DE3907617C1 - Method for determining the density of laminar wooden materials - Google Patents

Method for determining the density of laminar wooden materials

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Abstract

A method is described for determining the density of laminar wooden materials during their production. In this case, the thermal emission on the surface or on the narrow surface of the workpiece after leaving the press is determined without contact. This is preferably achieved by using an infrared camera and taking temperature images of the workpiece surface. The temperature images thus obtained are subsequently related to the density distribution of the laminar wooden material. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtebestim­ mung plattenförmiger Holzwerkstoffe bei deren Herstel­ lung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a method for density determination mung plate-shaped wood materials in their manufacture lung according to the preamble of the main claim.

Bei der Herstellung plattenförmiger Holzwerkstoffe, die aus Spänen, Fasern und Bindemitteln verschiedener Art bestehen, werden Vliese gebildet, die anschließend bis zur Bindemittelerhaltung gepreßt werden. Zur kontinu­ ierlichen Vliesbildung werden Streumaschinen einge­ setzt. Die übliche Methode zur Kontrolle und Regelung von Dichteschwankungen ist die Bestimmung von Flächen­ gewichten mit Bandwaagen oder mit Hilfe von radiometri­ schen Detektoren (z.B. Firma Schenk). Eine andere Metho­ de zur Bestimmung der Trockendichte ist aus der DE-OS 27 45 463 bekannt. Diese Methode schließt ein: Messung des Naßgewichtes, Ermittlung des Feuchtigkeitsgehaltes und Messung der Dicke des Gegenstandes. Es ist also die Aufnahme von mehreren Meßwerten notwendig, um dann dar­ aus die Trockendichte zu ermitteln. Diese genannten Methoden eignen sich für Dichtebestimmungen in Produk­ tionsrichtung. Zur Kontrolle und Regelung der Dichte­ verteilung quer zur Herstellrichtung werden traversie­ rende, radiometrische Flächengewichtsmeßanlagen einge­ setzt. Solche Anlagen sind z.B. aus der DE-AS 10 26 540 bekannt. Nachteilig ist bei dieser radiometrischen Me­ thode, daß zusätzliche Schutzvorkehrungen getroffen werden müssen und damit die Kosten und Aufwand der Me­ thode besonders gesteigert werden. Weiterhin ist bei diesen Methoden nachteilig, daß sie sich nicht zur Er­ fassung der gesamten Dichteverteilung eignen, d.h. daß andere Methoden zur Dichteverteilung längs und andere quer zur Produktionsrichtung eingesetzt werden müssen.In the manufacture of panel-shaped wood-based materials, the from chips, fibers and binders of various types exist, fleeces are formed, which then up be pressed to maintain the binder. For continuous Spreading machines are used to form fleece puts. The usual method of control and regulation of density fluctuations is the determination of areas weights with belt scales or with the help of radiometri detectors (e.g. company Schenk). Another metho de for determining the dry density is from DE-OS 27 45 463 known. This method includes: measurement of the wet weight, determination of the moisture content and measuring the thickness of the object. So it's that Recording of several measured values necessary in order to then to determine the dry density. These mentioned Methods are suitable for density determination in products direction. To control and regulate the density Distribution across the direction of manufacture becomes traversy rende, radiometric basis weight measuring systems puts. Such systems are e.g. from DE-AS 10 26 540 known. The disadvantage of this radiometric measurement  method that additional safeguards are in place must be and thus the cost and effort of the Me method can be particularly increased. Furthermore, at disadvantageous to these methods that they do not become Er of the entire density distribution, i.e. that other methods of longitudinal density distribution and others must be used across the production direction.

Die Dichteverteilung stellt ein Indiz für die Arbeits­ genauigkeit bzw. Streugüte einer Streumaschine dar und kann als Stellgröße zur Prozeßsteuerung eingegeben wer­ den. Erfolgt jedoch die Dichtemessung nicht kontinuier­ lich, so ist auch kein kontinuierliches Einstellen, bzw. korrigieren der Streugüte möglich. Dies ist nach­ teilig.The density distribution is an indication of the work accuracy or spreading quality of a spreading machine and can be entered as a manipulated variable for process control the. However, the density measurement is not carried out continuously so there is no continuous adjustment, or correct the spreading quality possible. This is after part.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der ein­ gangs angeführten Art in der Weise auszubilden, daß eine kontinuerliche, lückenlose und die gesamte Plat­ tenbreite erfassende Dichtebestimmung ermöglicht wird.The object of the invention is a method of gangs mentioned in such a way that a continuous, gapless and the entire plat ten-width-determining density determination is made possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches.This task is solved by the characteristic Features of the main claim.

Das Verfahren wird so ausgeführt, daß in Plattenebene mittels einer wärmeempfindlichen Kamera, vorzugsweise einer Infrarot-Kamera die Temperaturverteilung an der Werkstückoberfläche nach dem Verlassen der Presse auf­ genommen wird. Vorteilhaft ist dabei, die wärmeempfind­ liche Kamera in einem Abstand hinter dem Pressenausgang anzuordnen, da die aufgenommenen Temperaturbilder mit zunehmender Auskühlung sehr an Kontrast gewinnen. Die durch die wärmeempfindliche Kamera aufgenommenen Signa­ le werden einem Rechner zugeführt. Sie werden so verar­ beitet, daß sie matrixförmig für eine weitere Auswer­ tung in x- und y-Richtung vorliegen. Durch das Aneinan­ derreihen der matrixförmigen Bilder in Abhängigkeit von der Zeit, wird ein vollständiges Abbild der Temperatur­ verteilung längs und quer zur Produktionsrichtung er­ halten. Eine homogene Dichteverteilung liegt dann vor, wenn das Temperaturbild der Werkstückoberfläche bzw. seiner Schmalfläche keine Temperaturunterschiede erken­ nen läßt. Bei Dichteschwankungen in der Platte bilden sich Temperaturdifferenzen aus, die gemäß dem Verfahren sichtbar gemacht werden können. Bei extrudierten Kunst­ stoffprofilen, Schaumstoffen usw. kann genauso verfah­ ren werden wie bei Holzwerkstoffen.The method is carried out in such a way that the temperature distribution on the workpiece surface after leaving the press is recorded in the plate plane by means of a heat-sensitive camera, preferably an infrared camera. It is advantageous to arrange the heat-sensitive camera at a distance behind the press exit, since the temperature images recorded gain a lot of contrast with increasing cooling. The signals picked up by the heat-sensitive camera are fed to a computer. They are processed so that they are available in matrix form for further evaluation in the x and y directions. By lining up the rows of matrix-shaped images as a function of time, a complete image of the temperature distribution along and across the direction of production will be obtained. A homogeneous density distribution is present when the temperature image of the workpiece surface or its narrow surface does not reveal any temperature differences. In the event of density fluctuations in the plate, temperature differences form which can be made visible using the method. The same procedure can be used for extruded plastic profiles, foams, etc. as for wood-based materials.

Durch eine zweifache Bestimmung der Wärmeabgabe an der Werkstückoberfläche, einmal unmittelbar nach dem Öffnen der Presse und zum anderen mit zeitlicher Verzögerung lassen sich zusätzlich Oberflächenfehler erkennen, wie z.B. eine aufgeplatzte Deckschicht. Dieser Bereich zeigt dann eine eindeutig kühlere Temperatur, da es hier mit dem entweichenden Dampf lokal zu einer raschen Abkühlung gekommen ist.By a double determination of the heat emission at the Workpiece surface, once immediately after opening the press and secondly with a delay surface defects can also be recognized, such as e.g. a cracked top layer. This area then shows a clearly cooler temperature since it here with the escaping steam locally to a rapid Cooling has come.

Nach der vollständigen Aufnahme des Temperaturprofils einer Platte und der Bestimmung der Parameter, die den Zusammenhang zwischen Temperatur und Dichte wiederge­ ben, werden durch bekannte Operationen, z.B. Bildaddi­ tion oder Bildsubtraktion sowie mit Filteralgorythmen Stellsignale erhalten, mit deren Hilfe die Prozeßsteu­ erung der Streuanlagen segmentweise, oder über die ge­ samte Arbeitsbreite geregelt werden kann.After the complete recording of the temperature profile a plate and determining the parameters that make up the Relationship between temperature and density known operations, e.g. Image addi tion or image subtraction as well as with filter algorithms Receive control signals with the help of the process control spreading systems segment by segment, or via the ge entire working width can be regulated.

Die nachfolgenden Zeichnungen veranschaulichen den Zu­ sammenhang zwischen der Temperatur- und Dichtevertei­ lung. Es zeigen:The following drawings illustrate the Zu relationship between the temperature and density distribution lung. Show it:

Fig. 1 Temperaturverteilung einer kunstharzgebundenen Spanplatte, fünfzehn Minuten nach Entnahme aus der Presse mit Temperaturprofil in Plattenebe­ ne. Fig. 1 temperature distribution of a resin-bonded particle board, fifteen minutes after removal from the press with temperature profile in Plattenebe ne.

Fig. 2 Dichteverteilung in Plattenebene zu Fig. 1 Fig. 2 density distribution in the plate plane of FIG. 1

Fig. 3 Zusammenhang zwischen Plattendichte und Plat­ tentemperatur. Fig. 3 relationship between plate density and plat tentemperature.

Fig. 4 Temperaturverteilung an der Plattenoberfläche einer kunstharzgebundenen Spannplatte, zwei Minuten nach Entnahme aus der Presse. Fig. 4 temperature distribution on the surface of a resin-bonded clamping plate, two minutes after removal from the press.

Fig. 5 Temperaturverteilung an der Plattenoberfläche zu Fig. 4, fünfzig Minuten nach Entnahme aus der Presse. Fig. 5 temperature distribution on the plate surface of Fig. 4, fifty minutes after removal from the press.

Fig. 1 zeigt die Temperaturverteilung in einer Platte, in der sich die Dichte von einem zum anderen Rand ver­ ändert. Diese Dichteverteilung ist durch die Linie A dargestellt. Die Dichte nimmt vom oberen zum unteren Bildrand zu. Die zugehörige, in Form von eingetragenen Isothermen wiedergegebene, Aufnahme einer Infrarot- Kamera zeigt die Änderung der Temperatur in der Plat­ tenebene. Fig. 1 zeigt deutlich, daß mit zunehmender Dichte die Temperatur in der Plattenebene zunimmt. Fig. 1 shows the temperature distribution in a plate in which the density changes from one edge to the other ver. This density distribution is represented by line A. The density increases from the top to the bottom of the picture. The associated image of an infrared camera, shown in the form of registered isotherms, shows the change in temperature in the plate plane. Fig. 1 clearly shows that the temperature in the plate plane increases with increasing density.

Fig. 2 zeigt in einer dreidimensionalen Darstellung die Dichteverteilung der Platte der Fig. 1. FIG. 2 shows the density distribution of the plate of FIG. 1 in a three-dimensional representation.

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen der Temperatur­ und Dichteverteilung in der Plattenebene. Fig. 3 shows the relationship between the temperature and density distribution in the plate plane.

Am Beispiel der Bilder 4 und 5 wird deutlich, daß mit Infrarot-Kameras Streu- und Plattenfehler bekannt wer­ den können.Using the example of Figures 4 and 5 it is clear that scatter and plate errors can be known with infrared cameras.

Fig. 4 zeigt in Form von Isothermen einer Infrarot-Kame­ ra-Aufnahme die Temperaturverteilung der Plattenoberflä­ che unmittelbar nach dem Öffnen der Presse. Die Tempe­ raturverteilung an der Plattenoberfläche ist ungleich. Im Bereich der kühleren Zone ist die Deckschicht aufge­ platzt. Die beiden kühleren Zonen kennzeichnen Bereiche größerer Dickenabweichung. Diese Plattenflächen be­ decken einen "Platzer". Wird in der gleichen Platte eine Temperaturverteilung nach einer längeren Zeit nach der Entnahme aus der Presse aufgenommen (Fig. 5), so ist daraus erischtlich, daß die eindeutig als "Platzer" definierbaren Fehler jetzt als Ungenauigkeiten bzw. Ungleichmäßigkeiten in der Dichteverteilung vorliegen (Fig. 5). Fig. 4 shows in the form of isotherms of an infrared camera recording the temperature distribution of the Plattenoberflä surface immediately after opening the press. The temperature distribution on the plate surface is uneven. The top layer has burst in the area of the cooler zone. The two cooler zones indicate areas of greater thickness variation. These plate surfaces cover a "burst". If a temperature distribution is recorded in the same plate after a longer time after removal from the press ( FIG. 5), it is clear from this that the errors which can clearly be defined as "bursts" are now present as inaccuracies or irregularities in the density distribution ( FIG . 5).

Die Feststellung von solchen Plattenfehlern ist nur möglich, wenn mit mindestens zwei Aufnahmen gearbeitet wird, von denen die eine unmittelbar nach dem Öffnen der Presse und die andere mit zeitlicher Verzögerung gemacht wird.The detection of such plate errors is only possible when working with at least two recordings one of which is immediately after opening the press and the other with a time lag is made.

Die Zeichnungen lassen weiterhin erkennen, welche Mög­ lichkeiten gegeben sind, die Infrarot-Kameras zur Qua­ litätskontrolle zu benutzen. Aufgrund der zeitverscho­ benen Aufnahmen von Temperaturverteilungen ist es mög­ lich, insbesondere bei der Qualitätskontrolle beschich­ teter Werkstoffe, versteckte Fehler, wie z.B. Fehlver­ leimungen oder ungleichmäßige Aushärtung bereits unmit­ telbar während des Herstellvorganges zu erkennen. The drawings also show which poss the infrared cameras for the qua to use quality control. Due to the time delay It is possible to record temperature distributions Lich, especially when it comes to quality control materials, hidden defects, such as Mistake Gluing or uneven hardening already recognizable telbar during the manufacturing process.  

Aufgrund solcher Aufnahmen können zum einen aus den Temperaturbildern Dichteverteilungen in der Plattenebe­ ne erkannt und berechnet werden, zum anderen können durch zeitversetzten Bildvergleich Trendverschiebungen während der Produktion erkannt werden.On the one hand, because of such recordings Temperature images density distributions in the plate plane ne recognized and calculated, on the other hand can through time-shifted image comparison, trend shifts be recognized during production.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich, on line an Schmalflächen Dichteprofile recht­ winklig zur Plattenebene aufzunehmen. Dabei kann die Auflösung der Infrarot-Kamera an die jeweilige Objekt­ größe angepaßt werden und so an verschieden dicken Platten an einer Besäumung oder einem Querschnitt be­ rührungslos ein Schmalflächenbild der gesamten Platte aufgenommen werden. Dabei kann durch Mehrfachaufnahme oder Bildaddition mehrerer nacheinander folgender Plat­ ten ein statistisch abgesichertes Profil erhalten wer­ den.It is still according to the method of the invention possible, right on line on narrow surfaces density profiles at an angle to the plate level. The Resolution of the infrared camera to the respective object size can be adjusted and so to different thicknesses Panels on a trimming or cross section a narrow surface image of the entire plate without contact be included. This can be done by multiple admission or image addition of several successive plates a statistically secured profile the.

Des weiteren können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Spanholzwerkstücken und Tischlerplatten Fehlverbin­ dungen, Fugefehler, Dickenabweichungen, Leimdurchschlä­ ge usw. fesgestellt werden.Furthermore, with the method according to the invention with chipboard workpieces and blockboards incorrect connection applications, joint errors, thickness deviations, glue penetration ge etc. can be determined.

Claims (4)

1. Verfahren zur Dichtebestimmung bei der Herstellung von aus Spänen, Fasern und organischen oder anorga­ nischen Bindemitteln bestehenden plattenförmigen Holzwerkstoffen oder in Plattenform extrudierten Werkstoffen, wie Schaumstoffe oder Kunststoffprofi­ le, dadurch gekennzeichnet, daß nach Verlassen der Presse die Temperaturverteilung an der Oberfläche und/oder der Schmalfläche des Werkstückes berüh­ rungslos bestimmt wird und in eine Beziehung zur Dichteverteilung und/oder Dichteprofil des Werk­ stückes gesetzt wird.1. A method for density determination in the manufacture of chips, fibers and organic or inorganic binders plate-shaped wood-based materials or in sheet form extruded materials, such as foams or plastic profiles, characterized in that after leaving the press the temperature distribution on the surface and / or the narrow surface of the workpiece is determined without contact and is related to the density distribution and / or density profile of the workpiece. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer wärmeempfindlichen Kamera, vor­ zugsweise einer Infrarot-Kamera, in Zeitfolge Tem­ peraturbilder der Oberfläche und/oder der Schmal­ fläche des Werkstückes aufgenommen werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that that by means of a heat sensitive camera preferably an infrared camera, in chronological order Tem temperature images of the surface and / or the narrow surface of the workpiece.   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Temperaturbilder der Werkstück­ oberfläche aufgenommen werden, das eine unmittelbar nach dem Öffnen der Presse und das andere mit zeit­ licher Verzögerung.3. The method according to claim 2, characterized in that at least two temperature images of the workpiece surface to be recorded, the one immediately after opening the press and the other with time delay. 4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichteverteilung oder das Dichteprofil zur Vorgabe von Stellgrößen der Streumaschine bzw. der Presse dienen.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the density distribution or the density profile for the specification of manipulated variables serve the spreader or the press.
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