RU2786242C1 - Timber processing method and felling machine for its implementation - Google Patents
Timber processing method and felling machine for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786242C1 RU2786242C1 RU2022105956A RU2022105956A RU2786242C1 RU 2786242 C1 RU2786242 C1 RU 2786242C1 RU 2022105956 A RU2022105956 A RU 2022105956A RU 2022105956 A RU2022105956 A RU 2022105956A RU 2786242 C1 RU2786242 C1 RU 2786242C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- felling
- tree
- bucking
- trunk
- head
- Prior art date
Links
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title description 2
- 206010049979 Airway complication of anaesthesia Diseases 0.000 claims abstract description 47
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 241000894007 species Species 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 238000010192 crystallographic characterization Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241000219495 Betulaceae Species 0.000 description 1
- 241001124569 Lycaenidae Species 0.000 description 1
- 240000001307 Myosotis scorpioides Species 0.000 description 1
- 241000826860 Trapezium Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 235000018185 birch Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 birch Nutrition 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001537 neural Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
[01] Область техники[01] Field of technology
[02] Группа изобретений относится к лесной промышленности, а именно к способам и машинам для обработки лесоматериала, и может использоваться при лесозаготовительных работах.[02] The group of inventions relates to the forestry industry, namely to methods and machines for processing timber, and can be used in logging operations.
[03] Уровень техники[03] State of the art
[04] Традиционные методы обработки лесоматериала, предусматривают механизированную валку дерева, удаление сучьев и раскряжевку ствола на сортименты в виде бревен заданной длины. Работы осуществляют в лесосеке при помощи колесных и гусеничных валочных машин (валочно-раскряжевочных машин, харвестеров). Указанные машины оснащены манипуляторами с валочно-раскряжевочными (или валочно-сучкорезно-раскряжевочными) головками.[04] Traditional timber processing methods involve mechanized tree felling, delimbing and bucking the trunk into cut-to-length logs. The work is carried out in the cutting area with the help of wheeled and caterpillar felling machines (felling and bucking machines, harvesters). These machines are equipped with manipulators with felling and bucking (or felling and delimbing and bucking) heads.
[05] Раскряжевка стволов на сортименты (бревна определенного размера, освобожденные от сучьев) реализуется автоматически, согласно технологической карте лесозаготовки. При этом измерительная система, находящаяся в машине, получает информацию о длине и диаметре дерева от измерительных датчиков, находящихся в валочно-раскряжевочной головке. Как правило, диаметр ствола определяется с помощью датчиков, встроенных в сучкорезные ножи и контактирующих с бревном. Длину ствола определяют посредством датчика в мерном колесе головки, которое движется по бревну в момент его очистки от сучьев. Совокупность этих данных позволяет измерительной системе автоматически раскряжевывать ствол согласно технологической карте.[05] Bucking of trunks into assortments (logs of a certain size, freed from branches) is carried out automatically, according to the logging flow chart. At the same time, the measuring system located in the machine receives information about the length and diameter of the tree from the measuring sensors located in the felling and crosscutting head. As a rule, the diameter of the trunk is determined using sensors built into the delimbing knives and in contact with the log. The length of the trunk is determined by means of a sensor in the measuring wheel of the head, which moves along the log at the time of its delimbing. The combination of these data allows the measuring system to automatically cross-cut the trunk according to the technological map.
[06] В такой технологической цепочке часть действий лесозаготовительная машина делает автоматически, а часть действий выполняет оператор. Оператор должен визуально оценить характеристики дерева, выбрать дерево для валки, направление валки, осуществить захват, спиливание, съем с пня и присвоить стволу породу дерева. Раскряжевка на сортименты происходит автоматически при помощи программы и ценовой матрицы, составленной по технологической карте делянки. Также машина самостоятельно ведет подсчет объема продукции - кубатуры по сортиментам.[06] In such a technological chain, the logging machine performs part of the actions automatically, and the operator performs part of the actions. The operator must visually evaluate the characteristics of the tree, select the tree to be felled, the direction of felling, grab, cut, remove from the stump and assign the tree species to the trunk. Cross-cutting into assortments occurs automatically with the help of a program and a price matrix compiled according to the technological map of the plot. Also, the machine independently calculates the volume of products - cubic meters by assortment.
[07] Общие недостатки такого метода состоят в том, что измерения параметров дерева происходят только после его валки во время обработки ствола. Если на заданной программой длине диаметр бревна будет меньше требуемого, то валочная головка вынуждена будет остановиться и вернуться назад для нового замера сортимента меньшей длины. Это техническое несовершенство особенно заметно на выборочных рубках и рубках ухода. На таких делянках оператор сам выбирает дерево, подлежащее валке. Это дерево должно соответствовать параметрам технологической карты делянки. Нужная же информация о дереве (его длина, диаметр, конусность) появляется у оператора только после того, как он его спилит. И если из него не получаются нужные сортименты - его перепиливают на порубочные остатки и оставляют на делянке.[07] The general disadvantages of this method are that the measurements of the parameters of the tree occur only after it has been felled during the processing of the trunk. If at the length specified by the program the diameter of the log is less than the required one, then the felling head will have to stop and go back for a new measurement of a shorter length assortment. This technical imperfection is especially noticeable in selective felling and thinning. In such plots, the operator himself chooses the tree to be felled. This tree must correspond to the parameters of the technological map of the plot. The necessary information about the tree (its length, diameter, taper) appears to the operator only after he cuts it. And if the necessary assortments are not obtained from it, it is sawn into logging residues and left on the plot.
[08] Кроме того, точность контактного способа обмера древесины сильно зависит от износа валочной головки, сезона заготовки и степени загрязнения ствола (снег, грязь, лед). Для соответствия размеров сортиментов по кубатуре в 8-9% и длине 3-5 см валочно-раскряжевочную головку необходимо ежедневно калибровать, обмеряя только что раскряжеванные сортименты, сравнивая фактический размер с размером в компьютерной системе машины.[08] In addition, the accuracy of the contact method of measuring wood is highly dependent on the wear of the felling head, the season of harvesting and the degree of contamination of the trunk (snow, mud, ice). To match the size of the assortments by cubature of 8-9% and length of 3-5 cm, the feller-cutting head must be calibrated daily by measuring the freshly cut assortments, comparing the actual size with the size in the computer system of the machine.
[09] Таким образом, существует необходимость обмера лесоматериала с использованием бесконтактных измерительных средств.[09] Thus, there is a need to measure timber using non-contact measuring tools.
[010] Из уровня техники известен способ обработки лесоматериала, в котором обмер осуществляют с помощью комбинации лазерного измерительного устройства и контактных датчиков (см. патент РФ RU 2653111, 05.06.2014). Для обработки лесоматериала производят захват бревна валочно-раскряжевочной головкой, определяют его размеры с помощью датчиков, встроенных в головку, и дополнительно контролируют данные измерений с помощью лазерного измерительного устройства. Для этого направляют измерительное сигнальное поле, образованное одним или более измерительными лучами и записывают облако точек, созданное посредством измерительного сигнального поля. Подлежащие идентификации части бревна определяют из этого облака точек, и подлежащий измерению параметр определяют и формируют из информационного содержания облака точек. Полученный результат направляется в измерительную систему машины для обработки лесоматериала для дальнейшего использования.[010] From the prior art, a method for processing timber is known, in which measurement is carried out using a combination of a laser measuring device and contact sensors (see RF patent RU 2653111, 06/05/2014). To process timber, a log is captured by a felling and bucking head, its dimensions are determined using sensors built into the head, and the measurement data is additionally controlled using a laser measuring device. To do this, a measuring signal field formed by one or more measuring beams is directed and a point cloud created by means of the measuring signal field is recorded. The parts of the log to be identified are determined from this point cloud, and the parameter to be measured is determined and generated from the information content of the point cloud. The result obtained is sent to the measuring system of the timber processing machine for further use.
[011] Таким образом, используемая в аналоге бесконтактная система измерения, размещенная на лесозаготовительной машине, лишь дополняет и корректирует механическую систему измерений, размещенную в валочной головке. Более того, система работает лишь с готовым стволом, то есть со сваленным деревом, ведя отсчет от его комля.[011] Thus, the non-contact measurement system used in the analog, located on the logging machine, only complements and corrects the mechanical measurement system, located in the felling head. Moreover, the system works only with a finished trunk, that is, with a felled tree, counting from its butt.
[012] Наиболее близким аналогом изобретения является способ обработки лесоматериала и валочная машина для его реализации, раскрытые в публикации международной заявки WO 2006126952, 30.11.2006 (далее - Д1). Валочная машина, включает манипулятор с валочно-раскряжевочной головкой, а также бесконтактную систему измерений, имеющую блок камер, которые связаны с лазерными источниками, создающими лазерную точку или лазерную линию на части ствола. Способ обработки лесоматериала предусматривает захват и валку дерева, а также очистку от сучьев и раскряжевку ствола на сортименты. При этом в процессе обработки ствола определяется длина, диаметр, овальность и продольная кривизна ствола поваленного дерева. Указанные данные позволяют более точно классифицировать произведенные бревна или определить цену продажи сортимента.[012] The closest analogue of the invention is a method for processing timber and a felling machine for its implementation, disclosed in the publication of international application WO 2006126952, 11/30/2006 (hereinafter - D1). The felling machine includes a manipulator with a felling and bucking head, as well as a non-contact measurement system with a block of cameras that are connected to laser sources that create a laser dot or a laser line on a part of the trunk. The timber processing method provides for the capture and felling of a tree, as well as delimbing and bucking the trunk into assortments. At the same time, in the process of processing the trunk, the length, diameter, ovality and longitudinal curvature of the trunk of a fallen tree are determined. The specified data allow to more accurately classify the produced logs or determine the selling price of the assortment.
[013] К недостаткам аналога относятся узкие функциональные возможности по использованию бесконтактной системы. Так система определяет параметры ствола уже после валки дерева, что не дает возможности спрогнозировать характеристики ствола и рационально провести раскряжевку на сортименты. Кроме того, данные измерений используются лишь для последующего учета сортимента, но не облегчают работу оператору и не автоматизируют процесс обработки. Кроме того, бесконтактный обмер материала с проецированием лазерных точек или линий не обладает достаточной точностью.[013] The disadvantages of the analog include narrow functionality for using a contactless system. So the system determines the parameters of the trunk after felling the tree, which does not make it possible to predict the characteristics of the trunk and rationally carry out bucking into assortments. In addition, the measurement data is used only for the subsequent accounting of the assortment, but does not facilitate the work of the operator and does not automate the processing process. In addition, non-contact material measurement with the projection of laser dots or lines does not have sufficient accuracy.
[014] Таким образом, техническими проблемами, на решение которых направлена группа изобретений, является низкий уровень автоматизации лесозаготовительных работ и точность бесконтактных измерений.[014] Thus, the technical problems to be solved by the group of inventions are the low level of automation of logging operations and the accuracy of non-contact measurements.
[015] Раскрытие сущности изобретения[015] Disclosure of the Invention
[016] Техническим результатом группы изобретений является повышение уровня автоматизации лесозаготовительных работ с помощью валочной машины, повышение точности определения характеристик лесоматериала, исключение необходимости калибровки валочной головки, увеличение выработки машины и снижение времени простоя.[016] The technical result of the group of inventions is to increase the level of automation of logging operations using a felling machine, increase the accuracy of determining the characteristics of timber, eliminate the need to calibrate the felling head, increase the output of the machine and reduce downtime.
[017] Указанный технический результат достигается в способе обработки лесоматериала с использованием валочной машины, содержащей манипулятор с валочно-раскряжевочной головкой и бесконтактную систему измерений, снабженную по меньшей мере двумя видеокамерами с лазерными дальномерами и блоком обработки данных.[017] The specified technical result is achieved in a method for processing timber using a felling machine containing a manipulator with a felling head and a non-contact measurement system equipped with at least two video cameras with laser rangefinders and a data processing unit.
При этом способ включает следующие операции: сканирование с помощью бесконтактной системы измерений стоящих на корню деревьев, находящихся в зоне валочно-раскряжевочной головки и определение прогнозных параметров каждого дерева, включающих геометрические размеры, породу, тип и количество сортиментов, - выбор дерева для валки на основании результатов сканирования; захват и валку дерева с помощью валочно-раскряжевочной головки; очистку ствола от сучьев и его раскряжевку на сортименты при протяжке ствола через валочно-раскряжевочную головку под контролем бесконтактной системы измерения, которая определяет фактический диаметр среза ствола и отмеряет длину отрезка ствола с учетом прогнозных параметров дерева, задавая длину сортимента.The method includes the following operations: scanning, using a non-contact measurement system, standing trees in the area of the felling and bucking head and determining the predictive parameters of each tree, including geometric dimensions, species, type and number of assortments, - selecting a tree for felling based on scan results; capture and felling of a tree with the help of a felling and bucking head; delimbing the trunk and bucking it into assortments while pulling the trunk through the felling and bucking head under the control of a non-contact measurement system that determines the actual diameter of the trunk cut and measures the length of the trunk section, taking into account the predictive parameters of the tree, setting the length of the assortment.
[018] Согласно частным вариантам реализации способа:[018] According to particular embodiments of the method:
[019] - сканирование предусматривает получение множества изображений деревьев с видеокамер с разных ракурсов и их обработку блоком обработки данных с построением цифровой модели каждого дерева на основе трапеции, характеризующей продольный срез дерева;[019] - scanning involves obtaining a plurality of images of trees from video cameras from different angles and processing them by a data processing unit with the construction of a digital model of each tree based on a trapezoid characterizing the longitudinal cut of the tree;
[020] - породу дерева определяют блоком обработки данных с помощью алгоритма машинного обучения путем сравнения изображений из базы данных с полученными с видеокамер изображениями;[020] - the tree species is determined by the data processing unit using a machine learning algorithm by comparing images from the database with images received from video cameras;
[021] - тип и количество сортиментов определяют блоком обработки данных на основании цифровой модели дерева и данных о его породе, причем с учетом типа и количества сортиментов дополнительно определяют прогнозную стоимость дерева на основании заданной ценовой матрицы;[021] - the type and number of assortments are determined by the data processing unit based on the digital model of the tree and data on its species, and taking into account the type and number of assortments, the forecast cost of the tree is additionally determined based on the specified price matrix;
[022] - прогнозные данные для каждого дерева выводят на экран оператора валочной машины для выбора дерева, подлежащего валке.[022] - Forecast data for each tree is displayed to the feller operator to select the tree to be felled.
[023] - в процессе раскряжевки блок обработки данных получает с видеокамер множество изображений ствола, выходящего из валочно-раскряжевочной головки, а длину отрезка ствола блок обработки данных задает на основании цифровой модели дерева путем измерения расстояния от среза до контрольной точки валочно-раскряжевочной головки.[023] - in the process of bucking, the data processing unit receives from video cameras a lot of images of the trunk coming out of the felling and bucking head, and the length of the trunk section is set by the data processing unit based on a digital tree model by measuring the distance from the cut to the control point of the felling and bucking head.
[024] Технический результат также достигается в конструкции валочной машины, которая содержит манипулятор с валочно-раскряжевочной головкой и бесконтактную систему измерений, снабженную по меньшей мере двумя видеокамерами с лазерными дальномерами и блоком обработки данных. Причем бесконтактная система измерений выполнена с возможностью: сканирования стоящих на корню деревьев, находящихся в зоне валочно-раскряжевочной головки, и определения перед валкой прогнозных параметров каждого дерева, включающих геометрические размеры, породу, тип и количество сортиментов; и определения в процессе раскряжевки фактического диаметра среза ствола и задания длины отрезка ствола в соответствии с длиной сортимента с учетом определенных прогнозных параметров дерева.[024] The technical result is also achieved in the design of the felling machine, which contains a manipulator with a felling head and a non-contact measurement system equipped with at least two video cameras with laser rangefinders and a data processing unit. Moreover, the non-contact measurement system is configured to: scan standing trees located in the area of the felling and bucking head, and determine the predictive parameters of each tree before felling, including geometric dimensions, species, type and number of assortments; and determining in the process of bucking the actual diameter of the trunk cut and setting the length of the trunk segment in accordance with the length of the assortment, taking into account certain predictive parameters of the tree.
[025] Согласно частным вариантам реализации машины:[025] According to particular embodiments of the machine:
[026] - бесконтактная система измерений выполнена с возможностью: получения с видеокамер множества изображений деревьев с разных ракурсов в процессе сканирования и их обработки блоком обработки данных с построением цифровой модели каждого дерева на основе трапеции, характеризующей продольный срез дерева и получения с видеокамер множество изображений ствола, выходящего из валочно-раскряжевочной головки в процессе раскряжевки, и задания длины отрезка ствола на основании цифровой модели дерева путем измерения расстояния от среза ствола до контрольной точки валочно-раскряжевочной головки,[026] - non-contact measurement system is made with the possibility of: obtaining from video cameras a plurality of images of trees from different angles in the process of scanning and processing them by a data processing unit with the construction of a digital model of each tree based on a trapezoid characterizing the longitudinal cut of the tree and obtaining from video cameras a plurality of images of the trunk , coming out of the felling and bucking head in the process of bucking, and setting the length of the stem section based on the digital tree model by measuring the distance from the cut of the trunk to the control point of the felling and bucking head,
[027] - валочно-раскряжевочная головка содержит вальцы протяжки, сучкорезные ножи, валочное звено и пильный механизм,[027] - felling and bucking head contains broach rollers, delimbing knives, felling link and saw mechanism,
[028] - видеокамеры с лазерными дальномерами установлены на кабине.[028] - video cameras with laser rangefinders are installed on the cockpit.
[029] В отличие от аналогов, в рассматриваемом изобретении бесконтактная система измерений с камерами и лазерными дальномерами реализует контроль параметров лесоматериала на всех этапах обработки, начиная с выбора дерева для валки без дополнительного использования контактных измерительных средств и с минимальным участием оператора. Это позволяет повысить точность измерения продукции при сортиментной лесозаготовке с одновременным увеличением ресурса измерительных приборов, повысить уровень автоматизации и облегчить работу оператору лесозаготовительной машины, который получает информацию о параметрах дерева, в том числе его ценности, до его валки.[029] Unlike analogues, in the invention under consideration, a non-contact measurement system with cameras and laser rangefinders implements control of timber parameters at all stages of processing, starting with the selection of a tree for felling without additional use of contact measuring tools and with minimal operator participation. This makes it possible to increase the accuracy of measuring products during cut-to-length logging with a simultaneous increase in the resource of measuring instruments, increase the level of automation and facilitate the work of the operator of the logging machine, who receives information about the parameters of the tree, including its value, before felling.
[030] Краткое описание чертежей[030] Brief Description of the Drawings
[031] Изобретение поясняется фигурой, где показана конструкция валочной машины.[031] The invention is illustrated by the figure, which shows the design of the felling machine.
[032] Конструктивные элементы обозначены на фигурах следующими позициями:[032] Structural elements are indicated in the figures by the following positions:
1 - валочная машина,1 - felling machine,
2 - ходовая часть,2 - running gear,
3 - кабина,3 - cabin,
4 - манипулятор,4 - manipulator,
5 - валочно-раскряжевочная головка,5 - felling and bucking head,
6 - вальцы протяжки,6 - broach rollers,
7 - сучкорезные ножи,7 - delimbing knives,
8 - валочное звено,8 - felling link,
9 - пильный механизм,9 - saw mechanism,
10 - видеокамеры с лазерными дальномерами,10 - video cameras with laser rangefinders,
11 - блок обработки данных.11 - data processing unit.
[033] Осуществление изобретения[033] the Implementation of the invention
[034] Рассматриваемая валочная машина (1) включает ходовую часть (2) (колеса или гусеницы), кабину (3) и манипулятор (4) (стрелу) с валочно-раскряжевочной головкой (5). Валочно-раскряжевочная головка (5) имеет вальцы протяжки (6), сучкорезные ножи (7), валочное звено (8) и пильный механизм (9). При этом в машине (1) также предусмотрена бесконтактная система измерения, включающая по меньшей мере две видеокамеры (10) с лазерными дальномерами, установленные на кабине (3), а также блок обработки данных (11). Блок (11) содержит программные и аппаратные компоненты, обеспечивающие расшифровку, хранение и обработку поступающих от видеокамер (10) данных, вывод сведений на экран (на фигуре не показан) в кабине (3) оператора и подачу команд автоматике системы управления валочной-раскряжевочной головкой (5).[034] The considered felling machine (1) includes a running gear (2) (wheels or tracks), a cab (3) and a manipulator (4) (boom) with a felling head (5). The felling and bucking head (5) has broach rollers (6), delimbing knives (7), a felling link (8) and a saw mechanism (9). At the same time, a non-contact measurement system is also provided in the machine (1), including at least two video cameras (10) with laser rangefinders installed on the cab (3), as well as a data processing unit (11). Block (11) contains software and hardware components that provide decoding, storage and processing of data coming from video cameras (10), displaying information on the screen (not shown in the figure) in the operator's cabin (3) and issuing commands to the automation of the felling and bucking head control system (five).
[035] Валочная машина работает следующим образом.[035] The felling machine operates as follows.
[036] Оператор, находясь в кабине (3) валочной машины (1), приступает к выбору группы (массива) деревьев подлежащих валке. Выбрав область работы, он начинает при помощи манипулятора (4) приближать валочно-раскряжевочную головку (5), приведя ее в положение «захват дерева», в котором вальцы протяжки (6) раскрыты, сучкорезные ножи (7) раскрыты, а валочное звено (8) поднято. При приведении валочно-раскряжевочной головки (5) в положение «захват дерева» бесконтактная система измерений активируется и производит сканирование стоящих в зоне досягаемости манипулятора (4) с головкой (5) деревьев, выводя данные на экран оператора. Данные включают в себя породу каждого дерева, его геометрические параметры (диаметр в области среза и длина), общий объем хлыста, вид и количество сортиментов, получаемых из дерева, и стоимость дерева.[036] The operator, being in the cabin (3) of the felling machine (1), proceeds to select a group (array) of trees to be felled. Having chosen the area of work, he starts using the manipulator (4) to bring the felling and bucking head (5) closer, bringing it to the “grab the tree” position, in which the broach rollers (6) are open, the delimbing knives (7) are open, and the felling link ( 8) raised. When the felling and bucking head (5) is brought to the “tree gripping” position, the non-contact measuring system is activated and scans the trees standing within the reach of the manipulator (4) with the head (5), displaying the data on the operator’s screen. The data includes the species of each tree, its geometric parameters (diameter at the cut and length), the total volume of the tree, the type and number of assortments obtained from the tree, and the cost of the tree.
[037] Для получения указанных сведений бесконтактная система измерения при помощи видеокамер (10) с дальномерами делает снимки стоящих на корню деревьев в зоне досягаемости манипулятора валочной машины. Зона сканирования может составлять, например, 90° по 45° в каждую сторону от продольной оси кабины на расстоянии до 10 м от кабины. Снимок каждой видеокамеры (10) после обработки в блоке (11) представляет собой плоскую фигуру в виде трапеции, высота которой определяет высоту дерева, а площадь соответствует площади продольного разреза дерева. Поскольку используется по меньшей мере две камеры (10) они передают сразу несколько снимков одного и того же дерева с разных ракурсов. При этом съемка области ведется непрерывно при движении машины (1) и за несколько секунд блок (11) получает для анализа несколько тысяч снимков одного дерева, сделанных с разного расстояния и под разными углами. Это практически исключает ошибку в определении сечения дерева и его породы. С разных углов снимки дополняют друг друга, и трапеция сечения дерева получается более точной.[037] To obtain this information, a non-contact measurement system using video cameras (10) with rangefinders takes pictures of trees standing on the vine in the reach of the feller manipulator. The scanning area can be, for example, 90° by 45° in each direction from the longitudinal axis of the cabin at a distance of up to 10 m from the cabin. The picture of each video camera (10) after processing in block (11) is a flat figure in the form of a trapezoid, the height of which determines the height of the tree, and the area corresponds to the area of the longitudinal section of the tree. Since at least two cameras (10) are used, they transmit several images of the same tree from different angles at once. In this case, the area is surveyed continuously while the machine (1) is moving, and in a few seconds, the block (11) receives for analysis several thousand images of one tree taken from different distances and at different angles. This practically eliminates the error in determining the cross section of a tree and its species. From different angles, the images complement each other, and the trapezium of the tree section is more accurate.
[038] На основании указанных изображений бесконтактная система измерений формирует цифровую модель каждого дерева, представляющую собой геометрическую фигуру - трапецию (продольный срез дерева, стоящего на корню), в которую параллельно основанию трапеции «встроен» отрезок равный расчетному диаметру среза дерева.[038] Based on these images, the non-contact measurement system generates a digital model of each tree, which is a geometric figure - a trapezoid (a longitudinal section of a tree standing on the root), in which a segment is “embedded” parallel to the base of the trapezoid equal to the estimated diameter of the tree cut.
[039] Породу дерева система распознает с помощью алгоритма машинного обучения путем сравнения снимков из базы данных со снимками дерева по принципу нейросети. Если при определении породы дерева, система совершила ошибку, оператор сам присваивает породу. В дальнейшем количество ошибок будет уменьшаться за счет машинного обучения.[039] The system recognizes the type of tree using a machine learning algorithm by comparing images from the database with images of the tree according to the principle of a neural network. If the system made a mistake when determining the tree species, the operator himself assigns the species. In the future, the number of errors will decrease due to machine learning.
[040] Для определения стоимости дерева в блоке (11) системы заводится ценовая матрица для каждого сортимента каждой породы дерева на определенной делянке, например:[040] To determine the cost of a tree in block (11) of the system, a price matrix is entered for each assortment of each tree species in a certain plot, for example:
[041] Порода дерева - береза, сортименты:[041] Type of wood - birch, assortments:
[042] - ФАНКРЯЖ, диаметр<40 см, длина 300 см - цена 6000 руб./м3, диаметр 25-40 см, длина 400 см - цена 5000 руб./м3 [042] - FANKRYAZH, diameter <40 cm, length 300 cm - price 6000 rubles/m 3 , diameter 25-40 cm, length 400 cm - price 5000 rubles/m 3
[043] - БАЛАНС ЭКСПОРТНЫЙ диаметр 15-25 см, длина 450 см цена 3000 руб./м3 [043] - EXPORT BALANCE diameter 15-25 cm, length 450 cm price 3000 rub./m 3
[044] - БАЛАНС диаметр 7-15 см, длина 350 см - цена 1500 руб./м3 [044] - BALANCE diameter 7-15 cm, length 350 cm - price 1500 rubles/m 3
[045] Предварительное определение стоимости дерева позволяет наиболее оптимально разделать ствол на сортименты и не нести убытки.[045] Preliminary determination of the cost of a tree allows you to most optimally cut the trunk into assortments and not incur losses.
[046] На этапе сканирования блок обработки данных (11) бесконтактной системы отсеивает деревья, не подлежащие валке, с учетом геометрических параметров (диаметра и т.д.) и породы. На основании данных о продольном сечении дерева и его породе, а также заданных параметров продукции (длины и диаметра сортиментов), блок (11) системы измерения выводит на экран оператора полезную кубатуру дерева и количество сортиментов, которые из него могут получиться. В результате на экране оператора появляется обработанное видеоизображение делянки в выбранном секторе с данными кубатуры и количеством сортиментов, привязанное к каждому дереву, которое подходит для валки. Если происходит выборочная рубка, то эта информация позволяет оператору дать максимальную выработку продукции, так как машина определяет объем дерева и его стоимость гораздо точнее.[046] At the scanning stage, the data processing unit (11) of the non-contact system screens out trees that are not subject to felling, taking into account geometric parameters (diameter, etc.) and species. Based on the data on the longitudinal section of the tree and its species, as well as the specified product parameters (length and diameter of the assortments), the block (11) of the measurement system displays the useful cubic capacity of the tree and the number of assortments that can be obtained from it. As a result, a processed video image of the plot in the selected sector appears on the operator's screen with cubic capacity data and the number of assortments, tied to each tree that is suitable for felling. If selective felling occurs, this information allows the operator to give the maximum output, since the machine determines the volume of the tree and its value much more accurately.
[047] Имея перед собой данные о нескольких деревьях в зоне сканирования бесконтактной системы, оператор выбирает наиболее подходящее с точки зрения цены и производственного задания, дерево и производит его валку.[047] Having in front of him data on several trees in the scanning area of the non-contact system, the operator selects the most suitable tree in terms of price and production task, and cuts it.
[048] После спила и валки дерева при наличии дефекта в комлевой части (расщепление, нарост, дефект сердцевины и т.д.) оператор может произвести «закомлевку» ствола путем отрезания поврежденной части на небольшой длине.[048] After sawing and felling a tree, if there is a defect in the butt part (splitting, build-up, core defect, etc.), the operator can make the trunk “loop” by cutting off the damaged part at a short length.
[049] Далее валочно-раскряжевочная головка (5) переводится оператором в положение раскряжевки: вальцы протяжки (6) закрыты и охватывают ствол, сучкорезные ножи (7) закрыты и охватывают ствол, пильный механизм (9) убран в корпус головки (5), срез спиленного дерева находится перпендикулярно оси валочной головки в зоне выхода пильной шины, валочное звено (8) находится в горизонтальном положении. Ствол дерева при этом располагается горизонтально или под углом, если вершинка не упала при валке и находится на других деревьях. В этом положении осуществляется очистка ствола от сучьев с помощью ножей (7) и раскряжевка пильным механизмом (9) на сортименты в автоматическом режиме. Очистка от сучьев и раскряжевка происходят на волоке перед колесами или гусеницами валочной машины (1). Обычно направление протяжки дерева близко к перпендикулярному к волоку (траектории движения машины).[049] Further, the felling and bucking head (5) is transferred by the operator to the bucking position: the broach rollers (6) are closed and cover the trunk, the delimbing knives (7) are closed and cover the trunk, the saw mechanism (9) is retracted into the head housing (5), the cut of the sawn tree is perpendicular to the axis of the felling head in the area of the saw bar exit, the felling link (8) is in a horizontal position. In this case, the tree trunk is located horizontally or at an angle, if the tip did not fall during felling and is located on other trees. In this position, the trunk is delimbed with the help of knives (7) and bucking by the saw mechanism (9) into assortments in automatic mode. Delimbing and bucking take place on the drag in front of the wheels or tracks of the felling machine (1). Usually the direction of tree pulling is close to perpendicular to the portage (trajectory of the machine).
[050] При протяжке бревна через валочно-раскряжевочную головку в процессе раскряжевки видеокамеры (10) делают снимки бревна, выходящего из головки (5) со стороны шины пильного механизма. При этом блок обработки (11) определяет длину отрезка бревна в виде расстояния между комлем бревна и контрольной точкой валочно-раскряжевочной головки. Кроме того, блок (11) определяет диаметры бревна: наибольший фактический диаметр исходя из полученных изображений по снимкам и наименьший теоретический диаметр на основе ранее построенной цифровой модели в виде трапеции и измеренной длины вышедшего отрезка. Таким образом, бесконтактная система понимает, с какого диаметра можно вести отсчет длины сортимента и его объема. При этом блок (11) дополнительно «встраивает» фактический (измеренный) диаметр бревна в ранее построенную цифровую модель ствола, корректируя данные полученные при предварительном сканировании. На основании полученных сведений блок (11) дает команду на остановку протяжки и отрез пильным механизмом нужного сортимента. Вся информация об измерениях выдается на экран оператору, который контролирует работу автоматики машины.[050] When pulling the log through the felling head in the process of bucking, the video cameras (10) take pictures of the log coming out of the head (5) from the side of the bar of the saw mechanism. In this case, the processing unit (11) determines the length of the log segment in the form of the distance between the butt of the log and the control point of the felling and bucking head. In addition, block (11) determines the log diameters: the largest actual diameter based on the obtained images from the images and the smallest theoretical diameter based on the previously built digital model in the form of a trapezoid and the measured length of the outgoing segment. Thus, the non-contact system understands from what diameter it is possible to count the length of the assortment and its volume. At the same time, block (11) additionally “embeds” the actual (measured) log diameter into the previously built digital trunk model, correcting the data obtained during preliminary scanning. Based on the information received, block (11) gives a command to stop the broach and cut off the required assortment with the saw mechanism. All information about the measurements is displayed on the screen to the operator, who controls the operation of the automation of the machine.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786242C1 true RU2786242C1 (en) | 2022-12-19 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126952A2 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Soervik Bengt | A tree harvester |
| RU2628587C2 (en) * | 2009-11-26 | 2017-08-21 | Понссе Ойй | Method and device for forestry machine control |
| RU2653111C2 (en) * | 2013-06-05 | 2018-05-07 | Понссе Ойй | Method for measuring timber and the relevant device |
| RU2747303C2 (en) * | 2018-04-09 | 2021-05-04 | Дир Энд Компани | System for controlling the working parameter of a harvester |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126952A2 (en) * | 2005-05-24 | 2006-11-30 | Soervik Bengt | A tree harvester |
| RU2628587C2 (en) * | 2009-11-26 | 2017-08-21 | Понссе Ойй | Method and device for forestry machine control |
| RU2653111C2 (en) * | 2013-06-05 | 2018-05-07 | Понссе Ойй | Method for measuring timber and the relevant device |
| RU2747303C2 (en) * | 2018-04-09 | 2021-05-04 | Дир Энд Компани | System for controlling the working parameter of a harvester |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2653111C2 (en) | Method for measuring timber and the relevant device | |
| JP4580100B2 (en) | Timber harvesting method and forest management system | |
| US10959377B2 (en) | Crop scanner | |
| US4941100A (en) | Automatic edger saw | |
| Brewer et al. | A comparison of two methods of data collection for modelling productivity of harvesters: manual time study and follow-up study using on-board-computer stem records | |
| US20220124990A1 (en) | Processing head for a forestry machine | |
| Strandgard et al. | Impact of slope on productivity of a self-levelling processor | |
| US4250935A (en) | Method and an apparatus for cross-cutting trees | |
| EP2059116B1 (en) | Method and arrangement for measuring timber piece | |
| RU2786242C1 (en) | Timber processing method and felling machine for its implementation | |
| Holzleitner et al. | Effect of prior tree marking, thinning method and topping diameter on harvester performance in a first thinning operation–a field experiment | |
| EP2990169A1 (en) | A timber-working device and method of operation | |
| US9400163B2 (en) | Method and apparatus for processing a length of material | |
| Marshall et al. | Evaluation of the economic impacts of length and diameter measurement error on mechanical harvesters and processors operating in pine stands | |
| US12082536B2 (en) | Method for measuring a tree trunk, and a harvester | |
| US20220065841A1 (en) | Method and system for characterizing undebarked wooden logs and computing optimal debarking parameters in real time | |
| FI130383B (en) | METHOD FOR CHECKING MEASUREMENT OF LOG TREATED WITH WOODWORKING EQUIPMENT, CORRESPONDING MEASUREMENT SYSTEM, FOREST MACHINE, COMPUTER SOFTWARE PRODUCT AND HARDWARE | |
| Marshall et al. | Economic evaluation of implementing improved stem scanning systems on mechanical harvesters/processors | |
| US20040074563A1 (en) | Method and system for optimizing log harvesting | |
| RU2343693C1 (en) | Short-length logging method and working member of machine meant for method realisation | |
| CA2817435C (en) | A method and apparatus for processing a length of material | |
| RU2572561C1 (en) | Method of bucking long logs | |
| WO2023161566A1 (en) | Method and system for operating a forest machine | |
| NZ608293B2 (en) | A method and apparatus for processing a length of material | |
| NZ608293A (en) | A method and apparatus for processing a length of material |