一种木板材油囊自动检测修复装置及方法

本发明涉及木材加工设备技术领域，特别是涉及一种木板材油囊自动检测修复装置及方法。

背景技术：

松木属于针叶林树种，森林的覆盖量比较高，广泛应用于制作松木家具，尤其在儿童家具中，松木占据了重要地位。松木木材内含松脂和油囊较多，若未有效处理，将对松木家具的日常使用造成不良影响。松木家具放置一段时间后，油囊内的油脂会从油囊内溢出，导致家具油漆表面涨裂，严重时表面发生破损。

现有技术针对松木的松脂和油囊的处理方法，通常是采用高温蒸煮的方法进行脱脂，这类方法能够处理的深度有限，留在木材表面的低粘度松脂仍然较多，处理过程对会对木材的材质造成损伤；对于松脂较为集中的油囊，只能采用挖去局部木材后补上一块无缺陷木块的方法解决，通常称之为“挖补”，挖补由人工完成，过程中存在工作量大、漏检、效率低等问题，不能满足自动化生产和精益生产的要求。基于以上问题，迫切需要提出一种高效的木板材油囊自动检测修复装置及方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种木板材油囊自动检测修复装置及方法，利用机器视觉对松木板材油囊的大小、形状、位置进行分析，生成加工程序，并进行自动修复，具有操作准确、节约成本、自动化程度高、加工效率显著提升的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种木板材油囊自动检测修复装置，包括：装置底座以及在所述装置底座上由前至后依次设置的油囊图像采集装置、油囊铣削装置、修补块压入装置、缝隙填充装置和打磨装置，所述油囊铣削装置、修补块压入装置、缝隙填充装置和打磨装置均设置有三维移动平台、连接板和安装板，所述连接板固定在所述三维移动平台上，所述连接板的末端固定有安装板，所述安装板用来安装操作工具，所述三维移动平台用于带动所述安装板上的操作工具实现x、y、z三个方向上的移动；

所述装置底座上表面设置有传送装置，所述传送装置包括传送带、传送带电机、传送带电机驱动器以及设置在所述传送带两侧的边板；所述传送带与所述传送带电机驱动连接，所述装置底座上设置有主机以及与所述主机电性连接的plc和运动控制器，所述传送带电机通过所述传送带电机驱动器与所述运动控制器电性连接；

所述油囊图像采集装置包括龙门架、图像采集组件和光电传感器，所述龙门架跨设在所述边板上，所述图像采集组件设置在所述龙门架顶部，朝向所述传送带，所述光电传感器位于所述龙门架前部，设置在所述边板上，所述图像采集组件分别与所述主机和所述plc电性连接，所述光电传感器与所述plc电性连接；所述光电传感器用于检测木板材在所述传送带上的位置信号，并将信号通过所述plc传送至所述主机，所述主机向所述图像采集组件发送采集木板材图像指令；

所述油囊铣削装置的所述安装板上设置有铣削机构，所述铣削机构用于对所述木板材上的油囊进行铣削作业；

所述修补块压入装置的所述安装板上螺接有套筒，所述套筒底部设置有橡胶端盖，所述橡胶端盖设置有开孔，所述套筒顶部设置有气缸，所述气缸的控制端与第一电磁阀连接，所述第一电磁阀与所述plc电性连接，所述套筒内部装有修补块，所述修补块用于对所述木板材上的油囊铣削位置进行修补；

所述缝隙填充装置的所述安装板上固定连接有胶水瓶和木粉瓶，所述胶水瓶和木粉瓶的瓶口均设置有输送管，两条所述输送管上均设置有第二电磁阀，两个所述第二电磁阀与所述plc电性连接，所述缝隙填充装置用于对所述修补块和油囊之间的缝隙填充木粉和胶水；

所述打磨装置的所述安装板上设置有打磨机构，所述打磨机构用于对修补后的所述木板材进行打磨。

可选的，所述三维移动平台包括第一龙门架、第二龙门架和第一线轨，所述第一线轨设置在所述边板上，所述第一龙门架和第二龙门架跨过所述传送带，所述第一龙门架与所述边板固定连接，所述第二龙门架与所述第一线轨滑动连接；所述第一龙门架和所述第二龙门架之间设置有同步带，所述第一龙门架顶部设置有第一电机，所述同步带与所述第一电机驱动连接，所述第一电机设置有第一电机驱动器，所述第一电机通过所述第一电机驱动器与所述运动控制器电性连接，所述第一电机用于驱动所述第二龙门架沿所述第一线轨实现x方向上的移动；

所述第二龙门架顶部横梁的右侧面水平安装有第二线轨，所述第二线轨上设置有第一丝杠和第二电机，所述第一丝杠的一端与所述第二电机驱动连接，所述第一丝杠的螺母与所述第二线轨滑动连接；所述第二电机设置有第二电机驱动器，所述第二电机通过所述第二电机驱动器与所述运动控制器电性连接，所述第二电机用于驱动所述第一丝杠的螺母沿所述第二线轨实现y方向上的移动；

所述第一丝杠的螺母上竖直安装有第三线轨，所述第三线轨上设置有第二丝杠和第三电机，所述第二丝杠的一端与所述第三电机驱动连接，所述第二丝杠的螺母与所述第三线轨滑动连接；所述第三电机设置有第三电机驱动器，所述第三电机通过所述第三电机驱动器与所述运动控制器电性连接，所述第三电机用于驱动所述第二丝杠的螺母沿所述第三线轨实现z方向上的移动，所述第二丝杠的螺母上固定有所述连接板。

可选的，所述套筒为两个，在所述修补块压入装置的所述安装板上前后设置，两个所述套筒分别装有条形修补块和圆形修补块。

可选的，所述图像采集组件包括相机、镜头和光源，所述镜头安装在所述相机上，所述相机设置在所述油囊图像采集装置的龙门架的顶部，所述光源设置在所述相机的一侧，所述相机与所述主机电性连接，所述光源与所述plc电性连接。

可选的，所述光源为led环形光源。

可选的，所述铣削机构包括第四电机、第四电机驱动器和铣刀，所述铣刀与所述第四电机驱动连接，所述第四电机通过所述第四电机驱动器与所述运动控制器电性连接。

可选的，所述打磨机构包括第五电机、第五电机驱动器和砂轮，所述砂轮与所述第五电机驱动连接，所述第五电机通过所述第五电机驱动器与所述运动控制器电性连接。

本发明还提供了一种木板材油囊自动检测修复方法，应用于上述木板材油囊自动检测修复装置，所述方法包括以下步骤：

s1，木板材通过传送带运动到油囊图像采集工位，由油囊图像采集装置中的光电传感器将木板材到达信号传送给plc，主机与plc通讯接收到该信号后，向相机下达抓拍图像指令，并将图像信息传回主机；

s2，主机接收到图像后，由图像处理程序对图像进行分析，通过均值滤波等前处理淡化消除板材木纹、光线噪声的影响，再通过灰度值进行特征分析，检测是否含有油囊，或者用运行训练好的神经网络、机器学习模型或固化的深度学习模型进行识别；

s3，判断木板材是否有油囊，如果是，转至步骤s4，如果否，返回步骤s1；

s4，进一步识别油囊的形状、大小和位置，用区域的圆度、椭圆度和矩形度来表征油囊是趋于圆形还是趋于方形，用区域的面积表征油囊的大小，用区域的中心位置表征油囊的实际位置，生成加工方案及加工程序，顺次发送至油囊铣削工位、修补块压入工位、缝隙填充工位和打磨工位；

s5,判断油囊的形状是趋于圆形还是方形，如果趋于圆形，转至步骤s6，如果趋于方形，转至步骤s7；

s6，主机控制传送带将木板材传送到铣削工位，按照接收到的加工程序进行油囊铣削加工，铣削成圆腔，传送至修补块压入工位压入圆形修补块，并转至步骤s8；

s7，主机控制传送带将木板材传送到铣削工位，按照接收到的加工程序进行油囊铣削加工，铣削成矩形腔，传送至修补块压入工位压入条形修补块，并转至步骤s8；

s8，主机控制传送带将木板材传送到缝隙填充工位，首先在修补块周围喷洒木粉，然后涂上胶水；

s9，主机控制传送带将木板材传送到打磨工位，控制打磨砂轮进行打磨，使木板材表面平整；

s10,结束。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的木板材油囊自动检测修复装置及方法，通过采集木板材的图像信息，利用机器视觉对松木板材油囊的大小、形状、位置进行分析，提取特征，生成加工程序，并进行自动修复，实现了对木板材油囊在生产线上识别、修复过程的自动化，降低了人工识别过程中的误判，并减轻了加工过程中的劳动强度，能够有效降低生产成本，提高加工效率。本发明提供的木板材油囊自动检测修复装置及方法具有操作准确、节约成本、自动化程度高、加工效率显著提升的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明木板材油囊自动检测修复装置的结构示意图；

图2为本发明木板材油囊自动检测修复装置的三维移动平台的结构示意图；

图3为本发明木板材油囊自动检测修复装置的加工过程示意图；

图4为本发明木板材油囊自动检测修复方法的工作流程图；

附图标记说明：1、装置底座；2、油囊图像采集装置；3、油囊铣削装置；4、修补块压入装置；5、缝隙填充装置；6、打磨装置；101、传送带；102、传送带电机；103、边板；104、传送带电机驱动器；105、主机；106、plc；107、运动控制器；201、相机；202、镜头；203、光源；204、光电传感器；301、第一龙门架；302、第二龙门架；303、第一线轨；304、同步带；305、第一电机；306、第一电机驱动器；307、第一丝杠；308、第二电机；309、第二电机驱动器；310、第二线轨；311、第二丝杠；312、第三电机；313、第三电机驱动器；314、第三线轨；315、第四电机；316、第四电机驱动器；317、铣刀；318、连接板；319、安装板；401、套筒；402、气缸；501、胶水瓶；502、木粉瓶；503、输送管；504、第二电磁阀；601、第五电机；602、第五电机驱动器；603、砂轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种木板材油囊自动检测修复装置及方法，利用机器视觉对松木板材油囊的大小、形状、位置进行分析，生成加工程序，并进行自动修复，具有操作准确、节约成本、自动化程度高、加工效率显著提升的特点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的木板材油囊自动检测修复装置，采用机器视觉技术，利用图像传感器采集木板材表面图像，传入计算机，利用自编的程序进行图像处理，分析板材表面有无油囊，并得到油囊形状、面积和位置信息，然后根据上述信息，进行自动挖补；如图1至图2所示，具体包括：装置底座1以及在所述装置底座1上由前至后依次设置的油囊图像采集装置2、油囊铣削装置3、修补块压入装置4、缝隙填充装置5和打磨装置6，所述油囊铣削装置3、修补块压入装置4、缝隙填充装置5和打磨装置6均设置有三维移动平台、连接板318和安装板319，所述安装板319用来安装操作工具，所述三维移动平台用于带动所述安装板319上的操作工具实现x、y、z三个方向上的移动；

所述三维移动平台包括第一龙门架301、第二龙门架302和第一线轨303，所述第一线轨303设置在边板103上，所述第一龙门架301和第二龙门架302跨过所述传送带101，所述第一龙门架301与所述边板103固定连接，所述第二龙门架302与所述第一线轨303滑动连接；所述第一龙门架301和所述第二龙门架之间设置有同步带304，所述第一龙门架301顶部设置有第一电机305，所述同步带304与所述第一电机305驱动连接，所述第一电机305设置有第一电机驱动器306，所述第一电机305通过所述第一电机驱动器306与所述运动控制器107电性连接，所述第一电机305用于驱动所述第二龙门架302沿所述第一线轨303实现x方向上的移动；所述第二龙门架302顶部横梁的右侧面水平设置有第二线轨310，所述第二线轨310上安装有第一丝杠307和第二电机308，所述第一丝杠307的一端与所述第二电机308驱动连接，所述第一丝杠307的螺母与所述第二线轨310滑动连接，所述第二电机308设置有第二电机驱动器309，所述第二电机308通过所述第二电机驱动器309与所述运动控制器107电性连接，所述第二电机308用于驱动所述第一丝杠307的螺母沿所述第二线轨310实现y方向上的移动；所述第一丝杠307的螺母上竖直设置有第三线轨314，所述第三线轨314上安装有第二丝杠311和第三电机312，所述第二丝杠311的一端与所述第三电机312驱动连接，所述第二丝杠311的螺母与所述第三线轨314滑动连接，所述第三电机312设置有第三电机驱动器313，所述第三电机312通过所述第三电机驱动器313与所述运动控制器107电性连接，所述第三电机312用于驱动所述第二丝杠311的螺母沿所述第三线轨314实现z方向上的移动，所述第二丝杠311的螺母上固定有连接板318，所述连接板318的末端固定有安装板319；

所述装置底座1上表面设置有传送装置，所述传送装置包括传送带101、传送带电机102、传送带电机驱动器104以及设置在所述传送带101两侧的边板103，所述传送带101与所述传送带电机102驱动连接，所述装置底座1上设置有主机105以及与所述主机105电性连接的plc106和运动控制器107，所述传送带电机102通过所述传送带电机驱动器104与所述运动控制器107电性连接；

所述油囊图像采集装置包括龙门架、图像采集组件和光电传感器204，所述龙门架跨设在所述边板103上，所述图像采集组件设置在所述龙门架顶部，朝向所述传送带101，所述图像采集组件包括相机201、镜头202和光源203，所述镜头202安装在所述相机201上，所述相机201设置在所述油囊图像采集装置的龙门架的顶部，所述光源203设置在所述相机201的一侧，所述相机201与所述主机105电性连接，所述光源203与所述plc106电性连接，所述光源203为led环形光源203；所述光电传感器204位于所述龙门架前部，设置在所述边板103上，所述光电传感器204与所述plc电性连接；所述光电传感器204用于检测木板材在所述传送带101上的位置信号，并将信号通过所述plc106传送至所述主机105，所述主机105向所述相机201发送指令，采集木板材表面的图像；所述主机105通过自编的一套应用软件程序通过图像处理、神经网络、机器学习或固化的深度学习模型对图像进行识别，并将木板材油囊的大小、形状、位置进行分析，生成加工程序，并控制装置进行自动修复；

所述油囊铣削装置的所述安装板319上设置有铣削机构，所述铣削机构用于对所述木板材上的油囊进行铣削作业；所述铣削机构包括第四电机315、第四电机驱动器316和铣刀317，所述铣刀317与所述第四电机315驱动连接，所述第四电机315通过所述第四电机驱动器316与所述运动控制器107电性连接；

所述修补块压入装置的所述安装板319上螺接有套筒401，所述套筒401底部设置有橡胶端盖，所述橡胶端盖设置有开孔，所述套筒401顶部设置有气缸402，所述气缸402的控制端与第一电磁阀连接，所述第一电磁阀与所述plc106电性连接，所述套筒401内部装有修补块，所述修补块用于对所述木板材上的油囊铣削位置进行修补；所述套筒401为两个，在所述修补块压入装置的所述安装板319上前后设置，两个所述套筒401分别装有条形修补块和圆形修补块；

所述缝隙填充装置的所述安装板319上固定连接有胶水瓶501和木粉瓶502，所述胶水瓶501和木粉瓶502的瓶口均设置有输送管503，两条所述输送管503上均设置有第二电磁阀504，两个所述第二电磁阀504与所述plc106电性连接，所述缝隙填充装置用于对所述修补块和油囊之间的缝隙填充木粉和胶水；当所述第二电磁阀504打开时，木粉和胶水能沿所述输送管503掉落；

所述打磨装置的所述安装板319上设置有打磨机构，所述打磨机构用于对修补后的所述木板材进行打磨；所述打磨机构包括第五电机601、第五电机驱动器602和砂轮603，所述砂轮603与所述第五电机601驱动连接，所述第五电机601通过所述第五电机驱动器602与所述运动控制器107电性连接；

本发明还包括一种木板材油囊自动检测修复方法，所述方法包括以下步骤：

s1，木板材通过传送带运动到油囊图像采集工位，由油囊图像采集装置中的光电传感器将木板材到达信号传送给plc，主机与plc通讯接收到该信号后，向相机下达抓拍图像指令，并将图像信息传回主机；

s2，主机接收到图像后，由图像处理程序对图像进行分析，通过均值滤波等前处理淡化消除板材木纹、光线噪声的影响，再通过灰度值进行特征分析，检测是否含有油囊，或者用运行训练好的神经网络、机器学习模型或固化的深度学习模型进行识别；

s3，判断木板材是否有油囊，如果是，转至步骤s4，如果否，返回步骤s1；

s4，进一步识别油囊的形状、大小和位置，用区域的圆度、椭圆度和矩形度来表征油囊是趋于圆形还是趋于方形，用区域的面积表征油囊的大小，用区域的中心位置表征油囊的实际位置，生成加工方案及加工程序，顺次发送至油囊铣削工位、修补块压入工位、缝隙填充工位和打磨工位；

s5,判断油囊的形状是趋于圆形还是方形，如果趋于圆形，转至步骤s6，如果趋于方形，转至步骤s7；

s6，主机控制传送带将木板材传送到铣削工位，按照接收到的加工程序进行油囊铣削加工，铣削成圆腔，传送至修补块压入工位压入圆形修补块，并转至步骤s8；

s7，主机控制传送带将木板材传送到铣削工位，按照接收到的加工程序进行油囊铣削加工，铣削成矩形腔，传送至修补块压入工位压入条形修补块，并转至步骤s8；

s8，主机控制传送带将木板材传送到缝隙填充工位，首先在修补块周围喷洒木粉，然后涂上胶水；

s9，主机控制传送带将木板材传送到打磨工位，控制打磨砂轮进行打磨，使木板材表面平整；

s10,结束。

本发明提供的木板材油囊自动检测修复装置及方法，通过油囊图像采集装置2采集木板材表面图像，并传送到主机进行图像处理和特征分析，识别出油囊区域的形状、大小和位置，通过油囊的形状、大小和位置确定修复工艺，并生成加工程序，通过加工程序驱动设备进行木材修补。

本发明提供的木板材油囊自动检测修复装置及方法，通过采集木板材的图像信息，通过采集木板材的图像信息，利用机器视觉对松木板材油囊的大小、形状、位置进行分析，提取特征，生成加工程序，并进行自动修复，实现了对木板材油囊在生产线上识别、修复过程的自动化，降低了人工识别过程中的误判，并减轻了加工过程中的劳动强度，能够有效降低生产成本，提高加工效率。本发明提供的木板材油囊自动检测修复装置及方法具有操作准确、节约成本、自动化程度高、加工效率显著提升的特点。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。