ES2294968B1 - SYSTEM FOR MEASURING WOOD SPLASHES THROUGH A THREE-DIMENSIONAL LASER SCANNER. - Google Patents
SYSTEM FOR MEASURING WOOD SPLASHES THROUGH A THREE-DIMENSIONAL LASER SCANNER. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema para la medición de astillas de madera mediante un escáner láser tridimensional, que realiza la medición de las astillas en tiempo real a partir de la nube de puntos obtenida mediante el escáner láser, mediante un conjunto de algoritmos de tratamiento de imagen específicos. El sistema está formado por un alimentador vibratorio (A) que separa las astillas de la muestra tomada para una correcta medición y una cinta transportadora plana (D), cuya dirección de movimiento está indicada. En esta cinta de medición incide un haz láser (C-E), cuya línea de intersección con el plano de la cinta es captada por una cámara de alta resolución (B). Las imágenes capturadas por la cámara son procesadas para obtener las medidas principales (largo, ancho, espesor) de las astillas en tiempo real. El sistema es de interés en industrias de fabricación de pasta de papel a partir de madera troceada.System for measuring wood chips using a three-dimensional laser scanner, which measures the chips in real time from the point cloud obtained by the laser scanner, using a set of specific image processing algorithms. The system consists of a vibrating feeder (A) that separates the chips from the sample taken for a correct measurement and a flat conveyor belt (D), whose direction of movement is indicated. In this measuring tape a laser beam (C-E), whose line of intersection with the plane of the tape is captured by a high resolution camera (B). The images captured by the camera are processed to obtain the main measurements (length, width, thickness) of the chips in real time. The system is of interest in paper pulp manufacturing industries from chopped wood.
Description
Sistema para la medición de astillas de madera mediante un escáner láser tridimensional.Measurement system for wood chips by a three-dimensional laser scanner.
Tiene aplicación en la industria de la fabricación de pasta de papel a partir de madera troceada o en otra industria en donde la granulometría del material a granel entrante influya en los procesos posteriores.It has application in the industry of manufacture of paper pulp from chopped wood or other industry where the granulometry of incoming bulk material influence subsequent processes.
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Existen sistemas de medición automáticos, basados en medios ópticos y tratamiento de imágenes (Bergman, 1998). Estos sistemas no utilizan el láser como fuente de luz, ni la triangulación para la medición exacta del espesor en cada astilla de una muestra. El espesor es un parámetro crítico en los procesos kraft de fabricación de pasta de papel.There are automatic measurement systems, based on optical media and image processing (Bergman, 1998). These systems do not use the laser as a light source, nor triangulation for exact measurement of thickness in each Sliver of a sample. Thickness is a critical parameter in Kraft papermaking processes.
BERGMAN, T. 1998. On-line chip analysis: New technology for an improved pulping process - Can increase pulp quality. Pulp and Paper Canada, 99(12), 150.151.BERGMAN, T. 1998. On-line chip analysis: New technology for an improved pulping process - Can increase pulp quality. Pulp and Paper Canada, 99 (12), 150,151.
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El título de la presente invención se refiere a un sistema que permita la medición de las astillas de madera para la producción de pasta de papel en tiempo real.The title of the present invention refers to a system that allows the measurement of wood chips for The production of paper pulp in real time.
El sistema está formado por un alimentador vibratorio (A) que separa las astillas de la muestra tomada para una correcta medición y una cinta transportadora plana (D), cuya dirección de movimiento está indicada. En esta cinta de medición incide un haz láser (E), cuya línea de intersección con el plano de la cinta es captada por una cámara de alta resolución (B). La cámara de alta resolución (B) y el láser (C) forman un cierto ángulo para conseguir el efecto de triangulación. Las imágenes capturadas por la cámara son procesadas para obtener las medidas principales (largo, ancho y espesor) de las astillas en tiempo real, a partir de la nube de puntos obtenida por el escáner láser, mediante un conjunto de algoritmos de tratamiento de imagen específicos para esta aplicación.The system consists of a feeder vibrator (A) that separates the chips from the sample taken to a correct measurement and a flat conveyor belt (D), whose Direction of movement is indicated. In this measuring tape a laser beam (E), whose line of intersection with the plane of The tape is captured by a high resolution camera (B). The High resolution camera (B) and laser (C) form a certain angle to get the triangulation effect. The captured images by the camera are processed to obtain the main measurements (length, width and thickness) of the chips in real time, from of the point cloud obtained by the laser scanner, using a set of specific image processing algorithms for This application.
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El sistema está formado por:The system consists of:
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- Sistema de Visión, que a su vez posee los siguientes elementos:Vision System, which in turn It has the following elements:
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- El láser (C) con haz lineal (E), que es la fuente de luz en este Sistema.The laser (C) with linear beam (E), which is the light source in this System.
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- Cámara (B), que captura las imágenes a procesar.Camera (B), which captures the Images to process.
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- Tarjeta "frame grabber", que garantiza una captura correcta de la imagen y se encarga de la transmisión de la misma a la memoria del PC para su posterior procesado."Frame grabber" card, which guarantees a correct image capture and takes care of the transmission of it to the PC memory for later indicted.
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- El sistema mecánico permite el posicionamiento y movimiento óptimo de las astillas de acuerdo con las necesidades del sistema de visión. En este caso, el sistema mecánico está basado en un alimentador vibratorio (A) y una cinta de medición plana (D). El alimentador vibratorio mejora la separación física de las astillas, ya que para la buena medición de las mismas estas deben estar separadas unas de otras. La cinta plana genera el movimiento relativo necesario entre el láser y el objeto a medir. El sistema mecánico también garantiza la posición y estabilidad del sistema de visión.The mechanical system allows optimal positioning and movement of chips according to The vision system needs. In this case, the system mechanical is based on a vibrating feeder (A) and a belt flat measurement (D). The vibrating feeder improves the physical separation of the chips, since for the good measurement of they must be separated from each other. Tape flat generates the necessary relative movement between the laser and the object to measure. The mechanical system also guarantees the position and Vision system stability.
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- El sistema electrónico consta de un contador de pulsos solidario al eje del tambor conductor de la cinta de medición y genera los pulsos de captura para el sistema de visión. Cada pulso produce un reset asíncrono en la cámara y comienza entonces un nuevo ciclo de medida.The electronic system consists of a pulse counter integral with the axis of the conductive drum of the measuring tape and generates the capture pulses for the system view. Each pulse produces an asynchronous reset in the chamber and A new measurement cycle begins.
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- Software a medida, que permite el procesado en tiempo real de las imágenes digitales obtenidas por el sistema de visión para obtener la nube de puntos de cada astilla u objeto a partir de la nube de puntos del conjunto de astillas u objetos que pasan a través del haz láser. Al pasar un grupo de astillas a través del haz láser este se deforma. La deformación del haz láser es fácilmente capturada, por tener el láser una cromaticidad constante y de un alto contraste con el resto de elementos de la imagen. De esta forma, una vez calibrado el sistema de medición se obtiene una nube de puntos de un grupo de astillas u objetos. A continuación, es necesario individualizar cada una de las astillas u objetos para poder determinar sus medidas. Esto se consigue mediante algoritmos de conectividad que determinan que píxel pertenece a una determinada astilla u objeto. A partir de las nubes de puntos de las astillas u objetos individualizadas se extraen las medidas principales (largo, ancho y espesor).Custom software, which allows real-time processing of digital images obtained by the vision system to obtain the point cloud of each splinter or object from the point cloud of the chip set u objects that pass through the laser beam. When passing a group of splinters through the laser beam it deforms. Deformation of laser beam is easily captured, by having the laser a constant chromaticity and a high contrast with the rest of Elements of the image. In this way, once the system is calibrated a point cloud is obtained from a group of chips or objects. Next, it is necessary to individualize each of the splinters or objects to determine their measurements. This is achieved through connectivity algorithms that determine that Pixel belongs to a certain splinter or object. Starting at splinter point clouds or individualized objects are extract the main measurements (length, width and thickness).
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Figura 1Figure one
Diagrama del sistema de medición, las astillas aceptadas en el proceso caen en el transportador vibratorio (A), en donde son separadas y posteriormente en la cinta transportadora plana (D), cuya dirección de movimiento está indicada.Diagram of the measuring system, splinters accepted in the process fall on the vibrating conveyor (A), in where they are separated and then on the conveyor belt flat (D), whose direction of movement is indicated.
El modo de realización preferido está basado en el sistema de medición de astillas actualmente en funcionamiento en una fábrica de pasta de papel y está formado por un alimentador vibratorio que logra una separación del conjunto de astillas u objetos entrantes a la cinta de medición. Este alimentador vibratorio está formado por una bandeja de 1500 mm de largo por 500 mm de ancho con accionamiento mediante excéntricas.The preferred embodiment is based on the chip measurement system currently in operation in a pulp mill and consists of a feeder vibrating that achieves a separation of the set of chips or incoming objects to the measuring tape. This feeder vibrating is formed by a tray of 1500 mm long by 500 mm wide with eccentric drive.
La estructura sobre la cinta de medición que garantiza un ángulo entre el haz láser (E) y el eje de la cámara (B). El ángulo preferido está en torno a 45º, pero depende del objeto a medir. Aumentando el ángulo se aumenta la resolución del sistema, pero también la posibilidad de oclusión del láser.The structure on the measuring tape that guarantees an angle between the laser beam (E) and the camera axis (B). The preferred angle is around 45º, but it depends on the object to measure. Increasing the angle increases the resolution of the system, but also the possibility of laser occlusion.
La cinta de medición es una cinta plana de 2000 mm de largo por 500 mm de ancho. Es necesario garantizar una buena planitud en la cinta de medida mediante una chapa por encima de la cual transcurrirá la cinta. Además, es importante el color de la cinta para que la absorción de la luz del láser sea la menor posible. Es preferible usar una cinta de color blanco mate.The measuring tape is a 2000 flat tape mm long by 500 mm wide. It is necessary to ensure a good flatness on the measuring tape by means of a sheet above the which will run the tape. In addition, the color of the tape so that the laser light absorption is the lowest possible. It is preferable to use a matte white tape.
Para el accionamiento del alimentador vibratorio y cinta de medición se utilizaron sendos variadores de frecuencia que adaptan la velocidad del sistema a la cantidad de astillas u objetos a medir.For vibrating feeder drive and measuring tapes were used frequency inverters that adapt the system speed to the amount of chips or objects to measure.
El sistema se colocó de tal forma que la cinta de medición devuelve la muestra medida al proceso.The system was placed in such a way that the tape of measurement returns the measured sample to the process.
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ES2294968A1 ES2294968A1 (en) | 2008-04-01 |
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ITBZ20040044A1 (en) * | 2004-08-24 | 2004-11-24 | Microtec Srl | MODULAR COMPONENT FOR DEVICES TO CARRY OUT IN A SYSTEM OF CARTESIAN COORDINATES THE THREE-DIMENSIONAL VIRTUAL RECONSTRUCTION OF BODY SURFACES AS WELL AS SUCH A DEVICE INCLUDING A PLURALITY OF MODULAR COMPONENTS. |
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