SU1170978A3 - Способ определени качества древесины - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНР1Я КАЧЕСТВА ДРЕВЕСИНЫ, включающий освещение поверхности древесины монохроматическим линейно пол ризованным оптие1еским излучением, измерение параметров рассе нного излучени  и определение качества по результатам измерени , отличающийс  тем, что, с целью повыь . тг 5В$ЛМОТЩД шени  точности, освещение: провод т излучением.с плоскостью пол ризации параллельной или перпендикул рной направлению роста волокон древесины, измер ют интенсивности компонент рассеи мин «C1ICC  нного излучени  с плоскост ми пол ризации , соответственно параллельной и ортогональной плоскости пол ризации освещающего излучени , и определ ют качество древесины путем сравнени  величин 3 макс мин JMOIKC I р с соответи мим макс + мин ствующимн величинами дл  бездефектной древесины. 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что освещение и измерение рассе нного излучени  провод т под углом к нормали к поверхности древесины не более при измерении в направлении роста волокон и не более 50° при измерении в ортогональном направлении СО 00

Description

, Изобретение относитс  к способу определени  поверхностных свойств деловой древесины, в частности пилрматеригшов и фанеры, при определении дефектов и качества.

Пиломатериалы и фанера, используемые дл  различных целей, классифицируютс  в соответствии с поверхностными свойствами издели . Факторами, определ ющими качество (и прочность),  вл ютс  сучки, прель, синева, обзол, перекосы волокон , изъеденность древоточием и механические дефекты. Цена доски и фанерного 1.1атериала определ етс  классификацией качества.

Известные методы определени  поверностньк свойств или дефектов древесин основаны на построении поверхности интенсивности излучени , рассеиваемого от поверхности или проход щего через поверхность, на которую направлено электромагнитное излучение при помощи специальных геометрических приспособлений. В зависимости от источника излучени  дл  детектировани  используют различные световые и радиационные детекторы, а также видеокамеры и камеры на диодных матрицах.

Известен способ определенй  качества древесины, основанный на измерении рассе ни  пол ризованного излучени  радиочастот jQ .

Недостатками этого способа  вл ютс  сложность реализации и низка  точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ определени  качества древесины , включающий освещение поверхности древесины линейно пол ризованным оптическим излучением, измерение параметров рассе нного излучени  и определение качества по результатам измерени  Y .

Недостатком данного способа  вл етс  низка  точность при определении качества древесины.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности. .

Дл  достижени  указанной цели согласно способу определени  качества древесины, включак цему освещение поверхности древесины монохроматическим линейно пол ризованным оптическим излучением, измерение па раметров рассе нного излучени  и

определение качества по результатам измерени , освещение провод т излучением с плоскостью пол ризации, параллельной или перпендикул рной направлению роста волокон древесины , измер ют интенсивности компонент - «ин рассе нного излучени  с плоскост ми пол ризаци  соответственно параллельной и ортогональной плоскости пол ризации освещающего излучени , и определ ют качество древесины путем сравнени 

величин 3

3

макс I

мин

-X

.МОКС .

цин

с соответствующими величинами дл  бездефектной древесины.

Кроме того, наиболее рационально освещение и измерение рассе нного излучени  проводить под углом к нормали к поверхности древесины не более 15 при измерении в направлении роста волокон и не более 50 .при измерении в ортогональном направлении.

Излучение, отраженное от древесины , рассеиваетс . Дефекты, встречающиес  в древесине (например, сучки, прель, перекос текстуры), создают депол ризацию, котора  отличаетс  от депол ризации, создаваемой качественной древесиной, и котора  может быть использована при автоматическом распознавании этих дефектов. Особенно важно, чтобы ориентаци  волокон также отражалась на депол ризации (перекос текстуры, поперечна  текстура, а также сучки), что позвол ет использовать предлагаемый способ и дл  измерени  прочности древесины.

Степень депол ризации Р св зана определенным образом с направлением волокон на поверхности древесины, а также с по влением определенных дефектов, например прели. Физическа  основа такого свойства депол ризации, видимо, св зано с диэлектрической посто нной древесины, величина, которой различна в направлении роста древесины и в радиальном и касательном направлени х поперечного сечени . Другими причинами, возможно,  вл ютс  двойна  преломл емость и оптическа  активность. Однако теоретических - обоснований описанного нет.

3

Компрненты И Л/ИИ1, измер ют по излучению, рассеиваемому поверхностью древесины, известным способом, использу  в качестве анализатора пол ризационные фильтры или призму, котора  расщепл ет излучение на две компоненты (например призму Волластона). При использовании камер депол ризацию можно измерить , поместив камеры таким; образом чтобы предмет находилс  в том же положении в их плоскости изображени , и использу  пол ризационные фильтры совместно с их объективами, а также синхронно сравнива  интенсивности плоскости изображени . Депол ризацию можно описать формулой

мaкc мин

IчГт5 JyQKC -«ИИ

гдеД j, (.3,„) - максимальна  (минимальна ) интенсивность, даваема де тектором и полученна  вращением фильтра анализатора перед детектоpotf . Диапазон от О (полностью депол ризованное излучение) до 1 (линейно пол ризованное излучение).

Депол ризаци  зависит в заметной степени от длины волны, поэтому используемые длины волн должны выбиратьс  на основании измерений дл  каждой области применени . На результаты вли ет также направление плоскости пол ризации линейно пол ризованного электромагнитного излучени , направленного на поверхность , поэтому оптимальное направление плоскости пол ризации следует выбирать на основании измерений.

При измерени х установлено, что оптимсшьна  длина волны дл  древесины (пиломатериала и фанеры) 632,8 нм (длина волны гелий-н;еонового лазера) и что наилучшее направление плоскости пол ризации падающего излучени  - параллельное направлению роста древесины. Свет, рассеиваемый качественной поверхностью древесины, депол ризуетс  частично, а свет, рассеиваемый от сучка, депол ризуетс  почти полностью . Прель вызывает меньшую депол ризацию, чем качественна  древесина. Как следует из проведенных испытаний, предпагаемый способ применим дл  исследовани  как сухой, так и влажной древесины.

709784

Колебани  свойств, поверхности качественной древесины настолько велики, что традиционное построение плоскости интенсивности 3 непригодно дл  исследовани . Однако при использовании линейно пол ризованног излучени  компонента интенсивности 3 jujii, , св занна  с депол ризацией, может быть исполь0 зована. На нее практически не вли ет например, структура годовых колец (зеркальные отражени , присутствующие в компоненте 3 40КС) , неровность поверхности или перекос тексту 5 ры. Изменени  про вл ютс  в уменьшении плоскости интенсивности, там где есть дефекты (сучки, прель, синева древесины, трещины, изъеденность черв ми и т.д.). 20 Используют также компоненту интенсивности 3 при сравнении уровней интенсивности, когда уровнем отсчета  вл етс  величина зтой компоненты на качественной, или бездефектной, поверхности.

Комбиниру  полученные таким образом данные интенсивности и данные степени депол ризации рассе нного излучени , определ ют качество, при 0 этом требуетс  сравнительно небольша  вычислительна  мощность ЭВМ.

При измерении только интенсивности (например Л или компоненты мин ) получают одинаковые величины измерени  дл  таких дефектов как прель, сучки И синева, вследствие чего требуютс  дополнительные данные дл  подтверждени  выводов. Эти данные получают, например, посредством 0 распознавани  образов, дл  чего требуетс  больша  вычислительна  мощность ЭВМ.

По степени депол ризации качественную древесину, прель и сучки можно отличить друг от друга, а сильный перекос текстуры и сучки попадают в один класс и, например, качественна  древесина, голубизна, обесцвечивание и кора попадают в 0 один класс.

Предлагаемый способ основан на одновременном .использовании компонент интенсивности f«инl «макс и степени депол ризации Р . При 5 этом по сравнению с известными способами , в которых используетс  распознавание образа, в предлагаемом способе потребность в обработке данных и в емкости звпо 01наюа1их устройств намного меньше.

Исследуемый предмет должен быть освещен линейно пол ризованным, обычно относительно монохроматическим , светом или излучением. Поэтому перед источником света следует ставить пол ризатор. Свет лазера - в зависимости от типа лйзера либо естественного пол ризован, либо легко пол ризуетс . Кроме того дл  исследовани  всей поверхности промышленностью вьтускаютс  системы которые можно использовать дл  одно- или двухмерного отклонени . Учитыва - естественное направление перемещение листов фанеры, дл  иссл довани  их поверхности достаточно одномерного отклонени . Наиболее естественно исследовать поверхности пиломатериалов перемещением древесины в продольном направлении.

На фиг. 1 приведена схема уст ройства дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг. 2 - вариант осуществлени  устройства, на фиг. 3 - схема, иллюстрирующа  исследование поверхности пиломатериала V на фиг. 4 и 5 - примеры кривой интенсивности, полученной измерени ми поверхности древесины, соответствуквцей кривой степеш депол ри зации.

В измерительном.устройстве (фиг. 1) пуч света от лазера на правлен на поверхность 2 исследуемого предмета. Направление падающего луча и направление, перпендикул рное поверхности, образзгют угол dC . Часть 3 рассе нного отраженного излучени  проходит через пол ризационный фипьтр 4 на детектор 5 а часть 6 - через пол ризационный

ильтр 7 на детектор 8. Направлени  отраженного излучени  и направление, перпендикул рное поверхности, образу т углы j Углы 9( , ftj t flz предпочтительно равны примерно 15 аксимум при измерении их в направении роста древесины и примерно 50 максимум в направлении, перпеникул рном ему.

Направлени  пропускани  пол ризованных фильтров расположены под углом 90 друг к другу таким образом, что направление пропускани  детектора 8 параллельно плоскости пол ризации плавающего излучени . Сигналы интенсивности и поступают в процессор 9, в котором они преобразуютс  в вид, удобный дл 

определени  качества древесины.

В цругом варианте (фиг. 2) часть 10 отраженного излучени  проходит через призму 11 Волластона, раздел  сь на пол ризационные компоненты

12 и 13, на детекторы 14 и 15, которые измер ют интенсивнЬсти J/mtif ; мохе

Принципиальна  конструкци  приспособлений , предназначенных рд  иссле-. довани  доски, изображена на 4wr. 3. Световой луч 1 при помощи качающегос  отклон ющего зеркала 17 проводитс  по поверхности 18 древесины в поперечном направлении доски по траектории 19. Доску перемегдают в продольном направлении. Излу 1ение, отражаемое от поверхности доски, детектируетс  при помощи средств, изображенных на фиг. 1 или фиг. 2.

Таким образом, предлагае1«ый способ позвол ет упростить измерени  и повысить точность определени  качества древесины.

/4

J /2 Wv Imi

.2

Claims (2)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ДРЕВЕСИНЫ, включающий освещение поверхности древесины монохроматическим линейно поляризованным оптическим излучением, измерение параметров рассеянного излучения и определение качества по результатам измерения, отличающийся тем, что, с целью повы- шения точности, освещение проводят излучением.с плоскостью поляризации параллельной или перпендикулярной направлению роста волокон древесины, измеряют интенсивности компонент и J _МИ)1 рассеянного излучения с плоскостями поляризации, соответственно параллельной и ортогональной плоскости поляризации освещающего излучения, и определяют качество древесины путем сравнения величин J макс 2 мин и рф?«ф™ с соответствующими величинами для бездефектной древесины.

2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что освещение и измерение рассеянного излучения проводят под углом к нормали к поверхности древесины не более 15° при измерении в направлении роста волокон и не более 50° при измерении в ортогональном направлении.

. SU 1170978