ITBZ20110004A1 - EQUIPMENT FOR DETECTION OF SURFACE CHARACTERISTICS OF A WOOD PIECE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
annessa a domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: attached to a patent application for industrial invention entitled:
APPARECCHIATURA PER IL RILEVAMENTO DI CARATTERISTICHE SUPERFICIALI DI UN PEZZO DI LEGNAME EQUIPMENT FOR DETECTION OF SURFACE CHARACTERISTICS OF A PIECE OF TIMBER
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto una apparecchiatura per il rilevamento di caratteristiche superficiali di un pezzo di legname. In particolare la presente invenzione ha per oggetto un’apparecchiatura in grado di rilevare le caratteristiche superficiali di un pezzo di legname mediante l’invio su di esso di una pluralità di raggi luminosi ed il rilevamento della radiazione luminosa di ritorno dal pezzo di legname. The present invention relates to an apparatus for detecting the surface characteristics of a piece of timber. In particular, the present invention relates to an apparatus capable of detecting the surface characteristics of a piece of wood by sending a plurality of light rays onto it and detecting the light radiation returning from the piece of wood.
Vantaggiosamente, poi, la presente invenzione è destinata al rilevamento della struttura tridimensionale e deN’orientamento delle fibre dei pezzi di legname. Advantageously, then, the present invention is intended for the detection of the three-dimensional structure and the orientation of the fibers of the pieces of wood.
Attualmente sono note molte diverse tipologie di apparecchiature per il rilevamento delle varie caratteristiche dei pezzi di legname. Many different types of apparatuses are currently known for detecting the various characteristics of pieces of wood.
Per quanto riguarda la struttura tridimensionale, la maggior parte delle apparecchiature note prevede l’utilizzo della tecnica della triangolazione laser, in accordo con la quale la superficie del pezzo di legname viene illuminata con uno più raggi laser (fissi o mobili) e la radiazione luminosa di ritorno viene rilevata da almeno due distinti rilevatori posti a diverse angolazioni. La combinazione trigonometrica delle due immagini permette di determinare la posizione della zona illuminata rispetto ai rilevatori che sono fissi nello spazio. Un esempio di tale soluzione realizzativa è descritte nel brevetto EP 1630519 a nome di questa stessa richiedente. Tale brevetto descrive inoltre una tecnica per rilevare l'inclinazione della superficie del pezzo di legname sulla base della diversa intensità della radiazione luminosa rilevata dai due rilevatori. As regards the three-dimensional structure, most of the known equipment provides for the use of the laser triangulation technique, in accordance with which the surface of the piece of wood is illuminated with one or more laser beams (fixed or mobile) and the light radiation return is detected by at least two distinct detectors placed at different angles. The trigonometric combination of the two images allows to determine the position of the illuminated area with respect to the detectors that are fixed in space. An example of this embodiment is described in patent EP 1630519 in the name of this same applicant. This patent also describes a technique for detecting the inclination of the surface of the piece of wood on the basis of the different intensity of the light radiation detected by the two detectors.
Per quanto riguarda invece la determinazione deN’orientamento delle fibre, la maggior parte delle apparecchiature note è basata suN’apprezzamento che quando un raggio di luce (in particolare di luce laser) investe un pezzo di legname, parte del raggio viene riflessa dalla superficie mentre parte entra nel legno. Nel primo caso si parla di luce riflessa, nel secondo di luce trasmessa. Tuttavia, il legno è un materiale altamente anisotropo costituito da fibre allungate, e ciò si ripercuote sul comportamento della luce trasmessa. Infatti, la luce trasmessa che si propaga attraverso le pareti cellulari delle fibre viene attenuta più della luce trasmessa che si propaga lungo le fibre che, essendo costituite principalmente da acqua ed aria, presentano una costante di attenuazione quasi nulla. Durante la propagazione, inoltre, parte della luce trasmessa emerge nuovamente dalla superficie del legno, formando una zona illuminata che, grazie alla propagazione preferenziale della luce trasmessa lungo la direzione di sviluppo della fibra, è allungata in quella direzione. On the other hand, as regards the determination of the orientation of the fibers, most of the known equipment is based on the appreciation that when a ray of light (in particular laser light) strikes a piece of wood, part of the ray is reflected by the surface while part enters the wood. In the first case we speak of reflected light, in the second of transmitted light. However, wood is a highly anisotropic material made up of elongated fibers, which affects the behavior of transmitted light. In fact, the transmitted light that propagates through the cell walls of the fibers is attenuated more than the transmitted light that propagates along the fibers which, being mainly made up of water and air, have an almost zero attenuation constant. Furthermore, during propagation, part of the transmitted light emerges again from the surface of the wood, forming an illuminated area which, thanks to the preferential propagation of the light transmitted along the direction of development of the fiber, is stretched in that direction.
In accordo con una prima soluzione realizzativa descritta nel brevetto US 3,976,384, veniva quindi proposto di illuminare la superficie del legno con fascio laser in modo tale da generare una linea luminosa perpendicolare alla direzione principale di sviluppo delle tavole e di osservare la luce emergente dalla superficie ad una certa distanza da tale linea (preferibilmente a circa 2 mm). In accordance with a first embodiment solution described in US patent 3,976,384, it was therefore proposed to illuminate the surface of the wood with a laser beam in such a way as to generate a light line perpendicular to the main direction of development of the boards and to observe the light emerging from the surface such as a certain distance from this line (preferably about 2 mm).
In presenza di legno privo di difetti, infatti, la luce, che si propaga parallelamente alle fibre (e quindi perpendicolarmente alla linea luminosa e parallelamente aN’asse longitudinale della tavola), emerge sino in corrispondenza della zona di osservazione. Nel caso dei difetti, invece, la luce si propaga lungo una direzione trasversale all’asse longitudinale della tavola e quindi non può emergere in corrispondenza della zona di osservazione. In the presence of defect-free wood, in fact, the light, which propagates parallel to the fibers (and therefore perpendicular to the luminous line and parallel to the longitudinal axis of the table), emerges up to the observation area. In the case of defects, however, the light propagates along a direction transverse to the longitudinal axis of the table and therefore cannot emerge in correspondence with the observation area.
Una soluzione concettualmente analoga, sebbene tecnicamente più evoluta, è descritta anche nel brevetto EP 765471. A conceptually similar solution, although technically more advanced, is also described in patent EP 765471.
In alternativa all’utilizzo di una linea luminosa statica, il brevetto US 3,976,384 insegna anche ad utilizzare una tecnica a punti mobili in cui l’intera larghezza della tavola viene esaminata muovendo trasversalmente ad essa lungo la linea stessa, uno o più raggi luminosi per creare rispettive aree illuminate mobili. In questo modo è possibile esaminare l’intera tavola con un numero minore di raggi luminosi. As an alternative to the use of a static light line, US patent 3,976,384 also teaches to use a mobile point technique in which the entire width of the table is examined by moving transversely to it along the line itself, one or more light rays to create respective moving light areas. In this way it is possible to examine the entire table with a smaller number of light rays.
In accordo con una seconda soluzione realizzativa descritta nel brevetto EP 1 561 097 a nome di questa medesima richiedente, vengono invece generate più linee luminose tutte inclinate (preferibilmente di 45°) sia rispetto alla direzione di avanzamento sia rispetto alla direzione nominale delle fibre. In accordance with a second embodiment described in patent EP 1 561 097 in the name of this same applicant, several light lines are instead generated, all inclined (preferably of 45 °) both with respect to the direction of advancement and with respect to the nominal direction of the fibers.
Questa stessa richiedente ha infine sviluppato una tecnica a punti discreti oggetto della domanda di brevetto italiana n. VR2009A000029. In tale soluzione realizzativa, l’intera larghezza del pezzo di legname, trasversalmente alla direzione di avanzamento, viene coperta proiettando su di essa una pluralità di raggi luminosi tali da creare delle zone illuminate puntuali, distanziate le une dalle altre, per le quali sia quindi possibile rilevare la luce trasmessa in qualsiasi direzione. Finally, this same applicant has developed a discrete dot technique which is the subject of Italian patent application no. VR2009A000029. In this embodiment, the entire width of the piece of timber, transversely to the direction of advancement, is covered by projecting on it a plurality of light rays such as to create punctual illuminated areas, spaced from each other, for which it is therefore It is possible to detect the light transmitted in any direction.
Tutte le apparecchiature note sono però accumunate dall’inconveniente di presentare un ingombro relativamente elevato sia se considerate singolarmente sia se considerate nel loro complesso. All known equipment, however, have the drawback of having a relatively large footprint both when considered individually and when considered as a whole.
In particolare, le apparecchiature note presentano un ingombro notevole nel senso di avanzamento dei pezzi di legname. I vari componenti delle stesse, infatti, sono allineati lungo tale direzione. In particular, known apparatuses have a considerable bulk in the direction of advancement of the pieces of timber. The various components of the same, in fact, are aligned along this direction.
In secondo luogo, molte delle apparecchiature note sono in grado di esaminare solo il lato del pezzo di legname rivolto verso di esse. Second, many of the known apparatuses are capable of examining only the side of the piece of lumber facing them.
In questo contesto il compito tecnico alla base della presente invenzione è realizzare una apparecchiatura per il rilevamento di caratteristiche superficiali di un pezzo di legname che ponga rimedio agli inconvenienti citati. In this context, the technical task underlying the present invention is to provide an apparatus for detecting the surface characteristics of a piece of timber which remedies the aforementioned drawbacks.
È in particolare compito tecnico della presente invenzione realizzare una apparecchiatura per il rilevamento di caratteristiche superficiali di un pezzo di legname che abbia un ingombro ridotto al minimo. In particular, the technical task of the present invention is to provide an apparatus for detecting the surface characteristics of a piece of wood which has a minimum size.
È ulteriormente compito tecnico della presente invenzione realizzare una apparecchiatura per il rilevamento di caratteristiche superficiali di un pezzo di legname che permetta di effettuare un esame quantomeno della maggior parte della superficie del pezzo di legname. A further technical task of the present invention is to provide an apparatus for detecting the surface characteristics of a piece of wood which allows to carry out an examination of at least most of the surface of the piece of wood.
Il compito tecnico e gli scopi indicati sono sostanzialmente raggiunti da una apparecchiatura per il rilevamento di caratteristiche superficiali di un pezzo di legname in accordo con quanto descritto nelle unite rivendicazioni. The technical task and the aims indicated are substantially achieved by an apparatus for detecting the surface characteristics of a piece of wood in accordance with what is described in the attached claims.
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di una apparecchiatura per il rilevamento di caratteristiche superficiali di un pezzo di legname illustrate negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become more evident from the detailed description of some preferred, but not exclusive, embodiments of an apparatus for detecting the surface characteristics of a piece of timber illustrated in the accompanying drawings, in which:
- la figura 1 mostra in vista laterale schematica un’apparecchiatura realizzata in accordo con la presente invenzione; - Figure 1 shows a schematic side view of an apparatus made in accordance with the present invention;
- la figura 2 mostra in vista frontale schematica una parte dell’apparecchiatura di figura 1 ; - Figure 2 shows a schematic front view of a part of the equipment of Figure 1;
- le figure 3 e 4 illustrano schematicamente due momenti distinti del funzionamento dell’apparecchiatura di figura 1 in accordo con una prima forma realizzativa; - Figures 3 and 4 schematically illustrate two distinct moments of the operation of the apparatus of Figure 1 in accordance with a first embodiment;
- le figure 5 e 6 illustrano schematicamente due momenti distinti del funzionamento dell’apparecchiatura di figura 1 in accordo con una seconda forma realizzativa; - Figures 5 and 6 schematically illustrate two distinct moments of the operation of the apparatus of Figure 1 in accordance with a second embodiment;
- la figura 7 mostra schematicamente un particolare dell’apparecchiatura di figura 1 ; e - figure 7 schematically shows a detail of the apparatus of figure 1; And
- la figura 8 mostra il particolare di figura 7 in due condizioni operative estreme. - figure 8 shows the detail of figure 7 in two extreme operating conditions.
Con riferimento alle figure citate è stata globalmente indicata con il numero di riferimento 1 una apparecchiatura per il rilevamento di caratteristiche superficiali di un pezzo di legname 2 realizzata secondo la presente invenzione. With reference to the aforementioned figures, the reference number 1 globally indicates an apparatus for detecting the surface characteristics of a piece of timber 2 made according to the present invention.
La prima caratteristica innovativa dell’apparecchiatura 1 oggetto delle presente invenzione è il fatto di utilizzare uno stesso raggio luminoso 3 incidente sul pezzo di legname 2 per ottenere una pluralità di informazioni sulla superficie del pezzo di legname 2 stesso. The first innovative feature of the apparatus 1 object of the present invention is the fact of using the same light beam 3 incident on the piece of timber 2 to obtain a plurality of information on the surface of the piece of timber 2 itself.
Il secondo aspetto innovativo della presente invenzione è il fatto che l’apparecchiatura 1, almeno, per quanto riguarda la parte di rilevazione presenta un ingombro, lungo la traiettoria di movimentazione del pezzo di legname 2, ridotto al minimo grazie al posizionamento di tutti i vari componenti operativi attorno alla traiettoria stessa sostanzialmente in un medesimo piano di giacitura. The second innovative aspect of the present invention is the fact that the apparatus 1, at least, as far as the detection part is concerned, has a footprint, along the movement path of the piece of wood 2, reduced to a minimum thanks to the positioning of all the various operating components around the same trajectory substantially in the same lying plane.
Più in dettaglio, l’apparecchiatura 1 comprende innanzitutto un primo trasportatore 4 per far avanzare il pezzo di legname 2 lungo una traiettoria di movimentazione ed un secondo trasportatore 5 posto a valle del primo trasportatore 4, lungo la traiettoria di movimentazione, per ricevere ciascun pezzo di legname 2 dal primo trasportatore 4 stesso. A seconda delle esigenze, il secondo trasportatore 5 può essere realizzato in modo tale da far avanzare il pezzo di legname 2 lungo la stessa traiettoria di movimentazione imposta dal primo trasportatore 4, o lungo una traiettoria ad essa trasversale. More in detail, the apparatus 1 first of all comprises a first conveyor 4 to advance the piece of timber 2 along a movement path and a second conveyor 5 located downstream of the first conveyor 4, along the movement path, to receive each piece of lumber 2 from the first conveyor 4 itself. According to requirements, the second conveyor 5 can be made in such a way as to advance the piece of timber 2 along the same movement trajectory imposed by the first conveyor 4, or along a trajectory transversal thereto.
Sempre a seconda delle esigenze, poi, i trasportatori 4, 5 possono far avanzare il pezzo di legname 2 (generalmente costituito da una tavola come nelle unite figure o da un tronco) con la propria direzione principale di sviluppo parallela alla traiettoria di movimentazione o perpendicolare ad essa. Again according to the requirements, the conveyors 4, 5 can advance the piece of timber 2 (generally consisting of a board as in the accompanying figures or a log) with its main direction of development parallel to the movement trajectory or perpendicular to her.
Come si vede in figura 1, i due trasportatori 4, 5 sono poi distanziati tra loro di una certa distanza prefissata in modo tale da individuare tra loro una zona di rilevazione 6, in corrispondenza della quale, come meglio descritto nel seguito, avviene il rilevamento delle caratteristiche della superficie del pezzo di legname 2. As can be seen in Figure 1, the two conveyors 4, 5 are then spaced apart by a certain predetermined distance in such a way as to identify a detection zone 6 between them, in correspondence with which, as better described below, detection takes place the characteristics of the surface of the piece of lumber 2.
In accordo con la presente invenzione, poi, l’apparecchiatura 1 comprende almeno un primo emettitore 7 ed almeno un secondo emettitore 8 di raggi luminosi 3. Il primo emettitore 7 è disposto da un primo lato della traiettoria di movimentazione in modo tale da poter indirizzare, in uso, almeno un primo raggio luminoso 3 su una prima superficie del pezzo di legname 2. Esso inoltre, come meglio spiegato nel seguito, è posizionato in modo tale che i raggi di luce da esso generati colpiscano la superficie del pezzo di legname 2 in corrispondenza della zona di rilevazione 6 e definiscano su di essa almeno una prima zona illuminata 9. A sua volta, il secondo emettitore 8 è disposto da un secondo lato della traiettoria di movimentazione, preferibilmente opposto al primo, in modo tale da poter indirizzare, in uso, almeno un secondo raggio luminoso 3 su una seconda superficie del pezzo di legname 2. Esso inoltre, come meglio spiegato nel seguito, è posizionato in modo tale che i raggi di luce da esso generati colpiscano la superficie del pezzo di legname 2 in corrispondenza della zona di rilevazione 6 e definiscano su di essa almeno una seconda zona illuminata 9. In accordance with the present invention, then, the apparatus 1 comprises at least a first emitter 7 and at least a second emitter 8 of light rays 3. The first emitter 7 is arranged on a first side of the movement trajectory in such a way as to be able to address , in use, at least a first light beam 3 on a first surface of the piece of timber 2. It is also positioned in such a way that the light rays generated by it strike the surface of the piece of timber 2, as better explained below. in correspondence with the detection zone 6 and define on it at least a first illuminated zone 9. In turn, the second emitter 8 is arranged on a second side of the movement trajectory, preferably opposite to the first, in such a way as to be able to direct, in use, at least a second light beam 3 on a second surface of the piece of timber 2. It is also positioned in such a way that the light rays from it generated strike the surface of the piece of timber 2 in correspondence with the detection zone 6 and define on it at least a second illuminated zone 9.
Vantaggiosamente, nella forma realizzativa illustrata, il primo emettitore 7 è disposto sopra il pezzo di legname 2 (una tavola) in modo tale da illuminarne la superficie principale superiore, mentre il secondo emettitore 8 è disposto sotto il pezzo di legname 2 in modo tale da illuminarne la superficie principale inferiore. Advantageously, in the illustrated embodiment, the first emitter 7 is arranged above the piece of timber 2 (a table) in such a way as to illuminate its upper main surface, while the second emitter 8 is arranged under the piece of timber 2 in such a way as to illuminate its lower main surface.
L’apparecchiatura 1 comprende poi almeno un primo ed un secondo rilevatore 10 del primo lato rivolti verso la zona di rilevazione 6 in modo da poter rilevare, in uso, le radiazioni luminose provenienti da almeno una zona, della prima superficie, illuminata dal primo raggio luminoso 3, nonché almeno un primo ed un secondo rilevatore 11 del secondo lato rivolti verso la zona di rilevazione 6 in modo da poter rilevare, in uso, le radiazioni luminose provenienti da almeno una zona, della seconda superficie, illuminata dal secondo raggio luminoso 3. The apparatus 1 then comprises at least a first and a second detector 10 of the first side facing towards the detection zone 6 so as to be able to detect, in use, the light radiations coming from at least one zone, of the first surface, illuminated by the first ray light 3, as well as at least a first and a second detector 11 of the second side facing the detection zone 6 so as to be able to detect, in use, the light radiations coming from at least one zone, of the second surface, illuminated by the second light beam 3 .
Nella forma realizzativa preferita, illustrata nelle unite figure, l’apparecchiatura 1 comprende inoltre almeno un terzo rilevatore 12 del primo lato ed un terzo rilevatore 13 del secondo lato. In altre forme realizzative per ciascun lato possono poi essere previsti anche ulteriori rilevatori e/o emettitori. In the preferred embodiment, illustrated in the accompanying figures, the apparatus 1 also comprises at least a third detector 12 on the first side and a third detector 13 on the second side. In other embodiments, further detectors and / or emitters can also be provided for each side.
Ciascun rilevatore, inoltre, può a sua volta essere costituito da una pluralità di dispositivi di rilevamento opportunamente abbinati. Furthermore, each detector can in turn consist of a plurality of suitably combined detection devices.
Vantaggiosamente, poi, il primo ed il secondo rilevatore 10 del primo lato, e/o il primo ed il secondo rilevatore 11 del secondo lato (vantaggiosamente entrambi), sono disposti simmetricamente rispetto ad un piano verticale comprendente la traiettoria di movimentazione, come illustrato in figura 2. Il terzo rilevatore 12 del primo lato e/o il terzo rilevatore 13 del secondo lato (vantaggiosamente entrambi anche in questo caso) sono invece disposti in un piano verticale passante per la traiettoria di movimentazione (figura 2). A questo proposito si noti che la figura 2 vuole schematicamente illustrare la disposizione dei vari componenti dell’apparecchiatura 1 con riferimento ad uno qualsiasi dei suoi lati. In tale figura, inoltre, sono anche indicati con linee tratteggiate e tratto-punto rispettivamente gli estremi di movimentazione del raggio luminoso 3 (vedasi nel seguito) e il campo di rilevazione dei rilevatori. Advantageously, then, the first and second detectors 10 of the first side, and / or the first and second detectors 11 of the second side (advantageously both), are arranged symmetrically with respect to a vertical plane including the movement trajectory, as illustrated in figure 2. The third detector 12 of the first side and / or the third detector 13 of the second side (advantageously both also in this case) are instead arranged in a vertical plane passing through the movement trajectory (figure 2). In this regard, it should be noted that figure 2 schematically illustrates the arrangement of the various components of the apparatus 1 with reference to any of its sides. In this figure, moreover, the extremes of movement of the light beam 3 (see below) and the detection field of the detectors are also indicated with dashed lines and dash-point respectively.
In accordo con la presente invenzione, tutti gli emettitori ed i rilevatori sono disposti attorno alla traiettoria di movimentazione e sono almeno principalmente affiancati in un piano di giacitura perpendicolare alla traiettoria di movimentazione stessa del pezzo di legname 2. In accordance with the present invention, all the emitters and detectors are arranged around the movement path and are at least mainly side by side in a plane perpendicular to the movement path itself of the piece of wood 2.
Vantaggiosamente il piano di giacitura passa per la zona di rilevazione 6 come illustrato in figura 1. Advantageously, the lying plane passes through the detection zone 6 as illustrated in Figure 1.
In alcune forme realizzative più complesse (ad esempio per l’esame di tronchi), può inoltre essere previsto che l'apparecchiatura 1 comprenda ulteriori emettitori e rilevatori analoghi a quelli sin qui descritti è disposti ruotati di 90° rispetto a quelli sin qui descritti in modo tale da permettere lo studio del pezzo di legname 2 in corrispondenza della sua intera superficie. Per coordinare il funzionamento delle varie parti, poi, l’apparecchiatura 1 comprende una unità 14 di elaborazione e controllo (quale un computer) connessa sia agli emettitori sia ai rilevatori, e programmata per elaborare quanto rilevato dai rilevatori allo scopo di determinare almeno due diverse caratteristiche della superficie del pezzo di legname 2 in corrispondenza delle zone via via illuminate dai raggi luminosi 3. In some more complex embodiments (for example for the examination of trunks), it can also be provided that the apparatus 1 comprises further emitters and detectors similar to those described up to now and arranged rotated by 90 ° with respect to those described up to now in in such a way as to allow the study of the piece of timber 2 in correspondence with its entire surface. To coordinate the operation of the various parts, then, the apparatus 1 comprises a processing and control unit 14 (such as a computer) connected both to the emitters and to the detectors, and programmed to process what is detected by the detectors in order to determine at least two different characteristics of the surface of the piece of timber 2 in correspondence with the areas gradually illuminated by the light rays 3.
A titolo di esempio, nelle applicazioni preferite, l’unità 14 di elaborazione è programmata per determinare, sulla base di un’unica rilevazione il profilo superficiale tridimensionale, e/o l’orientamento delle fibre, e/o l’aspetto superficiale, e/o l’inclinazione in un piano perpendicolare alla traiettoria di movimentazione, della superficie del pezzo di legname 2 in corrispondenza delle zone illuminate 9 dai raggi luminosi 3. Infatti, avendo a disposizione due rilevamenti distinti di una stessa zona illuminata 9, l’unità 14 di elaborazione può essere programmata con i noti algoritmi che descrivono la triangolazione laser per determinare la posizione nello spazio della zona illuminata 9 rispetto ai rilevatori. Gli stessi rilevamenti possono poi essere utilizzati per determinare l’inclinazione della superficie del pezzo di legname 2 (nel citato piano di giacitura) sulla base della diversa intensità luminosa rilevata dai due rilevatori. Come descritto ad esempio nel brevetto EP 1630519 di questa stessa richiedente, infatti, l’intensità luminosa rilevata è tanto maggiore più la superficie è inclinata verso il rilevatore. Ciascun rilevamento, inoltre, può mettere a disposizione dell’unità 14 di elaborazione un’immagine della superficie del pezzo di legname 2. La combinazione di due rilevamenti della stessa parte di superficie può invece permettere di correggere l'immagine sia per quanto riguarda gli effetti prospettici sia per quanto riguarda eventuali punti ciechi. Infine, ciascuna rilevazione fornisce all’unità 14 di elaborazione un’immagine rappresentativa della luce riflessa e della luce trasmessa nel pezzo di legname 2 permettendo così l’individuazione deN’orientamento delle fibre. In relazione a quest’ultimo aspetto va inoltre notato che utilizzando in modo noto degli appositi filtri polarizzati, è inoltre possibile determinare l'orientamento delle fibre non solo nel piano superficiale ma anche nello spazio tridimensionale (ad esempio in accordo con le tecniche citate e/o descritte nella domanda di brevetto PCT/IT2009/000308 a nome di questa stessa richiedente). By way of example, in preferred applications, the processing unit 14 is programmed to determine, on the basis of a single detection, the three-dimensional surface profile, and / or the orientation of the fibers, and / or the surface appearance, and / or the inclination in a plane perpendicular to the movement trajectory, of the surface of the piece of timber 2 in correspondence with the areas 9 illuminated by the light rays 3. In fact, having two distinct detections of the same illuminated area 9 available, the unit 14 can be programmed with the known algorithms that describe laser triangulation to determine the spatial position of the illuminated area 9 with respect to the detectors. The same measurements can then be used to determine the inclination of the surface of the piece of timber 2 (in the aforementioned lying plane) based on the different light intensity detected by the two detectors. As described for example in the patent EP 1630519 of this same applicant, in fact, the detected light intensity is the greater the more the surface is inclined towards the detector. Furthermore, each detection can make available to the processing unit 14 an image of the surface of the piece of timber 2. The combination of two detections of the same part of the surface can, on the other hand, allow to correct the image both as regards the effects prospective both with regard to any blind spots. Finally, each detection provides the processing unit 14 with a representative image of the reflected light and the light transmitted in the piece of timber 2 thus allowing the identification of the orientation of the fibers. In relation to this last aspect, it should also be noted that by using in a known way of the appropriate polarized filters, it is also possible to determine the orientation of the fibers not only in the surface plane but also in the three-dimensional space (for example in accordance with the cited techniques and / or described in the patent application PCT / IT2009 / 000308 in the name of this same applicant).
Quando si utilizzano tre rilevatori, può essere preferibile utilizzare due di essi (vantaggiosamente quelli laterali) per la determinazione di una caratteristica superficiale che richiede un doppio rilevamento (quale la determinazione del profilo tridimensionale), e l’altro (vantaggiosamente quello centrale) per la determinazione di una caratteristica che necessità di un solo rilevamento (quale la determinazione dell’orientamento delle fibre). In applicazioni più complesse comunque (quali quelle che utilizzano più fasci luminosi polarizzati), l’acquisizione di ciascun rilevatore può essere utilizzata per più funzioni. When three detectors are used, it may be preferable to use two of them (advantageously the lateral ones) for the determination of a surface characteristic that requires a double detection (such as the determination of the three-dimensional profile), and the other (advantageously the central one) for the determination of a characteristic that requires only one detection (such as determining the orientation of the fibers). However, in more complex applications (such as those that use multiple polarized light beams), the acquisition of each detector can be used for multiple functions.
Tornando alla forma realizzativa preferita, risulta particolarmente vantaggioso che il raggio luminoso 3 prodotto da ciascun emettitore si muova trasversalmente al pezzo di legname 2 in modo tale che la zona illuminata 9 si muova su di esso sostanzialmente “spazzolandone” la superficie. In questo caso, allo scopo di ottenere tutti i dati utili, è opportuno che la zona illuminata si muova lungo un percorso che interessi l’intera larghezza della superficie del pezzo di legname 2 e con una velocità notevolmente maggiore rispetto alla velocità di avanzamento del pezzo di legname 2 lungo la traiettoria di movimentazione. In questo modo, infatti, se il movimento della zona illuminata 9 avviene lungo una traiettoria perpendicolare a quella di movimentazione del pezzo di legname 2, si definisce sulla superficie del pezzo di legname 2 stesso un percorso rettilineo, in prima approssimazione analogo a quello che si potrebbe definire a pezzo di legname 2 fermo, cosicché ripetendo in modo continuo il movimento del raggio luminoso 3 è possibile esaminare via via fette di superficie adiacenti le une alle altre. Returning to the preferred embodiment, it is particularly advantageous for the light beam 3 produced by each emitter to move transversely to the piece of timber 2 in such a way that the illuminated area 9 moves on it substantially "brushing" its surface. In this case, in order to obtain all the useful data, it is advisable for the illuminated area to move along a path that covers the entire width of the surface of the piece of timber 2 and with a speed considerably greater than the feed rate of the piece. of timber 2 along the handling trajectory. In this way, in fact, if the movement of the illuminated area 9 occurs along a trajectory perpendicular to that of the movement of the piece of timber 2, a straight path is defined on the surface of the piece of timber 2 itself, in a first approximation similar to that which is could define a piece of lumber 2 stationary, so that by continuously repeating the movement of the light beam 3 it is possible to gradually examine slices of surface adjacent to each other.
Le figure 7 e 8 mostrano un esempio di mezzi in grado di muovere il raggio luminoso 3 lungo una certa traiettoria rettilinea. Si tratta di uno specchio 15 rotante di forma prismatica a base poligonale sul quale viene inviato il raggio luminoso 3. La figura 7 rappresenta un istante di riflessione, mentre la figura 5 vuole schematicamente illustrare a tratto continuo e a tratto tratteggiato le direzioni del raggio luminoso 3 che corrispondono alle estremità della traiettoria di movimentazione e le corrispondenti posizioni dello specchio 15. Figures 7 and 8 show an example of means capable of moving the light beam 3 along a certain rectilinear trajectory. It is a prismatic rotating mirror 15 with a polygonal base on which the light ray 3 is sent. Figure 7 represents an instant of reflection, while figure 5 schematically illustrates the directions of the light ray 3 in continuous and dashed lines. which correspond to the ends of the movement path and the corresponding positions of the mirror 15.
Si noti che in tutte le principali applicazioni della presente invenzione i raggi luminosi 3 utilizzati sono raggi di luce laser. It should be noted that in all the main applications of the present invention the light rays 3 used are laser light rays.
Per aumentare la velocità di acquisizione dell’apparecchiatura 1 oggetto della presente invenzione, può poi essere previsto che ciascun emettitore emetta una pluralità di raggi luminosi 3 in grado di illuminare zone distinte della superficie del pezzo di legname 2 distanziate e/o adiacenti tra loro. Il primo caso (zone illuminate 9 distanziate tra loro) è schematicamente illustrato nelle figure 3-6 che mostrano schematicamente una fascia trasversale di un pezzo di legname 2 in corrispondenza della quale avvengono i rilevamenti e tre distinte zone illuminate 9 generate su di essa da un emettitore. Le tre zone 9 (che hanno forma circolare laddove la fibra entra nel pezzo di legname 2 e forma ellittica laddove la fibra si sviluppa almeno in parte sulla superficie del pezzo di legname 2) sono poi mobili in modo sincronizzato trasversalmente alla traiettoria di movimentazione come visibile nel confronto tra le due figure 3 e 4 (o 5 e 6) che mostrano due istanti successivi di rilevamento. L’estensione del percorso di movimentazione di ciascuna zona illuminata 9 è indicata dalle parentesi graffe delle figure 3 e 5. Ovviamente in questo caso il tempo necessario per rilevare l’intera larghezza del pezzo di legname 2 è pari ad un terzo rispetto a quello necessario utilizzando un unico raggio luminoso 3. Il secondo caso (zone adiacenti) non è illustrato nelle unite figure ma nelle forme realizzative preferite prevede la proiezione sulla superficie del pezzo di legname 2 di una linea luminosa che interessa tutta o parte della larghezza del pezzo di legname 2 stesso. In questo secondo caso la linea può essere proiettata sequenzialmente in più posizioni trasversali consecutive lungo la larghezza del pezzo di legname 2 analogamente a quanto sopra descritto per l'utilizzo di zone illuminate 9 distanziate. To increase the acquisition speed of the apparatus 1 object of the present invention, it can then be provided that each emitter emits a plurality of light rays 3 capable of illuminating distinct areas of the surface of the piece of timber 2 spaced apart and / or adjacent to each other. The first case (illuminated areas 9 spaced apart) is schematically illustrated in figures 3-6 which schematically show a transversal band of a piece of timber 2 in correspondence with which the measurements take place and three distinct illuminated areas 9 generated on it by a emitter. The three zones 9 (which have a circular shape where the fiber enters the piece of timber 2 and elliptical shape where the fiber develops at least in part on the surface of the piece of timber 2) are then movable in a synchronized manner transversely to the movement trajectory as visible in the comparison between the two figures 3 and 4 (or 5 and 6) which show two successive instants of detection. The extension of the movement path of each illuminated area 9 is indicated by the curly brackets of Figures 3 and 5. Obviously in this case the time required to detect the entire width of the piece of timber 2 is equal to one third of that required using a single light beam 3. The second case (adjacent areas) is not illustrated in the accompanying figures but in the preferred embodiments envisages the projection on the surface of the piece of timber 2 of a light line which covers all or part of the width of the piece of timber 2 itself. In this second case the line can be projected sequentially in several consecutive transversal positions along the width of the piece of timber 2 similarly to what has been described above for the use of spaced illuminated areas 9.
Nelle figure 3, 5 e 4, 6 la disposizione delle zone illuminate 9 è rispettivamente la stessa in quanto tali figure vogliono schematicamente illustrare due possibili alternative per quanto riguarda il funzionamento dei rilevatori. In figures 3, 5 and 4, 6 the arrangement of the illuminated areas 9 is respectively the same since these figures are intended to schematically illustrate two possible alternatives as regards the operation of the detectors.
Nelle forme attuative preferite, infatti, almeno uno dei rilevatori comprende una pluralità di sensori disposti a matrice (ciò è tipicamente ottenuto utilizzando una telecamera a matrice) in modo tale da poter rilevare le radiazioni luminose provenienti da una fascia della superficie del pezzo di legname 2, trasversale rispetto alla traiettoria di movimentazione. La fascia rilevabile è rappresentata nelle figure 3-6 dalla griglia 16 a tratto sottile, dove ogni cella 17 della griglia vuole individuare la zona rilevata da un singolo sensore. In the preferred embodiments, in fact, at least one of the detectors comprises a plurality of sensors arranged in a matrix (this is typically obtained using a matrix camera) in such a way as to be able to detect the light radiations coming from a strip of the surface of the piece of wood 2 , transversal with respect to the movement trajectory. The detectable band is represented in Figures 3-6 by the thin line grid 16, where each cell 17 of the grid wants to identify the zone detected by a single sensor.
Mentre nelle soluzioni realizzative più semplici ad ogni acquisizione vengono trasmessi all’unità 14 di elaborazione tutti i rilevamenti dei singoli sensori, nelle forme realizzative più complesse i rilevatori utilizzati sono rilevatori in cui i sensori sono attivabili in modo selettivo per rilevare una o più sottozone della fascia di superficie osservata dal rilevatore stesso. In questo caso l’unità 14 di elaborazione e controllo è programmata per determinare preventivamente la posizione di ciascuna zona illuminata 9 e, per ciascuna di esse e per ciascun rilevatore costituito da una pluralità di sensori ad attivazione selettiva, per attivare selettivamente solo un sottogruppo di sensori disposti in modo tale da poter rilevare le radiazioni luminose provenienti dalla zona illuminata 9 e da pochi punti intorno ad essa. Tale situazione è schematicamente illustrata nelle figure 3-6 dai rettangoli 18 a tratto ingrossato che individuano le zone rilevate ad ogni rilevamento. Come si vede, nel caso delle figure 3 e 4 le zone rilevate inseguono le zone illuminate 9, mentre nel caso delle figure 5 e 6 ad ogni rilevazione viene acquisita la radiazione luminosa che colpisce sempre lo stesso sottogruppo di sensori. While in the simpler embodiments all the detections of the individual sensors are transmitted to the processing unit 14 at each acquisition, in the more complex embodiments the detectors used are detectors in which the sensors can be activated selectively to detect one or more sub-areas of the surface strip observed by the detector itself. In this case the processing and control unit 14 is programmed to determine in advance the position of each illuminated zone 9 and, for each of them and for each detector consisting of a plurality of selectively activated sensors, to selectively activate only a subgroup of sensors arranged in such a way as to be able to detect the light radiations coming from the illuminated area 9 and from a few points around it. This situation is schematically illustrated in Figures 3-6 by the enlarged rectangles 18 which identify the areas detected at each detection. As can be seen, in the case of Figures 3 and 4 the detected areas follow the illuminated areas 9, while in the case of Figures 5 and 6 at each detection the light radiation which always strikes the same sub-group of sensors is acquired.
Va notato che in una stessa apparecchiatura 1 possono coesistere, nei diversi rilevatori, una o più delle soluzioni realizzative appena descritte. A titolo di esempio, l’acquisizione dell’intera fascia può risultare utile per quanto riguarda la determinazione del profilo tridimensionale, mentre l’inseguimento della zona illuminata 9 può risultare vantaggioso per quanto riguarda la determinazione dell’orientamento delle fibre del legno. It should be noted that in the same apparatus 1, one or more of the embodiments described above can coexist in the different detectors. By way of example, the acquisition of the entire band can be useful as regards the determination of the three-dimensional profile, while the pursuit of the illuminated area 9 can be advantageous as regards the determination of the orientation of the wood fibers.
Per quanto riguarda il funzionamento a regime dell’apparecchiatura 1, esso discende da quanto sin qui descritto e per il resto è analogo a quello delle apparecchiature note. As regards the steady-state operation of the equipment 1, it derives from what has been described so far and is otherwise similar to that of the known equipment.
La presente invenzione consegue importanti vantaggi. The present invention achieves important advantages.
In primo luogo, la presente invenzione ha permesso di mettere a punto un’apparecchiatura che grazie all’utilizzo della stessa zona illuminata per più determinazioni distinte, presenta sia un ingombro complessivo sia un costo inferiore rispetto alle apparecchiature note. In the first place, the present invention has made it possible to develop an apparatus which, thanks to the use of the same illuminated area for several distinct determinations, has both an overall size and a lower cost than known equipment.
In secondo luogo, l’aver distribuito tutti i vari componenti, direttamente attivi sul pezzo di legname, in corrispondenza di un’unica zona di rilevamento ed in un piano di giacitura perpendicolare alla traiettoria di movimentazione, ha permesso di ridurre al minimo l’ingombro dell’apparecchiatura in senso assiale rispetto alla linea di trasporto del legname (nelle forme realizzative preferite, addirittura, l’ingombro assiale è pari a quello del componente avente dimensione maggiore, gli altri essendo ad esso complanari). Secondly, having distributed all the various components, directly active on the piece of timber, in correspondence with a single detection area and in a plane perpendicular to the movement trajectory, has made it possible to reduce the overall dimensions to a minimum. of the apparatus in an axial direction with respect to the timber transport line (in the preferred embodiments, even, the axial overall dimensions are equal to that of the component having the largest dimension, the others being coplanar with it).
In terzo luogo, l'apparecchiatura oggetto delle presente invenzione permette di rilevare in un’unica posizione le varie caratteristiche superficiali di un pezzo di legname in corrispondenza di tutte le sue superfici principali (nel caso di tavole quelle con estensione maggiore). Thirdly, the equipment object of the present invention allows the various surface characteristics of a piece of timber to be detected in a single position in correspondence with all its main surfaces (in the case of boards, those with greater extension).
Va infine rilevato che la presente invenzione risulta di relativamente facile realizzazione e che anche il costo connesso alla sua attuazione non risulta elevato. Finally, it should be noted that the present invention is relatively easy to implement and that the cost associated with its implementation is also not high.
L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all falling within the scope of the inventive concept that characterizes it.
Tutti i dettagli sono rimpiazzabili da altri tecnicamente equivalenti ed i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni dei vari componenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze. All the details can be replaced by other technically equivalent ones and the materials used, as well as the shapes and dimensions of the various components, may be any according to requirements.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000004A ITBZ20110004A1 (en) | 2011-01-17 | 2011-01-17 | EQUIPMENT FOR DETECTION OF SURFACE CHARACTERISTICS OF A WOOD PIECE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000004A ITBZ20110004A1 (en) | 2011-01-17 | 2011-01-17 | EQUIPMENT FOR DETECTION OF SURFACE CHARACTERISTICS OF A WOOD PIECE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITBZ20110004A1 true ITBZ20110004A1 (en) | 2012-07-18 |
Family
ID=43975290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000004A ITBZ20110004A1 (en) | 2011-01-17 | 2011-01-17 | EQUIPMENT FOR DETECTION OF SURFACE CHARACTERISTICS OF A WOOD PIECE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITBZ20110004A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE4033485A1 (en) * | 1989-10-27 | 1991-05-02 | Autosort Ab | Automatically examining objects using opto-electronic camera - with illumination from two or more sides and electronic evaluating unit for camera signals |
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-
2011
- 2011-01-17 IT IT000004A patent/ITBZ20110004A1/en unknown
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