АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И ПОРОДНОГО СОСТАВА КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области лесопереработки, а именно к устройствам для определения объема круглых лесоматериалов и может быть использовано для контроля качества и определения породного состава поступающих на переработку бревен.
Известно применение в ряде странах зарубежья для определения параметров лесопродукции ультразвуковых, электромагнитных и лазерных сканеров.
Однако эти устройства имеют ряд ограничений для их использования, в основном они рассчитаны на идеальные условия укладки бревен в пачки, что практически трудно выполнимо, кроме того эти устройства является дорогостоящими. Применение этих устройств для определения объема круглых лесоматериалов, контроля их качества и породного состава нами не выявлено.
В настоящее время определение объема круглых лесоматериалов осуществляют с помощью поштучных и групповых методов, используя для определения диаметров мерную вилку, рулетку, линейку или автоматические устройства Руководящий документ (РД) 13-2-3-97. Лесоматериалы круглые, поставляемые на экспорт.
Задачей настоящего изобретения является разработка экономически выгодной системы, позволяющей с помощью ЭВМ быстро, достоверно и качественно определять объем, качество и породу круглых лесоматериалов, формировать массивы информации о поступающих партиях лесоматериалов в виде исходных изображений и результатов расчета и осуществлять поиск в сформированной базе данные. следственной связи с существенными нризнаками изобретения.
Результат достигается тем, что система содержит средство регистрации анализируемого объекта в виде одной и более идентичных видео-, фото- или телекамер, ориентированных для съемки торцевых сторон бревен, при необходимости снабженное осветителями с светофильтрами, и средство управления и контроля, выполненное в виде рабочего места оператора, оснащенного компьютером с дисплеем сопряженным с камерами, и с установленным на нем программным обеспечением, включающим блок управления работой камер, блок ввода и приема изображений, блок преобразования и блок обработки изображений, блок расчета, блок контроля породного состава и качества, блок выдачи информации, блок формирования, хранения и поиска информации, соединенные между собой определенным образом.
Существенные признаки полезной модели: автоматизированная система для определения объема, контроля качества и породного состава круглых лесоматериалов (Рис.1), включающая средство для размещения древесины в виде железнодорожной или автомобильной платформы, трюма или палубы судна, лесонакопителя или любой другой стационарной площадки (1), средство для регистрации анализируемого объекта в виде одной и более идентичных фото-, видало- или телекамер, ориентированных для съемки торцевых сторон бревен (2) прд необходимости снабженное осветителями с светофильтрами, и средство управления и контроля (3), выполненное в виде рабочего места оператора, оснащенного компьютером с дисплеем сопряженным с видео- или телекамерами и с установленным на нем программным обеспечением (рис.2), позволяющим определить геометрические характеристики партии бревен, рассчитать её объем, оценить качество и породный состав древесины, формировать массив информации для
-2последующего учета и контроля.
Система работает следующим образом.
Видеокамеры отиосительно партии круглых лесоматериалов (сцены) размещают, таким образом, чтобы все торцы бревен (объекты) были расположены в области их технического зрения. Для осуществления съемки в ночное время или пасмурную погоду торцы должны быть освещены искусственными источниками света (прожекторами). Светофильтры устанавливаются перед осветителями и служат для контрастирования торцов относительно фона.
Для метрологического обеспечения и последующего определения геометрических размеров анализируемой партии бревен проводят внутреннюю и внешнюю калибровку камер (ориентирование) по опорным точкам известными методами.
Съемку производят с обеих торцевых сторон бревен. В случае, когда перед объектом находятся посторонние предметы, например, если пачка бревен расположена на железнодорожной или автомобильной платформе и часть её торцов закрыта защитными фермами машины, кабиной или соседней пачкой, съемку производят системой из нескольких камер, оптические оси которых расположены под углом к плоскости торцов (плоскости анализа) при этом получают перекрывающиеся изображения торцов каждой стороны пачки.
Полученные изображения поочередно вводятся в компьютер автоматически или оператором вручную.
Изображения с помощью встроенного алгоритма преобразуются в форму удобную для дальнейшей обработки, контрастируются, переводятся в черно-белый (если они цветные) или дихромный вид и др. С помощью компьютерной программы осуществляют выбор аппроксимации границ каждого торца (окружность, эллипс, кривая Безье
-3и другое), после чего на изображениях автоматический выделяют области соответствующие торцам бревен (рис.3). Принимая в качестве идентичных точек на соседних изображениях, составляющих стереопары, центры выделенных областей, используя данные внутреннего и внешнего ориентирования камер определяют положение центров торцов в пространстве (х, у, z). Исходя из полученных данных, по известному соотношению трансформируют границы торцов одного из изображений стереопары, приводя их к плоскости () параллельной плоскости анализа. Затем в мм вычисляют площадь каждого торца, обшую площадь торцов и площадь поперечного сечения пачки, контур которой определяется по крайним точкам. По соотношению между площадью поперечного сечения пачки и площадью всех выделенных трцов можно судить о кривизне бревен.
После чего осуществляется выбор метода расчета объема партии лесоматериалов (геометрический, концевых сечений, верхнего диаметра и среднего сбега, верхнего диаметра и нормального сбега), при этом длина сортимента принимается стандартной, определяется и вводится оператором.
Контроль качества и породного состава осуществляется визуально с монитора компьютера, при необходимости отдельные торцы увеличиваются на величину разрешающей способности компьютера для оценки породы по текстзфе спила.
Информация характеризующая партию круглых лесоматериалов (объем, порода, качество) выводится на экран. Оператором вводится информация об условиях приемки (дата, поставщик и другое) и передается в блок хранения, который предусматривает возможность осуществления поиска в сформированной базе данных.
круглых лесоматериалов включает блок ввода и приема изображений, блок преобразования и обработки изображений торцов бревен, который с помощью встроенного алгоритма позволяет для каждого изображения выделять торцы, векторизовать изображение, восстановить недостающие границы, привести торцы бревен к единой плоскости, при необходимости наблюдать на дисплее идентификацию результатов анализа и геометрической модели анализируемой партии бревен, определить геометрические характеристики торцов бревен (диаметр, площадь), блок расчета объема лесоматериалов, который посредством встроенного алгоритма позволяет в зависимости от потребности или назначения древесины выбрать метод расчета и определить необходимый объем, блок контроля качества и породного состава, выполненный с возможностью визуализации изображений и с возможностью увеличения отдельных торцов на величину разрешающей способности для оценки породы по текстуре спила, блок выдачи информации, позволяющий визуально наблюдать на экране компьютера рассчитанный объем, оценку породного состава и качества исследуемой партии и при необходимости распечатывать, блок хранения и поиска информации, выполненный с возможностью формирования базы данных исходного стереоизображения с указанием данных об объекте и условиях приемки (объема, оценки качества и породного состава партии, дата и время приемки, поставщик и другое) и последующего поиска в сформированной базе данных, при этом выход блока ввода и приема изображений соединен со входом блока преобразования и обработки, выход блока преобразования и преобразование соединен со входом блока расчета объема, выход которого соединен со входом блока контроля качества и породного состава, в свою очередь выход которого соединен со входом блока выдачи информации и входом блока хранения
и поиска информации, кроме того дополнительно в компьютер может быть введен блок управления работой видеокамер, выполненный с возможностью визуализации анализируемого обьекта на экране и осуществления подачи сигнала о вводе изображений в блок приема при условии соблюдения требуемых условий и подачи сигнала при необходимости на осветители и светофильтры.
Система определения в условиях производства. В таблице 1 приведены результаты расчета объема партии лесоматериалов по предложенной системе в сравнении с традиционным способом, в частности, когда определение диаметра верхних торцов осуществлялось с помощью метрической линейки.
Таким образом, предложенная система определения объема круглых лесоматериалов является эффективной, позволяет получить достоверные результаты, исключить ручной труд и повысить производительность.