一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，包括：主机系统、传送体、传送皮带，传送皮带相对主机系统的右侧为主机进料区，左侧为主机出料区，其特征在于：主机进料区端设置有进料输送机，主机出料区端设置有分选气缸，待检测木材通过进料输送机输送到传送皮带上的主机进料区端，传送皮带将待检测木材输送到主机系统内，并穿过主机系统输送到主机出料区端，分选气缸将主机分选的不同等级、不同体积、不同颜色纹理的木材推送到不同的出料输送机上，然后由出料输送机传送到横向传输皮带上，由横向传输皮带传送到下道工序，本设备降低了企业的人工成本，提升管理水平、并节省生产场地；提升企业最终生产的产品质量，加大企业在市场中的竞争力。
【专利说明】一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备
【技术领域】
[0001]本实用新型专利涉及一种木材检测设备，尤其涉及一种针对木材的等级、体积、颜色纹理进行机械化智能检测的设备。
【背景技术】
[0002]木材是一种广泛应用的材料，其在结构工程、家具、集成材、地板、橱柜、装饰工程等方面中的用量很大，木材在古建筑和现代建筑中都得到了广泛应用而且历来被广泛用于建筑室内装修与装饰，由于木材分为径切材和旋切材，表现在木材的表面则可形象地成为“直纹”和“花纹”，同时不同的纹理下木材又存在不同的颜色，因而在木制品生产过程中，为了提高最终产品的品质，则需要人工对这些不同的纹理以及不同纹理下的颜色进行识别并区分，这样的工作量很大而且人眼容易疲劳；虽然投入了大量的人力、物力，得到的效果却不明显。
[0003]另外，由于木材在后期具体加工过程中需要对每一块板材进行“量体裁衣”，就需要在加工这块板材之前知道这块板材的材积，同时由于现在木材成本越来越高，其宽度和厚度之间在1.5?2mm的差别就需要对应不同加工要求；而这种精度一般仅靠工人用游标卡尺去量，不确定因素太多，误差非常大，而且产能也非常低。
[0004]现有技术完全是依靠人工的方式对木材表面的等级(缺陷、裂纹、腐朽、蓝变等)、材积、纹理等进行识别归类。由于人工在处理时容易疲劳，个人主观因素大，而且不同工人主观上认定的标准又不一样，所以目前的加工方式存在浪费人工、分选效果差，最终导致企业成本上升而产品品质又无法有效提升的弊端。
[0005]随着技术的发展，现在工业视觉处理已经成为工业自动化中不可或缺的一部分内容，木材加工企业是劳动密集型企业，劳动需求量很大，现社会中人工劳动成本越来越高，大部分企业都在寻求节省人工的机械设备；以求降低人工成本的同时减少由于人为的主观因素导致的产品质量下降、质量控制不稳定的现象。同时，木材加工企业又面临另外一个挑战，那就是虽然木材是一种再生资源，但树木的生长周期决定了木材也是一种不能在短时间大量供应的原材料。因而，木材原材料的成本也在逐年上涨，如果木制品加工企业在生产中没有统计好出材率，没有控制好板材的质量，就会影响企业的最终利润。因此，无论从节省人工还是节省木材或便于统计的角度考量，都迫切需要一种机械设备来解决木制品加工企业所面临的各种问题。
实用新型内容
[0006]在上述情况的基础上，本实用新型的目的是要提供一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，该设备可识别并区分木材表面的等级情况；如木材表面的节疤、裂纹、腐朽、蓝变等等级问题，降低了木材加工企业由于工人疏忽等主观因素导致的产品质量下降，从而降低产品的等级的弊端；同时该设备可识别并区分木材表面的纹理和颜色；识别并区分木材的材积，也即识别出每一根进料板材的长度、宽度和厚度。本产品创造性地将这木材的等级、颜色纹理、材积整合在一起处理，一方面大大降低了工厂的投资；另一方面减少了生产的工序、加工的环节，同时也节省了场地。本产品能够大幅减少木制品加工企业的用工数量，降低劳动成本，提高生产效率，避免了人为因素的影响，产品等级分类明确，整体上提升了企业的产品质量。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0008]一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，包括:主机系统、传送体、传送皮带,传送体穿过主机系统的主机传送孔，传送皮带设置在传送体上，传送皮带相对主机系统的右侧为主机进料区，左侧为主机出料区，其特征在于:所述的主机进料区端设置有进料输送机，主机出料区端设置有若干分选气缸，每个分选气缸对应支出一个出料输送机，每个出料输送机对应连接一个横向传输皮带。所述的待检测木材通过进料输送机输送到传送皮带上的主机进料区端，传送皮带将待检测木材输送到主机系统内，并穿过主机系统输送到主机出料区端，分选气缸将主机分选的不同等级已分选木材推送到不同的出料输送机上，然后由出料输送机传送到横向传输皮带上，由横向传输皮带传送到下道工序。
[0009]更进一步的，所述的主机系统包括电控柜、液晶显示器、开关按钮、主机传送孔和主机内部系统,其中，主机内部系统包括图像采集卡、工业电脑、线扫描工业相机和超声波传感器，所述的线扫描工业相机通过图像采集卡连接到工业电脑上，超声波传感器连接到工业电脑上，工业电脑连接到电控柜上。
[0010]更进一步的，所述的分选气缸为两个或两个以上，且出料输送机的数量与分选气缸的数量一致。所述的分选气缸上连接有顶块，顶块可在分选气缸带动下沿出料输送机方向来回运动。
[0011]所述的传送皮带由变频电机驱动，用户可以根据自己的生产状况调整传送皮带的传送速度。
[0012]待检测的物料由进料输送机输送至本设备的主机进料区，木材一根一根落入主机进料区；在传动皮带带动下，向主机系统方向移动，木材由主机进料区进入主机系统后，被线扫描工业相机扫描，图像采集卡采集，被超声波传感器识别，然后被工业电脑识别分类，并通过工业电脑将这些结果输送至主机系统电控柜内部的中央处理区。电控柜的中央处理区提前设定好分选气缸动作范围值，当检测后的主机出料区的木材等级、颜色纹理以及材积所得到的结果在某个范围值，且传送皮带将该范围值的木材传输到该范围值分选气缸处时，分选气缸动作，分选气缸将主机分选的不同等级、不同体积、不同颜色纹理的木材推送到不同的出料输送机上，输送机再将已分选木材分送到横向传输皮带上，然后再传至下道工序，完成自动分类动作。
[0013]更详尽的解释为，检测木材的颜色是通过线扫描工业相机的视觉成像系统来处理，所谓视觉成像系统是基于HSV颜色空间对木材颜色进行处理和分割，H代表色相、S代表饱和度、V代表亮度。线扫描工业相机具有仿生人类双眼功能，对木材进行拍照成像，形成以像素为单位的图像。其对木材表面的颜色获取、处理完成后，处理结果直接传输至主机系统中电控柜的中央控制器中，电控柜得到处理该结果后将指令传送至分选气缸；木材的等级分析是通过超声波传感器将木材的等级信息进行收集，然后将结果传输至电控柜的中央控制器上进行分析，分析结果也被传输至分选气缸，根据结果控制气缸的运行与否。通过线扫描工业相机的视觉成像系统来处理木材的长、宽、高；客户可以自行设定宽度、长度与厚度范围，根据客户设定的范围进行分选。
[0014]另外，本设备具有人性化的人机互动界面，在主机上装有液晶显示器，能够统计每天加工的产量；自动存储每一批板材的加工信息并进行综合分析,如对每一批加工板材进行等级分析，使工厂得到采购原材料的决策报告，如某一批板材低等级率为10%，而另外一批为15%;也可以让使用者自行定义不同木材的颜色、缺陷、等级；也可以通过程序控制，外接打印机，可以将统计报告打印出来，帮助企业决策。该液晶显示器旁边设置有开关按钮，便于操作，整个输送体、输送皮带直接与外罩相固定，更加牢靠，横向输送皮带的长度可根据客户的场地自由调整。本检测设备分类效率高，检测后分类的木材的分类范围可靠，所使用的人工少。
[0015]本设备利用三维成像的方式，模拟出产品的立体结构，通过检测每一根板材的立体结构来获知该木材的材积，从而能够对长度、宽度和厚度在1.5?2mm的偏差进行识别并区分。将本设备应用于木制品加工企业，能够高速、准确识别木材表面的等级信息、颜色纹理信息、体积等信息，并能够依据已经设定好的基准范围完成分选。在生产作业中，本设备够将这些信息进行分类统计，并支持打印输出形成决策报告，帮助企业进行生产、采购等环节的决策。使用本设备能够大幅降低备料阶段所使用的人工数量，降低企业的人工成本；减少生产中的各项环节，提升管理水平、并节省生产场地；提升企业最终生产的产品质量，力口大企业在市场中的竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的主视图。
[0017]图2为本实用新型的俯视图。
[0018]图3为本实用新型中主机系统内部结构原理图。
[0019]图4为主机系统的侧面视图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。
[0021]如图1、2、3、4所示，一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，包括:主机系统1、传送体9、传送皮带8，传送体9穿过主机系统I的主机传送孔104，传送皮带8设置在传送体9上，传送皮带8相对主机系统I的右侧为主机进料区2，左侧为主机出料区3，其特征在于:所述的主机进料区2端设置有进料输送机201，主机出料区3端设置有若干分选气缸6，每个分选气缸6对应支出一个出料输送机301,每个出料输送机301对应连接一个横向传输皮带7。所述的主机系统I包括电控柜101、液晶显示器102、开关按钮103、主机传送孔104和主机内部系统，其中，主机内部系统包括图像采集卡110、工业电脑111、线扫描工业相机115和超声波传感器113，所述的线扫描工业相机115通过图像采集卡110连接到工业电脑111上，超声波传感器113连接到工业电脑111上，工业电脑111连接到电控柜101上。
[0022]所述的分选气缸6为两个或两个以上，且出料输送机301的数量与分选气缸6的数量一致；分选气缸6上连接有顶块601，顶块601可在分选气缸6带动下沿出料输送机301方向来回运动；传送皮带8由变频电机驱动,传送速度可调。
[0023]例如，具体工作时，启动电控柜101，进料输送机201将其上放置的待检测木材4向传送皮带8方向传送，木材一根一根落入主机进料区2 ;设置传送皮带8的速度为90米/分钟?120米/分钟，那么前后两根木材进入主机进料区2的时间相隔约I秒，则两根木材的间距就拉开约为1.5米；这保证了线扫描工业相机115的工业视觉采集、处理以及超声波传感器113超声波的扫描有足够的周期及响应时间。
[0024]待检测木材4在传动皮带8带动下，向主机系统I方向移动，木材由主机进料区2进入主机系统I的主机传送孔104后,在外部光源116的配合下,被线扫描工业相机115扫描，图像采集卡110采集，被超声波传感器113识别，然后被工业电脑111识别分类，并通过工业电脑111将这些结果输送至主机系统I电控柜101内部的中央处理区。电控柜101的中央处理区提前设定好分选气缸6的动作范围值，检测后的木材接着输送到主机出料区3上，当检测后的主机出料区3的木材等级、颜色纹理以及材积所得到的结果在某个范围值，且传送皮带将该范围值的木材传输到该范围值分选气缸6处时，分选气缸6动作，通过顶块601将该木材推到对应的出料输送机301上,输送机再将已分选木材5分送到横向传输皮带7上，然后再传至下道工序，完成自动分类动作。
[0025]其中，通过线扫描工业相机115的视觉成像系统来处理木材的长、宽、高；客户可以自行设定宽度、长度与厚度范围，根据客户设定的范围进行分选；如长度范围X宽度范围X厚度范围，客户设定5个范围如下:
[0026](450mm ?460mmX42mm ?45mmX16mm ?18mm),
[0027](460mm ?470mmX46mm ?48mmX18mm ?20mm),
[0028](470mm ?490mmX50mm ?52mmX20mm ?22mm),
[0029](490mm ?510mmX52mm ?54mmX22mm ?24mm),
[0030](510mm ?530mmX54mm ?56mmX24mm ?26mm);
[0031]则测量木材的长、宽、厚结果属于哪个范围，则该木材就会被设定好的分选气缸6的顶块601顶出，进而分选出来。
[0032]木材表面的纹理、颜色、缺陷等信息由线扫描工业相机115扫描后将结果存储在图像采集卡110中，图像采集卡110中的信息被传输至工业电脑111 ;而超声波传感器113主要识别木材表面的裂纹、材积等信息，将识别的结果传输至工业电脑111中。
[0033]本产品能够同时识别并区分木材的等级、颜色纹理以及体积；本产品依据工业视觉处理的原理，应用HSV颜色处理的方法，选用线扫描工业相机115、数据采集卡110、超声波传感器113等对木材进行三个方面的识别，然后将识别的结果输送至本产品电控柜101中的中央处理器，中央处理器依照识别的结果控制分选气缸6，将不同等级、不同颜色纹理、不同材积的木材分选出来。而且基于工业视觉控制以及超声波的扫描周期，可以将进料速度设定在90米/分钟?120米/分钟。
【权利要求】
1.一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，包括:主机系统(I)、传送体(9)、传送皮带(8)，传送体(9)穿过主机系统(I)的主机传送孔(104)，传送皮带(8)设置在传送体(9)上，传送皮带(8)相对主机系统(I)的右侧为主机进料区(2)，左侧为主机出料区(3)，其特征在于:所述的主机进料区(2)端设置有进料输送机(201)，主机出料区(3)端设置有若干分选气缸(6),每个分选气缸(6)对应支出一个出料输送机(301),每个出料输送机(301)对应连接一个横向传输皮带(7)。
2.根据权利要求1所述的一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，其特征在于:所述的主机系统(I)包括电控柜(101)、液晶显示器(102)、开关按钮(103)、主机传送孔(104)和主机内部系统，其中，主机内部系统包括图像采集卡(110)、工业电脑(111)、线扫描工业相机(115)和超声波传感器(113)，所述的线扫描工业相机(115)通过图像采集卡(110)连接到工业电脑(111)上，超声波传感器(113)连接到工业电脑(111)上，工业电脑(111)连接到电控柜(101)上。
3.根据权利要求1所述的一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，其特征在于:所述的分选气缸出)为两个或两个以上，且出料输送机(301)的数量与分选气缸￠)的数量一致。
4.根据权利要求1或3所述的一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，其特征在于:所述的分选气缸(6)上连接有顶块￠01)，顶块(601)可在分选气缸(6)带动下沿出料输送机(301)方向来回运动。
5.根据权利要求1所述的一种木材等级、体积和颜色纹理检测设备，其特征在于:所述的传送皮带(8)由变频电机驱动，传送速度可调。
【文档编号】G06T7/40GK204177410SQ201420250882
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】曹坤 申请人:曹坤