GC650 相机用于林业测量系统

Forintek公司的光学测量系统在欧松板生产过程中测量木条尺寸

加拿大是世界主要的高质量木制品生产国之一,也是最大的木制品出口国。此外,加拿大还出口75%的木结构板(大多为欧松板),出口地主要是美国。

Forintek公司是一家位于加拿大的一流木制品研究公司,其宗旨是通过研发应用及解决方案来最大限度地提升加拿大木制业的竞争力。Forintek公司还进行市场和经济调研,并在建立国内和国际规范和标准上发挥着重要作用。

林业面临的问题
在现今住房建筑业的生产过程中,原木被加工成特定尺寸的薄木条,以最大程度地提高最终木板产品的性能。由于在某些地区木材的供应发生了变化,木材厂不得不加工处理较干的木材,如MBP松木。这种松木会产生很多称为“细屑”的小刨花,使人们很难生产出高效加工和优质生产所需的、尺寸均匀的木条。据估计,较干的木材产生的小刨花量可占总量的5-50%。木材厂通过减少细屑,在木材恢复方面每提高1%,每年就可节省25万到30万美元的开销,因地点而异。


安装和改善

2002年,由于欧松板业对测量系统高度感兴趣,Forintek公司开始开发一种在线木屑测量系统。最初的系统由两个卤钨灯和一台1/2英寸的模拟单色CCD相机组成。相机与一台通过C++语言编程软件分析图像数据的视觉计算机连接。系统对准一个不间断运行的闭路传输系统的跌水陡槽,以模拟木材厂的生产条件。初始测试显示系统需要改进。因此,系统作了如下改进:

  •  照明:由于卤素灯寿命短且易发热,因此换成了两盏以高频脉冲的LED灯,来为项目提供充足的照明
  • 机器视觉相机:模拟相机对光线非常不敏感,因此换成了Prosilica GC650单色数码相机。GC650相机是一款高速的VGA分辨率的相机,配备一个GigE VisionTM接口。1/3英寸CCD逐行扫描的索尼ICX424传感器提供优质图像和高敏感度。GC650相机配有一个12毫米镜头并在离目标4英尺远的地方以千分之一秒的曝光时间和每秒20帧的速率运作。此外,Forintek公司的技术人员用每台Prosilica CCD相机特有的2x2 Binning图像读出模式功能来进一步提高图像的敏感度。Binning图像读出模式是一种以牺牲分辨率为代价,通过合并像素创造出数量较少但尺寸较大的像素,从而显著提高相机敏感度的功能。
  • 软件:软件在Lab View中重新编程,使其更易于使用,并且增添了新的操作功能。

试点工厂测试
专门制造了用于测试的一个闭路传输系统,由两条交叉传输带组成。传输带在两端通过跌水槽连接。系统有两套安装组合。

第一套安装:

照明灯和相机通过一扇观察窗检查传输带掉落区自由坠落的木条。照明灯与相机与木条都保持25厘米的距离。

第二套安装:
照明灯和相机安装在水平面以上50厘米处,对木条顶部进行测量。
在测试过程中,传输带运输各种木材(山杨木、桦木和MBP松木)制成的5千克重的木条,木屑量0-50%不等,以5%为单位递增。为了重现木材厂的生产条件,传输带以每分钟250英尺的速度运行。相机以每秒10帧的速率拍摄图像。两套安装通过分析500张图像以确定各种木屑量。

木材厂试验

成像系统接着被移到位于魁北克尚博德市的Louisiana Pacific OSB木材厂进行试验,以测量绿山杨木条的木屑含量。GC650相机通过一个舱口观察传送带,并在四小时内以每秒10帧的速率拍摄图像。工作人员随机收集木条样品来确定实际木屑含量。

结论
在试验期间,收集的样品所显示的木屑量数据与成像系统测量得到的结果呈现出很好的相关性。目前,已有十多家位于加拿大,美国和欧洲的欧松板木材厂采用了Forintek公司率先开发的这套木屑测量系统。公司已为该技术申请了专利。