设备供料的传送带的前端；

所述装置包括，设置在所述传送带正上方的图像采集模组，设置在所述传送带斜上侧的照明模组，水平设置在所述传送带一侧的光电传感器，以及设置在所述传送带附近的工控计算机和电源模组：

所述图像采集模组分别与所述工控计算机和所述光电传感器电连接，所述电源模组为所述装置供电。

2.根据权利要求1所述的用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，

所述照明模组为两条状照明灯，两所述条状照明灯的长度方向与所述传送带平行；

两所述条状照明灯分别设置在所述传送带的左右两斜上侧，且出光方向分别指向所述传送带。

3.根据权利要求2所述的用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，

所述图像采集模组与所述传送带的垂直间距为第一距离；

两所述条状照明灯安装轴向位置与所述传送带的间距为第二距离，两所述条状照明灯与所述传送带的竖直间距为第三距离；

所述第一距离、第二距离、第三距离以及所述条状照明灯的尺寸基于木料的尺寸确定。

4.根据权利要求3所述的用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，所述木料的长度尺寸最大为600mm，宽度尺寸为50mm；

所述第一距离为550mm，所述第二距离和第三距离均为300mm；

所述条状照明灯的长度尺寸为1000mm，宽度尺寸为50mm。

5.根据权利要求2所述的用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，所述条状照明灯为LED灯。

6.根据权利要求2所述的用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，所述图像采集模组为全局快门的彩色工业相机。

7.根据权利要求1所述的用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，所述光电传感器的探头安装位置位于所述图像采集模组的采集范围边缘，且处于传送带前进方向一侧。

8.根据权利要求1所述的用于木料外观缺陷检测的装置，其特征在于，所述光电传感器为NPN型光电传感器。

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