FI85542B - Foerfarande och anordning foer maetning av knippen. - Google Patents

Description

85542

NIPPUMITTAUSMENETELMÄ JA LAITTEISTO

Keksinnön kohteena on nippumittausmenetelmä ja laitteisto erityisesti puunipun puutilavuuden ja muiden suureiden mittaa-5 miseksi, jossa menetelmässä mitataan nipun ulkomitat, puiden keskimääräinen halkaisija ja pituus, joista lasketaan puutila-vuus. Liitettynä kokonaispainon mittaukseen keksintö liittyy myös nipun ominaispainon mittaamiseen.

10 Erityisesti selluloosan valmistuksessa on edullista tuntea raaka-aineena käytettävän puun kosteus. Raakapuu tulee sellutehtaalle puunippuina ja niissä puun kosteuspitoisuus saattaa vaihdella huomattavastikin. Kun prosessiin syötettävän puuraaka-aineen kosteus saadaan mitattua aikaisempaa tarkemmin, sääs-15 tetään keittokemikaaleja, koska ne voidaan annostella tarkemmin.

Toisaalta puunippujen sisältämien puiden koolla on merkitystä erityisesti mekaanisessa massan valmistuksessa, jossa erisuu-20 ruisia puita ei ole edullista sekoittaa keskenään. Käytännössä pienet rungot menevät osittain hukkaan isompien seassa. Usein nipussa olevien puiden halkaisijoiden hajonta ei ole suuri, mutta keskenään eri niput vaihtelevat tässä suhteessa suuresti. Nipun puiden keskihalkaisijan tunteminen mahdollistaisi puiden 25 lajittelemisen karkeaan suuruusluokkaan.

: : Kansainvälisestä hakemusjulkaisusta WO 89/7749 tunnetaan nippu- mittausmenetelmä, jossa nipun päät kuvataan videokameralla ja saadusta kuvasta tunnistetaan puiden päiden hahmot ja mitataan 30 niiden sijainti. Kuvaus ja mittaukset suoritetaan molemmista päistä, jolloin voidaan laskea nipun puiden kokonaistilavuus hyvin tarkkaan. Tällainen menettely on kuitenkin niin hidas, ettei se sovellu jokaisen tehtaalle tulevan puunipun mittaamiseen.

35

Ruotsalaisesta kuulutusjulkaisusta 391580 tunnetaan nippumittausmenetelmä, jossa nipun pään videokuvasta mitataan tummien ja • * valkoisten alueiden suhde, josta edelleen voidaan laskea ns.

kylkitiheys.

2 85542

Mikään tunnettu mittausmenetelmä ei ole antanut mahdollisuutta mitata halutut suureet nipusta nopeasti ja ottamatta nippua kuljetusvälineestä erilleen. Tämän keksinnön avulla pyritään aikaansaamaan menetelmä ja laitteisto, jolla haluttuja suureita 5 saadaan mitatuksi suoraan kuormasta. Erityisesti pyritään aikaansaamaan ns. läpiajettava mittauslinja, jossa mittaukset suoritetaan ajamalla kuorma mittauskohdan ohitse. Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusmerkilliset piirteet on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1. Vastaavan laitteiston tunnus-10 merkilliset piirteet on esitetty vaatimuksessa 4. Keksinnön pääperiaatteena on tunnistaa nipun ulommaisten ja päissä ul-konevien puiden hahmot, joiden avulla voidaan laskea keskimääräisiä suureita. Mitattavien puiden hahmontunnistus perustuu videokuvassa näkyvien kaarien analysointiin, jotka kaaret 15 syntyvät valaistaessa nippua valoviivalla sivulta päin.

Seuraavassa keksintöä havainnollistetaan oheisten kuvien avulla, jotka esittävät keksinnön erästä sovellutusmuotoa.

20 Kuva 1 esittää nippumittauslaitteistoa päältä nähtynä.

Kuva 2 esittää laitteistoa sivulta nähtynä.

Kuva 3 esittää laitteistoa nippujen tulosuunnasta nähtynä. Kuva 4 esittää esimerkkinipun laidalle sijoittuneita puita

Kuva 5 esittää poikkileikkausta laitimmaisista puista nipussa * . 25 Kuva 6 esittää kameraparin kuvainformaatiota

Kuvien 1-3 mukainen laitteisto on asetettu halliin 1, jonka läpi tukkirekka voi ajaa. Halli 1 on niin pitkä, että perävaunullinen tukkirekka mahtuu kokonaan sen sisälle. Kun mittaus-.· 30 laitteisto on valmiina, liikennevalon 2 avulla näytetään rekan kuljettajalle vihreätä valoa, jolloin hän ajaa rekan kuormineen :··· hiljaisella nopeudella hallin 1 lävitse.

. · · * · ·

Ajoneuvon ja sen mukana puunippujen siirtymä mitataan viivakame-35 ralaitteiden LCM 1 - 9 ja niihin liitetyn laskentalaitteiston avulla. Mittauskohta on valaistu laservalon avulla. Laserlähet-timet LS 1 - 5 antavat tasomaisen kentän, joka on kohtisuorassa nippujen kulkusuuntaan nähden. Ne luovat voimakkaan valoviivan 3 85542 mittauskohdan ohitse kulkevan tavaran ympärille. Edullisimmin käytetään lähi-infrapuna-alueella (aallonpituus 900 - 1100 nm) toimivia laservalolähteitä, jolloin ympäristön valaisun aiheuttamat häiriöt voidaan eliminoida.

5

Siirtymämittauslaitteiston avulla kamerat CM l - 10 ohjataan kuvaamaan tukkirekkaa joka 5 cm:n välein. Tämä mittausten väli sovitetaan tarkkuusvaatimuksen mukaan.

10 On oleellista, että kamerat CM 1 - 10 on asetettu vinottain valotason suhteen. Tällöin valoviiva nipun ympärillä näkyy videokuvassa epäjatkuvina kaarina, joiden absoluuttinen sijainti voidaan määrittää videokuvasta. Ajoneuvo ja muut rakenteet analysoidaan pois hahmontunnistuksen avulla. Toisaalta nipun 15 erilliset tukit aiheuttavat videokuvassa hyvin selkeät kaaret, jotka on melko yksinkertaista tunnistaa ja erotella videokuvista.

Sinänsä nipun päiden välisellä alueella riittää joko valoviivan 20 edessä tai takana vinosti kuvaava kamera, mutta nipun kulmien ja kuljetuslaitteen kiinteiden rakenteiden aiheuttamat näköesteet vaativat käyttämään jokaisen valoviivan pisteen tunnistamiseksi kahta kameraa, joista toinen on sijoitettu viivan edelle ja toinen taakse nipun kulkusuuntaan nähden. Näitä kamerapareja on . 25 vähintään yksi kutakin mittauskohteena olevaa nipun sivua kohti.

Esimerkkitapauksessa kumpikin sivu on mitattu kahdella kamera-parilla ja nipun yläosa vielä yhdellä parilla mittaustarkkuuden : 30 parantamiseksi. Kuvissa 1-3 kamerat ovat pareittain seuraavasti: CM1-CM6, CM2-CM7, CM3-CM8, CM4-CM9 ja CM5-CM10. Jos käytetään vain yksipuolista kuvausta, osa valoviivan kaarista jää nipun kulmien tai kiinteiden rakenteiden katveeseen ja tämä huonontaa oleellisesti mittaustarkkuutta.

Kuvissa 4-6 nähdään kuvainformaation muodostamistapa. Kuvissa 4 ja 5 on esitetty esimerkkinipun laitimmaiset puut. Tässä tapauksessa nipun sivulla on näkyvissä kuusi puuta, jotka merkitty \ 35 4 85542 numeroilla 1-6. Leikatessaan nipun valotaso piirtää valoviivan, joka näkyy epäjatkuvina kaarina videokuvassa. Kuvassa 6 nähdään esimerkin mukaiset videokuvat sekä edestä että takaa kuvatulla kameralla. Videokuvissa on kaaret merkitty vastaavien puiden 5 numeroilla ja kuvat täydennetty mitta-asteikolla, jonka avulla kaarista muodostuneen valoviivan jokaisen pisteen sijainti voidaan määrittää.

Symmetrisesti valoviivan suhteen sijoitettujen kameroiden kuvat 10 ovat viivan muodon suhteen toistensa peilikuvia. Nämä kaksi eri suunnista saatua kuvainformaatiota helpottavat oleellisesti kuljetuslaitteen kiinteiden osien erottamisessa mitattavasta nipusta. Mittauslaitteiston avulla saadaan määrävälein nipun poikkileikkauksen ääriviivat. Nämä ääriviivat muodostuvat nipun 15 uloimman puukerroksen, yksittäisten puiden aikaansaamista erillisistä kaarista, joista voidaan laskea puiden läpimitat, sekä tarkka sijainti. Yhdistämällä perättäisten poikkileikkausten ääriviivojen vastinpisteet voidaan nipun geometria saada kokonaisuudessaan määriteltyä.

20

Nipun kulkemaa matkaa (siirtymää) mitataan jatkuvasti. Näin määritetään perättäisten poikkileikkausten väli tarkasti. Summaamalla poikkileikkausten välit koko nipun pituudelta saadaan nipun pituus sekä edustava otos erillisten puiden 25 pituuksia laskettua (uloin kerros ja nipun päistä ulkonevat puut). Koska puiden asettuminen nippuun on sattumanvaraista, voidaan saatua otosta pitää nippua edustavana ja saaduista läpimittatiedoista laskea nipun puiden keskiläpimitta ja pituus-tiedoista keskipituus. Soveltamalla lisäksi jo käytössä olevaa 30 ajoneuvokuorman kiintomittausmenetelmää pinomittausmenetelmällä soveltuvin osin saadaan nipun puumäärän kiintotilavuus laskettua.

Kuitupuulla on käytössä ajoneuvokuorman kiintomittaus pinomit-35 tausmenetelmällä, joka perustuu ns. kehystilavuuden eli irto-tilavuuden määritykseen, josta saadaan kiintotilavuus kertomalla se kiintotilavuusprosentilla. Kiint©tilavuusprosenttiin vaikuttavat puiden keskiläpimittaluokka, pinon ladontaluokka, puiden ||

Claims (5)

5 85542 oksaisuus- ja mutkaisuusluokat. Näistä suurin vaikutus on keskiläpimittaluokalla -3 % - +9 %. Ladonta vaikuttaa +2 % - -4 %. Mutkaisuus ja oksaisuus vaikuttavat samoin +2 % - -4 %. Nämä vaihtelevat hiukan riippuen puulajista. Tässä menetelmässä 5 mittaukset on tehty manuaalisesti siten, että on määritetty kuorman keskimääräiset, korkeus, leveys ja pituus, sekä puiden läpimittaluokka ja arvioimalla silmämääräisesti oksaisuus, mutkaisuus- ja ladontaluokat. 10 Tämän keksinnön mukaisessa poikkiprofiilin määritykseen perustuvassa nippumittausmenetelmässä ladontaluokkaa kuvaa profiilin säännöllisyys ja puiden mutkaisuus näkyy perättäisistä poikki-profiileista kootuissa yksittäisten pintakerroksen puiden pitkittäisprofiileista. Kyseiset suureet voidaan siis ottaa 15 parametreinä huomioon nipun kiintotilavuutta laskettaessa. Mittausmenetelmän luotettavuus perustuu tarkkaan poikkiprof iilin määritykseen, tarkkaan siirtymämittaukseen sekä siihen, että mittaus tapahtuu aina samalla tavalla ilman liikkuvia osia tai silmämääräistä, subjektiivista arviointia. 20

1. Nippumittausmenetelmä erityisesti puunipun puutila-5 vuuden ja muiden suureiden mittaamiseksi, jossa menetelmässä mitataan nipun ulkomitat, puiden keskimääräinen halkaisija ja pituus, joista lasketaan puutilavuus, tunnettu siitä, että poikittain nipun ympäri asetetaan valoviiva, - kuvataan valoviiva vinottain sekä edestä että takaa, '10 - mitataan valoviivan sijainti videokuvista, saadusta viivakuvasta tunnistetaan ja erotellaan puiden pintaa kuvaavat kaaret, lasketaan kaarista ulommaisten puiden halkaisijat mittaus kohdassa, •'lä - suoritetaan mittaus määrävälein yli koko nipun pituuden, jolloin saadaan myös ulommaisten puiden pituudet, ·:*·: - lasketaan ulommaisten puiden dimensiot ja näiden avulla keskimääräinen halkaisija ja pituus. 6 85542

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoviivan asetus ja kuvaukset suoritetaan kiinteästä asemasta samalla kun nippu siirretään mittauskohdan ohitse. 5

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoviivan kuvaus suoritetaan 15*-60°, edullisimmin 25°-35° kulmassa valotasoon nähden.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteutta miseksi tarkoitettu mittauslaitteisto puunipun puutilavuuden mittaamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu ainakin kolme mitattavan nipun ympäri asetettua valolähdettä (lsl-5), jotka luovat poikittaisen valotason nipun ympäri ja ainakin kolme 15 videokameraa (cml-10) sekä valotason edessä että takana, jotka on asetettu kuvaamaan valoviivaa nipun pinnalla 15--60°, edullisimmin 25‘-35° kulmassa valotasosta ja että laitteistoon kuuluu laskentalaitteisto valoviivan sijainnin määräämiseksi puunipun pinnalla ja erillisten puiden dimensioiden laskemiseksi ja 20 laitteistoon kuuluu nipun siirtymää mittaavat laitteet (lcml-9).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ainakin osa valolähteistä (lsl-5) on 1ähi-infrapuna-alueella (900-1100 nm) toimivia laservalolähteitä. 25