JP2011017565A - 木材の光学式品質評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】木材Wに近赤外光を照射し、その反射光から得られる近赤外線スペクトルに基づいて木材の強度特性、含水率、及び欠点の有無を同時に評価する。木材の強度特性に関する評価項目としては、曲げヤング係数、動的ヤング係数、及び曲げ強さが挙げられる。さらに、木材の密度も同時に評価できる。近赤外光は、ベルトコンベア上を長手方向に沿って搬送されてくる木材の上方から、該木材の幅方向の全体に亘って照射することが好ましい。木材Wとしては、集成材製造用の木材が好適である。
【選択図】図1
Description
そのうえで、上記データセット、すなわち木材の各評価項目を目的変数(y)、スペクトルデータを説明変数(x)として多変量解析(重回帰分析のような方法)を行い、検量モデルを作成する。このような検量モデルが完成すれば、あとは実際に搬送されてくる各木材の近赤外線スペクトルを測定し、当該データを検量モデルにあてはめるだけで、従来からの接触・破壊式の方法で実測を行うことなく、目的とする評価項目の計測評価が可能になる。
z1,z2,・・・,zmをそれぞれ第1主成分、第2主成分、第m主成分と呼ぶ。apは各説明変数の重み(固有ベクトル)である。主成分分析により、多くの変量x1,x2,・・・,xpの値をできるだけ情報の損失なしに、1個または互いに独立な少数個の総合的指標z1,z2,・・・,zmで代表する。
そのうえで、各木材試料の第1主成分、第2主成分を求めて2次元的に展開した座標系にプロットする(図8参照)。この座標系の元では、無節材と有節材が明瞭に分かれて分布することになり、この座標系に所定の閾値を設定することによって両者を判別することができる。
次に、実際に搬送されてくる木材について、各評価項目を評価した試験について説明する。
先ず、検量モデル作成用の木材として、林齢33年生のカラマツ試験林(胸高直径:13.0〜30.8cm)を使用し、各個体の根元から約0.8〜4m部位の丸太から、100(幅)×30(厚み)×1000(長さ)のラミナ材を多数枚製材した。得られた全てのラミナ材から無作為に100枚選び、それらを検量モデル作成用に供した。各ラミナ材を送材速度30m/分でベルトコンベア上を移動させながら、各ラミナ材の幅方向両端に亘って近赤外線を照射し、各ラミナ材の全体に亘って近赤外拡散反射スペクトルを測定した。測定には、非接触拡散反射ヘッドを接続したMATRIX-F(Bruker Optics K.K.)を使用し、スペクトルレンジは1300〜2300nm、分解能は2nmとした。この条件下で計測にかかる時間は約2秒となり、その間に32個のスペクトルが得られた。
次に、得られた各評価項目に関する検量モデルに未知試料の測定値を当てはめ、各評価項目に関する推定値を評価した。未知試料として、上記検量モデル作成に使用したものと同じ木材から、それぞれ長さ寸法200〜2200mmの範囲で100(幅)×30(厚み)に加工した多数枚のラミナ材を得た。得られた全てのラミナ材から、長さ及び死節の有無に関係なく無作為に100枚選び、それらを試験体とした。したがって、各試験体は乱尺材であり、死節のあるもとと無いものとが混在している。これらの試験体を、上記検量モデル作成時と同じ条件で近赤外線スペクトルを測定し、得られた近赤外線スペクトルデータから各評価項目についてPLS回帰分析した値を、図3〜図7の検量モデルへそれぞれ当てはめた(図3〜図7の凡例▲)。
20 検出器
30 分光器
40 情報処理装置
50 長さ検知センサ
R 近赤外線
W 木材
Claims (4)
- 木材に近赤外光を照射し、その反射光から得られる近赤外線スペクトルに基づいて木材の強度特性、含水率、及び死節や割れ等の欠点の有無を同時に評価する、木材の光学式品質評価方法。
- 前記木材の強度特性に関する評価項目が、曲げヤング係数、動的ヤング係数、又は曲げ強さのうち少なくとも一種であり、
さらに木材の密度も同時に評価する、請求項1に記載の木材の光学式品質評価方法。 - 前記近赤外光を、ベルトコンベア上を長手方向に沿って搬送されてくる木材の上方から、該木材の幅方向の全体に亘って照射する、請求項1または請求項2に記載の木材の光学式品質評価方法。
- 前記木材が集成材製造用の木材である、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の木材の光学式品質評価方法。
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