FI119962B - Menetelmä ja sovitelma puukappaleen mittaamiseksi puunkäsittelykoneessa - Google Patents

Description

Menetelmä ja sovitelma puukappaleen mittaamiseksi PUUNKÄSITTELYKONEESSA Keksinnön tausta

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mu-5 kaista menetelmää puukappaleen mittaamiseksi.

Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 13 johdannon mukaista sovitelmaa puukappaleen mittaamiseksi.

Erityisesti tällaista menetelmää ja sovitelmaa sovelletaan puunkäsit-telykoneessa suoritettavan puukappaleen mittauksen tarkentamiseksi ja sinän-10 sä tunnettujen puunmittauslaitteiden kalibroimiseksi.

Nykyaikaisessa koneellisessa puunkorjuussa, erityisesti niin sanotussa katkotun tavaran tai tavaralajimenetelmän mukaisessa puunkorjuussa asetetaan aina vain suurempia vaatimuksia käsiteltävän puukappaleen dimensioiden mittauksen tarkkuudelle. Osaltaan tämä johtuu siitä, että suuri osa puu-15 tavarakaupasta perustuu nykyisin puunkäsittelykoneen automaattisesti keräämiin mittaustietoihin. Tällöin tietty tarkkuusvaatimus muodostuu jo lainsäädännöstä, joka koskee puutavarakauppaan liittyvää mittausta. Toisaalta erityisesti tavaralajimenetelmään perustuvassa puunkorjuussa korostuu tarkan mittauksen tarjoamat hyödyt, kun kokonaista käsiteltävää puunrunkoa on tarkasteltava 20 kaadon jälkeistä, parhaan mahdollisen raaka-aineen käytön optimoimista silmällä pitäen.

Tavanomaisesti koneelliselta puunkorjuulta edellytetään ainakin puunrungon tai siitä katkaistavien puukappaleiden läpimitan sekä pituuden mittausta. Mittaus suoritetaan tietyllä tarkkuudella ja sallitulla mittausepävarmuu-25 della. Eräitä puuta identifioivia ratkaisuja on esitetty esimerkiksi julkaisuissa WO 2005/043983 ja US 2005/0133115.

Korjuun aikana puukappaleen halkaisija mitataan yleisesti puukappaleen pintaa vasten asetettavien ja sitä seuraavien välineiden avulla, esimerkiksi mittaamalla syöttö- ja/tai karsintaelimien asemaa puunkäsittelykoneessa 30 olevan hakkuupään runkoon nähden. Pituuden mittauksessa on vuorostaan yleistä käyttää jonkinlaista mittapyörää, jota painetaan puunrunkoa vasten ja joka pyörii sitä pitkin puunrungon liikkuessa puunkäsittelylaitteessa. Mittapyörä mittaa näin puunrungon ulkopintaa pitkin kulkemaansa matkaa. Nämä edellä kuvaillut menetelmät perustuvatkin oletukseen ja mittausperiaatteeseen, että 35 puunrunko on jatkuvasti kosketuksessa näihin mittauksessa käytettäviin välineisiin.

Toisaalta tunnetaan myös mittaustapoja, jotka perustuvat esimerkiksi kosketuksettomiin tekniikoihin. Tällaiset mittaustavat voivat olla esimer 2 kiksi optisia, tai ne voivat toimia vaikkapa mikroaaltojen tai ultraäänen avulla. On myös mahdollista, että jotkin mainituista mittaustavoista kykenevät pelkkien puukappaleen ulkoisten dimensioiden lisäksi määrittämään myös käsiteltävän puumateriaalin laatua tai muita ominaisuuksia kuvaavien suureiden arvoja.

5 Viimeaikoina onkin esitetty yhä useammin erityisesti puutavaraa ja lostavien tahojen suunnalta toivomuksia siitä, että joitakin puunjalostuksen kannalta oleellisia laadullisia ominaisuuksia tulisi voida mitata välittömästi koneellisen puunkorjuutyön yhteydessä. Esimerkiksi puun oksaisuuden, kuiva-ainepitoisuuden, kasvunopeuden, puun iän ja erityisesti laatua heikentävien 10 tekijöiden, kuten lenkouden, lahon tai muun vian määrittäminen ja tunnistaminen on kiinnostavaa.

Yhteistä kaikille käytettäville mittausmenetelmille on kuitenkin, että niiden tarkkuutta on seurattava säännöllisesti. Esimerkiksi läpimitan ja pituuden mittaukseen käytettävät mittalaitteet onkin ajoittain kalibroitava.

15 Tunnetun tekniikan mukaisesti puunkäsittelykoneen mittalaite kalib roidaan paljon manuaalista työtä vaativalla tavalla erityisten kalibrointisaksien ja mittanauhan avulla. Käytännössä kalibrointitapahtuma, jossa kalibroidaan läpimitta ja/tai pituusmitta käsittää ainakin seuraavassa esitellyt vaiheet:

Ensiksi puunkäsittelykoneella käsitellään riittävän suuri erä kulloisel-20 lakin työskentelyalueella sijaitsevia puita halutun mittaisiksi puukappaleiksi. Tämän jälkeen puunkäsittelykoneen käyttäjä pysäyttää koneen ja jalkautuu mittaamaan tehdyt puukappaleet, tietäen samanaikaisesti tarkasti missä järjestyksessä nämä ovat maassa. Puukappaleista, jotka otetaan mukaan kalibroin-tiotantaan, mitataan tyypillisesti pituus, esimerkiksi mittanauhalla, sekä läpimit-25 ta, esimerkiksi suurikokoisella työntömitalla, niin monesta kohtaa kuin nähdään tarpeelliseksi.

Nykyisin läpimitan mittaamista varten käytetään yleisesti erityisesti tähän tarkoitukseen valmistettuja elektronisia kalibrointisaksia, joissa on välineet mittaustietojen tallentamiseksi, sekä tavallisesti myös näyttö esimerkiksi 30 läpimittatiedon välittömäksi näyttämiseksi kalibroinnin suorittajalle. Tunnetun tekniikan mukaisesti tällaiset kalibrointisakset käsittävät sinänsä tunnetun mittanauhan pituuden mittaamiseksi ja oikean läpimitan mittauskohdan määrittämiseksi. Lisäksi tällaiset elektroniset kalibrointisakset monesti ilmoittavat kalib-rointimittauksen suorittajalle kulloisenkin pituusaseman, josta tätä vastaava lä-35 pimitta mitataan.

3

Puunrungon läpimitan mittaukseen aiheuttavat virhettä erityisesti mitattavan puunrungon poikkileikkauksen muodon mahdollinen poikkeavuus ideaalisesta pyöreästä muodosta, sekä esimerkiksi mittaajasta johtuvat satunnaiset virheet. Voi myös käydä niin, että kalibrointimittauksen suorittaja sekoittaa 5 keskenään kaksi tai useampia kalibroitavaksi tarkoitetuista puukappaleista. Tällöin kalibrointi voi antaa huomattavastikin virheellisen tuloksen. Tätä virheen mahdollisuutta edesauttaa myös se, että kalibrointimittauksia tehdään usein huonoissa sää- ja valaistusolosuhteissa. Puukappaleet saattavat myös vieriä maassa eri paikkaan kuin koneen kuljettaja ne pyrkii asettamaan.

10 Luonnollisesti saatavaan läpimittatulokseen vaikuttaa myös esimer kiksi se, kuinka voimakkaasti mittauksen tekijä painaa mittasaksien leukoja puunrungon pintaa vasten. Mitä voimakkaammin saksien leukoja puristetaan, sitä pienempi läpimittatulos saadaan. Puunrungon poikkileikkauksen pyöreästä poikkeavan muodon huomioimiseksi mitataan tavallisesti kaksi läpimittaa "ris-15 tiin" kustakin mittauskohdasta. Maassa makaavasta tukista saadaan kuitenkin vain harvoin ristiin mitatut läpimitat siten, että läpimitat olisi mitattu oleellisesti kohtisuorassa asennossa toisiinsa nähden, mihin tavallisesti pyritään.

Virhettä läpimittatulokseen voi aiheuttaa helposti myös se, että läpimitta pyritään määrittämään silmämääräisesti kohtisuorassa suunnassa puu-20 kappaleen pituusakseliin nähden. Mitä enemmän tämä suunta poikkeaa kohtisuorasta, sitä suurempi läpimitta-arvo saadaan. On myös otettava huomioon, että läpimittatulokseen liittyy aina oleellisesti myös mittauskohdan sijainti puu-kappaleen pituussuunnassa. Toisin sanoen puunrungon jokaisella halkaisija-arvolla on tätä vastaava pituusmitta-arvo. On myös huomattava, että ensisijai-25 sesti ollaan kiinnostuneita puunrungon halkaisijasta siinä olevan kuoren alta mitattuna. Kuitenkaan puunkappaleen todellisen halkaisijan mittaus kuoren alta ei ole mahdollista ainakaan päivittäisessä työssä, vaan kuoren osuutta halkaisijasta arvioidaan erityisiin tutkimuksiin perustuvilla kuoriparametreilla, joiden antama tarkkuus luonnollisesti on rajallinen.

30 Puunrungon tai puukappaleiden pituusmittauksessa mittausvirhettä aiheuttavat myös monet muut epäkohdat. Erityisesti pitäisi huomioida se, että mitattavat puukappaleet ovat enemmän tai vähemmän katkaistun kartion muotoisia kappaleita. Se on seikka, joka tunnetussa tekniikassa valitettavan usein jätetään huomioimatta. Mittalaitteen kalibrointia tehtäessä mitataan toisin sa-35 noen usein epähuomiossa puukappaleen uiko- eli vaippapinnan pituutta jollakin kohtaa puukappaleen pintaa. On siis mahdollista, että mittanauha asete- 4 taan puurungon katkaistun kartion vaipan suuntaisesti ja pituusmitta-arvo tulee näin suuremmaksi kuin puukappaleen keskiakselin pituus. Halutun pituuden arviointi tapahtuu pääsääntöisesti silmämääräisesti ja käsivaralta pitämällä mittanauhaa puukappaleen rinnalla pyrkien samalla pitämään mittanauha silmä-5 määräisesti katsoen yhdensuuntaisena puukappaleen keskiakseliin nähden.

Usein puunrungon pinnassa on myös erilaisia virheitä, kuten oksan-tynkiä tai puukappale on lenko, jotka virheet niin ikään saattavat aiheuttaa virhettä mittaustulokseen. Lisäksi on mahdollista, että puukappaleen päät eivät ole sahattuja kohtisuoraan puunrungon keskiakseliin nähden. Erityisesti tyvi-10 tukkiin kaatosahauksessa sahattu leikkauspinta voi olla hyvinkin eri suuntainen kuin kohtisuorassa puun keskiakseliin.

Luonnollisesti myös puukappaleen pituuden mittauksessa saatuun tulokseen vaikuttaa myös se, miten suurella voimalla mittanauhaa tai muuta mittaa venytetään tai vedetään mittaushetkellä.

15 Puukappaleen laadullisten ominaisuuksien seuraaminen ja mittaa minen tapahtuu tunnetun tekniikan mukaisesti lähinnä silmämääräisesti sen ollessa eräs tärkeimmistä ja kuormittavimmista työtehtävistä puunkäsittelyko-neen käyttäjälle. Taitava puunkäsittelykoneen käyttäjä kykeneekin mittaamaan useita eri tekijöitä, jotka vaikuttavat valmistettavan puutavaran laatuun, sa-20 manaikaisesti kun työskentely etenee tehokkaasti. Kuitenkin on nähtävissä, että koneellisen puunkorjuun yleistyessä ja siirtyessä uusille maantieteellisille alueille, kohdataan vaikeuksia löytää riittävästi laadunmäärityksen taitavia ja vaativaan, nopeasykliseen päätöksentekoon kykeneviä kuljettajia. Selviä tarpeita puukappaleen laatuominaisuuksien määrittämisen automatisointiin on 25 nähtävissä.

Keksinnön lyhyt selostus

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on siten poistaa edellä mainittuja epäkohtia, sekä esittää yksinkertainen ratkaisu, joka poistaa puunkäsittelykoneen käyttäjän toiminnasta johtuvat satunnaiset virheet, sekä tarkentaa ja 30 helpottaa mittalaitteen kalibroinnin suorittamista. Toisaalta esillä olevan keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää sinällään puukappaleen mittaamiseen tunnettua tekniikkaa tarkemmin ja ennen kaikkea toistettavammin ja luotettavammin.

Tämä tavoite saavutetaan siten, että menetelmälle ja sovitelmalle 35 puukappaleen mittaamiseksi on tämän keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksissa määritellyt tunnusmerkit.

5 Täsmällisemmin sanottuna on tälle keksinnön mukaiselle menetelmälle pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on vuorostaan pääasiallisesti 5 tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 13 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksintö perustuu näin ollen ajatukseen, että aikaisemmin paljon 10 manuaalista työtä ja puunkorjuun keskeyttämisen vaatinut mittalaitteen kalibrointi voidaan suorittaa joustavasti osana normaalia puunkorjuutyötä.

Keksinnön avulla saavutetaankin huomattavia etuja. Puunkäsittely-koneen mittalaitteen kalibrointi helpottuu ja nopeutuu merkittävästi kun se nyt voidaan suorittaa puunkäsittelykonetta pysäyttämättä ja sen ohjaamosta nou-15 sematta. Yhden puukappaleen kalibrointityö nopeutuukin jopa useista minuuteista parhaimmillaan muutamiin kymmeniin sekunteihin tai vielä nopeammaksi.

Toisaalta erityisen vaikeiden tai muulla perusteella valittujen puiden tapauksessa myös varsinainen mittaus voidaan suorittaa keksinnön mukaisen 20 järjestelyn avulla. Erityisesti tämä korostuu puukappaleen laatuominaisuuksien määrittämisessä, minkä edellyttämä aistin- ja anturiteknologia on hankalasti sovitettavissa puomiston päässä kannateltaviin puunkäsittelylaitteisiin kuten hakkuupäihin. Sen sijaan puunkäsittelykoneen alustakoneen tai puomiston alaosan yhteyteen sijoitettuun mittauskehtoon voidaan helpommin sovittaa lait-25 teisto erilaisten laatuominaisuuksia kuvaavien mittausten suorittamiseksi. Toisaalta puukappaleen dimensioita ja laadullisia ominaisuuksia mittaavat välineet voidaan myös integroida pitkälti samoihin rakenteisiin keksinnön mukaisessa järjestelyssä.

Esimerkiksi puukappaleen pään tai tyven asemaa mittauskehtoon 30 nähden mittaavan mittavälineen yhteyteen voitaisiin pelkän etäisyyden mittaamisen mahdollistavan tekniikan lisäksi sovittaa myös jokin sinänsä tunnettu optinen ratkaisu, joka kykenee erottamaan puukappaleen katkaisupinnasta esimerkiksi puun kasvua kuvaavat vuosirenkaat ja määrittämään tästä tiedosta edelleen käsiteltävän puukappaleen tiheyttä ja ikää kuvaavat arvot.

35 Kalibrointimittaukset ja otanta tulee aina suoritettua oleellisesti sa malla tavalla ja valtaosa kalibrointimittauksen tekijästä johtuvista inhimillisistä 6 virheistä tulee näin poistettua kokonaisuudessaan. Erityisesti käytettäessä kos-ketuksetonta mittausta on tarkkuus hyvin heijastavalla pinnalla noin 5 mm eli merkittävästi tarkempi kuin nykyisin mittanauhalla suoritettaessa. Lisäksi mittauksella saadaan suoraan puukappaleen päiden välinen etäisyys, josta ensi-5 sijaisesti ollaankin kiinnostuneita, ei vaipan pinnan päällistä kartiomaista ja epätasaisuuksien rasittamaa mittaa, kuten tavallisesti mittanauhaa käytettäessä.

Tällä hetkellä puunkäsittelykoneen mittalaite velvoitetaan erilaisin määräyksin ja suosituksin kalibroitavaksi tietyin väliajoin. Käytännössä puun-10 käsittelykoneen käyttäjä kuitenkin voi valita sopivan otannan tehtäväksi. Esillä olevalla menetelmällä ja sovitelmalla kalibroinnin määrittelevien otantojen edustavuutta voidaan parantaa siirtymällä järjestelmään, jossa puunkäsittelykoneen tietojärjestelmä automaattisesti valitsee satunnaisia puunrunkoja otannan kohteeksi. Keksinnön mukaisen menetelmän ja sovitelman edut korostu-15 vatkin erityisesti tähän järjestelmään siirryttäessä.

Keksinnön mukaisella järjestelmällä yksittäisten runkojen ottaminen mittausotantaan ei aiheuta ylimääräisiä ongelmia. Osalle puukappaleista tai puunrungoista vain lisätään yksi työvaihe tavanomaisten kaato- ja katkai-susahausten, sekä syöttämisen ja karsinnan lomaan.

20 Samalla kalibrointiin epävarmuutta aiheuttaneita systemaattisia ja satunnaisia virheitä voidaan poistaa kokonaan tai ainakin niiden vaikutusta merkittävästi vähentää.

Keksinnön mukainen sovitelma ja siihen liittyvä menetelmä on yksinkertainen oppia käyttämään ja se voidaan asentaa niin uusiin kuin van-25 hoihinkin metsäkoneisiin.

Koska puunkäsittelykoneen mittalaite on aina kalibroitu, voidaan myös puuraaka-aineen käyttöä entisestään tehostaa. Niinpä puunrunko voidaan katkoa jo metsässä mahdollisimman tarkasti haluttuun mittaan, jolloin vältetään tarpeettoman suuret tasausvarat. Näin säästettävä puuraaka-aineen 30 määrä on helposti laskettavissa ja se voidaan osoittaa olevan suuruusluokaltaan merkittävä. Korkea pituusmittaus- ja halkaisijamittatarkkuus ovatkin edellytyksiä nopealle ja onnistuneelle niin sanotulle arvoapteeraukselle, joka on tavanomainen tapa valita puunrungon katkaisukohdat mahdollisimman suuren puuraaka-aineen arvon saavuttamiseksi.

35 Keksinnön mukainen laite parantaa myös puunkäsittelykoneen käyt täjän työturvallisuutta ja työergonomiaa, koska koneen ohjaamon ja koneen 7 ympäristön välillä liikkuminen vähenee oleellisesti. On huomattava, että merkittävä osa työtapaturmista koneellisessa puunkorjuutyössä on erilaisia liukastumisia ja putoamisia työkoneiden portailta ja muilta kulkuväyliltä tai kompastumisia puunkäsittelykonetta ympäröivässä maastossa.

5 Keksinnön muita mukanaan tuomia etuja on esitetty seuraavassa, kun keksinnön erityisiä suoritusmuotoja on kuvattu tarkemmin.

Kuvioiden lyhyt selostus

Seuraavassa keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja selostetaan nyt lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 10 kuviossa 1 on esitetty havainnekuva keksinnön mukaisesta sovitel- masta metsäkoneeseen asennettuna, kuviossa 2 on esitetty sovitelman mukainen mittauskehto etupuolelta kuvattuna, kuviossa 3 on esitetty kuvion 2 mukainen mittauskehto takapuolelta 15 kuvattuna, kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 mukainen mittauskehto alaviistosta kuvattuna, ja kuviossa 5 on esitetty keksinnön mukaisen sovitelman toimintaperiaate puukappaleen pituusmittauksessa.

20 Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Esillä olevan menetelmän ja sovitelman puukappaleen mittaamiseksi eräitä edullisia suoritusmuotoja on seuraavassa kuvailtu viitaten edellä mainittuihin kuvioihin. Tällöin menetelmä ja sovitelma käsittää kuvioihin viitenumeroin merkityt rakenneosat, jotka vastaavat tässä selityksessä käytettäviä viite-25 numeroita.

Kuvioissa on esitetty puunkäsittelykone 1, joka käsittää puomistolla 2 liikuteltavan puunkäsittelylaitteen. Tällaisen laitteen muodostaa tässä suoritusmuodossa hakkuupää 3, jolla puu kaadetaan ja käsitellään yhden tai useamman puukappaleen 4 muodostamiseksi. Tällaisessa hakkuupäässä on ta-30 vanomaiset mittavälineet puukappaleen halkaisijan ja pituuden mittaamiseksi käsittelyn aikana, joita tässä yhteydessä ei ole tarkemmin esitetty.

Esillä olevassa sovitelmassa on puunkäsittelykoneeseen 1 järjestetty mittauskehto 5, joka muodostuu esimerkiksi kuviossa 2 tarkemmin esitetystä koverasta tasopinnasta 6, johon hakkuupään 3 käsittelemä puu, toisin sanoen 35 puunrunko tai siitä sahattu puukappale 4, tukeutuu toisen pään alapinnaltaan.

8

Mittauskehdossa on edullisesti ainakin yksi erityinen vastinpinta 7, jota vasten hakkuupäällä pyritään puu ohjaamaan. Lisäksi mittauskehto voi olla varustettuna yhdellä tai useammalla erityisellä tartuntavälineellä 8, jolla tartutaan mit-tauskehtoon ohjattuun puukappaleen päähän.

5 Mittauskehto 5 on myös varustettavissa yhdellä tai useammalla tarkkailuvälineellä 9 ja 10, joilla puukappaleen 4 mittauskehtoon järjestetyn pään etäisyys vastinpinnasta 7 on tarkasti määriteltävissä. Näillä tarkkailuväli-neillä on mahdollisesti myös pääteltävissä puukappaleen pään poikkileikkaus-pinnan muoto tai muita selvitettäväksi haluttuja puukappaleen fyysisiä ominai-10 suuksia. Edullisesti tämä tarkkailuväline voi olla myös sama väline, jolla suoritetaan puukappaleen pituuden mittaus. Puukappaleen mittauskehtoon järjestettyä päätä tutkittaessa tarkkailuväline vain siirretään tarkkailemaan puukappaleen päässä olevaa katkaisupintaa. Edullisesti kosketukseton tarkkailuväline sovitetaan tällöin liikutettavaksi oleellisesti puukappaleen poikkileikkauspinnan 15 säteen suunnassa sekä puukappaleen pituuden mittauksen, että puukappaleen tyven katkaisupinnan tarkastelun mahdollistamiseksi. Tällainen tarkkailu-välineen liike on toteutettavissa niin sinänsä tunnettuja mekaanisia, sähköisiä, pneumaattisia tai hydraulisia siirtojärjestelmiä hyödyntäen.

Mittauskehdon 5 pääkomponentin muodostaa kuitenkin mittaväii-20 neet 9, joilla mittauskehtoon järjestetty puukappaleen 4 pituusmitta-arvo on tarkasti määriteltävissä. Tällöin esillä olevalla sovitelmalla on saatavissa mitta-arvo, joka ulottuu oleellisesti vastinpinnasta 7 puunkäsittelylaitteessa olevaan vertailupintaan 11. Koska puukappaleen etäisyys vastinpinnasta tunnetaan, saadaankin näin hyvin tarkka puukappaleen pituusmitta-arvo.

25 Vastinpinnan 7 ja vertailupinnan 11 välinen etäisyys L on määritel tävissä useammalla tavalla, jolloin niin sanottu kosketukseton mittaus on edullisin. Mikään ei kuitenkaan estä hyödyntämästä mittauksessa myös mekaanista työntövarsimittaa.

Edellä mainittu kosketukseton mittaus on suoritettavissa esimerkiksi 30 lasertoimisella mittavälineellä 9 tai radioaalloilla toimivalla mittavälineellä. Lisäksi tunnetaan muitakin mittaukseen soveltuvia optisia menetelmiä, kuten erilaiset kameraan perustuvat konenäkösovellukset.

Tuettaessa puukappaleen päätä mittauskehtoon on puukappaleen halkaisija-arvo samalla mitattavissa mittauskehdossa olevilla tarkkailuvälineil-35 lä 10 tai tartuntavälineillä 8.

9

Tarkkailuvälineiden 9 ja 10 sijoitusta ja kiinnitystä mittauskehtoon voidaan varioida monin tavoin. Esimerkiksi mittaväline 9 voi olla kiinteästi kiinni mittauskehdon rungossa siten, että siitä lähetettävä mittaussäde 12 menee aina mittauskehdon rungon sivuitse osuen johonkin kohtaan hakkuupään run-5 gossa, esimerkiksi tätä tarkoitusta varten muotoiltuun sahakotelon levyyn.

Tarkkailuvälineet 9 ja 10 voivat myös olla kiinnitettyinä mittauskehtoon 5 kiertyvästi, liittämällä ne esimerkiksi vastinpinnassa olevaan runkoon. Tällöin tarkkailuvälineet kiertyvät oleellisesti vastinpinnan 7 määrittelemässä tasossa. Kiertymäkaari voi olla rajattu esimerkiksi 90 asteeseen, mutta se voi 10 yhtä lailla olla täyden kierroksen eli 360 astetta. Tällaisella vastinpinnan tasossa kiertyvällä tarkkailuvälineellä voidaan esimerkiksi suorittaa puukappaleen 4 pään havainnointia ristikkäissuunnassa kiertämällä tartuntavälineiden ohjaus-rataa kahden peräkkäisen havainnon välillä noin 90 astetta.

Mittaväline 9 voi myös olla kiinnitetty mittauskehdon 5 runkoon siis ten, että se voi pyöriä ainakin yhden vapausasteen suhteen mittaussäteen 12 suuntaamiseksi tiettyyn hakkuupään 3 osaan. Suuntaaminen tapahtuu joko metsäkoneen kuljettajan toimesta, tai mittaväline voi hakeutua oikeaan kohteeseen esimerkiksi heijastuksen perusteella myös automaattisesti niin sanottua laserskannausta hyödyntäen. Jos säde suunnataan manuaalisesti, sen pi-20 tää olla näkyvän valon alueella.

Erityisesti puukappaleen pituusmittaus on edullisesti toteutettavissa myös siten, että mittaussäde 12 kohdistetaan ensisijaisesti automaattisesti ja tämän jälkeen ehdotetaan saatua mittaustulosta puunkäsittelykoneen 1 käyttäjälle hyväksyttäväksi. Jättämällä lopullinen mittaustuloksen hyväksyminen ja 25 mahdollisten ulkoisten häiriötekijöiden havainnointi kuljettajalle ja ihmissilmän varaan, voidaan mahdollisesti parantaa järjestelmän häiriönsietokykyä täysin automaattiseen ratkaisuun nähden.

Hakkuupäässä 3 oleva vertailupinta 11 voi olla heijastavalla, tai muulla erityistä tarkoitusta varten valitulla materiaalilla pinnoitettu, jolloin mitta-30 ussäteen 12 osuminen siihen on helpompi havaita. Esimerkiksi lasertoiminen mittaväline 9 voi olla kiinnitetty siten, että se on liikutettavissa oleellisesti kohtisuoraan mittauskehdossa olevan puukappaleen keskiakselia vasten. Juuri tällainen suoritusmuoto on esitetty liitteenä olevassa kuviossa. Mittaväline ja sen yhteydessä mahdollisesti oleva tarkkailuväline 10 liikkuvat tässä suoritusmuo-35 dossa esimerkiksi hammashihnan 13 ja tätä ohjaavan sähkömoottorin liikuttamana ylös ja alas puukappaleen halkaisijan verran oleellisesti puukappaleen 10 säteen suuntaisesti. Parhaiten tämä rakenne on erotettavissa kuvasta 3. Tällöin on helpommin mahdollista saada mittaussäde 12 osumaan aina samaan paikkaan hakkuupäässä 3, esimerkiksi sahalaippaan muodostettuun vertailu-pintaan 11, kuten on osoitettu kuviossa 5.

5 Sahalaippa soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi vertailupintana koska se mittaustilanteessa on oikeassa kohdassa puunrunkoa eli tulevassa katkaisukohdassa. Niinpä sahalaipan käyttö vertailupintana ei edellytä mittaus-tietojen korjausta, vaan ne ovat tältä osin välittömästi hyödynnettävissä. Toisaalta sahalaipan käyttö myös pitää sen puhtaana koska laipan pinta pyyhkii 10 puun pintaa jokaisen sahauksen yhteydessä. Näin ollen sahalaippaan muodostetun vertailupinnan heijastusominaisuudet pysyvät jatkuvasti hyvinä vaatimatta minkäänlaisia erityisiä puhdistustoimenpiteitä.

Mittavälineen 9 asema puukappaleen 4 halkaisijan suhteen voidaan määrätä esimerkiksi tartuntavälineiden 8 antaman halkaisijatiedon perusteella 15 sähköisesti tai mekaanisesti. Mittavälineen kohtisuoralla liikkeellä voidaan saavuttaa myös muita mittaustarkkuutta parantavia ominaisuuksia.

Ratkaisuun soveltuvien lasertoimisten mittavälineiden 9 mittausalue on tyypillisesti noin 0,1 - 8 m. Tällöin kun mittaväline sijoitetaan noin 10 cm päähän vastinpinnasta 7, sillä voidaan mitata myös puukappaleen 4 pään etäi-20 syys vastinpinnasta. Tällöin puukappaleen asettelu tarkasti pintaa vasten ei ole tarpeen, vaan pituusmitta-arvo on korjattavissa saadulla etäisyysluvulla ja mittaus on näin varmempaa ja nopeampaa. Samalla voidaan mitata esimerkiksi puukappaleen pään sahauspinnan muoto, eli tässä tapauksessa sen suoruus, jos sitä tarvitaan mittaustulosten korjaamiseksi.

25 Anturoimalla mittavälineen 9 liike puukappaleen 4 keskiakselin suh teen riittävällä tarkkuudella, voidaan sen antamaa tietoa käyttää puukappaleen pään sahauspinnan halkaisijan määrittämiseen. Antamalla lisäksi mittavälineen lähettää mittaussädettä 12 liikkuessaan puukappaleen keskiakselin suhteen, ylhäältä alas, voidaan myös puukappaleen päätypinnan muoto päätellä. Sa-30 maila mittavälineen mittausohjelma tunnistaa puukappaleen pään ja laskee näin halkaisijan sekä pysäyttää mittavälineen oikealle korkeudelle pituusmitta-uksen suorittamiseksi.

Esillä oleva sovitelma puukappaleen pituuden mittaamiseksi toimii seuraavasti. Sovitelmassa on mittauskehto 5, johon puukappaleen 4 toinen 35 pää tukeutuu alapinnaltaan. Tartuntavälineet 8 puristavat puukappaleen pään kiinni esimerkiksi mittauskehdossa olevaa koveraa tasopintaa 6 vasten. Tar- 11 tuntavälineitä liikutetaan laitteessa esimerkiksi hydraulisilla toimilaitteilla tai jollain muulla paineväliaine- tai sähkötoimisella toimilaitteella.

Tuotaessa puukappaletta 4 mittauskehtoon 5 tuodaan puukappaleen pää kiinni tai lähes kiinni mittauskehdossa olevaan vastinpintaan 7. Tähän 5 vastinpintaan on edullisesti yhdistetty esimerkiksi lasersäteeseen perustuva mittavälineenä 9 toimiva etäisyysmitta-anturi. Mittaväline, kuten mahdolliset muutkin tarkkailuvälineet 10 ovat siirrettävissä vastinpinnan runkoa pitkin puu-kappaleen päätypinnan suhteen. Mittavälineen ollessa puukappaleen vaipan rajaaman päätypinnan ulkopuolella lähettää se mittaussäteen 12 lasersäteen 10 muodossa puukappaleen sivuitse. Lasersäde osuu kuvion 4 mukaisesti aina tiettyyn tunnettuun hakkuupään 3 osaan, esimerkiksi sahalaippaan. Edullisesti tämä vertailupinta 11 on valittu siten, että se on mahdollisimman lähellä puunrungon katkaisukohtaa.

Mittaväline 9 on edullisesti liitetty puunkäsittelykoneeseen 1 mitta-15 uskehdossa 5 olevan vastinpinnan 7 välityksellä osittain ainakin rajoitetusti pystyakselin 14 ympäri kiertyväksi ja vaakatasossa keinuvaksi nivelen 15 avulla, kuten kuviosta 4 on havaittavissa. Näin mittaväline aina kääntyy oikeaan asentoon mittauskehtoon sovitetun puukappaleen 4 päähän nähden. Lasersäteen heijastumasta voidaan näin arvioida mittauskehdon vastinpinnan ja vertai-20 lupinnan 11 välinen etäisyys Lja siten laskea puukappaleen pituus.

Tartuntavälineet 8 voidaan varustaa esimerkiksi kulma-antureilla, jolloin niillä saadaan mitattua puukappaleen 4 pään halkaisija tunnetun matkan päässä puukappaleen päästä. Kun puukappale on mitattu, tartuntavälineet avautuvat ja kuljettaja nostaa puukappaleen pois mittauskehdosta 5 sahausta 25 varten. Sahauksen jälkeen syötetään puunrungosta seuraava puukappale ja jälleen puukappaleen pää tuodaan mittauskehtoon. Näin jatketaan kunnes koko puunrunko on mitattu ja sahattu. Suoritetun puunrungon mittauksen jälkeen sovitelma ehdottaa tarvittaessa lisämittauksia, hakkuupään 3 mittalaitteiden kalibroinnin muuttamista tai jotain muuta toimenpidettä. Kuljettajan ei tarvitse 30 keskeyttää työtään, vaan kaikki voi tapahtua automaattisesti kaadon ja katkai-susahauksen aikana.

Keksinnön mukainen sovitelma voidaan myös varustaa ratkaisuilla, jotka mahdollistavat puukappaleen 4 halkaisijan mittaamisen myös muualta kuin ainoastaan tarkasteltavan puukappaleen päästä tai puuta erityisesti kiinni 35 pitämään sovitetuilta tartuntavälineiltä 8. Edullisesti mittauskehtoon 5 tuetun puukappaleen läpimitta voidaan mitata etäisyyden päästä mittauskehtoa ja sen 12 vastinpintaa 7 esimerkiksi siten, että sovitelma varustetaan mittaussaksilla tai mittaukseen soveltuvilla toisilla tartuntavälineillä, joiden etäisyyttä mittauskeh-don vastinpinnasta voidaan säätää vaikkapa hydraulitoimisilla toimilaitteilla ja jonkinlaisen oleellisesti puukappaleen pituusakselin kanssa yhdensuuntaisen 5 liikkeen mahdollistavan johteen avulla.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä yllä kuvaillun menetelmän ja sen toteuttavan sovitelman perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Esitelty ratkaisu ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten 10 puitteissa.

Claims (22)

1. Menetelmä puukappaleen (4) mittaamiseksi puunkäsittelyko-neessa (1), jollainen puunkäsittelykone käsittää alustakoneeseen sovitetun puomiston (2) ja puunkäsittelylaitteen (3), tunnettu siitä, että 5 puunkäsittelykoneella (1) kulloinkin käsiteltävään puukappalee seen (4) tartutaan puunkäsittelyiaitteella (3), jonka jälkeen puukappaleen toinen pää ohjataan puunkäsittelylaitetta käyttäen puunkäsittelykoneessa olevaan mittauskehtoon (5), jolloin mittauskehtoon sovitettuun puukappaleeseen kohdistetaan yksi tai 10 useampi puun fyysisiin ominaisuuksiin liittyvä havaintotoimenpide.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittauskehdossa (5) olevalla ainakin yhdellä tarkkailuvälineellä (9, 10) määritetään ainakin yksi puukappaleen ulkoista dimensiota kuvaava ominaisuus.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että tarkkailuvälineen muodostamalla mittavälineellä (9) määritetään puu-kappaleen pituusmitta siten, että mittaväline sovitetaan mittauskehdossa sellaiseen asemaan, että mittavälineen (9) lähettämä mittaussäde (12) kulkee mittauskehtoon (5) sovitetun puukappaleen (4) sivuitse, jolloin mittaussäde osuu 20 puunkäsittelylaitteessa (3) mahdollisimman lähellä puunrungon katkaisukohtaa olevaan vertailupintaan (11) heijastuen siitä takaisin mittavälineeseen (9), jonka jälkeen vertailupinnasta tulevan mittaussäteen heijastumasta voidaan laskea mittavälineen ja vertailupinnan etäisyys (L) ja siten päätellä puukappaleen pituus.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että mittavälinettä (9) liikutetaan mittauskehdon (5) rungon suhteen mittauskehtoon sovitetun puukappaleen (4) muodostaman päätypinnan ulkopuolelle.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että puunrunkoon tartutaan puunkäsittelykoneessa (1) olevalla puunkäsit-telylaitteella (3) siten, että puunrunko ohjataan mittauskehtoon (5) puunrunkoon kohdistetun karsinnan päätteeksi, jolloin puunrungon katkaisukohtaan pysähtynyt puunkäsittelylaite (3) muodostaa pituusmittauksen vertailupinnan (11).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että mittauskehtoon muodostetaan vastinpinta (7) mittauskeh- toon ohjattavan puunkappaleen (4) vastaanottamiseksi, jolloin tarkkailuvälineil-lä (9, 10) määritellään puukappaleen mitta us kehtoon sovitetun pään etäisyys vastinpinnasta sekä sovitetun pään pinnan muoto suhteessa puukappaleen keskiakseliin, ja arvioidaan määritellyn muodon ja puukappaleen pään sekä 5 vastinpinnan väliseen mitta-arvoon mahdollisesti aiheuttama korjaustarve puu-kappaleen mittaustietoihin.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puukappaleen (4) pituusmitta-arvo vastinpinnan (7) ja puunkäsittelylaitteessa (3) olevaan vertailupinnan (11) välissä määritellään 10 kosketuksettomalla mittauksella.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puukappaleen pituusmitta-arvo vastinpinnan (11) ja puunkäsittelylaitteessa (3) olevan vertailupinnan (11) välissä määritellään mekaanisella mittauksella.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tartuttaessa mittauskehdossa (5) puukappaleen (4) päähän määritellään samalla puukappaleen halkaisija.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saatua puukappaleen (4) halkaisija-arvoa sovelletaan puunkäsittelyko- 20 neen (1) puunkäsittelylaitteessa (3) olevan varsinaisen halkaisijamittalaitteen mittaustulosten kalibroimiseksi.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 3-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puukappaleen (4) pituusmitta-arvoa sovelletaan puun-käsittelykoneen (1) puunkäsittelylaitteessa (3) olevan varsinaisen pituusmitta- 25 laitteen mittaustulosten kalibroimiseksi.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tarkkailuväline (9, 10) siirretään puukappaleen (4) päässä olevaa katkaisupintaa pitkin oleellisesti puukappaleen poikkileikkaus-pinnan säteen suunnassa katkaisupinnan ominaisuuksia tarkkaillen.

13. Sovitelma puukappaleen (4) mittaamiseksi puu n käsittelyko neessa (1), joka puunkäsittelykone käsittää puomistolla (2) liikuteltavan puun-käsittelyiaitteen (3) puun kaatamiseksi ja käsittelemiseksi, jossa on puunkäsit-telylaitteen mittavälineet ainakin puusta erotettavan puukappaleen halkaisijan ja pituuden mittaamiseksi käsittelyn aikana, tunnettu siitä, että 35 puunkäsittelykoneessa (1) on mittauskehto (5) puunkäsittelylait- teen (3) ohjaaman puukappaleen (4) vastaanottamiseksi, joka mittauskehto käsittää tartuntaväiineet (8) ja vastinpinnan (7) puu-kappaleen pään vastaanottamiseksi ja siihen tarttumiseksi, ja tarkkailuvälineet (9, 10) puukappaleen fyysisten ominaisuuksien määrittelemiseksi.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen sovitelma, tunnettu sii tä, että tarkkailuvälineet käsittävät mittavälineen (9) puukappaleen (4) pituuden määrittämiseksi.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen sovitelma, tunnet-t u siitä, että tarkkailuvälineet käsittävät välineet (10) puukappaleen (4) pään 10 etäisyyden määrittelemiseksi vastinpinnasta (7).

16. Jonkin patenttivaatimuksen 13-15 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että tarkkailuvälineet käsittävät välineet (10) puukappaleen (4) pään sahauspinnan muodon määrittelemiseksi suhteessa puukappaleessa olevaan keskiakseliin.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 13-15 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että tarkkailuvälineet käsittävät välineet (10) mittauskeh-toon sovitetun puukappaleen (4) pään halkaisijan mittaamiseksi.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 13-17 mukainen sovitelma, tu n nettu siitä, että puunkäsittelylaite (3) käsittää hakkuupään.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 14-18 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että puukappaleen (4) pituusmitta-arvoa on järjestetty määrittelemään kosketuksettomalla mittauksella toimiva mittaväline (9).

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että mittaväline (9) käsittää lasermittarin.

21. Patenttivaatimuksen 19 mukainen sovitelma, tunnettu sii tä, että mittaväline (9) käsittää radioaaltomittarin.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 14-18 mukainen sovitelma, tu n nettu siitä, että mittaväline (9) käsittää mekaanisen työntövarsimitta-rin. 30