способ продольного раскроя круглых лесоматериалов

Формула изобретения

Способ продольного раскроя круглых лесоматериалов, включающий сортировку круглых лесоматериалов по диаметрам, окорку, сканирование размеров круглого лесоматериала, выбор схемы его продольного раскроя, базирование и продольный раскрой с учетом оценки качества пласти, отличающийся тем, что на стадии сканирования размеров круглого лесоматериала выполняют видеосъемку его торца, затем с помощью компьютера обрабатывают видеоизображение торца и моделируют расположение годичных слоев в объеме круглого лесоматериала, получая его 3D-модель, далее выполняют боковой продольный рез и формируют открытые пласти плоскости реза, затем выполняют видеосъемку одной из открытых пластей плоскости реза, обрабатывают видеоизображение с помощью компьютера и определяют линии годичных слоев на открытой пласти плоскости реза, при этом одновременно с помощью компьютера моделируют идентичный фактическому боковой продольный рез на 3D-модели круглого лесоматериала и получают изображение годичных слоев на соответствующей виртуальной открытой пласти плоскости реза, после чего с помощью компьютера оценивают совпадение расположения линий годичных слоев на виртуальной открытой пласти плоскости реза и фактической, затем выполняют корректировку 3D-модели круглого лесоматериала и уточняют положение его базирования перед последующим резом продольного раскроя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к раскрою бревен в производстве пиломатериалов и раскрою кряжей в производстве строганого шпона.

Известно несколько широко применяемых способов распиловки бревен (Справочник по лесопилению / Богданов Е.С., Боровиков A.M., Голенищев А.Н. и др. Под ред. С.М. Хасдана. М., Лесная пром-сть, 1980, с.86-87), включающих сортировку бревен по диаметрам, окорку, распиловку бревен на пиломатериалы. При этом базирование бревна осуществляется по его продольной оси или по боковой образующей.

Недостатком этих способов является значительное количество отходов, образующихся при распиловке бревна, в виде горбылей и обрезных реек. Кроме того, раскрой выполняют без учета внутренней макроструктуры распиливаемого бревна.

Наиболее близким по технической сущности (прототип) является способ раскроя бревна на пиломатериалы по лучшей пласти (Виллистон Эд «Производство пиломатериалов (конструирование и технология на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях)»: Пер. с англ. / Под ред. С.М. Хасдана. - М., Лесная пром-сть, 1981, с.202-203), сканирование размеров круглого лесоматериала, выбор схемы его продольного раскроя, базирование и продольный раскрой с учетом оценки качества пласти.

Однако реализация данного способа не позволяет прогнозировать и контролировать наклон волокон, ширину годичных слоев и долю поздней зоны древесины в слоях, что существенным образом сказывается на физико-механических показателях получаемой продукции (пиломатериалы) и декоративных свойствах (текстурный рисунок при производстве строганого шпона). Кроме того, выполнение данного способа влечет за собой снижение качества сушки пиломатериалов, поскольку в одном сушильном пакете могут находиться пиломатериалы, отличающиеся внутренним макроструктурным строением (наклон волокон, ширина годичных слоев и доля поздней зоны древесины), что приводит к различным значениям внутренних напряжений в материале и как результат увеличение количества покоробленных пиломатериалов.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в увеличении выхода пиломатериалов со стабильными физико-механическими показателями и снижении отходов за счет уменьшения количества покоробленности пиломатериалов, а также получение продукции с заданными декоративными свойствами при производстве строганого шпона.

Указанная задача решается тем, что в способе продольного раскроя круглых лесоматериалов, включающем сортировку круглых лесоматериалов по диаметрам, окорку, сканирование размеров круглого лесоматериала, выбор схемы его продольного раскроя, базирование и продольный раскрой с учетом оценки качества пласти, согласно изобретению, на стадии сканирования размеров круглого лесоматериала выполняют видеосъемку его торца, затем с помощью компьютера обрабатывают видеоизображение торца и моделируют расположение годичных слоев в объеме круглого лесоматериала, получая его 3D-модель, далее выполняют боковой продольный рез и формируют открытые пласти плоскости реза, затем выполняют видеосъемку одной из открытых пластей плоскости реза, обрабатывают видеоизображение с помощью компьютера и определяют линии годичных слоев на открытой пласти плоскости реза, при этом одновременно с помощью компьютера моделируют идентичный фактическому боковой продольный рез на 3D-модели круглого лесоматериала и получают изображение годичных слоев на соответствующей виртуальной открытой пласти плоскости реза, после чего с помощью компьютера оценивают совпадение расположения линий годичных слоев на виртуальной открытой пласти плоскости реза и фактической, затем выполняют корректировку 3D-модели круглого лесоматериала и уточняют положение его базирования перед последующим резом продольного раскроя.

Предложенная совокупность признаков обеспечивает объекту (способу) новые свойства: выполнение видеосъемки торца круглого лесоматериала, с последующей компьютерной обработкой его видеоизображения и моделирование расположения годичных слоев в объеме круглого лесоматериала, позволяет получать его 3D-модель с реконструированной внутренней макроструктурой, с учетом которой корректируют координаты базирования круглого лесоматериала перед раскроем.

Видеосъемка одной из открытых пластей плоскости реза и обработка ее видеоизображения с помощью компьютера с определением расположения линий годичных слоев на поверхности пласти позволяет контролировать наклон волокон, ширину годичных слоев и долю поздней зоны древесины в последующих слоях, получаемых при дальнейшем раскрое, что позволит управлять физико-механическими показателями получаемой продукции (пиломатериалы) и ее декоративными свойствами (текстурный рисунок при производстве строганого шпона).

Кроме того, наличие обратной связи дает возможность оценивать совпадение расположения линий годичных слоев на виртуальной открытой пласти плоскости реза и фактической, обеспечивает выполнение корректировки 3D-модели круглого лесоматериала, что способствует уточнению положения его фактического базирования перед последующим резом продольного раскроя и получением пиломатериалов с идентичным внутренним макроструктурным строением.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема технологического процесса продольного раскроя круглых лесоматериалов.

Технология (способ) включает: сортировку круглых лесоматериалов по диаметрам 1; окорку 2; сканирование размеров круглого лесоматериала 3; выполнение видеосъемки его торца 4; обработку видеоизображения торца и моделирование расположения годичных слоев в объеме круглого лесоматериала с помощью компьютера 5 с получением его 3D-модели; базирование 6 и продольный раскрой 7 с выполнением бокового продольного реза и формированием открытой пласти плоскости реза 8; выполнение видеосъемки 9 открытой пласти плоскости реза 8; обработку видеоизображения с помощью компьютера 10 и определение линий годичных слоев на открытой пласти плоскости реза 8, одновременное, с помощью компьютера 10, моделирование идентичного фактическому бокового продольного реза на 3D-модели круглого лесоматериала и получение изображений годичных слоев на соответствующей виртуальной открытой пласти плоскости реза; оценивание, с помощью компьютера 10, совпадения расположения линий годичных слоев на виртуальной открытой пласти плоскости реза и фактической; передачу данных на компьютер 5; выполнение корректировки 3D-модели круглого лесоматериала, с помощью компьютера 5, уточнение и выполнение, с помощью исполнительного механизма 11, его базирования перед последующим резом продольного раскроя.

Способ осуществляют следующим образом.

После сортировки и окорки по известной технологии круглый лесоматериал с целью определения его внешних геометрических характеристик сканируют, например, измерителем бревен «Вектор», далее выполняют видеосъемку его торца, например фотокамерой DSLR, затем с помощью компьютера обрабатывают видеоизображение торца и моделируют расположение годичных слоев в объеме круглого лесоматериала, получая его 3D-модель, после чего круглый лесоматериал базируют, например, в подающем устройстве с верхним расположением торцевых зажимов, и выполняют боковой продольный рез, например на ленточнопильном станке, и формируют открытые пласти плоскости реза, затем выполняют видеосъемку, например, фотокамерой DSLR одной из открытых пластей плоскости реза, например плоскость поверхности горбыля, обрабатывают видеоизображение с помощью компьютера и определяют линии годичных слоев на открытой пласти плоскости реза, при этом одновременно с помощью компьютера моделируют идентичный фактическому боковой продольный рез на 3D-модели круглого лесоматериала и получают изображение годичных слоев на соответствующей виртуальной открытой пласти плоскости реза, после чего с помощью компьютера оценивают совпадение расположения линий годичных слоев на виртуальной открытой пласти плоскости реза и фактической, затем выполняют корректировку 3D-модели круглого лесоматериала и уточняют положение его базирования перед последующим резом продольного раскроя.

Использование заявляемого способа позволяет обосновано выбирать схему раскроя круглого лесоматериала, что способствует увеличению выхода пиломатериалов со стабильными физико-механическими показателями и снижению отходов за счет уменьшения количества покоробленности пиломатериалов, а также получению продукции с заданными декоративными свойствами при производстве строганого шпона.