JPS593307A - 木材単板の節検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、木材単板の節検出装置に関する本のである
。

一般に、木材単板に存在する節のなかでも、生部とか東
部と呼ばれているところの直径１〜２ｍｍ程度の小さな
節は、濃淡の変化を利用して検出することができない。

すなわち、孔筒と呼ばれる大きな節は、中央部の組織が
文字通り死んでいて黒く見える。したがって、第１Ｆｇ
Ｋ示すように、木材単板１Ω表面の孔筒２の中央部に直
角に光３を投光し、その投光した光３の散乱光を受光す
る位置に眼４のような受光手段をセットすると、濃淡の
差により簡単に節２を検出しつるのである。しかしなが
ら、生部（東部）には、孔筒のように点く見える部分が
ないため、上記のような方法では検出しえない。そこで
、節とそれ以外の部分とでは、導管方向（組織の方向）
が異なることにもとづき反射特性が異なるという現象を
利用して生部を検出する方法が考えられた。すなわち、
第２図に示すように、木材単板５の表面の生部６に斜め
に光７を投光し、この光７の正反射する位置に眼４のよ
うな受光手段をセットすることＫよシ光沢の変化を検出
する方法が考えられた。しかしながら、この方法によれ
ば、第８図に示すように、木材単板８の表面Ｋｌ管９が
集中しているとその四部の影響によシ、投射された光ｌ
Ｏが散乱して光沢の変化が起こるため、導管９を節と誤
判定するという欠点があった。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、木
材単板の表面に帯状に光をあてる投光装置と、木材単板
を透過する透過光を受光するファイバレーザプレートと
、ファイバレーチクレートが出射する光を受光する７オ
トダイオードアレイと、フォトダイオードアレイの出力
に基いて節検出信号を出力する信号出力部を備えている
木材単板の節検出装置を要旨とする。

すなわち、この装置は、後に詳述するごとく、木材単板
の表面に投射された帯状の光が単板を透過して裏面に現
われる際、節が存在するとその部分がくびれるという現
象を利用して節の検出を行うため、導管等にまどわされ
ることなく中箱を正確に検出しうるのである。

つぎに、この発明の詳細な説明する。

木材単板は、通常１〜２．、の厚みであり、ある程度光
を一透過するため、いわば半透明物体である。

この発明は、光をこのような木材単板の表面にあて、単
板の裏面に現われる透過光パターンの述いを検出するこ
とにより中箱を検出するものである。

例えば、第４図に示すように、半透明アクリル板１１に
直径１　ｍｍのＨｅ　−Ｎｅレーザ（他のレーザでも白
色光でもよい）ビーム（断面円状）１２を照射し、アク
リル板１１を透過し裏面に拡大した状態で現われる透過
光パターン１３をＴＶカメラ１４で撮影し、あるスライ
スレベルで２値化すると、モニタ１５には、入射光と同
じ円形の２値化像１６がゆがまないで円形のまま拡大し
た状態で現われる。これは、アクリル板１２は、全体が
均質であって組織に異方性（方向性）がないため、アク
リル板１２内に入った光が均一に拡散するからである。

つぎに、アクリル板１２に代えて、第５図に示すような
節のない木材単板１７を用いると、木材単板１７の裏面
には、第６図に示すように、楕円形の透過光パターン１
８が現われる。したがってモニタ１５に本同様な２値化
像が現われる。

このように、断面円形のビームを投光しても木材単板１
７の裏面に楕円形の透過光パターン１８が現われるのは
、単板１７の繊維がガラスファイバーのような効果を発
揮するため、単板１７内で拡散した光が第６図の矢印で
示す繊維方向に引き伸ばされるためである。ところが、
第７図に示すように、節１９．２０のある木材単板２１
では、上記節１９の部分で繊維が渦を巻いていたり、ま
た上記節２０の部分で繊維が単板面と直交するように（
厚み方向に）走っていたりするため、それらの部分の透
過光パターンは、第８図（ａ）（節１９に対応）および
第８図（ｂ）（節２０に対応）に示すように、節以外の
部分の透過光パターンに比べて形が崩れる。したがって
、この透過光パターンの違いを検出すること罠より節の
検出ができるようになるのである。

つぎに、実施例について説明する。

＄９図はこの発明の一実施例の構成図である。

光源（白色光源でもレーザでもよい。ライン状タングス
テンランプが望ましい）２２からの光は、スリット２３
に入り、結像レンズ２４を経ることによりライン像とな
って単板２５上に投影される。

このとき、単板の投影部分に節があると、単板上の像２
６は第１０図（ａ）のごとくになり、単板の節のあった
部分（節欠点部）に対応する像の部分にはくびれ２６ａ
があられれる。単板２５を透過する透過光（透過像）は
結像レンズ２７ａを経てファイバレーザプレート２８上
に結像される。ファイバレーザプレートは、直径１００
μ程度のファイバを数千〜数万本配列したもので、１本
のファイバに入る光量がある一定値を超えるとレーザ発
振を起こし、その反対側の端面よりほぼ一定光量を出射
するものである。したがって、ファイバレーザプレー　
ト２８Ｌ入射像を２値化することができ、単板上の像２
６にあった光量ムラを無くする。第１θ図（ｂ）はファ
イバレーザプレート２８の出力をあられす。

プｖ−ト２８を示す外郭線内の縞紋様部分２９において
出力が得られている。ファイバレーザプレートの像２９
は結像レンズ２７ｂを経て７オトダイオートアレイ３０
上に結像される。フォトダイオードアレイは、第１０図
（Ｃ）にあられれているように長方形の小片セル３９ａ
を一次元に並べたもので、像の帯は普通その太さ一杯に
映るようにする。第１θ図（Ｃ）には、フォトダイオー
ドアレイ３０上に結像された像３１が示されている。も
し節による像のくびれ３１ａがあれば、像からの光が入
らない部分の面積が大きくなる。このことは、このフォ
トダイオードアレイ素子からの出力が小さくなることを
意味する。第１０図（ｃ）では、中央の素子３０　ａ’
。

３０ａ″の出力が小さくなる。そこで、フォトダイオー
ドアレイ３０の出力を信号出力部３２のスキャン読出し
回路３２１１に送り、２値化回路３２ｂにおいて、第１
０図（ｄ）にあられすように適邑に設定されているスラ
イスレベル３３に基き、フォトダイオードアレイの読出
し信号３４を２値化し、第１０図（ｅ）に示すごとき欠
点信号（節検出信号）３５を得る。信号出力部の構成は
上のごときものに限られない。

この発明にかかる木材単板の節検出装置は、以上のよう
に構成されているため、導管等にまどわされることなく
、主筒等を正確に検出することができる。検出部はファ
イバレーザプレートとフォトダイオードプレイを備え、
像各部の変形の有無を面積でみて２次元的に処理するた
め、ラインセンナを用いるなどによる１次元的処理に比
し精度が高い。単板の節検査が高速でできるため、オン
ラインでの検査が可能となる。装置の構成が比較的簡単
であるため、安価である。

ところで、従来の表面欠陥検出装置には、次のような問
題もあった。

従来の表面欠陥検出装置を第１１図に示す。この表面欠
陥検出装置は、被検査物であるシート状物体１０１をロ
ーラコンベア１０２により矢符Ａ方向へ移送しながら、
スリット１０８から出た光源１０４の光１０５をレンズ
１０６によりシート状物体１０１の表向へライン状に集
光し、シート状物体ｌ旧表面での反射光１０７をレンズ
１０８によりラインセンサ１０９へ結像する。シート状
物体１０１の表面に欠陥（表面凹凸、汚れ等）があれば
、その点で照射光１０５け散乱され、ラインセンサ１０
９上に届く光は減少拡散されてラインセンサ１０９の出
力信号が低下するため、その出力信号を表面欠陥検出回
路へ入力して出力信号の低下から表面欠陥を検出するこ
とができる。

この場合、ラインセンサ１０９上に集光する光は点光源
の集まりとみなすことができ、ラインセンサ１０９　Ｉ
ｒｉ電荷集積型であるだめ、その読み出しスキャンの一
周期の間、電荷を蓄積（積分）することになる。ここで
、シート状物体１０１の表面での反射光の分布を考える
と、第１２図に示すように、正常部での反射光はパター
ンＢのように比較的急峻な分布となり、他方、欠陥部で
の反射光は、散乱が原因してパターンＣやＤのように山
の高さが比く裾野が広い分布となる。したがって、この
ときのガルは、各パターンＢ、Ｃ，Ｄのピークを結ぶこ
とにより、”／ｂで定義できる。ところが、ラインセン
サ１０９においては、続み出しスキャンの一周期の間電
荷が蓄積されているため、その出力信号１１０　（表面
欠陥検出信号）は、第１８図のようになる。つまり、欠
陥部付近のパターンＣ１Ｄ（第１２図）の裾野の広がり
が相互に加算されることにより、出力信号１１０におけ
る欠陥部での落ち込み１１１　（第１８図）を減少させ
る結果となる。しだがって、第１２図と第１３図のシ公
比を比べると、 ／ｂ　＜　Ｃ／ｄ であることが引らかである。すなわち、従来の表面欠陥
検出装置は、ラインセンサ１０９での電荷蓄積により出
力値り１１０の振幅を増大させて、熱帷音のようなノイ
ズに対するＳ７．比を向上させることが可能であるが、
一方で欠陥検出信号の電比が低下して欠陥検出精度が悪
くなるという欠点を有していた。

これは、次のようにすれば改善される。すなわち第１４
図にみるように、レーデ１１２からの光線は、ガルバノ
ミラ１１８によりスキャンされながら、Ａ方向に移ｍＪ
中の単板１０１上に照射される。この移動するスポット
の像は、レンズ１１４により７オトダイオードアレイ１
１５上に結像される。ガルバノミラ−１１８によるスキ
ャンは等速ではなく、図に示されるように正弦波状にな
るのが普通である。

他方、単板１０１上のスポットは、レンズ１１６ニよっ
て一次元ポジションセンテ■７１をでも結像される。

このようにして、フォトダイオードアレイ１１５と一次
元ポジションセンサ１１７からは、それぞれの検出結果
に基く出力が得られる０第１５図はこれらの出力の処理
回路の構成を示している。フォトダイオードアレイ１１
５からのＮ木の出力は読出しスキャナ回路に並列に入る
。ここに、Ｎとは、フォトダイオードアレイを構成して
いる素子の数である。スキャナのアドレスは、ポジショ
ンセンｆ１１７１７）２本の出力ＸＩ　＋　Ｘｔ　の差
（Ｘｔ−Ｘりｔ”和（ｘｔ　＋Ｘｇ　）で割り正規化す
ることによって得られる演算結果に基き、指定される。

他方、両出力の和（Ｘｓ＋Ｘｚ）はまた、読出しスキャ
ナ回路の出力に対し符号を変えて加算される。そののち
、２値化が行なわれ、欠点信号が得られる。

先に述べたように１ガルバノミラ−によるスキャンでは
、スポットの移動スピードは正弦波状となる。したがっ
て、そのスピードは中心点において最も速く、端部で０
となる。そこで、読出しスキャンもこのスピードに合わ
せる必要があるのである。このコントロールは、ポジシ
ョンセンサ出力を用いて行なうことができる。このよう
にした場合、読出しスキャンも等速ではなくなるが、こ
のことは次の２＠化に影響を与えるものではない。

ポジションセンサの出力の和（Ｘ＋　＋Ｘｚ　）は、続
出し信号から減算されているが、上に述べたように、符
号を変えてこれを読出しスキャナ回路の出力に加算する
ようにしているので、欠点があったときには、結局、加
算後の値は増加する傾向となり、ガを向上させる効果を
もたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来例の説明図、第４図ないし第
８図はこの説明の原理説明図、第９図はこの発明の一実
施例の構成図、第１０図はこの発明の動作説明図、第１
１図は他の従来例の構成図、第１２図はラインセンサの
受光面での反射光分布を示す図、第１８図はラインセン
サの出力信号波形図、第１４図は第１１図の従来例を改
良した装置の構成の説明図、第１５図は同上の回路構成
の説明例である。 ２２・・・光源　２８・・・スリット　２５・・・木材
単板　２８・・・ファイバレーザプレート８０・・ｅフ
ォトダイオードアレイ　８２・・・信号出力部　３５・
・・欠点信号 特許出願人　松下電工株式会社 代理人　弁理士　松　　本　武　　彦 ３ 第４図 第５図　　　　　第６図 １ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　木材単板の表面に帯状に光をあてる投光装置
   と、木材単板を透過する透過光を受光するファイバレー
   ザプレートと、ファイバレーザプレートが出射する光を
   受光するフォトダイオードアレイと、７オトダイオード
   アレイの出力に基いて節検出信号を出力する信号出方部
   を備えている木材単板の節検出装置。