[发明专利]一种非接触式快速测定木材表面粗糙度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及木材表面粗糙度测量技术领域，尤其涉及一种非接触式快速测定木材表面粗糙度的方法。

背景技术

木材表面粗糙度是指木材表面经切削加工或压力加工后形成的具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征，它是由加工方法和木材的材质及纹理方向所决定的(张莲洁,孟庆军,金维沫等.2000.浅谈国内外木材表面粗糙度的研究现状及发展趋势.林业机械与木工设备,28(6):7-9)。木材表面粗糙度是木制品外观质量的重要指标之一，而且，表面粗糙度也是机械加工中描述材料表面微观形貌最常用的参数,它反映的是机械零件表面的微观几何形状误差,是评价工件表面质量的重要指标。在木制品生产过程中，木材表面粗糙度直接影响木质材料的胶合性能、机械加工性能（Triboulot P,Sales C,Zerizer A,et al.1995.Correlation of Fracture Toughness of Bonded Joints with Quality(Roughness)of Knife-Planed MDF Surfaces.Holzforschung,49(5):465-470）和表面质量（Richter K,Feist W C,Knaebe M T.1995.The effect of surface roughness on the performance of finishes.Forest Products Journal,45(7-8):91-97）等，木材表面粗糙度问题会造成材料的不合理使用与浪费。随着人们对机械加工产品表面质量要求越来越高，表面粗糙度的测量技术的发展也愈发重要。

木材表面粗糙度的测量方法分为接触式和非接触式测量，接触式测量主要包括目测手摸法、触针法，非接触式测量主要包括声发射控制、激光、图像识别等测量方法。接触式测量是目前国内外最常用的一种方法（朱莉,郭晓刚,王巍.2006.基于DSP木材表面粗糙度测量系统的研究.森林工程,22(4):15-17），能够直观的反映工件表面的形貌特征，以其稳定、可靠等特点被广泛应用，但其易划伤木材及软质工件表面和高精度工件表面、污染和损坏触针，且受针尖端圆弧半径的限制，其测量精度有限。为了克服接触式测量方法的不足，国内外学者对非接触式表面粗糙度测量方法进行了一些研究，主要包括各种激光测量方法、超声法以及基于计算机视觉技术等方法，研究表明，非接触式测量以其快速、无损以及易于实现在线测量等特点在木材表面粗糙度的测量中得到应用，如袁得春等（袁得春,韩玉杰.2010.计算机控制激光在线检测木材表面粗糙度.东北林业大学学报,38(5):126-127）利用激光传感器对木材表面粗糙度进行了研究，Blessing等（Blessing G,Eitzen D.1989.Ultrasonic sensor for measuring surface roughness,Proceedings of the Society of Photo-optical Instrumentation Engineers,1009:281-289）使用超声波传感器测量木材表面粗糙度，Cyra等（Cyra G,Tanaka C,Nakao T.1996.On-line Control of router feed speed using acoustic emission.Forest Products Journal,46(11/12):27-32）使用声发射传感器测量木材表面粗糙度，王晗等（王晗,王克奇,白雪冰等.2007.基于分形维木材表面粗糙度的研究.森林工程,23(2):13-15）利用提取木材表面的分形维数来测量表面粗糙度。但以上所述的各种激光测量方法、超声法以及基于计算机视觉技术等非接触式表面粗糙度测定方法，大多成本高、操作或分析复杂、对于表面较光滑样品的测量精度差或是处于研究阶段。