專(zhuān)利名稱(chēng)：一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，屬于制材領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
板材含水率是檢測(cè)板材質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，對(duì)板材的物理、力學(xué)性質(zhì)具有重要影響，板材含水率是對(duì)板材進(jìn)行分選的重要依據(jù)。測(cè)定板材的含水率，尤其是制材生產(chǎn)線(xiàn)原木加工成的板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及分選是合理利用板材、節(jié)約板材的重要技術(shù)措施，是制材加工生產(chǎn)中的重要工序。板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)的準(zhǔn)確程度直接影響后續(xù)板材干燥的質(zhì)量、出材率，干燥及加工過(guò)程中的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率等；實(shí)現(xiàn)制材生產(chǎn)線(xiàn)板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及分選的自動(dòng)化和可視化，為后續(xù)的板材分級(jí)干燥，達(dá)到節(jié)能降耗、提高干燥質(zhì)量和生產(chǎn)效率奠定了基礎(chǔ)，為合理、節(jié)約利用我國(guó)有限的森林資源，保持生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。目前，檢測(cè)板材含水率的測(cè)量方法很多，主要有稱(chēng)重法、電阻法、電容法、紅外光譜法、射線(xiàn)法、超聲波法等，實(shí)際生產(chǎn)中大多采用電阻法。但是，電阻法一般在6% 30%之間時(shí)比較精確，當(dāng)板材含水率超過(guò)30 %時(shí)，導(dǎo)電性變化很小，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)在高含水率下的含水率連續(xù)在線(xiàn)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)在高含水率下的板材含水率連續(xù)在線(xiàn)檢測(cè)的問(wèn)題，提供了一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置。本發(fā)明所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，它包括PLC控制器、板材狀態(tài)檢測(cè)單元、板材含水率檢測(cè)單元、信號(hào)處理器、計(jì)數(shù)器、工控機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、分選踢腿單元和傳送機(jī)構(gòu)單元，板材狀態(tài)檢測(cè)單元的板材進(jìn)入檢測(cè)區(qū)信號(hào)輸出端與PLC控制器的板材進(jìn)入檢測(cè)區(qū)信號(hào)輸入端相連；板材含水率檢測(cè)單兀的板材含水率信號(hào)輸出端與信號(hào)處理器的輸入端相連，信號(hào)處理器的輸出端與計(jì)數(shù)器的輸入端相連，計(jì)數(shù)器的輸出端與PLC控制器的板材含水率信號(hào)輸入端相連；PLC控制器的分選命令輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路的分選信號(hào)輸出端與分選踢腿單元的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路的傳送命令輸出端與傳送機(jī)構(gòu)單元的輸入端相連；PLC控制器的數(shù)據(jù)輸入輸出端與工控機(jī)的輸入輸出端相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所述板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)裝置是有效解決了影響板材含水率的主要因
素-板材的介電常數(shù)板材含水率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系?？朔穗娮璺ㄖ荒苡糜诎宀暮?br> 率在30%以下的局限性以及不能對(duì)板材進(jìn)行在線(xiàn)無(wú)接觸的檢測(cè)的缺陷。本發(fā)明采用單一平面電容傳感器為檢測(cè)核心，結(jié)合PLC S7-200作為主控單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)含水率在纖維飽和點(diǎn)以上的高含水率板材進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，為后續(xù)的板材干燥降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率， 有利于生產(chǎn)過(guò)程中的節(jié)能降耗，提高了板材的干燥質(zhì)量以及出材率。


圖I是本發(fā)明所述板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，它包括PLC控制器I、板材狀態(tài)檢測(cè)單元2、板材含水率檢測(cè)單元3、信號(hào)處理器4、計(jì)數(shù)器5、工控機(jī)8、驅(qū)動(dòng)電路9、分選踢腿單元10和傳送機(jī)構(gòu)單元11，板材狀態(tài)檢測(cè)單元2的板材進(jìn)入檢測(cè)區(qū)信號(hào)輸出端與PLC控制器I的板材進(jìn)入檢測(cè)區(qū)信號(hào)輸入端相連；板材含水率檢測(cè)單元3的板材含水率信號(hào)輸出端與信號(hào)處理器4的輸入端相連， 信號(hào)處理器4的輸出端與計(jì)數(shù)器5的輸入端相連，計(jì)數(shù)器5的輸出端與PLC控制器I的板材含水率信號(hào)輸入端相連；PLC控制器I的分選命令輸出端與驅(qū)動(dòng)電路9的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路9的分選信號(hào)輸出端與分選踢腿單元10的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路9的傳送命令輸出端與傳送機(jī)構(gòu)單元 11的輸入端相連；PLC控制器I的數(shù)據(jù)輸入輸出端與工控機(jī)8的輸入輸出端相連。PLC控制器I選擇型號(hào)為PLC S7-200的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。板材狀態(tài)檢測(cè)單元2采用歐姆龍公司E3Z-R61型光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。板材含水率檢測(cè)單元3采用單一平面電容傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 信號(hào)處理器4采用AD654壓頻轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)數(shù)器5的型號(hào)為HSCl，且信號(hào)處理器4和計(jì)數(shù)器5為PLC控制器I的擴(kuò)展單元。板材狀態(tài)檢測(cè)單元2用于檢測(cè)板材是否在線(xiàn)，判別板材是否在檢測(cè)區(qū)內(nèi)。當(dāng)板材進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，光電傳感器的輸出狀態(tài)由I變0，此時(shí)板材含水率檢測(cè)單元3開(kāi)始檢測(cè)板材的含水率；當(dāng)板材離開(kāi)檢測(cè)區(qū)，光電傳感器輸出由O變?yōu)镮，板材含水率檢測(cè)單元3結(jié)束檢測(cè)。該光電傳感器的光源采用紅色發(fā)光二極管作為檢測(cè)光線(xiàn)，工作原理與LED位移傳感器相似。檢測(cè)距離可達(dá)400mm，最大反應(yīng)時(shí)間lms。通過(guò)其所帶的線(xiàn)纜，檢測(cè)信號(hào)可以直接輸入主控單元PLC S7-200的I/O端，由PLC查詢(xún)狀態(tài)，從而準(zhǔn)確地測(cè)試板材試件進(jìn)入檢測(cè)區(qū)， 運(yùn)行在檢測(cè)區(qū)內(nèi)和離開(kāi)檢測(cè)區(qū)的三種狀態(tài)。板材含水率檢測(cè)單元3用于檢測(cè)板材含水率，是整個(gè)檢測(cè)裝置的核心部分。其原理是在一定的條件下板材的介電常數(shù)可以被它的含水率惟一確定，并且介電常數(shù)和含水率的對(duì)應(yīng)關(guān)系也是一一對(duì)應(yīng)的，所以當(dāng)其它條件不改變時(shí)，可以利用單一平面電容傳感器先測(cè)量出板材的介電常數(shù)，再根據(jù)介電常數(shù)和含水率的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到板材的含水率。單一平面電容傳感器產(chǎn)生一個(gè)雙頻電磁場(chǎng)，當(dāng)被測(cè)板材通過(guò)傳感器單一平面電極上方表面時(shí)，引起傳感器電容量的變化，根據(jù)測(cè)得的這個(gè)變化，可以計(jì)算出被測(cè)板材的含水率。該傳感器在工作時(shí)與被測(cè)板材完全無(wú)接觸，工作時(shí)要求板材要在傳感器上側(cè)外表面30mm距離處通過(guò)，該傳感器可以保證高效、高速、連續(xù)無(wú)接觸地測(cè)量板材含水率。單一平面電容器傳感器產(chǎn)生的為電壓信號(hào)，不能被PLC控制器I直接識(shí)別。所以需將電壓信號(hào)通過(guò)計(jì)數(shù)器5轉(zhuǎn)換成PLC控制器I可以識(shí)別的脈沖頻率信號(hào)。分選踢腿單元10將具有相同區(qū)段含水率的板材分選出來(lái)，為下一步板材的分級(jí)
干燥奠定基礎(chǔ)。板材的傳送機(jī)構(gòu)單元11采用交流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，帶動(dòng)傳送帶，輸送板材。傳送帶的進(jìn)給速度通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)控制。信號(hào)處理單元4的功能是對(duì)板材含水率檢測(cè)單元3輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、壓頻轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過(guò)PLC控制器I分析，發(fā)出控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路9后，對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行動(dòng)作控制，所述執(zhí)行元件包括分選踢腿單元10的執(zhí)行元件和傳送機(jī)構(gòu)單元11的執(zhí)行元件交流電動(dòng)機(jī)。本實(shí)施方式中作為下位機(jī)的PLC控制器I采用PLC S7-200,主要功能是負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)高速數(shù)據(jù)的采集含水率信號(hào)，實(shí)現(xiàn)邏輯、定時(shí)、對(duì)比等功能，通過(guò)串行通訊口向工控機(jī)8和計(jì)算機(jī)傳送PLC工作狀態(tài)及有關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)工控機(jī)8接收指令，向驅(qū)動(dòng)電路9和外圍設(shè)備發(fā)出指令，控制分選系統(tǒng)動(dòng)作。PLC S7-200擴(kuò)展了 AD654V/F壓頻轉(zhuǎn)換器，一個(gè)高速計(jì)數(shù)器HSC I和一個(gè)多功能通訊單元。單一平面電容器傳感器產(chǎn)生的為電壓信號(hào)，不能被PLC控制器I直接識(shí)別。所以需將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成高速計(jì)數(shù)器可以識(shí)別的脈沖頻率信號(hào)。本實(shí)施方式中采用美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的一種低成本，8腳封裝的電壓頻率V/F轉(zhuǎn)換器AD654，它由低漂移輸入放大電路、精密振蕩器系統(tǒng)和輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)組成，使用時(shí)只需一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)，即可構(gòu)成應(yīng)用電路。 AD654既可以使用單電源供電，也可以使用雙電源供電，且工作電壓范圍很寬。輸出為頻率受控于輸入電壓的方波。可以用于信號(hào)源、信號(hào)調(diào)制、解調(diào)和A/D變換等。單一平面電容傳感器發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換為脈沖頻率信號(hào)后，可以被直接傳輸?shù)礁咚儆?jì)數(shù)器5中進(jìn)行控制處理，并保存在指定的儲(chǔ)存單元中，等待計(jì)算調(diào)用。上位機(jī)采用計(jì)算機(jī)對(duì)PLC所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示以及設(shè)置分選踢腿動(dòng)作，并通過(guò)RS-485通訊協(xié)議進(jìn)行串行通訊，方便操作員在不改動(dòng)PLC程序的情況下對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行修改，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流。工控機(jī)8對(duì)采集的各種信號(hào)進(jìn)行分析處理和現(xiàn)實(shí)輸出。采用PLC S7-200作為檢測(cè)控制的核心，，同時(shí)，通過(guò)RS485通訊協(xié)議向計(jì)算機(jī)(上位機(jī))傳輸數(shù)據(jù)，以待進(jìn)一步處理。計(jì)算機(jī)(上位機(jī))的主要功能為監(jiān)控、顯示，打印、更改被踢閾值參數(shù)。被踢閾值的設(shè)置規(guī)則具體的閾值要根據(jù)板材的樹(shù)種來(lái)設(shè)定，不同的樹(shù)種所設(shè)定的被踢閾值也有所不同。例如，米用樹(shù)種為紅松，被踢閾值設(shè)定為45%,板材含水率大于等于45 %，踢出，通過(guò)傳送帶送出堆料，該含水率不合格的板材被淘汰；若板材含水率低于 45%時(shí)，通過(guò)，分選踢腿單元10落下，把板材按堆分類(lèi)送到下一傳送帶。分選踢腿單元10具有將一定范圍內(nèi)含水率的板材分選出來(lái)的功能，即板材被分成多堆，每堆板材的含水率相差不大，一般以含水率相差15%為界，進(jìn)行分類(lèi)堆躲，例含水率在0% 15%的板材被分到一堆,含水率為15% 30%的板材被分成一堆,為下一步板材的分級(jí)干燥奠定基礎(chǔ)。被踢落的板材可以進(jìn)一步進(jìn)行二次分選或三次分選，分選方法與上述第一次分選方案相同，這里不再贅述。被踢閾值及分堆的規(guī)則由計(jì)算機(jī)(上位機(jī))根據(jù)樹(shù)種不同等實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)修改。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說(shuō)明，它還包括顯示屏6，PLC 控制器I的顯示輸出端與顯示屏6的輸入端相連。顯示屏6用于顯示板材在線(xiàn)狀態(tài)及板材的含水率數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一進(jìn)一步說(shuō)明，它還包括存儲(chǔ)器7，PLC 控制器I的存儲(chǔ)輸出端與存儲(chǔ)器7的輸入端相連。存儲(chǔ)器7用于存儲(chǔ)板材的含水率數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，其特征在于，它包括PLC控制器(I)、板材狀態(tài)檢測(cè)單元(2)、板材含水率檢測(cè)單元(3)、信號(hào)處理器(4)、計(jì)數(shù)器(5)、工控機(jī)(8)、驅(qū)動(dòng)電路(9)、分選踢腿單元(10)和傳送機(jī)構(gòu)單元(11)，板材狀態(tài)檢測(cè)單元(2)的板材進(jìn)入檢測(cè)區(qū)信號(hào)輸出端與PLC控制器(I)的板材進(jìn)入檢測(cè)區(qū)信號(hào)輸入端相連；板材含水率檢測(cè)單元(3)的板材含水率信號(hào)輸出端與信號(hào)處理器(4)的輸入端相連， 信號(hào)處理器⑷的輸出端與計(jì)數(shù)器(5)的輸入端相連，計(jì)數(shù)器(5)的輸出端與PLC控制器(I)的板材含水率信號(hào)輸入端相連；PLC控制器⑴的分選命令輸出端與驅(qū)動(dòng)電路(9)的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路(9)的分選信號(hào)輸出端與分選踢腿單元(10)的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路(9)的傳送命令輸出端與傳送機(jī)構(gòu)單元(11)的輸入端相連；PLC控制器(I)的數(shù)據(jù)輸入輸出端與工控機(jī)(8)的輸入輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，其特征在于，它還包括顯示屏(6)，PLC控制器(I)的顯示輸出端與顯示屏(6)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，其特征在于，它還包括存儲(chǔ)器(7)，PLC控制器(I)的存儲(chǔ)輸出端與存儲(chǔ)器(7)的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，其特征在于，PLC控制器(I)選擇型號(hào)為PLC S7-200的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，其特征在于，板材狀態(tài)檢測(cè)單元(2)采用歐姆龍公司E3Z-R61型光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，其特征在于，板材含水率檢測(cè)單元(3)采用單一平面電容傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，其特征在于，信號(hào)處理器(4)采用AD654壓頻轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)數(shù)器(5)的型號(hào)為HSCl，且信號(hào)處理器(4)和計(jì)數(shù)器(5)為PLC控制器(I)的擴(kuò)展單元。
全文摘要
一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，屬于制材領(lǐng)域，本發(fā)明為解決目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)在高含水率下的含水率連續(xù)在線(xiàn)檢測(cè)的問(wèn)題。本發(fā)明所述一種板材含水率在線(xiàn)檢測(cè)及板材分選裝置，它包括PLC控制器、板材狀態(tài)檢測(cè)單元、板材含水率檢測(cè)單元、信號(hào)處理器、計(jì)數(shù)器、工控機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、分選踢腿單元和傳送機(jī)構(gòu)單元，板材狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)板材是否進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，板材含水率檢測(cè)單元檢測(cè)板材的含水率，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器處理后的信號(hào)通過(guò)計(jì)數(shù)器輸出給PLC控制器，由PLC控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制分選踢腿單元和傳送機(jī)構(gòu)單元進(jìn)行分選和傳送，PLC控制器將數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，由上位機(jī)控制設(shè)置踢腿閾值。
文檔編號(hào)G01N27/22GK102590293SQ201210028060
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者付煜, 張怡卓, 花軍 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué), 張怡卓, 花軍