FI60484C - Anordning foer optimalt utnyttjande av traed saerskilt aptering med harvester - Google Patents

Description

γβΊ kuulutusjulkaisu ^πλολ [BJ WUTläggningsskrift ÖU4Ö4 (51) K¥.lk?/lnt.CI.3 A 01 G 23/08 SUOMI-FINLAND (21) Patunttlhaktmut — Patantansekninf 79 3186 (22) HakamlaptlYl — Anaeknlngsdag 15 · 10.7 9 ' ' (23) AlkupWvl —Giltlghetsdaf 15.10.79 (41) Tullut Julkiieksl — Bllvlt offentllj l6.0U . 8l

Patentti- ia rekisterihallitus .......

. . . . _ , (44) Nlhtivlkalpanen {a kuuL|ulkaltun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen Ansttkan irtlajd och utl.ikrlftan publkerad 30.10.8l (32)(33)(31) Pyy4a«y etuolkeua—Bajird prioritct (71)(72) Sakari Pinomäki, 39l60 Julkujärvi, Suomi-Finland(Fl) (7M Tampereen Patenttitoimisto (5*0 Laitteisto puun optimaaliseen hyväksikäyttöön, erityisesti harvesterilla tapahtuvaan pölkyttämiseen - Anordning för optimalt utnyttjande av träd, särskilt aptering med harvester

Keksintö kohdistuu laitteistoon puun optimaaliseen hyväksikäyttöön erityisesti puun pölkyttämiseen eli apteeraukseen siten, että puun jako tukki- ja massapuuksi tapahtuisi mahdollisimman edullisesti.

Aikaisemmin on puun pölkytykseen* harvesterin avulla käytetty menetelmää, jossa koneen käyttäjä arvioi saatavan tukkipuun osuuden silmämääräisesti ja tekee tämän arvion perusteella puun katkaisusuunnitelman, jolloin käyttäjällä on valittavana noin kymmenen eri katkaisupituutta. Vaikka käyttäjän ammattitaito olisi hyvä, ei edellä mainitulla tavalla päästä arvokkaan tukkipuun optimaaliseen hyväksikäyttöön, vaan sitä joutuu enemmässä tai vähemmässä määrin hukkaan tai massapuuksi tarkoitettua ohuempaa puun latvaosaa joutuu tukkipuun joukkoon.

2 60484

Tunnettuihin menetelmiin ei myöskään ole ollut mahdollista liittää työjakson aikana tehdyn puutavaran määrän laskentaa· Tämän keksinnön mukaisen laitteiston tarkoituksena on edellä mainittujen epäkohtien poistaminen, jolloin pölkytettävän puun jako tukki- ja massapuuksi tapahtuu optimaalisesti. Tämä tapahtuu kahden kiinteän halkaisijamittauspisteen ja pituusmittauk-sen avulla, jolloin harvesterin mikrotietokoneohjaus pystyy apteeraamaan puun optimaalisesti samanaikaisesti puun karsinnan ja katkonnan kanssa. Lisäksi menetelmään kuuluu tehdyn puu-tavaramäärän lajikohtainen laskenta ja tulostus.

Keksinnöllä on useita etuja: puu tulee käytetyksi mahdollisimman tarkasti hyväksi, kahdella kiinteällä, pitkällä välillä suoritettavalla halkaisija-mittauksella puun ominaisuudet pystytään approksimoimaan tarkasti ja nopeasti. Mikrotietokoneen käyttö edellämainitun mittauksen suorittamisessa ja toiminnan ohjauksessa nopeuttaa puun käsittelyä huomattavasti. Työsuorituksen kirjaaminen jo pölkytyksen yhteydessä vähentää jälkityövaiheita ja antaa nopeasti tiedon siitä, missä vaiheessa työ kulleinkin on.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukaista laitteistoa on lähemmin selostettu oheisessa selityksessä samalla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa i kuva 1 esittää harvesteria, johon keksinnön mukainen laite on yhdistetty, sivulta katsottuna, kuva 2 esittää pölkytyksen toteuttavan mittaus- ja laskenta-laitteiston lohkokaaviota, kuvat'3-4 esittävät menetelmän käyttöä kaaviollisesti ja kuva 5 esittää osaa ns. pölkytysmatriisista· 3 60484

Keksinnön mukaista laitteistoa käytetään kuvan 1 mukaisen harvesterin yhteyteen asennetun laitteen yhteydessä, jolloin harvesteri käsittää pyörillä varustetun ohjattavan alustan 1, sen päälle asennetun kääntövaunun 2, tämän päälle pituussuunnassaan siirtyväksi ja jonkin verran kallistettavaksi sovitetun perus-puomin 3» ja sen etuosaan nivelletyn, pääasiassa kahdessa tasossa kääntyvän karsintapuomin 4, jonka etuosassa on tarrain-laite 5 puun tyveen tarttumista varten sekä sen yhteydessä katkaisulaite, esim. ketjusaha, puun kaatokatkaisua sekä myöhempää pölkytyskatkaisua varten, samalla kun karsintäpuomiin on sen pituussuunnassa liikkuvaksi sovitettu karsintavaunu 6. Tämän lisäksi on peruspuomin 3 vapaaseen päähän sovitettu karsintaterät 7, jotka on tarkoitettu suorittamaan pääosan karsintatyöstä, kun puu on ensin kaadettu puomin 4 etuosassa olevan katkaisulaitteen avulla puomin ollessa aluksi pystyasennossa ja senjälkeen käännetty puomin 4 mukana pääasiassa vaakasuoraan asentoon.

Varsinainen laitteisto koostuu harvesterin ohjaamon 8 sisään sijoitetusta mikrotietokoneesta 11 (ei esitetty kuvassa) ja kahdesta työstettävän puun paksuutta jatkuvasti mittaavasta mittalaitteesta 9 ja 10 sekä karsintapuomilla 4 liikkuvaan karsintavaunuun 6 asennetusta pituusmittalaitteesta (ei esitetty kuvassa). Mittalaite 9 on sijoitettu karsintalaitteen S läheisyyteen karsintapuomille 4 ja mittalaite 10 karsinta-terien 7 yhteyteen. Tekniseltä toteutukseltaan ne voivat olla esim. potentiometrejä, joille syötetään tarkasti vakioitua referenssijännitettä, jolloin niiltä saatava mittausjännite on lineaarisesti verrannollinen puuh paksuuteen.

Mittausjännite muunnetaan analogia/digitaalimuuntimella digitaaliseen muotoon. Tällöin mikrotietokone lukee jatkuvasti A/D-muuntimia saaden jatkuvasti tietoonsa puun paksuuden sen edetessä työstön aikana karsintapuomilla 4· Mittalaitteiden 9 ja 10 välinen etäisyys on vakio, tässä suoritusmuodossa 8 m.

* 60484

Karsintavaunuun 6 asennettu pituusmittaus voi olla toteutettu esim. mittauspulsseihin perustuvan, karsintavaunua kuljettavaan siirto-mekanismiin kytketyn, tarkasti hammastetun mittausrattaan avulla, jolloin pulssit saadaan magneettisella pulssianturilla. Pulssit askeltavat pulssilaskuria määrätyllä tarkkuudella, jolloin mikrotietokone lukee pulssilaskurin tilaa jatkuvasti ja näin pystyy määrittämään puun pituussuuntaisen liikkeen.

Kuvassa 2 on esitetty pölkytyksen toteuttavan mittaus- ja laskenta-laitteiston lohkokaavio. Mikrotietokone 11 saa kummastakin kiinteästä paksuusmittauspisteestä 9 ja 10 vastaavien A/D-muuntimien 12 ja 13 kautta jatkuvasti tietoonsa puun paksuuden. Samoin mikrotietokone lukee jatkuvasti pulssilaskurin 14 avulla pituusmittaus-pistettä 15. Em. tietojen avulla mikrotietokone laskee ja antaa tarvittavat ohjaussignaalit 16 eri toimilaitteille esim. ketju-sahalle, karsintapuomille, tarrainlaitteelle ym. Mikrotietokoneelle ohjelmoidun pölkytysstrategian mukaisesti toimilaitteet automaattisesti pysäyttävät puun hallitusti valittuun katkaisu-kohtaan ja suorittavat katkaisun.

i

Keksinnön mukaisen laitteiston käyttö harvesterin yhteydessä tapahtuu siten, että päivän alussa kuljettaja kirjoittaa mikroprosessrin muistiin päiväyksen, leimikon, koneen ja kuljettajan numeron. Ennen puun katkaisua kuljettaja antaa puulajitiedon. Puulaji pysyy muistissa, kunnes kuljettaja vaihtaa sen toiseksi.

Harvesteri ajetaan sopivalle etäisyydelle kaadettavasta puusta ja senjälkeen peruspuomin 3 avulla asetetaan karsintapuomi 4 puun kylkeen siten, että kaato- ja katkaisupää 5 kiinnittyy leuoillaan puun tyveen. Tämän jälkeen kaatopään katkaisulaite katkaisee puun tyvestä. Samalla jo katkaisun aikana karsintavaunu 6 liikkuu karsintapuomilla 4 tyviosasta lähtien puun rungon suunnassa ylöspäin, jolloin puun alaoksat kasiutuvat jo kaatokatkaisun aikana, minkä jälkeen välittömästi karsintapuomi 4 kallistuu pystyasennosta puunrunko mukanaan peruspuomin päälle, missä asennossa rungon ollessa likimain vaakasuorassa suoritetaan seuraavat työvaiheet.

' I

’s 60484 Tällöin puu siirtyy karsintavaunun 6 vetämänä kohtaan, jossa mittauspiste 9 voi suorittaa puun rinnankorkeusläpimitan mittauksen, jolloin myös karsintaterien,7 yhteydessä oleva mittauspiste 10 on toiminnassa#

Varsinainen työstö tapahtuu tietokoneen antamien ohjeiden mukaisesti siten, että karsintavaunu 6 liikkuu puomilla jaksottain edestakaisin vetäen puunrunkoa tyvipuolen suuntaan, jolloin koneessa olevat kiinteät karsintaterät 7 suorittavat karsintaa# Välillä suorittaa katkaisupää tietokoneen ohjeiden mukaisesti katkaisun pölkyiksi. Lopuksi viimeisen eli latvapölkyn karsinnan yhteydessä suorittaa karsintavaunun 6 yhteydessä oleva latvankatkaisulaite i latvan katkaisun.

Keksinnön mukaisen laitteiston käyttö puun optimaaliseoi aptee-raukseen käsittelyvaiheessa edellyttää, että edellä mainituilla laitteilla rungon tukki- ja massapuuosuudet kyetään mittaamaan tai ennustamaan riittävän tarkasti ennen johtopäätöksen tekemistä. Laitteistoa käytettäessä puun paksuus mitataan jatkuvasti samanaikaisesti kahdessa pisteessä, jolloin näin saadusta tiedosta voidaan laskennallisesti ennustaa puun pituus haluttuun minimiläpimittaan asti. Keksinnön mukaisesti käytetään puun pituuden ennustamiseen suoran kartion periaatetta, jolloin ennustettu pituus L saadaan kuvan 3 merkintöjä käyttäen kaavasta

Dn - D .

. _ 9 min e L 1 · o, D9 * D10 jolloin ja DJ0 ovat mittauspisteiden 9 ja 10 antamat halkaisija-mitat ja tukkipuuosuuden haluttu halkaisijaminimi. Mikrotieto kone on ohjelmoitu siten, että se suorittaa tämän laskelman ennen jokaisen uuden tukin syöttöä eteenpäin karsintapuomilla, jolloin ennuste muodostuu tarkemmaksi työstön edetessä kohti puun latvaa# Lasketun pituuden L perusteella mikrotietokone lukee muistiinsa talletetusta taulukosta seuraavan tukin valmistuspituuden. Tämä taulukko ns. pölkytysmatriisi voidaan laatia siten, että tukkipuu-osuus tulee käytettyä optimaalisesti halutun funktion suhteen# f 6 60484

Mittauspisteen 10 todetessa, että haluttu tukkipuun minimiläpi-mitta ohittaa työstön edetessä mittauspisteen, talletetaan jäljellä oleva pituus mikrotietokoneen muistiin, minkä jälkeen approksimatiivista ennustetta ei enää tarvitse suorittaa, sillä jäljellä oleva loppupituus L on nyt tarkasti tiedossa ja tukkipuun loppuosa voidaan jakaa tämän tiedon perusteella taulukoidun funktion mukaisesti ·

Mikrotietokone on ohjelmoitu siten, että se tukkipuuosuuden päätyttyä laskee jäljellä olevan massapuun pituuden ja latvankat-kaisupaikan. Massapuu voidaan tällöin tehdä joko määrämittaiseksi tai vapaamittaiseksi. Massapuun oletettavissa oleva pituus on taulukoitu tietokoneen muistiin jonkin tunnetun laskelman esim. Metsäntutkimuslaitoksen raportin mukaisesti.

Seuraavassa on esitetty yksinkertaistettu numeerinen esimerkki, jolla pyritään havainnollistamaan laitteiston käyttöä, sen jälkeen kun puu on kaadettu ja puunrunko on likimain vaakasuorassa asennossa peruspuomin päällä.

Oletetaan, että kuvan 3 mukaisessa tilanteessa mittäusväli S · 730 mm ja haluttu tukkipuuosuuden minimihalkaisija ™ 150 mm.

Tällöin mittauspiste 9 mittaa halkaisijan Dg ensimmäisessä vaiheessa puun rinnankorkeusläpimitan kohdalta ja mittauspiste 10 halkaisijan Djq mittausvälin S päästä puun latvaan päin. Oletetaan, että mitatut halkaisijat ovat Dg = 270 mm ja Djq = 203 mm· Mikrotietokone laskee tällöin em. tietojen perusteella tukkipuuosuuden ennustetun pituuden L, joka tässä tapauksessa on 1307 cm.

♦ Tämän jälkeen tietokone hakee muistiinsa talletetusta taulukosta ns. pölkytysmatriisista ensimmäisen tukin pituuden, joka saadaan mitan L perusteella kohdasta, jossa pituus L on välillä 130 dm L 133 dm. Osa tästä taulukosta on esitetty kuvassa 5* Taulukko pystytään laatimaan aina siten, että tukkipuuosuus tulee käytetyksi lähes optimaalisesti hyväksi halutun funktion suhteen. Kuvan 5 mukaisesta taulukosta nähdään, että ensimmäisen tukin pituus on 43 dm (kuva 5 sarake 1 rengastettu numero).

f 7 60484

Pituusmittauslaitteen antamien pulssien perusteella tietokone ohjaa karsintavaunua 6 siten, että se syöttää työstettävää puuta tyvi-puolen suuntaan 43 dm, minkä jälkeen seuraa katkaisusahaus.

Katkaisun jälkeen tietokone suorittaa jäljellä olevan mitan L tarkennuksen halkaisijamittausten avulla. Oletetaan, että tällöin saadaan halkaisijoiksi = 230 mm ja D1Q = 165 mm, jolloin mitta L =898 cm. Kuvan 5 mukaisesta taulukosta vastaavan pituuden L kohdalta saadaan sarakkeesta kaksi tukin valmistuspituudeksi 43 dm (kuva 5 sarake 2 rengastettu numero). Karsintavaunu 6 siirtää taas tietokoneen ohjaamana puuta tyvipuolen suuntaan 43 dm, minkä jälkeen seuraa katkaisusahaus.

Oletetaan nyt, että minimiläpimitta Dm^n = 150 mm ohittaa toisen tukin syötön yhteydessä mittauspisteen 10 kuvan 4 tilanteessa, jolloin L = 880 cm. Tällöin tietokone tallettaa pituuden = 880 cm muistiinsa. Tämä mitta on nyt lopullinen tarkka jäljellä oleva mitta haluttuun tukkipuun minimiläpimittaan D . asti. Mitasta L.

min 1 on vähennettävä toisen tukin pituus 430 cm, jotta saadaan selville käytettävissä olevan tukkipuun pituus, joka tässä tapauksessa on L = 88Ο - 430 = 450 cm. Kuvan 5 mukaan mittaa L = 450 cm vastaava kolmannen tukin pituus on 43 dm (taulukko 5 sarake 3 rengastettu numero).

Näin tukkipuun osuus pystytään käyttämään lähes optimaalisesti hyväksi kuvan 5 mukaisen lähinnä kunkin harvesterin käyttäjän toiveiden mukaisesti laaditun taulukon sisältämän funktioriip-puvuuden perusteella.

Tämän jälkeen jäljellä oleva latvaosuus jaetaan massapölleiksi. Massapuun oletettavissa oleva pituus on taulukoitu mikrotietokoneen muistiin Metsäntutkimuslaitoksen raporteista, jolloin massapuu voidaa tehdä joko määrämittaiseksi tai vapaamittaiseksi.

Mikrotietokoneohjelmointi antaa myös mahdollisuuden useisiin vaihtoehtoisiin ajo-ohjelmiin, jolloin käyttäjällä on mahdollisuus siitä riippuen, hyväksyykö hän mikroprosessorin valitsemia mittoja, vaihtaa ajo-ohjelmaa jokaisen tukin syötön alkuvaiheessa. Käyt- s 60484 täjällä on mahdollisuus valita ajo-ohjelmaksi täysin automaattinen ajo, puoliautomaattinen ajo, käsiajo, lahopuiden käsittelyyn tarkoitettu ajo tai pienpuiden käsittelyajo ym.

Keksinnön mukaisen laitteen suoritusmuodot voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

*

Claims (2)

60484

1. Laitteisto puun optimaaliseen hyväksikäyttöön, erityisesti harvesterilla tapahtuvaan pölkyitämiseen, jolloin laitteisto suorittaa puun käsittelyn aikana pituus-ja paksuusmittausta, jolloin katkaisu tapahtuu tietokoneohjelmaan perustuen, jolloin harvesteri käsittää karsin-tapuomin (4), jossa on kaato- ja katkaisupää (5) ja kar-sintavaunun (6) ja joka on kaatokatkaisun aikana pystysuorassa asennossa ja lähes vaakasuoran peruspuomin (3), jonka yhteydessä on kiinteät karsintaterät (7) ja jonka päälle karsintapuomi (4) yhdessä puun kanssa kallistetaan lähes vaakasuoraan asentoon puun käsittelyä varten, tunnettu siitä, että puun paksuutta mitataan ainakin kahdella mittauslaitteella (9, 10), joista ensimmäinen (9) on sijoitettu kaato- ja katkaisupään (5) yhteyteen ja joista toinen (10) on sijoitettu peruspuomin (3) kiinteiden karsintaterien (7) yhteyteen ja että pituusmittauslaite (15) on sijoitettu karsintavau-nun (6) yhteyteen, jolloin laitteista (9, 10, 15) tulevat impulssit ohjaavat tietokoneohjelman avulla harvesterin toimilaitteita (4, 5, 6, 7) siten että puu pölkytetään ennaltamäärätyn pölkytysstrategian mukaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että katkaisupään (5) yhteyteen sijoitettu mittauslaite (9) aloittaa puun paksuuden mittauksen karsintavaunun (6) siirrettyä puun kar-sintapuomilla (4) rinnankorkeusläpimitan kohdalle.