СПОСОБ РАСКРЯЖЕВКИ ХЛЫСТОВ

Изобретение относится к лесной промышленности и может найти применение в технологиях раскряжевки хлыстов на круглые лесоматериалы на нижних складах лесоперерабатывающих предприятий.

Известен индивидуальный способ раскроя хлыстов на сортименты, заключающийся в том, что оператор раскряжевочной установки, визуально оценивая геометрические размеры и качество хлыста, подлежащего раскряжевке, дает последовательно заказы на длину каждого отпиливаемого отрезка. При этом он одновременно учитывает требования ГОСТа, сортиментный план (Залегаллер Б.Г. Технология и оборудование лесных складов. [Текст] / Б.Г. Залегаллер, П.В. Ласточкин, С.П. Бойков. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - с. 54).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится низкий уровень автоматизации технологического процесса, поскольку оценка параметров ствола и составление программ раскроя выполняется оператором установки. Объясняется это сложностью автоматизации измерения параметров ствола дерева. В результате снижается выход деловых сортиментов и не обеспечивается выполнение плана раскряжевки стволов.

Наиболее близким способом по технической сущности к заявленному изобретению является способ раскряжевки стволов деревьев на сортименты на установках с продольной подачей, осуществляемый на раскряжевочных и сучкорезно-раскряжевочных установках с продольной подачей при обеспечении процесса измерения размерных параметров ствола автоматическими устройствами. Оператор установки загружает ствол дерева в сучкорезно-протаскивающий механизм, оценивает качественные параметры ствола самостоятельно или с помощью ЭВМ и производит включение автоматического режима обработки. Включается сучкорезно-протаскивающий механизм и начинается подача ствола с одновременной обрезкой сучьев. Также одновременно с подачей ствола выполняется измерение размерных параметров. Информация о диаметрах и текущей длине ствола поступает от измерительного устройства в ЭВМ и обрабатывается. При перемещении ствола на длину l_и ЭВМ, на основании полученной информации, рассчитывает длину сортиментных зон ствола, например длину пиловочной зоны l_з, и определяет программу ее раскроя l₁, l₂, …, l_n согласно заданным критериям оптимальности раскряжевки и с учетом сортиментного плана. Выполняется последовательная выпиловка сортиментов в соответствии с программой раскроя. При этом информация о диаметрах и текущей длине ствола продолжает поступать в ЭВМ и обрабатываться. Перед началом подачи ствола для выпиловки последнего из программы раскроя сортимента ЭВМ на основании информации о размерных параметрах зоны ствола вновь рассчитывает длину пиловочной зоны. Согласно уточненной длине пиловочной зоны ствола ЭВМ корректирует программу раскроя путем изменения длины последнего сортимента. Выбор скорректированной длины последнего сортимента выполняется с учетом рационального использования пиловочной зоны ствола и обеспечения плана раскряжевки. Выполняется выпиловка последнего сортимента из пиловочной зоны ствола. Раскряжевка других сортиментных зон ствола выполняется аналогичным образом.

Значение длины начальной зоны измерения размерных параметров ствола l_и составляет 3,0 м из условиях обеспечения точности прогноза размеров сортиментных зон ствола и определения программ их раскроя до начала процесса раскряжевки (Патент РФ №2026164, В27В 5/00, В27В 1/00, опубл. 09.01.1995). Принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в способе размерные параметры ствола дерева определяются измерением параметров комлевой части хлыста, с последующим преобразованием их на весь ствол. Использование такого метода определения размерных характеристик хлыста является неудовлетворительным по точности, так как измерения диаметра в комлевой части чаще всего будут некорректными ввиду сильной закомленности или других пороков комлевой части ствола дерева.

Поэтому прототип способа не достаточно точно определяет границы размерных зон хлыста и не может гарантировать заданной точности раскряжевки.

Сущность изобретения заключается в следующем:

Измерение диаметра на середине длины и длины хлыста производится путем последовательного опроса включенных в работу фотокамер и преобразования, полученных от них координат в цифровые значения. При измерении диаметра производится коррекция результатов измерения, компенсирующая смещение ствола относительно оси прокатки. Устройство контроля диаметра и длины хлыста (фиг. 1) содержит фотокамеры, которые устанавливаются над продольным транспортером на специальной конструкции, обеспечивающей расположение камер под углом 90°, что позволяет уменьшить погрешности измерения. Через локальную сеть камеры связаны с коммуникационным процессором, входящим в состав контроллера.

На посту оператора размещается шкаф управления, внутри которого установлен контроллер и блок питания. На передней стенке шкафа управления установлена панель оператора, содержащая клавиатуру, функциональные кнопки и дисплей, предназначенный для индикации диаметра хлыста.

Пусть с учетом сортиментных заданий наиболее оптимальным планом раскряжевки хлыстов является следующее соотношение в процентах по выпуску сортиментов круглого леса (фиг. 2).

При разработке системы раскряжевки стволовой древесины используем наиболее точную математическую модель, а именно уравнение образующей стволов, определяемое в виде функции 2x/d_0.5 в относительных величинах:

где 2х - текущий диаметр ствола на расстоянии l от комля, м; d_0.5 - диаметр ствола на средине высоты, м; Н - высота ствола, м; f(l/H) - некоторая непрерывная функция для стволов данной породы, которая наиболее точно аппроксимируется алгебраическим полиномом 4-й степени.

Математическая модель (1) дает возможность получить формулу для вычисления объемов стволов:

Используя уравнение образующей хлыстов всех пород:

где a₄, а₃, а₂, a₁, а₀ - коэффициенты, имеющие определенное значение для каждой породы.

Так как диаметр ствола на высоте груди измеряется в коре, а учет объема древесины производится без коры, необходимо ввести поправочный коэффициент λ, таким образом, объем ствола будет равен:

где l_пил, l_б, l_шк - длина зон хлыста для пиловочника, баланса и шахтного крепежа соответственно, м.

Для определения значений длин сортиментных зон l_пил, l_б, l_шк используем формулу (4), изменяя верхнюю границу интеграла Н, с шагом dH=0,02, обозначим, как L. Определим процентный объем сортиментов в хлысте, как отношение текущего объема к объему хлыста V_тек/V_хл для хлыстов длиной Н и диаметром d_0.5.

Значения длин сортиментных зон определяются следующим образом. В соответствии с заданным сортиментным заданием процентное содержание пиловочника, баланса и шахтного крепежа в хлысте V_тек/V_хл находится по выражению (8). Для нахождения значений величин l_пил, l_б, l_шк, построим дискретную модель зависимости относительной величины l/Н с областью дискретных значений l/Н=0…1, от величины процентного содержания сортиментов в хлысте V_тек/V_хл (фиг. 3). Для удобства расчета используем метод наименьших квадратов для определения функции l/Н=f(V_тек/V_хл), формула (9).

где L - величина изменения длины хлыста с шагом dН=0,02; L=0,0.02…H, м.

где с₆, с₅, с₄, с₃, c₂, с₁, с₀ - коэффициенты, имеющие определенное значение для каждого хлыста.

Исходя из дискретной модели для пиловочника и баланса находится значение (l/Н)_пил, (l/H)_б соответствующее величине процентного содержания в хлысте формулы (7) и (8).

где V₂₀ - значение объема хлыста при 20%, м³.

где V₉₀ - значение объема хлыста при 90%, м³.

Для того чтобы найти границы размерных зон сортиментов в хлысте l_пил, l_б необходимо величину (l/H)_пил и (l/H)_б умножить на длину хлыста Н выражения (9) и (10).

Граница размерной зоны шахтного крепежа определяется по следующему выражению:

Используя рассмотренное выше математическое обеспечение, разрабатывается программа для определения границ размерных зон хлыста, которая устанавливается на компьютер на посту оператора. Оператор вводит в программу значения сортиментного плана и данные, поступающие ему с измерительного устройства, где и рассчитываются длины границ размерных зон хлыста. Исходя из значений этих длин, пилы устанавливаются на заданное расстояние и хлыст раскряжевывается.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в прототипе способа раскряжевки хлыстов, заключающемся в поштучной загрузке, измерении размерных и качественных параметров, составлении на ЭВМ модели и программы раскроя и раскряжевке, далее измеряют размерные параметры и составляют программу раскроя ствола, причем начало измерения размерных параметров совмещают с началом цикла раскряжевки, а программу раскроя составляют на ЭВМ по прогнозируемой модели ствола, которую в процессе раскряжевки уточняют и корректируют программу раскроя. В предложенном способе раскряжевки хлыстов измерение длины и диаметра на середине длины сортиментов производится путем последовательного опроса включенных в работу фотокамер и преобразования, полученных от них координат в цифровые значения. Сортиментный план задается как процентное содержание сортиментов в хлысте, исходя из которого строится дискретная модель зависимости относительной величины l/Н от отношения V_тек/V_хл. По результатам которой на ЭВМ методом наименьших квадратов определяются границы размерных зон и хлыст раскряжевывается.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Технический результат, который получают при осуществлении изобретения, обеспечивают тем, что координаты, полученные с фотокамер, расположенных под углом 90°, преобразуют в цифровые значения длины и диаметра на середине длины, после чего передаются оператору, который вводит данные в программу, в которой строится дискретная модель зависимости относительной величины l/Н от процентного содержания сортиментов в хлысте V_тек/V_хл, задающегося сортиментным планом, и рассчитываются границы размерных зон, после чего хлыст раскряжевывается на заданную длину.

Разработанный способ соответствует современным технологиям использования, электронных вычислительных инструментов для решения задач раскряжевки хлыстов.