8.3. Принцип определения породы древесины и конструкция моноблока ппи кедр

8.3.1. В ППИ КЕДР идентификация породы древесины производится по спектру отраженного от поверхности торцевого среза образца древесины или пиломатериалов инфракрасного излучения и излучения видимого света в диапазонах длин волн 0,40,9 и 0,94,0 мкм.. Пример спектров для нескольких пород и отраженных волн в диапазоне 0,40,9 мкм приведен на рис. 8.2.

8.3.2. Отраженное излучение представляет собой некоторую смесь квантов разных частот (частота излучения определяется по формуле f = 1/T Гц, где Т  период волн излучения в сек.). Обычно спектр представляют в виде диаграммы, по горизонтальной оси которой дается длина волны излучения (каждой частоте соответствует определенная длина волны), а по вертикальной  интенсивность излучения.

Рис. 8.2. Пример спектров для березы, ели и сосны

8.3.3. На диаграмме рис. 8.2 видно, что, например, по интенсивности отраженной волны длиной 700 нм достаточно четко можно различить древесины березы, ели и сосны..

Древесина продукт биологического происхождения. Ее большая часть состоит из высокомолекулярных соединений, основу которых составляют (до 90 и более процентов) целлюлоза, лигнин и гемицеллюлоза. Разработчики прибора утверждают, что спектр в диапазоне 0,94,0 мкм отражает связи между макромолекулами целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы, которые различны для разных пород древесины. Таким образом, по спектру отраженного излучения можно определить вид породы древесины.

Однако очевидно, если до измерений порода древесины была неизвестна, то для ее определения надо иметь образцы спектров (эталоны) разных пород. Тогда сравнивая полученный при измерении спектр с этими эталонами можно определить (идентифицировать) породу древесины, для которой был получен данный спектр. Порода будет соответствовать эталону, с которым совпадет или близок полученный при измерениях спектр.

8.3.4. Для идентификации в ППИ КЕДР может использоваться два метода:

 метод исключения, когда инспектор считает, что порода древесины ему известна, указывает ее наименование и компьютер моноблока проверяет, соответствует ли результат измерения (спектр) указанной породе;

 метод прямой идентификации, когда порода неизвестна и компьютер последовательно сравнивает полученный спектр с имеющимися в базе эталонов, и определяет наиболее близкую по спектру породу.

8.3.5. Схема, отражающая общие принципы построения и функционирования моноблока ППИ КЕДР приведена на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Схема, иллюстрирующая принцип построения

и функционирования моноблока

Измерительная часть моноблока представляет собой спектрофотометр, который содержит два светодиода, излучающих на объект потоки квантов с разной длиной волн. Часть этого излучения поглощается объектом, часть отражается и принимается приемным узлом моноблока. После обработки в Модуле первичной обработки, данные о полученном спектре представляются в цифровой форме, заносятся в память компьютера моноблока и анализируются по специальным алгоритмам. При этом происходит сравнение с эталонными спектрами, которые хранятся в моноблоке (База данных спектров пород). Специальные модули (Речевой модуль, Модуль взаимодействия с человеком, МОНИТОР) обеспечивают оператора визуальной и речевой информацией о процессе измерений и результатах работы прибора, а также возможность ввода разных настроек и управления работой моноблока. Все вышеназванные модули и база данных реализованы в рамках встроенного в моноблок компьютера.

8.3.6. Внешний вид моноблока показан на рис. 8.4.

Р ис. 8.4. Внешний вид моноблока ППИ КЕДР

В его состав входят:

- малогабаритный спектрофотометр,

- контроллер первичной обработки информации (КПО),

- малогабаритный цветной монитор (МЦМ), размером 7 дюймов;

- интегрированную (экранную) клавиатуру (БКЦ);

- малогабаритный вычислительный комплекс (МВК);

- программное обеспечение, включающее общее программное обеспечение (ОПО), общесистемное программное обеспечение (ОСПО) и специальное программное обеспечение (СПО).

8 .3.7. Важнейший оптико-электронный узел моноблока  фотоспектрометр. Он содержит два излучателя и соответственно два модуля и две дифракционные решетки (рис. 8.5 и 8.6), которые позволяют выделить из отраженного видимого и ИК-излучения до 3,5 тысяч частот, т. е. получаемый спект может иметь до з,5 тысяч частот в диапазоне длин волн от 0,4 до 4,0 мкм.

Рис. 8.5. Чертеж конструкции фотоспектрометра

Рис. 8.6. Головка с излучателями и приемным окном (а),

дифракционная решетка (б)

8.3.7. Программное обеспечение включает средства по формированию и ведению баз данных таможенного контроля, эталонной и справочной информации, формированию и анализу спектров с целью идентификации пород древесины, взаимодействия и обработки результатов работы влагомера и вэб-камеры. Поскольку программное обеспечение прибора функционирует в операционной среде Windows XP Profession, то возможности программного обеспечения ППИ КЕДР в значительной степени обуславливаются возможностями данной операционной системы.

8.3.8. На левой торцевой части моноблока (рис. 8.4) видно входное окно спектрометра, которое при выключении прибора следует закрывать крышкой. На передней боковой панели располагается цветной жидкокристаллический экран. На правой торцевой панели видна ручка для удержания моноблока, там же находятся кнопки управления и индикаторы состояния моноблока.

8.3.9. Местоположение кнопок управления и индикаторов показано на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Торцевая панель моноблока с ручкой, органами

управления и индикации

На рис. 8.5 цифрами обозначены:

1  тумблер включения питания;

2  кнопка запуска режима измерения;

3  тумблер включения вентиляторов;

4  USB-разъёмы для подключения внешних устройств;

5  разъём питания;

6  COM порт для подключения влагомера;

7  VGA порт для подключения внешнего монитора;

8  группа из 6 светодиодов для индикции состояния и режимов работы прибора.

Назначение светодиодов соответствует условным обозначениям, нанесённым на шильде слева от него:

ПОДГ  режим подготовки (осуществляется прогрев источников видимого и ИК излучения, стабилизация параметров прибора;

ИЗМ  режим измерения (при нажатии кнопки происходит измерение спектра излучения, отражённого от поверхности древесины, и первичная обработку информации с помощью специализированного контроллера;

ОБР  режим обработки (математический анализ полученной информации и идентификация породы древесины);

ВЕНТ  включение встроенных вентиляторов;

АКК  индикация падения напряжения аккумуляторной батареи до уровня, не обеспечивающего корректное получение спектра;

ПИТ  подача питающего напряжения на ППИ КЕДР.

8.3.9. Питание на прибор может подаваться через кабель от аккумулятора (размещается в специальной сумке для ношения)  рис. 8.6а, либо от сети 220 В через сетевой адаптер  рис.8.6б. Этот же кабель может применяться для питания от прикуривателя автомобиля.

8.3.10. Доступ к информации в памяти моноблока регламентируется системой разграничения доступа (СРД). Кроме того, к моноблоку можно подключить беспроводную выносную клавиатуру, которая находятся в комплекте ЗИП ( Укладка 2, рис. 8.1).

Рис. 8.6. Моноблок с подключенным аккумулятором (а) и

сетевым адаптером (б)