RU2795680C1 - Device for detecting veneer defects after peeling - Google Patents
Device for detecting veneer defects after peeling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795680C1 RU2795680C1 RU2022129482A RU2022129482A RU2795680C1 RU 2795680 C1 RU2795680 C1 RU 2795680C1 RU 2022129482 A RU2022129482 A RU 2022129482A RU 2022129482 A RU2022129482 A RU 2022129482A RU 2795680 C1 RU2795680 C1 RU 2795680C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- veneer
- defects
- peeling
- tape
- frame
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к устройству для распознавания дефектов шпона после лущения, которое предназначено для раннего определения дефектов и своевременного оповещения оператора линии лущения. Устройство определяет и анализирует дефекты в виде «рисок», «засоров», «негладкого (грубого) лущения» в режиме реального времени, что дает возможность операторам своевременно применять меры для устранения производства некачественной продукции. Таким образом, устройство распознавания дефектов является инструментом промежуточного контроля производимого шпона, позволяя добиться высокого качества, снизить издержки производства и потери на брак. Использование данного устройства дает возможность анализировать качество выпускаемой продукции гораздо быстрее, сокращая временные ресурсы на обработку данных. Гибкий анализ данных позволяет значительно увеличить эффективность (увеличивая качество и сокращая издержки сырья на брак) работы технологической линии.The invention relates to a device for detecting veneer defects after peeling, which is designed for early detection of defects and timely notification of the operator of the peeling line. The device detects and analyzes defects in the form of “risks”, “blockages”, “non-smooth (rough) peeling” in real time, which enables operators to take timely measures to eliminate the production of low-quality products. Thus, the defect detection device is a tool for intermediate control of the produced veneer, allowing you to achieve high quality, reduce production costs and waste on defects. The use of this device makes it possible to analyze the quality of products much faster, reducing time resources for data processing. Flexible data analysis allows you to significantly increase the efficiency (increasing quality and reducing the cost of raw materials for rejects) of the production line.
Техническая проблемаTechnical problem
Шпон - это изготовленные различными методами тонкие листы древесины. Например, его изготавливают лущением, пилением или строганием. Для изготовления шпона используются лущильные станки, фанеропильные станки или шпонострогальные станки. Самый распространенный шпон - это лущеный шпон. Он производится из таких пород деревьев как дуб, сосна, береза, ольха. В процессе лущения на пиломатериале шпоне могут возникать различные сложно выявляемые дефекты, например, «негладкое (грубое) лущение», «риска» и «засор». Данные дефекты являются сложно выявляемыми, поскольку в отличии от относительно легко выявляемых дефектов («сучок», «прожилка», «трещина», «дырка», «смоляной карман», «гниль», «синева», «прорость», «ложное ядро») требуют большого внимания от оператора. Технической проблемой является создание устройства для обнаружения указанных выше сложно выявляемых дефектов пиломатериала шпона после лущения.The interline interval is the thin sheets of wood made by various methods. For example, it is made by peeling, sawing or planing. For the manufacture of veneer, peeling machines, plywood sawing machines or veneer cutting machines are used. The most common veneer is peeled veneer. It is made from such tree species as oak, pine, birch, alder. During the peeling process, various difficult-to-detect defects can occur on lumber veneer, for example, “non-smooth (rough) peeling”, “risk” and “blockage”. These defects are difficult to detect, because, unlike relatively easily detected defects (“knot”, “veinlet”, “crack”, “hole”, “tar pocket”, “rot”, “blue”, “burrow”, “false kernel") require great attention from the operator. The technical problem is the creation of a device for detecting the above difficult-to-detect defects in veneer lumber after peeling.
Уровень техникиState of the art
Известен способ определения качества пиломатериалов, включающий освещение поверхности древесины оптическим излучением, сканирование рассеянного излучения и определение размеров пороков пиломатериалов (RU 2007117461, опубликовано 20.11.2008). Данный аналог не позволяет выявить наличие сложных для «машинного зрения» дефектов древесины, таких как гниль, синева, плесень и червоточины.A known method for determining the quality of lumber, including illumination of the wood surface with optical radiation, scanning of scattered radiation and determination of the size of defects in lumber (RU 2007117461, published 20.11.2008). This analogue does not allow detecting the presence of wood defects that are difficult for “machine vision”, such as rot, blue stain, mold and wormholes.
Известны устройство и способ для обнаружения дефектов в древесине (WO 9524636, опубликовано 14.09.1995). Недостатком известного изобретения является то, что с его помощью возможно обнаружение только крупных, ярко выраженных пороков древесины, мелкие дефекты при этом не могут быть обнаружены.A device and method for detecting defects in wood are known (WO 9524636, published 09/14/1995). The disadvantage of the known invention is that with its help it is possible to detect only large, pronounced defects in wood, while small defects cannot be detected.
Технический результат заявленного изобретения заключается в улучшении качества определения сложно выявляемых дефектов пиломатериала шпона после лущения, на основе которых производится конечная оценка качества пиломатериала, при расширении спектра выявляемых дефектов пиломатериала.The technical result of the claimed invention is to improve the quality of determining hard-to-detect defects in veneer lumber after peeling, on the basis of which the final assessment of lumber quality is made, while expanding the range of detectable lumber defects.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Технический результат достигается за счет того, что устройство для распознавания дефектов шпона после лущения, содержащее: движущуюся ленту со шпоном, рамку, на которой установлены: камеры для получения изображений поверхности шпона и источники света для формирования зон подсветки и определения видимых дефектов шпона, согласно заявленному изобретению, содержит направленный источник света, расположенный на рамке, с торца ленты со шпоном, перпендикулярно вектору движения ленты, выполненный с возможностью формирования 1-ой зоны подсветки шпона, предназначенной для определения дефекта: «негладкое (грубое) лущение» и содержит линейный источник рассеянного света, расположенный на рамке, сверху ленты со шпоном, под углом 90 градусов к вектору направления движения ленты, выполненный с возможностью формирования 2-ой зоны подсветки шпона, предназначенной для определения следующих дефектов: «риска», «засор».The technical result is achieved due to the fact that the device for detecting veneer defects after peeling, containing: a moving belt with veneer, a frame on which are installed: cameras for obtaining images of the veneer surface and light sources for forming illumination zones and determining visible veneer defects, according to the claimed invention, contains a directional light source located on the frame, from the end of the tape with veneer, perpendicular to the motion vector of the tape, made with the possibility of forming the 1st veneer illumination zone, designed to determine the defect: "rough (rough) peeling" and contains a linear source of scattered light, located on the frame, on top of the tape with veneer, at an angle of 90 degrees to the direction vector of the tape, configured to form the 2nd veneer illumination zone, designed to identify the following defects: “risk”, “blockage”.
В одном варианте осуществления устройства для распознавания дефектов шпона после лущения направленный источник света состоит из двух, расположенных друг напротив друга, источников света, расположенных на рамке, на противоположных торцах ленты со шпоном, при этом вся поверхность шпона, проходящая через зону подсветки, находится в световом потоке упомянутых направленных источников света.In one embodiment of the device for recognizing defects in veneer after peeling, the directional light source consists of two, located opposite each other, light sources located on the frame, at opposite ends of the veneer strip, while the entire surface of the veneer passing through the illumination zone is in luminous flux of said directional light sources.
В другом варианте осуществления на поверхности шпона образуется ярко выраженная зона свет-тень, при этом дефекты «негладкое (грубое) лущение», «риска», «засор» имеют чёткий, визуально различимый вид.In another embodiment, a pronounced light-shadow zone is formed on the surface of the veneer, while the defects “non-smooth (rough) peeling”, “risk”, “blockage” have a clear, visually distinguishable appearance.
Аппаратно-функциональная часть устройства распознавания дефектов шпона после лущения включает в себя следующие элементы:The hardware-functional part of the device for detecting veneer defects after peeling includes the following elements:
- Видеокамеры (3), предназначенные для получения изображений шпона.- Video cameras (3) designed to obtain images of the veneer.
- Блок управления (10), предназначенный для получения и обработки изображений с видеокамер на дисплей и передачи управляющих сигналов во внешнюю систему управления;- Control unit (10) designed to receive and process images from video cameras to the display and transmit control signals to an external control system;
- Рамка (7) с источниками света, предназначенными для формирования зон подсветки.- Frame (7) with light sources designed to form illumination zones.
В состав блока управления (10) входят следующие функциональные части:The control unit (10) includes the following functional parts:
- Контроллер (11), предназначенный для арифметической и логической обработки входных сигналов с видеокамер и блока сопряжения (9) и их дальнейшей обработки или передачи на дисплей, во внешнюю систему управления, а также хранения управляющей программы, оперативных данных и переменных;- Controller (11) designed for arithmetic and logical processing of input signals from video cameras and interface unit (9) and their further processing or transmission to the display, to an external control system, as well as storage of the control program, operational data and variables;
- Блок сопряжения (9), предназначенный для подключения датчика перемещения (8) к контроллеру (11);- Interface block (9) designed to connect the displacement sensor (8) to the controller (11);
- Интерфейс Ethernet (12), который используется для передачи данных по витой экранированной паре в систему управления технологическим процессом;- Ethernet interface (12), which is used to transfer data over twisted shielded pair to the process control system;
- Датчик перемещения (8), который используется для определения координат шпона в каждый конкретный момент времени.- Displacement sensor (8), which is used to determine the coordinates of the veneer at each particular moment in time.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
ФИГ.1 - на фигуре изображен общий вид рамки, на которой установлены: камеры для получения изображений поверхности шпона и источники света.FIG.1 - the figure shows a General view of the frame, which is installed: cameras for obtaining images of the surface of the veneer and light sources.
ФИГ.2 - схематичное изображение шпона, проходящего через зону подсветки, и находящегося в световом потоке направленных источников света.FIG.2 is a schematic representation of the veneer passing through the backlight zone and being in the light flux of directional light sources.
ФИГ. 3 - изображение поверхности шпона с дефектом «негладкое (грубое) лущение» без наличия 1-й зоны подсветки и при её наличии.FIG. 3 - image of the surface of the veneer with the defect "non-smooth (rough) peeling" without the presence of the 1st illumination zone and in its presence.
ФИГ. 4 - изображение поверхности шпона с дефектом «риска» без наличия 2-й зоны подсветки и при её наличии.FIG. 4 - image of the veneer surface with a "risk" defect without the presence of the 2nd illumination zone and in its presence.
ФИГ. 5 - аппаратно-функциональная блок-схема устройства.FIG. 5 is a hardware-functional block diagram of the device.
Позиции на чертежахPositions in the drawings
1. Направленный источник света.1. Directional light source.
2. Линейный источник рассеянного света.2. Linear scattered light source.
3. Видеокамеры для получения изображений шпона.3. Video cameras for veneer imaging.
4. Направление светового потока направленного источника света.4. The direction of the luminous flux of the directional light source.
5. Источники света.5. Light sources.
6. Шпон.6. Veneer.
7. Рамка с источниками света.7. Frame with light sources.
8. Датчик перемещения.8. Movement sensor.
9. Блок сопряжения.9. Pairing block.
10. Блок управления.10. Control unit.
11. Контроллер.11. Controller.
12. Интерфейс Ethernet.12. Ethernet interface.
13. Дисплей.13. Display.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Изобретение может быть осуществлено следующим образом. Лента со шпоном (6) проходит через участок под рамкой (7), над которой установлены видеокамеры (3) и источники света (5). Сверху на рамке, перпендикулярно вектору движения ленты (под углом 90 градусов к вектору направления движения ленты шпона), расположен линейный источник света (2). Сбоку на рамке (7), в торцах ленты, перпендикулярно вектору движения ленты, расположены направленные источники света (7). При этом поверхность шпона (6) находится в световом потоке. Источники света (7) расположены последовательно: сначала идёт источник направленного света (7), затем зона источник линейного света (2). Направленный источник света (7) может состоять из двух, расположенных друг напротив друга, источников света. За счёт такой организации освещения на поверхности шпона образуется ярко выраженная зона свет-тень, при этом дефекты «Негладкое лущение», «Риска», «Засор» имеют чёткий, визуально различимый вид (фиг. 3, 4). В зоне вертикальной освещённости становятся различимы риски, частично засор. В зоне горизонтальной освещённости становятся различимы негладкое лущение, засор. Порядок расположения 1-й и 2-й зон подсветки поверхности шпона может быть произвольным. Над источниками света расположены матричные видеокамеры (3). За счёт высокой скорости сьёмки видеокамеры производятся три снимка одного и того же участка поверхности шпона для последующего анализа. Полученные кадры обрабатываются предварительно обученной нейронной сетью. При нахождении дефекта шпона нейронная сеть классифицирует его и помечает как дефект. Дефекты классифицируются нейронной сетью. При обучении модели «показываются» дефекты и им присваивается имя. Датчик перемещения (8) фиксирует координаты шпона в каждый момент времени. Эти данные также передаются в блок управления (10) посредством блока сопряжения (9). Контроллер (11) совмещает данные с видеокамер (3) и датчика перемещения (8), выдавая на дисплей оператора визуальное отображение шпона на ленте транспортёра с выделением зон дефектов в режиме реального времени (фиг.3, 4), а также сохраняет всю информацию на сервер. Это дает возможность операторам своевременно применять меры для устранения производства. Всё оборудование в составе устройства - серийно выпускаемое, и может быть заменено аналогичным. Видеокамера машинного зрения - Basler 60 кадров/сек, направленный источник света - прожектор 5000К, линейный источник света - лампа 5000К. The invention can be carried out as follows. The tape with veneer (6) passes through the area under the frame (7), above which video cameras (3) and light sources (5) are installed. On top of the frame, perpendicular to the tape movement vector (at an angle of 90 degrees to the veneer tape movement direction vector), there is a linear light source (2). On the side of the frame (7), at the ends of the tape, perpendicular to the motion vector of the tape, there are directional light sources (7). In this case, the surface of the veneer (6) is in the light flux. The light sources (7) are arranged in series: first comes the directional light source (7), then the linear light source zone (2). The directional light source (7) may consist of two light sources located opposite each other. Due to such organization of illumination, a pronounced light-shadow zone is formed on the surface of the veneer, while the defects “Non-smooth peeling”, “Risk”, “Clogging” have a clear, visually distinguishable appearance (Fig. 3, 4). In the zone of vertical illumination, risks become visible, partially blockage. In the zone of horizontal illumination, uneven peeling and blockage become visible. The arrangement order of the 1st and 2nd zones of illumination of the veneer surface can be arbitrary. Matrix video cameras (3) are located above the light sources. Due to the high speed of filming a video camera, three pictures of the same area of the veneer surface are taken for further analysis. The received frames are processed by a pretrained neural network. When a veneer defect is found, the neural network classifies it and marks it as a defect. Defects are classified by a neural network. When training the model, defects are “showed” and they are given a name. The displacement sensor (8) captures the coordinates of the veneer at each moment of time. This data is also transmitted to the control unit (10) via the interface unit (9). The controller (11) combines the data from the video cameras (3) and the displacement sensor (8), giving the operator a visual display of the veneer on the conveyor belt with the selection of defect zones in real time (figure 3, 4), and also saves all information on server. This enables operators to take action to eliminate production in a timely manner. All equipment in the device is mass-produced and can be replaced with a similar one. Machine vision video camera - Basler 60 fps, directional light source - spotlight 5000K, linear light source - lamp 5000K.
Примеры осуществления изобретенияEXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION
Дефекты лущения характеризуются отклонением плоскостности геометрии отдельного участка шпона. Причём дефект риска может быть менее 0,2 мм. Визуально данный дефект неразличим или мало различим глазом. При создании специальных условий освещения (направленный источник света перпендикулярно вектору движения шпона) они позволяют визуально определить дефекты за счёт искусственно созданной зоны свет-тень.Peeling defects are characterized by a deviation in the flatness of the geometry of an individual section of the veneer. Moreover, the risk defect can be less than 0.2 mm. Visually, this defect is indistinguishable or hardly distinguishable by the eye. When creating special lighting conditions (a directional light source perpendicular to the veneer motion vector), they allow you to visually identify defects due to an artificially created light-shadow zone.
Пример 1Example 1
Определение дефекта «Негладкое (грубое) лущение» при использовании заявленного устройства.Determination of the defect "Non-smooth (rough) peeling" when using the claimed device.
На фиг. 3 визуально показан шпон с дефектом «негладкое (грубое) лущение» без наличия 1-й зоны подсветки шпона и при её наличии (сформированной направленным источником света).In FIG. Fig. 3 visually shows veneer with a “non-smooth (rough) peeling” defect without the presence of the 1st veneer illumination zone and in its presence (formed by a directional light source).
Пример 2Example 2
Определение дефекта «Риска» при использовании заявленного устройства.Determination of the "Risk" defect when using the claimed device.
На фиг. 4 визуально показан шпон с дефектом «Риска» без наличия 2-й зоны подсветки шпона и при её наличии (сформированной линейным источником рассеянного света).In FIG. 4 visually shows the veneer with the “Risk” defect without the presence of the 2nd veneer illumination zone and with it (formed by a linear source of scattered light).
Как видно из Примеров 1, 2 наличие 2-х зон подсветки шпона существенно облегчает раннее определение дефектов пиломатериала и своевременное оповещение оператора линии лущения. При проработке реализации устройства проводились эксперименты с применением традиционных устройств определения изменения поверхности материала (триангуляция), подсветка мощными источниками света. При расположении источников света в конечном виде, реализованном в заявленном устройстве, в зоне подсветки дефекты становятся различимы визуально, имеют чёткие границы и могут классифицироваться глазом даже без применения видеокамер, что без освещения не представлялось возможным.As can be seen from Examples 1, 2, the presence of 2 veneer illumination zones greatly facilitates the early detection of lumber defects and timely notification of the peeling line operator. During the development of the implementation of the device, experiments were carried out using traditional devices for determining changes in the surface of the material (triangulation), illumination with powerful light sources. With the arrangement of light sources in the final form, implemented in the claimed device, in the illumination zone, defects become visually distinguishable, have clear boundaries and can be classified by the eye even without the use of video cameras, which was not possible without illumination.
Таким образом, при использовании устройства, согласно заявленному изобретению, улучшается качество определения сложно выявляемых дефектов пиломатериала шпона после лущения.Thus, when using the device according to the claimed invention, the quality of determination of hard-to-detect defects in veneer lumber after peeling is improved.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2795680C1 true RU2795680C1 (en) | 2023-05-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815187C1 (en) * | 2023-12-22 | 2024-03-12 | Непубличное акционерное общество "СВЕЗА Кострома" | Method of determining and classifying defects of wood material |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050147286A1 (en) * | 2003-09-25 | 2005-07-07 | Michael Lee | Identifying defects in decorative wood panels |
JP2007101300A (en) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Meinan Mach Works Inc | Method, device, and program for inspecting wood |
US7778458B2 (en) * | 2005-05-18 | 2010-08-17 | Meinan Machinery Works, Inc. | Method, apparatus and program product for searching knots in wood |
RU2730407C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-08-21 | Фин Скан Ою | Method for timber quality assessment and device for its implementation |
RU2776260C1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-07-15 | Мейнан Машинери Уоркс, Инк. | Fault detection system, method for fault detection, and fault detection programm for a wooden board |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050147286A1 (en) * | 2003-09-25 | 2005-07-07 | Michael Lee | Identifying defects in decorative wood panels |
US7778458B2 (en) * | 2005-05-18 | 2010-08-17 | Meinan Machinery Works, Inc. | Method, apparatus and program product for searching knots in wood |
JP2007101300A (en) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Meinan Mach Works Inc | Method, device, and program for inspecting wood |
RU2730407C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-08-21 | Фин Скан Ою | Method for timber quality assessment and device for its implementation |
RU2776260C1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-07-15 | Мейнан Машинери Уоркс, Инк. | Fault detection system, method for fault detection, and fault detection programm for a wooden board |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815187C1 (en) * | 2023-12-22 | 2024-03-12 | Непубличное акционерное общество "СВЕЗА Кострома" | Method of determining and classifying defects of wood material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Iglesias et al. | Automated vision system for quality inspection of slate slabs | |
CN108344743A (en) | One kind being based on machine vision drug blister package defect inspection method and system | |
US20080140248A1 (en) | Method and System for Determining Characteristics of Lumber Using End Scanning | |
US10825164B1 (en) | Imaging system for analysis of wood products | |
KR20100015628A (en) | Lumber inspection method, device and program | |
JP2006322774A (en) | Method, device and program for survey of wood knot | |
JP5373989B1 (en) | Single plate sorting and deposition apparatus and single plate sorting method | |
JPH0736001B2 (en) | Bottle defect inspection method | |
CN109916910A (en) | Photovoltaic glass edge fault detection system and corresponding method | |
JP6357617B2 (en) | Defect inspection equipment | |
JP2007147442A (en) | Method, device, and program for inspecting wood | |
CN104056789A (en) | Carrot defect image quantitative detection method and carrot sorting apparatus | |
CN205762377U (en) | A kind of automatization based on machine vision waste material screening machine | |
RU2795680C1 (en) | Device for detecting veneer defects after peeling | |
JP2011095109A (en) | Wood defect detector and method therefor | |
CN208771900U (en) | CCD automatic sorting device | |
KR20080060851A (en) | Defect detecting method of log surface | |
CN113333329A (en) | Cigarette defect detection system based on deep learning | |
RU2730407C1 (en) | Method for timber quality assessment and device for its implementation | |
CN116309375B (en) | Method for detecting double-sided defects of solid wood plate and determining intelligent processing coordinates | |
CN111805541A (en) | Deep learning-based traditional Chinese medicine decoction piece cleaning and selecting device and cleaning and selecting method | |
JP6017390B2 (en) | Single plate sorting and deposition apparatus and single plate sorting method | |
KR20230139166A (en) | Inspection Method for Wood Product | |
Wang et al. | Detection of potato’s size based on centroidal principal axis | |
JP6270891B2 (en) | Laser device for removing foreign matter from plate seaweed |