DE68924434T2

DE68924434T2 - Verfahren und Einrichtung zur Holzverarbeitung.

Info

Publication number: DE68924434T2
Application number: DE68924434T
Authority: DE
Inventors: Robert L Czinner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2009-01-20
Also published as: US4805679A; FI99194C; FI890216A; JPH01310894A; FI99194B; JPH0773837B2; FI890216A0; DE68924434D1; CA1294192C; EP0326284B1; EP0326284A2; AU2865389A; NZ227674A; EP0326284A3; AU603277B2; ATE128771T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuschneiden eines Nutzholzstückes, um den optimalen Wert des zugeschnittenene Stückes aufgrund von Merkmalen spezifischer Oberflächen- bzw. Strukturschäden eines jeden Nutzholzbrettes sowie aufgrund bisheriger Nachfrage, Inventar und Marktfaktoren festzustellen.
Es ist allgemein üblich, daß Nutzholz mit Hilfe des menschlichen Auges "visuell" beurteilt wird. Mit diesem "visuellen" Beurteilungssystem wird versucht, die strukturellen Eigenschaften eines Brettes aufgrund seiner scheinbaren Oberflächendefekte zu bestimmen. Das Erscheinungsbild dieser Schäden bestimmt daher die Qualität des Brettes. In Kanada sowie in den USA teilt man visuell beurteiltes Nutzholz in fünf unterschiedliche Qualitätsstufen ein. Nutzholz, welches im Konstruktionsbereich Anwendung finden soll, muß einer der ersten drei Qualitätsstufen zugeordnet sein. Diese sind: ausgewählte Struktur, 1. Qualitätsstufe und 2. Qualitätsstufe.
Diese traditionelle Einordnung ist jedoch ungenau, da es sich bei scheinbaren Schäden oftmals nicht um Schäden handelt, welche die strukturellen Eigenschaften des Nutzholzes tatsächlich beeinträchtigen. Darüber hinaus kann das Nutzholz Schäden aufweisen, die durch das menschliche Auge nicht erkannt werden.
Bei einer visuellen Beurteilung spielen zudem auch Unterschiede im menschlichen Urteilsvermögen eine Rolle. Nutzholz wird daher oft entweder unter bzw. über seinem eigentlichen Wert eingestuft. Bei der visuellen Beurteilungen tendiert der Beurteilende jedoch häufig dazu, scheinbare Schäden überzubewerten, womit die Qualität des zugeschnittenen Holzes herabgesetzt wird. Dieser Unterschied führt in der Holzindustrie zu einem bedeutenden Kostenfaktor, da nämlich zu niedrig eingestufte Bretter unter ihrem eigentlichen Wert gehandelt werden.
In der Vergangenheit versuchten vor allem Sägewerke dem Problem der visuellen Einstufung durch den Menschen durch Verwendung einer photoelektrischen Abtastvorrichtung zu begegnen. Diese diente dazu, einige wenige spezifische Schadensmerkmale auf der Oberfläche, wie z.B. "Fehlkanten" und "Astknoten", zu bewerten.
Dieses Verfahren wurde bisher jedoch nur auf unbehandeltes nicht jedoch auf behandeltes Holz angewendet.
Im allgemeinen wird bei diesem Verfahren unbehandeltes, zugeschnittenes Nutzholz über Fördermittel an einer Abtastvorrichtung vorbeigeleitet. Diese Vorrichtung mißt die vom Holzstück reflektierten Lichtmerkmale und wandelt diese Meßwerte in digitalisierte Signale, die als Meßergebnis der spezifischen, auf der Oberfläche des Nutzholzstückes detektierten Merkmale wiedergegeben werden.
Die Analyse mit Hilfe photoelektrischer Abtastvorrichtungen ist zwar schneller und im allgemeinen auch genauer als die visuelle Beurteilung durch den Menschen, sie ist jedoch auf die Identifizierung der Oberflächenmerkmale des Nutzholzstückes beschränkt. Daher neigt auch dieses Verfahren dazu, die Qualität des Holzes eher unterzubewerten.
Um diese ständigen Unterbewertung des Holzes zu vermeiden, wäre es erforderlich zu wissen, welches Gewicht (Last) ein Brett eigentlich tragen könnte bevor es zerbricht. Dazu ist es jedoch notwendig, die eigentlichen Festigkeitsmerkmale des Brettes über seine gesamte Länge hinweg zu kennen. Der Punkt, an welchem ein strukturelles Gebilde wie z.B. Holz bricht, wird als Bruchgrenze bzw. Bruchmodul bezeichnet (Modulus of rupture = MOR).
Ein zerstörungsfreier Test zur Bestimmung der Bruchgrenze eines Brettes ist bisher noch nicht gefunden worden. Es ist jedoch bekannt, daß die Biegefähigkeit des Brettes und dessen Bruchgrenze in einer direkten proportionalen Beziehung zueinander stehen. Die zur Biegung eines Brettes um ein vorbestimmtes Maß notwendige Kraft wird als Elastizitätsmodul (Modulus of Elasticity = MOE) bezeichnet. Das MOE kann daher auf zerstörungsfreie Weise bestimmt werden.
Bisher wurde der MOE Test lediglich auf visuell bewertete, für konstruktive Anwendungen geeignete Nutzholzstücke angewendet, so daß die besten Stücke aussortiert und zu höheren Preisen verkauft werden können. Im Rahmen dieser Anmeldung wird lediglich der für das ganze Brett geltende mittlere MOE berücksichtigt.
GB 2,105,856 von Brooks et al. offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung des Steifheit von Zweck- bzw. Nutzholz sowie ein Verfahren zu dessen qualitätsmäßiger Einstufung. Um eine bestimmte Biegung des Nutzholzstückes herbeizuführen, übt die Vorrichtung auf das Nutzholzstück eine Kraft aus. Der Steifheitsgrad des Holzes ergibt sich dann aus dem Verhältnis zwischen Kraft und Biegung.
GB 2,031,162 von Serry offenbart in ähnlicher Weise Verbesserungen bezüglich der Einstufung der mechanischen Belastung von Nutzholz. Serry offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Elastizitätsmoduls von Nutzholz durch Ausüben einer Kraft und Messen der entsprechenden Biegung. Aus Gründen der Genauigkeit wird bei Serry diese Messung wiederholt, indem er die Kraft auf zwei Seiten des Nutzholzstückes aufbringt.
JP 58,208,643 von Nashiyonaru Jituutaku Sangyo offenbart eine Vorrichtung, bei welcher mit Hilfe von Rollen eine Kraft auf ein Holzstück ausgeübt wird. Dabei wird die sich ergebenden Verformung gemessen und somit das Elastizitätsmodul des Holzstückes bestimmt.
US 3,941,019 von Baldwin et al. offenbart ein Computersystem, um Schäden aus Nutzholz herauszuschneiden, wobei ein größtmöglichen Ertrag an unterschiedlichen, aus dem Holz zugeschnittenen Stücken erzielt werden soll.
US 4,221,974 von Müller et al. offenbart ein Kontroll- und Optimierungssystem für Nutzholz, bei welchem zur Bestimmung von Unregelmäßigkeiten in einem Holzbrett eine elektro-optische Abtastvorrichtung zur Anwendung gelangt. Das System bedient sich eines Computers zur Generierung von Daten über Unregelmäßigkeiten und Reihenfolge aus denen ersichtlich ist, an welcher Stelle das Holz zugeschnitten werden soll.
In dem Artikel "Automatisation dans l'industrie du bois" in Le Nouvel Automatisme, Bd. 27, Nr. 30, Mai 1982 beschreiben Martin et al. zahlreiche Systeme zur Verbesserung des Nutzholzertrags. Diese beinhalten manuelles Markieren von Fehlern in Baumstämmen in Kombination mit photo-elektrischen Detektoren zur Bestimmung der optimalen Zuschneidestelle. Der Artikel offenbart im weiteren zahlreiche andere Systeme zur Beurteilung von Nutzholz. Einige dieser Systeme messen die Resonanzfrequenz des Nutzholzstückes, während andere zur Bestimmung von Holzdichte, Astknoten und Elastizitätsmodul Gammastrahlen oder Mikrowellen verwenden, um so eine Einstufung des Nutzholzstückes herbeizuführen.
Das beim Stand der Technik bestehende Problem ist jedoch, daß kein System zur Verfügung gestellt wird, welches zur Bestimmung der bestmöglichen Verwendung scheinbare Schäden mit objektien Strukturmerkmalen in Zusammenhang bringt.
Darüber hinaus ist auch das Elastizitätsmodul (MOE) bisher noch nie als Mittel zur Bestimmung des Zuschneidemusters für ein Nutzholzstück verwendet worden, um damit den größtmöglichen Marktwert zu erlangen. Da also ein Beurteilungsverfahren, welches gewisse Schäden "toleriert", nicht existiert, werden einzelne Nutzholzstücke oftmals unter ihrem größtmöglichen Marktwert verkauft.
Das Ergebnis des an einem Nutzholzstück durchgeführten Elastizitätsmodultests (MOE-Test) kann mit dem Ergebnis des visuellen Abtastens der Oberfläche kombiniert werden, um so die Wahrscheinlichkeit einer Unterbewertung zu verringern. Der MOE-Test kann so gestaltet werden, daß er ein digitales Ergebnis zur Verfügung stellt. Der Computer kann so programmiert werden, daß sich aufgrund des Zuschneidemuster Stücke in größtmöglicher Quantität und Qualität ergeben. Der Computer kann ebenfalls programmiert werden, kürzere Stücke einer besonders hohen Qualität auszusondern, so daß eine Vielzahl qualitativ hochwertiger Nutzholzstücke ohne Verlust der Strukturmerkmale kombiniert werden können. Das Prinzip, Nutzholzstücke in kürzere Stücke zu schneiden und qualitativ hochwertige Stücke zu kombinieren, führt zu beträchtlichem Marktwert.
Die zur Messung des MOE-Wertes eines Nutzholzstückes erforderlichen Vorrichtung gestatten es nicht, diesen Wert an einem der Enden (d.h. normalerweise die letzten 12,5 cm an jedem Ende) zu bestimmen. Wenn der MOE-Wert jedoch kontinuierlich an der zum Messen zur Verfügung stehenden Länge bestimmt wird und diese Informationen mit den Informationen des visuellen Abtastens kombiniert werden, kann eine äußerst genaue Annäherung des MOE-Wertes für diese nicht meßbaren Enden des Nutzholzstückes durch Extrapolation ermittelt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung stellen, die bereits bearbeitete Nutzholzstücke in Stücke mit gleichbleibender struktureller Qualität und einem optimalen Marktwert zerschneidet.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, den Elastizitätsmodultest über die ganze Länge des Nutzholzstückes durchzuführen, um so, durch Zuschneiden, aus den sich ergebenden Stücken den größtmöglichen Profit zu erzielen.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Bestimmung visueller Merkmale der Oberfläche des Nutzholzstückes in Kombination mit dem Elastizitätsmodulwert zu verwenden, um nach objektiven Gesichtspunkten beurteilte Stücke mit größtmöglichem Profit zu erzielen. Mit Hilfe der Ergebnisse aus diesen beiden Messungen, kann der größtmögliche Wert für Nutzholzstücke ermittelt werden.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein computergestütztes Einstufungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das gewisse Schäden im Holz in optimaler Weise toleriert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zuschneiden eines eine Oberfläche aufweisende Nutzholzstückes zur Verfügung gestellt, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Herleitung einer Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten des Nutzholzstückes durch Messungen des Elstizitätsmoduls über die Länge des Nutzholzstückes; Herleitung einer Information über mögliche strukturelle Schäden des Nutzholzstückes durch photoelektrisches Abtasten der Oberfläche des Nutzholzstückes auf visuelle Markierungen; Bestimmung eines Zuschnittmusters für das Nutzholzstück auf der Basis der Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten, der Information über die möglichen strukturellen Schäden und den vorbestimmten Parametern; Zuschneiden des Nutzholzstückes in Übereinstimmung mit dem Zuschneidemuster.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Zuschneiden eines Nutzholzstückes zur Verfügung gestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgendes umfaßt: einen Computer; eine erste Station zur Herleitung einer Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten des Nutzholzstückes durch die Vornahme von Messungen des Elastizitätsmoduls über die Länge des Nutzholzstückes und ein Senden der Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten an den Computer; eine zweite Station zur Herleitung einer Information über mögliche strukturelle Schäden des Nutzholzstückes durch photoelektrisches Abtasten der Oberfläche des Nutzholzstückes auf visuelle Markierungen und ein Senden der Information über mögliche strukturelle Schäden an den Computer; eine dritte Station für einen Zuschnitt des Nutzholzstückes in Übereinstimmung mit dem von dem Computer gesendeten Zuschneidemuster, wobei der Computer die Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten und über mögliche strukturelle Schäden von den ersten und zweiten Stationen empfängt und ein Zuschneidemuster für das Nutzholzstück bestimmt auf der Basis der Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten, der Information über mögliche strukturelle Schäden und von vorbestimmten Parametern und der das Zuschneidemuster an die dritte Station sendet.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung.
Figur 2 ist eine schematische Blockdarstellung eines Computer-Schnittstellensystems einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung.
Figur 3 ist eine schematische Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung.
Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer Testvorrichtung an der MOE- Meßstation.
Figur 5 zeigt die fehlerhafte Oberfläche eines Nutzholzstückes in der Art wie es erfindungsgemäß zugeschnitten werden kann.
Figur 6 zeigt das Nutzholzstück aus Figur 5, welches computergesteuert zugeschnitten wurde.
Figur 7 zeigt die Oberfläche eines weiteren Nutzholzstückes, das erfindungsgemäß zugeschnitten werden kann.
Figur 8 zeigt das Nutzholzstück aus Figur 7, welches computergesteuert zugeschnitten wurde.
Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Anwendung der Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt Fördermittel 10 zum Transport von überwachten Nutzholzstücken 12, ähnlich wie jene in den Figuren 5 und 7, zur MOE Meßstation 16, dann über ein zweites Fördermittel 17, weiter zu einer Oberflächenabtaststation 18, zu Zuschneidestationen 20 und weiter in einen Sortier- und Stapelbereich oder zu einer allgemein mit dem Bezugszeichen 22 versehenen Station. Jedes Nutzholzstück 12 stoppt an der MOE-Meßstation 22, dann an der MOE-Meßstation 16 sowie an der Oberflächenabtaststation 18 und den Zuschneidestationen 20 und erreicht dann den mit 22 bezeichneten Sortier- und Stapelbereich. An der MOE-Station 16 wird das Elastizitätsmodul jedes Brettes gemessen, sobald das Fördermittel an der Station zum Stillstand kommt.
Das jeweils zwischen zwei beabstandeten Punkten über die Länge eines Nutzholzstückes bestimmte Elastizitätsmodul (MOE) ist eine wichtiges Merkmal für die Einstufung. Das MOE wird nach folgender Formel bestimmt:
E = F L³/4 D W H³
wobei
E = MOE, Einheiten können in Pa ausgedrückt werden;
F = auf die Mitte der Beabstandung ausgeübte Kraft; Einheiten können in N ausgedrückt werden;
L = Länge der Beabstandung, Einheiten können in m ausgedrückt werden;
D = aufgrund der ausgeübten Kraft in der Mitte der Beabstandung erzielte Auslenkung, Einheiten können in m ausgedrückt werden;
W = Breite des Nutzholzstückes, Einheiten können in m ausgedrückt werden;
H = Stärke des Nutzholzstückes, Einheiten können in m ausgedrückt werden;
Es hat sich als nützlich herausgestellt, eine effizientes Zuschneidemuster für ein Nutzholzstück zu bestimmen, um so bei einer Länge L von ungefähr 0,6096 m den Wert für E über die Länge des Nutzholzstückes zu bestimmen. In der Praxis wird die Länge des Nutzholzstückes gewöhnlich zwischen 2,438 m und 7,315 m liegen.
Höhe und Breite eines Nutzholzstückes 12 werden im wesentlichen konstant sein und normalerweise in einer Größenordnung für Breite und Höhe von 10-30 cm bzw. 2,5-1,25 cm liegen.
In dem hier beschrieben Test wird zum Erhalt einer konstanten Verbiegung D von ungefähr 1,6 mm für ein 2,5-1,25 cm dickes Nutzholzstück 12 eine Kraft F ausgeübt.
Die Variable ist hierbei die ausgeübte Kraft F und diese Variable wird kontinuierlich über die Länge des Nutzholzstückes gemessen, während dieses sich durch die MOE-Meßstation 16 bewegt. Dabei wird der Widerstand, welches das Brett der ausgeübten Kraft (d.h. die Verbiegung) entgegenbringt, gemessen und einem Computersystem 24 zur Bestimmung des gewünschten Zuschneidemusters zugeführt. Dies wird später noch eingehend erläutert.
Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer Testvorrichtung an der MOE-Meßstation 16. Die Vorrichtung umfaßt mehrere Klemmrollensets, die allgemein durch die Bezugszeichen 26 und 28 gekennzeichnet sind. Zweck diese Rollen ist es, das Nutzholzstück zwischen sich einzuschließen und dieses über das Transportmittel zu bewegen.
Bei seinem Transport durch die MOE-Meßstation 16, wird das Nutzholzstück von den Rollen um einen konstanten Wert D verbogen. Die zur Beibehaltung einer konstanten Biegung erforderliche Kraft wird in Abhängigkeit des MOE des Nutzholzstückes zwischen den Rollen variieren. Die Messung des Widerstands gegenüber dieser Kraft wird, wie oben bereits erwähnt, an eine Computersystem 24 übermittelt und dient zur Bestimmung des optimalen Zuschneidemusters für das Nutzholzstück.
Die Messungen E werden kontinuierlich durchgeführt und die jeweils in Abständen von 2,5 cm oder einem anderen zu frei zu wählenden Abstand erzielten Messergebnisse werden dem Computer zugeführt.
Beim Verlassen der MOE-Meßstation 16 erreicht das Nutzholzstück 12 das Transportmittel 17 und gelangt dann zur Oberflächenabtaststation 18. Die Oberflächenabtaststation 18 tastet daraufhin die Oberfläche des Nutzholzstückes auf Oberflächenmarkierungen ab. Dies erfolgt dadurch, daß Licht auf die Oberfläche und die Ränder gestrahlt wird und die Reflektion zur Bestimmung von Veränderungen der Oberflächenmarkierung photoelektrisch gelesen wird. Ein beispielsweise schwarzer - Astknoten ist relativ dunkel und wird im allgemeinen Licht absorbieren. Da also nur eine geringe Menge des ausgesendeten Lichtes reflektiert wird, würde der photoelektrische Abtaster das Vorhandensein eines Astknoten lesen bzw. detektieren.
Das Oberflächenabtastmittel umfaßt typischerweise ein Set von Kameras mit überlappenden Sichtfelder.
Analog-Digital-Umwandler werden für das Verarbeiten der von den Kameras zur Verfügung gestellten Informationen ebenfalls zur Verfügung gestellt. Eine für den Zweck dieser Erfindung geeignete Oberflächenabtastvorrichtung ist die von der Firma Dendro hergestellte Dendro Maskin 4000 (eingetragene Marke).
In der Dendro Maskin 4000 ist jede Kamera mit etwa 1 000 Dioden ausgestattet. Durch Kontrolle der Lichter bei einer Aufnahme wird jede Diode einen Bereich von etwa 2 × 2 mm auf dem Nutzholzstück ausmessen.
In der Anwendung befindet sich das Nutzholzstück vor den Kameralinsen. Das Holzstück wird entsprechend belichtet und ein Bild der vollständigen Oberfläche des Holzstückes wird angefertigt. Der Vorgang wird von einem Masterprozessor, der die genaue Lage von Fehlern, Markierungen und Astknoten bestimmen kann, synchronisiert.
Figur 5 zeigt ein typisches Nutzholzstück 32. Auf dem Nutzholzstück 32 hat sich ein Astknoten 34 mit einem Durchmesser von 5 cm gebildet, dessen Mitte 190,5 cm bzw. 2,5 cm von den Seitenende entfernt ist. Der schwarze Astknoten 34 würde sich daher großer Wahrscheinlichkeit innerhalb einer Gruppe von neun dieser 2 × 2 mm großen Bereiche befinden.
Die von der Oberflächenabtaststation an das Computersystem 24 übermittelten Daten würden dann anzeigen, daß sich in einem der 2 × 2 mm großen Bereich ein dunkler Fleck befindet. Das Computersystem 24 kombiniert diese Informationen mit denen der MOE-Meßstation 16. Falls nun der die MOE-Wert für die Länge des Nutzholzstückes niedrig ist (d.h. es bedarf einer relativ kleinen Kraft, um die vorbestimmte konstante Verbiegung herbeizuführen) wird das Computersystem 24 bestätigen, daß es sich bei der Markierung nicht nur um eine bloße Oberflächenmarkierung handelt, sondern diese auch die strukturelle Stärke beeinträchtigen wird. Auf der anderen Seite würde, falls sich bei Passieren des schwarzen Astknotens ein hoher Wert für E einstellt, angezeigt, daß es sich lediglich um einen Oberflächenfehler handelt, der die strukturelle Stärke der Nutzholzstückes nicht beeinflußt.
Der gepunktete Bereich 38 in Figur 5 zeigt einen Bereich mit Holzzerfall, wie er bei Nutzholzstücken typischerweise auftritt. Ein solcher Bereich mit Zerfall würde von der Oberflächenabtastvorrichtung 18 nicht unbedingt detektiert werden. Er wäre jedoch eine Schwachstelle, die in den von der MOE Meßstation 16 generierten Daten angezeigt würde. Die Länge der Schwachstelle in dem Nutzholzstück würde dann vom Computer angezeigt und das entsprechende Stück könnte entfernt werden.
Durch Kombinieren der Informationen der MOE-Meßstation 16 und der Oberflächenabtastvorrichtung 18 wird das Computersystem 24 die Zuschneidestationen 20 anweisen, das Nutzholzstück in optimale Teilstücke zu unterteilen. Das Nutzholzstück kann im besonderen horizontal ("rip"-Muster) oder vertikal ("trim"-Muster) zugeschnitten werden. Dabei kann eine der Zuschneidestationen 20 ausschließlich für das horizontale und die andere ausschließlich für das vertikale Zuschneiden eingesetzt werden. Es kann sich in beiden Fällen um eine handelsübliche Zuschneidestation handeln, sie kann jedoch nur zusammen mit dem Computersystem 24 eingesetzt werden.
Der Computer kann so programmiert werden, daß er das horizontale bzw. vertikale Zuschneiden gemäß einer beliebigen Einstufung durchführt oder so, daß aufgrund des aktuellen Marktwertes und/oder bisherigen Nachfragen und Bestellungen Nutzholzstücke einer ganz bestimmter Einstufung und Größe produziert werden. Das Computersystem 24 kann auch programmiert werden, das Nutzholzstück je nach Nachfrage in Stücke zu schneiden, die keiner Standardlänge entsprechen und die zugeschnittenen Stücke in entsprechende Lagerbehältnisse zu überführen.
Das in Figur 5 dargestellte Nutzholzstück könnte daher in die in Figur 6 gezeigten Stücke 52, 53, 54, 55 bzw. 56 unterteilt werden. In ähnlicher Weise könnte auch das in Figur 7 dargestellte Nutzholzstück 39 mit einem Riß 40, einem schwarzen Astknoten 42 und Zerfallsbereichen 44 in die in Figur 8 dargestellten Stücke 46, 48, 50 bzw. 52 unterteilt werden, die wiederum Qualitätsstufen zugeordnet werden können.
Weiterhin ist wichtig, daß Nutzholzstücke z.B. durch Keilfügetechniken zusammengefügt werden können. Durch das Zusammenfügen strukturell einwandfreier kürzerer Stücke kann der Ertrag an längeren hochwertigen Stücken erhöht werden.
Zusammengefügtes Nutzholz ist in Europa wie auch in den USA weit verbreitet. Man hat herausgefunden, daß zusammengefügtes Nutzholz den durchschnittlichen Stärkeanforderungskriterien von nicht zusammengefügten Stücken eines ähnlichen Qualitätsholzes entspricht und diese bei einigen Anwendung sogar noch übertrifft.
Das System kann kürzere Stücke von zugeschnittenem Nutzholz lokalisieren und diese durch Keilfügen für die Holzfasergewinnung zur Verfügung zu stellen. Obwohl z.B. 2,438 m eine allgemein übliche Standardlänge für zugeschnittenes Nutzholz ist, kann es durchaus sein, daß aus dem gerade verwendeten Nutzholzstück nicht sehr viele Stücke der Qualitätsstufe A mit einer Länge von 2,438 hervorgehen. Es könnte jedoch eine größere Anzahl an kürzeren Stücken der Qualitätsstufe zur Verfügung stehen. Das System kann daher Nutzholzzstücke der Qualitätsstufe A bis zu einer Minimallänge von 15,2 cm lokalisieren, zuschneiden und diese zum Zusammenfügen bereitstellen. Eine Fügestation ist durch Bezugszeichen 25 in Figur 3 dargestellt und wird über Computersystem 24 geregelt.
Figur 2 gibt einen Überblick über Computersystem 24. Es handelt sich hierbei um eine schematische Darstellung der Schnittstellen des Computernetzes. Das Neztwerk umfaßt drei Hauptwege der Informationsübertragung.
Die erste Übertragung erfolgt, wenn das Off-line-Expert-System 102 mit dem On-line- Expert-Systemen 100 und mit dem innerbetrieblichen Informationssystem 104 kommuniziert. Bei dem On-line-Expert-System handelt es sich um eine Kombination aus Computer Hard- und Software, während das innerbetriebliche System eine Auflistung offener Bestellungen, Preise, verschiedener Holzqualitätsstufen, bisherige Produktionsinformationen und Lagerbestand umfaßt. Das Off-line-Expert-System 102 greift auf das innerbetriebliche Informationssystem 104 zu und ist in der Lage aufgrund vorprogrammierter Parameter zu priorisieren, welche Größen und Qualitätsstufen an Holz zu einem aktuellen Zeitpunkt benötigt werden. Das Off-line-Expert-System 102 übermittelt diese priorisierte Informationen periodisch, z.B. einmal pro Schicht, an das On-line-Expert-System 100.
Die zweite Informationsübertragung erfolgt wenn die MOE Meßvorrichtung und die Oberflächenabtastvorrichtung 18 jeweils das Nutzholzstück analysieren und diese Daten über die Kommunikationsschnittstelle 106 und den programmierbaren Logik- Controller (PLC) 108 an das On-line-Expert-System 100 übertragen.
Die dritte Informationsübertragung erfolgt, wenn das On-line-Expert-System 100 die ihm vom Off-line-Expert-System 102 übermittelten Informationen mit den von der MOE Meßvorrichtung und der Oberflächenabtastvorrichtung 18 übermittelten Informationen abgleicht, um einen optimalen vertikalen bzw. horizontalen Zuschnitt zu bestimmen. Darüber hinaus spielt das Off-line-Expert-System beim Herstellprozeß eine wichtige Rolle, da es nicht nur feststellt, welche Lagerbehältnisse zur Verfügung stehen, sondern auch festlegt, auf welche Längen die Nutzholzstücke zugeschnitten werden müssen, damit sie in diesen Behältnissen gelagert werden können. Das Off- line-Expert-System reagiert auf programmiert Parameter und bisherige Nachfragen, Lagerbestände, offene Aufträge und Marktfaktoren, um z.B. die Menge an Rohholz zu bestimmen, die erforderlich ist, um die optimale Anzahl an qualitativ hochwertigen Nutzholzstücken zuzuschneiden. Das Computersystem 24 ist daher nicht nur in Lage, Größe und Qualität des Nutzholzes zu priorisieren, sondern stellt sicher, daß die gewünschte Menge, Größen und Qualitätsstufen praktisch und problemlos gehandabt und gelagert werden können. Die Zuschneidestationen 20 reagieren dann entsprechend den digitalen Befehlen des On-line-Expert-Systems.
Das Computersystem 24 gibt den Zuschneideplan an den verantwortlichen Bediener der Qualitätskontrolle weiter. Dieser kann den Plan dann entweder annehmen oder ablehnen. Der Computer weist daraufhin über den programmierbaren Logik Controller 108 (PLC) die Zuschneidestationen 20 an, die entsprechende Wahl auszuführen.
Bei dem PLC Controller handelt es sich um die Vorrichtung, über die das On-line-Expert-System 100 die Computer-gestützte Vorrichtung regelt. Die PLC Controller sind befehlsgesteuert und dienen zur Regelung externer Ereignisse sowie zur Informationsübertragung zurück an das On-line-Expert-System 100.
Die computergesteuerten ("CC = computer controlled") Vorrichtungen empfangen Daten vom PLC Controller 108 und verarbeiten und übertragen diese nach einem Ereignis an den PLC Controller. So würde z.B. die vom On-line-Expert-System über den PLC Controller 108 ausgegebene Laufgeschwindigkeit des Transportsystems mit Hilfe von CC-Vorrichtungen übertragen. In ähnlicher Weise würden auch die Zuschneidevorgänge gesteuert.
Der PLC Controller 108 ist über eine Schnittstelle mit der MOE-Meßstation, der Oberflächenabtastvorrichtung 18 sowie weiteren vernetzten CC-Vorrichtungen 21 verbunden. Die Schnittstelle stellt sicher, daß alle Befehle vom PLC Controller 108 einwandfrei an den entsprechenden Empfänger übertragen werden.
Auf einer Bedienkonsole 110 steht eine Überschreib- sowie eine Ruhe-Funktion zur Verfügung. Die Überschreibfunktion ist erforderlich, falls das System blockiert ist oder es aufgrund eines defekten, nicht zu verarbeitenden Nutzholzstückes zu langsam läuft. Der Bediener kann das Computersystem umgehen, indem er das Nutzholzstück über Station 23 aussondert. Mit der Rückstellfunktion auf der Bedienkonsole können Systemfehler, die durch falsch aufliegende, verklemmte Nutzholzstücke verursachte worden sind, behoben werden.

Claims

1. Verfahren zum Zuschneiden eines Nutzholzstückes (12), wobei das Nutzholzstück eine Oberfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren aus den folgenden Stufen besteht:

Herleitung einer Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten des Nutzholzstückes durch Messungen (16) des Elastizitätsmoduls über die Länge des Nutzholzstückes;

Herleitung einer Information über mögliche strukturelle Schäden des Nutzholzstückes durch ein photoelektrisches Abtasten (18) der Oberfläche des Nutzholzstückes für visuelle Markierungen;

Bestimmung eines Zuschnittmusters für das Nutzholzstück auf der Basis der Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten, der Information über die möglichen strukturellen Schäden und von vorbestimmten Parametern;

Zuschnitt (20) des Nutzholzstückes in Übereinstimmung mit dem Zuschnittmuster.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die vorbestimmten Parameter eine optimale Anzahl von zugeschnittenen Stücken mit einem optimalen Wert einschließen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die vorbestimmten Parameter einen Marktwert der zugeschnittenen Stücke einschließen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die vorbestimmten Parameter spezifische Abmessungen einschließen, die durch erfinderische Erfordernisse diktiert sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die vorbestimmten Parameter eine optimale Menge von sortierten bzw. klassifizierten Stücken des zugeschnittenen Nutzholzes von einer abhängigen strukturellen Festigkeit unabhängig von der Länge der zugeschnittenen Stücke einschließen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die vorbestimmten Parameter spezifisch gewünschte Abmessungen der zugeschnittenen Nutzholzstücke und eine für den Zuschnitt gewünschte Menge von Nutzholzstücken einschließen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Messungen des Elastizitätsmoduls in einer ersten Station (16) vorgenommen werden, wobei die Oberfläche des Nutzholzstückes in einer zweiten Station (18) abgetastet und das Nutzholzstück in einer dritten Station (20) zugeschnitten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Nutzholzstück zu der ersten Station entlang einer Fördereinrichtung (10) bewegt wird, das Nutzholzstück von der ersten Station zu der zweiten Station entlang einer Fördereinrichtung (10) bewegt wird, und das Nutzholzstück von der zweiten Station zu der dritten Station entlang einer Fördereinrichtung (10) bewegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, welches die weiteren Stufen eines Sendens der Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten, die von den Messungen des Elastizitätsmoduls von der ersten Station (16) abgeleitet ist, zu einem Computer (24), eines Sendens der Information über die möglichen strukturellen Schäden, die von dem photoelektrischen Abtasten von der zweiten Station (18) abgeleitet ist, an den nämlichen Computer, eines Vergleichs der Information mit den vorbestimmten Parametern durch den Computer, um das Zuschnittmuster für das Nutzholzstück zu bestimmen, einer Bestimmung von Zuschnittinstruktionen in Übereinstimmung mit dem Zuschnittmuster, eines Sendens der Zuschnittinstruktionen von dem Computer zu der dritten Station (20) und eines Zuschneidens des Nutzholzstückes in Übereinstimmung mit den Zuschnittinstruktionen in der dritten Station einschließt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die Messungen des Elastizitätsmoduls durch die Bestimmung einer Größe der Kraft durchgeführt werden, die auf das Nutzholzstück zwischen zwei getrennten Fixpunkten angelegt werden muß, um eine konstante Biegung des Nutzholzstückes zwischen den beiden getrennten Fixpunkten zu erhalten.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die zugeschnittenen Nutzholzstücke dort miteinander verbunden werden können, wo sie eine gleiche Klasse haben.

12. Vorrichtung zum Zuschneiden eines Nutzholzstückes (12), wobei das Nutzholzstück eine Oberfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung besteht aus:

einem Computer (24);

einer ersten Station (16) zur Herleitung einer Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten des Nutzholzstückes durch die Vornahme von Messungen des Elastizitätsmoduls über die Länge des Nutzholzstückes und ein Senden der Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten an den Computer;

eine zweite Station (18) zur Herleitung einer Information über mögliche strukturelle Schäden des Nutzholzstückes durch ein photoelektrisches Abtasten der Oberfläche des Nutzholzstückes für visuelle Markierungen und ein Senden der Information über mögliche strukturelle Schäden an den Computer; und

eine dritte Station (20) für einen Zuschnitt des Nutzholzstückes in Übereinstimmung mit dem von dem Computer gesendeten Zuschnittmuster, wobei der Computer die Informationen über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten und über mögliche strukturelle Schäden von den ersten und zweiten Stationen empfängt und ein Zuschnittmuster für das Nutzholzstück bestimmt auf der Basis der Information über die strukturellen Merkmale und Fähigkeiten, der Information über mögliche strukturelle Schäden und von vorbestimmten Parametern und er das Zuschnittmuster an die dritte Station sendet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die vorbestimmten Parameter eine optimale Anzahl von zugeschnittenen Stücken eines optimalen Wertes einschließen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die vorbestimmten Parameter einen Marktwert der zugeschnittenen Stücke einschließen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die vorbestimmten Parameter spezielle Abmessungen einschließen, die durch erfinderische Erfordernisse diktiert sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die vorbestimmten Parameter eine optimale Menge an sortierten bzw. klassifizierten Stücken des zugeschnittenen Nutzholzes einer abhängigen strukturellen Festigkeit einschließen, unabhängig von der Länge der zugeschnittenen Stücke.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die vorbestimmten Parameter spezifisch gewünschte Abmessungen der zugeschnittenen Nutzholzstücke und eine für den Zuschnitt gewünschte Menge von Nutzholzstücken einschließen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, welche eine Bedienungskonsole (110) entweder für ein Zurückstellen der Vorrichtung als ein Ergebnis einer Blockierung oder für ein Entfernen eines ungewünschten Nutzholzstückes von der Vorrichtung umfaßt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei welcher die erste Station (16) eine Einrichtung zum Messen des Elastizitätsmoduls über die Länge des Nutzholzstückes aufweist, die eine Vielzahl von Rollen (26, 28, 30) einschließt, um das Nutzholzstück (12) zwischen zwei getrennten Fixpunkten (26, 28) zu biegen, und eine Einrichtung zur Bestimmung der Größe der Kraft, die zur Beibehaltung dieser Biegung benötigt wird.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, welche eine Fingerverbindungsstation (25) für ein Verbinden von zwei zugeschnittenen Nutzholzstücken aufweist.