CN203869671U - 一种木材外形轮廓检测装置 - Google Patents

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孙朝云
赵海伟
包静
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刘玉娥
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Abstract

本实用新型公开了一种木材外形轮廓图像采集装置，包括长方体桁架、计算机、UPS供电***，长方体桁架上安装有步进电机、旋转编码器、控制线路板、丝杆、四个滑轨和两个支撑杆，其中，两个支撑杆对称安装在长方体桁架底部，支撑杆用于将木材水平固定在长方体桁架的中部；四个滑轨分别安装在长方体桁架上且四个滑轨均平行于木材的长度方向；四个滑轨到木材的中心线的垂直连线的夹角为45°；本实用新型通过四个采集支架的滑动设计，能够实现木材外形的全方位图像的不间断采集，采集出来的图像能够方便应用于得到木材外形的三维图像，测量精度可达到亚像素级别。

Description

一种木材外形轮廓检测装置
技术领域
本实用新型属于检测木材的技术领域，是一种木材外形轮廓检测装置。该装置利用激光三角法来测量木材的外形轮廓。
背景技术
在我国的制材行业中，多数大型制材厂在对木材进行加工前，都要对木材的外形轮廓进行检测，以达到优化下锯的目的，从而大大提高木材的利用率。随着森林资源的减少和木制品市场需求的增加，合理的利用木材资源就显得尤为重要。应用木材外形轮廓检测技术，提高木材的出材率，是目前我国制材企业发展的必由之路。目前，木材外形轮廓的检测技术主要有人工、机械、光电和摄像等方法。人工检测方法工作量大、效率低，而且测量精度受检测员主观因素影响较大，已不符合当前社会发展进程中对高效率、高精度的要求。机械、光电和摄像等方法在实际的应用中，要求由技术水平较高、操作熟练的技术人员来完成，不仅如此，采用这些方法也较难放映出木材的实际形状。因此，综合考虑到生产成本，生产条件和生产环境的要求，有必要提出一种新的木材外形轮廓检测方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种木材外形轮廓图像采集装置，该装置设计合理、检测精度高、操作简单灵活。
本实用新型采用如下的技术方案：
一种木材外形轮廓图像采集装置，包括长方体桁架、计算机、UPS供电***，其中，所述长方体桁架上安装有步进电机、旋转编码器、控制线路板、丝杆、四个滑轨和两个支撑杆，其中，两个支撑杆对称安装在长方体桁架底部，支撑杆用于将木材水平固定在长方体桁架的中部；四个滑轨分别安装在长方体桁架上且四个滑轨均平行于木材的长度方向；四个滑轨到木材的中心线的垂直连线的夹角为45°；
四个滑轨上的相同位置均安装有一个图像采集支架，且该四个图像采集支架连接为一个整体后与丝杆连接；每个支架上安装有一个线形激光器、一个发射透镜、一个CCD相机和一个接收透镜，支架底部通过套环与滑轨相连。
步进电机连接控制线路板和丝杆；计算机、旋转编码器、线性激光器、CCD相机、步进电机和控制线路板都与UPS供电***相连接。旋转编码器6、CCD相机和控制线路板都与计算机相连接。旋转编码器安装在丝杆的旋转轴上。
本实用新型还包括如下其他技术特征：
所述线形激光器的光线正对木材的侧面，发射透镜位于线形激光器的光线上且其法线方向与光线行进方向垂直； CCD相机正对接收透镜且线性激光器发出的光线达到木材表面反射后，经接收透镜到达CCD相机的镜头，四个线形激光器发射的光线均匀覆盖木材一周的表面。
每个所述支架上的接收透镜和发射透镜的法线的夹角θ取35°～50°；
所述线形激光器距离木材表面的距离为40～50厘米。
CCD相机均为面阵相机。
线形激光器为红外线阵一字激光器。
旋转编码器为E6B2-CWZ6C系列编码器。
本实用新型的装置通过四个采集支架的滑动设计，能够实现木材外形的全方位图像的不间断采集，采集出来的图像能够方便应用于得到木材外形的三维图像，测量精度可达到亚像素级别。本实用新型具有测量效率高、测量准确度高、精度高的优点。
附图说明
图1是本实用新型的装置的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是激光三角法测量原理图。
图中的标记表示：1、计算机，2、UPS供电***，3、***组架，4、滑动支架，5、步进机，6、旋转编码器，7、控制线路板，8、丝杆，9、滑轨，10、套环，11、支撑杆，12、木材，13、侧视图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例的木材外形轮廓图像采集装置，包括长方体桁架3、计算机1、UPS供电***2，其中，所述长方体桁架3上安装有步进电机5、旋转编码器6、控制线路板7、丝杆8、四个滑轨9和两个支撑杆11，其中，两个支撑杆11对称安装在长方体桁架3底部，支撑杆11用于将木材12水平固定在长方体桁架3的中部；四个滑轨9分别安装在长方体桁架3上，且四个滑轨9均平行于木材12的长度方向；四个滑轨9到木材12的中心线的垂直连线的夹角为45°；
四个滑轨9上的相同位置均安装有一个图像采集支架4，且该四个图像采集支架4连接为一个整体后与丝杆8连接；如图3所示，每个支架4上安装有一个线形激光器、一个发射透镜、一个CCD相机和一个接收透镜，支架4底部通过套环10与滑轨相连。线形激光器的光线正对木材12的侧面，发射透镜位于线形激光器的光线上且其法线方向与光线行进方向垂直；接收透镜和发射透镜的法线的夹角θ取35°～50°；CCD相机正对接收透镜且线性激光器发出的光线达到木材12表面反射后，经接收透镜到达CCD相机的镜头；所述激光器距离木材12表面的距离为40～50厘米。四个线形激光器发射的光线均匀覆盖木材12一周的表面。
步进电机5连接控制线路板7和丝杆8；计算机1、旋转编码器6、线性激光器、CCD相机、步进电机和控制线路板7都与UPS供电***2相连接。旋转编码器6、CCD相机和控制线路板7都与计算机1相连接。旋转编码器6安装在丝杆8的旋转轴上。
本实用新型的工作原理如下：
每一支架4上安装的线形激光器以与地面夹角为45度的方向照射木材表面的发射光由接收透镜成像于CCD相机的靶面上。控制线路板7控制步进电机5带动丝杆8旋转，丝杆8旋转的同时带动四个支架4同时移动，旋转编码器6将支架4的位移信号转换成电信号传输给计算机1，计算机1将电信号以触发的形式分别发送给四个CCD相机，四个CCD相机每接到一次触发信号进行一次拍摄，然后将各自采集到的图像传送给计算机1。本实用新型的图像采集完毕。由于四个支架4是焊接在一起，保证四个CCD相机在滑轨上同步移动。四个相机的角度设置保证木材外形成像的完整性。操作人员利用计算机1将本实用新型的四个CCD相机采集到的图像拼接处理得到木材的外形轮廓数据。恢复出木材外形的三维图像。
在本实施例中，计算机1的CPU采用采用PII350，硬盘6.0GB,内存64MB。激光器采用红外线阵一字激光器，CCD相机采用面阵相机，CCD靶面为1000*1000。之所以这样选择，是因为红外线阵一字激光器具有良好的光源特性，激光束发出的激光束是比较均匀，对红外光线比较敏感，频谱响应在面阵CCD相机的感光区域内，拍出来的图片的效果好，适用于高精度测量和测试。旋转编码器6采用欧姆龙E6B2-CWZ6C系列编码器。由于采用面阵相机，所以可对采集到的图像进行实时、连续、快速的处理。

Claims (7)

1.一种木材外形轮廓检测装置，其特征在于，包括长方体桁架（3）、计算机（1）、UPS供电***（2），其中，所述长方体桁架（3）上安装有步进电机（5）、旋转编码器（6）、控制线路板（7）、丝杆（8）、四个滑轨（9）和两个支撑杆（11），其中，两个支撑杆（11）对称安装在长方体桁架（3）底部，支撑杆（11）用于将木材（12）水平固定在长方体桁架（3）的中部；四个滑轨（9）分别安装在长方体桁架（3）上且四个滑轨（9）均平行于木材（12）的长度方向；四个滑轨（9）到木材（12）的中心线的垂直连线的夹角为45°；
四个滑轨（9）上的相同位置均安装有一个图像采集支架（4），且该四个图像采集支架（4）连接为一个整体后与丝杆（8）连接；每个支架（4）上安装有一个线形激光器、一个发射透镜、一个CCD相机和一个接收透镜，支架（4）底部通过套环（10）与滑轨相连；
步进电机（5）连接控制线路板（7）和丝杆（8）；计算机（1）、旋转编码器（6）、线性激光器、CCD相机、步进电机和控制线路板（7）都与UPS供电***（2）相连接；旋转编码器（6）、CCD相机和控制线路板（7）都与计算机（1）相连接；旋转编码器（6）安装在丝杆（8）的旋转轴上。
2.如权利要求1所述的木材外形轮廓检测装置，其特征在于，所述线形激光器的光线正对木材（12）的侧面，发射透镜位于线形激光器的光线上且其法线方向与光线行进方向垂直； CCD相机正对接收透镜且线性激光器发出的光线达到木材（12）表面反射后，经接收透镜到达CCD相机的镜头，四个线形激光器发射的光线均匀覆盖木材（12）一周的表面。
3.如权利要求1所述的木材外形轮廓检测装置，其特征在于，每个所述支架（4）上的接收透镜和发射透镜的法线的夹角θ取35°～50°。
4.如权利要求1所述的木材外形轮廓检测装置，其特征在于，所述线形激光器距离木材（12）表面的距离为40～50厘米。
5.如权利要求1所述的木材外形轮廓检测装置，其特征在于，每个所述CCD相机均为面阵相机。
6.如权利要求1所述的木材外形轮廓检测装置，其特征在于，每个所述线形激光器为红外线阵一字激光器。
7.如权利要求1所述的木材外形轮廓检测装置，其特征在于，每个所述旋转编码器（6）为E6B2-CWZ6C系列编码器。
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