技术领域
[0001] 本
发明了涉及原木锯切的技术领域，具体涉及一种相近密度材质原木锯木方法及锯木设备。
背景技术
[0002] 森林是人类非常重要的资源，多年来由于我国森林被严重采伐，森林资源锐减，木材的供应量远不能满足实际的需求。为了实现木材的可持续发展，我们必须深入研究树木生长规律，积极探索符合树木生长的营林措施，加强木材结构与性质的研究，提高其综合利用率和循环利用率，合理取材，节约用材。
[0003] 将木材按生长年轮、木纹和密度进行划分区域的话，区分为芯材区、致密木材区、中心木材区、靠近边材区以及边材区、树皮区，树皮边材和芯材原则上均不能用。
[0004] 由于类材区域相同材质的密度、色泽、收缩性等物理性能是基本一致的；密度、色泽、收缩性等物理性能基本一致的木材锯木属于同一
块板材的话，这板材比较稳定，这样稳定的板材，用来制作家具的话，家具也很稳定，减少了开裂、
变形出现的机会，家具性能稳定。
[0005] 木材生长在野外，在其生长过程中，常受各种内外界因子的作用，使正常的材质发生改变或破坏。根据我国国家规定，凡呈现在木材上能降低其
质量，影响其使用的各种缺点，均为木材
缺陷。国家将木材的缺陷分为十大类：节子、裂纹、变色、腐朽、虫害、树干形状缺陷、木材构造缺陷、伤疤(损伤)、木材加工缺陷和变形，上述各种缺陷不同程度地使木材材质受到影响，以致降低原木等级甚至使原木完全失去使用价值。
[0006] 然而，目前尚缺乏对原木的密度或者缺陷进行先检测后锯切的技术或设备。
发明内容
[0007] 本项发明是针对现行技术不足，提供一种不破坏木材本身，并能快速检测木材密度及缺陷
位置的性质、位置，根据该密度分布、缺陷性质及位置安排锯切的位置、宽度及厚度，获得性能稳定的板材。
[0008] 本发明还提供一种锯木设备。
[0009] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0010] 一种相近密度材质原木锯木方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011] (1)对原木进行
断层CT扫描，读取原木信息，获得原木的CT值，包括原木直径、长度、树皮厚度，用图像形式显示；
[0012] (2)根据预设的木材CT值与密度值的线性方程，计算得出原木的密度值；
[0013] (3)从步骤(1)的断层CT扫描中输入待锯原木的外形轮廓参数，得到原木的小头端面的最大内接圆半径，输入所需锯切的规格板的长度、宽度、厚度参数及锯路宽度到计算机，进行最小余料函数的运算，最小余料函数为
[0014]
[0015] R为原木小头端面最大内接圆半径，p为同一小头端面排出规格板数目，q为1/2规格板数目和v为1/4规格板的数目，锯路损失J≈p(2H+2W)w+q(H+2W)w+v(1/2×H+2W)w，w为锯路宽度，H和W分别为规格板宽度和厚度，得到余料最少的原木初步下锯排样；
[0016] (4)初步下锯排样完成后，在预设规格板的厚度值内进行密度值比对，在该厚度值的范围内，检测是否下锯排样的每一块规格板内任意两点的密度值相差不大于6％；
[0017] 当其中一块规格板内有两点的密度值相差大于6％时，对该规格板及附近的规格板进行重新排样，使得重新排样后的规格板的任意两点的密度值相差不大于6％；
[0018] 当排样后的全部规格板的任意两点的密度值相差不大于6％，完成排样工作；
[0019] (5)输出排样图和原材料消耗统计信息；根据作业调度指令为每块板材编制NC代码，按排样的结果将原木锯切成规格板。
[0020] 作为进一步改进，步骤(5)还包括以下步骤：
[0021] (51)顺
时针方向，锯切去四周边皮与树皮；
[0022] (52)顺时针方向，锯切去四周靠近边材区域内密度值相差不大于6％的规格板；
[0023] (53)顺时针方向，锯切去四周中心木材区域内密度值相差不大于6％的规格板；
[0024] (54)顺时针方向，锯切去四周致密木材区域内密度值相差不大于6％的规格板；
[0025] (55)顺时针方向，锯切去四周芯材区域内密度值相差不大于6％的规格板。
[0026] 作为进一步改进，所述步骤(1)中，用CT机多次照射木材，扫描
电压80KV～100KV，扫描
电流30mA～80mA，扫描层厚为5mm～10mm，取得原木横截面扫描图像，并输出到显示器中。
[0027] 预设CT值与密度值的线性方程D＝1.03455+0.001007﹡CT值，D为木材密度，3
单位g/cm，CT值的单位为Hu；
[0028] 每个扫描层选取40个点的CT值，通过CT值与密度值的线性方程运算得到相应的密度值。
[0029] 一种实施上述的相近密度材质原木锯木方法的锯木设备，锯木设备包括计算机，计算机连接着断层CT扫描机，计算机内设有木材CT值与密度值的线性方程、最小余料函数，断层CT扫描机对原木进行断层CT扫描，读取原木信息，获得原木的CT值，将该CT值输送到计算机中，计算机标记标记出原木中裂纹、节子、虫眼缺陷的大小及位置，并用图像形式显示，并根据预设的木材CT值与密度值的线性方程，计算得出原木的密度值；
[0030] 对计算机输入需要锯切的规格板长度、宽度、厚度参数及锯路宽度，根据预设的最小余料函数得到余料最少的原木初步下锯排样，比对每一块规格板内的密度值，保证每一块规格板内任意两点的密度值不大于6％，输出排样图和原材料消耗统计信息。
[0031] 所述锯木设备还包括
水平及垂直设置的两个数控锯架，两个数控锯架中的两个圆
锯片相互垂直成直
角状态设置，水平锯片与垂直锯片沿轴向前后设置，两个锯片的切削部分的边缘在原木横断面上的投影相交于一点，两个数控锯架共同安装在一个横走伺服机械手臂上，该横走伺服机械手臂连接所述计算机。
[0032] 本发明的有益效果：本发明通过断层CT扫描对木材密度的分布进行检测，并以最小余料函数对原木进行下锯排样，保证每块规格板的任意两点的密度值不大于6％，从而获得优质稳定的规格板板材。
[0033] 断层CT扫描对原木进行整体的扫描，在断层CT扫描机设定的扫描层中，选取40个点的CT值，通过CT值与密度值的线性方程运算得到相应的密度值，快速得到原木中的密度值分布，方便后续的密度值对比。
[0034] 通过最少余料函数运算，得到余料最少的原木初步下锯排样后，将每块排样的规格板进行单独的密度值检测，保证每块规格板的任意两点的密度值相差不大于6％，确保锯切后的板材的
稳定性。
[0035] 下面结合
附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明。
附图说明
[0036] 图1为本
实施例的断层CT扫描原木的示意图；
[0037] 图2为本实施例的规格板的排样图就；
[0038] 图3为本实施例的锯木设备的结构示意图；
[0039] 图4为本实施例的锯木设备正视结构示意图。
[0040] 图中：1.原木，11.规格板，2.水平锯片，3.垂直锯片。
具体实施方式
[0041] 实施例，参见图1～2，本发明实施例提供的相近密度材质原木锯木方法，包括以下步骤：
[0042] (1)对原木1进行断层CT扫描，读取原木1信息，获得原木1的CT值，包括原木1直径、长度、树皮厚度；具体是用CT机多次照射木材，扫描电压80KV～100KV，扫描电流
30mA～80mA，扫描层厚为5mm～10mm，取得原木1横截面扫描图像，用图像形式显示；
[0043] (2)根据预设的木材CT值与密度值的线性方程，计算得出原木1的密度值；
[0044] 预设CT值与密度值的线性方程D＝1.03455+0.001007﹡CT值，D为木材密度，3
单位g/cm，CT值的单位为Hu；
[0045] 每个扫描层选取40个点的CT值，通过CT值与密度值的线性方程运算得到相应的密度值；一个原木1分成20～40个扫描层；根据上述的线性方程计算出各个扫描层中选取的点的密度值，并输送到计算机中进行统计；
[0046] (3)从步骤(1)的断层CT扫描中输入待锯原木1的外形轮廓参数，得到原木1的小头端面的最大内接圆半径，输入所需锯切的规格板11的长度、宽度、厚度参数及锯路宽度到计算机，进行最小余料函数的运算，最小余料函数为
[0047]
[0048] R为原木1小头端面最大内接圆半径，p为同一小头端面排出规格板11数目，q为1/2规格板11数目和v为1/4规格板11的数目，锯路损失J≈p(2H+2W)w+q(H+2W)w+v(1/2×H+2W)w，w为锯路宽度，H和W分别为规格板11宽度和厚度，得到余料最少的原木1初步下锯排样；1/2规格板11为1/2H×W板材、1/4规格板11为1/4H×W的板材；
[0049] (4)初步下锯排样完成后，在预设规格板11的厚度值内进行密度值比对，在该厚度值的范围内，检测是否下锯排样的每一块规格板11内任意两点的密度值相差不大于6％；
[0050] 当其中一块规格板11内有两点的密度值相差大于6％时，对该规格板11及附近的规格板11进行重新排样，使得重新排样后的规格板11的任意两点的密度值相差不大于6％；
[0051] 当排样后的全部规格板11的任意两点的密度值相差不大于6％，完成排样工作；
[0052] (5)输出排样图和原材料消耗统计信息；根据作业调度指令为每块板材编制NC代码，按排样的结果将原木1锯切成规格板11；
[0053] (51)顺时针方向，锯切去四周边皮与树皮；
[0054] (52)顺时针方向，锯切去四周靠近边材区域内密度值相差不大于6％的规格板11；
[0055] (53)顺时针方向，锯切去四周中心木材区域内密度值相差不大于6％的规格板11；
[0056] (54)顺时针方向，锯切去四周致密木材区域内密度值相差不大于6％的规格板11；
[0057] (55)顺时针方向，锯切去四周芯材区域内密度值相差不大于6％的规格板11。
[0058] 本实施例中，步骤(4)完成的初步下锯排样，通过数学规划的
解析法来建立原木1下锯的数学模型，借助直角
坐标系，将有序数对与原木1空间上的点建立对应关系，运用代数的方法来解得原木1空间图形的形状、大小及其位置关系，实现原木1下锯数学模型。
[0059] 参见图3～图4，本实施例还提供一种锯木设备，锯木设备包括计算机，计算机连接着断层CT扫描机，计算机内设有木材CT值与密度值的线性方程、最小余料函数，断层CT扫描机对原木1进行断层CT扫描，读取原木1信息，获得原木1的CT值，将该CT值输送到计算机中，计算机标记标记出原木1中裂纹、节子、虫眼缺陷的大小及位置，并用图像形式显示，并根据预设的木材CT值与密度值的线性方程，计算得出原木1的密度值；
[0060] 对计算机输入需要锯切的规格板11长度、宽度、厚度参数及锯路宽度，根据预设的最小余料函数得到余料最少的原木1初步下锯排样，比对每一块规格板11内的密度值，保证每一块规格板11内任意两点的密度值不大于6％，输出排样图和原材料消耗统计信息。
[0061] 所述锯木设备还包括水平及垂直设置的两个数控锯架，两个数控锯架中的两个
圆锯片相互垂直成直角状态设置，水平锯片2与垂直锯片3沿轴向前后设置，两个锯片的切削部分的边缘在原木1横断面上的投影相交于一点，两个数控锯架共同安装在一个横走伺服机械手臂上，该横走伺服机械手臂连接所述计算机。
[0062] 该横走伺服机械手臂连接计算机，当计算机根据作业调度指令为每块板材编制NC代码，计算机将NC代码输送到横走伺服机械手臂中，横走伺服机械手臂自动将原木锯切成规格板。
[0063] 断层CT扫描机由四部分构成：射线源、机械扫描系统、
数据采集系统、显示和存储系统，该断层CT扫描机连接计算机。
[0064] 本实施例提供的相近密度材质原木1锯木方法适用于红松、
云杉，兴安落叶松、白榆，色木、旱柳，长白落叶松、柚木，楸木、紫椴、柞木，白桦，大青杨、枫杨、水曲柳等原木1木材。
[0065] 本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似方法或设备，而得到的其他按相近密度材质进行原木锯木方法及锯木设备，均在本发明的保护范围之内。
