SE466420B - Foerfarande och anordning foer detektering av bark samt bestaemning av barkningsgrad paa ved eller i flis - Google Patents

Description

4e6 420 2' 10 15 20 25 30 40 erhållas. Alternativt har man uppmätt den sammanlagda ytan av kvarsittande bark pà en stock och jämfört den med stockens totala mantelyta. Dä dessa objektiva metoder är mycket arbets- krävande och kostsamma används de bara vid enstaka tillfällen, exempelvis vid garantiprovning av nya anläggningar eller vid speciella processtudier.

Genom SE-400 381 är ett sätt och en anordning för optisk detektering av felaktigheter i sàgat eller hyvlat virke kända.

Anordningen innefattar t.ex. en ljuskälla och ljusdetektor vilka är anordnade pá var sin sida av en ogenomskinlig skärm vilkens tjocklek är ungefär 2 mm. Ljusdetektorn matar en kom- parator vilken åstadkommer en utgàngssignal då ljus, som faller pä detektorn, producerar en elektrisk signal, som över- skrider en tröskelnivà. En felaktighet, sàsom exempelvis kvi- star, blàträ och vissa typer av röta, indikeras i beroende av intensiviteten hos det reflekterade ljuset. Denna anordning är endast användbar pä sägat eller hyvlat virke där ytan är sà jämn att den ogenomskinliga skärmen kan ansluta till ytan och där produktkraven medför relativt väldefinierade krav pa ytans optiska egenskaper vad gäller färg, ljushet, etc. Pà stockar eller i flis för massatillverkning varierar materialets ut- sträckningar snabbt och mycket. Även om skärmen med något medel skulle kunna fås att följa materialets yta så skulle färg och ljushet hos ved respektive bark variera betydligt, varför denna metod inte är tillräckligt exakt. Den är ej an- vändbar för detektering av barkningsgrad pà stockar eller i flis.

Genom SE-404 964 är en anordning för detektering av strålning fràn ett föremål för fastställande av avvikelser eller fel hos en yta av detsamma känd. Anordningen är avsedd för sortering av virke, t.ex. i form av rábräder, torkade bräder och plankor och avvikelser i form av barkrester detek- teras med intensiteten av reflekterat ljus. Av samma skäl som ovan är denna anordning ej användbar för detektering av bark- ningsgrad pà stockar eller i flis, där vedens och barkens ur- sprung och kondition samt ytans position, lutning, osv. vari- erar avsevärt.

Förfarandet och anordningen enligt uppfinningen löser de ovan nämnda problemen enligt patentkravets 1 respektive pa- tentkravets 10 kännetecknade del. Med förfarandet och anord- 10 15 20 25 30 35 40 3' 4sel42o ningen enligt uppfinningen erhåller man kontinuerlig detekte- ring av bark och bestämning av barkningsgrad pà ved eller i flis, varvid barkavskiljandet kan justeras till optimal bark- ningsgrad pá veden eller i flisen.

Det svåra vid detektering och mätning av barkningsgrad är att säkert skilja bark från ved. Normalt föreställer man sig ved som ljus och bark som mörk, men detta stämmer inte alltid eftersom ved också kan vara mörk eller färgad. Dessutom kan ved mörkna eller ändra färg som följd av lagring, röta och liknande. Stor del av veden för massatillverkning är lagrad under mycket varierande lagringstider. Innerbarken på exem- pelvis gran och en del andra träslag kan ocksà vara ljus, vilket även gäller björkens näver. Det är således ej tillför- litligt att utnyttja enbart materialets ljushet eller färg för att avgöra om ett betraktat objekt är bark eller ved.

I förfarandet och anordningen enligt uppfinningen ut- nyttjas olikheter i barkens respektive vedens optiska egen- skaper, för att såsom ljusspridning, ljusreflektion och ljusabsorption bestämma barkningsgrad på ved eller i flis. Ved är på grund av sina långa fibrer ett mera orienterat material än bark. När koncentrerat ljus träffar vedytan utbreder sig ljuset inne i vedmaterialet mycket mera i fibrernas och vedens längsriktning än i tvärriktningen. Man erhåller en långsträckt ljusbild. Denna effekt är generellt större för ved än för bark. Om ljus infaller mot ved respektive bark erhålles såle- des en ljusbild som för bark och ved har olika storlek och form.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare i form av utföringsexempel med hänvisning till de bifogade ritningarna, där: Fig. la och lb visar den erhållna ljusbilden för ved respektive bark.

Fig. 2 visar principen för justering av den detekterade ljusbildens storlek, vid avvikelse fràn nominellt fokuserings- avstånd.

Fig. 3 visar en sidovy, delvis i tvärsnitt, pa en ut- föringsform av anordningen enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar principen för en alternativ utföringsform av anordningen enligt föreliggande uppfinning.

Pig. 5 visar principen för en ytterligare alternativ 466 420 10 20 30 utföringsform av anordningen enligt uppfinningen.

Pig. 6 visar ett sätt att skilja bark och vedmaterialet från bakgrunden.

Fig. 7 visar ett annat sätt att skilja bark- och ved- materialet från bakgrunden.

I förfarandet och anordningen enligt uppfinningen riktas minst en koncentrerad ljusstràle mot ett material i form av ved eller flis, varvid en ljusbild erhålles på materialet.

Denna ljusblid har olika form och storlek i beroende av om ljusstrålen träffar ved eller bark. När ljusstrålen, t.ex. en laserstrále, träffar en ren träyta sprids ljuset i vedfibrerna på ett sådan sätt att en oval ljusbild kan iakttagas. Jämför fig. la. Om laserstràlen däremot träffar en barkyta sprids ljuset i en sådan liten omfattning att en ljusbild i form av en ljuspunkt med liten diameter kan iakttagas. Jämför figur lb. De i fig. la och lb använda hänvisningsbeteckningarna 10 och 12 anger en detekteringsanordning respektive en laser. De i fig. ia och lb visade ljusbilderna skildras såsom de detek- teras av detekteringsanordningen 16.

I fig. 3 visas en utföringsform av anordningen enligt föreliggande uppfinning. Anordningen innefattar en laser 12 vilken riktar en koncentrerad ljusstràle i form av en laser- stràle 14 mot ett mätobjekt 16 i form av en stock. Mätobjektet 16 kan även vara flis. Vid laserstrålens 14 träffpunkt 18 pà stocken 16 erhålles en ljusbild vars form och storlek beror på om laserstrålen 14 träffar ved eller bark.

(Jämför fig. 1a och lb). Ljusbildens form och storlek detekteras med en detektor- anordning 10 i form av en kamera, företrädesvis en CCD-kamera som har ett siktfält 24. Genom att använda en kamera kan man bestämma den tvådimensionella utsträckningen,storlek och form, hos den av kameran detekterade ljusbilden. Vid enklare til- lämpningar är det tillräckligt att bestämma ljusbildens area genom att räkna antalet bildelement hos kameran som detekterar en ljusnivå vilken är större än ett tröskelvärde. Både lasern 12 och kameran 10 är anordnade i varsitt skyddshus 22 för att erhålla skydd mot den miljö som råder vid tillverkning av trä- baserad pappersmassa. Båda skyddshusen 22 är monterade på var- sin vridbar platta (ej visade) så att vinkeln mellan lasern 12 och kameran 10 kan justeras. De vridbara plattorna är i sin tur skjutbara längs en monteringsbalk 26 varvid avståndet oo 18 15 20 25 30 35 40 5' 4e6l420 mellan lasern 12 och kameran 10 kan ändras. Hänvisningsbeteck- ningen 28 anger en elektronikenhet vilken innefattar ett be- handlingsorgan för utvärdering av den från kameran erhallna signalen. Mätobjeten 16 (här visade i form av en stock 16) transporteras kontinuerligt förbi mätomràdet i en transport- ränna 20 (vilken här visas i tvärsnitt) till buggen (där stockarna huggs till flis). Barkningsgraden bestämmes sedan av behandlingsorganet enligt sambandet antal mätningar liten líusbild totalt antal mätningar Denna ytmässiga angivelse av stockarnas barkningsgrad kan räknas om till volym eller viktmässig angivelse om stock- arnas diameter är känd, eller mäts, under antaganden om bark- ens tjocklek samt om vedens och barkens densitet.

I fig. 4 visas principen för en annan utföringsform av anordningen enligt föreliggande uppfinning, vilken anordning innefattar ett flertal pa en linje vinkelrätt mot mätobjektens 16 rörelseriktning anordnade lasrar 12. I övrigt innefattar anordningen de i fig. 3 visade enheterna. Lasrarna 12 behöver ej nödvändigtvis vara anordnade utmed en linje utan kan vara anordnade pa andra lämpliga sätt för att belysa materialet 1 olika positioner tvärs rörelseriktningen.

I fig. 5 visas principen för ytterligare en alternativ utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, vilken ut- föringsform innefattar en laser 12 och ett roterande prisma 30, vilket sveper den fran lasern 12 erhållna laserstrálen 14 över mätobjektets 16. En kamera 10 detekterar därvid den två- dimensionella utsträckningen hos den ljusbild som laserstràlon 14 åstadkommer pa mätobjektet 16. Fördelen med denna princip är att man kan erhålla ett större antal mätningar per mät- objekt och dessutom finns möjligheter att enligt kända för- faranden bestämma diametern hos mätobjektet. Som alternativ kan ett linsarrangemang användas sa att den t.ex. från en laser erhållna ljusstràlen ger en ljusbild pá mätobjektet i form av en linje, varvid man med en kamera styckvis bestämmer linjens bredd för att avgöra om bark eller ved belyses.

Storleken pa ljusbilden kan uppfattas olika beroende pa kamerans oförmåga att fokusera på alla avstånd. Jämför fig. 2.

Om detta medför en störning eller ej beror på kombinationen av avstånd till mätobjektet, mätomràdets djup och optikens pre- ul 466 420 10 15 20 38 standa. I det fall detta erbjuder svårigheter kan en justering ske. Innan barkningsgraden bestämmas kan i så fall ljusbildens faktiska utsträckningar bestämmas. Ljusbildens faktiska ut- sträckningar beräknas genom att kompensering göres för avvik- elsen d från kamerans fokusavstànd enligt sambandet: faktisk utsträckning= uppmätt utsträckning - f(d).

Vid normala krav pa noggrannhet kan i så fall följande app- roximation utnyttjas f(d)= k-dz.

I utföringsexemplet enligt figur 3 är ljuskälla och detektor anordnade så att avvikelsen d exempelvis kan beräknas ur var i kamerans betraktningfält den detekterade ljusbilden finns be- lägen. Jämför fig. 2. Hänvisningsbeteckningen 32 anger anord- ningens mätdjup. Kamerans fokusavstand ligger i detta fall nära nedre änden av mätdjupet. Mätdjupet 32 bestämmas av vinkeln mellan kameran 10 och lasern 12.

För förfarandet och anordningens funktion är det dess- utom nödvändigt att kunna skilja bark- och vedmaterialet från bakgrunden. Ett sätt att åstadkomma detta visas i fig. 6 där bakgrunden 34 placerats pà avstånd från de transportrullar 36 som i detta utföringsexempel transporterar mätobjektet 16.

Laserstràlen 14 i fig. 6 infaller med en sådan vinkel att en ljuspunkt pà bakgrunden 34 faller utanför det för kameran 10 observerbara omradet. _ I fig. 7 visas ett annat sätt att skilja bark- och ved- materialet fràn bakgrunden varvid kameran 10 och lasern 12 är sa inställda att endast ett litet skärpedjupsomráde 38 som är fokuserat pà bark- och vedmaterialet utnyttjas vid detekte- ringen.

Ytterligare ett sätt att lösa det ovan nämnnda problemet är att làta bakgrunden ha andra optiska egenskaper än bark och vedmaterialet.

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 40 7 4ee'42o PATENTKRAV

1. Förfarande för att på stockar och i flis kontinuer- ligt påvisa förkomst av bark hos ett material (16) och/eller bestämma materialets (16) barkningsgrad med hjälp av minst en mot materialets (16) yta riktad koncentrerad ljusstråle (14), som utför en relativ rörelse i förhållande till materialet (16), vilket förfarande k ä n n e t e c k n a s av att en av ljusstålen (14) på nämnda yta erhållen ljusbild detekteras med avseende på storlek och/eller form, terialets (16) beståndsdelar, som utgör kriteria på ma- varvid en långsträckt ljusbild erhålles när ljusstrålen (14) träffar en ren träyta på grund av ljusets spridning i vedfibrerna och en ljusbild i form av en ljuspunkt erhålles när ljusstrålen (14) träffar en barkyta eftersom ljuset sprids i en liten omfattning i bark, varefter de erhållna detekteringsvärdena utvärderas.

2. Förfarande enligt krav 1, vilket förfarande dessutom k ä n n e t e c k n a s av att linjär belysning användes var- vid den på materialet (16) erhållna ljusbildens bredd styckvis detekteras.

3. Förfarande enligt krav 1, vilket förfarande dessutom k ä n n e t e c k n a s av att ljusstrålen (14), t.ex. i form av en laserstråle, bringas att svepa över materialet (16) var- vid den pà materialet (16) erhållna ljusbildens tvådimensio- nella utsträckning detekteras.

4. Förfarande enligt krav 1, vilket förfarande dessutom k ä n n e t e c k n a s av att flera ljusstràlar (14) riktas mot materialets (16) yta varvid de på materialets (16) yta erhållna ljusbildernas tvådimensionella utsträckningar detek- teras.

5. Förfarande enligt krav 1-4, vilket förfarande dess- utom k ä n n e t e c k n a s av att ljusbildens faktiska utsträckning bestämmas genom att den detekterade ljusbildens utsträckning justeras i beroende av avståndet mellan en för nämnda detektering använd detekteringsanordning (10) och mate- rialet (16).

6. Förfarande enligt krav 5, vilket förfarande dessutom k ä n n_e t e c k n a s av att det ovan nämnda bestämmandet av ljusbildens faktiska utsträckning sker enligt sambandet: 10 15 20 25 30 35 40 466 420 faktisk utsträckning= detekterad utsträckning -f(d). där exempelvis följande approximation kan användas: f(d)= k-d2, varvid d är avvikelse fràn kamerans fokusavstánd.

7. Förfarande enligt krav 1-6, vilket förfarande dess- utom k ä n n e t e c k n a s av att materialet belyses under en sådan vinkel att observation av en ljusbild pà materialets (16) bakgrund (34) omöjliggörs.

8. Förfarande enligt krav 1-6, vilket förfarande dess- utom k ä n n e t e c k n a s av att materialet (16) och bak- grunden (34) har väsentligt skilda optiska egenskaper.

9. Förfarande enligt krav 1-8, vilket förfarande dess- utom k ä n n e t e c k n a s av att ljus i vàglängdsomràdet 600-1300 nm utnyttjas.

10. Anordning för att pà stockar eller i flis kontinuer- ligt påvisa förekomst av bark i ett material (16) och/eller bestämma materialets (16) barkningsgrad, vilken anordning in- nefattar ett organ (12), vilket åstadkommer en koncentrerad ljusstràle (14) mot materialets (16) yta, k ä n n e t e c k- n a d av att den dessutom innefattar en detekteringsanordning (10) som detekterar en av ljusstràlen (14) pà nämnda yta er- hàllen ljusbild med avseende pà storlek och/eller form, som utgör kriteria på materialets (16) beståndsdelar, varvid en langsträckt ljusbild erhålles när ljusstràlen (14) träffar en ren träyta pà grund av ljusets spridning i vedfibrerna och en ljusbild i form av en ljuspunkt erhålles när ljusstralen (14) träffar en barkyta eftersom ljuset sprids i en liten omfatt- fattning i bark, och ett med detekteringsanordningen (10) samverkande behandlingsorgan vilket utvärderar de erhållna detekteringsvärdena.

11. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att organet (12) vilket åstadkommer den koncentrerade ljus- stràlen (14) är en laser (12).

12. Anordning enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d av att ljus i vàglangdsomràdet 600-1300 nm utnyttjas.

13. Anordning enligt krav 10-12, k ä n n e t e c k n a d av att detekteringsanordningen (10) är en kamera (10), t.ex. en CCD-kamera.

14. Anordning enligt krav 10-13, k ä n n e t e c k n a d av att en anordning, t.ex. roterande prisma (30) sveper den koncentrerade ljusstràlen (14) över materialet (16), varvid 10 15 20 Q 4660420 utsträckningen av den ljusbild som åstadkommas pà materialet (16) bestämmes med detekteringsanordningen (10).

15. Anordning enligt krav 10-13, k ä n n e t e c k- n a d av att en anordning, t.ex. linjeoptik, påverkar den koncentrerade ljusstràlen (14) så att den pà materialet (16) àstadkomna ljusbilden har formen av en linje, vars bredd styckvis bestämmas med detekteringsanordningsn (10).

16. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en eller flera ljuskällor (12) vilka åstadkommer ett flertal koncentrerade ljusbilder pà materia~ let (16), varvid detekteringsanordningen (10) bestämmer ljus- bildernas utsträckning.

17. Anordning enligt krav 10-16, k ä n n e t e c k n a d av att behandlingsorganet bestämmer ljusbildens faktiska ut- sträckning genom den detekterade ljusbildens utsträckning jus- teras i beroende av avstàndet mellan detekteringsanordningen (10) och materialet (16) enligt sambandet: faktisk utsträckning= detekterad utsträckning - f(d). där exempelvis följande approximation kan användas: f(d)= k~d2, varvid d är avvikelsen fràn kamerans fokusavstànd.