專利名稱:木材缺陷檢測及選色識別分選設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其中，包括中央控制系統單元和運動執行單元；中央控制系統單元包括工業計算機，圖像采集及輔助系統，信號處理及生成系統；圖像采集及輔助系統包括工業相機、鏡頭、濾波設備、輔助光源設備、圖像捕捉觸發設備及其輔件；信號處理及生成系統，主要包括相應邏輯控制單元及輔助模塊。本實用新型提供的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，能夠自動檢測木質產品表面的缺陷，替代人工分揀缺陷木質產品，具有效率高、節省人工、降低工人勞動強度、工作結果準確率高等優點。
【專利說明】木材缺陷檢測及選色識別分選設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種在木質產品生產及加工過程中先行對木材進行檢測分選的設備，具體為涉及一種木材缺陷檢測及選色識別分選設備。
【背景技術】
[0002]在木質產品的生產及加工過程中，木質產品根據其本身的特性，可以分為缺陷品和正品。缺陷品也稱次品，是指表面存在明顯的結疤及蟲眼等嚴重影響木材后續使用的木質產品；正品是指木表面不存在明顯缺陷木質產品。在當前木材生產及加工領域，缺陷品大部分依靠人工來進行檢測，即通過肉眼觀測木質產品表面判斷是否為缺陷品。人工檢測不但嚴重影響工作效率，而且人在疲勞情況下比較容易出現誤檢及漏檢情況。
[0003]正品表面不存在明顯缺陷也會存在多樣的色彩和紋理，不同木質品種色彩和紋理是不相同的，同一種木質在不同階段其色彩和紋理也是不相同的，而在現實木質產品特別是以木質原色為基本色的產品，如原木家具等，都要求相近的顏色和紋理的木質作為原料來加工產品，而相近顏色和紋理的木質，目前的檢測方法大部分也是依靠工人的肉眼來檢測，也存在工作效率低下，分揀存在大量誤檢和漏檢情況。
[0004]綜上所述，為了解決現有技術中木材缺陷檢測及選色識別分選依靠人工操作存在的上述缺陷，本實用新型提出了一種取代人工操作的木材缺陷檢測及選色識別分選設備。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種木材缺陷檢測及選色識別分選設備，克服了現有技術的缺陷，能取代人工操作對木材進行缺陷檢測、選色識別分選。
[0006]本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其中，包括中央控制系統單元和運動執行單元；
[0007]中央控制系統單元包括工業計算機，圖像采集及輔助系統，信號處理及生成系統；圖像采集及輔助系統包括工業相機、鏡頭、濾波設備、輔助光源設備、圖像捕捉觸發設備及其輔件；信號處理及生成系統，主要包括相應的邏輯控制單元(PLC)及輔助模塊。
[0008]運動執行單元包括木材到位檢測裝置，以及數組氣缸分揀機構、皮帶傳送系統；氣缸分揀機構包括電磁閥、快排閥、繼電器、頂料氣缸和推桿機構；皮帶傳送系統包括傳送皮帶和傳送體；
[0009]上述的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其中，所述傳送體上設有數組安全防護裝置。
[0010]上述的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其中，所述的中央控制系統單元和木材到位檢測裝置處安裝有電控柜和主機外罩，主機外罩設有傳送體通過口，主機外罩處配有液晶顯示器和開關按鈕。
[0011]上述的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其中，所述的傳送體通過口為半圓形。
[0012]本實用新型提供的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，同現有技術相比具有如下的有益效果:
[0013]第一、木材缺陷檢測功能，即當前木材如果存在結疤、蟲眼等明顯影響木材表面質量的缺陷，系統能夠將缺陷完整檢測出來；木材缺陷自主定位功能，即木材表面的具體位置能夠通過本系統準確檢測獲得；缺陷面積統計功能，木材缺陷通常可能不止一處，本系統能夠將所有的缺陷區域面積進行統計分析，如果該面積小于一定閥值，則認為該木材可以通過后續工序進行切除再檢測；木材缺陷切除刀位推薦功能，即如果當木材缺陷面積總和小于一定閥值的時候，可以將木材所在缺陷位置進行切除，從而獲得沒有缺陷的木材正品；木材缺陷在線顯示功能，木材缺陷檢測結果能夠通過顯示終端直觀顯示，供現場操作人員進行判別識別結果。
[0014]第二、顏色紋理分揀功能類:木材顏色分類自定義功能，木材的顏色通常主要分布在紅色到綠色的光譜色帶之間，本系統能夠自主定義顏色的區間范圍和顏色的種類；木材橫縱紋理識別功能，木材在生長的過程中，會自然形成天然紋理，這些紋理表現一定的規則性，有些呈現縱向條紋紋理，有些呈現橫向花紋紋理，本系統能夠很好的檢測木材的天然紋理規則特性；木材紋理深淺識別功能，木材紋理對比度有深有淺，較深的紋理和較淺的紋理能夠通過本系統很好的檢測出來；木材分類分揀推薦功能；木材分類分揀推薦功能可以根據用戶需要，自主推薦相應類別的木材，例如當用戶只需要某種類型的型材時，可以單選該類別木材，提高檢測效率；分揀過程實現在線監控，木材從上傳動帶為起始，到分揀結束，都可以通過顯示裝置，在線監控木材分揀過程；數據庫功能類，工作量統計功能，能夠統計當天，當月任意時期范圍內檢測的木材數量，以及各分揀形成的各類別木材數量；歷史記錄功能，本軟件將所有檢測過的圖像輸出到用戶指定的文件夾，并將檢測結果和檢測時間記錄在圖像下方，所有圖像按照日期分文件夾存儲，方便用于瀏覽。存儲時間依據用戶設定。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型木材缺陷檢測及選色識別分選設備的主視圖；
[0016]圖2為本實用新型木材缺陷檢測及選色識別分選設備的俯視圖；
[0017]圖3為主機的側視圖；
[0018]圖4為本實用新型木材缺陷檢測及選色識別分選設備的系統運轉示意圖；
[0019]圖5為圖像采集及輔助系統的結構示意圖。
[0020]圖中:
[0021]I信號處理及生成系統 2圖像采集及輔助系統3皮帶傳送系統
[0022]4傳送體5傳送皮帶6氣缸分揀機構
[0023]7頂料氣缸8安全防護裝置9主機外罩
[0024]10液晶顯示器11電控柜12傳送體通過口
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0026]請參見附圖，本實用新型提供的裝備主要應用在木質型材檢測生產線上，其能有效的檢測出缺陷品，分別出各類正品。
[0027]木材缺陷檢測及選色識別分選設備包括包括中央控制系統單元和運動執行單元；中央控制系統單元包括工業計算機，圖像采集及輔助系統2，信號處理及生成系統I ;圖像采集及輔助系統2包括工業相機、鏡頭、濾波設備、輔助光源設備、圖像捕捉觸發設備及輔件；信號處理及生成系統I，主要包括相應邏輯控制單元(PLC)及輔助模塊。運動執行單元包括木材到位檢測裝置，以及數組氣缸分揀機構6、皮帶傳送系統3 ;氣缸分揀機構6包括繼電器、電磁閥、快排閥、頂料氣缸和推桿機構；皮帶傳送系統3包括傳送皮帶5和傳送體4。
[0028]另外，傳送體4上設有數組安全防護裝置8，中央控制系統單元和木材到位檢測裝置處設有電控柜11和主機外罩9，主機外罩9設有傳送體通過口 12，主機外罩處配有液晶顯示器10和開關按鈕，傳送體通過口 12為半圓形。
[0029]木材放置在傳送體通過口 12后，通過皮帶傳送系統3帶動，運行到圖像采集及輔助系統2中工業相機視場范圍內，圖像捕捉觸發設備及附件，通常是光電對射傳感器，通過檢測木材經過時產生的上升沿觸發信號，通知工業相機開始采集木材圖像，當木材完全通過圖像捕捉觸發設備及附件時，也會產生一個下降沿觸發信號，通知工業相機采集結束，從而完整采集木材經過的圖像，圖像采集完成后，送至計算機進行分析處理，獲取當前經過的木材所屬分揀類別，正品還是缺陷品，正品是哪類正品，然后根據木材所屬分揀類別，送至邏輯控制單元產生分揀信號，也即產生分揀動作信號，通過氣缸分揀機構6完成分揀，使得當前木材準確歸類到所屬類別。
[0030]木材缺陷檢測及選色識別分選設備的系統運轉，如附圖4所示。
[0031]中央控制單元包括:
[0032]圖像采集及輔助系統2包括:工業相機、采集卡、濾波設備、輔助光源設備、光象捕捉觸發設備；
[0033]圖像處理單元:中央處理計算機，也即工業控制機，邏輯控制單元，顯示終端；
[0034]應用軟件:木材缺陷檢測系統模塊，木材選色系統模塊。
[0035]木材到位檢測裝置:光電傳感器及其附件；
[0036]圖像采集及輔助系統2詳細結構如附圖5所示:
[0037]圖像采集及輔助系統2包括一個工業相機，一個高亮光源，一個觸發開關、一個供電箱及配套的機械安裝輔件、電纜等。工業相機用于采集圖像，光源提供視場照明。光電開關檢測木材到位后，觸發相機采集圖像。供電箱負責對以上器件的供電。現場提供一路220VAC供電，功率為200W。工業相機采集的圖像通過camlink(數字圖像卡)總線傳送到中央處理計算機。
[0038]本實用新型提供的木材缺陷檢測及選色識別分選設備的功能詳細說明如下:
[0039]缺陷檢測功能類:
[0040]一、木材缺陷檢測功能，木材缺陷檢測功能是指當前木材如果存在結疤、蟲眼等明顯影響木材表面質量的缺陷，系統能夠將缺陷完整檢測的功能；
[0041]二、木材缺陷自主定位功能；木材缺陷自主定位功能是指當前缺陷在當前木材表面的具體位置能夠通過本系統準確檢測獲得。
[0042]三、缺陷面積統計功能；木材缺陷通常可能不止一處，本系統能夠將所有的缺陷區域面積進行統計分析，如果該面積小于一定閥值，則認為該木材可以通過后續工序進行切除再檢測。
[0043]四、木材缺陷切除刀位推薦功能；木材缺陷切除刀位推薦功能是指，如果當木材缺陷面積總和小于一定閥值的時候，可以將木材所在缺陷位置進行切除，從而獲得沒有缺陷的木材正品。
[0044]五、木材缺陷在線顯示功能；木材缺陷檢測結果能夠通過顯示終端直觀顯示，供現場操作人員進行判別識別結果。
[0045]顏色紋理分揀功能類:
[0046]一、木材顏色分類自定義功能；木材的顏色通常主要分布在紅色到綠色的光譜色帶之間，本系統能夠自主定義顏色的區間范圍和顏色的種類，通常按照顏色從深到淺的順序進彳T自定義。
[0047]二、木材橫縱紋理識別功能；木材在生長的過程中，會自然形成天然紋理，這些紋理表現一定的規則性，有些呈現縱向條紋紋理，有些呈現橫向花紋紋理，本系統能夠很好的檢測木材的天然紋理規則特性。
[0048]三、木材紋理深淺識別功能；木材紋理對比度有深有淺，較深的紋理和較淺的紋理能夠通過本系統很好的檢測出來。
[0049]四、木材分類分揀推薦功能；木材分類分揀推薦功能可以根據用戶需要，自主推薦相應類別的木材，當用戶只需要某種類型的型材時，可以單選該類別木材，提高檢測效率。
[0050]五、分揀過程在線監控:木材從上傳動帶為起始，到分揀結束，都可以通過顯示裝置，在線監控木材分揀過程。
[0051]六、數據庫功能類:工作量統計功能，能夠統計當天，當月任意時期范圍內檢測的木材數量，以及各分揀形成的各類別木材數量。
[0052]七、歷史記錄功能:本軟件將所有檢測過的圖像輸出到用戶指定的文件夾，并將檢測結果和檢測時間記錄在圖像下方。所有圖像按照日期分文件夾存儲，方便用于瀏覽。存儲時間依據用戶設定。
[0053]其他功能類:
[0054]一、手動修改功能:本系統提供手動修改檢測結果。
[0055]二、異常情況報警功能，當系統出現異常時，可以自動報警。
[0056]本方案的系統架構總結為:采用線陣式工業相機對木材進行掃描，掃描后的圖像由安裝在工控機的數據采集卡進行采集；自主設計的編程軟件對圖像進行處理，處理完畢后將結果及信號通訊至PLC控制器，PLC控制安裝于傳送皮帶5上的頂料氣缸7的動作，將不同顏色、紋理或者缺陷的木材從傳送皮帶5頂出，從而完成對木材的分選。本產品采用工業視覺系統來掃描每一根木材，掃描的結果由數據采集卡完成圖像采集，優化處理程序對每一幅木材圖像進行處理。從以上的工作過程及工作原理來看，本產品完全排除了人為因素對分選結果的影響；工廠唯一需要做的事情就是將機器參數設定完畢，然后啟動機器即可。本產品的進料速度為90m/min，速度高，一臺機器每天8小時能夠處理大約24000延長米的木材；而正常情況每個工人目前分選木材的數量在2000延長米，因而一臺機器能夠替代約12名高強度工作的工人。
[0057]雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本實用新型的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其特征在于:包括中央控制系統單元和運動執行單元； 中央控制系統單元包括工業計算機，圖像采集及輔助系統，信號處理及生成系統；圖像采集及輔助系統包括工業相機、鏡頭、濾波設備、輔助光源設備、圖像捕捉觸發設備及其輔件；信號處理及生成系統，主要包括相應的邏輯控制單元(PLC)及輔助模塊； 運動執行單元包括木材到位檢測裝置，以及數組氣缸分揀機構、皮帶傳送系統；氣缸分揀機構包括電磁閥、快排閥、繼電器、頂料氣缸和推桿機構；皮帶傳送系統包括傳送皮帶和傳送體。2.如權利要求1所述的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其特征在于:所述傳送體上設有數組安全防護裝置。3.如權利要求1所述的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其特征在于:所述的中央控制系統單元和木材到位檢測裝置處設有電控柜和主機外罩，主機外罩設有傳送體通過口，主機外罩處配有液晶顯示器和開關按鈕。4.如權利要求3所述的木材缺陷檢測及選色識別分選設備，其特征在于:所述的傳送體通過口為半圓形。
【文檔編號】B07C5-342GK204269565SQ201420597539
【發明者】曹坤 [申請人]鑄銳(上海)工業自動化有限公司