JP6014886B2 - Wood drop-off prevention device and method for producing wood material subjected to node-off prevention treatment - Google Patents
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Description
本発明は、自動的かつ連続的に木材の死節又は生き節の位置を検出し、その検出部分に新たに節脱落防止剤を固定する方法とその装置に係わり、木材の死節又は生き節の位置とその径又は大きさを検出してこれに節脱落防止処理を施して乾燥中の死節又は生き節の脱落又は割れ、欠けを防止し、付加価値を高める連続的処理方法とその実施に適した装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for automatically and continuously detecting the position of a dead node or a living node of wood and fixing a new node dropping prevention agent to the detected portion, and a dead node or living node of wood. Continuous processing method and its implementation to detect added position and its diameter or size and prevent this from falling off, prevent falling or cracking or chipping of dead or living nodes during drying, and increase added value It is related with the apparatus suitable for.
合板の製造には、図2に示す様に、原木1をロータリーレース装置にて切削し、単板2を作る必要がある。この装置は原木の中心を軸にして回転させ、切削刃3により原木1を大根のかつら剥きのように切削するもので、ここで切削された薄板が単板2である。この時単板2には、図3に示す様に原木の成育過程で生じた枯枝がそのまま材内に残った死節4と生き枝が材内に残った生き節5とが存在する。
In manufacturing the plywood, as shown in FIG. 2, it is necessary to cut the
木材の特徴の一つは膨潤・収縮に異方性を示すことである。木材の3構造方向における膨潤・収縮率の大きさの順位は、接線方向>半径方向>軸方向となり、その比率は10:5:1〜0.5である。単板の乾燥では樹種に限らず、単板の幅方向(接線方向)が最も大きく収縮し、長さ方向(軸方向)の収縮は比較的小さい。節も半径方向の比率で収縮するため、周囲の組織と連絡していない死節では長さ方向(軸方向)の上下の部分に大きく隙間が開く(図4)。また、周囲の組織と一体化している生き節では、節自体が引っ張られるため図5のように大きく開裂6を発生することがある。
One of the characteristics of wood is that it shows anisotropy in swelling and shrinkage. The order of the magnitude of swelling / shrinkage in the three structural directions of wood is tangential direction> radial direction> axial direction, and the ratio is 10: 5: 1 to 0.5. In the drying of a veneer, not only the tree species, the width direction (tangential direction) of the veneer contracts most greatly, and the contraction in the length direction (axial direction) is relatively small. Since the nodes also contract at a radial ratio, large gaps are opened in the upper and lower portions in the length direction (axial direction) in the dead nodes that are not in communication with the surrounding tissue (FIG. 4). Further, in a living node that is integrated with surrounding tissues, the node itself is pulled, and thus a
ロータリーレース装置切削直後の生単板は弾性に富み、節の脱落もほとんど見られないが、乾燥装置を通過し含水率が低下するにつれて単板は硬くなり、また収縮異方性の影響により単板の幅方向では大きく波打つように収縮変形をし、同時に節自身も収縮をする。単板はベニヤドライヤー内を金属のローラーに上下を挟まれて送られていくため、乾燥が進むにつれ大きなストレスがかかってくる。これらの要因が複合し、生き節は割れ、死節は脱落をすることとなる。節は内装用合板では、欠点として扱われ、型枠用合板や台板合板では、表面板の抜け節というのは認められない。 The raw veneer immediately after cutting the rotary lace device is rich in elasticity, and almost no dropout of the nodes is seen, but the veneer becomes harder as it passes through the drying device and the moisture content decreases, and the veneer veneer is affected by shrinkage anisotropy. In the width direction of the plate, it contracts and deforms so as to wave greatly, and at the same time the node itself contracts. The veneer dryer is sent to the veneer dryer with the metal rollers sandwiched between the top and bottom, and as the drying progresses, greater stress is applied. These factors combine to break the life and drop the death. The joint is treated as a defect in the interior plywood, and in the case of the plywood for the formwork and the baseboard plywood, it is not recognized that the surface plate is missing.
このため、現在は人手によって抜け落ちた節の照合を行い再び取り付けるか、照合できない場合にはパテや栓にて埋め込む作業を行っており、多くの時間を費やし、作業効率が悪く、大量生産の支障となるほかコストアップの要因となっており、節の脱落を防止する技術の開発が急がれていた。 For this reason, we currently collate and reattach sections that have been dropped by hand, or embed them with putty or stoppers if they cannot be collated, which takes a lot of time, reduces work efficiency, and hinders mass production. In addition to this, it has been a cause of cost increase, and there has been an urgent need for the development of a technology for preventing the drop of nodes.
しかしながら、特許文献1〜5の記載は何れも節及び欠点の自動検出方法もしくは自動検出後の節及び欠点部分に穿孔と駒打を行い欠点の補修を行うようにしており、各提案により節及び欠点を検出すること及び節及び欠点を検出して木材を更生する事は出来るが、木材に穿孔することによってその部分の木材を廃棄することになり、歩留まりが低下すると共に新たな埋木用材料を用意する必要が生じて高コストとなっていた。
また、座ぐり、接着剤塗布、埋設の作業に多大の時間を必要とすることから、加工効率は低いものとなっていた。さらに、修理跡が表面に現れることから木材が持つ天然の木目の美観が失われ、内装用合板の表板には適さないものとなっていた。
However, all of the descriptions in
Further, since a great deal of time is required for the spot facing, the adhesive application, and the embedding work, the processing efficiency is low. Furthermore, since the repair marks appear on the surface, the beauty of the natural grain of the wood has been lost, making it unsuitable for the front panel of interior plywood.
特許文献6の記載は単板に節脱落防止剤を塗布し乾燥することにより、抜け節を防止する方法について記載されており、非特許文献1に記載されている既知の事実である。
The description of
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、乾燥工程において木材の節等の欠点が脱落したり、欠け落ちたりする前にあらかじめ脱落防止処理を行うことが可能な木材の節脱落防止処理装置及び木材の節脱落防止処理方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made to solve such problems, and wood that can be subjected to a drop-off prevention process in advance before a defect such as a knot of the wood is dropped or chipped off in a drying process. An object of the present invention is to provide an apparatus for preventing dropout of wood and a method for preventing dropout of wood.
本発明は、上記の課題を達成するため、請求項1に示されているように、木材の死節又は生き節の位置と径又は大きさを画像情報取得手段で検出し、該検出位置信号及び径又は大きさ信号に基づいて計算した該当径に相当する塗布高さ及び塗布位置に予め準備された塗布装置をX−Y−Z方向に移動し、塗布装置から木材の死節又は生き節の中心位置を中心にして節脱落防止剤を塗布し、木材の節の脱落を防止することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, as described in
さらに、請求項2に記載する木材の表面を灯光手段にて照射し、反射光から得られた画像、もしくは木材の裏面を灯光手段にて照射し、透過光から得られた画像を表面から撮像して画像情報を取得する画像情報取得手段と、前記画像情報取得手段にて生成された画像情報から該木材の死節又は生き節部分を認識する認識手段と、前記認識手段にて検出された該木材の死節又は生き節部分に節脱落防止剤を塗布する節脱落防止剤塗布手段と、該木材の死節又は生き節部分の中心位置と節脱落防止剤塗布手段の中心位置が一致するよう該木材及び該塗布手段を移動する手段を設けていることを特徴とする。
Further, the surface of the wood according to
さらに、請求項3に記載する木材の表面を灯光手段にて照射し、反射光から得られた画像、もしくは木材の裏面を灯光手段にて照射し、透過光から得られた画像を表面から撮像して画像情報を取得する画像情報取得工程と、前記画像情報取得手段にて生成された画像情報から該木材の死節又は生き節部分を認識する認識工程と、前記認識手段にて検出された該木材の死節又は生き節部分に節脱落防止剤を塗布する節脱落防止剤塗布工程と、該木材の死節又は生き節部分の中心位置と節脱落防止剤塗布手段の中心位置が一致するよう該木材及び該塗布手段を移動する工程を設けていることを特徴とする。
Further, the surface of the wood according to
さらに、請求項1〜3に記載の該木材及び該塗布手段をX−Y−Z方向に移動する手段において、目標とする死節又は生き節部分の位置が常に移動しても、目標の送材方向の移動に塗布手段の塗布中心位置を追従させ、節脱落防止剤を塗布する機能を請求項4に記載されているように設けていることを特徴とする。
Furthermore, in the means for moving the wood and the coating means according to
さらに、請求項1〜3に記載の画像情報取得手段で得られた画像情報を予め設定したしきい値により2値化処理を施し、得られた図形から、図形面積、外接長方形、外接長方形と図形との面積比、外接長方形の縦横比を算出し、それぞれの算出値と予め設定していた基準値とを比較することで該図形を節部分か節以外の部分であるかを認識する機能を請求項5に記載されているように設けていることを特徴とする。
Further, the image information obtained by the image information acquisition means according to
さらに、請求項6に記載されている木材の死節又は生き節に節脱落防止剤を塗布した後、節脱落防止剤を塗布した死節又は生き節部分に紫外線を照射して節脱落防止剤表面を速やかに硬化させて死節又は生き節と単板材面を繋ぎ合わせることにより、節の脱落を防止し、製造する木質材料の製造方法を特徴とする。
Furthermore, after applying a node dropping prevention agent to the dead or living node of wood described in
本発明によれば、木材の表面を撮像し、検出された画像情報から画像処理等により木材表面に存在する死節又は生き節部分の大きさ、位置等を自動認識し、この死節又は生き節部分に対応する最適な節脱落防止処理を自動的に行うので、これまで人手により行っていた抜け落ちた節の再取り付けや、パテや栓にて埋め込む作業に費やす多くの時間を最小限に抑えられ、節脱落防止処理作業の効率化を図ることができ、大量生産が可能となるほかコストダウンに結びつけることが可能となる。 According to the present invention, the surface of a wood is imaged, and the size, position, etc. of a dead node or a live node existing on the surface of the wood are automatically recognized from the detected image information by image processing or the like, The optimal drop-off prevention process corresponding to the knot part is automatically performed, minimizing the amount of time spent re-installing the dropped knots and embedding with putty and plugs. Therefore, it is possible to improve the efficiency of the node drop prevention processing, which enables mass production as well as cost reduction.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照し説明する。図1に示すように、この木材の節脱落防止処理装置は、コンベアモータ7の駆動力によりあらかじめ設定された一定速度で木材8をベルトスリップすることなく正確な搬送を行うタイミングベルトコンベア9a、9bと、タイミングベルトコンベア9a、9bの移動量を測定するロータリーエンコーダ10と、コンベアモータ7の速度を設定するインバータ11と、タイミングベルトコンベア9a上を搬送する木材8のスリップ防止のためにタイミングベルト下部と木材8上部を挟み込んで送材する下部ローラ12及び自重にて加圧する上部ローラ13、木材8の表面を照射する照明装置14と木材8の裏面を照射する照明装置15、木材8の表面を撮像するカメラ16と、カメラ16が外乱光の影響を受けずに撮像することが可能な遮光ボックス17とカメラ16にて撮像された木材8の画像情報から死節又は生き節を認識する画像処理部18と、タイミングベルトコンベア9a、9b等を含む各機器を統括して制御するロボットコントローラ19と、カメラ16及び画像処理部18、ロボットコントローラ19を介して検出された木材7の死節又は生き節の脱落を防止する節脱落防止処理部20と、該単板に紫外線を照射して節脱落防止剤表面を硬化させる硬化促進装置(図示せず)とから主に構成されている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this wood drop-off prevention processing device is a timing belt conveyor 9 a, 9 b that accurately conveys the
画像処理部18は、カメラ16にて撮像された木材8の表面の画像情報を、所定のしきい値で2値化して画像処理する画像アプリケーション部21と、画像処理の結果から木材8の表面に死節又は生き節が認識されたとき、検出された欠点の中心位置を算出する演算部22と、演算部22にて算出された木材8の欠点の中心位置を記憶する記憶部23とから構成されている。
The
節脱落防止処理部20は、図1に示すように、タイミングベルトコンベア9a、9bにより送材される木材8の死節又は生き節に節脱落防止剤を塗布するための接着材塗布器24と、接着材塗布器24が木材8の欠点の中心位置に移動するように位置決めされる産業用ロボット31並びにロボット設置架台25から構成されている。本実施の形態では、節脱落防止処理部に産業用ロボットを用いたが、機能が実施できれば、X−YステージもしくはX−Y−Zステージなどで構成しても構わない。
As shown in FIG. 1, the node dropout
まず、例えば長さ200cm、幅105cm、厚さ0.3cmのサイズの木材8が、タイミングベルトコンベア9a上に載置される。次に、コンベアモータ7を介してタイミングベルトコンベア9a、9bが駆動されると、木材8の搬送が開始される。遮光ボックス内に設置されたカメラでは1台あたり木材表面の約1000mm×450mmの範囲を撮像し、2台のカメラにて撮像した画像情報を合成して約1000mm×900mmの画像情報として画像処理部にて画像処理を行い、認識した死節又は生き節を効率的な節脱落防止処理が行えるようにデータの並べ替えを行った後、ロボットコントローラへ送信する。本実施例では、2台のカメラを用いて撮像したが、必要な解像度が得られるのであれば、カメラの台数は限定しない。
First, for example, a
この際、上方又は下方より灯光装置により照射され、その反射光又は透過光として捉えた木材8の表面は、カメラ16のビデオ入力により撮像される。撮像された木材8の表面の画像は、上方より照射した反射光の場合、死節又は生き節は暗く写され、その他の良質な部分は、明るく写される。一方下方より照射した透過光の場合、生き節は明るく写され、その他の部分は、暗く写される。
At this time, the surface of the
その後、画像処理部18によって予め設定したしきい値による2値化処理を行う。更に表面の色の影響や割れ、汚れなどにより2値化処理において不要な画素が抽出されたり、節が分断される場合があるため、ノイズ除去処理として、膨張処理と縮退処理を行った後、節の部分を抽出し、個数、面積、図形特徴量の算出を行うと共に、画素数の少ない図形、多過ぎる図形を除去する。
Thereafter, the
次に得られた図形から図形面積、外接長方形、外接長方形と図形との面積比、外接長方形の縦横比を算出し、それぞれの算出値と予め設定していた基準値と比較することで該図形が節部分か節以外の部分かを認識し、外接長方形の中心を節の座標値とし、外接長方形の垂直径と水平径を比べ小さい値を節の大きさとする。このように、カメラ16の撮像範囲毎に木材8の表面の画像を画像処理して行くことにより木材8に存在する全ての死節又は生き節が検出される。
Next, figure area, circumscribed rectangle, area ratio between circumscribed rectangle and figure, aspect ratio of circumscribed rectangle are calculated from the figure obtained, and the figure is compared with each calculated value and preset reference value. Recognizes whether the part is a node part or a part other than a node, the center of the circumscribed rectangle is taken as the coordinate value of the node, and the vertical dimension and the horizontal diameter of the circumscribed rectangle are compared with each other as the node size. In this way, by performing image processing on the image of the surface of the
また、これらの画像処理を左右のカメラ毎に行い、カメラ16で得られた座標値に対しては、あらかじめキャリブレーションにより求めておいたオフセット値を付加し、統合データとする。
Further, these image processes are performed for each of the left and right cameras, and an offset value obtained in advance by calibration is added to the coordinate value obtained by the
また、画像処理部で得られた死節又は生き節のデータ順が節脱落防止処理を行うための最適なデータ順ではないために、効率的な節脱落防止処理経路になるように、データの入れ替えを行う。本実施の形態では、処理エリアを進行方向に対して3分割し、それぞれの分割エリア毎に左から右、右から左、左から右と移動できるようにデータの順序を入れ替える。 In addition, since the data order of the dead node or the live node obtained by the image processing unit is not the optimal data order for performing the dropout prevention process, the data of the data is set so that an efficient dropout prevention process path is obtained. Replace. In the present embodiment, the processing area is divided into three in the traveling direction, and the order of data is changed so that each divided area can be moved from left to right, right to left, and left to right.
その後、エアーコンプレッサー26、調圧器27、圧送ポンプ28、電磁弁29、接着材塗布器24等で構成される接着材塗布システム30及び産業用ロボット31で構成される節脱落防止処理部20の接着材塗布器24の中心の処理対象範囲内に死節又は生き節の中心位置が入った時点でロボットコントローラ19は、接着材塗布器24の塗布中心位置が木材6の死節又は生き節の中心位置にくるように産業用ロボット31を位置決めするとともに、木材6の死節又は生き節が覆われる大きさになるように接着材塗布器24の塗布高さを決定する。
Thereafter, adhesion of the node drop-off
位置決めした後、接着材塗布器24から木材8の死節又は生き節が覆われる大きさになるような塗布高さで所定時間節脱落防止剤を塗布し、これらはロボットコントローラ19からの信号で電磁弁29を制御することで塗布条件を制御する。これにより節脱落防止剤が死節又は生き節と単板材面を繋ぎ合わせ、死節又は生き節の脱落を防止する。
After positioning, a drop-off prevention agent is applied for a predetermined time from the
さらに、装置全体の処理能力を高めるため、コンベアを連続して動作したまま、節脱落防止剤塗布処理を行う。これには目標とする死節又は生き節の位置が常に移動しても、目標の移動に接着材塗布器24の塗布中心位置を追従させ、節脱落防止剤を塗布する機能であり、タイミングベルトコンベア9a、9bの動きをロータリーエンコーダ10で感知し、これに同期させて接着材塗布器24の塗布中心位置を移動させる。
Furthermore, in order to increase the processing capacity of the entire apparatus, the node drop prevention agent coating process is performed while the conveyor is continuously operated. This is a function of applying a node dropping prevention agent by causing the application center position of the
また、これら動作が間に合わず、処理対象範囲内の下流側に死節又は生き節部分が到達した場合、コンベアを一時的に停止して、節脱落防止剤塗布処理を行う。 Moreover, when these operations are not in time and a dead node or a living node part reaches the downstream side in the processing target range, the conveyor is temporarily stopped to perform the node drop prevention agent coating process.
節脱落防止剤塗布処理を行った後、紫外線照射装置に木材を送入する。紫外線照射装置では木材の上方から紫外線を照射し節脱落防止剤成分を速やかに硬化させる。 After applying the knot-off prevention agent, the wood is fed into the ultraviolet irradiation device. In the ultraviolet irradiation apparatus, ultraviolet rays are irradiated from above the wood to quickly cure the knot removal agent component.
1:原木
2:単板
3:切削刃
4:死節
5:生き節
6:開裂
7:コンベアモータ
8:木材
9a:タイミングベルトコンベア
9b:タイミングベルトコンベア
10:ロータリーエンコーダ
11:インバータ
12:下部ローラ
13:上部ローラ
14:木材の表面を照射する照明装置
15:木材の裏面を照射する照明装置
16:カメラ
17:遮光ボックス
18:画像処理部
19:ロボットコントローラ
20:節脱落防止処理部
21:画像アプリケーション部
22:演算部
23:記憶部
24:接着材塗布器
25:ロボット設置架台
26:エアーコンプレッサー
27:調圧器
28:圧送ポンプ
29:電磁弁
30:接着材塗布システム
31:産業用ロボット
1: Raw wood 2: Single plate 3: Cutting blade 4: Dead node 5: Live node 6: Cleavage 7: Conveyor motor 8: Wood 9a: Timing belt conveyor 9b: Timing belt conveyor 10: Rotary encoder 11: Inverter 12: Lower roller 13: Upper roller 14:
Claims (6)
The position and diameter or size of the dead or living timber of the wood is detected by the image information acquisition means , and the application height and application position corresponding to the corresponding diameter calculated based on the detection position signal and the diameter or size signal are obtained. A method for preventing the dropping of a wood node, characterized in that a coating means prepared in advance is moved in the X, Y, and Z directions, and a node dropping prevention agent is applied from the coating means to a dead node or a living node of wood.
After applying a node drop prevention agent to the dead node or living node of wood, the surface of the node loss preventing agent is quickly cured by irradiating the dead node or living node part to which the node drop prevention agent has been applied with A method of manufacturing a wooden material that prevents the node from falling off by connecting the living knot and the veneer surface .
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