У гонцы дасягненняў сусветныя гіганты даследчага корпуса ў прамым сэнсе сталі актыўна нарошчваць падмурак навукова-практычных выпрабаванняў у сферы раскрою піламатэрыялаў. І цяга да рэзананснай кантрасце навуковага суперніцтва мела сур'ёзны эканамічны падтэкст. Усвядомлены цікавасць у лясную індустрыю прыйшоў яшчэ ў канцы 1960-х, калі шведская фірма «Халера» спраектавала стужачнапільнае струмень. З тых часоў аптымізацыя раскрою бярвення здабыла сучаснае аблічча, але нават ён не з'яўляецца канчатковым прадуктам тэхнічнай дасканаласці. Пошук новых рашэнняў працягваецца ...
Эра вырашэння праблем з аптымізацыяй працэсаў раскрою пачалася ў Швецыі з праектавання і стварэння ў двухпавярховым лесапільным цэху лініі па раскрою. На першым паверсе размясціліся акорачны станкі, соседствуя з рэнтгенаўскай і тэлевізійнай ўстаноўкамі. Дзякуючы якім ужо тады аператар мог візуальна вызначыць якасць якая падлягае распілоўцы драўніны. А вынікі аўтаматычнага вымярэння геаметрычных параметраў адмысловымі электроннымі прыборамі паступалі для апрацоўкі ў ЭВМ, дзе адбывалася ацэнка вынікаў, і вызначаўся аптымальны варыянт распілоўкі. Сама лінія ўяўляла зь сябе дзевяць стужачнапільнае агрэгатаў. Восем з іх ўсталявалі парамі сіметрычна ўздоўж які падае канвеера, а дзевяты знаходзіўся на восі апошняга. На лініі падлягалі выпиловке толькі необрезные дошкі пэўных сорторазмеров. Існаваў і варыянт распілоўвання з брусовкой, у якім на першым праходзе размяшчаўся здвоены стужачнапільнае агрэгат, а на другім праходзе - здвоены стужачнапільнае агрэгат для распілоўкі двухкантных брусаў і далей - убудаваны стужачнапільнае агрэгат для распілоўкі четырёхкантных брусоў. Першыя тэхнічныя пратэкцыі сталі прабацькамі сучасных сканараў, і прайшлі дзясяткі гадоў, перш чым навука прапанавала больш эфектыўныя інструменты эканамічна выгаднага распілоўвання драўніны.
Фота: weinig.com
Эпоха лазера і тамаграфіі
Сваю лепту ў распрацоўку аўтаматызаванай тэхналогіі раскрою драўніны ўнеслі і ЗША ў пачатку 1980-х, калі прадставілі сістэму АР. З з'яўленнем ЭВМ тэхнічныя магчымасці дрэваапрацоўчай галіны ўзраслі ў разы, а працэс рэзання і раскрою стаў цалкам падкантрольным ў адпаведнасці з абранай праграмай. Пры гэтым кожнае бервяно падвяргалі агляду з дапамогай фатон-тамаграфіі, якая дазваляла ўсталяваць ўнутранае будова бярвёны і выявіць схаваныя дэфекты, пазначыць стан асяродку, памеры і размяшчэнне сучкоў, нахіл валокнаў і іншае. Дзякуючы серыі тамаграма спецыялісты фармавалі поўнае трохмерны малюнак бярвёны і бачылі сапраўдную карціну якасці драўніны. Лічыцца, што выкарыстанне дадзеных тэхналогій апраўдана, бо выхад піламатэрыялаў ўзрастае прыкладна на 15%, ды і лазерная сістэма рэзання драўніны дазваляе зэканоміць, нягледзячы на яе вялікую вартасць. Вядома, цяпер існуюць і ўстаноўкі для сартавання піламатэрыялаў па трываласці на падставе залежнасці трываласці ад шчыльнасці драўніны, але да іх не пранікліся асаблівым даверам перапрацоўшчыкі, так як яны паказалі параўнальна нізкую дакладнасць вымярэння.
У прынцыпе развіццё аўтаматызацыі працэсаў вызначэння якасці драўніны адбывалася па двух напрамках. З аднаго боку, вялася праца па прагназаванні якасці на пачатковым этапе тэхналагічнага працэсу, калі ажыццяўляўся раскрой пиловочных бярвення. А другі этап уключаў у сябе прагназаванне якасці на стадыі канчатковых аперацый, калі вызначаліся параметры трываласці піламатэрыялаў. Часцяком выкарыстоўвалі метад сілавога выгібу, дзе аналізавалі рэакцыю піламатэрыялу на пэўную велічыню прагіну і пры пэўнай выгінайце сіле. Пры гэтым сілавая сартаванне піламатэрыялу грунтавалася на вызначэнні модуля пругкасці і іншых паказчыкаў, якія раскрываюць механічныя ўласцівасці драўніны. З пункту гледжання фізікі была даказаная карэляцыйныя сувязь паміж калянасцю і трываласцю канструкцыйных піламатэрыялаў, што дазволіла выкарыстоўваць навуковыя абгрунтаванні для выяўлення дэфектаў драўніны без разбурэння доследнага сыравіны. Згодна з замежным даследаваннях, улік нарматыўных супраціваў дошак падвышаў дакладнасць разлікаў і зніжаў древесиноёмкость канструкцый у сярэднім на 18% пры праектаванні драўляных канструкцый.
На сённяшні дзень варыяцыі аптымізацыі раскрою пиловочных бярвення ў шматлікіх кампаніях ўключаюць у сябе лазернае сканавальнае прылада, з дапамогай якога вымераюць бягучы дыяметр, збягаючы, эллиптичность, крывулю і даўжыню бярвення, а таксама кампутар, які апрацоўвае дадзеную інфармацыю, з дапамогай якога вызначаюць аптымальныя схемы раскрою пиловочника па спецыяльных тэхналагічных праграмам. Пры гэтым раскрой пиловочника вырабляюць з дапамогай гнуткіх Паставах. Прыклад падобнага рашэння апісвае ў сваёй кнізе «лесапілавання ў XXI стагоддзі. Тэхналогія, абсталяванне, менеджмент »прафесар Р. Е. Калитеевский з Санкт-Пецярбургскай лесатэхнічнага акадэміі. Гаворка ідзе аб сістэме аптымізацыі распілоўкі бярвёнаў ангельскай фірмы «Локас», дзе працэс сфакусаваны на чатырох этапах. Першы, уключае ў сябе кантроль і ўлік аб'ёму распілоўкі. На другім этапе вырабляецца параўнанне прагнозу з распілоўкай пры ручным кіраванні. На працягу трэцяга этапа адбываецца навучанне станочнікаў, а на чацвёртым - параўноўваюць аптымізаваную распілоўку з ручной. Спецыялісты лічаць, што падобны падыход дазваляе павялічыць выхад піламатэрыялаў на 3,3%, але найбольшая выніковасць выкарыстання дадзенай методыкі выяўляецца пры распілоўцы бярвення, выбракованных па якасці.
Лічыцца, што больш рацыянальны раскрой забяспечваецца з дапамогай выкарыстання на вытворчасці як датчыкаў якасці драўніны, так і спецыяльнага абсталявання. У такіх умовах можна атрымаць пілапрадукцыю патрабаванага якасці і аб'ёмаў зададзенага перасеку з улікам выпілоўвання. Такі падыход вельмі вітаецца ў Японіі, дзе жыллёвая архітэктура краіны прадстаўлена выразным, з эстэтычнага пункту гледжання, якасным драўляным домабудаваннем. На японскіх лесапільных прадпрыемствах актыўна выкарыстоўваюць сканавальны прылады для атрымання максімальнага аб'ёму піламатэрыялаў з бездефектной прыгожай тэкстурай. У больш ступені там распаўсюджаныя сканеры двух тыпаў.
Першы прызначаны для вызначэння дыяметраў вяршынных і Комлева тарцоў бярвення, іх даўжынь і аб'ёму, на аснове якіх падбіраюць схемураспиловки. Пры гэтым метад атрымаў пазначэнне «секцыйнага» светлавога прамяня (зрэзу), дзе задзейнічаны тэхнічны тандэм - тэлевізійная камера і гелій-неонавае лазернае прылада. Дзякуючы дадзенай методыцы атрымліваюць больш дакладны пералік паказчыкаў: аб'ём бярвёны, ступень крывізны у дыяметры па восі бервяна пры адносна гладкай яго паверхні ў папярочным разрэзе круглай формы.
Аднак страта дакладнасці непазбежная, калі матэрыял мае мноства сучков або авальную форму папярочнага разрэзу. Сканеры ж другога тыпу кантралююць ўнутранае будова драўніны, да такіх адносяць медыцынскія тамаграфічнае кампутарныя прылады. Сваю прадуктыўнасць дадзеныя сканеры даказалі пры працы са ссечанай і высушанай драўнінай хвойнай пароды. На такіх сканара пад рэнтгенаўскімі прамянямі выразна бачныя гадавыя кольцы, наяўнасць сучкоў, расколіны, чарвівасць і гніль. Хоць цяпер існуюць і партатыўныя сканавальныя прыстасаванні, якім пад сілу без ўмяшання правесці томограммы расце дрэва на колькасць і форму гадавых кольцаў, выявіць дэфекты, прычым у дыяметры ствала да 1 метра. Нават ацаніць малюнак тэкстур на пропиленных паверхнях распілоўвання драўніны можна пры дапамозе выпраменьвання невысокай інтэнсіўнасці. Вядомыя выпадкі выкарыстання і ультракароткіх хваляў для сканавання бярвення, калі ступень гнілі драўніны вызначаюць па розніцы ў часе распаўсюду хваль. Такім чынам, навука прадаставіла дыхтоўны арсенал метадаў сканавання драўніны пры распілоўцы, ужыванне якіх дае павелічэнне аб'ёмаў выхаду якасных піламатэрыялаў на 8%, а каштоўнасных - на 20%.
Практыка выкарыстання сканараў на японскіх лесапільных вытворчасцях заснавана на ўкараненні мясцовых аўтаматычных лесапільных сістэм на базе здвоенага стужачнапільнае станка, які ўключае ў сябе загрузны канвеер, дзве тэлевізійныя камеры, пульт кіравання і манітор, а таксама каляскі і дадатковыя канвееры. Сам працэс апрацоўкі зводзіцца да паэтапным правядзенні патрэбных аперацый: спачатку пры яркім асвятленні тэлевізійныя камеры вядуць здымку вяршыннага і Комлева тарцоў бервяна, затым кампутар на аснове тэлеметрычных дадзеных, аналізаваных працэсарам, выдае аптымальнае пазіцыянаванне бярвёны для распілоўкі. І так адбываецца з кожным бервяном, але пры гэтым заўсёды вырабляецца дакладная рэгуляванне цэнтравання бярвёны ў гарызантальнай і вертыкальнай плоскасцях, а ўжо потым адпаведны падбор схем раскрою, пасля якіх аўтаматычна заціскаецца бервяно на вазку, ўсталёўваюцца істужачныя пілы, і вырабляецца ўжо сам распілоўванне. Працэс на самай справе не з простых, так як тэхналогія раскрою ўключае ў сябе і паралельнае вырашэнне пытанняў адносна перапіла і недопила сыравіны не толькі па перасеку, але і гатункам піламатэрыялу.
Фота: woodeye.se
Справа за інавацыямі
Безумоўна, з гадамі каласальная праца інжынераў станавілася ўсё бліжэй да шуканага выніку. На рынку сталі з'яўляцца сучасныя інавацыйныя сканеры прамысловага фармату. Адной з першых аб прамысловым кампутарным тамографе заявіла італа-аўстрыйская кампанія Microtek. Пад маркай CT.LOG было прадстаўлена новае сканавальнае прылада для круглага лесаматэрыялу. Сама кампанія не аднойчы цешыла прамысловы сектар сваімі мультисенсорными распрацоўкамі і праграмнымі сістэмамі аптымізацыі для дрэваапрацоўчай індустрыі.
Самі вытворцы лічаць, што дадзены сканер стаў чарговым прарывам у навукова-тэхнічным сектары. Функцыянал сканэра арыентаваны на сканіраванне круглага лесаматэрыялу шляхам выкарыстання рэнтгенаўскіх прылад і новага алгарытму прэзентацыі ў лічбавым фармаце бярвёны. Дзякуючы камп'ютэрнай апрацоўцы дадзеных малюнак бярвёны падаецца ў трохмернай (3D) візуалізацыі з неабходным апісальным наборам паказчыкаў памераў і размяшчэнняў дэфектаў. У стане віртуальнага рэжыму CT.LOG ацэньвае драўніну згодна візуальна счытвае характарыстыках: як па якасным складзе, так і па трываласці, падаючы аналіз якасці сыравіны яшчэ да працэсу распілоўвання. Праграмным забеспячэннем вырабляецца паўнавартаснае мадэляванне розных варыянтаў раскрою з аналізам найбольш выгаднай схемы распілоўвання з улікам вартаснага крытэра канчатковага піламатэрыялу. А ў тандэме з сістэмным кіраваннем лесапільны лініяй дадзены агрэгат здольны забяспечыць аптымізацыю інструмента для выгаднага і прыбытковага раскрою пиловочника. Сканер выдатна сябе паказаў у працы і з цвердалістай, і з іглічным пародным складам драўніны. Вытворчы патэнцыял прылады працаздольны пры ўмове, што дыяметр сыравіны не перавышае 800 мм, а хуткасны рэжым у падоўжнай падачы матэрыялу знаходзіцца ў інтэрвале да 120 м \ мін.
Яшчэ адным прадстаўніком перадавых тэхналогій з'яўляецца фірма Inray Oy, чые ўстаноўкі праславіліся бескантактавы перадачай энергіі і даных. Пры дапамозе сканараў гэтага вытворцы этап сартавання круглага лесаматэрыялу зводзіцца да сканавання сыравіны ў адной плоскасці і атрыманню набору якасных характарыстык аб'екта па выніках аналізу выявы. Калі казаць пра магчымасці Opmes AX1, то ён стаў больш прадуктыўным па частцы дакладнасці вымяральных сістэм, так як Inray Oy дадала да яго калібровачнае цыліндрам для тэставання піламатэрыялаў з дапамогай рэнтгену або вымярэння асноўных параметраў бярвення. Пры дапамозе дадзенага прыстасаванні аператару ў адзін прысест атрымоўваецца ацаніць працаздольнасць выкарыстоўваюцца вымяральнікаў на вытворчай лініі і ацаніць працэнт хібнасці задзейнічаных параметраў. Сам калібр Testray выкананы з кампазітнага матэрыялу, яго даўжыня складае ўсяго 2 метры, намінальны дыяметр 200 мм, а вага не перавышае 22 кг, так што кіраванне ім ажыццяўляецца без якіх-небудзь спецыяльных прыстасаванняў. Што ж тычыцца канструктыву прылады, то за пластмасавым корпусам схаваныя імітуюць абалона і ядро пласты, чыя шчыльнасць ідэнтычная натуральнай драўніне. Ўнутранае напаўненне калібра прадстаўлена псевдоручками, якія вызначае рэнтген пры сканаванні. Opmes AX1 ў працэсе апрабацыі не толькі прадэманстраваў сваю карыснасць, але і пацвердзіў заяўленыя прэферэнцыі на марозаўстойлівасць і механічную трываласць, так як тэмпературныя ваганні абсалютна не ўплываюць працаздольнасць дадзенай прылады.
За права стаць адным з запатрабаваных прадуктаў у сферы сканавання таксама падужаўся шведская кампанія Innovativ Vision AB пад брэндам WoodEye. Агрэгат спецыяльна распрацаваны пад патрабаванні сартавання і ўключае ў сябе выяўленне разнастайных дэфектаў і заган драўніны, прычым не толькі на ўсебаковым узроўні нарыхтоўкі, але і з улікам аналізу геаметрыі пиловочника. Сканер актыўна задзейнічаны і пры ацэнцы цвёрдасці, вільготнасці і напрамкі валокнаў бярвення, а таксама укамплектаваны сучасным праграмным забеспячэннем, якому залічыў не толькі функцыі па аптымізацыі раскрою і сартавання, але і ў цэлым арганізацыі працы ўсёй лініі.
На платформе тэхнічнага пераўзбраення працэсаў раскрою размясцілася і каманда сканараў Luxscan. Прынцыповая функцыянальнасць дадзеных прылад арыентавана на распазнаванне заганаў драўніны і инденсификации недахопаў у працэсе яе апрацоўкі. Лінейка прамысловых сканараў ад германскага вытворцы WEINIG свабодна дапаўняе любую лінію па дрэваапрацоўцы, так бы мовіць, з улікам індывідуальных патрэб вытворчасці. Да прыкладу, Combi-Scan з'яўляецца четырёхсторонним лазерным апаратам, ўкараненне якога ў тарцавальных, сартавальную або распіловачны лінію дае магчымасці эфектыўнай аптымізацыі працэсу раскрою. Пры гэтым маецца магчымасць сумяшчэння з трыма тарцоўкамі-аптымізатарамі. Сам сканар распрацоўшчыкі абсталявалі чатырма каляровымі і чатырма шматканальнага лазернымі камерамі. А нанясенне каляровых пазнак на дэфектныя ўчасткі адбываецца адмысловымі чарніламі на дзве ці чатыры боку сканаванага матэрыялу пры дапамозе друкавалай прылады. Функцыянал агрэгата можна пашырыць і з дапамогай дапаўненняў у выглядзе сэнсараў для распазнання таўшчыні і непростроганных участкаў дошак. Так што сучасны модульны падыход да фарміравання лініі сёння карыстаецца поспехам у дрэваапрацоўшчыкаў.
Easy-Scan - яшчэ адна мадэль прамысловага, але ўжо двухбаковага сканара, чые працоўныя задачы сканцэнтраваны менавіта на распазнанні розных відаў заганаў драўніны: ад сучкоў, обзол, расколін, смаляных кішэняў да асяродкавых трубак, краснины, ды сіні. Такім чынам кампанія-вытворца пазіцыянуе на рынку Easy-Scan як прылада, здольнае ажыццявіць масу вымяральных аперацый: пачынаючы ад мультисканирования, лазернага вымярэння профілю да вымярэння памераў піламатэрыялаў. Як і субраты, сканер арганічна ўпісваецца ў вытворчы паток з тарцоўкамі-аптымізатарамі, але пры гэтым здольны працаваць у онлайн-рэжыме і выступіць у ролі буфернага назапашвальніка інфармацыі, а адпаведна замяніць прылады маркіравання прадукцыі.
А вось X-Scan - адно з нешматлікіх тэхнічных сродкаў, якія могуць прадэманстраваць свае працоўныя магчымасці распазнання ўнутраных лакальных дэфектаў путм аналізу адрозненняў шчыльнасці драўніны. Дзякуючы тэхнічным характарыстыкам гэты четырёхсторонний сканер без асаблівых праблем праводзіць ідэнтыфікацыю драўніны шчыльнасці сучков незалежна ад стану паверхні лесаматэрыялаў, і на вынікі абсалютна не ўплываюць ні забруджвання, ні пыл. Таксама да спісу яго вартасцяў вытворцы ўключаюць і здольнасць вырабляць вымярэння шырыні дошак пры дапамозе ультрагук, што зноў-такі, на думку спецыялістаў кампаніі, дае магчымасць істотна аптымізаваць працу з піламатэрыяламі нестандартнай шырыні, таму што для кожнай сканаваны дошкі сэнсары і камеры пазіцыянуюцца індывідуальна.
Адназначна з укараненнем аперацый па сканаванні піламатэрыялаў сусветнай прамысловы сектар здабыў не толькі істотны вопыт ва ўніфікацыі тэхналагічнага падыходу, але значна прасунуў наперад вытворчыя магчымасці працэсу дрэваапрацоўкі. Шырокі спектр інструментаў па аптымізацыі раскрою пиловочника стаў свайго роду матыватар да сістэмнага падыходу ацэнкі якасці драўніны, а таксама адкрыў новыя гарызонты эфектыўнай працы прадпрыемстваў.
