开展结构用锯材目测分级是高效利用锯材的重要手段,目测分级是依据分级规则评估锯材表面的缺陷影响,通过人工观测方式进行锯材的等级划分。但是存在效率低、主观性大等问题。针对上述问题,研制了一种可对结构用锯材表面节子进行自动检测分级的设备,该设备根据目测分级规则利用机器视觉检测技术采集、分析锯材表面图像,并划分锯材等级。本文按照锯材分级规则的功能要求,设计了设备的机械结构,建立了设备三维模型,探究了设备的光学系统模型,分析了锯材表面图像的处理方法,提出开孔模拟死节评价目测分级后的锯材,开展了3种材料在开孔情况下的力学性能试验研究,最后进行设备稳定性测试试验并提出了改进和优化方案。主要研究结果及成果创新性如下:(1)研究得出锯材表面节子检测设备的关键技术难点,根据工作原理和工作过程对设备进行设计,建立了三维实体模型和光学系统模型,探究了图像灰度和相机、光源的安装位置及锯材振动之间的关系,结果表明光源和相机的安装位置及锯材的振动对图像灰度都有影响。(2)采用灰度变换,中值滤波、直方图均衡化等图像增强的方法对锯材图像进行了处理,介绍了几种常见的图像分割算方法,提出利用开孔模拟死节,探究开孔锯材在受压情况下的力学性能变化趋势,为目测分级后的锯材提供力学性能评估规律,达到将机械应力分级和目测分级结合的目的。(3)开展了锯材在开孔情况下的力学性能试验研究,进行了花旗松和云杉的三点弯曲试验,结果表明开孔对两种材料的抗弯强度产生较大的影响。三种开孔尺寸的云杉试件的抗弯强度均值相比于未开孔试件分别下降了5.32%、14.16%、17.08%,花旗松开孔试件的抗弯强度均值分别降低了13.86%、21.97%、23.37%,但由于树种不同呈现出不同的失效模式。(4)进行了杨木LVL开孔试件三点弯曲试验有限元模拟,结果表明杨木LVL的破坏机理和花旗松及云杉的弯曲试验结果类似,锯材在压头和两处支点的地方受到很大的压应力,同时底部还受到拉应力作用,因此在试验过程中往往是压头处附近首先出现一个压缩损伤区域,同时试件底部开裂也常常发生。(5)进行了设备工作性能和稳定性的试验研究,提出了设备改进优化的方案,探究了设备运行速度和图像质量之间的关系,试验表明当扫描速率大于电机速度时,扫描的图像会被拉长,反之,图像会被压缩。同时以节子数量为研究对象,验证了设备检测系统的稳定性,结果表明设备对节子数量的检测率能够达到96%,准确率较高。