CN105806247A - 一种木质板材翘曲的在线检测装置和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木质板材翘曲的在线检测装置，包括工作台、线激光发射器和工业相机，所述的工作台的四周设置有黑色纸板，线激光发射器和工业相机均设置在工作台的上部，且所述的线激光发射器发射到工作台上待检测的木质板材表面的光源经木质板材反射后被工业相机接收，而工业相机同时与一计算机连通。本发明同时公开了其在线检测方法。本发明所述的检测装置和方法与人工检测方法相比，激光在线检测具有效率高，精度高等优点；同时采用三角测距方法进行测量，测量精度提高，实现了工业在线检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测装置和检测方法，尤其是涉及一种木质板材翘曲的在线检测装置和检测方法，属于木材加工制造领域。
背景技术
木材的主要组成部分是纤维素、半纤维素和木素，对周围的水蒸气、水分有充分的亲和性，造就了木材天然的吸湿性能；木材是由细胞组成的生物体，内含许许多多的毛细管，具有可塑性。综上原因，木质板材或木制品会随着周围环境相对湿度的变化而产生干缩和湿胀现象。由于木材是一种非均质的各向异性材料，干缩与湿胀也具有各项异性，置于自然环境中的木质板材会产生翘曲，不同温湿度环境中的木质板材翘曲度不同。
图1-图2为翘曲度测量图。如图1和图2所示：根据国家标准GB/T15036.2-2009实木地板中翘曲度的检验方法：将地板表面向上放置在水平实验台面上，把刀口直尺或钢板尺垂直紧靠地板两长边用塞尺量取最大弦高hmax精确至001mm。最大弦高hmax与地板实测宽度ω之比值为宽度方向翘曲度fω以百分数表示，精确至0.01％。
传统的检测往往由人工来完成，检测者用塞尺或其它量具来确定木板翘曲的最大弦长，根据测量结果，手动计算木质板材翘曲度。工作量大，效率低，受主观测量影响，无法进行在线高效率的检测，难以投入工业量化检测。
发明内容
为了克服现有技术问题，本发明的目的在于提供一种测量速度快、精度高、操作简单的木质板材翘曲的在线检测装置和检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种木质板材翘曲的在线检测装置，其特征在于，包括工作台、线激光发射器和工业相机，所述的工作台的四周设置有黑色纸板，线激光发射器和工业相机均设置在工作台的上部，且所述的线激光发射器发射到工作台上待检测的木质板材表面的光源经木质板材反射后被工业相机接收，而工业相机同时与一计算机连通。
一种木质板材翘曲的在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：线激光发射器向工作台上待检测的木质板材发射线激光，线激光经待检测实的木质板材表面反射后通过工业相机的透镜，然后由位于透镜后部的光传感器接收成像；
S2：所述的光传感器将接收到的光电信号转化为数字信号；
S3：计算机中的数据采集卡收集工业相机的数字信号，并经过计算机的处理软件处理后得到待检测木质板材的翘曲图像轮廓，并将像素单位转化为长度单位，然后利用激光直射三角法得到的最大弦高hmax和被测木质板材上线激光的长度ω，计算得到翘曲度fω。
进一步，在S3步骤中，所述的激光直射三角法为：一束线激光入射到待检测的木质板材的表面，入射角度为90度，待检测的木质板材的表面沿其法线方向有一位移量AB，反射光的侧位移量为A′B′，根据AB和A′B′的关系测得木质板材的表面位移差。
且在S3步骤中，还包括利用标准量块进行标定的步骤，且所述的标定方法为：将厚度每隔0.5mm，从2mm到25mm标准量块放在线激光发射器下进行标定，不同高度的量块，高度方向采样像素值不同，对应数值进行线性回归，得到回归一次函数所述的为测量像素值，为实际高度值，相关系数R＝0.999，宽度方向比率0.139mm/像素。
本发明的有益效果为：本发明所述的检测装置和方法与人工检测方法相比，激光在线检测具有效率高，精度高等优点；同时采用三角测距方法进行测量，测量精度提高，实现了工业在线检测。
附图说明
图1-图2为翘曲度测量图；
图3为工业相机接收线激光的示意图；
图4为激光直射三角法示意图；
图5为高度方向回归直线；
图6-图9为翘曲木质板材1-4的轮廓图像。
图中主要附图标记含义为：
1、线激光发射器2、工业相机3、待检测的木质板材4、木质板材表面弯曲线激光。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细说明本发明。
实施例1：
图3为激光三角测距原理示意图。
如图3所示：木质板材翘曲的在线检测装置，包括工作台、线激光发射器1和工业相机2，所述的工作台的四周设置有黑色纸板，进行挡光处理，使相机接受到的光只有发射的线激光，线激光发射器1和工业相机2均设置在工作台的上部，且所述的线激光发射器1发射到工作台上待检测的木质板材3表面的光源经木质板材反射后被工业相机2接收，而工业相机2同时与一计算机连通。
木质板材翘曲的在线检测方法为：
S1：线激光发射器1向工作台上待检测的木质板材3发射线激光，形成一条线激光的像，该像会随检测木板表面形状而产生相应变化，线激光经待检测实的木质板材3表面反射后通过工业相机2的透镜21，然后由位于透镜21后部的光传感器22接收成像，由于光沿直线传播，通过工业相机2的透镜21，在透镜21后的光传感器22上投射出倒立的实像；
S2：所述的光传感器22将接收到的光电信号转化为数字信号；
S3：计算机中的数据采集卡收集工业相机2的数字信号，并经过计算机的处理软件处理后得到待检测木质板材3的翘曲图像轮廓，并将像素单位转化为长度单位，显示的图像轮廓中，线激光最高与最低点高度差即最大弦高hmax，根据最大弦高hmax和被测木质板材上线激光的长度ω，计算得到翘曲度fω。
上述的激光直射三角法为：一束线激光入射到待检测的木质板材的表面，入射角度为90度，待检测的木质板材3的表面沿其法线方向有一位移量AB，反射光的侧位移量为A′B′，根据AB和A′B′的关系测得木质板材的表面位移差。
图4为激光直射三角法示意图。
如图4所示：设AB＝x，AD＝x′，AO＝L，BO＝L′，A′B′＝y，AD⊥BO
△ABO面积两种计算方法有AD·BO＝AB·AOsin(180°-θ)＝AB·AOsinθ即x′L′＝xLsinθ
在△ABO中，余弦定理有BO2＝AB2+AO2-2AB·AOcos(180°-θ)即L′2＝x2+L2+2xLcosθ
整理得
当光学***横向放大率为β(像距物距之比)时，工业相2的光传感器22接收象点位移量为y＝β·x′
即
若被测位移量x远小于L时，有y≈xβsinθ，高度值与高度方向采样像素值的拟合直线应当过原点，但由于x对于L不可忽略，实际拟合直线可能不过原点，由于式中β和sinθ为可测已知量，可通过图像检测长度直接推导实际长度，计算翘曲值。
上述方法优点是结构尺寸小，工作距离大，安装调试方便，可解决柔软材料及粗糙工件表面形状位置变化的检测难题。
为保证实际检测高度与高度像素值准确相关，测量前，将厚度每隔0.5mm，从2mm到25mm标准量块放在线激光发射器1下进行标定，不同高度的标准量块，高度方向采样像素值不同，对应数值如表1所示。对表1数据进行线性回归，得到回归一次函数如图5所示，相关函数相关系数R＝0.999，相关性非常显著，为测量像素值，为实际高度值，宽度方向比率0.139mm/像素。得到如上关系后根据上述原理检测，选取翘曲程度木板，放在工作台上，让宽度方向通过线激光发射器1；被测木质板材表面的反射光由工业相机2中的光传感器22接收。
表1高度方向采样点标定值
图6-图9为翘曲木质板材1-4的轮廓图像。
如图5-图8所示：根据校准后图像像素与长度的关系，表格数据如表2所示：
表2：
表2中数据结果表示该发明所述装置和方法可实现木质板材翘曲度的在线检测。长度方向翘曲度则将木质板材长度方向通过，其他方法不变。与人工检测方法相比，激光在线检测具有效率高，精度高等优点；同时采用三角测距方法进行测量，测量精度提高，实现了工业在线检测。
本发明按照上述实施例进行了说明应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种木质板材翘曲的在线检测装置，其特征在于，包括工作台、线激光发射器和工业相机，所述的工作台的四周设置有黑色纸板，线激光发射器和工业相机均设置在工作台的上部，且所述的线激光发射器发射到工作台上待检测的木质板材表面的光源经木质板材反射后被工业相机接收，而工业相机同时与一计算机连通。
2.一种木质板材翘曲的在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：线激光发射器向工作台上待检测的木质板材发射线激光，线激光经待检测实的木质板材表面反射后通过工业相机的透镜，然后由位于透镜后部的光传感器接收成像；
S2：所述的光传感器将接收到的光电信号转化为数字信号；
S3：计算机中的数据采集卡收集工业相机的数字信号，并经过计算机的处理软件处理后得到待检测木质板材的翘曲图像轮廓，并将像素单位转化为长度单位，然后利用激光直射三角法得到的最大弦高hmax和被测木质板材上线激光的长度ω，计算得到翘曲度fω。
3.根据权利要求2所述的一种木质板材翘曲的在线检测方法，其特征在于，在S3步骤中，所述的激光直射三角法为：一束线激光入射到待检测的木质板材的表面，入射角度为90度，待检测的木质板材的表面沿其法线方向有一位移量AB，反射光的侧位移量为A′B′，根据AB和A′B′的关系测得木质板材的表面位移差。
4.根据权利要求2所述的一种木质板材翘曲的在线检测方法，其特征在于，在S3步骤中，还包括利用标准量块进行标定的步骤，且所述的标定方法为：将厚度每隔0.5mm，从2mm到25mm标准量块放在线激光发射器下进行标定，不同高度的量块，高度方向采样像素值不同，对应数值进行线性回归，得到回归一次函数所述的为测量像素值，为实际高度值，相关系数R＝0.999，宽度方向比率0.139mm/像素。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160727 |