矩形竹片缺棱缺陷及顏色分揀方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)林行業(yè)中竹加工領(lǐng)域，具體為一種矩形竹片缺陷及顏色分揀方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界上最主要的產(chǎn)竹國(guó)，竹類資源、竹林面積、竹材蓄積和產(chǎn)量均居世界首位。竹產(chǎn)業(yè)除了生態(tài)意義外，還具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。竹材人造板產(chǎn)品達(dá)數(shù)十種，主要產(chǎn)品有竹編膠合板、竹材膠合板、竹材層壓板、竹席竹簾膠合板、竹材纖維板和竹材刨花板等.目前，以竹片膠合而成的竹材人造板是我國(guó)竹材加工的主要產(chǎn)品，它主要用于工程結(jié)構(gòu)材料和裝飾材料。作為竹材人造板主要半成品原料的竹片由不同產(chǎn)地及熱處理會(huì)導(dǎo)致不同的顏色，且在加工中會(huì)發(fā)現(xiàn)蟲眼、塌邊、裂紋、霉變、局部竹青竹黃等缺陷。這些竹片不同顏色變化及缺陷直接影響竹材人造板質(zhì)量。在竹材人造板生產(chǎn)過(guò)程中，為保證人造板色系一致性，涂膠組坯前需要對(duì)竹片進(jìn)行分色及剔除有缺陷竹片，將同一顏色等級(jí)的竹片選配組坯。目前，國(guó)內(nèi)在竹片分選時(shí)僅靠檢測(cè)人員的感官評(píng)定，檢測(cè)精度低。
[0003]國(guó)內(nèi)外利用機(jī)器視覺方法對(duì)竹片及木板材料顏色分類及缺陷檢測(cè)研究已取得了一定成果，這方面研究具有代表性的有:浙江大學(xué)鄭傳詳發(fā)明了一種電腦分色設(shè)備，由傳輸部分將竹片傳送至3個(gè)光電傳感器采集顏色輸入電腦進(jìn)行分類。泰寧縣偉熙科技有限公司鄭熙等發(fā)明提供一種竹片自動(dòng)分選系統(tǒng)，包括一檢測(cè)傳送裝置、一分類裝置和一電控柜，通過(guò)色度傳感器來(lái)分類顏色。顧學(xué)民[4]建立了基于HIS算法和灰度值的竹片顏色在線分檢系統(tǒng)。丁幼春研究了一種基于竹片圖像顏色特征與紋路特征和Bayes分類器的顏色分類方法。羅玉娟利用CIE1976 L*a*b*顏色空間的等距性和高分辨率的特點(diǎn)，將竹片的RGB顏色特征轉(zhuǎn)換成L*a*b*空間顏色特征進(jìn)行分析，選取能恰當(dāng)表征竹片顏色的特征參數(shù)，再結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器對(duì)竹片進(jìn)行細(xì)分類。黃紫嫣提出了采用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)竹地板原料竹片的顏色進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)分等的方法，并進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)顏色分類的基礎(chǔ)上，一些學(xué)者進(jìn)行理論上部分缺陷分檢研究。宋昕理論上構(gòu)建了基于機(jī)器視覺的竹片缺陷檢測(cè)與顏色分檢平臺(tái)，研究了竹片缺陷與顏色檢測(cè)過(guò)程中圖像采集、光學(xué)成像、光學(xué)照明等關(guān)鍵問(wèn)題，但缺乏實(shí)際系統(tǒng)檢驗(yàn)。何利平研究和設(shè)計(jì)基于LabView和Matlab混合編程的竹片檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)竹片表面缺陷實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)。經(jīng)測(cè)試，竹片正確識(shí)別率達(dá)90 %，檢測(cè)速率8片/s以上，滿足精度要求和生產(chǎn)需要。與竹片在線檢測(cè)相類似的是木板材表面檢測(cè)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)在木板材表面缺陷識(shí)別領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，優(yōu)必選公司的夏擁軍公布了一種根據(jù)顏色和木紋分選木材的方法和設(shè)備，其步驟包括建立類別數(shù)據(jù)、采集木材圖像、確定木材類別、啟動(dòng)分選裝置。根據(jù)程序生成包括顏色的RGB、木紋傾斜角度、色斑占版面比例木材圖像特征數(shù)據(jù)，其中木紋傾斜角度、色斑占版面比例可以直接判斷，顏色數(shù)據(jù)需計(jì)算與類別數(shù)據(jù)各水平標(biāo)定顏色相似度確定。王業(yè)琴利用RGB三個(gè)顏色矩陣融合成一個(gè)特征矩陣作為木材表面顏色分類的特征參數(shù)對(duì)樣品進(jìn)行分類。W.Kurdthongmee利用數(shù)字圖像處理和自組織特征映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依據(jù)顏色對(duì)橡膠木指榫進(jìn)行分類，其分類正確率達(dá)到95%。戴天虹等提出了一種基于HSV顏色空間的顏色特征提取方法對(duì)樣本圖像進(jìn)行了分類仿真。謝永華主要以木材的死節(jié)、活節(jié)和蟲眼三種常見缺陷為研究對(duì)象，對(duì)木材的缺陷圖像分割和模式識(shí)別方法進(jìn)行了深入的研究。上述研究在竹片分檢上主要實(shí)現(xiàn)竹片顏色分類，還未實(shí)現(xiàn)缺陷（如缺邊缺棱等缺陷）分揀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有竹片檢測(cè)和分選方法還未實(shí)現(xiàn)依缺陷和顏色自動(dòng)分揀的問(wèn)題，提供了一種矩形竹片缺陷及顏色分揀方法。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：矩形竹片缺陷及顏色分揀方法，包括以下步驟，
[0006](1)竹片經(jīng)過(guò)四面精銑機(jī)加工成為長(zhǎng)1000?2000mm、寬15?25_、高4?7mm的矩形竹片；
[0007](2)矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)分色霉斑檢測(cè)箱進(jìn)行顏色、蟲眼、留青以及霉點(diǎn)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)記錄；
[0008](3)矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)四邊缺棱檢測(cè)裝置進(jìn)行四邊缺棱檢測(cè)，四邊缺棱檢測(cè)裝置利用機(jī)械滾輪檢測(cè)方式結(jié)合拉線傳感器監(jiān)測(cè)是否有缺棱，并記錄數(shù)據(jù)；
[0009](4)矩形竹片最后送入自動(dòng)分揀裝置中，根據(jù)上述步驟檢測(cè)數(shù)據(jù)，先將有蟲眼、留青、霉點(diǎn)和缺棱的有缺陷的矩形竹片分入缺陷竹片分揀箱體存放，然后根據(jù)顏色數(shù)據(jù)，按照灰度分為〇?60、60?120、120?145、145?170、170?191、191?255六類，分別存入六個(gè)不同的分揀箱體存放。
[0010] 上述步驟（2)和步驟（3)中記錄數(shù)據(jù)以及步驟（4)中對(duì)于自動(dòng)分類裝置的控制利用PLC實(shí)現(xiàn)。四面精銑機(jī)加工竹片為現(xiàn)有技術(shù)，分色霉斑檢測(cè)箱對(duì)于矩形竹片的顏色、蟲目艮、留青以及霉點(diǎn)檢測(cè)具體為采用圖像識(shí)別技術(shù)即機(jī)器視覺，即在暗箱中設(shè)光電傳感器、視覺傳感器等圖像采集裝置用于采集數(shù)據(jù)，并利用圖像識(shí)別算法識(shí)別出矩形竹片的顏色、蟲目艮、留青以及霉點(diǎn)的具體參數(shù)，并根據(jù)獲得的參數(shù)以及分類依據(jù)進(jìn)行分類。拉線傳感器配合機(jī)械滾輪用于檢測(cè)矩形竹片四邊在長(zhǎng)度方向上棱邊是否發(fā)生位移，從而檢測(cè)出是否發(fā)生缺棱現(xiàn)象。顏色分類主要依據(jù)是矩形竹片顏色相近和美觀程度以及形竹片的應(yīng)用領(lǐng)域。自動(dòng)分類裝置一般采用電機(jī)、提升鏈輪、提升機(jī)架等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)矩形竹片的提升，并利用若干高度不同的分揀箱體組合成頂部在同一斜面上的分揀槽，每個(gè)分揀槽頂部的蓋板采用自動(dòng)控制，依據(jù)上述步驟的檢測(cè)數(shù)據(jù)，在矩形竹片由上至下的輸送過(guò)程中將對(duì)應(yīng)竹片分別放入不同的分揀箱體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)竹片最終的分揀。分揀流程大致分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，第一環(huán)節(jié)為分揀出帶有蟲眼、留青、霉點(diǎn)和缺棱的有缺陷的矩形竹片單獨(dú)存放，第二環(huán)節(jié)為將剩余沒(méi)有蟲眼、留青、霉點(diǎn)和缺棱的無(wú)缺陷的矩形竹片按顏色灰度分為0?60、60?120、120?145、145?170、170?191、191?255六類分別存放。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下：利用分色霉斑檢測(cè)箱、四邊缺棱檢測(cè)裝置和自動(dòng)分揀裝置的合理布置和流程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了矩形竹片的缺陷檢測(cè)和全自動(dòng)分揀。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、檢測(cè)準(zhǔn)確，采用合適的檢測(cè)設(shè)備和先進(jìn)的算法保證蟲眼、留青、霉點(diǎn)和缺棱缺陷的檢測(cè)準(zhǔn)確率高于95 %，完全自動(dòng)化的進(jìn)給裝置和分揀設(shè)備可以保證矩形竹片的分選速度達(dá)到30個(gè)/分鐘，效率高、人工成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0012]矩形竹片缺陷及顏色分揀方法，包括以下步驟，
[0013](1)竹片經(jīng)過(guò)四面精銑機(jī)加工成為長(zhǎng)1000?2000mm、寬15?25_、高4?7_的矩形竹片；
[0014](2)矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)分色霉斑檢測(cè)箱進(jìn)行顏色、蟲眼、留青以及霉點(diǎn)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)記錄；
[0015](3)矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)四邊缺棱檢測(cè)裝置進(jìn)行四邊缺棱檢測(cè)，四邊缺棱檢測(cè)裝置利用機(jī)械滾輪檢測(cè)方式結(jié)合拉線傳感器監(jiān)測(cè)是否有缺棱，并記錄數(shù)據(jù)；
[0016](4)矩形竹片最后送入自動(dòng)分揀裝置中，根據(jù)上述步驟檢測(cè)數(shù)據(jù)，先將有蟲眼、留青、霉點(diǎn)和缺棱的有缺陷的矩形竹片分入缺陷竹片箱存放，然后根據(jù)顏色數(shù)據(jù)，按照灰度分為0?60、60?120、120?145、145?170、170?191、191?255六類，分別存入六個(gè)不同的箱體存放。
[0017]具體實(shí)施過(guò)程中，步驟(3)中四邊缺棱檢測(cè)裝置的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為四邊任意一邊缺棱尺寸大于1mm即視為帶有缺棱缺陷的矩形竹片。步驟(2)中分色霉斑檢測(cè)箱的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為蟲眼、霉點(diǎn)任意直徑大于1_或留青寬度大于1_即視為帶有蟲眼或留青或霉點(diǎn)缺陷的矩形竹片。
[0018]步驟(2)和步驟(3)的傳送裝置采用減速電機(jī)配合雙輥輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)，在保證定位準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，完全達(dá)到所需的進(jìn)給速度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種矩形竹片缺陷及顏色分揀方法，其特征在于:包括以下步驟， (1)竹片經(jīng)過(guò)四面精銑機(jī)加工成為長(zhǎng)1000?2000mm、寬15?25mm、高4?7mm的矩形竹片； (2)矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)分色霉斑檢測(cè)箱進(jìn)行顏色、蟲眼、留青以及霉點(diǎn)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)記錄； (3)矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)四邊缺棱檢測(cè)裝置進(jìn)行四邊缺棱檢測(cè)，四邊缺棱檢測(cè)裝置利用機(jī)械滾輪檢測(cè)方式結(jié)合拉線傳感器監(jiān)測(cè)是否有缺棱，并記錄數(shù)據(jù)； (4)矩形竹片最后送入自動(dòng)分揀裝置中，根據(jù)上述步驟檢測(cè)數(shù)據(jù)，先將有蟲眼、留青、霉點(diǎn)和缺棱的有缺陷的矩形竹片分入缺陷竹片分揀箱體存放，然后根據(jù)顏色數(shù)據(jù)，按照灰度分為0?60、60?120、120?145、145?170、170?191、191?255六類，分別存入六個(gè)不同的分揀箱體存放。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形竹片缺陷及顏色分揀方法，其特征在于:步驟(3)中四邊缺棱檢測(cè)裝置的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為四邊任意一邊缺棱尺寸大于1mm即視為帶有缺棱缺陷的矩形竹片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形竹片缺陷及顏色分揀方法，其特征在于:步驟(2)中分色霉斑檢測(cè)箱的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為蟲眼、霉點(diǎn)任意直徑大于1_或留青寬度大于1_即視為帶有蟲眼或留青或霉點(diǎn)缺陷的矩形竹片。
【專利摘要】本發(fā)明具體為一種矩形竹片缺陷及顏色分揀方法，解決了現(xiàn)有竹片檢測(cè)和分選方法還未實(shí)現(xiàn)依缺陷和顏色自動(dòng)分揀的問(wèn)題。矩形竹片缺陷及顏色分揀方法，包括以下步驟，竹片經(jīng)過(guò)四面精銑機(jī)加工成為矩形竹片；矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)分色霉斑檢測(cè)箱進(jìn)行顏色、蟲眼、留青以及霉點(diǎn)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)記錄；矩形竹片由傳送裝置沿長(zhǎng)度方向輸送經(jīng)過(guò)四邊缺棱檢測(cè)裝置進(jìn)行四邊缺棱檢測(cè)，最后送入自動(dòng)分揀裝置中，先將有蟲眼、留青、霉點(diǎn)和缺棱的有缺陷的矩形竹片分入缺陷竹片分揀箱體存放，然后根據(jù)顏色數(shù)據(jù)，按照灰度分別存入六個(gè)不同的分揀箱體存放。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、檢測(cè)準(zhǔn)確、效率高、人工成本低。
【IPC分類】B07C5/34, B07C5/342
【公開號(hào)】CN105344618
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510680844
【發(fā)明人】趙章榮, 隋曉梅, 傅萬(wàn)四, 張雷, 楊光, 陳忠加, 楊建華, 張端
【申請(qǐng)人】國(guó)家林業(yè)局北京林業(yè)機(jī)械研究所
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月21日