Способ раскряжевки хлыстов

Способ раскряжевки хлыстов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 l и l вновь рассчитывает длину пиловочной зоны. Согласно уточненной длине пиловочной зоны ствола l з l ЭВМ корректирует программу раскроя путем изменения длины последнего сортимента. Выбор скорректированной длины последнего сортимента l п l 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.

Способ раскряжевки хлыстов, включающий поштучную загрузку хлыстов, перемещение хлыста на продольном транспортере, использование средств определения длины и диаметра сортиментов, сортиментного плана и программы на ЭВМ для определения границ размерных зон хлыста, отличающийся тем, что сортиментный план задают процентным содержанием сортиментов в хлысте, измерение длины и диаметра на середине длины сортиментов производят путем последовательного опроса включенных в работу фотокамер, расположенных над продольным транспортером под углом 90° и через локальную сеть связанных с коммуникационным процессором, входящим в состав контроллера, установленного с блоком питания внутри шкафа управления, преобразуют полученные с фотокамер координаты в цифровые значения, которые вводят в программу, где по дискретной модели зависимости сечений относительной длины от отношения текущего объема к общему объему хлыста определяют длины границ размерных зон, исходя из которых устанавливают на заданное расстояние пилы, после чего раскряжевывают хлыст на заданную длину.