W wyścigu osiągnięć globalni giganci korpusu badawczego dosłownie zaczęli aktywnie budować podstawy testów naukowych i praktycznych w dziedzinie cięcia tarcicy. Pragnienie rezonansowego kontrastu rywalizacji naukowej miało poważne podteksty ekonomiczne. Świadome zainteresowanie przemysłem leśnym nastąpiło pod koniec lat 60., kiedy szwedzka firma Cher zaprojektowała strumień piły taśmowej. Od tego czasu optymalizacja kłód ciętych nabrała nowoczesnego wyglądu, ale nawet on nie jest produktem końcowym doskonałości technicznej. Poszukiwanie nowych rozwiązań trwa nadal ...
Era rozwiązywania problemów związanych z optymalizacją procesów cięcia rozpoczęła się w Szwecji dzięki projektowaniu i tworzeniu linii cięcia w dwupiętrowym sklepie tartacznym. Na parterze znajdują się maszyny do korowania na żywo w sąsiedztwie instalacji rentgenowskiej i telewizyjnej. Dzięki temu nawet wtedy operator mógł wizualnie określić jakość ciętego drewna. A wyniki automatycznego pomiaru parametrów geometrycznych za pomocą specjalnych urządzeń elektronicznych otrzymano do przetwarzania w komputerze, gdzie dokonano oceny wyników i określono optymalny wariant piłowania. Sama linia składała się z dziewięciu zespołów pił taśmowych. Osiem z nich zostało zamontowanych parami symetrycznie wzdłuż przenośnika podającego, a dziewiąty był na osi tego ostatniego. Tylko nieobrzynane deski o określonych rozmiarach podlegały cięciu na linii. Był też wariant piłowania tarcicą, w którym na pierwszym przejściu ustawiono podwójną piłę taśmową, a na drugim przejściu była piła taśmowa podwójna do cięcia dwustronnych prętów, a następnie wbudowana jednostka piły taśmowej do cięcia prętów czterostronnych. Pierwszy patronat techniczny stał się protoplastą nowoczesnych skanerów i minęło kilkadziesiąt lat, zanim nauka zaoferowała bardziej wydajne narzędzia do oszczędnego cięcia drewna.
Zdjęcie: weinig.com
Era lasera i tomografii
USA przyczyniły się również do rozwoju zautomatyzowanej technologii cięcia drewna na początku lat 80., kiedy wprowadziły system AP. Wraz z pojawieniem się komputera możliwości techniczne przemysłu drzewnego znacznie wzrosły, a proces cięcia i cięcia był całkowicie kontrolowany zgodnie z wybranym programem. Ponadto każdy dziennik był kontrolowany za pomocą fotonotomografii, co pozwoliło ustalić wewnętrzną strukturę kłody i ujawnić ukryte wady, zidentyfikować stan rdzenia, rozmiar i lokalizację węzłów, nachylenie włókien i tak dalej. Dzięki serii tomogramów specjaliści stworzyli kompletny trójwymiarowy obraz kłody i zobaczyli prawdziwy obraz jakości drewna. Uważa się, że stosowanie tych technologii jest uzasadnione, ponieważ wydajność tarcicy wzrasta o około 15%, a system laserowy do cięcia drewna oszczędza pomimo imponujących kosztów. Oczywiście teraz istnieją również instalacje do sortowania tarcicy według wytrzymałości w oparciu o zależność siły od gęstości drewna, ale procesory nie lubiły ich, ponieważ wykazywały stosunkowo niską dokładność pomiaru.
Zasadniczo rozwój automatyzacji procesów określania jakości drewna następował w dwóch kierunkach. Z jednej strony pracowano nad prognozowaniem jakości na początkowym etapie procesu technologicznego, kiedy wykonywano cięcie pił do drewna. Drugi etap obejmował prognozowanie jakości na etapie operacji końcowych, kiedy określono parametry wytrzymałościowe tarcicy. Często stosowano metodę zginania siłowego, która analizowała reakcję tarcicy na pewne odchylenie i przy pewnej sile zginającej. W tym przypadku sortowanie mocy tarcicy opierało się na określeniu modułu sprężystości i innych wskaźników, które ujawniają mechaniczne właściwości drewna. Z punktu widzenia fizyki wykazano korelację między sztywnością i wytrzymałością tarcicy konstrukcyjnej, co pozwoliło na wykorzystanie badań naukowych do identyfikacji defektów drewna bez niszczenia badanego surowca. Według badań zagranicznych, biorąc pod uwagę opór regulacyjny płyt, zwiększono dokładność obliczeń i zmniejszono intensywność drewna konstrukcji o średnio 18% przy projektowaniu konstrukcji drewnianych.
Do tej pory zmiany optymalizacji rejestrowania cięcia w wielu firmach obejmują laserowe urządzenie skanujące, za pomocą którego mierzy się bieżącą średnicę, bicie, eliptyczność, krzywiznę i długość kłód, a także komputer, który przetwarza te informacje, co pomaga określić optymalne wzory cięcia dla specjalne programy technologiczne. Jednocześnie cięcie logów produkowanych przez elastyczne postav. Przykład takiego rozwiązania opisano w jego książce „Piłowanie w XXI wieku. Technologia, wyposażenie, zarządzanie ”Profesor R. E. Kaliteevsky z Akademii Leśnictwa w Petersburgu. Jest to system optymalizacji cięcia kłód angielskiej firmy Lokas, gdzie proces koncentruje się na czterech etapach. Pierwszy obejmuje kontrolę i rozliczanie ilości piłowania. W drugim etapie prognoza jest porównywana z piłowaniem ze sterowaniem ręcznym. Podczas trzeciego etapu przeszkoleni są maszyniści, aw czwartym - zoptymalizowane cięcie porównuje się z ręcznym cięciem. Eksperci uważają, że takie podejście pozwala nam zwiększyć wydajność tarcicy o 3,3%, ale największa skuteczność stosowania tej techniki przejawia się w piłowaniu kłód urabianych w jakości.
Uważa się, że bardziej racjonalne cięcie zapewnia zastosowanie czujników jakości drewna i specjalnego sprzętu w produkcji. W takich warunkach można uzyskać przetarte produkty o wymaganej jakości i objętości danej sekcji, biorąc pod uwagę cięcie. Takie podejście jest bardzo pożądane w Japonii, gdzie krajowa architektura mieszkaniowa jest reprezentowana przez ekspresyjny, z estetycznego punktu widzenia, wysokiej jakości drewniany budynek mieszkalny. W japońskich tartakach aktywnie wykorzystują urządzenia skanujące, aby uzyskać maksymalną objętość tarcicy z piękną teksturą bez defektów. W większym stopniu istnieją dwa typy skanerów.
Pierwszy z nich służy do określania średnic górnych i końcowych końców kłód, ich długości i objętości, na podstawie których wybierany jest schemat cięcia. W tym przypadku metoda została określona jako „przekrojowa” wiązka światła (wycinek), w którą zaangażowany jest techniczny tandem - kamera telewizyjna i laserowo-helowo-laserowe urządzenie. Dzięki tej metodzie uzyskuje się dokładniejszą listę wskaźników: objętość kłody, stopień krzywizny średnicy wzdłuż osi kłody przy jej stosunkowo gładkiej powierzchni w przekroju okrągłym.
Jednak utrata dokładności jest nieunikniona, jeśli materiał ma wiele węzłów lub owalny przekrój. Skanery drugiego typu sterują wewnętrzną strukturą drewna, taką jak medyczne tomograficzne urządzenia komputerowe. Skanery te udowodniły swoją wydajność podczas pracy ze świeżo posiekanym i wysuszonym drewnem iglastym. Na takich skanerach pod promieniami rentgenowskimi są wyraźnie widoczne pierścienie roczne, obecność węzłów, pęknięć, tunelu czasoprzestrzennego i zgnilizny. Chociaż obecnie istnieją przenośne urządzenia skanujące, które mogą bez zakłóceń prowadzić tomogram rosnącego drzewa na liczbie i kształcie pierścieni rocznych, wykrywać defekty i do 1 metra średnicy pnia. Nawet w celu oszacowania wzoru tekstur na ściętych powierzchniach drewna do piłowania można stosować promieniowanie o niskiej intensywności. Znane są przypadki stosowania fal ultrakrótkich do skanowania kłód, gdy stopień zgniotu drewna zależy od różnicy czasu propagacji fali. W ten sposób nauka zapewniła dobry arsenał metod skanowania drewna do piłowania, których zastosowanie zwiększa wydajność wysokiej jakości tarcicy o 8%, a wartości o 20%.
Praktyka używania skanerów w japońskich tartakach opiera się na wprowadzeniu lokalnych automatycznych systemów piłowania opartych na maszynie do cięcia piłą taśmową, która zawiera przenośnik ładujący, dwie kamery telewizyjne, panel sterowania i monitor, a także wózki i dodatkowe przenośniki. Sam proces przetwarzania sprowadza się do etapowej realizacji wymaganych operacji: po pierwsze, w jasnym świetle, kamery telewizyjne robią zdjęcia wierzchołków i końcówek dziennika, a następnie komputer oparty na danych telemetrycznych analizowanych przez procesor wytwarza optymalne położenie kłody do cięcia. Dzieje się tak w przypadku każdej kłody, ale zawsze precyzyjnie reguluje centrowanie kłody w płaszczyznach poziomych i pionowych, a dopiero potem odpowiedni dobór schematów cięcia, po którym kłoda jest automatycznie mocowana na wózku, ustawia się piły taśmowe i wykonuje się cięcie. Proces nie jest tak prosty, ponieważ technologia cięcia obejmuje również równoległe rozwiązanie problemów związanych z ponownym cięciem i niedostatecznym wypełnianiem surowców, nie tylko w przekroju, ale także w gatunkach drewna.
Zdjęcie: woodeye.se
Sprawa innowacji
Oczywiście przez lata ogromna praca inżynierów zbliżała się do pożądanego rezultatu. Na rynku zaczęły pojawiać się nowoczesne, innowacyjne skanery formatu przemysłowego. Jeden z pierwszych na przemysłowym tomografie komputerowym powiedział włosko-austriacka firma Microtek. Pod marką CT.LOG wprowadzono nowy skaner do drewna okrągłego. Sama firma niejednokrotnie zadowoliła sektor przemysłowy dzięki multisensorycznym systemom rozwoju i optymalizacji oprogramowania dla przemysłu drzewnego.
Producenci uważają, że ten skaner stał się kolejnym przełomem w sektorze naukowym i technicznym. Funkcjonalność skanera koncentruje się na skanowaniu drewna okrągłego za pomocą urządzeń rentgenowskich i nowego algorytmu prezentacji cyfrowej dziennika. Dzięki komputerowemu przetwarzaniu danych obraz dziennika jest podawany w trójwymiarowej (3D) wizualizacji z niezbędnym opisowym zestawem wskaźników wielkości i lokalizacji defektów. W stanie wirtualnym CT.LOG ocenia drewno zgodnie z jego czytelnymi cechami: zarówno pod względem jakości, jak i wytrzymałości, zapewniając analizę jakości surowców przed procesem cięcia. Oprogramowanie tworzy pełnoprawną symulację różnych opcji cięcia z analizą najbardziej dochodowego schematu cięcia, biorąc pod uwagę kryterium kosztu ostatecznej tarcicy. W połączeniu z kontrolą systemu linii tartacznej, urządzenie to jest w stanie zapewnić optymalizację narzędzia do opłacalnego i opłacalnego cięcia kłód tartacznych. Skaner okazał się doskonały w pracy z drewnem twardym i iglastym. Potencjał produkcyjny urządzenia jest wydajny, pod warunkiem, że średnica surowca nie przekracza 800 mm, a ograniczenie prędkości w podawaniu wzdłużnym materiału wynosi do 120 m / min.
Innym przedstawicielem zaawansowanych technologii jest firma Inray Oy, której instalacje zasłynęły dzięki bezdotykowej transmisji energii i danych. Z pomocą skanerów tego producenta etap sortowania drewna okrągłego ogranicza się do skanowania surowców w jednej płaszczyźnie i uzyskania zestawu cech jakościowych obiektu w oparciu o wyniki analizy obrazu. Jeśli mówimy o możliwościach Opmes AX1, stał się on bardziej produktywny pod względem niezawodności systemów pomiarowych, ponieważ Inray Oy uzupełnił go o cylinder kalibracyjny do testowania drewna za pomocą promieni rentgenowskich lub pomiaru głównych parametrów kłód. Korzystając z tego urządzenia, operator podczas jednego posiedzenia skutecznie ocenia funkcjonalność liczników używanych na linii produkcyjnej i szacuje procentowy błąd zaangażowanych parametrów. Sam kaliber Testray jest wykonany z materiału kompozytowego, jego długość wynosi tylko 2 metry, średnica nominalna wynosi 200 mm, a waga nie przekracza 22 kg, dzięki czemu jest kontrolowany bez żadnych specjalnych urządzeń. Jeśli chodzi o urządzenie konstrukcyjne, za plastikową obudową kryją się ukryte warstwy imitujące biel i rdzeń, których gęstość jest identyczna z naturalnym drewnem. Wewnętrzne wypełnienie kalibru jest reprezentowane przez pseudo-skrzynki, które są określane promieniami X podczas skanowania. Opmes AX1 w procesie testowania nie tylko wykazał swoją przydatność, ale także potwierdził określone preferencje dotyczące odporności na mróz i wytrzymałości mechanicznej, ponieważ wahania temperatury nie mają absolutnie żadnego wpływu na działanie tego urządzenia.
Aby mieć prawo do stania się jednym z najbardziej poszukiwanych produktów w dziedzinie skanowania, szwedzka firma Innovativ Vision AB pod marką WoodEye również miała problemy. Urządzenie jest specjalnie zaprojektowane, aby spełnić wymagania sortowania i obejmuje identyfikację różnych defektów i defektów drewna, nie tylko na kompleksowym poziomie przygotowania, ale także z uwzględnieniem analizy geometrii kłód. Skaner jest również aktywnie zaangażowany w ocenę twardości, wilgotności i kierunku włókien kłód, a także jest wyposażony w nowoczesne oprogramowanie, które jest obciążone nie tylko funkcjami optymalizacji cięcia i sortowania, ale także organizacją całej linii pracy.
Zespół skanerów Luxscan znajduje się również na platformie do technicznego przerobu procesów cięcia. Podstawowa funkcjonalność tych urządzeń koncentruje się na rozpoznawaniu defektów drewna i określaniu braków w procesie jego przetwarzania. Linia przemysłowych skanerów niemieckiego producenta WEINIG swobodnie uzupełnia dowolną linię do obróbki drewna, biorąc pod uwagę indywidualne potrzeby produkcji. Na przykład Combi-Scan to czterostronne urządzenie laserowe, którego wprowadzenie do linii przycinania, sortowania lub cięcia umożliwia wydajną optymalizację procesu cięcia. Jednocześnie istnieje możliwość połączenia z trzema trymerami-optymalizatorami. Twórcy sami wyposażyli skaner w cztery kolorowe i cztery wielokanałowe kamery laserowe. Zastosowanie kolorowych znaczników na uszkodzonych obszarach odbywa się specjalnym atramentem na dwóch lub czterech stronach skanowanego materiału za pomocą urządzenia drukującego. Funkcjonalność urządzenia można rozszerzyć za pomocą dodatków w postaci czujników do rozpoznawania grubości i niezaprogramowanych części płyt. Nowoczesne modularne podejście do kształtowania linii jest dzisiaj sukcesem dla stolarzy.
Easy-Scan to kolejny przemysłowy, ale dwustronny model skanera, którego zadania koncentrują się na rozpoznawaniu różnych rodzajów defektów drewna: od sęków, zmarszczek, pęknięć, kieszonek rdzenia do rurek rdzeniowych, czerwonego i niebieskiego. W ten sposób firma produkcyjna pozycjonuje Easy-Scan na rynku jako urządzenie zdolne do przeprowadzenia wielu operacji pomiarowych: od wielu skanów, przez pomiar profilu laserowego po pomiar wielkości tarcicy. Podobnie jak ludzie, skaner pasuje organicznie do przepływu produkcji za pomocą trymerów-optymalizatorów, ale jednocześnie jest w stanie pracować w trybie online i działać jako buforowe przechowywanie informacji i odpowiednio zastępować urządzenia do etykietowania produktów.
Ale X-Scan jest jednym z niewielu narzędzi technicznych, które mogą wykazać swoją zdolność do rozpoznawania wewnętrznych defektów lokalnych poprzez analizę różnic w gęstości drewna. Ze względu na charakterystykę techniczną tego czworobocznego skanera bez żadnych problemów identyfikuje gęstość węzłów drzewnych, niezależnie od stanu powierzchni drewna, a na wyniki absolutnie nie ma wpływu zanieczyszczenie ani pył. Producenci mają również możliwość pomiaru szerokości płyt za pomocą ultradźwięków, co ponownie, według specjalistów firmy, umożliwia znaczną optymalizację pracy z drewnem o niestandardowej szerokości, ponieważ dla każdej skanowanej płyty czujniki i kamery są rozmieszczane indywidualnie.
Jednoznacznie, wraz z wprowadzeniem operacji skanowania tarcicy, globalny sektor przemysłowy zyskał nie tylko znaczące doświadczenie w ujednoliceniu podejścia technologicznego, ale także znacznie zwiększył możliwości produkcyjne procesu obróbki drewna. Szeroka gama narzędzi do optymalizacji kłód skrawających stała się swego rodzaju motywatorem do systematycznego podejścia do oceny jakości drewna, a także otworzyła nowe horyzonty dla efektywnego działania przedsiębiorstw.
