RU2482468C1 - Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен - Google Patents
Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен Download PDFInfo
- Publication number
- RU2482468C1 RU2482468C1 RU2011149590/28A RU2011149590A RU2482468C1 RU 2482468 C1 RU2482468 C1 RU 2482468C1 RU 2011149590/28 A RU2011149590/28 A RU 2011149590/28A RU 2011149590 A RU2011149590 A RU 2011149590A RU 2482468 C1 RU2482468 C1 RU 2482468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- logs
- sawing
- sawing logs
- wood
- lumber
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Abstract
Использование: для проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен. Сущность: заключается в том, что исследования внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, используя метод магнитно-резонансной томографии, при этом определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними, а раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы на основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму количества пиломатериалов, включающих обе зоны. Технический результат: обеспечение возможности проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по показателю, позволяющему повысить эффективность технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов. 5 ил.
Description
Изобретение относится к способам неразрушающего контроля пиловочных бревен и может быть использовано при проведении исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии, результаты которого могут быть использованы в процессах лесопиления, гидротермической обработки, сушки, фанерном производстве, при сортировке пиловочных бревен, фанерных кряжей и т.д.
В настоящее время нашли широкое распространение способы контроля геометрических размеров бревен и определения их внутреннего строения. К наиболее распространенным относятся методы лазерного сканирования поверхности пиловочных бревен, рентгенография и томография для определения их внутренней структуры (наличия сучков и других пороков). [Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1966 г. - 183 с., Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1987. - 120 с.]. Авторами были широко изучены методы неразрушающего контроля древесины и прогнозирование свойств пиломатериалов и готовых изделий при определении их внутреннего строения с использованием ионизирующих излучений, ультразвукового анализа и рентгенографии. Разработаны способы, позволяющие выполнять контроль плотности древесины и, таким образом, определять физико-механические свойства готовой продукции.
Эти известные способы оценки внутреннего строения пиловочных бревен направлены на выявление скрытых пороков древесины, таких как сучки, гнили, трещины и т.д. При помощи этих способов становится возможным определение местоположения пороков и их классификация, а также определение плотности исследуемых тел, т.е. указанные способы ориентированы на повышение сортности формируемых пиломатериалов за счет исключения из схемы раскроя бревна зон, включающих в себя пороки строения и формы древесины.
Недостатком указанных известных способов является то, что они не дают ориентации на улучшение технологии гидротермической обработки древесины, сушки пиломатериалов и шпона. Существенным недостатком использования известных способов является невозможность определения прироста древесины по длине и ширине ствола дерева путем замера ширины ранней и поздней зон древесины годичного слоя.
Известен также способ оценки внутреннего строения объекта, в т.ч. и пиловочных бревен, путем исследования внутренней структуры исследуемых объектов методом магнитно-резонансной томографии, направленный на выявление плотности различных зон исследуемого объекта [Патент РФ 2182703, опубл. 20.05.2002 - прототип].
Недостатком указанного известного способа является также то, что он не дает ориентации на улучшение технологии гидротермической обработки древесины, сушки пиломатериалов и шпона.
Техническая задача изобретения состоит в создании способа проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по такому показателю, который позволил бы повысить эффективность технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов.
Исследования заявителей показали, что в стволе дерева в достаточно широком диапазоне изменяется влажность, при этом диапазон составляет в среднем от 30 до 180%, поэтому фактически на этапах сортировки, раскроя и гидротермической обработки пиловочных бревен, кряжей и пиломатериалов обрабатывается материал с сильно отличающимися в его различных зонах показателями влажности, а следовательно, и физическими свойствами, что приводит к получению пиломатериалов, имеющих сильно отличающуюся влажность в различных их зонах (перепад по влажности по длине доски может составлять от 30 до 150%.). Получение и дальнейшее использование таких пиломатериалов снижает эффективность процесса гидротермической обработки древесины, при склеивании - увеличивает напряжение в клеевых соединениях, не обеспечивает сплошность формируемых клеевых соединений и равномерность распределения клея в их контактных слоях.
В этой связи при исследовании внутренней структуры пиловочных бревен заявителями выбран показатель распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен.
Исходя из анализа проведенных исследований, заявителями установлено, что влажность по ширине свежесрубленных стволов сосны и ели распределена следующим образом: влажность ядровой и спелодревесной древесины составляет 30-60%, а заболонной 60-180%, что связано с изменением функций клеток древесины по мере роста дерева: клетки заболони обладают проводящей функцией и обеспечивают движение влаги в древесине в отличие от клеток ядра и спелой древесины.
Техническая задача достигается тем, что в способе проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по выбранному параметру - исследование внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, при этом определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними, а раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы на основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму пиломатериалов, включающих обе зоны.
Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:
- исследование внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен;
- определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними;
- раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы на основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму пиломатериалов, включающих обе зоны.
Это позволит повысить эффективность технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений, содержащих указанные признаки.
Изобретение применимо и будет использоваться в отрасли в 2011-2012 гг.
На фиг.1-4 представлена иллюстрация результатов исследования предлагаемым способом с использованием магнитно-резонансной томографии.
На фиг.1 представлено графическое отображение распределения влажности в древесине ели и определение пороков древесины в виде сучков;
На фиг.2 представлено графическое отображение границы распределения влажности и внутренней структуры древесины сосны;
На фиг.3 представлено графическое отображение зон спелой и заболонной древесины.
При изготовлении пилопродукции с определенным направлением волокон древесины, а также для определения координат влажных зон и прироста древесины получаемые описываемым способом изображения целесообразно обрабатывать на рабочей станции для получения графического отображения структуры древесины.
На фиг.4 представлено графическое отображение зоны древесины с влажностью свыше 50-60% и строения древесины, 3D MPRAGE-ИП с постобработкой на рабочей станции Vitrea (слева древесина сосны, справа - ели).
На фиг.5 изображена схема технологической линии исследования пиловочных бревен перед распиловкой их на пиломатериалы.
Линия включает последовательно установленные и технологически связанные поперечный транспортер 1 для нерассортированных бревен, металлоискатель 2, карман 3 для отбраковки бревен, содержащих металлические включения, магнитно-резонансный томограф 4, совмещенный с управляющим блоком сбора и анализа информации, а также маркирующим устройством (при необходимости на линии может быть дополнительно установлен 3d сканер 5, позволяющий производить измерения бревен при отключении магнитно-резонансного томографа во время сортировки криволинейных бревен, балансов и бревен из вершинной части ствола). Участок сортировки бревен 6 содержит карманы для бревен, рассортированных, например, по диаметрам на две группы: на комлевые и вершинные. Для бревен, рассортированных по породам, имеются склады 7 и 8, разделенные на несколько секций для бревен, рассортированных по вершинному диаметру и рассортированных по диаметру внутренней зоны древесины, влажностью до 50-60%. После склада сырья 8 расположен приемный транспортер 9, устройство ориентации 10, накопитель 11, окорочный станок 12 и лесопильный цех 13.
Линия работает следующим образом.
Пиловочные бревна поступают на поперечный транспортер 1 для нерассортированных бревен, откуда по одному проходят через металлоискатель 2 для выявления и отбраковки в карман 3 бревен, имеющих металлические включения. Далее бревна, как правило, выпиленные из комлевой части бревна, поступают в магнитно-резонансный томограф 4, для определения зон древесины различной влажности, совмещенный с управляющим блоком сбора и анализа информации, а также маркирующим устройством, присваивающим бревнам штрихкод, местоположение на бревне которого, в свою очередь, фиксирует положение бревна в пространстве.
Сущность использования в данном случае метода магнитно-резонансной томографии состоит в способе определения зон в пиловочных бревнах с влажностью до и выше 60%, вследствие различных функций клеток ядра или спелой древесины и заболони, для селективного подхода к пиломатериалам при их последующей механической и гидротермической обработке.
Метод основан на измерении электромагнитного отклика атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности. Определение внутренней структуры и уровня влажности пиловочных бревен выполняется путем магнитно-резонансной томографии с применением импульсных последовательностей (ИП) на основе Т2- и 3D MPRAGE с выводом визуальной информации на экран компьютера.
Зоны древесины различной влажности на изображении внутренней структуры бревна на экране компьютера представляют собой четко разграниченные светлую и темную области исследуемого объекта, которые можно разделить поверхностью, координаты которой затем передаются на участок раскроя пиловочных бревен. Влажность древесины темной зоны не превышает 60%, светлой - находится выше 60%.
От способа по прототипу предлагаемый способ отличается тем, что при расшифровке сигналов спада свободной индукции происходит разделение пиловочных бревен на две зоны, характеризующие соответственно влажность древесины до и более 60%.
Метод осуществляли при следующих настройках магнитно-резонансного томографа:
- импульсная последовательно PD/T2;
- время повторения TR=72.0 мс;
- время эха ТЕ=9.0 мс;
- толщина среза 5 мм;
- параметры матрицы 256×142, фиг.1;
и
- импульсная последовательность 3D-MP-RAGE
- время повторения TR=12.0 мс;
- время эха ТЕ=5.0 мс,
- толщина среза 2 мм / -1;
- параметры матрицы 256×256, фиг.2.
По результатам определения границы разделения древесины на зоны представляется возможным осуществлять раскрой бревен, сводя к минимуму количество пиломатериалов, включающих обе зоны, что позволяет повысить эффективность процесса гидротермической обработки древесины. Использование таких пиломатериалов в процессах склеивания позволит снизить напряжения в клеевых соединениях за счет повышения формоустойчивости пиломатериалов, обеспечить сплошность формируемых клеевых соединений и равномерное распределение клея в их контактных слоях.
При необходимости на линии может быть установлен 3d сканер 5, позволяющий производить измерения бревен при отключении магнитно-резонансного томографа 4 во время сортировки криволинейных бревен, балансов и бревен из вершинной части ствола. Бревна могут рассортировываться по диаметрам на две группы, например комлевые и вершинные в карманах 6. После сортировки бревна поступают на склады рассортированного по породам сырья 7 и 8, которые разделены на две или более секций для бревен, рассортированных по вершинному диаметру и рассортированных по диаметру внутренней зоны древесины, влажностью до 50-60%. Со склада сырья по приемному транспортеру 9 перед лесопильным цехом 13, проходя через устройство ориентации 10, бревна перемещаются в накопитель 11 перед окорочным станком 12 и поступают в лесопильный цех 13, где перед раскроем происходит их ориентация в соответствии с меткой штрихкода об их внутреннем строении, для получения пиломатериалов с равномерно распределенными по сечению физико-механическими характеристиками.
Таким образом, изобретение позволило создать способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, который обеспечил повышение эффективности технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов.
Claims (1)
- Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен, включающий метод магнитно-резонансной томографии, по выбранному параметру, отличающийся тем, что исследования внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, при этом определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними, а раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы па основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму количества пиломатериалов, включающих обе зоны.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149590/28A RU2482468C1 (ru) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149590/28A RU2482468C1 (ru) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2482468C1 true RU2482468C1 (ru) | 2013-05-20 |
Family
ID=48789968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011149590/28A RU2482468C1 (ru) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2482468C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742540C1 (ru) * | 2020-08-24 | 2021-02-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический универитет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Способ проведения исследования клеевых соединений многослойной втулки несущего винта вертолета |
| WO2022263727A1 (en) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy | Nmr method and system for measuring a characteristic of veneer |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1413432A1 (ru) * | 1987-01-19 | 1988-07-30 | Воронежский лесотехнический институт | Устройство дл измерени объема и плотности длинномерных лесоматериалов |
| US5105453A (en) * | 1990-11-28 | 1992-04-14 | Hanrahan Robert C | Wood pole decay detector |
| US6151379A (en) * | 1996-03-21 | 2000-11-21 | Kullenberg; Ragnar | Method and device for measuring density |
| RU2282849C1 (ru) * | 2005-02-07 | 2006-08-27 | Марийский государственный технический университет | Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов |
| US7769131B2 (en) * | 2005-03-07 | 2010-08-03 | Institute Of Geological And Nuclear Sciences | Estimating strengths of wooden supports |
-
2011
- 2011-12-07 RU RU2011149590/28A patent/RU2482468C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1413432A1 (ru) * | 1987-01-19 | 1988-07-30 | Воронежский лесотехнический институт | Устройство дл измерени объема и плотности длинномерных лесоматериалов |
| US5105453A (en) * | 1990-11-28 | 1992-04-14 | Hanrahan Robert C | Wood pole decay detector |
| US6151379A (en) * | 1996-03-21 | 2000-11-21 | Kullenberg; Ragnar | Method and device for measuring density |
| RU2182703C2 (ru) * | 1996-03-21 | 2002-05-20 | Рагнар КУЛЛЕНБЕРГ | Устройство и способ измерения плотности |
| RU2282849C1 (ru) * | 2005-02-07 | 2006-08-27 | Марийский государственный технический университет | Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов |
| US7769131B2 (en) * | 2005-03-07 | 2010-08-03 | Institute Of Geological And Nuclear Sciences | Estimating strengths of wooden supports |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2742540C1 (ru) * | 2020-08-24 | 2021-02-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический универитет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Способ проведения исследования клеевых соединений многослойной втулки несущего винта вертолета |
| WO2022263727A1 (en) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy | Nmr method and system for measuring a characteristic of veneer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI63835B (fi) | Foerfarande foer identifiering av ett virkes ytegenskaper | |
| Dickson et al. | Segregation of Eucalyptus dunnii logs using acoustics | |
| US6305224B1 (en) | Method for determining warp potential in wood | |
| JP2011017565A (ja) | 木材の光学式品質評価方法 | |
| US6756789B1 (en) | Method for imaging logs or stems and apparatus | |
| AU2005201049B2 (en) | Methods for quantitatively determining lengthwise shrinkage in wood products | |
| US6308571B1 (en) | Method for determining crook potential in wood | |
| US6151379A (en) | Method and device for measuring density | |
| Zhang et al. | Experimental investigation of stress wave propagation in standing trees | |
| Ehrhart et al. | A non-contact method for the determination of fibre direction of European beech wood (Fagus sylvatica L.) | |
| Chubinskii et al. | Physical nondestructive methods for the testing and evaluation of the structure of wood-based materials | |
| Kılıç | Effects of machining methods on the surface roughness values of Pinus nigra Arnold wood | |
| US6293152B1 (en) | Method for determining twist potential in wood | |
| RU2482468C1 (ru) | Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен | |
| Krajnc et al. | The use of ultrasound velocity and damping for the detection of internal structural defects in standing trees of European beech and Norway spruce | |
| Madhoushi et al. | Relationship between the dynamic and static modulus of elasticity in standing trees and sawn lumbers of Paulownia fortune planted in Iran | |
| Sandberg et al. | Process control and grading in primary wood processing | |
| Tomppo | Novel applications of electrical impedance and ultrasound methods for wood quality assessment | |
| Watanabe et al. | Detection of wet-pockets on the surface of Tsuga heterophylla (Raf.) Sarg. by near infrared (NIR) spectroscopy | |
| RU2449265C1 (ru) | Способ и устройство определения плотности древесины | |
| FI125727B (fi) | Menetelmä ja laitteisto sahatavarakappaleen ominaisuuksien määrittämiseksi | |
| Yang et al. | Rapid detection of knot defects on wood surface by near infrared spectroscopy coupled with partial least squares discriminant analysis | |
| Schafer | Ultrasound for defect detection and grading in wood and lumber | |
| Collins et al. | Grain angle determination of silver birch by laser light scattering and tensile fracturing | |
| Brännström et al. | Predicting the strength of sawn wood by tracheid laser scattering |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131208 |