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一种合成板材批量检测方法

阅读：958发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种合成板材批量检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种合成板材批量检测装置及其方法。一种合成板材批量检测装置，其特征在于包括：扫描架，用于为图像采集装置提供支撑；图像采集装置，安装于所述扫描架上，用于采集板材图像,所述图样采集装置采用雷达扫描，通过安装雷达对板材扫描，并将对板材的扫描数据传输至检测机构；检测机构与所述图像采集装置相连，用于对图像采集装置采集的板材图像进行数据分析、显示检测结果。本发明采用雷达扫描，克服人工检测依靠经验等人为因素，准确率相对较低、效率较低等缺点，雷达的高穿透性能一次检测多个板材，克服了超声波检测需要耦合剂、每次只能检测一个点、穿透能力较差等缺点，实现对板材的批量检测，提高了检测速度。，下面是一种合成板材批量检测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种合成板材批量检测方法，其特征在于包括：

检测装置，所述检测装置包括

扫描架，用于为信息采集装置提供支撑；

信息采集装置，安装于所述扫描架上，包括图像信息采集装置和位置信息采集装置，所述图像信息采集装置采用雷达用于扫描获取板材图像信息，所述位置信息采集装置用于实时采集板材位置信息并将采集的板材位置信息与板材的图像信息绑定后传输至检测机构；

检测机构，与所述信息采集装置相连，用于对采集的板材图像信息和位置信息进行分析并判断缺陷板层、显示检测结果,其中板材上下堆叠放置；

具体检测方法包括如下步骤：

S1通过雷达扫描板材长度方向离散点图像信息、通过位置采集装置采集板材位置信息，并将板材的图像信息和位置信息传输至检测机构绑定，并分析、计算离散点中的真实缺陷点；

S2计算每张板材的真实缺陷点数，对板材长度方向离散点全部扫描完成后将每张板材的离散点中的真实缺陷点数求和计算并编号，并将求和结果传输至阈值判断模块；

S3阈值判断模块，设定一个阈值，如真实缺陷点求和数值小于所述设定阈值，则判断为合格，真实缺陷点求和数值如大于所述设定阈值，则判断为不合格;所述步骤S1包括如下步骤：

S11通过位置信息采集装置采集板材位置信息，通过雷达实时采集板材图像信息传输至上位机的预处理图像信息模块，同时将位置信息上传至上位机预处理图像信息模块，形成雷达信息和位置信息的绑定；

S12对雷达采集的实时信息做对不同深度进行幅度补偿、去界面层、去背景噪声处理，所述预处理图像信息中存储正常信息，通过对比正常信息，如无可疑点，真实缺陷点计数为

0并编号，如发现可疑点，对可疑点进行计数；其中去界面层方法为扫描一次质量达标的板材作为对照组信息，并在信息处理中，将对照组信息的全部峰值所在位置水平方向连线作为界面层，待处理信息的相应水平位置均赋值为0，即实现去界面层；

S13滤除可疑点中的虚警点，确定真实缺陷点，计数并编号、统计。

2.根据权利要求1所述的一种合成板材批量检测方法，其特征在于：所述位置信息采集装置包括位置编码器，所述位置编码器包括X方向位置编码器和Y方向位置编码器，获取脉冲信号用于表示板材位置信息；所述信息采集装置还包括：单片机，实现所述位置编码器与所述检测机构之间的数据处理与传递，用于将脉冲信号处理后转换为坐标信息，并以串口形式将坐标信息传输至检测机构。

3.根据权利要求1所述的一种合成板材批量检测方法，其特征在于：所述扫描架采用二维进给机构，实现平面上任意位置的移动，所述信息采集装置安装于所述二维进给机构上。

4.根据权利要求3所述的一种合成板材批量检测方法，其特征在于：所述二维进给机构，包括X方向进给机构和Y方向进给机构；

所述X方向进给机构包括X方向导轨、X方向滑动模组、X方向步进电机；所述X方向步进电机安装于所述X方向滑动模组上，所述X方向滑动模组安装于所述X方向导轨上，所述X方向位置编码器安装于所述X方向步进电机上，所述X方向步进电机带动X方向滑动模组沿X方向导轨运动；

所述Y方向进给机构包括Y方向导轨、Y方向滑动模组、Y方向步进电机；所述Y方向步进电机安装于所述Y方向滑动模组上，所述Y方向滑动模组安装于所述Y方向导轨上，所述Y方向位置编码器安装在所述Y方向步进电机上，所述Y方向步进电机沿带动Y方向滑动模组和安装在Y方向滑动模组上的所述雷达沿Y方向导轨运动，所述Y方向进给机构安装在所述X方向的滑动模组上。

5.根据权利要求 4所述的一种合成板材批量检测方法，其特征在于：所述X方向导轨的两端和/或所述Y方向导轨的两端设置限位装置。

6.根据权利要求4所述的一种合成板材批量检测方法，其特征在于：所述Y方向滑动模组上设置可调高支架，所述雷达安装于所述可调高支架上，用于调节雷达位置高度。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种合成板材批量检测方法，其特征在于：所述雷达采用窄脉冲超宽带雷达。

8.根据权利要求7所述的一种合成板材批量检测方法，其特征在于：所述超宽带雷达选择频率范围为400MHz-4GHz。

说明书全文

一种合成板材批量检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及板材检测技术领域，具体为一种合成板材批量检测装置及其方法。

背景技术

[0002] 合成板材因工艺问题和原材料品质问题，容易出现内部不合格的成品，由于合成板材表层覆盖材料和中间填充材料不同，即使表层板材没有问题，成品内部依然有可能存在缺陷。在不破坏检测对象内部和外观结构以及使用性能的前提下，现有无损检测方式为人工敲击听声检测，其主要依靠检测者的经验，具有较大的人为因素，准确率相对较低；或用超声波测试板材内部缺陷，需要耦合剂、每次只能检测一个点、穿透能力较差等缺点，上述方案均无法对板材实现准确、高效、批量检测。

发明内容

[0003] 针对现有技术无法准确、高效、批量检测板材等缺陷，本发明提供了一种合成板材批量检测装置，准确、批量检测木材是否合格。

[0004] 为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：

[0005] 一种合成板材批量检测装置，包括：

[0006] 扫描架，用于为信息采集装置提供支撑；

[0007] 信息采集装置，安装于所述扫描架上，包括图像信息采集装置和位置信息采集装置，所述图像信息采集装置采用雷达用于扫描获取板材图像信息，所述位置信息采集装置用于实时采集板材位置信息，并将采集的板材位置信息与板材的图像信息绑定后传输至检测机构；

[0008] 检测机构，与所述信息采集装置相连，用于对采集的板材图像信息和位置信息进行分析并判断缺陷板层、显示检测结果。

[0009] 进一步地，所述位置信息采集装置包括位置编码器，所述位置编码器包括X方向位置编码器和Y方向位置编码器，获取脉冲信号用于表示板材位置信息；所述信息采集装置还包括：

[0010] 单片机，实现所述位置编码器与所述检测机构之间的数据处理与传递，用于将脉冲信号处理后转换为坐标信息，并以串口形式将坐标信息传输至检测机构。

[0011] 进一步地，所述扫描架采用二维进给机构，实现平面上任意位置的移动，所述信息采集装置安装于所述二维进给机构上。

[0012] 所述二维进给机构，包括X方向进给机构和Y方向进给机构；

[0013] 所述X方向进给机构包括X方向导轨、X方向滑动模组、X方向步进电机；所述X方向步进电机安装于所述X方向滑动模组上，所述X方向滑动模组安装于所述X方向导轨上，所述X方向位置编码器安装于所述X方向步进电机上，所述X方向步进电机带动X方向滑动模组沿X方向导轨运动，；

[0014] 所述Y方向进给机构包括Y方向导轨、Y方向滑动模组、Y方向步进电机；所述Y方向步进电机安装于所述Y方向滑动模组上，所述Y方向滑动模组安装于所述Y方向导轨上，所述Y方向位置编码器安装在所述Y方向步进电机上，所述Y方向步进电机沿带动Y方向滑动模组和安装在Y方向滑动模组上的所述雷达沿Y方向导轨运动，所述Y方向进给机构安装在所述X方向的滑动模组上。

[0015] 进一步地，所述扫描架X方向尺寸根据合成板材和雷达的可调节相加后保留一定余量作为水平尺寸，扫描架垂直方向尺寸根据待测板材堆叠厚度设计，板材厚度*板材数量+运动余量=扫描架垂直高度。

[0016] 进一步地，所述X方向导轨的两端和/或所述Y方向导轨的两端设置限位装置。

[0017] 进一步地，所述Y方向滑动模组上设置可调高支架，用于调节雷达位置高度，所述雷达安装于所述可调高支架上，所述扫描架可调高度支架与X方向、Y方向进给机构垂直。

[0018] 进一步地，所述雷达采用窄脉冲超宽带雷达。

[0019] 进一步地，所述超宽带雷达选择频率范围为400MHz-4GHz。

[0020] 一种合成板材批量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

[0021] S1通过雷达扫描板材长度或者宽度方向离散点图像信息、通过位置采集装置采集板材位置信息，并将板材的图像信息和位置信息传输至检测机构绑定，并分析、计算离散点中真实缺陷点及位置并编号、统计；

[0022] S2计算每张板材的真实缺陷点数，对板材长度或者宽度方向离散点全部扫描完成后将每张板材的离散点中的真实缺陷点数求和计算并编号，并将求和结果传输至阈值判断模块；

[0023] S3阈值判断模块，设定一个阈值，如真实缺陷点求和数值小于所述设定阈值，则判断为合格，真实缺陷点求和数值如大于所述设定阈值，则判断为不合格。

[0024] 进一步地，步骤S1包括如下步骤：

[0025] S11通过位置信息采集装置采集板材位置信息，通过雷达实时采集板材图像信息传输至上位机的预处理图像信息模块，同时将位置信息上传至上位机预处理图像信息模块，形成雷达信息和位置信息的绑定；

[0026] S12对雷达采集的实时信息做对不同深度进行幅度补偿、去界面层、去背景噪声处理，所述预处理图像信息中存储正常板材信息，通过对比正常板材信息，如无可疑点，真实缺陷点计数为0并编号，如发现可疑点，对可疑点进行计数；

[0027] S13滤除可疑点中的虚警点，确定真实缺陷点，计数并编号、统计；

[0028] 本发明合成板材批量检测装置通过雷达扫描，利用其高穿透性和高分辨能力特点进行扫描成像，能准确的实现板材的批量检测。

[0029] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0030] 1、本发明采用雷达扫描，利用雷达的高穿透性和高分辨能力特点进行扫描成像，检测速度快、可以一次扫描多张板材。与常规人工敲击听声检测相比，本发明采用雷达扫描，克服人工检测依靠经验等人为因素，准确率相对较低、效率较低等缺点，克服了超声波检测需要耦合剂、每次只能检测一个点、穿透能力较差等缺点，实现对板材的批量检测，提高了检测速度。

[0031] 2、本发明检测出不合格板材后，能根据记录的离散点图像信息和位置信息，能找出不合格板材的具体位置。根据待检板材的厚度、堆叠张数，将真实缺陷点回波和对照组界面层回波进行比对，根据目标距离和收发回波的关系，能找出疑似缺陷部位，其结构简单、使用方便。

[0032] 3、本发明采用雷达扫描，无耦合剂环保、不损伤材料、不伤害人体。

附图说明

[0033] 图1是本发明板材检测方法的流程图。

[0034] 图2是本发明检测板材一个离散点流程图。

[0035] 图3是图本发明一实施例中对雷达扫描采集的原始图像数据图。

[0036] 图4是是本发明一实施例中对原始图像数据对不同深度进行幅度补偿后的图。

[0037] 图5是本发明一实施例中对不同深度进行幅度补偿后去界面处理后的图。

[0038] 图6是本发明一实施例中去界面处理后去除背景噪声后的图。

[0039] 图7是本发明一实施例中对去除背景噪声后去虚警后的图。

[0040] 图8是本发明一实施例中板材检测方法的流程图。

[0041] 图中三角形为收天线和发天线，A、B、C为处在三个不同位置是，雷达回波信号图；圆形为缺陷；1、界面层；111、第一板材上方界面层；112、第一块板材下方界面层；121、第二板材上方界面层；122第二块板材下方界面层；131第三板材上方界面层；132第三块板材下方界面层；2、背景噪声；3、虚警；4、真实缺陷点。

具体实施方式

[0042] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明人的一部分实施例，而非全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术上人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0043] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是接卸连接或者电连接，也可以是两个原件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的集体含义。

[0044] 具体而言：

[0045] 一种合成板材批量检测装置，包括：扫描架，用于为信息采集装置提供支撑；信息采集装置，安装于扫描架上，包括图像信息采集装置和位置信息采集装置，图像信息采集装置采用雷达扫描用于获取板材图像信息，位置信息采集装置用于实时采集板材位置信息并将采集的板材位置信息与板材的图像信息绑定后传输至检测机构；检测机构，与信息采集装置相连，用于对采集的板材图像信息和位置信息进行分析并判断缺陷板层、显示检测结果。与常规人工敲击听声检测相比，本发明采用雷达扫描，克服人工检测依靠经验等人为因素，准确率相对较低等缺点，克服了超声波检测需要耦合剂、每次只能检测一个点、穿透能力较差等缺点，实现对板材的准确、批量检测。

[0046] 在一种实施方式中，位置信息采集装置包括位置编码器，位置编码器包括X方向位置编码器和Y方向位置编码器，获取脉冲信号用于表示板材位置信息；所述信息采集装置还包括：

[0047] 单片机，实现所述位置编码器与所述检测机构之间的数据处理与传递，用于将脉冲信号处理后转换为坐标信息，并以串口形式将坐标信息传输至检测机构。

[0048] 在一种实施方式中，扫描架采用二维进给机构，实现平面上任意位置的移动，信息采集装置安装于二维进给机构上。

[0049] 在一种实施方式中，二维进给机构，包括X方向进给机构和Y方向进给机构；

[0050] X方向进给机构包括X方向导轨、X方向滑动模组、X方向步进电机；X方向步进电机安装于X方向滑动模组上，X方向滑动模组安装于X方向导轨上，X方向位置编码器安装于X方向步进电机上，X方向步进电机带动X方向滑动模组沿X方向导轨运动，；

[0051] Y方向进给机构包括Y方向导轨、Y方向滑动模组、Y方向步进电机；Y方向步进电机安装于Y方向滑动模组上，Y方向滑动模组安装于Y方向导轨上，Y方向位置编码器安装在Y方向步进电机上，Y方向步进电机沿带动Y方向滑动模组和安装在Y方向滑动模组上的雷达沿Y方向导轨运动， Y方向进给机构安装在X方向的滑动模组上。X方向滑动模组的运动会带动Y方向一起运动。信息采集装置先匀速扫描整个X方向，然后系统小范围运动Y方向，再次扫描整个X方向，形成新的切片，以此类推，直到形成对整个板材X方向连续，Y方向方向离散的扫描切片组。扫描方式为连续S型连续扫描，开启新的扫描时，检测机构中控制系统先将雷达复位至机械归零点，每次X方向的扫描形成一次扫描切片，Y方向运动时不记录信息。本发明通过运动和扫描成像实现对多张板材的全自动检测，可以自动识别堆叠板材中缺陷板材所在叠层和疑似缺陷部位，其结构简单、实用方便、成本低廉。通过设置XY方向位置信息采集装置，能实现记录缺陷所在的坐标范围。

[0052] 在一种实施方式中，扫描架X、Y方向尺寸根据合成板材和雷达的可调节相加后保留一定余量作为水平尺寸，扫描架垂直方向尺寸根据待测板材堆叠厚度设计，板材厚度*板材数量+运动余量=扫描架垂直高度。

[0053] 在一种实施方式中，X方向导轨的两端和/或Y方向导轨的两端设置限位装置。所述限位装置为在导轨与X、Y方向对应板材的水平尺寸齐平处设置一个隔板

[0054] 在一种实施方式中，Y方向滑动模组上设置可调高支架，雷达安装于可调高支架上，用于调节雷达位置高度。所述可调高度支架包括一个夹持部用于安装雷达和一个可伸缩调节的支撑臂，通过调节支撑臂的长度来调节雷达的位置高度，所述扫描架可调高度支架与X方向、Y方向进给机构垂直。在实际检测中因板材堆叠的数量、板材的厚度不同，需要调整雷达的位置高度，雷达靠近最上方板材的位置。

[0055] 在一种实施方式中，雷达采用窄脉冲超宽带雷达, 利用雷达高穿透性和高分辨能力特点进行扫描成像。

[0056] 在一种实施方式中，雷达超宽带雷达选择频率为400MHz-4GHz, 瞬时带宽超过3GHz的超宽带雷达，现有技术中待检测板材是人工听声检测或超声波检测，超声波对板材获得的图像信息往往差强人意，本实施方式中雷达采用窄脉冲超宽带雷达，利用雷达高穿透性和高分辨能力特点进行扫描成像。超宽带雷达选择频率范围为400MHz-4GHz，瞬时带宽超过3GHz，等效采样速度超过40Gsps的超宽带雷达，选择该频段可以获得较好的穿透效果，高带宽有利于增加成像精度。

[0057] 在一种实施方式中，检测机构包括上位机，上位机包括信息采集模块、预处理图像信息模块、可疑点虚警滤除模块、采集信息模块预处理后得到可疑点图像传输至可疑点虚警滤除模块，滤除虚警后得到一个离散点真实点缺陷数据。

[0058] 在一种实施方式中，上位机还包括控制系统，控制系统分别与电机驱动器、限位装置相连，控制系统包含自动运动模式、手动运动模式和局部运动模式，自动运动模式控制至少两路步进电机驱动器、四路限位信号触发器。

[0059] 如图1所示，本发明一实施方式的一种合成板材检测方法流程图，具体而言，本方法包括：

[0060] S1通过雷达扫描板材长度方向或者宽度离散点图像信息、通过位置采集装置采集板材位置信息，并将板材的图像信息和位置信息传输至检测机构绑定，并分析、计算离散点中的真实缺陷点;

[0061] S2计算每张板材的真实缺陷点数，对板材长度或者宽度方向离散点全部扫描完成后将每张板材的离散点中的真实缺陷点数求和计算并编号，并将求和结果传输至阈值判断模块；

[0062] S3阈值判断模块，设定一个阈值，如真实缺陷点求和数值小于所述设定阈值，则判断为合格，真实缺陷点求和数值如大于所述设定阈值，则判断为不合格。

[0063] 如图8所示在一种实施方式中还包括显示模块，分别与离散点信息统计模块、每张板材真实缺陷点统计模块、阈值判断模块，用户可随时查看板材的扫描、预处理等信息。

[0064] 在一种实施方式中，如图2所示步骤S1包括如下步骤：

[0065] S11通过位置信息采集装置采集板材位置信息，通过雷达实时采集板材图像信息传输至上位机的预处理图像信息模块，同时将位置信息上传至上位机预处理图像信息模块，形成雷达信息和位置信息的绑定；

[0066] S12对雷达采集的实时信息做去界面层、去背景噪声、对不同深度进行幅度补偿处理，所述预处理图像信息中存储正常信息，通过对比正常信息，如无可疑点，真实缺陷点计数为0并编号，如发现可疑点，对可疑点进行计数；

[0067] S13滤除可疑点中的虚警点，确定真实缺陷点，计数并编号、统计；可疑点分为虚警点和真实缺陷点，经过虚警滤除剩余的可疑点确定为真实缺陷点。

[0068] 在信息采集中，位置信息采集装置会定时传输雷达的当前位置，雷达同时传输当前扫描的图像数据，上位机软件收到位置信息后将位置信息和图像数据，两个信息给予同一个编号称为一个“帧”，实现两个数据的绑定。单帧数据保存传输至预处理模块，预处理后的图像如无可疑点则判断真实缺陷点计数为0并编号。如发明可疑点，则将预处理后的收据传输至可疑点虚警滤除模块，由于雷达波为扇形传播，若堆叠的数张木板中出现了缺陷，一次切片中不仅仅会在缺陷板层的上下分界线之间出现一个较大可疑点回波，还会在缺陷板层的左下方和右下方，出现较小可疑点，这些可疑点，以双曲线形式分布，且除最大处外均为虚警，不能视作缺陷，虚警滤除方法有多种，本例的方法为，在Y轴一次扫描的所有帧中将所有可疑点全部记录，根据同一缺陷的可疑点呈双曲线分布的规律，进行连线，则多个缺陷会形成多个曲线。此时，通过判定这些曲线顶点或者曲线中最大值等方法，均可以用于滤除虚警，从而保留真实缺陷点。本实施方式中使用matlab的findpeaks函数，确定峰值，以该峰值所在层作为缺陷所在层。用户也可以对该范围进行重新扫描，进一步人工确定具体情况。

[0069] 在一种实施方式中，如图3-图6所示，待检板材为3张，先放置3张已经通过质检的无缺陷板材，录制一次Y轴方向的扫描数据，作为对照组，该对照组中，在任意Y轴位置均会有6个或以上的回波，其中会重复出现的6个回波，第一板材上方界面层111、第一块板材下方界面层112、第二板材上方界面层121、第二块板材下方界面层122、第三板材上方界面层131、第三块板材下方界面层132。每两个界面层回波对应一个木板，第一板材上方界面层
111、第一块板材下方界面层112对应第一张木板，第二板材上方界面层121、第二块板材下方界面层122对应第二张木板，第三板材上方界面层131、第三块板材下方界面层132对应第三张木板，其余无规律的回波即为地面、附近支架等环境噪声处于两个界面层之间的回波，且对照组中无对应环境噪声的即为缺陷点。先对图3中采集的待检测板材扫描的原始图像对不同深度进行幅度补偿得到图4，然后对图4去掉界面层1得到图5，对图5去掉背景噪声2后得到图6，对图6进行去虚警得到图7，从而判断出真实缺陷点4，缺陷点4所处位置为第一板材上方界面层111、第一块板材下方界面层112中，从而判断出真实缺陷点4位于第一张板材，通过绑定的位置信息采集装置，就能确定缺陷点所在的具体位置。

[0070] 在一种实施方式中，采集信息的特征参数包括：平整度、空心的一个或多个。

[0071] 在一种实施方式中，对不同深度进行幅度补偿方法为根据雷达回波幅度与距离关系进行补偿、即回波幅值A与目标距离S的关系为：，在算法上，给予所有滤波后的峰值回波基于距离的四次方补偿，从而实现幅度的补偿。

[0072] 在一种实施方式中，去界面层方法为扫描一次质量达标的板材作为对照组信息，并在信息处理中，将对照组信息的全部峰值所在位置水平方向连线作为界面层，待处理信息的相应水平位置均赋值为0，即去实现界面层。

[0073] 在一种实施方式中，去背景噪声方法去背景噪声方法为扫描区域内不放置任何板材和物体的情况下，录制一组扫描信息，作为设备的金属部分、地板等外部环境带来的背景噪声，待处理信息与该背景噪声进行比对，即可消除部分背景噪声的影响，其次，也可以通过包裹、涂覆吸波材料，减少外部环境带来的背景噪声。

[0074] 在一种实施方式中，检测机构还包括警告模块，当检测板材为不合格板材时输出警告信息。

[0075] 以上仅为本发明的优选的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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一种合成板材批量检测方法

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