JP7494012B2 - Surface height measuring device for wood chip layer - Google Patents
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Description
本発明は、パーティクルボードの製造ラインにおける木質チップ散布工程で木質チップが散布されて形成された木質チップ層の表面の高さを測定する木質チップ層の表面高さ測定装置に関する。 The present invention relates to a wood chip layer surface height measuring device that measures the surface height of a wood chip layer formed by spreading wood chips during the wood chip spreading process in a particle board manufacturing line.
木材その他植物繊維質などの小片（パーティクル）を主な原料として接着剤を用いて成形・熱圧することにより製造されるパーティクルボードは、パーティクルボードを基材として両面に単板を張った単板張りパーティクルボード、両面又は片面に化粧紙等を接着した化粧パーティクルボード、及び構造用パーティクルボードがＪＩＳにより規定されている。 Particleboard is manufactured by molding and hot pressing small pieces (particles) of wood and other plant fibers as the main raw material using adhesives. JIS specifies veneer particleboard, which has a particleboard base material with veneer laminated on both sides, decorative particleboard, which has decorative paper glued to one or both sides, and structural particleboard.
そして、例えば三層構造のパーティクルボードの製造ラインでは、図１７の工程図に示すように、搬入工程ＳＴ１において原料ヤードに搬入された原料チップは、先ず、一次選別工程ＳＴ２において異物が除去され、一次乾燥工程ＳＴ３において含水率を１５％～２０％に落され、粉砕工程ＳＴ４において粉砕されて、二次選別工程ＳＴ５において表裏層用の細かい小片と、内層用の比較的粗い小片が再配分される。 For example, in a three-layer particleboard manufacturing line, as shown in the process diagram of Figure 17, raw material chips brought into the raw material yard in the carrying-in process ST1 are first sorted to remove foreign matter in the primary sorting process ST2, the moisture content is reduced to 15% to 20% in the primary drying process ST3, the chips are crushed in the crushing process ST4, and the fine pieces for the front and back layers and the relatively coarse pieces for the inner layer are redistributed in the secondary sorting process ST5.
再配分された細かい小片すなわち表裏層用木質チップと比較的粗い小片すなわち内層用木質チップは、接着剤配合・木質チップ散布工程ＳＴ６において、硬化剤や防水剤が添加された接着剤がスプレー塗布されて、表裏層用木質チップを散布して堆積させた表裏層と内層用木質チップを散布して堆積させた内層とが別個にマット整形されて重ね合わされて３層構造のマットに成形される。 The redistributed fine pieces, i.e., the wood chips for the front and back layers, and the relatively coarse pieces, i.e., the wood chips for the inner layer, are sprayed with adhesive containing hardeners and waterproofing agents in the adhesive mixing and wood chip spraying process ST6, and the front and back layers, formed by spraying and depositing the wood chips for the front and back layers, and the inner layer, formed by spraying and depositing the wood chips for the inner layer, are shaped into mats separately and overlapped to form a three-layer mat.
このようにして成形された３層構造のマットは、ホットプレス工程ＳＴ７において熱圧縮された後、次の冷却工程ＳＴ８においてクーリングターナーにより冷却され、３層構造の素地パーティクルボードとなる。 The three-layered mat thus formed is then thermally compressed in the hot press process ST7, and then cooled in a cooling turner in the next cooling process ST8, to produce a three-layered base particleboard.
素地パーティクルボードは、次の木口切断工程ＳＴ９においてトリミングソーにより木口が切断され、研磨工程ＳＴ１０においてサンダーにより表面が研磨され、表面研磨パーティクルボードとなる。 The raw particleboard has its ends cut with a trimming saw in the next end cutting process ST9, and its surface is polished with a sander in the polishing process ST10 to produce a surface-polished particleboard.
表面研磨パーティクルボードは、裁断工程ＳＴ１１カットソーにより所定サイズにカットされ、検査・梱包工程ＳＴ１２を経て製品として出荷される。 The surface-polished particle board is cut to the specified size by a cut saw in the cutting process ST11, and is shipped as a finished product after passing through the inspection and packaging process ST12.
従来、合板等のボード製造ラインでは、ボード製造のインライン上にセンサを設けてボードの反りなどを正確に測定し、検査するようにしている（例えば特許文献参照）。 Conventionally, in manufacturing lines for plywood and other boards, sensors are installed in-line to accurately measure and inspect the warping of the boards (see, for example, patent documents).
上述の如き製造工程を経て製造されるパーティクルボードは、ホットプレス工程ＳＴ７において熱圧縮される３層構造のマットに厚さむらがあると、素地パーティクルボードの密度むらを生じるなどの品質低下の原因となるので、接着剤配合・木質チップ散布工程ＳＴ６において内層用木質チップを散布して堆積させた表裏層と内層用木質チップを散布して堆積させた内層とが別個にマット整形されて段階でそれらの表面高さを測定して、木質チップを均一に散布して所定の表面高さを維持するように木質チップ散布の状況管理を行うようにしている。 In particleboard manufactured through the above-mentioned manufacturing process, if there is any unevenness in the thickness of the three-layer mat that is thermally compressed in the hot press process ST7, it will cause quality degradation such as uneven density in the base particleboard. Therefore, in the adhesive mixing and wood chip spreading process ST6, the top and bottom layers formed by spreading and stacking the wood chips for the inner layer and the inner layer formed by spreading and stacking the wood chips for the inner layer are shaped into mats separately, and their surface heights are measured at the stage where the wood chips are spread evenly to maintain the specified surface height.
例えば図１８に示すように、木質チップ層１００の表面の上方に複数台のレーザ変位計１１０を直線的に配列設置して、木質チップ散布工程で製造された木質チップ層の表面高さを多点計測することにより得るようにしていた。 For example, as shown in FIG. 18, multiple laser displacement meters 110 are arranged in a linear fashion above the surface of the wood chip layer 100, and the surface height of the wood chip layer produced in the wood chip spreading process is measured at multiple points to obtain the height.
ところで、上述の如く木質チップ散布工程で製造された木質チップ層の表面高さを多点計測することにより得られる表面高さ情報は、レーザ変位計による表面高さ計測精度は十分に高いのであるが、例えば図１９に示すように、点間データが欠落した離散的なでデータあるので、欠落部分の表面状態を推測して把握することになり、木質チップ層の表面プロファイルとして使用して、木質チップを均一に散布して所定の表面高さを維持するように木質チップ散布の状況管理を行うには不十分であった。また、上述の如き従来の測定方法では、木質チップ層の表面高さを広範囲に亘って測定するのに、高価なレーザ変位計を多数使用する必要があった。 As described above, the surface height information obtained by measuring the surface height of the wood chip layer produced in the wood chip spreading process at multiple points has a sufficiently high surface height measurement accuracy using a laser displacement meter. However, as shown in FIG. 19, for example, the data is discrete with missing data between points, so the surface condition of the missing parts must be estimated and understood. This is insufficient to use as a surface profile of the wood chip layer to manage the wood chip spreading status so as to spread the wood chips uniformly and maintain a specified surface height. Furthermore, with the conventional measurement method described above, it was necessary to use a large number of expensive laser displacement meters to measure the surface height of the wood chip layer over a wide area.
そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の実情に鑑み、比較的に安価な構成要素にて、木質チップ層の表面高さを広範囲に亘って、欠落部分を生じることなく、連続的に測定できる表面高さ測定装置を提供することにある。 In view of the above-mentioned conventional situation, the object of the present invention is to provide a surface height measuring device that can continuously measure the surface height of a wood chip layer over a wide range without missing any parts, using relatively inexpensive components.
本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。 Other objects of the present invention and specific advantages obtained by the present invention will become more apparent from the description of the embodiments described below.
本発明は、パーティクルボードの製造ラインにおける木質チップ散布工程で木質チップが散布されて形成された木質チップ層の表面の高さ測定する木質チップ層の表面高さ測定装置であって、上記木質チップ散布工程で木質チップが散布されて形成された木質チップ層の表面に、該木質チップ層の幅方向に沿って上方から、出射される各線状光の線方向を一致させ、一部が重畳されている各線状光を照射する複数の線状光源と、上記線状光により上記木質チップ層の表面に幅方向に沿って形成される光切断線を上記線状光の照射方向に対して傾斜させて方向から撮像して、上記線状光による上記木質チップ層の表面の光切断画像を取得する各撮像範囲の一部が重畳されている複数の撮像装置と、上記複数の撮像装置により取得される光切断画像に基づいて、上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ測定する画像処理装置とを備え、上記画像処理装置は、上記線状光の照射位置を上記木質チップ層の幅方向直交する方向に沿ってずらしながら、上記撮像装置により定期的に取得される複数の光切断画像から、上記木質チップ層の幅方向をｘ方向として、該ｘ方向と直交するｙ方向への光切断線の変化分（Δｙ）を検出することにより、上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を定期的に得て、上記木質チップ層の表面における高さを２次元解析するにあたり、上記光切断画像について線状光による木質チップ層の表面の切断線の検知幅の重心を求めることにより輝度差を吸収する輝度差吸収処理を行い、輝度差吸収処理済みの光切断画像について、上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を得ることを特徴とする。 The present invention relates to a surface height measuring device for a wood chip layer that measures the height of a surface of a wood chip layer formed by scattering wood chips in a wood chip scattering process in a particle board production line, the surface height measuring device including: a plurality of linear light sources that irradiate the surface of the wood chip layer formed by scattering wood chips in the wood chip scattering process with linear light beams that are emitted from above along the width direction of the wood chip layer, with the linear directions of the emitted linear light beams being aligned and partially overlapping ; a plurality of imaging devices that capture images of light section lines formed along the width direction of the surface of the wood chip layer by the linear light beams from directions inclined with respect to the irradiation direction of the linear light beams, and acquire light section images of the surface of the wood chip layer by the linear light beams , the plurality of imaging devices having partially overlapping imaging ranges ; and a method of measuring the height of the surface of the wood chip layer based on the light section images acquired by the plurality of imaging devices. and an image processing device that measures the height in the width direction of the surface of the wood chip layer, wherein the image processing device detects a change (Δy) in the light section line in a y direction orthogonal to the x direction, with the width direction of the wood chip layer being the x direction, from a plurality of light section images periodically acquired by the imaging device while shifting the irradiation position of the linear light along a direction perpendicular to the width direction of the wood chip layer , thereby periodically obtaining a height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer, and when two-dimensionally analyzing the height on the surface of the wood chip layer, a brightness difference absorption process is performed on the light section images to absorb brightness differences by determining the center of gravity of the detection width of the cutting line on the surface of the wood chip layer by the linear light, and the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer is obtained for the light section images that have been subjected to the brightness difference absorption process.
また、本発明に係る木質チップ層の表面高さ測定装置は、上記撮像装置よりも上記線状光源の数が多いものとすることができる。 The surface height measuring device for a wood chip layer according to the present invention can also have a greater number of linear light sources than the imaging device.
また、本発明に係る木質チップ層の表面高さ測定装置において、上記画像処理装置では、上記撮像装置により得られる光切断画像について、上記撮像装置の光学系の収差補正処理を行い、収差補正処理済みの光切断画について上記輝度差吸収処理を行うとすることができる。 In addition, in the surface height measuring device for a wood chip layer of the present invention, the image processing device can perform aberration correction processing of the optical system of the imaging device on the light section image obtained by the imaging device, and perform the brightness difference absorption processing on the light section image that has been aberration corrected .
また、本発明に係る木質チップ層の表面高さ測定装置において、上記画像処理装置では、上記撮像装置により得られる光切断画像について、ピクセル当たりの寸法補正処理を行い、寸法補正処理済みの光切断画から上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を得るものとすることができる。 In addition, in the surface height measuring device for a wood chip layer of the present invention, the image processing device can perform dimensional correction processing per pixel on the light section image obtained by the imaging device, and obtain the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer from the light section image after dimensional correction processing .
また、本発明に係る木質チップ層の表面高さ測定装置において、上記画像処理装置では、 上記撮像装置により得られる光切断画像について、ピクセル当たりの寸法補正処理を行い、寸法補正処理済みの光切断画から上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を得るものとすることができる。 In addition, in the surface height measuring device for a wood chip layer according to the present invention, the image processing device can perform a dimensional correction process per pixel on the light section image obtained by the imaging device, and obtain the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer from the light section image after the dimensional correction process.
さらに、本発明に係る木質チップ層の表面高さ測定装置において、 上記画像処理装置では、上記輝度差吸収処理済みの光切断画像について、有効光切断線を選択する接合処理を行い、接合処理済みの光切断画から上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を得るものとすることができる。 Furthermore, in the surface height measuring device for a wood chip layer according to the present invention, the image processing device performs a joining process for selecting effective light-section lines on the light-section image that has been subjected to the brightness difference absorption process , and the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer can be obtained from the joined light-section image.
本発明では、光切断画像を用いて、光切断画像について線状光による木質チップ層の表面の切断線の検知幅の重心を求めることにより輝度差を吸収する輝度差吸収処理を行い、輝度差吸収処理済みの光切断画像について、上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を得て２次元解析することにより木質チップ層の表面高さを広範囲に亘って、欠落部分を生じることなく、連続的に測定できすることができる。 In the present invention, a light section image is used to perform a brightness difference absorption process that absorbs brightness differences by determining the center of gravity of the detection width of the cutting line on the surface of the wood chip layer caused by linear light for the light section image, and the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer is obtained for the light section image that has been subjected to the brightness difference absorption process, and the surface height of the wood chip layer can be continuously measured over a wide range without any missing parts.
したがって、本発明によれば、多数個の高価なレーザ変位計を用いることなく、比較的に安価な構成要素にて、木質チップ層の表面高さを広範囲に亘って、欠落部分を生じることなく、連続的に測定できる表面高さ測定装置を提供することができる。
Therefore, according to the present invention, a surface height measuring device can be provided that can continuously measure the surface height of a wood chip layer over a wide range and without missing any parts, using relatively inexpensive components, without using a large number of expensive laser displacement meters .
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、共通の構成要素については、共通の指示符号を図中に付して説明する。また、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings. Common components are described with common reference numerals in the drawings. Furthermore, the present invention is not limited to the following examples, and can be modified as desired without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、例えば図１の鳥瞰図に示すように、パーティクルボードの製造ラインにおける木質チップ散布工程において、木質チップが散布されて形成されたマットすなわち木質チップ層１の表面の高さ測定する木質チップ層の表面高さ測定装置１０に適用される。 As shown in the bird's-eye view of Figure 1, for example, the present invention is applied to a wood chip layer surface height measuring device 10 that measures the surface height of a mat, i.e., a wood chip layer 1, formed by scattering wood chips during the wood chip scattering process in a particle board manufacturing line.
この表面高さ測定装置１０は、木質チップ層１の表面に線状光Ｌを照射する線状光源１１と、上記線光源１１により線状光Ｌが測定光として照射された木質チップ層１の表面を撮像するＣＣＤカメラなどの撮像装置１２と、上記撮像装置１２により上記木質チップ層１の表面を撮像して得られる画像情報が供給される画像処理装置１３を備える。 This surface height measuring device 10 includes a linear light source 11 that irradiates linear light L onto the surface of the wood chip layer 1, an imaging device 12 such as a CCD camera that images the surface of the wood chip layer 1 onto which the linear light L is irradiated as measurement light by the linear light source 11, and an image processing device 13 to which image information obtained by imaging the surface of the wood chip layer 1 by the imaging device 12 is supplied.
上記線光源１１は、線状のレーザ光を出射するレーザ光源からなり、木質チップ散布工程で木質チップが散布されて形成された木質チップ層１の表面に、該木質チップ層１の幅方向ＤＬに沿って上方から線状光Ｌを照射するように設置されている。 The linear light source 11 is a laser light source that emits linear laser light, and is installed so as to irradiate linear light L from above along the width direction DL of the wood chip layer 1, onto the surface of the wood chip layer 1 formed by scattering wood chips in the wood chip scattering process.
上記撮像装置１２は、上記線状光Ｌにより上記木質チップ層１の表面に幅方向ＤＬに沿って形成される光切断線ＣＬを上記線状光Ｌの照射方向に対して傾斜させて方向から撮像して、上記線状光Ｌによる上記木質チップ層１の表面の光切断画像を取得する。 The imaging device 12 images an optical section line C L formed along the width direction D L on the surface of the wood chip layer 1 by the linear light L from a direction inclined with respect to the irradiation direction of the linear light L, and obtains an optical section image of the surface of the wood chip layer 1 by the linear light L.
すなわち、上記撮像装置１２は、図２の模式図に示すように、上記木質チップ層１の表面に照射される線状光Ｌの照射方向Ｚに対して角度θだけ傾斜させた方向から上記木質チップ層１の表面を撮像するように設置されている。 That is, as shown in the schematic diagram of FIG. 2, the imaging device 12 is installed so as to image the surface of the wood chip layer 1 from a direction inclined by an angle θ with respect to the irradiation direction Z of the linear light L irradiated onto the surface of the wood chip layer 1.
このように線光源１１と撮像装置１２に角度θを付けて木質チップ層１の上方に設置すると、木質チップ層１の表面の測定対象高さｚの変動によって、線光源１１から照射された線状光Ｌが木質チップ層１の表面で反射されて撮像装置１２に入射される反射光の入射位置が変動するので、その変動分Δｙから次の（１）式により、測定対象高さｚを求めることができる。
上記画像処理装置１３は、上記撮像装置１２により得られる光切断画像から、上記木質チップ層１の幅方向ＤＬをｘ方向として、該ｘ方向と直交するｙ方向への光切断線の変化分（Δｙ）を検出することにより、上記木質チップ層１の表面の幅方向ＤＬにおける高さｚ情報を連続的に求めて、図３の模式図に示すように、断面プロファイルを作成する。 The image processing device 13 detects the change (Δy) in the light-section line in the y direction perpendicular to the x direction, with the width direction DL of the wood chip layer 1 being the x direction, from the light-section image obtained by the imaging device 12, to continuously obtain height z information in the width direction DL of the surface of the wood chip layer 1, and creates a cross-sectional profile as shown in the schematic diagram of Figure 3.
すなわち、この表面高さ測定装置１０は、欠落部分を生じることなく、木質チップ層１の表面の幅方向ＤＬにおける高さｚを連続的に測定できる。 That is, the surface height measuring device 10 can continuously measure the height z of the surface of the wood chip layer 1 in the width direction DL without causing any missing portions.
ここで、上記表面高さ測定装置１０は、図４に示すように、上記線状光源１１を複数備え、各線状光源１１から出射される各線状光の線方向を一致させ、各線状光の一部が重畳されているものとすることにより、上記木質チップ層１の幅方向ＤＬに沿って広範囲に亘って線状光を照射することができ、幅の広い木質チップ層１を測定対象とすることができる。 Here, as shown in Figure 4, the surface height measuring device 10 is equipped with a plurality of linear light sources 11, and by aligning the linear directions of the linear lights emitted from each linear light source 11 and making each linear light light overlap in part, it is possible to irradiate linear light over a wide range along the width direction DL of the wood chip layer 1, and a wide wood chip layer 1 can be used as the measurement target.
また、幅の広い木質チップ層１を測定対象が一台の撮像装置１２の画角内に収まらない場合には、上記撮像装置１２を複数備え、各撮像装置１２の撮像範囲の一部が重畳されているものとすることにより、幅の広い木質チップ層１を測定対象として、欠落部分を生じることなく、木質チップ層１の表面の幅方向における高さｚを広範囲に亘って、連続的に測定できる。 In addition, when the wide wood chip layer 1 is too wide to fit within the angle of view of a single imaging device 12, multiple imaging devices 12 can be provided, with the imaging ranges of each imaging device 12 partially overlapping, so that the wide wood chip layer 1 can be used as the measurement object and the height z in the width direction of the surface of the wood chip layer 1 can be continuously measured over a wide range without missing any parts.
図４に示す実施形態の表面高さ測定装置１０Ａでは、３台の線状光源１Ａ、１Ｂ、１Ｃから出射される各線状光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣの線方向を一致させるように光軸合わせを行い、各線状光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣの一部が重畳されるようにして、２０００ｍｍ幅の木質チップ層１の表面に線状光ＬＡ、ＬＢ、ＬＣを照射し、各撮像範囲の一部が撮像画像の横方向ＤＣで重畳されるように設置位置合わせを行った２台の撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより、上記２０００ｍｍ幅の木質チップ層１の表面を撮像して得られる光切断画像から、画像処理装置１３により、図５の模式図に示すように、２０００ｍｍ幅の断面プロファイルを作成することができる。 In the embodiment of the surface height measuring device 10A shown in Figure 4, the optical axes are aligned so that the linear directions of the linear light beams L A , L B , and L C emitted from the three linear light sources 1A, 1B, and 1C are aligned, and the linear light beams L A , L B , and L C are irradiated onto the surface of the 2000 mm wide wood chip layer 1 so that a portion of each linear light beam L A , L B , and L C is superimposed.The two imaging devices 12A, 12B are aligned so that a portion of each imaging range is superimposed in the horizontal direction DC of the captured image, and from the light section images obtained by imaging the surface of the 2000 mm wide wood chip layer 1, a 2000 mm wide cross-sectional profile can be created by the image processing device 13, as shown in the schematic diagram of Figure 5.
図４に示す実施形態の表面高さ測定装置１０Ａでは、３台の線状光源から射出さる線方向に一致した光軸と、撮像装置１２Ａ、１２Ｂの相対位置関係を後述する図７、図８に示す位置微調整機構１５Ａ、１５Ｂからなる位置調整装置によって精緻な調整を行う。位置調整は光軸からの距離、光軸の撮像角θ、撮像装置１２Ａと１２Ｂ間の距離である。 In the embodiment of the surface height measuring device 10A shown in FIG. 4, the optical axis coincident with the linear direction emitted from the three linear light sources and the relative positional relationship between the imaging devices 12A and 12B are precisely adjusted by a position adjustment device consisting of fine position adjustment mechanisms 15A and 15B shown in FIG. 7 and FIG. 8 described below. The position adjustments are the distance from the optical axis, the imaging angle θ of the optical axis, and the distance between the imaging devices 12A and 12B.
また、図６に示す実施形態の表面高さ測定装置１０Ｂは、図１に示した表面高さ測定装置１０における線状光源１と撮像装置１２による測定範囲を１２００ｍｍとしたスキャンユニットを２個連結して、有効測定幅が２０００ｍｍの表面高さ測定装置を構成したものである。 The surface height measuring device 10B of the embodiment shown in Figure 6 is a surface height measuring device with an effective measurement width of 2000 mm, which is constructed by connecting two scan units in which the measurement range of the linear light source 1 and the image capture device 12 in the surface height measuring device 10 shown in Figure 1 is 1200 mm.
この表面高さ測定装置１０Ｂは、例えば、三層構造パーティクルボードの製造ラインの接着剤配合工程において内層用木質チップを散布して堆積させた表裏層と内層用木質チップを散布して堆積させた内層とが別個にマット整形されて段階でそれらの表面高さを測定して、木質チップを均一に散布して所定の表面高さを維持するように木質チップ散布工程の状況管理を行うのに使用されるもので、木質チップが散布されて形成された２０００ｍｍ幅のマットすなわち木質チップ層１の搬送路を跨いで構築された高さ６００ｍｍの設置台５０に連結された２個のスキャンユニット２０Ａ、２０Ｂが設置されている。 This surface height measuring device 10B is used, for example, in the adhesive mixing process of a three-layer particleboard manufacturing line, to measure the surface heights of the top and bottom layers formed by scattering and stacking wood chips for the inner layer, and the inner layer formed by scattering and stacking wood chips for the inner layer, when they are shaped into separate mats, and to manage the status of the wood chip scattering process so that the wood chips are scattered evenly and a specified surface height is maintained.Two scan units 20A and 20B are installed, connected to a 600 mm high installation stand 50 constructed across the transport path of the 2000 mm wide mat formed by scattering wood chips, i.e., the wood chip layer 1.
スキャンユニット２０Ａ、２０Ｂには、それぞれ、図７に示すように、撮像装置１２Ａ、１２Ｂが線状光源１１Ａ、１１Ｂから３００ｍｍ離れた位置において、図８に示すように、位置微調整機構１５Ａ、１５Ｂにより４軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ）に位置調整可能に６０°の狙い角θで設置されている。 As shown in FIG. 7, the image capture devices 12A and 12B are installed in the scan units 20A and 20B at positions 300 mm away from the linear light sources 11A and 11B, respectively, and as shown in FIG. 8, the image capture devices 12A and 12B are installed at a target angle θ of 60° so that their positions can be adjusted in the four axial directions (X, Y, Z, θ) by the fine position adjustment mechanisms 15A and 15B.
そして、この表面高さ測定装置１０Ｂでは、２個のスキャンユニット２０Ａ、２０Ｂにより、線状光源１１Ａ、１１Ｂから線状光ＬＡ、ＬＢを照射することにより木質チップ層１の表面に形成される切断線を撮像装置１２Ａ、１２Ｂで撮像することにより得られる一部が重畳された２つの光切断画像から、画像処理装置１３により、図９のフローチャートに示す手順にしたがって、上記木質チップ層１の幅方向をｘ方向として、該ｘ方向と直交するｙ方向への光切断線の変化分（Δｙ）を上記木質チップ層の表面の幅方向における高さｚを算出して、２０００ｍｍ幅の木質チップ層１の表面の断面プロファイルを作成する画像処理を行う。 In this surface height measuring device 10B, two scanning units 20A, 20B are used to irradiate linear light L A , L B from linear light sources 11A, 11B to form a cutting line on the surface of the wood chip layer 1, and the imaging devices 12A, 12B capture the two partially superimposed light cutting images obtained. From these images, the image processing device 13 calculates the change (Δy) in the light cutting line in the y direction perpendicular to the x direction, which is the width direction of the wood chip layer 1, as the x direction, and calculates the height z of the surface of the wood chip layer in the width direction, according to the procedure shown in the flowchart of Figure 9, and performs image processing to create a cross-sectional profile of the surface of the wood chip layer 1 with a width of 2000 mm.
画像処理装置１３では、二台の撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより得られる２つの光切断画像の画像情報を取得すると（ステップＳ１）、先ず、各光切断画像について収差補正処理（ステップＳ２）を行う。 When the image processing device 13 acquires image information of the two light-section images obtained by the two imaging devices 12A and 12B (step S1), it first performs an aberration correction process (step S2) on each light-section image.
すなわち、撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより得られる２つの光切断画像には、図１０の（Ａ）に示すように被写体の真の形状に対して、（Ｂ）に示すように、撮像装置１２Ａ、１２Ｂの各撮像光学系の収差による画像歪みがあるので、収差補正処理により、図１０の（Ｃ）に示すように被写体の真の形状になるように収差補正処理が施される。 In other words, the two light section images obtained by the imaging devices 12A and 12B have image distortion due to the aberration of the imaging optical systems of the imaging devices 12A and 12B as shown in (B) of FIG. 10, compared to the true shape of the subject as shown in (A), so aberration correction processing is performed to correct the image to the true shape of the subject as shown in (C) of FIG. 10.
この収差補正処理（ステップＳ２）は、例えば、オープンソースのコンピューター・ビジョン・ライブラリであるOpenCV（Open Source Computer Vision Library）により実行される。 This aberration correction process (step S2) is performed, for example, by OpenCV (Open Source Computer Vision Library), which is an open source computer vision library.
次の輝度差吸収処理（ステップＳ３）では、例えば重心法により光切断画像の輝度差吸収処理を行う。 In the next brightness difference absorption process (step S3), the brightness difference absorption process of the light section image is performed, for example, using the center of gravity method.
すなわち、線状光源１１Ａ、１１Ｂから照射することにより木質チップ層１の表面に照射される線状光ＬＡ、ＬＢは、中央に近いほど輝度が高く、撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより得られる２つの光切断画像の切断線の検知幅が例えば図１１に示すように、中央に近いほど広くなるので、光切断画像のピクセル解析により光切断画像における線状光ＬＡ、ＬＢによる木質チップ層１の表面の切断線の検知幅の重心を求める。 That is, the linear light L A and L B irradiated onto the surface of the wood chip layer 1 by irradiation from the linear light sources 11A and 11B has higher brightness closer to the center, and the detection width of the cutting lines in the two light section images obtained by the imaging devices 12A and 12B becomes wider closer to the center, as shown in, for example, Figure 11. Therefore, the center of gravity of the detection width of the cutting lines on the surface of the wood chip layer 1 by the linear light L A and L B in the light section image is determined by pixel analysis of the light section image.
この輝度差吸収処理（ステップＳ３）は、例えば図１２のフローチャートに示す手順にしたがって実行される。 This luminance difference absorption process (step S3) is performed, for example, according to the procedure shown in the flowchart of FIG. 12.
すなわち、輝度差吸収処理（ステップＳ３）では、光切断画像の画像データについて、ピクセルの輝度値が閾値以上であるか否かを判定する輝度値判定（Ｓ３１）を行い、光切断画像の縦方向のピクセル列毎に輝度値が閾値以上のピクセルの座標とピクセル数を求める検知幅カウント処理（Ｓ３２）を行う。 That is, in the luminance difference absorption process (step S3), a luminance value determination (S31) is performed on the image data of the light section image to determine whether the luminance value of a pixel is equal to or greater than a threshold, and a detection width count process (S32) is performed to determine the coordinates and number of pixels whose luminance values are equal to or greater than the threshold for each vertical pixel row of the light section image.
そして、輝度値判定（Ｓ３１）における判定結果が「Ｎｏ」、すなわち、縦方向のピクセル列の輝度値が閾値以上でない場合に、検知幅カウント処理（Ｓ３２）で得られたピクセル数が設定値以上であるか否かを判定処理（Ｓ３３）を行い、その判定結果が「Ｎｏ」、すなわち、縦方向のピクセル列の輝度値が閾値以上のピクセル数が設定値以上でない場合には、次の縦方向のピクセル列について上記輝度値判定（Ｓ３１）と検知幅カウント処理（Ｓ３２）を繰り返し行う。 Then, if the result of the brightness value determination (S31) is "No", i.e., if the brightness value of the vertical pixel row is not equal to or greater than the threshold, a determination process (S33) is performed to determine whether the number of pixels obtained in the detection width count process (S32) is equal to or greater than a set value, and if the result of the determination is "No", i.e., if the number of pixels in the vertical pixel row whose brightness value is equal to or greater than the threshold is not equal to or greater than the set value, the brightness value determination (S31) and detection width count process (S32) are repeated for the next vertical pixel row.
上記判定処理（Ｓ３３）の判定結果が「Ｙｅｓ」、すなわち、縦方向のピクセル列の輝度値が閾値以上のピクセル数が設定値以上である場合には、検知幅消失判定処理（Ｓ３４）を行い、その判定結果が「Ｎｏ」、すなわち、検知幅が消失していない場合には縦方向の次のピクセルについて上記輝度値判定（Ｓ３１）と検知幅カウント処理（Ｓ３２）を繰り返し行う。 If the result of the above determination process (S33) is "Yes", i.e., if the number of pixels in the vertical pixel row whose brightness value is equal to or greater than the threshold value is equal to or greater than the set value, a detection width disappearance determination process (S34) is performed, and if the result of the determination is "No", i.e., if the detection width has not disappeared, the above brightness value determination (S31) and detection width count process (S32) are repeated for the next vertical pixel.
上記判定処理（Ｓ３４）の判定結果が「Ｙｅｓ」、すなわち、検知幅が消失している場合には、上記検知幅カウント処理（Ｓ３２）にて得られた縦方向のピクセル列の輝度値が閾値以上のピクセルの座標とピクセル数を用いて検知幅の重心算出処理（Ｓ３５）を行う。 If the result of the above determination process (S34) is "Yes", i.e., if the detection width has disappeared, a center of gravity calculation process (S35) of the detection width is performed using the coordinates and number of pixels whose luminance values in the vertical pixel row obtained in the above detection width count process (S32) are equal to or greater than the threshold value.
そして、上記輝度値判定（Ｓ３１）から重心算出処理（Ｓ３５）の処理を繰り返し行うことにより、縦方向の全ピクセル列について検知幅の重心を求める。 Then, the above-mentioned process from brightness value determination (S31) to center of gravity calculation process (S35) is repeated to find the center of gravity of the detection width for all vertical pixel rows.
画像処理装置１３では、このような輝度差吸収処理（Ｓ３）により、輝度差に左右されにくい切断線検出を可能にしている。 In the image processing device 13, this type of brightness difference absorption processing (S3) makes it possible to detect cutting lines that are less affected by brightness differences.
次の寸法補正処理（Ｓ４）では、検知高さの変動に連動した寸法補正を行う。 In the next dimensional correction process (S4), dimensional correction is performed in response to fluctuations in the detected height.
すなわち、図１３の模式的に示すように、同じ大きさの被写体であっても、検知高さの変動により、計測点（Ａ点）よりも検知高さの低い計測点（Ｂ点）では被写体が小さく見えるので、撮像装置１２Ａ、１２Ｂの画角に基づいて作成される寸法補正式を用いて、撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより得られる光切断画像について、計測高さからピクセル当たり寸法を補正演算することにより、切断線の検出精度を高めるようにしている。 That is, as shown diagrammatically in FIG. 13, even if the subject is the same size, the subject appears smaller at measurement point (point B) whose detection height is lower than measurement point (point A) due to fluctuations in the detection height. Therefore, a dimension correction formula created based on the angle of view of image capture devices 12A and 12B is used to correct the dimensions per pixel from the measurement height for the light section images obtained by image capture devices 12A and 12B, thereby improving the detection accuracy of the section line.
次の接合処理（Ｓ５）では、二台の撮像装置１２Ａ、１２Ｂで撮像することにより得られる一部が重畳された２つの光切断画像について、例えば図１４に模式的に示すように、一方の撮像装置１２Ａをマスター、他方の撮像装置１２Ｂをスレーブとして計測高さに応じてスレーブ側の撮像装置１２Ｂにより得られた光切断画像の切り捨てを行うマスター優先切捨モードを採用して、重畳領域における有効光切断線を選択する処理を行う。 In the next joining process (S5), for two partially overlapping light section images obtained by capturing images using the two imaging devices 12A and 12B, a master priority cut-off mode is adopted in which one imaging device 12A is the master and the other imaging device 12B is the slave, and the light section image obtained by the slave imaging device 12B is cut off according to the measured height, as shown, for example, in FIG. 14, to select an effective light section line in the overlapping region.
また、二台の撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより得られる２つの光切断画像について、計測データの特徴が一致する箇所を見つけて重ね合わせる特徴点重点モードを予備としている。 In addition, a feature-focused mode is available as a backup, which finds and overlays points where the features of the measurement data match between the two light-section images obtained by the two imaging devices 12A and 12B.
この接合処理（Ｓ５）は、例えば図１５のフローチャートに示す手順にしたがって実行される。 This joining process (S5) is carried out, for example, according to the procedure shown in the flowchart in FIG. 15.
すなわち、この接合処理（Ｓ５）では、二台の撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより得られる２つの光切断画像の画像座標データＡ、Ｂについて、第１のステップＳ５１において、中心付近の平均高さ［ｍｍ］を算出し、第２のステップＳ５２において、
［ｘ１、ｙ１］＝（ｍｍ、合成座標） （ａ）
［ｘ２、ｙ２］＝（ｍｍ、合成座標） （ｂ）
なる（ａ）、（ｂ）の設定値より係数を算出した一次方程式より合成座標を算出する。
That is, in this joining process (S5), for the image coordinate data A and B of the two light-section images obtained by the two imaging devices 12A and 12B, the average height [mm] near the center is calculated in a first step S51, and in a second step S52,
[x1, y1] = (mm, composite coordinates) (a)
[x2, y2] = (mm, composite coordinates) (b)
The composite coordinates are calculated from a linear equation in which coefficients are calculated from the set values of (a) and (b).
次の第３のステップＳ５３において、４の倍数に調整した合成座標を求める。 In the next third step S53, the composite coordinates adjusted to a multiple of 4 are obtained.
次の第４のステップＳ５４において、 求めた合成座標より、画像座標データＡについて座標情報を合成し、画像座標データＢの画像データを結合して合成画像を作成する。 In the next fourth step S54, the coordinate information for the image coordinate data A is synthesized based on the obtained synthesis coordinates, and the image data of the image coordinate data B is combined to create a synthetic image.
次の第５のステップＳ５５において、マスター側の撮像装置１２Ａにより得られた光切断画像の画像座標データＡについて、合成重複範囲の長さを（ｃ）、重複削除範囲の長さを（ｄ）とし、（ｃ）＝（ｄ）として、 合成重複範囲の座標情報を（ｃ）＋（ｄ）に拡張する座標情報拡張処理を行う。 In the next fifth step S55, for the image coordinate data A of the light section image obtained by the master-side imaging device 12A, the length of the composite overlap range is set to (c), the length of the overlap deletion range is set to (d), and (c) = (d), and a coordinate information expansion process is performed to expand the coordinate information of the composite overlap range to (c) + (d).
そして、次の第５のステップＳ５６において、座標情報拡張処理の施された光切断画像に基づいて、上記木質チップ層の表面に幅方向をｘ方向として、該ｘ方向と直交するｙ方向への光切断線の変化分（Δｙ）を上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を算出して断面プロファイルを作成する。 Then, in the next fifth step S56, based on the light-section image that has been subjected to the coordinate information expansion process, the width direction of the surface of the wood chip layer is defined as the x direction, and the change (Δy) in the light-section line in the y direction perpendicular to the x direction is calculated as the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer to create a cross-sectional profile.
また、この表面高さ測定装置１０Ｂでは、上記線状光源１１Ａ、１１Ｂにより線状光の照射位置を上記木質チップ層１の幅方向直交する方向に沿ってずらしながら、上記撮像装置１２Ａ、１２Ｂにより定期的に取得される複数の光切断画像に基づいて、上記画像処理装置１３により、上記木質チップ層１の表面の幅方向における高さ（ｚ）を定期的に測定して断面プロファイルを得て、図１６に示すように、上記木質チップ層１の表面における高さ変化を２次元解析するための時間経過とともに変化する断面プロファイルを３Ｄデータとして出力する。 In addition, in the surface height measuring device 10B, the irradiation position of the linear light from the linear light sources 11A, 11B is shifted in a direction perpendicular to the width direction of the wood chip layer 1, and based on the multiple light section images periodically acquired by the imaging devices 12A, 12B, the image processing device 13 periodically measures the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer 1 to obtain a cross-sectional profile, and outputs the cross-sectional profile that changes over time as 3D data for two-dimensional analysis of height changes on the surface of the wood chip layer 1, as shown in FIG. 16.
１０、１０Ａ、１０Ｂ 表面高さ測定装置、１１、１１Ａ、１１Ｂ 線状光源、１２、１２Ａ、１２Ｂ 撮像装置、１３ 画像処理装置 10, 10A, 10B Surface height measuring device, 11, 11A, 11B Linear light source, 12, 12A, 12B Imaging device, 13 Image processing device
Claims (5)
上記木質チップ散布工程で木質チップが散布されて形成された木質チップ層の表面に、該木質チップ層の幅方向に沿って上方から、出射される各線状光の線方向を一致させ、一部が重畳されている各線状光を照射する複数の線状光源と、
上記線状光により上記木質チップ層の表面に幅方向に沿って形成される光切断線を上記線状光の照射方向に対して傾斜させて方向から撮像して、上記線状光による上記木質チップ層の表面の光切断画像を取得する各撮像範囲の一部が重畳されている複数の撮像装置と、
上記複数の撮像装置により取得される光切断画像に基づいて、上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ測定する画像処理装置と
を備え、
上記画像処理装置は、上記線状光の照射位置を上記木質チップ層の幅方向直交する方向に沿ってずらしながら、上記撮像装置により定期的に取得される複数の光切断画像から、上記木質チップ層の幅方向をｘ方向として、該ｘ方向と直交するｙ方向への光切断線の変化分（Δｙ）を検出することにより、上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を定期的に得て、上記木質チップ層の表面における高さを２次元解析するにあたり、上記光切断画像について線状光による木質チップ層の表面の切断線の検知幅の重心を求めることにより輝度差を吸収する輝度差吸収処理を行い、輝度差吸収処理済みの光切断画像について、上記木質チップ層の表面の幅方向における高さ（ｚ）を得ることを特徴とする木質チップ層の表面高さ測定装置。 A surface height measuring device for a wood chip layer that measures the surface height of a wood chip layer formed by scattering wood chips in a wood chip scattering process in a particle board production line,
A plurality of linear light sources are arranged to irradiate the surface of the wood chip layer formed by scattering wood chips in the wood chip scattering step from above along the width direction of the wood chip layer with linear light beams that are partially overlapped and whose linear directions are aligned along the width direction of the wood chip layer;
a plurality of imaging devices in which a portion of each imaging range is overlapped, the imaging devices capturing an image of a light section line formed along a width direction on the surface of the wood chip layer by the linear light from a direction inclined with respect to the irradiation direction of the linear light, and acquiring a light section image of the surface of the wood chip layer by the linear light ;
and an image processing device that measures a height in a width direction of a surface of the wood chip layer based on the light section images acquired by the plurality of imaging devices.
the image processing device detects a change (Δy) in the light section line in a y direction orthogonal to the width direction of the wood chip layer, where the width direction of the wood chip layer is the x direction, from a plurality of light section images periodically acquired by the imaging device while shifting the irradiation position of the linear light along a direction perpendicular to the width direction of the wood chip layer, thereby periodically obtaining a height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer, and when performing a two-dimensional analysis of the height of the surface of the wood chip layer, a brightness difference absorption process is performed on the light section images to absorb brightness differences by determining the center of gravity of the detection width of the cutting line on the surface of the wood chip layer by the linear light, and the height (z) in the width direction of the surface of the wood chip layer is obtained for the light section images after the brightness difference absorption process.
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