一种任意角度实时成像的木材无损检测装置.pdf

《一种任意角度实时成像的木材无损检测装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种任意角度实时成像的木材无损检测装置.pdf（11页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103792244 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103792244 A (21)申请号 201410076803.5 (22)申请日 2014.03.04 G01N 23/04(2006.01) (71)申请人 东北林业大学 地址 150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴 路 26 号 (72)发明人 戚大伟 (74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人 高媛 (54) 发明名称 一种任意角度实时成像的木材无损检测装置 (57) 摘要 一种任意角度实时成像的木材无损检测装 置， 它涉及一种木材检测装置。 本发明为了解。

2、决现 有的检测装置不能实现被测物的任意角度检测， 通常只能检测二维平面内物体， 存在采集图像时 间长且清晰度差、 图像的获得并不及时不连贯的 问题。 本发明的两根支架竖直并列设置， 滑轨位于 两根支架之间， 载物车可滑动设置在滑轨上， 径向 移动滑板可滑动设置在两根支架的内侧壁上， 摆 动调整电机固定安装在径向移动滑板上， 延伸臂 的一端与摆动调整电机连接， 延伸臂的另一端通 过转动调整电机与支臂连接， 支臂的两端分别与 一个可移动铰接头连接， 每个铰接头上设有一根 支杆， 射线发射器和接收器分别固定设置在一根 支杆的下端。本发明用于木材检测。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明。

3、书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103792244 A CN 103792244 A 1/2 页 2 1. 一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 它包括滑轨 （2） 、 载物车 （3） 和两根 支架 （1） ， 两根支架 （1） 竖直并列设置， 滑轨 （2） 位于两根支架 （1） 之间， 并垂直于两根支架 （1） 设置， 载物车 （3） 可滑动设置在滑轨 （2） 上， 其特征在于 ： 所述木材无损检测装置还包括 径向移动滑板 （4） 、 摆动连接块 （5） 、 延伸臂 （6。

4、） 、 支臂 （7） 、 转动调整电机 （14） 、 射线发射器 （9） 、 接收器 （10） 、 两根支杆 （8） 和两个可移动铰接头 （11） ， 径向移动滑板 （4） 可滑动设置在 两根支架 （1） 的内侧壁上， 摆动连接块 （5） 固定安装在径向移动滑板 （4） 上， 延伸臂 （6） 的 一端与摆动连接块 （5） 连接， 延伸臂 （6） 的另一端通过转动调整电机 （14） 与支臂 （7） 连接， 支臂 （7） 的两端分别与一个可移动铰接头 （11） 连接， 每个可移动铰接头 （11） 上设有一根支 杆 （8） ， 射线发射器 （9） 和接收器 （10） 分别固定设置在一根支杆 （8） 。

5、的下端。 2. 根据权利要求 1 所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述木材无损检测装置还包括两个机械爪 （12） ， 两个机械爪 （12） 分别可滑动设置在两根支 架 （1） 的内侧壁下部。 3. 根据权利要求 2 所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述每个机械爪 （12） 均包括夹持滑块 （12-1） 、 液压缸 （12-2） 、 夹持旋转电机 （12-4） 和夹持端 （12-3） ， 夹持滑块 （12-1） 可滑动设置在一根支架 （1） 的下部， 液压缸 （12-2） 固定设置在夹 持滑块 （12-1） 上， 夹持端 （12-3。

6、） 通过夹持旋转电机 （12-4） 设置在液压缸 （12-2） 的前端。 4. 根据权利要求 1 所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述载物车 （3） 包括载物板 （3-1） 、 旋转载物台 （3-2） 、 多个载物夹 （3-3） 和多个车轮 （3-4） ， 载 物板 （3-1） 上设有多个矩形孔 （3-5） ， 载物板 （3-1） 通过多个车轮 （3-4） 可滑动设置在滑轨 （2） 上， 旋转载物台 （3-2） 设置在载物板 （3-1） 的上端面的中部， 多个载物夹 （3-3） 均布在 旋转载物台 （3-2） 的两端， 每个矩形孔 （3-5） 上设有一个载物夹 。

7、（3-3） 。 5. 根据权利要求 4 所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述每个载物夹 （3-3） 均包括左载物夹和右载物夹， 左载物夹和右载物夹可滑动相对设置， 且左载物夹和右载物夹结构相同， 左载物夹和右载物均包括载物滑块 （3-3-1） 、 载物支杆 （3-3-2） 和弧形块 （3-3-3） ， 载物滑块 （3-3-1） 、 载物支杆 （3-3-2） 和弧形块 （3-3-3） 由下至 上依次设置。 6. 根据权利要求 5 所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述左载物夹和右载物夹还包括多个防滑胶层 （3-3-4） ， 每个弧形块。

8、 （3-3-3） 上贴附一个防 滑胶层 （3-3-4） 。 7. 根据权利要求 4 所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述旋转载物台 （3-2） 包括载物台旋转电机 （3-2-3） 、 升降台 （3-2-1） 和防滑载物层 （3-2-2） ， 升降台 （3-2-1） 设置在载物板 （3-1） 上， 防滑载物层 （3-2-2） 设置在升降台 （3-2-1） 上， 载 物台旋转电机 （3-2-3） 设置在升降台 （3-2-1） 的下端。 8.根据权利要求1或7所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所述支臂 （7） 包括横梁 （7-1） 、 拱形。

9、连接梁 （7-2） 和多个辐条 （7-3） ， 横梁 （7-1） 水平设置， 拱 形连接梁 （7-2） 固定设置在横梁 （7-1） 上端 ； 多个辐条 （7-3） 的一端与转动调整电机 （14） 固定连接， 多个辐条 （7-3） 的另一端呈辐射状与拱形连接梁 （7-2） 固定连接。 9. 根据权利要求 8 所述一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述木材无损检测装置还包括两个支架底座 （13） ， 两根支架 （1） 的底端面上分别设有一个支 权 利 要 求 书 CN 103792244 A 2 2/2 页 3 架底座 （13） 。 10. 根据权利要求 4 所述一种任意。

10、角度实时成像的木材无损检测装置， 其特征在于 ： 所 述多个载物夹 （3-3） 的数量为 2 个 -6 个。 权 利 要 求 书 CN 103792244 A 3 1/4 页 4 一种任意角度实时成像的木材无损检测装置 技术领域 0001 本发明涉及一种木材检测装置， 具体涉及一种任意角度实时成像的木材无损检测 装置。 背景技术 0002 木材无损检测技术是一门新兴的、 综合性的木材非破坏性检测技术， 近十几年得 到迅速发展， 传统的木材物理、 力学性质检测大都是采用检测仪器或力学试验机对尺寸、 规 格、 表面形状或所能承受的最大载荷进行检测。这种方法检测时间长、 条件苛刻、 稳定性和 重现性。

11、差， 且不适于非破坏、 在线快速检测。无损检测木材或木质材料的物理力学性质， 可 在不破坏木材及木质材料的本身形状、 原有结构和原有动力状态的前提下， 利用当今的物 理方法和手段快速检测出木材或木质材料内部缺陷的位置、 大小、 类别， 材料的尺寸、 规格、 表面形状和基本物理力学性能等。 0003 木材无损检测的主要方法有 X 射线摄影检测法 ： 主要原理是利用射线穿透不同木 材部位时的吸收和衰减效应的不同， 并根据感光底片上的不同记录来分析和判断木材的某 些性质， 但是现有的检测装置不能实现被测物的任意角度检测， 通常只能检测二维平面内 物体， 存在采集图像时间长且清晰度差的问题。 0004。

12、 木材无损检测过程中通常获得的是二维检测图像， 且图像的获得并不及时不连 贯。实际检测过程中需要实时任意角度取得图像以精确判断被检测物中缺陷的情况， 并将 扫描检测的过程图像记录下来形成视频资料， 以便对视频资料进行回放和分析。 发明内容 0005 本发明的目的是为了解决现有的检测装置不能实现被测物的任意角度检测， 通常 只能检测二维平面内物体， 存在采集图像时间长且清晰度差、 图像的获得并不及时不连贯 的问题， 进而提供一种任意角度实时成像的木材无损检测装置。 0006 本发明的技术方案是 ： 一种任意角度实时成像的木材无损检测装置， 包括滑轨、 载物车和两根支架， 两根支架竖直并列设置， 。

13、滑轨位于两根支架之间， 并垂直于两根支架设 置， 载物车可滑动设置在滑轨上， 所述木材无损检测装置还包括径向移动滑板、 摆动连接 块、 延伸臂、 支臂、 转动调整电机、 射线发射器、 接收器、 两根支杆和两个可移动铰接头， 径向 移动滑板可滑动设置在两根支架的内侧壁上， 摆动连接块固定安装在径向移动滑板上， 延 伸臂的一端与摆动连接块连接， 延伸臂的另一端通过转动调整电机与支臂连接， 支臂的两 端分别与一个可移动铰接头连接， 每个可移动铰接头上设有一根支杆， 射线发射器和接收 器分别固定设置在一根支杆的下端。 0007 所述木材无损检测装置还包括两个机械爪， 两个机械爪分别可滑动设置在两根支 。

14、架的内侧壁下部。 0008 所述每个机械爪均包括夹持滑块、 液压缸、 夹持旋转电机和夹持端， 夹持滑块可滑 动设置在一根支架的下部， 液压缸固定设置在夹持滑块上， 夹持端通过夹持旋转电机设置 说 明 书 CN 103792244 A 4 2/4 页 5 在液压缸的前端。 0009 本发明与现有技术相比具有以下效果 ： 0010 1. 本发明的径向移动滑板能够调整竖直方向的位置， 通过转动调整电机使得支臂 以延伸臂为轴旋转， 进而带动射线发射器和接收器的位置发生改变 ； 配合使用载物车使被 检测物移动、 旋转和升降， 使得检测过程中实时任意角度取得图像， 用以精确判断被检测物 中缺陷的情况， 并。

15、可将扫描检测的过程图像记录下来形成视频资料， 以便对视频资料进行 回放和分析。 克服了现有检测装置仅在二维平面采集图像的局限性， 多方位， 多角度采集图 像， 其清晰度提高了 78-93%， 准确度提高 3 倍， 确定缺陷类别、 位置及大小的快速提高 2 倍。 0011 2. 本发明结构简单， 生产制造容易， 成本低廉。 0012 3. 本发明的径向移动滑板、 转动调整电机、 延伸臂、 支臂两根支杆和两个可移动铰 接头， 使得射线发射器和接收器的旋转更加灵活， 增加了获取图像的角度， 获取图像的效率 提高了 2 倍。 0013 4. 本发明设有成对设置的机械爪， 机械爪通过夹持滑块、 液压缸、。

16、 旋转电机和夹持 端， 实现对物品的夹持和旋转， 以便实现对被检测物全方位检测。 能够减少这一过程中不必 要的人为操作， 避免给操作者带来辐射危害， 有效提高检测效率。 具体的夹持的过程是这样 的 ： 首先判定物体的位置在计算机中输入指令液压缸启动夹持端配合进行夹 持在计算机中输入旋转指令旋转电机启动物体旋转人为判定位置 输入松开液压缸的指令夹持端松开物体旋转完成。 0014 5. 机械爪还具有辅助固定、 辅助定位、 校正被测物体位置和角度的作用。 0015 6. 本发明设有可在支臂上移动的两个可移动铰接头， 根据检测的实际情况 （被检 测物的大小、 种类等） ， 调整两个可移动铰接头在支臂上。

17、的相对位置来使得射线发射器和接 收器做相向或背离运动， 以调整拍摄焦距， 使获得的图像更清晰准确。 0016 7. 本发明设有载物车、 机械爪， 载物车在滑轨上的移动、 被检测物体在载物车上的 升降、 旋转以及机械爪夹持旋转被检测物都是通过电脑控制来实现的， 这样避免了人受到 射线辐射， 提高了检测效率。 附图说明 0017 图 1 是本发明的轴测图 ； 图 2 是本发明的结构示意图 ； 图 3 是图 1 的侧视图 ； 图 4 是载物车的放大图 ； 图 5 是载物车的的侧视图。 具体实施方式 0018 具体实施方式一 ： 结合图 1- 图 5 说明本实施方式， 本实施方式的一种任意角度实 时成。

18、像的木材无损检测装置， 它包括滑轨 2、 载物车 3 和两根支架 1， 两根支架 1 竖直并列设 置， 滑轨 2 位于两根支架 1 之间， 并垂直于两根支架 1 设置， 载物车 3 可滑动设置在滑轨 2 上， 所述木材无损检测装置还包括径向移动滑板 4、 摆动连接块 5、 延伸臂 6、 支臂 7、 转动调 整电机14、 射线发射器9、 接收器10、 两根支杆8和两个可移动铰接头11， 径向移动滑板4可 滑动设置在两根支架 1 的内侧壁上， 摆动连接块 5 固定安装在径向移动滑板 4 上， 延伸臂 6 的一端与摆动连接块 5 连接， 延伸臂 6 的另一端通过转动调整电机 14 与支臂 7 连接，。

19、 支臂 7 的两端分别与一个可移动铰接头 11 连接， 每个可移动铰接头 11 上设有一根支杆 8， 射线 说 明 书 CN 103792244 A 5 3/4 页 6 发射器 9 和接收器 10 分别固定设置在一根支杆 8 的下端。 0019 本实施方式的滑轨 2 为电控滑轨。便于在检测图像成形时通过调整载物车 3 在滑 轨 2 上滑动， 满足检测需求。 0020 本实施方式的射线发射器 9、 接收器 10 和电脑均为现有技术。 0021 本实施方式的径向移动滑板 4 为电控径向移动组件。 0022 具体实施方式二 ： 结合图1和图2说明本实施方式， 本实施方式的木材无损检测装 置还包括两个。

20、机械爪12， 两个机械爪12分别可滑动设置在两根支架1的内侧壁下部。 如此 设置， 机械手能够实现对物品的夹持和旋转， 来改变被检测物相对载物车的位置， 以便实现 对被检测物全方位检测。能够减少这一过程中不必要的人为操作， 避免给操作者带来辐射 危害， 也可以提高检测效率。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。 0023 具体实施方式三 ： 结合图 1 和图 2 说明本实施方式， 本实施方式的每个机械爪 12 均包括夹持滑块12-1、 液压缸12-2、 夹持旋转电机12-4和夹持端12-3， 夹持滑块12-1可滑 动设置在一根支架 1 的下部， 液压缸 12-2 固定设置在夹持滑块 12-1。

21、 上， 夹持端 12-3 通过 夹持旋转电机 12-4 设置在液压缸 12-2 的前端。如此设置， 便于实现对物品的夹持和旋转。 其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。 0024 具体实施方式四 ： 结合图 1- 图 5 说明本实施方式， 本实施方式的载物车 3 包括载 物板 3-1、 旋转载物台 3-2、 多个载物夹 3-3 和多个车轮 3-4， 载物板 3-1 上设有多个矩形孔 3-5， 载物板 3-1 通过多个车轮 3-4 可滑动设置在滑轨 2 上， 旋转载物台 3-2 设置在载物板 3-1 的上端面的中部， 多个载物夹 3-3 均布在旋转载物台 3-2 的两端， 每个矩形孔 3-5 。

22、上设 有一个载物夹 3-3。如此设置， 便于针对木材的放置状态进行选择， 如将切割好的待检测木 材水平设置或竖直设置， 水平设置通常将木材搭设在多个载物夹 3-3 上， 竖直设置通常将 木材放置在旋转载物台 3-2 上。其它组成和连接关系与具体实施方式一或三相同。 0025 具体实施方式五 ： 结合图 1- 图 5 说明本实施方式， 本实施方式的每个载物夹 3-3 均包括左载物夹和右载物夹， 左载物夹和右载物夹可滑动相对设置， 且左载物夹和右载物 夹结构相同， 左载物夹和右载物均包括载物滑块3-3-1、 载物支杆3-3-2和弧形块3-3-3， 载 物滑块 3-3-1、 载物支杆 3-3-2 和。

23、弧形块 3-3-3 由下至上依次设置。如此设置， 便于木材搭 设， 防止载物车 3 在行进过程中， 木材因晃动而发生滚落的问题。其它组成和连接关系与具 体实施方式四相同。 0026 本实施方式的载物夹 3-3 为手动或电动载物夹。根据实际检测需要， 手动载物夹 在检测前根据待检测木材的大小直接调整好， 即可检测。 电动载物夹无需事先调节， 待检测 时， 直接电动控制调节即可。 0027 具体实施方式六 ： 结合图 1- 图 5 说明本实施方式， 本实施方式的左载物夹和右载 物夹还包括多个防滑胶层3-3-4， 每个弧形块3-3-3上贴附一个防滑胶层3-3-4。 如此设置， 增大被检测物与载物车间。

24、的摩擦力。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。 0028 具体实施方式七 ： 结合图 1- 图 5 说明本实施方式， 本实施方式的旋转载物台 3-2 包括载物台旋转电机 3-2-3、 升降台 3-2-1 和防滑载物层 3-2-2， 升降台 3-2-1 设置在载物 板 3-1 上， 防滑载物层 3-2-2 设置在升降台 3-2-1 上， 载物台旋转电机 3-2-3 设置在升降台 3-2-1 的下端， 通过内置的载物台旋转电机使旋转载物台 3-2 旋转。如此设置， 便于根据木 材的高度选择升降台 3-2-1 的升降高度， 从而满足木材检测的位置需求 ； 还能够根据需要 说 明 书 CN 103。

25、792244 A 6 4/4 页 7 进行旋转， 以确定缺陷的准确位置。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。 0029 具体实施方式八 ： 结合图1和图2说明本实施方式， 本实施方式的支臂7包括横梁 7-1、 拱形连接梁 7-2 和多个辐条 7-3， 横梁 7-1 水平设置， 拱形连接梁 7-2 固定设置在横梁 7-1 上端 ； 多个辐条 7-3 的一端与转动调整电机 14 固定连接， 多个辐条 7-3 的另一端呈辐 射状与拱形连接梁 7-2 固定连接。如此设置， 能够将支臂所受的力分散到多根辐条上， 减小 单个支点所受的力， 使整体结构更稳定、 更耐用， 也便于保证射线发射器9和接收器1。

26、0在操 作过程中的平稳， 提高图像质量。其它组成和连接关系与具体实施方式一或七相同。 0030 具体实施方式九 ： 结合图1和图2说明本实施方式， 本实施方式的木材无损检测装 置还包括两个支架底座 13， 两根支架 1 的底端面上分别设有一个支架底座 13。如此设置， 有效的增强门字形支架的牢固性。其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。 0031 具体实施方式十 ： 结合图 1- 图 5 说明本实施方式， 本实施方式的多个载物夹 3-3 的数量为 2 个 -6 个。如此设置， 便于满足不同长度的待检测木材需求。其它组成和连接关 系与具体实施方式四相同。 0032 本实施方式的检测过程中无需人。

27、进行手工干预， 全部实现机器操控， 避免了检测 过程中辐射物对人体造成的伤害。 0033 本实施方式的图像处理模块和控制中心与设备分离， 保护实验操作者的安全。 0034 本发明在使用时 ： 0035 本发明的木材无损检测装置与图像处理模块和控制中心相结合应用， 组成完整的 检测过程。其中图像处理模块和控制中心与本发明的木材无损检测装置通过含有铅的墙 体、 玻璃分隔设置， 以确保操作者的人身安全。 0036 图像处理模块和控制中心包括 X 射线检测部分、 图像传感部分、 图像采集部分和 图像处理部分， 其工作原理是 ： 选择 X 射线作为检测源， 射线发射器 9 的检测源照射在被检 测物上， 。

28、利用X射线的荧光成像效应， 使被检测物的内部特征在接收器10上成像， 再将图像 输入到电脑中， 最终形成视频资料。 使用时， 先将待检测木材按照检测位置的需要放置在载 物车 3 的旋转载物台 3-2 或多个载物夹 3-3 上， 图像处理模块和控制中心发出指令控制载 物车 3 在滑轨 2 上滑动， 直至滑动到所需位置， 根据检测位置需求， 先通过控制中心电动控 制径向移动滑板 4 移动， 将支臂 7 停留在所需位置， 调整延伸臂 6 的摆动角度、 支臂的旋转 角度， 再通过两根支杆 8 和两个可移动铰接头 11 调整射线发射器 9 和接收器 10 的位置， 配 合使用载物车使被检测物移动、 旋转。

29、和升降实现对待测木材的检测， 根据被检测物的实际 情况， 可以用机械爪 12 对被检测物进行夹持和旋转来改变其相对检测车的角度及位置， 检 测具体过程同上一自然段内容。 0037 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上， 然而并非用以限定本发明的， 本领域技术 人员还可以在本发明精神内做其他变化， 以及应用到本发明未提及的领域中， 当然， 这些依 据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。 说 明 书 CN 103792244 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103792244 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103792244 A 9 3/4 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103792244 A 10 4/4 页 11 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103792244 A 11 。