摘 要

板材是木材应用需求量最大的品种，在家具、地板等产品的生产中，实木板材是重要的生产原料。在进行加工生产之前对实木板材的原料进行缺陷检测，可以降低产品不合格率，提高生产效率。而裂纹是影响板材好坏的一个重要因素，该次实验基于激光三角测距模型，先对宽度和高度方向进行标定，推导出宽度方向的分辨率和高度的关系，并发现了在特定角度下宽度方向上的分辨率不会发生畸变。接着对7块裂纹板各55条分别进行三个不同角度下的测量，然后通过将图像二值化和霍夫变化来进行分析计算。实验数据表明误差均值都在0.2以内，方差在0.35以内，验证了本次实验的推导猜想。

关键词：激光三角测距；裂纹；霍夫变化

Detection of Plate Cracks Based on Oblique Laser Triangles

ABSTRACT

Plate is the largest demand for wood applications, in the furniture, flooring and other products in the production, solid wood sheet is an important raw material for production. In the processing of solid wood sheet before the raw materials for defect detection, can reduce the product failure rate, improve production efficiency. And the crack is an important factor affecting the quality of the sheet. The experiment is based on the laser triangulation distance model, first calibrates the width and height direction, deduces the relationship between the resolution and the height in the width direction, and finds out the relationship The resolution in the width direction does not distort. Then, each of the 55 pieces of the seven pieces was measured at three different angles, and then the image was binarized and the Hough changed. The experimental data show that the error mean is within 0.2, the variance is within 0.35, and the deduction of this experiment is verified.

Key words：Laser triangulation; crack; Hough transform

目 录

1 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 研究现状 1

1.3研究目的及意义 2

2实验平台的设计 4

2.1 实验设备 4

2.2 实验材料 5

2.3检测系统的设计 5

2.3.1 检测流程 6

2.3.2 多种相机角度测量 7

3 激光三角法测距技术 8

3.1激光三角法的基本原理 8

3.2 测量模型的建立 8

3.2.1厚度方向推导 8

3.2.2宽度方向推导 10

4图像处理 12

4.1获取bmp位图 13

4.2拾取红色激光路径 14

4.3图像处理算法 14

4.3.1二值化处理 14

4.3.2获取图像中心线 15

5 数据分析 16

5.1参数标定 16

5.1.1厚度标定 16

5.1.2宽度标定 18

5.2 对比分析 25

结论 28

致谢 29

参考文献 30

附录A 32

附录B 33

附录C 34

1、绪论

1.1 选题背景

我国现有森林面积2.08亿公顷，居世界第五位^[1]。但按人均占有量计算，我国人均森林面积不足世界水平的1/4。随着近年来中国经济的快速发展和人民生活水平的提高，对木材的刚性需求不断增加，木材供需矛盾加剧^[2]。目前，我国木材的综合利用率仅为60%左右，而发达国家木材的利用率一般均在80%以上，有的国家如瑞典、芬兰则高达90%以上^[3]。如何充分利用好森林资源,提高木材利用率，成为摆在中国林业科技人员面前一个待解决的重要课题之一。

板材是木材应用需求量最大的品种，在家具、地板等产品的生产中，实木板材是重要的生产原料。在进行加工生产之前对实木板材的原料进行缺陷检测，可以降低产品不合格率，提高生产效率^[4]。板材的缺陷主要包括节子、腐朽、裂纹和夹皮、虫害和加工缺陷。其中裂纹缺陷会破坏木材的完整性、影响装饰和利用率、降低木材的强度、在不良的保管条件下，裂隙还能成为变色菌或腐朽菌侵入木材的通路，引起木材的变色和腐朽。木材裂纹缺陷从结构上分类可分为木材内部裂纹和木材表面裂纹两大类，木材内部裂纹通常不易从木材外部发现，木材表面尺寸较大的裂纹不但影响美观，而且会严重降低木材的强度同时也影响木材的油漆质量，具有表裂的木材油漆后，可以因气候条件的变化而发生裂纹张开和闭合，引起漆膜破裂。因此在木材流通或加工过程中对板材表面裂纹缺陷进行识别可降低产品不合格率，提高生产效率，提高木材的利用价值和经济价值。

1.2课题的研究现状

随着计算机技术、数字图像处理技术、模式识别理论等的迅速发展，木材无损检测成为一门综合性的木材非破坏检测技术。目前，已出现了许多种木材无损检测的方法，除人工方法外,主要有超声波法、射线检测法、计算机视觉和激光扫描法。

(1)超声波检测法

超声波是指频率高于人耳听不到的声波，超声波检测木材缺陷是利用超声波在木材中传播会发生衰减的现象，即如果发现缺陷，则其传播速度降低，传播时间延长。在测量出超声波速度后，根据超声波传播时间的差异，测定被测木材的缺陷。早在半个世纪以前，超声波就己经开始应用于木材缺陷的检测中。Noya J R等将超声波无损检测方法应用于现场检测中，利用超声波法对现存的17世纪历史建筑进行了无损检测^[5]。李华等应用超声波检测法对大钟寺博物馆某钟架结构进行检测，对其空洞、腐朽、裂缝等缺陷进行分析^[6]；王娜^[7]、王立海^[8]基于小波分析理论和超声波传播场理论对应用超声波评估木材内部孔洞、腐朽缺陷进行了研究。

(2)射线检测法