BR112015029843B1

BR112015029843B1 - Método e disposição para medir madeira serrada

Info

Publication number: BR112015029843B1
Application number: BR112015029843-5A
Authority: BR
Inventors: Kalle Einola; Mikko MIETTINEN; Tuomo MOILANEN
Original assignee: Ponsse Oyj
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2022-03-29
Also published as: RU2015154096A; CN105264330B; EP3004795A1; EP3004795B1; CA2913449A1; CA2913449C; RU2015154096A3; FI20135625L; US20160138905A1; CN105264330A; EP3004795A4; WO2014195585A1; RU2653111C2; US9534887B2; BR112015029843A2

Abstract

MÉTODO E DISPOSIÇÃO PARA MEDIR MADEIRA SERRADA. Trata-se de uma disposição e um método para medir uma peça de madeira serrada (4) em uma máquina de manuseio de madeira (1), em que a peça é presa por uma cabeça de corte (3) disposta a um conjunto de lanças (2) na máquina de manuseio de madeira e as dimensões da peça são medidas por pelo menos um meio de medição na máquina de manuseio de madeira. Um campo de sinal de medição formado por um ou mais feixes de medição (6) também é direcionado à peça de madeira serrada (4) com um dispositivo de monitoramento (5) que utiliza a medição de contato livre, e uma nuvem de pontos (7) a ser armazenada é fornecida pelo campo de sinal de medição que produz. As partes a serem identificadas são identificadas a partir dessa nuvem de pontos, e uma quantidade a ser medida é definida e formada do conteúdo de informações da nuvem de pontos. O resultado obtido é direcionado a um sistema de medição na máquina de manuseio de madeira para utilização posterior.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um método para medir madeira serrada, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

[0002] A invenção também se refere a uma disposição para medir madeira serrada, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 9.

[0003] A presente invenção fornece medição de contato livre de madeira serrada, através da qual o método e a disposição podem ser aplicados não apenas à medição de madeira serrada durante o trabalho, mas também à produção da medição de madeira serrada em uma máquina de manuseio de madeira mais precisa e à calibração de dispositivos de medição de madeira serrada conhecidos por si, por exemplo.

[0004] Na extração de tora mecânica moderna, especialmente na extração de tora conhecida como corte de árvore ou sistema de toras curtas (CTL), sempre as exigências maiores são ajustadas para a precisão de medição nas dimensões da madeira serrada manuseada. Em parte, isso é devido ao fato de que uma grande porção do comércio de madeira serrada é, hoje, baseada nos dados de medição coletados automaticamente por uma máquina de manuseio de madeira. Uma certa exigência para a precisão é, então, já estabelecida pela legislação que se refere à medição no comércio de madeira serrada. Por outro lado, especialmente na extração de tora com base no sistema de toras curtas, os benefícios de medição precisa são enfatizados quando um tronco inteiro de árvore é considerado em termos de aperfeiçoamento pós-derrubamento que fornece o melhor uso possível da matéria-prima.

[0005] Convencionalmente, a extração de tora mecânica exige pelo menos a medição do diâmetro e do comprimento do tronco de árvore ou das peças cortadas a partir da mesma. A medição é feita em uma certa precisão e incerteza permitida de medição.

[0006] Durante a extração de tora, o diâmetro de uma peça de madeira serrada é medido geralmente usando-se ferramentas mecânicas que são ajustadas contra a superfície externa da peça e que seguem a superfície externa durante a extração de tora medindo-se, por exemplo, a posição de elementos de desgalhamento e de alimentação, em relação ao corpo da cabeça de corte da máquina de manuseio de madeira, com o propósito de medir o diâmetro. Na medição do comprimento da peça de madeira serrada, é, por sua vez, comum usar um hodômetro que é pressionado contra a superfície externa do tronco de árvore e rola ao longo da mesma, à medida que o tronco de árvore se move no dispositivo de manuseio de madeira. Então, o hodômetro mede a distância que percorre na superfície externa do tronco de árvore.

[0007] Os métodos descritos acima são baseados na suposição e em um princípio de medição, em que um tronco de árvore essencialmente arredondado está continuamente em contato com os meios usados na medição. A medição dos diâmetros dos troncos de árvores também pode ser realizada por pelo menos dois sensores ópticos localizados ao lado do tronco da árvore alimentados para frente na colheitadeira, conforme descrito na patente EP 2 489 978 ou no pedido de patente WO 2016/126952. O uso de sensores ópticos também foi discutido na publicação “Realização de um sistema de robô móvel altamente preciso para aplicações florestais de precisão com múltiplas finalidades” por Juergen Rossmann et al, publicado em 2009.

[0008] Comum a todos os métodos de medição usados é que sua precisão precisa ser regularmente monitorada. Os dispositivos de medição usados na medição do diâmetro e no comprimento de uma peça de madeira serrada, por exemplo, precisam ser calibrados de tempo em tempo.

[0009] De acordo com a técnica anterior, um dispositivo de medição de uma máquina de manuseio de madeira é calibrado para o diâmetro por meio de tesouras de calibração específicas e para o comprimento por meio de uma fita de medição convencional, por exemplo, que exige uma grande porção de trabalho manual realizado de modo desajeitado. É importante mencionar, em particular, que, na prática, o trabalho de colheitadeira precisa ser interrompido completamente por um tempo, quando o operador tem que sair da cabine de controle da máquina florestal para realizar as medições de calibração manualmente. Ao processar a madeira serrada com uma máquina de manuseio de madeira dentro da sua área de trabalho para cortar a mesma nos comprimentos desejados, a calibração exigida pode ser feita de modos diferentes. O operador da máquina de manuseio de madeira interrompe, então, a máquina após um tempo de escolha e desce para medir algumas das peças serradas. Para fazer isso, o mesmo também precisa saber exatamente a ordem em que as peças no chão foram processadas. Alternativamente, o sistema de monitoramento e de controle de extração de tora da máquina florestal é adaptado para indicar a necessidade de começar uma medição de verificação na conexão com um tronco de árvore aleatório.

[0010] As peças de madeira serrada que estão incluídas na amostra de calibração são medidas no comprimento, com uma fita de medição, por exemplo, e no diâmetro, com um grande medidor deslizante, por exemplo, em tantos pontos quantos considerados necessários. Atualmente, o diâmetro também é medido geralmente com uso de tesouras de calibração eletrônicas produzidas para esse propósito, bem como medidores de calibração com meios para armazenar automaticamente os dados de medição e usualmente também um visor para exibir os dados de medição imediatamente para a pessoa que realiza a calibração. As ditas tesouras de calibração eletrônicas conhecidas por si também podem operar interativamente com o operador e indicar onde a próxima medição de calibração deve ser obtida.

[0011] Na medição do diâmetro de um tronco de árvore, os erros são causados especialmente por um possível desvio no formato do corte transversal a partir do formato arredondado ideal, uma pressão de superfície irregular e variante usada na medição e erros aleatórios causados pela pessoa que realiza a medição, por exemplo. Além disso, é possível que a pessoa que realiza a medição de calibração misture duas ou mais dentre as peças de madeira serrada destinadas à calibração. A calibração pode, então, fornecer um resultado que é notavelmente falso. Essa possibilidade de erro também é favorecida pelo fato de que as medições de calibração são frequentemente realizadas em condições de iluminação e de tempo ruins. As peças de madeira serrada também podem rolar para um local diferente no chão de onde o operador da máquina se esforça para colocar as mesmas. Os problemas na medição de calibração também são causados pelo fato de que as peças de madeira serrada frequentemente penetram tão fundo na neve ou na vegetação rasteira que uma medida cruzada apropriada necessária para a medição não pode ser feita. Além disso, as condições climáticas, especialmente o derretimento e o congelamento da madeira serrada podem afetar o resultado da medição, em alguma extensão, na calibração, também, sem mencionar a medição realizada pela cabeça da colheitadeira.

[0012] Na medição do comprimento de um tronco de árvore ou das peças de madeira serrada, muitas outras desvantagens também causam erros de medição. Deve-se especialmente ter em mente que as peças de madeira serrada que são medidas são mais ou menos no formato de um cone cortado. Isso é um assunto que infelizmente é frequentemente ignorado na técnica anterior. Em outras palavras, ao calibrar um dispositivo de medição, o comprimento da superfície de envelope ou externa de uma peça de madeira serrada é de modo frequentemente acidental medido em algum ponto da superfície da peça. Então, é possível que a fita de medição seja posicionada paralela ao envelope do cone cortado do tronco de árvore, e o valor de comprimento, então, se torna maior do que o comprimento do eixo geométrico central da peça. A medição do valor de calibração para um comprimento desejado é feita primeiramente de modo visual e à mão livre, mantendo-se a fita de medição próxima à peça de madeira serrada e tentando-se manter a fita de medição visualmente paralela ao eixo geométrico central da peça.

[0013] A superfície de um tronco de árvore também tem frequentemente vários problemas e pontos de descontinuidade, tais como galhos quebrados ou uma seção notavelmente empenada, que também pode causar erros no resultado de medição. Além disso, é possível, e mesmo provável, que as extremidades da peça de madeira serrada não sejam serradas totalmente perpendiculares ao eixo geométrico central do tronco de árvore. Especialmente um corte serrado em uma tora mais baixa, durante o derrubamento ou um corte em uma peça empenada de madeira serrada pode diferir bastante de uma superfície ideal suposta que seja perpendicular ao eixo geométrico central da peça.

[0014] Além das medições convencionais mencionadas acima, as solicitações foram feitas para que tenham capacidade de medir poucas propriedades qualitativas, em termos de processamento de madeira imediatamente durante o trabalho de extração de tora mecânica. A determinação e a identificação de nodo, teor de secura, taxa de crescimento, estrutura de anel de crescimento e densidade, idade e especialmente a qualidade de diminuição de fatores, tais como empenamento, apodrecimento ou alguns outros defeitos, foram apresentados como informações adicionais de interesse.

[0015] Na técnica anterior, o monitoramento e a medição das propriedades qualitativas de uma peça de madeira serrada são feitos primeiramente de modo visual, enquanto isso é o mais importante e, ao mesmo tempo, mais dificultantes tarefas de trabalho para um usuário de uma máquina de manuseio de madeira. Um usuário habilidoso de uma máquina de manuseio de madeira tem capacidade para avaliar e monitorar vários fatores diferentes que afetam a qualidade e o valor da madeira serrada que é processada, de tal modo que não perturbe o trabalho eficiente. Entretanto, está claro que à medida que a extração de tora mecânica se torna mais comum e se move para novas áreas geográficas, as dificuldades serão encontradas na busca por operadores suficientes que tenham capacidade para determinação de qualidade e de demanda, que tomem decisão com rapidez. Então, há uma necessidade definitiva da automatização da determinação das propriedades de qualidade em uma peça de madeira serrada.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0016] É, então, um objetivo da presente invenção desenvolver um método e uma disposição que implantem o método, em que as medições mencionadas acima e as medições de verificação dos dispositivos de medição podem ser realizadas tão simples e precisamente quanto possível.

[0017] Esse objetivo é alcançado fornecendo-se o método e a disposição para medir a madeira serrada com as características definidas nas reivindicações da presente invenção. Mais especificamente, o método da invenção é caracterizado principalmente pelo que é declarado na parte caracterizante da reivindicação 1. A disposição da invenção é, por sua vez, principalmente caracterizada pelo que é declarado na parte caracterizante da reivindicação 9.

[0018] As modalidades preferenciais da invenção são reveladas nas reivindicações dependentes.

[0019] Então, a invenção é baseada na ideia de que o uso e a calibração dos dispositivos, meios e sistemas para medir madeira serrada em uma máquina de manuseio de madeira, especialmente colheitadeira e seu dispositivo de processamento de madeira, ou cabeça de corte, podem ser realizados de modo tão flexível quanto possível, à medida que parte da extração de tora normal trabalha sem precisar tomar qualquer ação especial extensiva durante o processamento da peça de madeira serrada, que diminuiria essencialmente a produtividade da extração de tora.

[0020] A invenção fornece vantagens consideráveis. Então, a calibração de um dispositivo de medição em uma máquina de manuseio de madeira se torna mais fácil e mais rápida, quando o monitoramento de madeira serrada pode ser feito sem interromper a máquina de manuseio de madeira e, em particular, sem descer da mesma. A presente solução também não exige trazer o tronco de árvore a uma unidade de medição separada, que diminuiria também naturalmente a velocidade do trabalho. Desse modo, o tempo de paralisação e o tempo ocioso de uma máquina florestal valios podem ser essencialmente reduzidos para, então, melhorar a eficiência de custo das máquinas.

[0021] A solução da invenção também melhora a segurança de trabalho e a ergonomia do operador da máquina de manuseio de madeira, devido ao fato de que a movimentação entre a cabine de controle e os arredores da máquina é essencialmente reduzida, em comparação à calibração convencional feita no chão. Deve-se observar que uma parte significativa de acidentes relacionados ao trabalho na extração de tora mecânica é deslizar e cair dos degraus das máquinas de trabalho e outros caminhos ou tombos no terreno que circunda a máquina de manuseio de madeira.

[0022] Com o presente método e disposição, a amostragem de madeira serrada, várias medições e as medições de calibração de dispositivos de medição serão sempre realizadas essencialmente do mesmo modo, que significa que uma maior parte de erros humanos causados pela pessoa que faz a medição é eliminada.

[0023] Com o sistema da invenção, incluir troncos individuais na amostra de medição não causa problemas adicionais e dificilmente qualquer tempo extra para processar, em comparação com o processo de trabalho normal. Para algumas dentre as peças de madeira serrada ou troncos de árvore, apenas uma fase de trabalho é adicionada ao derrubamento convencional e à serração transversal, bem como alimentação e desgalhação. Ao mesmo tempo, quaisquer erros aleatórios e sistemáticos que tenham causado incerteza na calibração podem ser inteiramente eliminados ou, pelo menos, seu efeito significativamente reduzido.

[0024] É, ainda, possível fornecer uma disposição que automaticamente e de modo substancialmente contínuo monitore a precisão dos dispositivos de medição. No caso de inconsistências nos resultados de medição ou se houver outras razões para duvidar da precisão da medição, a disposição se inicia, sem uma solicitação separada, para realizar uma medição de calibração ou pelo menos informa ao operador da máquina que há um possível problema de qualidade com o tronco.

[0025] A disposição e o método da invenção também podem, com base nos dados que foram medidos e analisados, sugerir, ao operador, ações, com as quais o efeito negativo de um defeito de qualidade, tal como um empenamento no tronco, na qualidade de trabalho, possa ser reduzido. Um sistema disposto em uma máquina florestal pode, por exemplo, informar ao operador, em que ponto de corte o tronco, ou a tora, originalmente destinado a ser cortado com base em uma instrução de corte, deve ser dividido, de modo a remover ou pelo menos minimizar o problema causado pelo empenamento. O dito ponto de corte é preferencialmente localizado em um ponto em que a tora originalmente destinada ao corte seja mais empenada, supondo que é possível produzir as peças de madeira serrada, tão úteis e valiosas quanto possível para a indústria de processamento de madeira, em ambos os lados do ponto de corte. Um dispositivo de medição e um sistema de informações de uma colheitadeira que corta transversalmente de modo conhecido por si têm capacidade para fazer isso, enquanto os mesmos são informados de um desvio a partir do ponto de corte transversal original, devido às razões de qualidade. Nesse momento, essa fase de trabalho é tipicamente feita pelo operador da máquina.

[0026] A disposição da invenção e o método relacionado são simples de aprender a usar e podem ser instalados tanto em máquinas de manuseio de madeira novas quanto em máquinas já em uso. Esse tipo de sistema de calibração pode naturalmente ser integrado, como uma parte fixa ou independente do sistema de informações, em uma máquina florestal, se assim desejado.

[0027] Quando os dispositivos de medição de uma máquina de manuseio de madeira são sempre calibrados e confiáveis, é possível melhorar o uso de matéria-prima de madeira serrada ainda mais adiante. Então, um tronco de árvore já pode ser cortado na floresta para uma medição tão precisa quanto possível, através da qual os grandes comprimentos extras atuais, parcialmente desnecessários, podem ser evitados. Desse modo, a quantidade de matéria-prima de madeira serrada economizada pode ser facilmente calculada e mostrada para que seja significativa em termos de quantidade. Uma alta precisão na medição de comprimento e diâmetro é pré-requisito para um traçamento de valor bem- sucedido e rápido que é um modo convencional de selecionar os pontos de corte de um tronco de árvore para alcançar um valor tão alto para a matéria-prima de madeira serrada quanto possível.

[0028] Outras vantagens da invenção são reveladas no seguinte, em que as modalidades específicas da invenção são descritas em mais detalhes. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0029] A seguir, algumas modalidades preferenciais da invenção serão explicadas em mais detalhes, em referência ao desenho anexo, em que

[0030] A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um método relacionado à medição de madeira serrada,

[0031] A Figura 2 mostra esquematicamente o princípio operante da presente invenção,

[0032] A Figura 3 mostra esquematicamente o princípio operante de outra modalidade da presente invenção,

[0033] A Figura 4 mostra os pontos de medição produzidos por uma medição direcionada à cabeça de uma peça de madeira serrada,

[0034] As Figuras 5 a 7 mostram os pontos de medição produzidos por uma medição direcionada ao comprimento de uma peça de madeira serrada, e

[0035] A Figura 8 mostra os dados de medição obtidos pelo processamento calculado dos pontos de medição de uma peça de madeira serrada.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0036] As presentes Figuras não mostram o método e a disposição para medir a madeira serrada em escala, mas as Figuras são esquemáticas e ilustram a estrutura e a operação das modalidades preferenciais em princípio. As partes estruturais indicadas por números de referência nas Figuras anexas correspondem, então, às partes estruturais fornecidas em números de referência neste relatório descritivo.

[0037] As Figuras 2 e 3 mostram uma máquina de manuseio de madeira 1 conhecida por si, que compreende um dispositivo de manuseio de madeira movido por um conjunto de lanças 2. Nessa modalidade, o dispositivo é formado por uma cabeça de corte 3, com a qual a árvore é derrubada e processada para formar uma ou mais peças de madeira serrada do tronco de árvore manuseado 4. Essa cabeça de corte tem meios de medição convencionais conhecidos por si que seguem sua superfície em contato com a mesma para medir o diâmetro e o comprimento da peça de madeira serrada durante o manuseio e não são mostrados em mais detalhes no presente documento.

[0038] As Figuras 2 e 3 mostram adicionalmente o segundo meio de monitoramento 5 na máquina de manuseio de madeira 1, com o qual as propriedades da peça de madeira serrada podem ser definidas preferencialmente por métodos fotogramétricos sem contato. Com esse meio de monitoramento, é possível determinar o diâmetro e o formato da superfície e do corte transversal da extremidade da peça, o diâmetro e o formato da superfície e do corte transversal da peça, mesmo em outras partes do eixo geométrico longitudinal da peça, e o comprimento da peça. Em outras palavras, a presente solução pode essencialmente definir a geometria tridimensional do tronco de árvore 4 mantida pela cabeça de corte 3 e alimentada para se estender a partir da mesma, bem como as dimensões do tronco de árvore. Esse tipo de medição de contato livre pode ser feito, por exemplo, por um meio de medição operado por laser ou um sistema câmera adequado, tal como uma câmera estéreo ou uma câmera de distância. Tanto os dados de medição bidimensionais quanto os tridimensionais podem ser produzidos com esses dispositivos.

[0039] A medição pode ser feita com uso dos comprimentos de onda de luz visível e, conforme necessário, em outros comprimentos de onda eletromagnéticos, tais como comprimentos de onda infravermelhos, ultravioletas ou raios-x, dependendo dos resultados de medição exigidos.

[0040] Ainda que as Figuras 2 e 3 mostrem o meio de monitoramento nas proximidades do conjunto de lanças 2 da máquina de manuseio de madeira, isso não limita a sua localização a apenas essa. Levando a sensibilidade do meio de monitoramento em consideração, pode ser ainda mais preferencial instalar o mesmo na cabine de controle (não mostrada) da máquina de manuseio de madeira, em que o mesmo seria protegido de impactos que, de outro modo, poderiam ser direcionados ao mesmo. Em tal localização, o meio de monitoramento também permanece limpo, enquanto garante-se um acesso desobstruído à área a ser medida. Esse tipo de meio de monitoramento 5 opera de tal modo que um ou mais feixes de medição 6 sejam direcionados ao objeto que é medido, que, nesse caso, é uma árvore a ser derrubada. Tais feixes de medição são, na Figura 2, representados por feixes l1 e l2 e, na Figura 3, pelo espaço de medição cônico 6. Seguindo-se os feixes de medição, uma nuvem de pontos bi- ou tridimensional 7 é obtida do alvo, de acordo com o objetivo de medição, sendo que os similares da mesma são mostrados a título de exemplo nas Figuras 4 a 8. A nuvem de pontos obtida pode ter os formatos mais versáteis. Então, a mesma pode ser formada de um espaço de ponto completo ou um ponto de vista do meio de monitoramento. A nuvem de pontos também pode ser obtida de tal modo que o meio de monitoramento detecte primeiramente um alvo de interesse a ser medido em uma resolução mais rudimentar, após o que os feixes de medição são direcionados novamente a esse espaço parcial limitado a uma resolução mais alta ou usando-se um movimento mais lento de pelo menos um eixo de movimento do meio de monitoramento, por exemplo.

[0041] Ao usar um escâner a laser de faixa curta, por exemplo, o meio de monitoramento 5 transmite, de um ponto zero, um feixe de laser 6, com o qual a distância do alvo do meio de monitoramento é medida. Em escâneres a laser de faixa curta, com base no tempo de propagação da luz, a distância é medida durante o tempo que o sinal de luz se propaga a partir do dispositivo de medição até o alvo e volta. Desse modo, coordenadas individuais podem ser obtidas para cada ponto medido. Além disso, para as coordenadas, o sistema também pode armazenar um valor de intensidade para cada ponto, com base na resistência do sinal de retorno. Com base nessa intensidade, é possível distinguir, de modo conhecido por si, a textura de superfície do alvo que é medido, por exemplo. Como resultado da medição, uma nuvem de pontos tridimensional 7 é produzida, a partir da qual um modelo de superfície tridimensional digital ou uma rede de triangulação, por exemplo, é formada do tronco de árvore. A peça que é examinada pode ser escaneada do modo descrito acima de uma só vez, mas o escaneamento também pode ser feito várias vezes para coletar melhor as informações em cada lado da peça que é examinada. As nuvens de pontos, então, obtidas separadas podem, então, ser combinadas em uma entidade.

[0042] Boas qualidades de um dispositivo, com base na tecnologia de laser nesse tipo de medição externa, são, por exemplo, o fato de que a luz do sol ou quaisquer outras variações nas condições de iluminação não interferem facilmente na medição, diferente do que acontece frequentemente com um sistema de visão de computador com base em câmera, por exemplo.

[0043] Ao utilizar um meio de monitoramento operado por laser 5, com base em um único feixe de laser na medição, a precisão de tal único feixe de medição é significativamente alta. A disposição também fornece dados de medição de distância muito precisos. Entretanto, as fraquezas nesse tipo de dispositivo são frequentemente a lentidão da medição e a focagem do feixe. Com esse tipo de dispositivo pode, entretanto, ser preferencial obter um número adequado de medições da superfície do tronco de árvore 4 para obter uma saída de medição mais confiável, e os sinais de medição podem ter uma média calculada para fornecer uma nuvem de pontos desejada.

[0044] De modo correspondente, usando-se um escâner a laser comercial pronto para uso, a feixe de medição é automaticamente controlada tipicamente por meio de um sistema de espelho móvel, em que caso um grande número de medições é obtido rapidamente através de um amplo ponto de vista. Esses escâneres são fabricados tanto como 2D quanto escâneres 3D, e como medição de dispositivos em vários níveis 2D especialmente para uso em veículo.

[0045] Além disso, de modo conhecido por si, é possível implantar propriedades de escâner a laser 3D com tecnologia com base em um escâner a laser 2D fazendo-se com que o escâner se mova e medindo-se simultaneamente a posição do grau de liberdade adicionado e os dados de medição, após a qual, uma nuvem de pontos 7 de uma medição 3D é obtida combinando-se os dados.

[0046] Os escâneres a laser de faixa curta também são conhecidos, que retornam mais de uma reflexão de cada ponto do feixe de medição, e essa propriedade pode facilitar o uso do dispositivo de medição em condições, em que os obstáculos, tais como pequenos galhos, folhagem, folhas, ou interferências, tais como quedas de água ou flocos de neve, causados pelas condições climáticas prevalecentes, ocorrem no trajeto do feixe de medição. Desse modo, os vários sinais retornados pelo dispositivo de monitoramento podem ser interpretados de um mais modo versátil e filtrados para obter dados de calibração e de medição mais confiáveis, por exemplo.

[0047] Utilizando-se as coordenadas da nuvem de pontos 7, os formatos do alvo podem ser modelados de modo conhecido por si, em que caso a precisão e a confiabilidade da modelagem seja dependente do tipo e do número dos dispositivos de monitoramento. Naturalmente, se apenas a extremidade e uma das superfícies de envelope do tronco de árvore forem visíveis, algumas suposições precisam ser feitas e a geometria do lado reverso da árvore precisa ser avaliada. Entretanto, uma medição precisa, em comparação com os modos de medição presentes, é possível, mesmo com essa implantação. Mas se a dita nuvem de pontos de medição puder ser formada para compreender o tronco inteiro de árvore, no caso em que, mesmo o formato da superfície na área de sombra, possa ser medida confiável, a precisão total da medição pode naturalmente ser melhorada bastante consideravelmente.

[0048] O método acima para observar uma peça de madeira serrada 4 com meio de monitoramento diferente 5 é preferencialmente utilizado do modo mostrado esquematicamente na Figura 1. Em tal caso, o derrubamento e o desgalhamento de um tronco de árvore são seguidos, de um modo convencional, pelo corte do tronco de árvore e pela medição das peças produzidas de madeira serrada, e esse ciclo é repetido até que o trabalho na área de extração de tora seja concluído. O ciclo de trabalho também inclui, como uma parte essencial, a calibração dos dispositivos de medição, que podem ser substancialmente simplificados pela presente medição de contato livre.

[0049] Então, um comando de calibração recebido antes do derrubamento, durante o derrubamento ou as fases de trabalho após o mesmo evoca a inicialização de um meio de monitoramento 5 e a transmissão de um sinal de medição 6 em direção ao tronco de árvore ou a alguma outra peça de madeira serrada 4 que é manipulada. O meio de monitoramento que recebe uma ruptura de medição produzida pelo sinal de medição processa o mesmo e produz a partir do mesmo a nuvem de pontos 7 descrita acima. A cabeça de corte que suporta o tronco de árvore ou parte do mesmo, a extremidade mais baixa do tronco de árvore, o comprimento do tronco de árvore e outros formatos geométricos possíveis do tronco de árvore ou da peça de madeira serrada, por exemplo, são identificados a partir dessa nuvem de pontos.

[0050] Os dados de referência são devolvidos a partir dos resultados da nuvem de pontos 7 para as dimensões que a cabeça de corte mede durante a operação com meios de medição de contato convencionais. Os dados de medição produzidos pelo meio de monitoramento - ou dados de identificação, como os mesmos são chamados nas Figuras - são então comparados com os dados de medição dos meios de medição, de modo a determinar se os dois valores de medição obtidos correspondem um ao outro. Quando um possível desvio ocorre, o valor de medição fornecido pelos meios de medição é corrigido com o valor de medição fornecido pelo meio de monitoramento. A ação é repetida em todos os valores de medição desejados. Finalmente, a operação dos meios de medição da cabeça de corte é ajustada para levar em consideração quaisquer desvios nos valores de medição revelados durante a comparação.

[0051] Além disso, é possível permitir que o meio de monitoramento monitore mais ou menos continuamente as propriedades dos troncos de árvore a serem derrubados ou as peças de madeira serrada 4 a serem manipuladas. Desse modo, os valores de medição dos meios de medição podem ser corrigidos, mesmo posteriormente. Então, a presente disposição também pode ser disposta para avisar ou prevenir sobre uma possível necessidade de calibração detectada, mas a decisão de realizar a calibração é deixada ao operador. Se necessário, a disposição pode, ainda, impedir a continuação do trabalho, se houver razão para suspeitar que os meios de medição não trabalham de modo satisfatório ou com uma precisão satisfatória.

[0052] A disposição também pode ser adaptada para sugerir um valor de correção a ser usado na calibração ou, quando o operador permitir, para ter, o visor de dispositivo de medição, as correções automaticamente.

[0053] A presente disposição para medir o comprimento de um tronco de árvore 4 ou uma peça de madeira serrada cortada a partir do mesmo, então, trabalha do modo a seguir, em referência à Figura 2.

[0054] Pelo menos um meio de monitoramento 5 produz pelo menos um feixe de medição 6 para direcionar ao tronco de árvore 4 ou à peça presa pela cabeça de corte 3 da máquina de manuseio de madeira 1. Se necessário, um nível de referência 8 na cabeça de corte 3 é disposto para ser identificado a partir da nuvem de pontos 7 produzida por um campo de sinal de medição. Esse nível de referência pode ser uma superfície plana convencional da cabeça de corte que pode ser facilmente distinguida da nuvem de pontos ou uma parte da mesma ou uma superfície de reflexão fornecida para esse propósito, etc. Posteriormente, uma superfície de extremidade 9 da peça de madeira serrada entre a cabeça de corte e o meio de monitoramento 5 é identificada a partir da nuvem de pontos. Após a superfície de extremidade e o nível de referência terem sido identificados, é possível calcular a distância entre esses pontos.

[0055] I = l2 - cosα x l1+ k em que

[0056] I = uma distância inferior medida pelo meio de monitoramento, a partir do meio de monitoramento até a superfície de extremidade da peça de madeira serrada,

[0057] l2 = uma distância mais alta medida pelo meio de monitoramento a partir do meio de monitoramento até o nível de referência da cabeça de corte,

[0058] k = a distância a partir do nível de referência até um flange de serra,

[0059] α = o ângulo entre os feixes de medição do meio de monitoramento,

[0060] I = o comprimento da peça de madeira serrada.

[0061] Na prática, a medição é feita de tal modo que após a superfície de extremidade 9 da peça de madeira serrada 4 ter sido identificada, seu diâmetro é definido como uma primeira medição de calibração do diâmetro da peça de madeira serrada que é medida. Posteriormente, a distância calculada I entre o nível de referência 8 e a superfície de extremidade da cabeça de corte da peça de madeira serrada é definida como uma segunda medição de calibração.

[0062] Para encontrar a superfície de extremidade 9 da peça de madeira serrada 4, o software de medição é usado para definir o nível inicial da nuvem de pontos 7, que é usualmente formado pelo primeiro nível com pontos de medição suficientes para calcular um feixe. Esse tipo de nuvem de pontos é mostrado na Figura 4. O nível final do campo de sinal de medição é então formado pelo ponto do alojamento de serra na cabeça de corte, pela distância a partir do qual o flange de serra é conhecido.

[0063] Quando os níveis inicial e final são definidos, os valores de calibração do formato da peça de madeira serrada 4 são comparados com os valores de medição fornecidos pela cabeça de corte 3, à medida que a extração de tora continua e qualquer correção precisa causada pelos valores de calibração do formato definido da peça de madeira serrada é avaliada em relação aos dados de medição da peça de madeira serrada fornecidos pelo dispositivo de manuseio de madeira.

[0064] Se os valores de calibração do diâmetro da peça de madeira serrada 4 obtidos do campo de sinal de medição fornecido pelo meio de monitoramento 5 diferirem do resultado de medição obtido do dispositivo de medição de diâmetro real na cabeça de corte 3, o valor de diâmetro obtido com base no campo de sinal de medição da peça de madeira serrada é aplicado para calibrar o dispositivo de medição de diâmetro da máquina de manuseio de madeira 1. Similarmente, se os valores de calibração do comprimento da peça de madeira serrada 4 obtidos do campo de sinal de medição fornecido pelos meios de monitoramento 5 diferirem do resultado de medição obtido do dispositivo de medição de comprimento real na cabeça de corte, o valor de comprimento obtido com base no campo de sinal de medição da peça de madeira serrada é aplicado para calibrar o dispositivo de medição de comprimento da máquina de manuseio de madeira.

[0065] Diferindo do ponto ou da medição em formato de ventoinha descrita acima, também é possível utilizar um escaneamento que produz um resultado tridimensional, de acordo com a Figura 3. Esse método de medição chamado escaneamento a laser é usado para obter dados tridimensionais dimensionalmente precisos, sem contato com o alvo. Usualmente essa técnica é implantada com feixes de laser. Um escâner de medição que serve como o meio de monitoramento transmite, então, os feixes de laser em um rastreio denso ou rede de feixes de medição. À medida que os feixes retornam de um obstáculo, o escâner mede a distância do obstáculo e calcula as coordenadas do ponto de reflexão. Ao mesmo tempo, a intensidade do feixe de retorno também é medida. Escaneando-se o alvo a partir de várias direções com um ou mais meios de monitoramento, as nuvens de pontos 7 obtidas como resultados de medição podem ser combinadas em um arquivo a ser processado. A combinação fornece um modelo de computador tridimensional com um ponto posicionado em cada ponto de reflexão de um feixe. Com esses pontos, uma superfície tridimensional do alvo pode ser esboçada na nuvem de pontos.

[0066] Nesse tipo de método de medição tridimensional, a peça de madeira serrada 4 é presa por uma cabeça de corte 3 na máquina de manuseio de madeira e disposta em seu conjunto de lanças 2, após o que um campo de sinal de medição de pelo menos um meio de monitoramento é direcionado à peça de madeira serrada para determinar as dimensões diferentes da peça de madeira serrada. Um campo de sinal de medição de um meio de monitoramento que utiliza a medição de contato livre é então direcionado à peça de madeira serrada, que resulta em uma nuvem de pontos 7 que é armazenada na memória da presente disposição. Posteriormente, a parte a ser identificada a partir da peça de madeira serrada será identificada a partir dessa nuvem de pontos. Essas partes podem ser o diâmetro, ou seja, o diâmetro da superfície de extremidade, da peça de madeira serrada, ou seu comprimento. Além disso, o diâmetro da peça de madeira serrada, ao longo de seu comprimento inteiro, pode ser determinado medindo-se os pontos na superfície externa da peça e dispondo-se esses em uma superfície externa suposta de uma peça de madeira serrada, por exemplo. Essa superfície é preferencialmente formada de partes que são substancialmente no formato de um cone cortado e posicionado um após o outro na direção longitudinal. A operação é mostrada na Figura 8. A partir disso, é possível determinar, por exemplo, se a variação do ponto central computacional do corte transversal longitudinal da peça de madeira serrada é ideal, ou seja, a possível curvatura da peça, em relação ao seu eixo geométrico longitudinal, ou assim chamado empeno, ou o desvio do corte transversal da esfera. Se necessário, uma estrutura de referência que forma uma parte da máquina de manuseio de madeira é identificada a partir da nuvem de pontos, que facilita a definição da medida do comprimento, por exemplo.

[0067] Quando a quantidade a ser medida tiver sido decidida, a mesma é formada da peça de madeira serrada mostrada pelas coordenadas da nuvem de pontos 7, após as quais o resultado é direcionado a um sistema de medição na máquina de manuseio de madeira para análise posterior.

[0068] Por exemplo, ao analisar o empenamento de uma peça de madeira serrada, os pontos de medição que representam a geometria de uma superfície de envelope formada pela superfície externa da peça de madeira serrada são selecionados como a quantidade a ser medida, de tal modo que os mesmos sejam definidos a partir de mais de um ponto do comprimento da peça. Os dados separados obtidos são, então, comparados com as medições ideais geométricas da peça de madeira serrada. Finalmente, os desvios obtidos, como resultado da comparação, podem ser registrados no sistema de medição a ser transmitido adiante como dados de qualidade da madeira serrada.

[0069] Os resultados de medição obtidos pelo presente método devem ser preferencialmente comparados com resultados de medição convencionais obtidos pela cabeça de corte na máquina de manuseio de madeira. Quaisquer desvios que são possivelmente mostrados como resultado da comparação podem ser utilizados para fornecer um valor de calibração para cada resultado de medição, à medida que a extração de tora continua.

[0070] Então, como resultado da comparação, é possível corrigir tanto o resultado final de medições já feitas quanto quaisquer valores futuros de medição fornecidos pela cabeça de corte com a quantidade obtida a partir do campo de sinal de medição com o propósito de calibrar um dispositivo mecânico de medição de madeira serrada.

[0071] Esse tipo de comparação pode ser realizado em intervalos regulares, enquanto a extração de tora continua, ou de modo substancialmente contínuo durante a operação da cabeça de corte da máquina de manuseio de madeira. Na última prática, uma mudança repentina em um valor de medição pode iniciar uma comparação imediata com as quantidades obtidas a partir do campo de sinal de medição e possivelmente uma calibração subsequente dos valores de medição ou dispositivos, se assim desejado.

[0072] Os meios de monitoramento mencionados acima são adaptados para fornecer um campo de sinal de medição para a determinação das propriedades físicas de uma peça de madeira serrada, no caso em que os meios de monitoramento compreendem pelo menos um escâner 2D ou 3D, por exemplo. Os mesmos podem compreender um escâner que aplica tecnologia 3D e que tem capacidade para a medição de contato livre, tal como um escâner a laser de faixa curta.

[0073] Deve-se compreender que a descrição acima e as Figuras relacionadas são destinadas apenas a ilustrar a presente solução. A solução não é, então, restrita às modalidades descritas acima ou definidas nas reivindicações, mas serão óbvias para uma pessoa versada na técnica que uma variedade de variações e modificações são possíveis dentro do escopo da ideia definida nas reivindicações anexas.

Claims

1. Método para medir uma peça de madeira serrada (4) em uma máquina de manuseio de madeira (1) em que o método compreende prender a peça de madeira serrada com uma cabeça de corte (3) disposta no conjunto de lanças (2) da máquina de manuseio de madeira, medir as dimensões da peça de madeira serrada com pelo menos um dispositivo de medição na cabeça de corte da máquina de manuseio de madeira, direcionar à peça de madeira serrada (4) um campo de sinal de medição formado por um ou mais feixes de medição (6) com um dispositivo de monitoramento (5) que utiliza medição sem contato, armazenar a nuvem de pontos (7) produzida pelo campo de sinal de medição, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende adicionalmente as etapas a seguir: instalar o dispositivo de monitoramento (5) na cabine de controle da máquina de manuseio de madeira (1) para produzir a nuvem de pontos (7), identificar a partir da nuvem de pontos (7) a parte da peça a ser identificada, um nível de referência (8) na cabeça de corte (3), uma superfície de extremidade (9) da peça de madeira serrada (4), formar um modelo tridimensional da parte a ser identificada, definir uma quantidade a ser medida, formar a dita quantidade a partir do modelo tridimensional, direcionar o resultado obtido para um sistema de medição na máquina de manuseio de madeira. comparar a quantidade medida com o valor de medição produzido pela cabeça de corte na máquina de manuseio de madeira à medida que a extração de tora continua, com o propósito de obter um valor de calibração do resultado de medição, avaliar a necessidade de correção causada pelo valor de calibração definido da peça identificada de madeira serrada em vista dos dados de medição da peça fornecidos pelo dispositivo de manuseio de madeira, corrigir os valores de medição obtidos pela cabeça de corte com a quantidade obtida a partir do campo de sinal de medição com o propósito de calibrar um dispositivo mecânico de medição de madeira serrada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que seleciona o diâmetro da superfície de extremidade da peça de madeira serrada como a quantidade a ser medida.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que seleciona o comprimento da peça de madeira serrada como a quantidade a ser medida.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que seleciona o diâmetro da peça de madeira serrada como a quantidade a ser medida de tal modo que o diâmetro seja definido a partir de mais de uma seção do comprimento da peça, e compara as medições de diâmetro obtidas com as medições ideais da geometria da peça.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que compara as quantidades obtidas a partir do campo de sinal de medição com os valores de medição produzidos pela cabeça de corte na máquina de manuseio de madeira em intervalos regulares à medida que a extração de tora continua.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que monitora de modo substancialmente contínuo os valores de medição produzidos pela cabeça de corte na máquina de manuseio de madeira, através do qual uma mudança repentina em um valor de medição inicia a comparação dos valores de medição com as quantidades obtidas a partir do campo de sinal de medição.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a medição é feita por pelo menos um meio de monitoramento com base em um feixe de laser.

8. Máquina de manuseio de madeira que compreende uma disposição para medir uma peça de madeira serrada (4) na dita máquina de manuseio de madeira (1) que compreende um dispositivo de corte (3) movido por um conjunto de lanças (2) para derrubar e manusear uma árvore, pelo menos um conjunto de meios de medição para medir pelo menos o diâmetro e o comprimento de uma peça de madeira serrada separada da árvore durante o manuseio, o dispositivo de medição que é disposto na cabeça de corte da máquina de manuseio de madeira, um dispositivo de monitoramento (5) que utiliza uma medição sem contato para direcionar, à peça de madeira serrada (4), um campo de sinal de medição formado por um ou mais feixes de medição (6) e que produz uma nuvem de pontos (7), uma memória para armazenar a dita nuvem de pontos,CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de monitoramento (5) é instalado na cabine de controle da máquina de manuseio de madeira (1) para produzir a nuvem de pontos (7) a disposição compreende adicionalmente: meios de processamento para processar os dados em pelo menos uma nuvem de pontos (7) fornecida pelo campo de sinal de medição, e meios de comparação para comparar os dados de medição fornecidos pela nuvem de pontos com os dados de medição fornecidos pelo dispositivo de manuseio de madeira, meios para avaliar a necessidade de correção causada pelo valor de calibração definido da peça identificada de madeira serrada, em vista dos dados de medição da peça fornecida pelo dispositivo de manuseio de madeira, meios para corrigir os valores de medição obtidos pela cabeça de corte com a quantidade obtida a partir do campo de sinal de medição, com o propósito de calibrar um dispositivo de medição mecânica de madeira serrada.

9. Disposição, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de que os meios de monitoramento compreendem um escâner 2D.

10. Disposição, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de os meios de monitoramento compreendem pelo menos um escâner 3D.

11. Disposição, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADA pelo fato de os meios de monitoramento compreendem pelo menos um escâner que aplica tecnologia 3D e que tem capacidade para medição sem contato.

12. Disposição, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de os meios de monitoramento compreendem pelo menos um escâner a laser de faixa curta.