FI127964B - Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä - Google Patents

Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä Download PDF

Info

Publication number
FI127964B
FI127964B FI20150297A FI20150297A FI127964B FI 127964 B FI127964 B FI 127964B FI 20150297 A FI20150297 A FI 20150297A FI 20150297 A FI20150297 A FI 20150297A FI 127964 B FI127964 B FI 127964B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
wood
measurement
cracking
sensors
ultrasonic
Prior art date
Application number
FI20150297A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20150297A (fi
Inventor
Reijo Lappalainen
Markku Tiitta
Laura Tomppo
Original Assignee
Puumit Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Puumit Oy filed Critical Puumit Oy
Priority to FI20150297A priority Critical patent/FI127964B/fi
Priority to PCT/FI2016/050737 priority patent/WO2017072405A1/en
Publication of FI20150297A publication Critical patent/FI20150297A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI127964B publication Critical patent/FI127964B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/46—Wood
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/27—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the material relative to a stationary sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0238—Wood
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/105—Number of transducers two or more emitters, two or more receivers

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Keksinnön kohteena on menetelmä puutavaran halkeilun määrittämiseksi. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ultraäänellä mitataan puusta poikki leikettä puun vastakkaisilla puolilla pinnan normaalin suhteen 0,2-25 asteen kulmaan, samalle puolelle poikkileiketasoa asetetuilla ilma kytketyillä ultraääni antureilla joilla lähetetään ja vastaanotetaan lankussa (5) etenevää akustista signaalia vähintään kahdessa eri suunnassa edullisesti kahdella eri taajuudella ja mittauksista lasketaan parametrit, jotka määrittävät puun halkeilun riippumatta halkeaman/halkeamien riippumatta suunnasta, ja että tuloksia käytetään lankun monitorointiin ja/tai ohjaukseen .

Description

MENETELMÄ NOPEAAN NÄYTTEISTYKSEEN PUUTAVARAN
HALKEILUN MÄÄRITTÄMISEKSI TUOTANTOLINJALTA
KOSKETTAMATTOMALLA ULTRAÄÄNELLÄ
20150297 prh 07-01- 2019
Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen menetelmä puutavaran halkeilun määrittämiseksi.
Menetelmää voidaan hyödyntää teollisissa prosesseissa. Etenkin puun kuivauksessa ja lämpökäsittelyssä arvokkaimmasta puun osasta tehtyjen massiivisten lankkujen sisähalkeilu on edelleen yksi merkittävimmistä laatua heikentävistä 10 tekijöistä. Prosesseissa olisi tärkeää pystyä diagnosoimaan sisähalkeilu nopeasti ja ainetta rikkomatta, jolloin heikkolaatuinen lankku tai osa lankusta voitaisiin havaita ja poistaa tuotannosta tai käyttää vähemmän vaativiin kohteisiin tuhoamatta hyvälaatuista materiaalia. Esitetyllä menetelmällä 15 pystytään arvioimaan käytön kannalta kriittisen kokoisten halkeamien määrä ja sijainti.
Merkittävimpänä massiivisten puulankkujen halkeilun aiheuttajana pidetään puun kuivausta. Jokainen puu ja lankku ovat ominaisuuksiltaan erilaisia, joten puun kuivauksessa 20 käytettävät kaavat ovat aina kompromisseja ja kuivaushalkeilu on tänäkin päivänä suuri ongelma. Puun kuivuessa tapahtuva kuivaushalkeilu aiheutuu pääasiassa puun sisään syntyvästä kosteusgradientista, joka aiheuttaa jännityksiä puussa, koska puu kutistuu kuivuessaan epätasaisesti. Puun kuivunut pintakerros kutistuu enemmän kuin vielä kosteampi puun sisäosa, jolloin pintakerrokseen pyrkii muodostumaan halkeamia.
Kuivauksen loppupuolella jännitykset muuttuvat päinvastaisiksi kun puun pinnassa vaikuttaa puristusjännitys ja sisäosassa vetojännitys ja tällöin sisähalkeamien synty on mahdollista. Kosteuserojen aiheuttamien jännitysten lisäksi kuivuvaan puuhun syntyy jännityksiä j ohtuen puun anisotrooppisesta kutistumisesta. Makrohalkeamien lisäksi
20150297 prh 07-01- 2019 kuivumisessa muodostuu aina mikrohalkeilua, josta voi hallitsemattomana kasvaa makrohalkeamia. Puuta eteenpäin prosessoitaessa myös muista prosessoinneista voi syntyä halkeilua erityisesti jos puuhun kohdistuu merkittävää 5 mekaanista rasitusta. Toisaalta myös säilytyksessä syntyy halkeilua erityisesti jos ilman kosteus ja lämpötila muuttuvat paljon. Tämä on ongelma varsinkin ulkoilman kanssa kosketuksissa olevissa lankuissa ja puurakenteissa.
Viimeaikoina erityisesti liimapuupalkkiteollisuus on kasvanut 10 voimakkaasti johtuen mm. puukerrostalojen laajamittaisesta tuotannosta. Nykyisin kaikki liimapuupalkkeihin menevä sahatavara lujuusiajitellaan, mutta edelleen raportoidaan aika ajoin liimapuupalkkirakenteiden romahtamisesta ja pahimmillaan seurauksena on ollut ihmishenkien menetyksiä. Sanabrian 15 väitöskirjatutkimuksen (julkaistu 2011) mukaan esim. Saksassa vuosina 1912-2006 on raportoitu 528 liimapalkin hajoamista 428 kohteessa, 70% on aiheutunut pitkittäissuuntaisista halkeamista, joista 62% on liimasaumasta. Näin ollen siis 38 % on ollut puun halkeamasta johtuvia. Mahdollisesti 20 erityisesti näissä tapauksissa puussa on jo ollut valmiina kriittisen kokoinen sisähalkeama, joka rasituksen seurauksena on lähtenyt kasvamaan ja lopulta palkki on antanut periksi.
Tässä kuvattu menetelmä soveltuu tällaisten kriittisten halkeamien havaitsemiseen jo valmistusvaiheessa.
Puun pintakerroksessa olevia ilmarakoja voidaan havaita esim, lämpökameratekniikalla. Puun ulkoisia ja sisäisiä ominaisuuksia ja vikoja voidaan analysoida yhdistämällä konenäkö ja röntgentekniikka, mutta menetelmän kalleus ja epäherkkyys pienille halkeamille on ongelma.
Mikroaaltopohjaisia sisähalkeilun havainnointimenetelmiä on kehitetty, mutta niiden ongelmana on erittäin suuri herkkyys kosteudelle ja epäherkkyys pienille halkeamille.
Useissa tutkimuksissa on osoitettu, että puulankun sisäisiä vaurioita voidaan mitata ultraäänitekniikalla. Puulevyjen ominaisuuksia, kuten halkeilua, lujuutta ja tiheyttä on määritetty on line -mittauksessa ultraäänellä. Akustisia mittalaitteita, j otka toimivat ultraääntä alemmilla taajuuksilla on myös kehitetty puun sisäisten vikojen määritykseen. Matalasta taaj uudesta johtuen menetelmät eivät sovellu pienten halkeamien havaitsemiseen. Ultraääneen perustuvia mittalaitteita teollisuuteen on kehitetty ja niitä on myös patentoitu. Menetelmät perustuvat tyypillisesti kontaktimittaukseen, jossa voidaan käyttää esim.
rullatyyppisiä anturiratkaisuja. Menetelmiä on kehitetty erityisesti lehtipuuteollisuuden käyttöön ja niillä on voitu havaita sisähalkeilua teollisuusolosuhteissa. Nykykäsityksen mukaan kontaktiin perustuva ultraäänimittaus on kuitenkin todettu epäluotettaviksi linjamittauskäytössä mm. vaihtelevan kontaktin ja likaantumisen vuoksi.
Hyvä kontakti ultraäänimittauksissa voidaan saavuttaa vesikontaktilla ja määrittää näin puun sisäisiä vikoja, mutta tämä menetelmä soveltuu lähinnä staattiseen mittaukseen, jos materiaalit eivät merkittävästi ime kosteutta.
Puulevyjen tiheyden ja viilujen sorvaushalkeilun ja tiheyden mittaus on myös osoitettu mahdolliseksi käyttämällä
20150297 prh 07-01- 2019 ilmakytkettyj ä puusovelluksia mm.
ultraääniantureita ja läpimittausta. Muita käyttäen ilmakytkettyä ultraääniantureita ovat jatketun lankun liimavikojen tunnistus sekä vaneriviilun liimausvikojen tarkastus. Ilmakytketyllä ultraäänellä toimivia vanerin sisäisten liimavikojen on line -mittalaitteita on kehitetty ja ne ovat käytössä vanerin tuotannossa teollisuudessa. Tällä hetkellä laitteiden valmistajia ovat mm.
GreCon International (USA) ja Electronic Wood Systems (Saksa) .
Ilmakytketyn ultraäänimittauksen soveltamiseksi puun sisäisten vikojen määritykseen on esitetty ratkaisuja mm. käyttäen laajakaistaisia ultraääniantureita ja mittaamalla esim, liimaviasta johtuvaa ominaistaajuuden muutosta.
Tyypillisesti ultraäänisignaalien havaitsemiseen käytetään pietsosähköisiä ultraääniantureita, jotka muuntavat mekaanisen 5 värähtelyn sähköiseksi signaaliksi. Esivahvistimella vahvistetaan anturista saatava heikko pulssi, jonka jälkeen vahvistettu signaali viedään mittaussysteemiin, joka tyypillisesti koostuu suodattimista, vahvistimista sekä analysaattorista. Tyypillisiä analysoitavia signaaliparametreja ovat kulkuaika ja amplitudi. Myös signaalien taajuussisältöä on käytetty analyyseissä. Myös ilmakytkettyjen kapasitiivisten ultraääniantureiden kehitys on edennyt nopeasti viime aikoina ja myös teollisuuskäyttöön soveltuvia kapasitiivisia antureita on kehitetty.
Ultraäänimenetelmää on käytetty erityisesti laadun valvonnan sovelluksissa prosessiteollisuudessa mm. elintarvike-, muovija metalliteollisuudessa. Puunjalostusteollisuudessa ultraäänimenetelmää on käytetty mm. puun lujuusominaisuuksien määritykseen ja liimavikojen havaitsemiseen.
Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä puun halkeilun määrittämiseksi, jolla poistetaan nykyisiin tuotantomenetelmiin liittyviä epävarmuustekijöitä.
20150297 prh 07-01- 2019
Erityisesti keksinnön jolla puutuotteiden j a/tai ohj ata tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, tuotantoprosessia voidaan monitoroida nopeasti, helposti, tehokkaasti ja luotettavasti. Puutuotteiden tuotantoon kuuluvia prosesseja ovat mm.
kuivaus, höyläys, liimaus ja erilaiset puun modifioinnit kuten lämpökäsittely.
Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.
20150297 prh 07-01- 2019
Keksinnön mukaisessa menetelmässä ultraäänellä mitataan puusta poikkileikettä käyttäen mitattavan kohteen pinnan normaalin suhteen 0,2-25 asteen kulmassa vastakkaisilla puolilla olevia ilmakytkettyjä ultraääniantureita, jotka ovat samalla puolella 5 poikkileiketasoa. Kahdella anturilla lähetetään ultraäänipurskeet lankun pintaan ja lankun halkeilu vaikuttaa lankussa edenneeseen ultraäänissignaaliin, joka mitataan vastaanottoantureilla. Menetelmässä lankun halkeilun suunta, laatu ja määrä määritetään mittaamalla ultraäänisignaalin 10 amplitudi, nopeus, vaihe ja muoto vähintään kahteen suuntaan ultraäänen eri taajuuksilla. Menetelmän toimivuuden kannalta oleellista on se, että anturien koko, taajuus ja kulma ovat sellaiset, että mittauskulman takia aaltointerferenssi ei vaikuta merkittävästi mittaukseen jolloin siis etenevän aallon 15 aallonpituus on merkittävästi suurempi kuin kulman aiheuttama vaihe-ero anturilla.
Ultraäänisignaalin kulkuun vaikuttavien muiden lankun ominaisuuksien, kuten tiheys ja kosteus, vaikutus voidaan tehokkaasti eliminoida määrittämällä ultraäänisignaalista 20 heijastukset, jotka eivät ole herkkiä sisähalkeilulle.
Toisaalta perusominaisuuksien määrityksessä voidaan hyödyntää mittauksia, jotka on tehty ei-halkeilleelta kohdalta. Tämä edellyttää, että puu ei ole läpihaljennut, mikä puolestaan on helposti havaittavissa ultraäänimittauksilla. Oksien vaikutus 25 ultraäänisignaalin etenemiseen lankussa on hyvin erilainen suhteessa halkeamien vaikutukseen ja oksien vaikutus voidaan eliminoida käyttämällä monimuuttujaista signaalianalyysiä.
Keksintöä voidaan soveltaa erityisesti teollisuusprosesseissa laadunvalvontaan sekä erillisenä on site -testauksena että on 30 line -mittauksena.
Ilmakytketty mittaus mahdollistaa myös koskettamattoman määrityksen, jolloin esimerkiksi mahdolliset puun pintaan tulevat aineet, kuten pihka, eivät likaa antureita eivätkä vaikuta mittaukseen yhtä voimakkaasti kuin kontaktimittauksessa. Ilmakytketyssä mittauksessa anturit eivät häiritse lankun etenemistä tuotantolinjalla eikä mittaus edellytä tarkkaa puutavaran ohjausta.
Keksinnön edullisessa sovelluksessa menetelmällä mitataan kahdella eri taajuudella puun halkeilua lappeen läpi sekä poikittain sitä vastaan siten, että anturit ovat puun vastakkaisilla puolilla pinnan normaalin suhteen 0,2 - 25 asteen kulmassa, samalla puolella poikkileiketasoa. Halkeaman suunta vaikuttaa vasteeseen. Mikäli halkeaman suunta on sama kuin ultraäänen etenemissuunta, vaikutus on mitätön tai halkeama voi jopa voimistaa signaalia. Tyypillisesti halkeamalla on suurin vaikutus ultraäänisignaalin etenemiseen 15 kun halkeama on kohtisuorassa etenemissuuntaa vastaan.
Vertaamalla samasta kohdasta eri suuntiin mitattuj a ultraäänisignaaleja voidaan halkeaman kulmaa arvioida.
Valitsemalla taajuudet sopivasti, voidaan aaltoj en interferenssiä minimoida, toisaalta tuotantolinjalla mittaukset voidaan tehdä eri kohdista ja synkronoimalla mittaukset voidaan päästä samaan tulokseen kuin jos ne olisivat tehty samalta poikkileikkauspinnalta sahatavarasta.
20150297 prh 07-01- 2019
Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä ilmakytkettyä 25 uitraäänimenetelmää käytetään puuhun muodostuneiden halkeamien määritykseen. Monitoroimalla kohde poikkileikkeittäin puun vastakkaisilla puolilla pinnan normaalin suhteen 0,2 - 25 asteen kulmaan, samalle puolelle poikkileiketasoa asetetuilla ilmakytketyillä ultraääniantureilla kahdella taajuudella 30 kahteen suuntaan, voidaan aiempaa tarkemmin ja nopeammin määrittää puuhun syntyneitä halkeamia ja mm. nopeuttaa ja optimoida puun prosessointikaavoja erikokoisille ja laatuisille puutuotteille siten, että tuloksena on laadukasta ja makrohalkeilematonta puutuotetta.
Seuraavaksi keksintöä selvitetään tarkemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviota eräästä keksinnön mukaisen menetelmän sovelluksesta. Kuvion 1 mukaisessa kaaviokuvassa on esitetty poikkileikkaus 5 5 puulankusta, joka on etenemässä tuotantolinjaa pitkin. Lankun ylä- ja alapuolelle sekä sivuille on sijoitettu ilmakytketyt ultraäänianturit 1-4. Anturit 1-2 toimivat lähettimenä ja anturit 3-4 toimivat vastaanottimina. Ultraäänianturien lukumäärä voi vaihdella eri sovelluksissa ja ne voidaan 10 sijoittaa mitattavaan puutavaraan nähden halutulla ja tarkoituksenmukaisella tavalla.
Kuvio 2 esittää kaaviokuvaa toisesta keksinnön mukaisen menetelmän sovelluksesta. Kuvion 2 mukaisessa kaaviokuvassa on esitetty ylhäältäpäin kuvattuna puutavara (6), joka on 15 etenemässä tuotantolinjaa pitkin. Lankun ylä- ja alapuolelle sekä sivuille on sijoitettu ilmakytketyt ultraäänianturit, joista kuviossa on esitetty lähetinanturi (1) ja vastaanotinanturi (3), jotka mittaavat yhdessä suunnassa.
Ultraäänianturien lukumäärä voi vaihdella eri sovelluksissa ja 20 ne voidaan sijoittaa mitattavaan puutavaraan nähden halutulla ja tarkoituksenmukaisella tavalla.
20150297 prh 07-01- 2019
Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja sen sovelluksia kuvataan esimerkkien avulla.
Esimerkki 1. Halkeilun määritys pitkittäin liikkuvasta lankusta
Seuraavassa esitetään kuvioon 1 viitaten keksinnön menetelmän ensimmäinen toteutusesimerkki, jossa määritetään tuotantolinjalla pitkittäin liikkuvan lankun (5) halkeilua.
Tässä esimerkkitapauksessa poikittain mittaavina ultraääniantureina käytetään GMP (Gas Matrix Piezoelectric)
116 kHz:n antureita ja lappeen läpi mittaavina antureina 210 kHz:n GMP-antureita (1-4) . Anturit (1-4) on kiinnitetty tuotantolinjan runkorakenteeseen ja ne on asetettu siten, että lähetin- ja vastaanotinanturit (1-4) ovat mitattavan 5 sahatavaran (5) vastakkaisilla puolilla, kuten edullisesti 50 mm:n päässä mitattavan lankun reunoista. Anturit (1-4) ovat edullisesti vastakkaisiin suuntiin 10 asteen kulmassa suhteessa kohteen (5) pinnan normaaliin. Anturit (1-4) on akustisesti suojattu siten, että kiinnitys on tehty 10 kumieristetyillä kiinnityspulteilla. Ennen mittausten aloitusta ultraäänimittaus kalibroidaan tyhjämittauksella, jossa voidaan hyödyntää myös vastaanotinanturista heijastuvaa ultraäänisignaalia. Anturit (1-4) on kytketty ultraäänimittausyksikköön, joka koostuu mm. esivahvistimesta 15 ja vahvistimesta sekä ali- ja ylipäästösuotimista.
Mittausyksiköstä saatava signaali ohjataan signaalianalysaattoriin ja mittauksen ohjausyksikköön, jolla voidaan ohjata mittausta ja
Analysaattorin ulostuloina toteuttaa olevista mittausanalyysi.
mittausarvoista määritetään lankun halkeilu.
Tässä tapauksessa mittauksen ohjaus- ja analyysiyksikkönä toimii tietokone, joka on varustettu analogia/digitaalimuuntimella, joka muuntaa mitatut signaalit ohjaus- ja
20150297 prh 07-01- 2019 analyysiohj elmalle sopiviksi. Tietokoneessa toimii ohjelma, joka mittaa jatkuvasti ultraäänimenetelmän mittauskanavia, analysoi tuloksia ja lähettää langallisesti tai langattomasti mittaustietoa monitorointi-tietokoneelle.
Samalla tietokoneella ohjataan puun luokittelusysteemiä, jolla voidaan merkata/poistaa liian paljon halkeilleet lankut tai lankun 30 osat. Kustakin lankusta saadaan halkeilutieto halkeilun suuruudesta ja paikasta, missä halkeilua on havaittu. Kullekin puutuotelajille on määritetty tietyt kriittiset halkeilun raja-arvot, joita ei saa ylittää. Raja-arvot on määritetty perustuen teoreettisiin laskelmiin, jotka on myös kokeellisesti todennettu mm. testaamalla lankkuja ainetta rikkovasti.
Esimerkki 2. Monimuuttujamenetelmien soveltaminen
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkissä 1 tai 3-32 ja viitataan kuviin
1-2, mutta menetelmänä käytetään monimuuttujamenetelmää mittausten analysoinneissa.
Pääasiallisena menetelmänä mittausten analysoinneissa käytetään monimuuttujamenetelmää, joka voi olla esimerkiksi monimuuttuj aregressio, pääkomponenttiregressio (PCR, principal component regression) tai osittaisen pienimmän neliösumman menetelmä (PLS, partial least squares). Mittaamalla kalibrointinäytteet muodostetaan monimuuttujamatriisi, joka sisältää sarakkeittain jokaisesta kalibrointinäytteestä manuaalisesti määritetyn sisähalkeilun sekä mitatut ja lasketut ultraääni-menetelmän parametrien arvot.
Sisähalkeilu on määritetty rikkovalla standardimenetelmällä.
Jotakin edellä mainittua
20150297 prh 07-01- 2019 monimuuttujamenetelmää käyttäen minimoidaan halkeilufunktiosovituksen ja todellisen halkeilun välinen virhe. Näin saadaan monimuuttujamatriisi, joka sisältää kertoimet ultraääniparametreille sekä vakiotekijät. Sisähalkeilu määritetään mittaamalla ultraääni-menetelmän parametrit näytteestä ja käyttämällä kalibroinnissa määritettyihin matriisikertoimiin perustuvia mallifunktioita.
Monimuuttujaisessa luokitteluanalyysissä voidaan käyttää lineaarisia ja epälineaarisia luokittelumenetelmiä kuten Bayes-luokittelija, neuroverkot, geneettiset algoritmit tai 30 lähimmän naapurin luokittelijat. Tässä esimerkissä luokittelu tehtiin Bayes-luokittelijan avulla. Aluksi malli opetetaan ennustamaan määritettyjen ultraääniparametrien avulla halkeilusta muodostettuja luokkia, mihin tarvitaan näytesarja, josta on määritetty ainetta rikkovasti sisähalkeilu vastaavasti kuten yllä mainituissa regressiomalleissa. Saatu 5 malli ennustaa todennäköisyyden, jolla ultraäänellä mitattu kappale kuuluu tiettyyn halkeiluluokkaan.
Esimerkki 3. Halkeilun määritys poikittain liikkuvasta lankusta
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin 10 esimerkeissä 1-2 tai 4-32 ja viitataan kuviin 1-2. Keksinnön seuraavassa edullisessa lisäsovelluksessa puun halkeilu määritetään poikittaissuuntaan liikkuvasta lankusta (5) .
Tällöin voidaan toteuttaa riittävän kattava mittaus käyttämällä esimerkiksi matriisiantureita (1-4), useita 15 antureita (1-4) ja/tai siten, että anturi/anturiparit (1-4) liikkuvat ja/tai skannaavat siten, että lankku (5) tulee riittävän kattavasti mitattua.
Esimerkki 4. Vino mittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-3 tai 5-32 ja viitataan kuviin 1-2. Esimerkissä vastakkain kytketyt ultraäänianturit eivät ole
20150297 prh 07-01- 2019 kohtisuorassa vastaanottimen mitattavat toisiaan vastaan vaan lähettimen ja välinen lankut kulma on voivat säädetty siten, kulkea lähettävän että ja vastaanottavan anturin välistä, ylä- tai alapuolelta ja/tai sivulta.
Esimerkki 5. Mittaus suorasta linjasta poiketen
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-4 tai 6-32 ja viitataan kuviin 1-2. Esimerkissä
20150297 prh 07-01- 2019 vastakkaisille puolille asetetut ultraäänianturit (1-4) eivät ole suorassa linjassa toisiinsa nähden.
Esimerkki 6. Halkeilun määritys vertailumittauksena
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin 5 esimerkeissä 1-5 tai 7-32 ja viitataan kuviin 1-2. Keksinnön seuraavassa edullisessa lisäsovelluksessa lankut mitataan ennen ja jälkeen prosessin (esim, kuivaus tai lämpökäsittely), jolloin päästään erittäin tarkkaan määritykseen prosessissa tapahtuneista muutoksista lankussa ja halkeilun määrityksen 10 tarkkuutta voidaan parantaa, kun voidaan suoraan verrata tuloksia samasta lankusta aiemmin tehtyihin mittauksiin.
Esimerkki 7. Halkeilun määritys differentiaalimittauksena
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-6 tai 8-32 ja viitataan kuviin 1-2. Keksinnön 15 seuraavassa edullisessa lisäsovelluksessa lankut skannataan, käytetään useita antureita tai matriisianturiratkaisua ja määritetään spatiaalisesti vierekkäisten mittausten välisiä eroja. Tällöin voidaan havaita huomattavasti pienempiä eroja mittausparametreissä kuin käyttämällä pelkästään suoranaisia 20 mittausarvoja. Hyödyntämällä ultraääniparametreissa tapahtuvien muutosten nopeus ja suuruus sekä spatiaalinen dimensio, halkeiluanalyysiä voidaan edelleen tarkentaa.
Esimerkki 8. Halkeilumäärityksen hyödyntäminen lujuuslajittelussa
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-7 tai 9-32 ja viitataan kuviin 1-2.
Lisäsovelluksessa lankut mitataan ennen ja jälkeen lujuuslajittelun, jossa lankkuun kohdistetaan pieni mekaaninen rasitus. Tällöin päästään erittäin tarkkaan määritykseen 30 lankussa tapahtuneista muutoksista ja lujuusiajittelun
20150297 prh 07-01- 2019 tarkkuutta voidaan parantaa kun voidaan suoraan verrata tuloksia samasta lankusta aiemmin tehtyihin mittauksiin ja havaitaan erityisesti rasituksessa syntyneet ja/tai kasvavat/kasvaneet halkeamat.
Esimerkki 9. Monitorointimenetelmä
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-8 tai 11-32 ja viitataan myös kuviin 1-2, mutta tässä sovelluksessa kontrolliyhteys luokittelusysteemiin puuttuu. Näin ollen menetelmä toimii tässä esimerkissä 10 pelkästään halkeilua monitoroiden ja tulostaen monitorointilaitteelle mittausarvoja. Tätä toteutusesimerkkiä voidaan käyttää esimerkiksi kun halutaan tutkia ja optimoida prosessia, tai esim. tutkia muiden kuin jo aiemmin kalibroitujen puumateriaalien optimaalista kuivausta tai 15 käyttäytymistä tutkittavassa prosessissa. Samoin voidaan testata ja monitoroida halkeamien etenemistä tai koon muutoksia varastoinnissa tai erilaissa olosuhteissa, joita voidaan muuttaa myös syklisesti. Menetelmää voidaan soveltaa myös tutkimuskäytössä, esim, syklisissä väsymiskokeissa tai 20 virumistutkimuksissa.
Esimerkki 10. Kontrollointimenetelmä
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-8 tai 11-32 ja viitataan myös kuviin 1-2, mutta tässä sovelluksessa monitorointisysteemi puuttuu. Näin ollen 25 menetelmä toimii tässä esimerkissä pelkästään luokittelijana.
Tätä toteutusesimerkkiä voidaan käyttää esimerkiksi rutiiniprosesseissa.
Esimerkki 11. Puristuskuivaussovellus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin 30 esimerkeissä 1-10 tai 13-32 ja viitataan kuviin 1-2. Tässä
20150297 prh 07-01- 2019 esimerkissä menetelmä on kytketty määrittämään puristekuivausprosessin aikana puuhun muodostuvia halkeamia, joihin vaikuttaa kuivumisen/kuivauksen lisäksi myös puuhun kohdistuva puristusvoima. Menetelmällä voidaan määrittää prosessissa syntynyt halkeilu mittaamalla modifioidut lankut ennen ja jälkeen prosessin.
Esimerkki 12. Lämpökäsittelysovellus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-10 tai 14-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä 10 esimerkissä menetelmä on kytketty määrittämään lämpökäsittelyprosessin aikana puuhun muodostuvia halkeamia, joihin vaikuttaa mm. lämpökäsittelyn voimakkuus. Menetelmällä voidaan määrittää prosessissa syntynyt halkeilu mittaamalla modifioidut lankut ennen ja jälkeen prosessin.
Esimerkki 13. Muut puun modifiointisovellukset
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-10 tai 14-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä puun kuivaus ja/tai modifiointimenetelmänä on esimerkiksi molekylaarinen kapillaarikuivaus, kemiallinen ja/tai biologinen modifiointi, kyllästyskäsittely, öljykäsittely ja/tai pinnan käsittely. Menetelmällä voidaan määrittää prosessissa syntynyt halkeilu mittaamalla modifioidut lankut ennen ja jälkeen prosessin.
Esimerkki 14. Eri puutuotesovellukset
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-13 tai 15-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä esimerkissä mitattava kohde ei ole lankku, vaan menetelmää voidaan soveltaa myös muun tyyppisille puutuotteille tai puupohjaisille tuotteille kuten liimatut puutuotteet, hirret,
20150297 prh 07-01- 2019 pyöreät puut, eri muotoihin leikatut puukappaleet, puumuovikomposiitit sekä kerrosrakenteet.
Esimerkki 15. Liimatut puutuotteet
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin 5 esimerkeissä 1-14 tai 16-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä esimerkissä mitattava kohde ei ole lankku, vaan kohde sisältää liimasauman. Tässä tapauksessa menetelmää voidaan käyttää puun sisäisten halkeamien erottamiseen liimavioista, jolloin sekä liimaviat että sisäinen halkeilu voidaan määrittää tarkemmin 10 kuin jos käytetään tunnettua menetelmää liimavikojen havaitsemiseen.
Esimerkki 16. Puukomponenttilinjamittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-15 tai 17-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä 15 esimerkissä menetelmä on kytketty määrittämään halkeilua komponenttilinjalla, jossa tuotetaan komponentteja eri tuotteisiin. Tuote voi olla esim, liimajatkettu sahatavara, jolloin tuotantolinjalla voidaan automaattisesti hylätä sisähalkeilleet kappaleet ja kappaleiden osat vastaavasti kuin 20 poistetaan oksat.
Esimerkki 17. Staattinen mittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-15 tai 18-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä esimerkissä menetelmä on kytketty määrittämään halkeilua 25 paikallaan olevasta puusta (5), jolloin menetelmällä voidaan määrittää halkeilu mittauskohdilta. Siirtämällä antureita (14) voidaan arvioida esimerkiksi halkeaman kokoa pituus- ja leveyssuunnassa sekä määrittää mitattavan kohteen kokonaishalkeilu manuaalisesti skannaamalla ja/tai käyttämällä 30 esimerkiksi robottitekniikkaa.
Esimerkki 18. Puurakenteiden mittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-17 tai 19-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä esimerkissä menetelmä on kytketty määrittämään halkeilua 5 paikallaan olevasta puurakenteesta (5), jolloin menetelmällä voidaan määrittää halkeilu mittauskohdilta. Siirtämällä antureita (1-4) voidaan arvioida esimerkiksi halkeaman kokoa pituus- ja leveyssuunnassa sekä määrittää mitattavan kohteen kokonaishalkeilu manuaalisesti skannaamalla ja/tai käyttämällä 10 esimerkiksi robottitekniikkaa.
Esimerkki 19. Liimapalkkien mittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-18 tai 20-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä esimerkissä menetelmä on kytketty määrittämään halkeilua 15 liimapuupalkkirakenteesta (5), jolloin menetelmällä voidaan määrittää halkeilu mittauskohdilta ja siirtämällä antureita (1-4) voidaan arvioida esimerkiksi halkeaman kokoa pituus- ja leveyssuunnassa sekä määrittää mitattavan kohteen kokonaishalkeilu esimerkiksi manuaalisesti skannaamalla ja/tai 20 käyttämällä esimerkiksi robottitekniikkaa.
Esimerkki 20. Monisensorisovellus
20150297 prh 07-01- 2019
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-19 tai 21-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Tässä esimerkissä menetelmään on liitetty esimerkiksi sähkömagneettinen menetelmä radioaalto-, mikroaalto-, kuten optinen, sähköinen
IR-, NIR-, impedanssi-, röntgen- tai gammamittaus määrittämään muita lankun ominaisuuksia kuten kosteutta, tiheyttä, oksaisuutta, vinosyisyyttä, sydän/pintapuuosuutta ja/tai nuorpuuosuutta. Näin menetelmää voidaan edelleen tarkentaa koska käytettävä rinnakkaismenetelmä ei ole herkkä halkeilulle ja näin ollen voidaan erittäin tehokkaasti eliminoida virhemittauksia, jotka on aiheuttanut muu vika kuin halkeilu.
Esimerkki 21. Dimensiomittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin 5 esimerkeissä 1-20 tai 22-32 ja viitataan myös kuviin 1-2.
Samalla kun tehdään halkeilumittaus, voidaan määrittää mitattavan kohteen dimensiot heijastusmittauksina. Heijastunut pulssi voidaan määrittää sekä lähettävillä, että läpimittauksessa vastaanottavilla anturilla, jolloin 10 etäisyysmääritys voidaan tehdä kaikilta neljältä sivulta.
Lähettävän anturin tapauksessa kyseessä on normaali heijastusmittaus, läpimittauksessa vastaanottavalla anturilla mittaussignaalista voidaan määrittää toinen purske, joka on läpimenneen signaalin toinen heijastus lankun pinnasta.
Tarkkaan dimensiomittaukseen tarvitaan erillinen ilman lämpötilan ja kosteuden mittaus mikäli olosuhteet mittauspaikalla vaihtelevat suuresti.
20150297 prh 07-01- 2019
Esimerkki 22. Lankun muotovikojen määritys
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin 20 esimerkeissä 1-21 tai 23-32 ja viitataan myös kuviin 1-2.
Samalla kun tehdään halkeilumittaus ja vastaavasti kuin voidaan tehdä dimensiomittaus, voidaan määrittää mitattavan kohteen muotoviat kuten vajaasärmä, kierous, lape- ja syrjävääryys sekä kupertuminen heijastusmittauksina. Mikäli 25 muotovika on huomattava, muotovikamittaus voidaan toteuttaa kuten esimerkissä 21.
Esimerkki 23. Muotovikaisen lankun halkeilun määritys
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-22 tai 24-32 ja viitataan myös kuviin 1-2.
Voimakkaasti muotovikaisen lankun halkeilun määritys on haasteellista, koska muotovikojen vuoksi kohteen pinnat eivät välttämättä ole oikeassa asennossa lähettäviin ja vastaanottaviin antureihin nähden. Tässä tapauksessa lankkua voidaan ohjata esim, neljällä rullalla (kaksi yläpuolella ja 5 alapuolella ennen ja jälkeen mittauskohdan) siten, että kohteen pintojen riittävä kulman asento antureihin nähden toteutuu mittauskohdalla.
Esimerkki 24. Kalibrointimenetelmä
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-23 tai 25-32 ja viitataan myös kuviin 1-2.
Menetelmä voidaan kalibroida jatkuvatoimisesti mittaamalla pelkkää ilmaa silloin kun mitattavaa kohdetta ei ole antureiden kohdalla. Näin voidaan määrittää referenssiarvot kullekin käytetylle ultraääniparametrille ja samalla ottaa huomioon 15 olosuhteiden muuttuminen pitkäaikaisen mittauksen aikana.
Esimerkki 25. Automaattinen mittaus eri dimensioille
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-24 tai 26-32 ja viitataan myös kuviin 1-2.
Menetelmällä voidaan määrittää lankun paikka ja dimensio jatkuvatoimisesti, kuten esimerkissä 21 (Dimensiomittaus).
20150297 prh 07-01- 2019
Näin ollen halkeilun määritysmenetelmässä voidaan jatkuvatoimisesti käyttää aiemmin määritettyä sopivaa analysointialgoritmia kullekin dimensiolle.
Esimerkki 26. Yksianturinen heijastus- ja läpimittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-25 tai 27-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Menetelmää voidaan soveltaa myös niin, että vastaanottavan anturin paikalla on heijastin, joka heijastaa kohteen läpi menneen signaalin haluttuun suuntaan, josta signaali voidaan heijastimen/heijastimien avulla heijastaa takaisin lähettävälle anturille ilmakytkentäisenä, jolloin samalla anturilla voidaan toteuttaa heijastus- ja läpimittaus.
Esimerkki 27. Kapasitiivisten ultraääniantureiden sovellus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-26 tai 28-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Menetelmää voidaan soveltaa myös niin, että lähettävän ja/tai vastaanottavan anturin (1-4) paikalla on kapasitiivinen tai muunlainen ultraäänianturi.
Esimerkki 28. Matriisianturisovellus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-27 tai
29-32 ja viitataan myös kuviin
1-2 .
Menetelmää voidaan soveltaa myös niin, että lähettävän/lähettävien j a/tai vastaanottavan/vastaanottavien anturin/anturien paikalla on matriisianturi, jolla voidaan tehdä useita mittauksia eri kohdista tutkittavaa kohdetta.
Matriisianturi voidaan toteuttaa esimerkiksi kapasitiiviseen sensoritekniikkaan perustuen.
Esimerkki 29. Vaihto-anturisovellus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-28 tai
30-32 ja viitataan myös kuviin
1-2 .
20150297 prh 07-01- 2019
Menetelmää voidaan soveltaa myös niin, että lähettävän/lähettävien anturin/anturien (1-4) lähettimistä lähettimiä ja läheisyydestä molempiin tarkentaa tulee ja/tai vastaanottavan/vastaanottavien funktio muutetaan päinvastaisiksi eli vastaanottimia ja vastaanottimista mittaukset tehdään samasta paikasta ja/tai siten, että ultraäänipurskeen eteneminen suuntiin analysoidaan. Näin voidaan edelleen mittausta.
Esimerkki 30. Monivastaanotinsovellus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-29 tai 31-32 ja viitataan myös kuviin 1-2. Menetelmää voidaan soveltaa myös niin, että lähettävän ja/tai vastaanottavan anturin (1-4) paikalla on yhden anturin sijasta 5 kaksi tai useampi anturi. Asettamalla anturit (1-4) sopivassa kulmassa ja suhteessa toisiinsa, voidaan edelleen tarkentaa ja nopeuttaa mittausta koska saadaan mitattua yhtä aikaa kahdesta kohtaa puutavaraa. Tämä on hyödyllistä erityisesti nopeassa linj amittauksessa.
Esimerkki 31. Lujuusmittaus
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä 1-30 tai 32 ja viitataan myös kuviin 1-2.
Menetelmää voidaan soveltaa myös lujuusmittaukseen niin, että analysoidaan puuaineen elastiset ominaisuudet niiltä 15 paikoilta, joissa ei ole halkeilua tai muita sisäisiä vikoja.
Yhdistämällä tähän tietoon mittaukset halkeilleilta sekä muiden vikojen kohdalta, voidaan puun lujuutta arvioida aiempaa tarkemmin.
Esimerkki 32. Monisensorisovellus luj uusmittaukseen
Toteutusesimerkissä menetelmä toimii vastaavasti kuin esimerkeissä
1-31 ja viitataan myös kuviin
1-2 .
Tässä esimerkissä menetelmään on
20150297 prh 07-01- 2019 liitetty esimerkiksi sähkömagneettinen menetelmä radioaalto-, mikroaalto-, kuten optinen, sähköinen
IR-, NIR-, impedanssi-, röntgen- tai gammamittaus määrittämään muita lankun ominaisuuksia kuten kosteutta, tiheyttä, oksaisuutta, vinosyisyyttä, sydän/pintapuuosuutta luj uusmittausmenetelmää tarkentaa, koska näin määrittää hyvin tarkasti.
j a/tai nuorpuuosuutta.
(Esimerkki 31) voidaan voidaan esimerkiksi puun
Näin edelleen kosteus
Keksintöä ei rajata edellä esitettyihin sovellusesimerkkeihin, vaan se ja sen toteutukset voivat vaihdella patenttivaatimuksien muodostaman suojapiirin puitteissa.

Claims (6)

  1. PATENTTIVAATIMUKSET :
    1. Menetelmä puutavaran halkeilun määrittämiseksi, tunne t t u siitä, että ultraäänellä mitataan puusta poikkileikettä puun vastakkaisilla puolilla pinnan normaalin suhteen 0,2 - 25
    5 asteen kulmaan, samalle puolelle poikkileiketasoa asetetuilla ilmakytketyillä ultraääniantureilla (1-4), joilla lähetetään ja vastaanotetaan puutavarassa (5) etenevää ultraäänisignaalia vähintään kahdessa eri suunnassa vähintään kahdella eri taajuudella ja mittauksista lasketaan parametrit, jotka 10 määrittävät puun halkeilun riippumatta halkeaman suunnasta, ja että tuloksia käytetään puutavaran laadun monitorointiin ja/tai tuotantoprosessin ohjaukseen.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ultraäänianturit voidaan asettaa siten, että
    15 mitattava puutavara (5) voi kulkea antureiden (1-4) välistä, ylä- tai alapuolelta ja/tai sivulta, joka mahdollistaa toiminnan linjamittauksena.
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1-2 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että halkeamat pystytään määrittämään jopa
    20 teollisuuden linjanopeuksilla koko puutavarasta (5) liikuttamalla sitä poikittais- tai pitkittäissuunnassa ja/tai liikuttamalla antureita (1-4) ja/tai käyttämällä anturimatriisia ja/tai useita antureita.
  4. 4. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, t u n n e t t
    25 u siitä, että heijastusmittauksella määritettyä dimensiomittausta ja/tai vajaasärmämittausta voidaan hyödyntää automaattisessa eri dimensioisten puutavaroiden halkeilumäärityksessä.
  5. 5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, t u n n e t t
    30 u siitä, että mittauksessa voidaan hyödyntää muita menetelmiä, jotka eivät ole herkkiä halkeilulle ja hyödyntää tätä ultraäänimittauksesta riippumatonta mittaustietoa.
  6. 6. Patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että mittaus voidaan kalibroida jatkuvatoimisesti 5 mittaamalla standardikohteen ja/tai ilman läpi edenneet ultraäänisignaalit.
FI20150297A 2015-10-26 2015-10-26 Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä FI127964B (fi)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20150297A FI127964B (fi) 2015-10-26 2015-10-26 Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä
PCT/FI2016/050737 WO2017072405A1 (en) 2015-10-26 2016-10-19 Method for determining cracking of wood

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20150297A FI127964B (fi) 2015-10-26 2015-10-26 Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20150297A FI20150297A (fi) 2017-04-27
FI127964B true FI127964B (fi) 2019-06-14

Family

ID=58629805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20150297A FI127964B (fi) 2015-10-26 2015-10-26 Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI127964B (fi)
WO (1) WO2017072405A1 (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3594763A1 (en) 2018-07-12 2020-01-15 Boa-Franc, S.E.N.C. Method of making wood flooring boards
WO2024056934A1 (en) * 2022-09-14 2024-03-21 Avant Wood Oy Method and apparatus for controlling a modification process of hygroscopic material
CN117537694A (zh) * 2023-12-27 2024-02-09 南通市通州区惠通塑木制品有限公司 一种木板加工用外观平整度检测装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1005628B1 (en) * 1997-06-19 2008-03-05 Mahesh C. Bhardwaj Ultrasonic transducer for high transduction in gases and method for non-contact ultrasound transmission into solid materials
US6684704B1 (en) * 2002-09-12 2004-02-03 Psiloquest, Inc. Measuring the surface properties of polishing pads using ultrasonic reflectance
FR2934686B1 (fr) * 2008-08-01 2013-01-18 Eads Europ Aeronautic Defence Procede et dispositif de controle non-destructif par ultrasons a couplage aerien d'une structure.
WO2013023987A1 (en) * 2011-08-17 2013-02-21 Empa, Eidgenössische Materialprüfungs- Und Forschungsanstalt Air coupled ultrasonic contactless method for non-destructive determination of defects in laminated structures

Also Published As

Publication number Publication date
FI20150297A (fi) 2017-04-27
WO2017072405A1 (en) 2017-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2005201049B2 (en) Methods for quantitatively determining lengthwise shrinkage in wood products
US7814799B2 (en) Method for the determination of the stresses occurring in wood when drying
Sanabria et al. Air-coupled ultrasound as an accurate and reproducible method for bonding assessment of glued timber
FI127964B (fi) Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä
US7066007B2 (en) Systems and methods for predicting the bending stiffness of wood products
EA011414B1 (ru) Средства и способ классификации бревен
JP2011017565A (ja) 木材の光学式品質評価方法
Sanabria et al. Novel slanted incidence air-coupled ultrasound method for delamination assessment in individual bonding planes of structural multi-layered glued timber laminates
US20080295602A1 (en) Method and System for Sorting Green Lumber
JP2011521232A5 (fi)
Tiitta et al. Predicting the bending properties of air dried and modified Populus tremula L. wood using combined air-coupled ultrasound and electrical impedance spectroscopy
Dündar et al. European wood NDT & NDE research and practical applications
Gaspar et al. Evaluation of glue line shear strength of laminated timber structures using block and core type specimens
EP2914959B1 (en) Method and system for automatic determination of timber quality in frozen or unfrozen condition
US6684705B1 (en) Roller mechanism using an array of ultrasound elements to interrogate wood properties
Mochan et al. Using acoustic tools in forestry and the wood supply chain
Tomppo Novel applications of electrical impedance and ultrasound methods for wood quality assessment
Schafer Ultrasound for defect detection and grading in wood and lumber
RU2449265C1 (ru) Способ и устройство определения плотности древесины
Divףs et al. Defect detection in timber by stress wave time and amplitude
CN117110436B (zh) 一种胶合木层板强度等级的高速连续在线检测设备及方法
JP2009097890A (ja) 構造用集成材の非破壊検査方法及び装置
Sanabria et al. Bonding defect imaging in glulam with novel air-coupled ultrasound testing
CN1645130A (zh) 木材及木质复合材料剪切模量无损检测装置
Plinke Nondestructive testing of finger-jointed structural timber: Overview of possible methods, results of preliminary evaluations, and possibilities for industrial implementation

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127964

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B