断层扫描技术在木材无损检测中的应用_图文

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1、应用技术断层扫描技术在木材无损检测中的应用葛浙东，侯晓鹏，李早芳，周玉成(中国林科院木材工业研究所，北京100091)摘要：为实现木材缺陷的自动、高效检测，提高木材利用率，应用自主研发的CT设备扫描原木木段横切而，并重建其二维图像和三切而视图。结果农明：通过二维图像可观察横切而年轮、节子和裂纹等信息；结合三视图和透视图可精确定位缺陷位置。为无损检测木材内部结构特征，及木材分等提供依据。关键词：无损检测；木材；CT技术；三视图；透视图小图分类号：S781.5：TP391.41文献标识码：B文章编号：1001-8654(2016)03-0049-04A

2、pplicationofComputedTomography(CT)inNondestructiveTestingofWoodGEZhe-dong,HOUXiao-peng,LIZao-fang,ZHOUYu-cheng(ResearchInstituteofWoodIndustry,ChineseAcademyofForestry,Beijing100091,China)Abstract:Theauthorsdevelopednondestructivetestingequipmenttoautomaticallyandefficientlyde

3、terminelogdefectsforbetterwoodutilization.Itisbasedoncomputedtomography(CT)technologywhichcanreconstructatwo-dimensionalimageandathree-sectionimageofwoodbyscanningwoodcrosssections.Theimagesprovidedbytheequipmentclearlyandaccuratelyshowthepositionsofannualrings,knotsandcracksi

4、nthewood・BasedontheseCTseans,theseinternalstructuralfeaturescanbeusedfornondestructivetestingandfortimberclassification.Keywords：nondestructivetesting；wood；CTtechnology；three-sectionview；perspectivedrawing树木生长过程中受自然因素影响，内部可能形成各种结构缺陷，而缺陷特征是评价质最的重要指标z—⑴，因此，制材前对原木进行无损检测十分必要。常用的无损

5、检测方法冇：激光检测、红外检测、机械应力波检测和核磁共振等⑵，这些方法受木材密度、含水率等因索的影响，重建的图像分辨率低，且设备昂贵，难以在木材加T领域推广。计算机断层扫描X射线法(CT)作为一种先进收稿日期:2015-11-30：修改日期:2016-04-10基金项目：林业公益性行业科研专项“活立木/结构材层析成像技术与设备研究示范”(201304515)。作者简介：葛浙东(1986-),男，中国林科院木材工业研究所博士研究生。责任作者：周玉成，男，中国林科院木材工业研究所研究员，博士生导师。的无损检测技术，具有穿透能力强、分辨率高和检测速度快

6、等优点⑶，已广泛应用于医学、工业和农业等领域冷「3。20世纪90年代，逐渐有学者应用医学CT设备对木材进行无损检测，探究X射线与木材密度Z间的关系，提取结构材内部缺陷轮廓信息mW。但医学CT装置无法检测直径大于600mm的物体，成像软件也不适用于木材断层图像的分析处理，且设备价格昂贵。为拓展CT无损检测技术在木材领域的应用，笔者开发了一套皋于X射线的检测系统，针对原木内部的年轮、死节、裂纹和孔洞等进行检测。鉴于不同树种木材的密度弟界大，内部结构复杂，本研究随机选取2种密度和外观差异较大的杉木木段进行检测，并观察断层成像结果，判立缺陷大小和位过，•4

7、9•以期为木材无损检测提供一个新的选择。紧邻内插1断层成像原理按照Lambert-Beer定律“®,—束单能X射线穿过均匀物质后，其强度按指数规律山lo衰减至/,—0严(1)早晚材、心边材和缺陷处木材密度不均匀，X射线朿通过时，可将沿路径I分布的介质分为若干小块,h,h,…，In为相应的线段长度，每一小块视为介质均匀的体积原素，对应的线性衰减系数为“1,“1,…，“N,贝IJ一(“/+“/+“/)/-JOe*'22NN(2)在样本扫描断层建立x-y直角坐标系，由于断层内密度的不均匀，令衰减系数分布为f(x,y).在某一方向沿某一路径厶的射线强度变化

8、为TT-ff{x,y)dl1=Ioeb(3)通过图像重建算法重构样本断层图像，图像的灰度值与样本体积元素的衰减系数相对应。