(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射線を被加工物に放射するステップと、
前記被加工物上／前記被加工物内のピッチによって放射される可視光を撮像するステップであって、前記可視光が、前記ピッチにより前記電磁放射線が吸収されることに応答して放射され、前記撮像するステップが画像データを生成するステップを含む、ステップと、
前記画像データに基づいて１つまたは複数のピッチ特性を決定するステップと、
前記１つまたは複数のピッチ特性、および木材種に対応する基準ピッチ特性値に基づいて前記被加工物の木材種を識別するステップとを含む、種検出方法。
【請求項２】
前記撮像するステップが、連続画像データとして前記被加工物の連続する画像を捕捉するステップをさらに含み、前記方法が、前記連続画像データを組み立てて前記被加工物の少なくとも部分的な画像を得るステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つまたは複数のピッチ特性が、ピッチ含有量、ピッチの位置、ピッチ付着パターンまたはピッチの発光波長、のうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
識別された前記木材種に基づき、前記被加工物に適用される等級付けシステムまたは分類決定事項のうちの１つまたは複数を決定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
識別された前記木材種に少なくとも部分的に基づき、ドロップアウト装置、被加工物位置決め装置、スキャナ、プロセッサ、被加工物搬送手段、被加工物マーキング装置、あるいは、木材切断機械または木材加工機械、のうちの少なくとも１つにコマンドを出すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記放射するステップが前記被加工物にＵＶ光を放射するステップを含み、前記ＵＶ光が被加工物の流れ方向に対して横方向に方向付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
視野を有する撮像モジュールであって、被加工物の光学画像を電気信号に変換する、撮像モジュールと、
前記被加工物に放射線のビームを放射する放射線源と、
前記撮像モジュールおよび前記放射線源に動作可能に結合される処理モジュールであって、
木材種の識別アルゴリズムおよび代表的な木材種のデータの収集物のうちの１つまたは複数を記憶装置またはデータベースから検索すること、
前記撮像モジュールから前記電気信号を受信すること、
前記電気信号を組み立てて前記被加工物の画像を得ること、
少なくとも組み立てられた前記画像に基づいて１つまたは複数のピッチ特性を決定すること、及び、
少なくとも前記１つまたは複数のピッチ特性、および前記木材種に対応する基準ピッチ特性値に基づいて前記被加工物の木材種を識別すること
を実行時に行うように動作可能である実行可能コマンドをさらに含む処理モジュールと
を備える木材種識別システムであって、
前記視野および前記放射線のビームが前記被加工物上または前記被加工物内で交差する、木材種識別システム。
【請求項８】
前記放射線源がＵＶ光源である、請求項７に記載の木材種識別システム。
【請求項９】
前記放射線源が複数のＵＶ  ＬＥＤ光源を備える、請求項８に記載の木材種識別システム。
【請求項１０】
被加工物に電磁エネルギーを放射する放射線源と、
視野を有する撮像モジュールであって、前記被加工物上または前記被加工物内のピッチによって放射される光の画像を、前記ピッチにより前記電磁エネルギーが吸収されることに応答して捕捉する、撮像モジュールと、
前記画像に基づいて１つまたは複数のピッチ特性を決定し、
前記１つまたは複数のピッチ特性、および木材種に対応する基準ピッチ特性値に基づいて前記被加工物の木材種を識別する
ように構成された処理モジュールと
を備える木材種識別装置。
【請求項１１】
前記放射線源が１つまたは複数のＵＶ光源を備える、請求項１０に記載の木材種識別装置。
【請求項１２】
前記撮像モジュールがＣＣＤ画像装置またはＡＰＳ画像装置のうちの少なくとも１つを備える、請求項１０に記載の木材種識別装置。
【請求項１３】
前記撮像モジュールがＣＭＯＳ画像装置を備える、請求項１２に記載の木材種識別装置。
【請求項１４】
取り付け組立体をさらに備え、前記放射線源および前記撮像モジュールのうちの少なくとも１つが前記取り付け組立体に移動可能に結合される、請求項１０に記載の木材種識別装置。
【請求項１５】
前記取り付け組立体が、プロセッサからのコマンドに応答して前記放射線源および前記撮像モジュールのうちの１つまたは複数を再位置決めする少なくとも１つのアクチュエータをさらに含む、請求項１４に記載の木材種識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
[0001]本出願は２０１０年９月２４日に出願された米国仮特許出願６１／３８６，３３２号の利益を主張するものであり、その全開示が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]本明細書の実施形態は、木材種の識別の分野に関し、より詳細には、複数の木材種を識別するかつ／または区別するための自動化された方法、システムおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]現代の製材製造設備では、多様な樹木種から木材を加工することが多い。木材の幹、丸太、割り材、フリッチ材、ボードおよび別の被加工物が、被加工物の元の樹木種または樹木タイプに基づいて分類され得る。木材種を決定するには、通常、人間のオペレータにより被加工物を視覚検査して木材種を決定することが必要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、複数の木材種を識別するかつ／または区別するための自動化された方法、システムおよび装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、電磁放射線を被加工物に放射するステップと、被加工物上／被加工物内のピッチによって放射される可視光を撮像するステップであって、可視光が、ピッチにより電磁放射線が吸収されることに応答して放射され、撮像するステップが画像データを生成するステップを含む、ステップと、画像データに基づいてピッチ特性のうちの１つまたは複数を決定するステップと、１つまたは複数のピッチ特性に基づいて被加工物の木材種を識別するステップとを含む、種検出方法が提供される。
【０００６】
また、本発明のもう一つの態様によれば、視野を有する撮像モジュールであって、被加工物の光学画像を電気信号に変換する、撮像モジュールと、被加工物に放射線のビームを放射する放射線源と、撮像モジュールおよび放射線源に動作可能に結合される処理モジュールであって、木材種の識別アルゴリズムおよび代表的な木材種のデータの収集物のうちの１つまたは複数を記憶装置またはデータベースから検索すること、撮像モジュールから電気信号を受信すること、電気信号を組み立てて被加工物の画像を得ること、少なくとも組み立てられた画像に基づいて１つまたは複数のピッチ特性を決定すること、及び、少なくとも１つまたは複数のピッチ特性に基づいて被加工物の木材種を識別することを実行時に行うように動作可能である実行可能コマンドをさらに含む、処理モジュールとを備える木材種識別システムであって、視野および放射線のビームが被加工物上または被加工物内で交差する、木材種識別システムが提供される。
【０００７】
また、本発明のもう一つの態様によれば、被加工物に電磁エネルギーを放射する放射線源と、視野を有する撮像モジュールであって、被加工物上または被加工物内のピッチによって放射される光の画像を、ピッチにより電磁エネルギーが吸収されることに応答して捕捉する、撮像モジュールとを備える木材種識別装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
[0004]添付図面と併せて以下の詳細な記述により、実施形態が容易に理解される。実施形態は例として示されるものであり、添付図面の図に限定されるものではない。
【図１】[0005]種々の実施形態による種識別システム１００を示すブロック図である。
【図２】[0006]種々の実施形態を実施するのに使用される放射線源と撮像モジュールとの構成の一例を示す図である。
【図３ａ】[0007]種々の実施形態による図２の撮像モジュールを示す図である。
【図３ｂ】種々の実施形態による図２の撮像モジュールを示す図である。
【図３ｃ】種々の実施形態による図２の撮像モジュールを示す図である。
【図３ｄ−１】種々の実施形態による図２の撮像モジュールを示す図である。
【図３ｄ−２】種々の実施形態による図２の撮像モジュールを示す図である。
【図４ａ】[0008]種々の実施形態による図２の放射線源を示す図である。
【図４ｂ】種々の実施形態による図２の放射線源を示す図である。
【図４ｃ】種々の実施形態による図２の放射線源を示す図である。
【図４ｄ】種々の実施形態による図２の放射線源を示す図である。
【図４ｅ】種々の実施形態による図２の放射線源を示す図である。
【図５ａ】[0009]種々の実施形態による撮像モジュールおよび放射線源を示す電気回路図である。
【図５ｂ】種々の実施形態による撮像モジュールおよび放射線源を示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0010]以下の詳細な説明では、その一部をなす添付図面を参照するが、これらの添付図面は実施され得る例示の実施形態として示される。その範囲から逸脱することなく、別の実施形態が使用され得ること、ならびに構造的変更および論理的変更がなされ得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではなく、実施形態の範囲は添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【００１０】
[0011]種々の動作は複数の個別の動作として順番され説明され得、これは実施形態を理解することの助けとなり得る。しかし、説明の順序は、これらの動作が順序に依存することを暗に意味しているものとして解釈されるべきではない。
【００１１】
[0012]この説明は、上方／下方、後方／前方、および、頂部／底部などの相関位置関係を基準とした説明（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ−ｂａｓｅｄ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｓ）を使用することができる。これらの説明は単に考察を補助するのに使用されるものであり、開示される実施形態の用途を限定することを意図しない。
【００１２】
[0013]「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」および「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語がそれらの語尾変化を含めて使用され得る。これらの用語が互いに同義であることを意図しないことを理解されたい。正確に言うと、特定の実施形態では、「接続される」は、２つ以上の要素が互いに物理的または電気的に直接に接触されることを示すのに使用され得、「結合される」も２つ以上の要素が物理的または電気的に直接に接触されることを意味することができる。しかし、「結合される」は、２つ以上の要素が、互いに直接に接触されないが、それでも互いに協働または相互作用することを意味することもできる。
【００１３】
[0014]説明することを目的として、「Ａ／Ｂ」という形または「Ａおよび／またはＢ」という形のフレーズは、（Ａ）、（Ｂ）、または、（ＡおよびＢ）を意味する。説明することを目的として、「Ａ、ＢおよびＣのうちの少なくとも１つ」という形のフレーズは、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（ＡおよびＢ）、（ＡおよびＣ）、（ＢおよびＣ）または（Ａ、ＢおよびＣ）を意味する。説明することを目的として、「（Ａ）Ｂ」という形のフレーズは（Ｂ）または（ＡＢ）を意味し、すなわち、Ａは任意選択の要素である。
【００１４】
[0015]本記述は「実施形態」または「複数の実施形態」という用語を使用することができ、これらは各々が、同様の実施形態または異なる実施形態のうちの１つまたは複数の意味することができる。さらに、実施形態に関連して使用される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」などの用語は同義である。
【００１５】
[0016]種々の実施形態では、１つまたは複数のピッチ（ｐｉｔｃｈ）特性に基づいて木材種を自動で識別するための方法、装置およびシステムが提供される。例示の実施形態では、計算装置が、開示される装置および／またはシステムの１つのまたは複数の構成要素を含むことができ、また、本明細書で開示される１つまたは複数の方法を実行するのに使用され得る。
【００１６】
[0017]本明細書で提示される被加工物は、放射線源からの放射線のビームに露光され得る。放射線のビームは被加工物上または被加工物内のピッチを蛍光発光させることができる。被加工物の蛍光特性が検出および／または測定され得、これらの被加工物の蛍光特性は、ピッチ含有量、ピッチの位置、ピッチ付着パターン、ピッチの発光波長、および／または、被加工物の別の特性を決定するのに使用され得る。これらの特性のうちの１つまたは複数が、切断または製造された被加工物の元の木材種または木材種のグループを識別するのに使用される。
【００１７】
[0018]一部の例では、１つの木材種（例えば、「マツ」）の被加工物と、外観が似ている場合もある１つまたは複数の別の木材種（例えば、えぞマツおよびモミ）の被加工物を区別するのに、１つまたは複数のピッチ特性が使用され得る。別の例では、マツ、トウヒ、カラマツ、カエデ、モミ、イトスギ、アメリカツガ、バルサム、カバノキ、ヒッコリー、クルミ、ハンノキ、オーク、サクラ、ヒマラヤスギ、マホガニー、ハコヤナギ、アスペン、ポプラ、および／または、ニレなどの木材種を識別するのに、ピッチ特性が使用され得る。
【００１８】
[0019]本明細書で使用される「被加工物」という用語は、木材または木材ベースの製品の一式を意味する。被加工物の例には、限定しないが、ボード、フリッチ材、割り材、幹、ベニヤ、および、木材由来の加工材料／合成材料（例えば、パーティクルボード、ウエハーボード、合板、ファイバーボード、および、当技術分野で知られている別の加工木材材料）が含まれる。
【００１９】
[0020]本明細書で使用される「木材種」という用語は、切断された被加工物、製造された被加工物、または、少なくとも部分的に由来する被加工物の元の樹木のタイプまたはカテゴリーを意味する。木材種は、科、亜科または属などの単一の分類群の中の１つ、２つまたは３つ以上の樹木種を含むことができる。同様に、木材種は、単一の分類群の中の１つ、２つまたは３つ以上の亜種または変種を含むことができる。一例として、３つの木材種が、「マツ」、「トウヒ」および「モミ」であってよく、これらのいずれかまたはすべてが複数の樹木種または変種を含むことができ、例えば「マツ」の木材種は北アメリカで見られるマツ種の一部またはすべてを含むことができ、これらのマツ種には、限定しないが、イエローパイン、ポンデローサパイン、ジェフェリーパイン、黄マツ、ブルパイン、ジャックパインおよび／またはシロマツが含まれる。
【００２０】
[0021]あるいは、木材種は、ピッチ含有量、ピッチの位置、ピッチ付着パターン、木材の色／トーン、密度、強度／剛性、相対的な流通価値（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｍｏｎｅｔａｒｙ  ｖａｌｕｅ）、硬度／軟度などの、１つまたは複数の共通の特性に従ってグループ分けされる１つまたは複数の樹木の種、亜種または変種を包含することができる。例えば、所定の範囲内にあるピッチ含有量または所定の閾値を超えるピッチ含有量を有する樹木種を包含する単一の木材種は、マツ種、トウヒ種および／またはモミ種を含むことができる。あるいは、同様の木材密度および／または木材強度を有する樹木種を包含する単一の木材種は、ダグラスモミおよびカラマツを含むことができる。別の例では、単一の木材種は、同様のピッチ付着パターンを有する１つまたは複数の樹木種を包含することができる。
【００２１】
[0022]本明細書で使用される「ピッチ（pitch）」という用語は、ピッチ、樹脂、樹脂付着物および／または樹液のうちのいずれか１つまたはすべてを集合的に示す。
[0023]図１は、種々の実施形態による種識別システム１００のブロック図を示す。示される例では、種識別システム１００は、撮像モジュール１１２と、放射線源１１６と、処理モジュール１２２とを含む。さらに、搬送表面１２４に配置される被加工物１２０が示され、搬送表面１２４は搬送駆動装置１２６に動作可能に結合される。処理モジュール１２２は、撮像モジュール１１２、放射線源１１６、搬送表面１２４および／または制御装置１２６のうちのいずれかまたはすべてに動作可能に結合され得る。
【００２２】
[0024]動作に際して、搬送表面１２４が、撮像モジュール１１２のラインオブサイト（line-of-sight）１１４内まで被加工物１２０を運ぶために、制御装置１２６によって駆動され得る。放射線源１１６が被加工物１２０に向かって放射線ビーム１１８（例えば、ＵＶ光）を放射する。被加工物１１８上のピッチまたは被加工物１１８内のピッチが放射線ビーム１１８からのエネルギーを吸収し、ピッチ内の原子が励起される。ピッチが可視光（すなわち、蛍光）としてエネルギーを再放出する。
【００２３】
[0025]ピッチが蛍光発光するときに、撮像モジュール１２２が被加工物１２０の１つまたは複数の画像を捕捉する。撮像モジュール１２２が画像データを処理モジュール１２２に送信する。処理モジュール１２２が、受信した画像データを組み立てて被加工物またはその一部分の画像を作る。次いで、組み立てられた画像が分析され、ピッチ含有量、ピッチの位置、ピッチ付着パターン、および／または、ピッチの蛍光波長（複数可）などの１つまたは複数のピッチ特性が決定される。
【００２４】
[0026]処理ユニット１２２は、決定されたピッチ特性（複数可）を使用して被加工物の木材種を識別することができる。上述したように、木材種を識別することには、切断された被加工物／由来する被加工物の元の樹木の特定の属、種、亜種または変種を識別することが含まれてよい。あるいは、決定された特性（複数可）は、切断された被加工物／由来する被加工物の元の樹木種のより大きいグループを識別するのに使用されてもよい。一部の例では、決定された特性（複数可）は、切断された被加工物の元の考えられる種として、樹木の１つまたは複数の種を排除するのにも使用され得る（例えば、被加工物がマツの木から切断されてない／マツの木に由来しないことを判断することを目的とする）。
【００２５】
[0027]撮像モジュール１１２は、光学画像を電気信号に変換することにより被加工物の画像を捕捉するように構成されている任意のデバイスであってもよい。一部の実施形態では、撮像モジュール１１２は、画素化された１つまたは複数の金属酸化膜半導体を有するセンサを含むことができる。適切なセンサには、限定しないが、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサ、電子倍増型ＣＣＤ（ＥＭＣＣＤ）画像装置、能動ピクセルセンサ（ＡＰＳ）画像装置（例えば、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）ＡＰＳ画像装置）、および／または、ハイブリッドＣＣＤ／ＣＭＯＳ画像装置（例えば、ＣＣＤ撮像基板に結合されるＣＭＯＳ読出し集積回路を備えるｓＣＭＯＳ画像装置）が含まれる。
【００２６】
[0028]撮像モジュール１１２および／またはその中にある１つまたは複数のセンサは、また、機械式シャッターまたはシャッタートランジスタなどの、１つまたは複数のシャッター機構を含むことができる。例えば、センサは、各ピクセルのアクティブエリアに隣接するように位置決めされるシャッタートランジスタを備える線走査ＣＭＯＳ画像装置であってもよい。別の例では、センサは、異なるタイミングでアレイの異なるラインを露光する回転シャッターを備える面走査ＣＭＯＳ画像装置であってもよい。あるいは、センサは、アレイの各ピクセルを同時に露光する均一同期シャッター（ｕｎｉｆｏｒｍ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｓｈｕｔｔｅｒ）を備える面走査ＣＭＯＳ画像装置であってもよい。
【００２７】
[0029]撮像モジュール１１２は、回路ボード（例えば、プリント回路板）、レンズ、電源、プロセッサ、メモリ／記憶装置、データ転送モジュール（例えば、無線送信機／無線送受信機、有線コネクタなど）、外側ケース、および／または、支持体の上もしく支持体に面して撮像モジュール１１２を保持するように構成される１つまたは複数の取り付け要素などの、撮像センサと共に使用される当技術分野で知られている追加の構成要素をさらに含むことができる。
【００２８】
[0030]撮像モジュール１１２は、当技術分野で知られている、光学式のアンチエイリアシングフィルタ、バイヤーフィルタ／フィルタモザイク、または別の光学フィルタなどの、１つまたは複数のフィルタを含むことができる。一部の実施形態では、少なくとも１つのフィルタが、可視光線を受け入れてＵＶ光を排除するように構成され得る。別の実施形態では、少なくとも１つのフィルタが、ＵＶ光と、可視光スペクトルの一部（例えば、３８０〜４７５ｎｍ、５９０〜７５０ｎｍの波長、紫色光、青色光、赤色／黄赤色光など）とを排除するように構成され得る。いくつかの例では、フィルタは、４５０〜６２０ｎｍ、４７６〜５９０ｎｍまたは４９０〜５８０ｎｍなどの特定の波長範囲内の光のみを受け入れるように構成され得る。したがって、撮像モジュール１１２は、光の全可視スペクトルに基づき、またはその一部分のみに基づき、画像データを生成することができる。
【００２９】
[0031]撮像モジュール１１２は、被加工物が搬送表面１２４上で搬送されるときに被加工物の断面の連続画像を捕捉することができる。例えば、撮像モジュール１１２は、流れ方向に対して横方向に被加工物を横断して延びる連続的な線画像を捕捉することができる。撮像モジュール１１２は、画像データが生成されるときにその画像データをプロセッサ１２２に送信することができる（例えば、線ごとに）。あるいは、撮像モジュール１１２は、被加工物が撮像モジュールの視野を通過するまで画像データを蓄積（compile）またはバッファーに保留することができ、被加工物全体が撮像された後で、その画像データの収集物をプロセッサ１２２に送信することができる。実施形態によっては、プロセッサ１２２および撮像モジュール１１２は集積化デバイス内に含まれ、また、別の実施形態によっては、画像データが、無線で、または有線コネクタを介して、伝送されてもよい。
【００３０】
[0032]放射線源１１６は、標的に向かって電磁放射線のビームを放射するように構成される任意の電磁放射線源であってよい。放射線源１１６は、可視光または非可視光の１つまたは複数の供給源を含むことができ、これには、限定しないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ランプ／電球、レーザー、または当技術分野で知られている別の光源が含まれる。例えば、放射線源１１６は、紫外（ＵＶ）放射線を放射するＬＥＤの１つ、２つ、３つまたは４つ以上の線状アレイを含むことができる。放射線源１１６はまた、放射線源１１６（またはその一部分）を撮像モジュール１１２に取り付けるように、あるいは、壁、天井または支持表面に取り付けるように構成される支持媒体結合要素を含むことができる。１つまたは複数の光源および／またはアレイが、放射される光をストロボ発光またはパルス発光させるように構成されるタイミング制御要素に結合され得る。タイミング制御要素は、さらに、放射される光をパルスさせることと画像を捕捉することとを同期させるために処理モジュール１２２および／または撮像モジュール１１２に結合され得る。
【００３１】
[0033]放射線源１１６は搬送表面１２４の上方に配置され得る。放射線源１１６内の光源は、流れ方向に対して概して横方向に、搬送表面を横断して延在するように配置構成されてもよい。一部の例では、放射線源１１６は、撮像モジュール１１２および／または処理モジュール１２２に取り付けられまたは処理モジュール１２２内に配置され得る。種々の実施形態では、放射線源１１６は、０°（搬送表面１２４に対して垂直）、−５°から５°、−１５°から１５°、−３０°から３０°、−４５°から４５°または−５０°から５０°の角度で、搬送表面１２４に対して下方に放射線のビームを放射するように位置決めされてもよい。同様に、撮像モジュール１１２は、０°（搬送表面１２４に対して垂直）、−５°から５°、−１５°から１５°、−３０°から３０°または−５０°から５０°の角度で、搬送表面１２４の上方に配置され得る。また、種々の実施形態では、撮像モジュールは放射線源に対して一定の角度で維持されてよく、これは一部の実施形態では調整され得る。種々の実施形態では、撮像モジュール１１２と放射線源１１６との間の角度は２°から５０°の間であってよい。
【００３２】
[0034] 視野が、搬送表面１２４の上側表面の上方の任意の垂直距離のところで、放射線源１１６によって放射される放射線のビームと交差するように、放射線源１１６と撮像モジュール１１２との間の相対角度が調整され得る。この調整は、厚さなどの被加工物の多様な寸法に対応できるように手動または自動（例えば、処理モジュール１２２から受信するコマンドに応答するアクチュエータによって）で行われ得る。あるいは、搬送表面１２４は、被加工物の多様な寸法に対応できるように上下に手動または自動で調整され得る。放射線源１１６と撮像モジュール１１２との相対角度に従い、搬送速度も手動または自動で調整され得る。例えば、放射線源１１６の（垂直方向に対する）角度が縮小され（例えば、−３０°から−１４°）、放射される光の被加工物のところでの強度が増大すると、搬送速度も増大され得る。撮像モジュール１１２の角度が増大し、視野が拡大すると、搬送速度は低減され得る。制御装置１２６は、処理モジュール１２２からのコマンドに応答して搬送速度／位置を計算／調整することができる。
【００３３】
[0035]処理モジュール１２２は当技術分野で知られている任意のタイプの計算プロセッサであってよく、これには、限定しないが、中央処理ユニット、マイクロプロセッサ、グラフィック処理装置、デジタル信号処理装置、および／または、コプロセッサが含まれる。処理モジュール１２２は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアとソフトウェアとの組合せを含むことができる。一部の実施形態では、処理モジュール１２２は、パーソナルコンピュータなどの計算装置の処理ユニットであってもよい。別の実施形態では、処理モジュール１２２は、放射線源１１６、撮像モジュール１１２および／または制御装置１２６などの、別のシステム要素内に組み込まれてもよい。
【００３４】
[0036]処理モジュール１２２は、撮像ソフトウェア、木材種の参照データ、および／または、受信した画像データの入力に基づいて木材種を決定するための種決定アルゴリズムを含むことができる。木材種の参照データは、１つまたは複数の木材種の「シグネチャープロファイル（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ  ｐｒｏｆｉｌｅ）」を示す基準値を含むことができる。例えば、１つの木材種、「マツ」の「シグネチャープロファイル」は、所定の閾値を超えるピッチ含有量、４９５〜５０５ｎｍのピッチ蛍光波長、および、縞模様の（ｓｔｒｅａｋｅｄ）ピッチ付着パターンを含むことができる。
【００３５】
[0037]処理モジュール１２２はまた、実行可能な命令を含むことができ、これらの命令は、実行されると、受信した画像データを組み立てて被加工物の全体の画像または一部分の画像を得るように動作可能であり、さらには、ピッチ含有量、ピッチの位置、ピッチ付着パターン、および／または、ピッチの蛍光波長などの、１つまたは複数の特性を決定することを目的として組み立てたデータを分析するように動作可能である。これらの実行可能な命令はまた、実行されると、ローカルの記憶装置／データベースまたはリモートの記憶装置／データベースから種決定アルゴリズムおよび／または木材種の参照データを検索するように動作可能であり、さらには、特性（複数可）をアルゴリズムに提供することによりおよび／または特性（複数可）と木材種の参照データと比較することにより、被加工物の木材種を識別するように動作可能である。
【００３６】
[0038]処理モジュール１２２は、決定されたピッチ含有量およびピッチの蛍光波長をアルゴリズムに入力して木材種を決定することができる。あるいは、処理モジュール１２２は、決定されたピッチ特性と木材種の参照データと比較して被加工物の木材種を決定することができる。一部の実施形態では、処理モジュール１２２は、アルゴリズムを使用して可能性のある木材種を決定することができ、次いで、木材種の参照データを使用してその識別を確認または検証することができる（その逆も可）。
【００３７】
[0039]処理モジュール１２２はまた、種の決定に基づいて分類データおよび／または等級付けデータを生成するように構成され得る。処理モジュール１２２は、ドロップアウト（drop-out）機構、機械的選別機、被加工物マーキングデバイス、または別のプロセッサなどの、木材加工システムの別の構成要素に分類データまたはコマンドを伝達することができ、それにより被加工物を分類することおよび等級付けすることを実現することができる。決定した木材種に基づき、被加工物に対して多様な分類ルールまたは等級付けルールが適用され得る。例えば、木材種が「マツ」であると決定された被加工物に対して第１の組の等級付けルールが使用され得、別の木材種（例えば、モミまたはトウヒ）であると決定された被加工物に対して第２の組の等級付けルールが使用され得る。等級付けルールは処理モジュール１２２によって適用され得、それにより等級付けデータおよび／またはコマンドが生成され、これらの等級付けデータおよび／またはコマンドは木材加工システムの上述した別の構成要素に送られ得る。
【００３８】
[0040]処理モジュール１２２は、決定された木材種、画像データ、被加工物の組み立てられた画像、決定された１つまたは複数のピッチ特性、および／または、別のデータを、欠陥検出、強度／剛性の予測、等級付け、分類、被加工物の撮像、または別の任意のプロセス、のうちの１つまたは複数に使用されるような、別のプロセッサ（例えば、スキャナ／オプティマイザ）または木材加工システムの別の構成要素に伝達することができる。
【００３９】
[0041]制御装置１２６および搬送表面１２４は、被加工物を搬送するのに使用される当技術分野で知られている要素の任意の組合せを含むことができる。例えば、搬送表面１２４は、ラグチェーン（ｌｕｇｇｅｄ  ｃｈａｉｎ）、ベルト、または別のコンベア表面を含むことができる。制御装置１２６は、ラグチェーンまたはベルトを駆動させるように、またはそれ以外では、ラグチェーンまたはベルトの動きを制御するように、構成され得る。例えば、制御装置１２６は、搬送表面１２４に動作可能に結合されるモータを含むことができ、また、ワークフローの方向（矢印Ａで示される）、ワークフローの方向と反対方向（矢印Ｂで示される）、垂直下方向（矢印Ｃで示される）、垂直上方向（矢印Ｄで示される）および／または横方向に、搬送表面１２４を移動させるように構成され得る。一部の実施形態では、制御装置１２６は、種識別システム１００の任意の別の構成要素および／あるいは被加工物フィードパスシステムの１つまたは複数の構成要素の動作を制御するようにおよび／またはそれらからデータを受信するように構成される計算装置および／またはプロセッサであってもよい。このような構成要素の例には、スキャナ／オプティマイザ、変速駆動装置、固定速度駆動装置、分類装置、ドロップアウト装置、被加工物を反転、旋回または回転させるように構成される被加工物ポジショナ、カメラ／撮像モジュールポジショナ、切断装置、光または光アレイ、画像装置、被加工物マーキング装置、および／あるいは、コンベアが含まれてもよい。
【００４０】
[0042]示される構成要素の数および配置構成は実施形態ごとに多様であってもよい。代替的実施形態は、２つ、３つ、４つまたは５つ以上の撮像モジュール１１２および／または放射線源１１６を含むことができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の撮像モジュール１１２および放射線源１１６は、搬送表面１２４の下方に配置され得、また、被加工物１２０の底部表面の画像を捕捉するように構成され得る。同様に、１つまたは複数の撮像モジュール１１２および放射線源１１６は、搬送表面１２４の一方または両方の側部に沿うようにまたはそれらに近接するように配置されてよく、また、被加工物１２０の頂部、底部、あるいは、１つまたは複数の側部を標的とするように角度を付けられ得る。
【００４１】
[0043]一部の例では、２つ以上の撮像モジュール１１２が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７，７５１，６１２号明細書に記載されるように、被加工物のオクルージョンのない撮像を可能にするように構成され得る。簡潔に言うと、撮像モジュール１１２は、搬送表面１２４、フレーム、支持体、木材加工システムの任意の別の構成要素と重なるような、および／または、それらによって部分的に遮られるような視野を有してもよい。撮像モジュール１１２は、上述したように被加工物の底部、頂部および／または側部を撮像して、画像データを処理モジュール１２２に送信することができる。処理モジュール１２２は、撮像モジュールからの画像データを組み合わせて、被加工物の遮られない完全な画像を得ることができる。
【００４２】
[0044]図２は、上述した実施形態による放射線源と撮像モジュールとの構成の一例を示す。示される構成は木材加工システムの一構成要素として提供されてもよく、または、既存の木材加工システムに追加されてもよい（例えば、製材所設備内の既存の製材移送機に追加されてもよい）。
【００４３】
[0045]撮像モジュール２１２および放射線源２１６が被加工物２２０に近接して配置されて示される。図２の例では、撮像モジュール２１２は、８ｍｍＦ１．４のレンズと、１２ＶＤＣから２４ＶＤＣの電源と、１０．５”（＋／−１．５”）のセンサスタンドオフとを備える、ＣＭＯＳアレイカメラ（１５３６×５１２ピクセル、モノクロ）を含む。ＣＭＯＳアレイカメラは密閉されたセンサパッケージ内に収容される。撮像モジュール２１２の追加の細部が図３ａ〜３ｄで提示される。図３ａに示されるように、いくつかの撮像モジュールは１つまたは複数の光学レーザーを含むことができる。別の撮像モジュール２１２は一体化される光学レーザーを欠いてもよい。光学レーザーは、例えば、撮像モジュール２１２、放射線源２１６を再位置決めおよび／または調整することを誘導するのに、あるいは、搬送表面の位置／速度を誘導するのに使用され得る。あるいは、光学レーザーは、被加工物から放射される光を誘導するのに使用され得る。例えば、いくつかの撮像モジュール２１２は１つまたは複数の放射線源（例えば、ＵＶ光源）を含むことができ、外部の放射線源２１６を欠いてもよい。
【００４４】
[0046]放射線源２１６は、４８ＶＤＣ電源と、ヒートシンク２２６とを備える、ピーク波長が３６５ｎｍである、外部の線形ＵＶ  ＬＥＤ光源を含む。図４ａ〜４ｅに示されるように、放射線源２１６はサーモスタットなどの追加の構成要素を含むことができる。放射線源２１６は取り付け組立体２２４により撮像モジュール２１２に取り付けられて示される。放射線源２１６および撮像モジュール２１２は共通の回路を共有することができ、および／または、電気的に結合されてもよい。図５ａおよび５ｂは、撮像モジュール２１２および放射線源２１６の電気回路図の一例を示す。
【００４５】
[0047]取り付け組立体２２４は、壁、天井またはフレームなどの別の構造体または支持体に対して放射線源２１６および／または撮像モジュール２１２を締結するように構成される１つまたは複数の機械的締結具を含むことができる。取り付け組立体２２４は、放射線源２１６および／または撮像モジュール２１２を手動または自動で再位置決めするのに対応するように構成され得る。例えば、撮像モジュール２１２は、取り付け組立体２２４の第１の部分に枢動可能または移動可能に結合され得、放射線源２１６は、取り付け組立体２２４の第２の部分に枢動可能または移動可能に結合され得、また、取り付け組立体２２４の第３の部分が、第１の部分および第２の部分に結合され得、さらには、壁、天井またはフレームに結合され得る。取り付け組立体２２４は、例えば処理モジュール（例えば、図１の処理モジュール１２２）に結合される、１つまたは複数のアクチュエータをさらに含むことができる。これらのアクチュエータは、処理モジュールからのコマンドに応答して撮像モジュールおよび／または取り付け組立体の位置および／または角度を調整するように構成され得る。図２は垂直方向から約１４°の角度のところに配置される放射線源２１６と、垂直方向から２°の角度のところに配置される撮像モジュール２１２を示すが、これらの構成要素の相対位置は図１を参照して上で考察したように多様であってもよい。
【００４６】
[0048]上述したシステムおよび／または組立体のいずれも、種々の方法に従って被加工物の木材種を決定するのに使用され得る。このような方法の一例は以下のように処理され得る。最初に、撮像モジュールおよび放射線源が搬送手段などの被加工物支持体に近接するように位置決めされ得る。この放射線源は、被加工物を横断して（すなわち、移送方向に対して横方向に）延びるＵＶ光の線などの、１つまたは複数の光のビームを放射するように構成され得る。放射線源および撮像モジュールは、撮像モジュールの視野が、放射線源によって放射される光と交差するように位置決めされ得る。この交差は、搬送手段の上側表面のところまたはその上方で行われてよい。
【００４７】
[0049]被加工物が搬送手段上で流れ方向において位置を変更され、被加工物が上述したように放射される光に接触する。被加工物の照射される部分内のピッチが放射される光からエネルギーを吸収し、緑色スペクトル内の可視光などの可視光としてエネルギーを再放出することができる。撮像モジュールが、照射される部分に対応する線画像などの、被加工物の画像を捕捉することができる。撮像モジュールが、撮像モジュールおよび／または放射線源に結合される処理モジュールに捕捉画像を送信することができる。
【００４８】
[0050]処理モジュールは受信した画像を組み立てて被加工物の完全な画像または一部分の画像を得ることができる。処理モジュールは、組み立てられた画像を分析して１つまたは複数のピッチ特性を決定することができる。次いで、処理モジュールは、１つまたは複数のピッチ特性に少なくとも基づいて被加工物の木材種を決定することができる。この決定は、色／トーンデータ、木目データ、密度データなどの別の受信データ、および／または、被加工物の物理特性に対応する別の受信データに少なくとも部分的に基づいてもよい。これらのデータは、例えば、スキャナ、カメラ、超音波、Ｘ線、または別の装置から受信され得る。処理モジュールは、さらに、分類プロセス、等級付けプロセス、欠陥検出プロセス、または別のプロセスを決定するために、画像データ、組み立てられた画像、ピッチ特性、木材種のデータ、または、別の装置（例えば、スキャナ／オプティマイザ、プロセッサ、コンピュータなど）への別のデータを使用することができ、または、それらのいずれかの目的またはすべての目的のためにこれらのデータを別の装置（例えば、スキャナ／オプティマイザ、プロセッサ、制御装置、または、コンピュータ）に送信することができる。
【００４９】
[0051]例えば、処理モジュールは、決定された木材種に基づき、被加工物に適用される等級付けシステムまたは分類決定事項を決定することができる。別の例では、処理モジュールは被加工物の組み立てられた画像および／または種の決定を別のプロセッサに送信することができる。一方または両方のプロセッサが、組み立てられた画像を被加工物の別の画像を組み込むことができ、欠陥を検出するためにその統合されたデータを分析することができ、最適な切断解決策を決定することができ、強度／剛性を予測することができ、使用される等級付けシステムを指定することができ、分類決定事項を決定することができ、被加工物のための最適な位置を決定することができ、切断機械または木材加工機械の誘導要素または切断要素を調整することができ、および／あるいは、上述したように、上記の決定事項のいずれかに従って製材加工システムの別の構成要素にコマンドを送ることができる。
【００５０】
[0052]本明細書では特定の実施形態を例示して説明してきたが、同様の目的を達成することができると推測される多種多様な代替および／または等価の実施形態または実装形態が、本範囲から逸脱することなく、示されて説明された実施形態と置き換えられ得ることを、当業者であれば認識するであろう。当業者であれば、実施形態が多種多様な方法で実施され得ることを容易に認識するであろう。本出願は、本明細書で考察される実施形態の任意の改変形態または変更形態を包含することを意図される。したがって、実施形態が特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを意図されることは明白である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
0005901639.tif 000004
【図３ｂ】
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【図３ｃ】
0005901639.tif 000006
【図３ｄ−１】
0005901639.tif 000007
【図３ｄ−２】
0005901639.tif 000008
【図４ａ】
0005901639.tif 000009
【図４ｂ】
0005901639.tif 000010
【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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