JP2014205338A - 単板の選別堆積装置及び単板選別方法 - Google Patents
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Abstract
単板の選別と堆積を効率よく高速・高精度に実現する選別し堆積する技術を開発する。
【解決手段】
予め用意した基準データと撮影によって得られた測定データを比較して単板を選別堆積する方法であって、測定データは、反射光による情報と透過光よる情報とを総合して得られた撮像データに基づいて作成したカラー画像と濃淡画像を測定データとし、これらの測定データと予め用意した基準データとをHSVデータによって比較して単板のグレードを判定し、選別堆積する方法。
【選択図】図1
Description
合板の原料は、ラワンなどの南洋広葉樹丸太材から、シベリアなどから輸入される北洋針葉樹丸太材、更には日本国内の杉丸太材などへ木材合板用の単板用原木が変化してきている。ラワンなどの南洋丸太材は、大径材であり1本の丸太から、初期段階は不整形や腐れなどが入った部分が得られ、中間段階では節等の欠点がほとんど無い良質材が得られ、細くなった中心部分が削り出された単板は、割れが入りやすいなどの大まかの区分ができ、初期と最後の部分を主に合板の芯材に使用し、表裏には中間の良質材を使用するなどの使い分けができた。北洋針葉樹さらに国内の杉などの針葉樹を原木とした場合には、径が小さく且つ節やヤニが多く、合板の表裏材として使用できる部分を細かく選別堆積する必要が生じてきた。
単板は、従来目視選別が行われていたが、近年、自動選別技術が提案されている。
特許文献2(特開2011−95109号公報)には、モノクロのラインセンサカメラにより木材の表面を撮像した濃淡画像を二値化し、二値画像を用いて欠陥候補抽出手段により欠陥候補領域を抽出し、ピース毎に設定されるしきい値を用いて欠陥候補領域を再抽出し、一次欠陥判定を行い、一次欠陥判定から漏れた部分について連結して再欠陥判定を行うことにより、欠陥内の輝度変化が大きく二値化によって分断される可能性が高い場合でも、同一の欠陥とみなせる欠陥候補領域を連結することにより欠陥を精度よく検出する発明が開示されている。
特許文献3(特開2007−40913号公報)には、表面の反射光と裏面からの透過光を1つのカメラで撮影し、得られた画像を反射光による画像と透過光による画像に分離して反射光画像に基づいて穴のあいていない節を検知し、分離した透過光部分の形状と寸法を検知する発明が開示されている。この木材の検査方法は「第1の照明手段からの反射光部分の画像と前記第2の照明手段からの透過光部分の画像を分離し、該分離した反射光部分の画像により穴のあいていない節の形状と寸法を測定するとともに、該分離した透過光部分の形状と寸法を測定する」ものであり、色の判定にRGBを利用して反射光部分の画像と透過光部分の画像を分離して穴のあいていない節の形状と寸法を毎回測定するものであり透過光の色を変更する等してRGBの特性を利用して測定精度を向上しようとする。
特許文献4(特開2007−147442号公報)には、撮影手段で木材のカラー撮影を行い、画像処理手段で前記撮影手段により撮影されたカラー画像の色分布を求め、該求めた色分布を対象樹種の正常な木材の色分布と比較し、該求めた色分布が前記正常な木材の色分布から所定値以上離れたものを異常色分布とし、該異常色分布が前記撮影手段により撮影された木材面上での領域で所定値より大きいものを木材の欠陥として検出する発明が開示されている。
特許文献5(特開2011−203223号公報)には、異なる角度で照射する反射光を用いて撮影して得られた画像に基づいて、検査表面の凹凸による欠陥を精度よく検出する発明が開示されている。
(1)予め用意した基準データと撮影によって得られた測定データを比較して単板を選別する方法であって、
測定データは、反射光による情報と透過光による情報とを総合して得られた撮像データに基づいて作成したカラー画像と濃淡画像を基にした測定データであって、当該測定データは透過光データを分離されておらず、
これらの測定データと予め用意した基準データとをHSVデータによって比較して単板のグレードを判定し、選別する方法であって、
判定項目として、カラー画像による判定項目と濃淡画像による判定項目を備えていることを、特徴とする単板のグレードを判定し、選別する方法。
(2)予め用意する基準データは、選別対象の単板の原木が属するグループに基づいて設定されたものであることを特徴とする(1)記載の単板の選別方法。
(3)搬送装置で単板を搬送し、搬送途中に選別判定処理して、判定結果に基づいて単板を堆積する単板選別堆積装置であって、
カラーラインセンサ型撮像装置によって単板を撮像する撮像装置、
カラーラインセンサ型撮像装置によって得られたライン画像に基づいて、1枚の単板全体のカラー画像に生成し、また、該カラー画像から濃淡画像を生成する画像生成処理機構であり、当該画像生成処理機構は透過光を分離することなく画像生成する機構であり、
カラー画像に基づいて複数の判定項目毎に予め用意された判定パラメータと比較して、項目毎のグレードを判定するカラー画像判定処理と、濃淡画像に基づいて複数の判定項目毎に予め用意された判定パラメータと比較して、項目毎のグレードを判定する濃淡画像判定処理とからなる判定処理機構であり、カラー画像による項目判定と濃淡画像判定による項目判定を備えている判定処理機構であって、
判定処理工程によって得られた項目毎の判定グレードと予め用意された総合判定パラメータとを比較して最終グレードを決定する総合判定処理機構、
総合グレードに基づいて選別して堆積する信号を出力するとともに、各項目判定結果と総判定結果を表示する信号を出力する出力処理機構、
及び選別信号に基づいて、グレードに応じて堆積する堆積処理装置を備えており、
各項目判定及び総合判定がHSVデータを使用して照合判定されることを特徴とする単板選別堆積装置。
(4)判定処理機構には、カラー画像判定と濃淡画像判定の双方で共通する判定項目について、複合判定処理する機構が備えられていることを特徴とする(3)記載の単板選別堆積装置。
(5)搬送装置で単板を搬送し、搬送途中に選別判定処理して、判定結果に基づいて単板を堆積する単板選別堆積装置であって、
搬送装置は、前コンベアと後コンベアを備え、前コンベアと後コンベアの間に撮像処理装置が設けられ、前コンベアの部分には単板を検知する単板検知器が配設され、後コンベアの部分には単板を検知する単板検知器が配設され、前コンベアと後コンベアの搬送量に連動して単板の搬送同期信号を出力するエンコーダが配設されており、
撮像装置は、単板表面側に照明を当てる第1の照明手段と、単板裏面側に照明を当てる第2の照明手段と、該単板の搬送路の上方であって、単板表面を撮影するカラーラインセンサ型の撮影手段が単板の全幅をカバーする様に搬送方向直交方向に複数配設されており、画像生成処理機構は、撮影手段で得られるライン画像を前記エンコーダの同期信号に基づいて同期撮込するとともにそれぞれシェーディング補正しメモリに順次保管する撮像処理工程と、前記メモリに保管された画像の位置座標の合わせこみを行うキャリブレーション工程を経てそれぞれの画像を合成し1枚のカラー画像を生成するとともに、該カラー画像から濃淡画像を生成する画像生成処理工程を備えており、
判定処理機構は、複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいてカラー画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定するカラー判定工程と、
複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいて濃淡画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定する濃淡判定工程とを備えており、
総合判定処理機構は、カラー判定の各項目判定結果及び濃淡判定の各項目判定結果と予め用意された総合判定パラメータとを比較照合して総合グレードを判定する機構であり、
出力処理機構は、総合グレードに基づいて単板を選別して堆積する信号を堆積装置へ出力するとともに、各項目判定結果と総合判定結果を表示装置へ出力する機構であり、
単板堆積装置は、搬送装置の後コンベアから単板を引き継いで搬送する搬送装置と搬送装置に対向してグレード別に単板を堆積収納するスタッカーを備え、最終グレード信号に基づいて搬送装置から該当スタッカーの箇所にて単板を分離する機構を備えていることを特徴とする(3)又は(4)記載の単板選別堆積装置。
(6)穴の判定については、更に、総合判定の前に、カラー判定工程の結果と濃淡判定工程の結果を照合して、節部に存在する小孔か否かを判定する工程を設けて総合判定に送る工程を設けたことを特徴とする(5)記載の単板選別堆積装置。
(7)搬送装置のコンベア部分には、単板の含水量検知器及びまたは強度検知器を備えており、
単板堆積装置は、小巾単板ストッカー、高含水率単板ストッカー、表用単板ストッカー、裏板用単板ストッカー、中芯板用単板ストッカー、それ以外の単板ストッカーを備えていることを特徴とする(3)〜(6)のいずれかに記載の単板選別堆積装置。
2.樹種と産地等のまとまりのあるグループに着目した基準データを予め用意してあるので、抽出された欠点候補と比較するという単純な処理をコンピュータで行うことができ、処理スピードを効率化することができる。まとまりのある群に対応した基準であるので、質的変位が小さく、正確性も向上する。ユーザ仕様に応じた基準データを使用できるので、需要者の要望に添ったきめ細かな対応が可能である。処理対象原木は針葉樹、特に日本産の小径木針葉樹などで節などの選別要素が多い原木、また、産地間の変化が大きい原木を処理対象とするのに適している。
3.HSVデータを利用してデータ比較を行うので、人間の視覚的な判定との適合性が良く、従来の目視と比較して違和感の少ない選別結果が得られる。
4.比較処理が簡単であるので、選別要素が多くなっても制御処理系の規模を大きくする必要が無く、コンパクトな設計が可能である。
本発明は乾燥後の単板を合板などの表、裏、中芯、あるいは化粧用などの単板としての用途に適したグレードに選別して分離ストックする堆積装置でもある。また、不十分な乾燥や強度不足等の検知、選別する工程を付加することも重要である。
本発明の主な処理工程は、単板を搬送する搬送径路に画像処理装置を設置し、その搬送径路に続けて単板の堆積装置を配置した機構であって、画像処理装置にて得られた情報を次の判定処理を行う機構を備えている。主な判定処理フロー(図3参照)は、撮像処理工程、画像生成処理工程、判定処理工程、総合判定処理工程、出力処理工程を備えている。本発明は、撮像手段から得られるカラー画像データを光の3原色RGBで処理するのではなく予め青カビ・穴データ・長さ・幅・割れ・節等のサンプルを人間の視覚イメージにより近いHSVデータで処理してデータ化したものを判定パラメータとして予め用意しておき、この判定パラメータに基づき単純に比較判定して処理するので画像分析のために毎回計算処理するのでなく、判定に要する時間を最小限にすることが可能となるため、判定処理速度・選別処理精度が向上する。また、各工場で処理される単板の産地(国内・海外)や樹種(杉・檜・カラマツ等)は変化するが、産地や樹種毎に予め用意した判定パラメータを切り替えるだけで選別が可能となり、もし新たな産地や樹種が発生しても事前に本機の撮像手段を通過させて判定パラメータを登録させておくだけでよく、操作性も格段に向上させることができる。
加工処理される原木は、通常、近縁の森林から伐採されて工場に持ち込まれるので、類似性が高い。ただし、想定外の産地の原木が搬入される可能性があるので、イレギュラー処理の必要性も生ずる。
図1は、単板選別堆積装置の全体構成例を示す。
図1に記載された単板選別堆積装置100は、搬送装置Aの後段に堆積装置Dを配置し、搬送装置Aの途中に撮像装置Bを設け、単板を判定するとともに搬送装置A、撮像装置B、堆積装置Dを制御する判定・制御装置Cを備えている。
搬送装置Aは、前コンベア21と後コンベア22によって単板10の搬送径路が構築されている。両コンベアの間に撮像装置Bが配置される。前後のコンベア21、22には単板検知器42、44が配置されている。前側の単板検知器42による信号は、カラーラインセンサ型の撮影手段から得られる画像を結合する同期信号として用いられ、後側の単板検知器44による信号は、後段の堆積装置の駆動系との動作信号として用いられる。
単板の堆積装置Dは、搬送装置Aの後コンベア22に引き続いて単板10を搬送する堆積コンベア51が配置されており、堆積コンベア51の下方に複数のスタッカー56a、56b、56c・・・が設けられている。堆積コンベア51から単板を分離して各スタッカー収納する打ち落とし機55a、55b、55c・・を設ける。本例では、堆積コンベア51は単板を吸引保持するタイプであって、吸引力を発生させるためにバキュームチャンバー52a、52b、52c・・を複数設ける。
判定・制御装置Cは、単板の搬送速度を検知するエンコーダ43、45搬入及び搬出された単板を検知する単板検知器42、44を配置し、撮像手段から得られた画像に基づいて単板10の画像を生成する機構、グレードを判定する判定処理機構を備えている。
撮像装置Bは、単板10の表面側に照明を当てる第1の照明手段32と、単板の裏面側に照明を当てる第2の照明手段33と、該単板10の搬送路の上方であって、単板表面を撮影するカラーラインセンサ型の撮影手段31が単板の全幅をカバーする様に搬送方向直交方向に複数配設されている。図示の例では、撮影手段31a、31bを横断的に配置する。
第1の照明手段32は、単板表面に照射して、反射光を撮像手段に入力するものである。照射装置の配置は適宜設定できるが、撮像装置と競合しないように、斜めから照射するのが好ましい。また、撮像装置の片方、あるいは両方向に設けることができる。照明手段の光源は、均一照射することが好ましいので、LEDを使用することができる。図示の例では第1の照明手段32a、32bを撮影手段31の全域を均等に照明可能にするため斜め上方に対峙して配置している。
第2の照明手段33は、単板の裏面に配置され、単板の穴や薄い部分を透過して、撮像手段に入力するように配置される。この照明手段も均一な照射をするためにLEDを使用することができる。透過光と反射光は単板の全体情報として、分離することなく処理される。
撮像手段31は、ラインセンサ型であり、単板10の搬送方向と直角方向にライン状に画素数に分割して単板10を微小幅毎に撮影する。単板10の搬送を停止することなく、搬送しながら連続して撮影し、その情報は画像処理選別信号処理器41に送られる。入力された情報は、画像生成処理機構にて、合成して、単板全体の映像情報を構築する。
合成された単板全体のカラー画像とこのカラー画像から生成した濃淡画像を用いて、次の判定処理を行う。
カラー判定工程は、複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいてカラー画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定する。
濃淡判定工程は、複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいて濃淡画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定する。
これらの各項目判定を総合して総合グレードを判定する。カラー画像判定による項目と濃淡画像による項目に共通の項目がある場合は、総合判定の前に共通項目の調整判定を行う場合もある。
カラー判定工程は、複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいてカラー画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定する。
濃淡判定工程は、複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいて濃淡画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定する。
これらの各項目判定を総合して総合グレードを判定する。カラー画像判定による項目と濃淡画像による項目に共通の項目がある場合は、総合判定の前に共通項目の調整判定を行う場合もある。
色分析は、HSVデータが適している。目視の感覚に類似した状態で設定できるので、目視選別を行っていた専門技術者との整合性が良く、現場で本発明を採用した前後において品質管理に適している。
判定項目のパラメータは、加工対象の原木が属するグループに応じて設定される。樹種や樹齢によって基本的に色などの性状が異なることがある。また、産地によっても芯部の材色、芯材と辺材のバランス、あての有無など材質の特徴が異なる。このような対象原木の性格に基づいた標準となるパラメータを設定し、これに基づいて検査対象の単板を判定することによって、判定処理の負荷を小さくし、短時間で処理できるようになる。
例えば、検査対象の単板全体を評価して、基準値設定し、その基準に対して偏差を見るような(例えば、節は全体よりも濃い色の円弧の形状に現れる)判定方法では、1枚ごとに基準値を作成することになるので、時間と処理量が大きくなり、大きな制御装置が必要となり、時間もかかる。装置構成が大型化するとともに判定処理の時間に規制されて搬送速度が制限される。原木からロータリーレースなどを用いて、薄く削出した原単板を、成形し、乾燥して、グレード別にストックする工程において、この検査工程がネックとなり生産効率が制限されかねない。
例えば、東北地区の杉の方が九州地区の杉よりヤング係数が大きいなど、強度を示すヤング係数は産地間の違いが大きい。また、杉の芯材は東北地区のものは茶褐色、九州地区のものは黒色の傾向がある。更に、伐採後の期間が長くなると節が黒く変色して抜け落ちやすくなるなど伐採後の経過期間も考慮要因になる。
あるいは、木材の加工会社の方針によっても、グレードの選定が異なる。例えば、節穴個数の判定パラメータを表1に示すA社、B社のように設定する例がある。
図5(a)は撮像するラインのイメージ図である。単板の搬送方向の長さ単位をaとし、幅方向の長さ単位をbとする「a*b」が1つの画素となる。幅方向は単板の全幅をカバーする必要があるので、単板の幅/bの個数以上に分割した数に設定される。aのピッチは搬送速度によって決定される。
図5(b)は、1枚の単板を縦横に画素を分布させたイメージ図である。y1〜ym〜ynと搬送方向にライン分割して撮像されたライン単位を合成して、全体の単板情報が画素に分割されて構築される。
例えば、a*bを0.5mm*0.5mmとすると、100cm*200cmのサイズの単板を処理する場合は、aは20000個以上、bは、40000個以上となり、800万個以上の画素によって、1枚の単板がカバーされる。a、bは、0.5mmに限らず、カメラの画素数と対象となる単板の幅や搬送速度によって決定される。
各画素は、HSVデータにしたがってデータ化される。各画素のHSVは、常法にしたがい、Hは色相、Sは彩度、Vは明度を示す数値である。H、S、Vとも0〜255の256段階の数値で表現される。HSVデータ(HSV model)は色相(Hue)、彩度(Saturation・Chroma)、明度(Value・Lightness・Brightness)の三つの成分からなる色空間である。
図5(b)に示された単板10は、例えば、穴あき節がe1,e4,e5,e8に観察され、e2,e3,e6,e7に濃色の着色部(生き節を含む)等の存在が認められる。
この図は、単板の一部分を示し、画素を大きく模式的に表示しているので、実際にはもっときめ細かに分割されている。
表板は合板の表面としてそのまま使用される場合や塗装や化粧材が貼付される場合がある。表板は、均一性が求められる。節や穴、欠けがあると塗料や接着剤にムラになりやすいので、適さない。中層に用いられる単板は、基本的には強度的に満足すればよく、継ぎ接ぎ補修や節があっても許容される。裏板は、見栄えや均一性は表板ほど要求されないが、桟などの補強材に取り付けられることが多いので、節の硬い部分が多いと釘打が打ちにくかったり、節部が欠けたりするので、多すぎないようにする。
更に、含水率の高い単板や強度不良などの単板をも識別した場合には、これらの単板も選別する信号として出力する。
吸引チャンバー52の下面に配置した小孔を多数設けた堆積コンベア51に単板を吸引しながら搬送し、堆積する位置に堆積させる単板が到達したときに、打ち落とし機55を操作して落下させて堆積する。落下させるときに該当部位のチャンバーの吸引を止めると分離堆積が容易になる。図示の例では、3つのチャンバー(52a、52b、52c)とスタッカー(56a、56b、56c)が示されているが、これに限られるものではない。
スタッカーの種類は、最終的に選別される単板の種類に応じて決定される。例えば、表板用、裏板用、中板用、寸法不足単板用、高含水率単板用などの種類が挙げられる。
図3には、撮像処理工程SI、画像生成処理工程SII、判定処理工程SIII、総合判定処理工程SIV、出力処理SVの工程を備えた判定処理の主なフローが記載されている。
撮像処理工程SIは、撮像用のカメラを2台使用した例が挙げられているが、この台数は任意である。カラーラインセンサ1、2から1ラインの画像を取り込む(S11、S12)、エンコーダによる同期信号を取り込む(S13)、ライン画像をシューティング補正する(S15,S14)、画像処理装置のメモリ上に順次保管(S17,S18)を行う。
カラー画像を用いた項目判定は、図4に、青カビ、腐れ・皮、角欠け、貫通穴の項目について例示されている。図の工程にしたがって説明すると、青カビ用の色抽出検査を行って青カビによる変色部を抽出する(S31)、抽出された青カビ変色部の画素数に基づいて
面積を求め、別途準備されている青カビに関する基準パラメータ(p11)と照合して青カビに関するグレードを判定する(S32)。
腐れ・皮についても青カビ判定と同様に、腐れ・皮用の色抽出検査を行って腐れ・皮による着色部を抽出する(S33)。着色されている画素数に基づく面積を求め、別途準備されている腐れ・皮に関する基準パラメータ(p12)と照合して腐れ・皮に関するグレードを判定する(S34)。
角欠けについても青カビ判定と同様に、角欠け用の色抽出検査を行って角欠けによる着色部を抽出する(S35)。着色されている画素数に基づく面積を求め、別途準備されている角欠けに関する基準パラメータ(p13)と照合して角欠けに関するグレードを判定する(S36)。
貫通穴についても青カビ判定と同様に、貫通穴用の色抽出検査を行って貫通穴による着色部を抽出する(S37)。着色されている画素数に基づく面積を求め、別途準備されている貫通穴に関する基準パラメータ(p14)と照合して貫通穴に関するグレードを判定する(S38)。
これらの各項目の判定グレードは次工程の色抽出検査判定結果として格納される(S71)。
ただし、この図示の例では、穴判定については、濃淡判定の穴判定と調整される工程(S60)に送られる。例えば、色を用いて貫通穴を判定し、濃淡を用いて凹み穴を判定する。双方とも欠点として同種に扱う場合は、双方の判定を統合して穴判定を行うこととする。
図の工程にしたがって説明すると、
単板の端全体の領域を設定し、投影操作にてエッジを検出し、各座標の値を取得して、左端ラインと右端ラインの回帰直線を算出する。求めた回帰直線の各Y座標に対するX座標の値を算出する。単板の端から等しい割合の2点間の距離を求める。回帰直線から算出された距離のうち、m番目に短いところを長さ寸法とする(S41)。別途準備されている長さに関する基準パラメータ(p21)と照合して長さに関するグレードを判定する(S42)。
単板の幅に関しても長さ判定と同様に、単板の端全体の領域を設定し、投影操作にてエッジを検出し、各座標の値を取得して、前ラインと後ラインの回帰直線を算出する。求めた回帰直線の各X座標に対するY座標の値を算出する。単板の端から等しい割合の2点間の距離を求める。回帰直線から算出された距離のうち、m番目に短いところを幅寸法とする(S43)。別途準備されている幅に関する基準パラメータ(p22)と照合して幅に関するグレードを判定する(S44)。
割れに関しては、左右の端部に開口を持って伸びている割れを意味し、y座標を共通にして割れとして判別できる連続するx軸の画素数を割れの長さと検出する(S45)。別途準備されている割れに関する基準パラメータ(p23)と照合して割れに関するグレードを判定する(S46)。
節の個数に関しては、単板の中間部の欠点を抽出し、射影幅をxy比で算出し、面積がある程度あって、xy比が小さい物は節と判定する(S47)。別途準備されている節の個数に関する基準パラメータ(p24)と照合して節の個数に関するグレードを判定する(S48)。
なお、別の判定項目になるが、抽出された欠点のxy比率に基づいて各種の項目を判定することができる。例えば、節の内穴と認識されるものは節穴として判定される。穴と認識され、面積が小さい物はピンホールや虫穴と判定される。穴ではないが欠点のxy比が大きい物(=細長い形状)は、ヤニツボに該当するとして判定される。
鋸跡に関しては、同じ幅の細く長い跡が直線上に単板の中間部に欠点として存在している。x方向あるいはy方向に連続している場合は、一定長さ連続しているものを鋸跡として検出し、斜めに存在する場合は射影幅xyを面積(A1)とし、欠点として検出された画素数を鋸跡の面積(A2)とし、A2/A1が小さい物を鋸跡として検出する(S49)。別途準備されている鋸跡に関する基準パラメータ(p25)と照合して鋸跡に関するグレードを判定する(S50)。
穴に関しては、二値化処理をして穴を抽出し、xyによって面積が大きく、比率が小さい物は節穴として処理し、小さな孔はピンホールまたは虫穴として検出する(S51)。別途準備されている穴に関する基準パラメータ(p26)と照合して穴に関するグレードを判定する(S52)。
これらの各項目の判定グレードは次工程の濃淡画像処理判定結果として格納される(S73)。
ただし、この図示の例では、穴判定については、カラー画像を用いた項目判定の穴判定と調整される工程(S60)に送られる。
例えば、一方の貫通穴、他方の凹み穴の双方について、穴に統合処理してグレードを判定する。また、他の例としては、カラー画像で検出された節隣接の穴及び濃淡画像の節隣接の穴は穴の判定から除外して、これを死に節の判定とする等の調整を行う。
色抽出検査判定結果として格納(S71)、複合判定の結果は色抽出、及び濃淡画像処理複合判定結果として格納(S72)、及び濃淡画像処理判定結果として格納(S73)として格納されている対象単板に関する各項目グレード判定と別途予め準備されている各項目クレードの比重などのパラメータに基づいて当該単板がどのグレードに属するか判定する。
例えば、表板に該当するグレードか、裏板に該当するグレードか、あるいは、中板用に該当するか、再処理あるいは廃棄か等に選別される。各グレードは用途やユーザによって任意に設定することができる。
単板の対象となる青カビによる変色部分を図6(a)に示す。特許図面では白黒表示になるので色はわかりにくいが○印の部分に青カビによる変色が存在する。
該当部分についてPhotoshopを用いて、青カビ変色部分の数カ所のHSV値をスポイトツールで確認する(図6(b)参照)。確認した結果は、3ヶ所で、第1ポイント(H:44°、S:51%、V:58%)、第2ポイント(H:43°、S:55%、V:65%)、第3ポイント(H:50°、S:54%、V:53%)であった。この測定結果を参考にして、青カビ変色抽出基準をH:42°〜52°、S:0.45〜0.55、V:0.55〜0.70に設定した。この基準を適用して該当単板を色抽出すると、図6(c)に示すように白く検出される。この検出部分を算出して青カビ変色部の面積とする。
例えば、演算式をR*0.5+G*0.4+B*0.39、+しきい値160〜120、−しきい値50〜102、誤差吸収9×9に設定した例を図7に示す。
この結果では、木目や節の周辺も検出された。その他演算式の設定を調整したが、青カビ変色部と他の部分が混在し、抽出精度の向上は困難であった。
節やヤニなどの濃い色に着色されている欠点をHSV表示を用いて抽出する。欠点のXY比に着目して、節とヤニツボを区別する。節は枝跡なので円形に近く、XY比率は1に近くなる。一方、ヤニツボは木目に沿って油脂状に物質が横長に分布している。これに着目して図8に示すフローにしたがって選別することができる。XYの比率は樹種や産地及びユーザの判断によって、設定することができる。
穴の検出を利用してピンホール、鋸跡、節穴を判定する例について説明する。
面積に着目して、基準値よりも小さな穴はピンホールや虫穴として区別し、基準値より大きい穴については、更に射影幅XY比に着目し、基準値よりも大きいものを鋸跡と検出し、XY比が小さいものは節穴として検出する(図9参照)。
単板選別堆積装置200は、搬送装置Aの後段に堆積装置Dを配置し、搬送装置Aの途中に撮像装置Bを設け、単板を判定するとともに搬送装置A、撮像装置B、堆積装置Dを制御する判定・制御装置Cを備えている。各装置の基本機能は図1の選別・堆積装置100と共通する。
単板選別堆積装置200の搬送装置Aの前コンベア21には、搬送される単板10の水分量検知器61、強度検知器62を追加した。
判定・制御装置Cは、画像処理選別信号処理器41の前に画像生成処理・画像判定機構46、強度判定機構47、含水率判定機構48、手動判定機構49を配置した。画像生成処理・画像判定機構46は、撮像装置Bから得られたライン画像から単板のカラー画像と濃淡画像を生成し、各項目判定及び画像に基づく総合判定を行う。強度判定機構47は、強度検知器62から入力された測定結果に基づいて、目的の合板などに必要な強度を満たすか判定する。含水率判定機構48は、水分量検知器61から入力された測定結果に基づいて、目的の合板などに使用可能は乾燥状態(規定含水率以下)を満たすか判定する。手動判定機構49は、作業員が判定する機構である。
単板の堆積装置Dは、搬送装置Aの後コンベア22に引き続いて単板を搬送し、選別区分に応じて堆積する。堆積装置は、複数の単板スタッカー56と単板スタッカーに対応する堆積コンベア51に配置されている。搬送と堆積を制御する打ち落とし制御器50が設けられ、画像処理選別信号処理器41から受けた情報に基づいて制御される。
複数の堆積コンベア(51a、51b、51c、51d)は、独立して駆動されるが連続的に配置されていて、単板を受け渡しながら搬送することができ、該当スタッカー(56a、56b、56c、56d)の箇所で打ち落として、落下堆積する。
左端のスタッカー56aに着目すると、バキュームチャンバー52aで吸着力を発生させ、小孔を多数設けた堆積コンベア51aと打ち落とし機55a、単板検知器54a、コンベアの間歇駆動装置53a、打ち落とし制御器50aを備えている。この機器構成はスタッカー56b、56c、56dとも同様である。
選別・堆積装置200のスタッカー56a、56b、56c、56dに選別堆積される単板としては、寸法不足、強度不足する単板13a、高含水率単板13b、裏板用単板13c、表板用単板13d等に区分されて堆積される。
選別・堆積装置200では、手動優先や含水率、強度などの要素も含めて、単板のグレードを判定して、選別・堆積することができる。
選別・堆積装置200にて特に説明していない部分は、選別・堆積装置100と共通する構成ので重複説明は省略する。
10:単板
13a:寸法不足、強度不足する単板
13b:高含水率単板
13c:裏板用単板
13d:表板用単板
21:前コンベア
22:後コンベア
31:撮影手段
31a、31b、31c:撮影手段
32:第1の照明手段
33:第2の照明手段
42:単板検知器
43:エンコーダ
44:単板検知器
45:エンコーダ
46:画像生成処理・画像判定機構
47:強度判定機構
48:含水率判定機構
49:手動判定機構
50、50a、50b、50c、50d:打ち落とし制御器
51,51a、51b、51c、51d:堆積コンベア
52、52a、52b、52c、52d:バキュームチャンバー
55、55a、55b、55c、55d:打ち落とし機
56、56a、56b、56c、56d:スタッカー
61:水分量検知器
62:強度検知器
SI:撮像処理工程
SII:画像生成処理工程
SIII:判定処理工程
SIV:総合判定処理工程
SV:出力処理
Claims (7)
- 予め用意した基準データと撮影によって得られた測定データを比較して単板を選別する方法であって、
測定データは、反射光による情報と透過光による情報とを総合して得られた撮像データに基づいて作成したカラー画像と濃淡画像を基にした測定データであって、当該測定データは透過光データを分離されておらず、
これらの測定データと予め用意した基準データとをHSVデータによって比較して単板のグレードを判定し、選別する方法であって、
判定項目として、カラー画像による判定項目と濃淡画像による判定項目を備えていることを、特徴とする単板のグレードを判定し、選別する方法。 - 予め用意する基準データは、選別対象の単板の原木が属するグループに基づいて設定されたものであることを特徴とする請求項1記載の単板の選別方法。
- 搬送装置で単板を搬送し、搬送途中に選別判定処理して、判定結果に基づいて単板を堆積する単板選別堆積装置であって、
カラーラインセンサ型撮像装置によって単板を撮像する撮像装置、
カラーラインセンサ型撮像装置によって得られたライン画像に基づいて、1枚の単板全体のカラー画像に生成し、また、該カラー画像から濃淡画像を生成する画像生成処理機構であり、当該画像生成処理機構は透過光を分離することなく画像生成する機構であり、
カラー画像に基づいて複数の判定項目毎に予め用意された判定パラメータと比較して、項目毎のグレードを判定するカラー画像判定処理と、濃淡画像に基づいて複数の判定項目毎に予め用意された判定パラメータと比較して、項目毎のグレードを判定する濃淡画像判定処理とからなる判定処理機構であり、カラー画像判定処理による項目判定と濃淡画像判定処理による項目判定を備えている判定処理機構であって、
判定処理工程によって得られた項目毎の判定グレードと予め用意された総合判定パラメータとを比較して最終グレードを決定する総合判定処理機構、
総合グレードに基づいて選別して堆積する信号を出力するとともに、各項目判定結果と総判定結果を表示する信号を出力する出力処理機構、
及び選別信号に基づいて、グレードに応じて堆積する堆積処理装置を備えており、
各項目判定及び総合判定がHSVデータを使用して照合判定されることを特徴とする単板選別堆積装置。 - 判定処理機構には、カラー画像判定と濃淡画像判定の双方で共通する判定項目について、複合判定処理する機構が備えられていることを特徴とする請求項3記載の単板選別堆積装置。
- 搬送装置で単板を搬送し、搬送途中に選別判定処理して、判定結果に基づいて単板を堆積する単板選別堆積装置であって、
搬送装置は、前コンベアと後コンベアを備え、前コンベアと後コンベアの間に撮像処理装置が設けられ、前コンベアの部分には単板を検知する単板検知器が配設され、後コンベアの部分には単板を検知する単板検知器が配設され、前コンベアと後コンベアの搬送量に連動して単板の搬送同期信号を出力するエンコーダが配設されており、
撮像装置は、単板表面側に照明を当てる第1の照明手段と、単板裏面側に照明を当てる第2の照明手段と、該単板の搬送路の上方であって、単板表面を撮影するカラーラインセンサ型の撮影手段が単板の全幅をカバーする様に搬送方向直交方向に複数配設されており、
画像生成処理機構は、撮影手段で得られるライン画像を前記エンコーダの同期信号に基づいて同期撮込するとともにそれぞれシェーディング補正しメモリに順次保管する撮像処理工程と、前記メモリに保管された画像の位置座標の合わせこみを行うキャリブレーション工程を経てそれぞれの画像を合成し1枚のカラー画像を生成するとともに、該カラー画像から濃淡画像を生成する画像生成処理工程を備えており、
判定処理機構は、複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいてカラー画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定するカラー判定工程と、
複数の判定項目について、当該項目の具体的な要素に基づいて濃淡画像から抽出された検査用データと、予め用意された当該項目の判定パラメータとを比較し照合して項目毎のグレードを判定処理して各項目のグレードを判定する濃淡判定工程とを備えており、
総合判定処理機構は、カラー判定の各項目判定結果及び濃淡判定の各項目判定結果と予め用意された総合判定パラメータとを比較照合して総合グレードを判定する機構であり、
出力処理機構は、総合グレードに基づいて単板を選別して堆積する信号を堆積装置へ出力するとともに、各項目判定結果と総合判定結果を表示装置へ出力する機構であり、
単板堆積装置は、搬送装置の後コンベアから単板を引き継いで搬送する搬送装置と搬送装置に対向してグレード別に単板を堆積収納するスタッカーを備え、最終グレード信号に基づいて搬送装置から該当スタッカーの箇所にて単板を分離する機構を備えていることを特徴とする請求項3又は4記載の単板選別堆積装置。 - 穴の判定については、更に、総合判定の前に、カラー判定工程の結果と濃淡判定工程の結果を照合して、節部に存在する小孔か否かを判定する工程を設けて総合判定に送る工程を設けたことを特徴とする請求項5記載の単板選別堆積装置。
- 搬送装置のコンベア部分には、単板の含水量検知器及びまたは強度検知器を備えており、
単板堆積装置は、小巾単板ストッカー、高含水率単板ストッカー、表用単板ストッカー、裏板用単板ストッカー、中芯板用単板ストッカー、それ以外の単板ストッカーを備えていることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の単板選別堆積装置。
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