[發明專利]一種木材微觀結構特征變化實時檢測系統

有效

• 申請號: 200910089771.1
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101603820A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 殷亞方;劉波;姜笑梅;羅彬;邊明明;宋坤霖;閻昊鵬
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01N3/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡劍輝;龍 洪

技術領域

本發明涉及一種木材及木質復合材料壓縮或拉伸等力學強度性能與形變微觀結構特征的實時檢測系統。

背景技術

木材及木質復合材料在生產加工和使用過程中，不可避免的會遇到壓縮或拉伸等力學行為，對于材料的力學性能檢測是保證后續產品質量及其合理使用的關鍵，但該力學行為對材料或產品的性能及微觀結構影響、以及微觀結構特征對材料整體性能的影響情況均尚不清晰。

對于目前的檢測手段，主要以單一的宏觀力學性能檢測為主。這種檢測手段具有諸多缺陷和缺點：

1、僅以宏觀力學行為來判斷木質材料的性能，是對材料本身性能掌握的不足；

2、僅能了解材料力學行為的結果，而不知形成該力學行為的原因；

3、檢測過程不能將被測材料的溫度、含水率等影響因素加以考慮；

4、檢測過程得到的應變是材料整體的平均應變，體現不出材料不同組織結構的應變情況；不能反應木材各部分結構與整體應力、應變之間的關系；

5、對于木材這種具有各項異性的不均質材料，得到的應變結果單一，不能真實反映木材各組織結構的應力應變結果；

6、檢測結束后，不能及時得到被測材料的回彈情況，不能分析被測材料的殘余應力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種木材微觀結構特征變化實時檢測系統，能夠在線實時測量材料變形的微觀結構特征和力學性能。

為了解決上述問題，本發明提供了一種木材微觀結構特征變化實時檢測系統，包括：加載單元、顯微單元、圖像采集單元和圖像處理單元，其中，

所述加載單元用于壓縮、拉伸、彎曲、扭轉或剪切待檢測的木材；

所述顯微單元用于放大木材的待測區域；

所述圖像采集單元用于采集經過所述顯微單元放大后的區域的表面圖像信息；

所述圖像處理單元用于接收所述圖像采集單元采集的圖像信息，計算并得到所述待檢測木材的微區應變信息和實時微觀結構變化結果。

優選地，還包括自動對焦控制單元，用于在所述待檢測木材在加載過程中控制所述顯微單元自動調整焦距。

優選地，所述顯微單元為光學顯微鏡。

優選地，所述圖像采集單元為照相機和/或攝像機。

優選地，還包括導熱部件，用于在加載過程中控制所述待檢測木材的溫度，所述導熱壓塊通過一控溫箱調節溫度。

優選地，還包括含水率控制部件，用于在加載過程中控制所述待檢測木材的含水率，所述含水率控制部件用一箱體調節含水率。

本發明具有如下優點：

1、本發明將連續的力學測試過程與木材動態的結構變化相結合，能夠實時反映木材或木質復合材料力學性能和微觀結構特征變化之間的關系。

2、本發明將力學加載過程、材料性能數據結果、微觀結構變化圖像與時間數據點之間完全同步，任意二者之間可建立二維關系，并達到了真正的實時“監”和“測”。

3、本發明能夠對微區的組織和細胞應變進行測量，實現微區變形量化；能夠對微區缺陷進行監控。

4、本發明能夠測試木材或木質復合材料力學性能和微觀結構變化之間的關系，同時能夠量化力學加載過程后材料的變形回彈情況。

5、本發明將動態力學測試延伸到低溫或高溫范疇內，能夠建立起溫度與力學性能和木材微觀結構變化之間的關系。

6、本發明將動態力學測試延伸到不同含水率范疇內，能夠建立起含水率與力學性能和木材微觀結構變化之間的關系。

7、本發明采用了自動調焦系統，能夠有效提高圖像采集精度，縮短圖像采集間隔。

8、本發明可實現電腦全自動化運行，避免人為控制和各系統分開控制所易造成的誤差。

9、本發明所得到的應力-應變曲線和微尺度變形機理能夠抓住木質材料和木質復合材料延展性及強度的關鍵。

10、本發明的適用范圍廣，壓縮(或拉伸)等加載載荷范圍寬，適合于各種類型/形狀和尺寸的樣品進行研究，包括實木材料、木質復合材料、其他木材衍生產品等。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明被測木材的示意圖。

具體實施方式