Brevet FR2790826A1 — publié le 20000915

i DISPOSITIF DE CUBAGE ELECTRONIQUE DE GRUME DE BOIS ABATTUS, ET PROCEDE DE CUBAGE AU MOYEN D'UN TEL DISPOSITIF Domaine technique L'invention se rattache au domaine de l'exploitation forestière, et les industries qui en sont dérivées, telles que notamment l'industrie de transformation du bois en scierie. L'invention concerne plus précisément un dispositif de cubage électronique et un procédé d'utilisation de ce dispositif permettant la détermination rapide et aisée du cubage de grume avec la prise d'un minimum de mesures dimensionnelles. Techniques antérieures Comme on le sait, l'exploitation forestière et les utilisations industrielles qui en sont faites en aval, nécessitent une gestion précise des différents types de qualité et volume de bois. Ainsi, un souci constant de l'exploitant forestier est d'optimiser la quantité de bois produite, notamment en ayant une connaissance exacte du volume de grumes à sa disposition. De nombreuses exploitations forestières fonctionnent encore avec des systèmes de gestion manuelle. L'exploitant relève toutes les informations de type d'essences, de diamètre, de hauteur sur un calepin qu'il doit ensuite exploiter afin de déterminer quelle est la production effective. Un problème se pose plus particulièrement pour déterminer, de façon aussi précise que possible, et assez rapidement, le volume des différentes grumes de bois abattus. Ainsi, de façon générale, l'opération de cubage est assurée par l'exploitant de la manière suivante. Apres avoir repéré la grume qu'il souhaite mesurer, l'exploitant lui attribue un numéro de repère qu'il inscrit sur la section, soit à la craie forestière, soit avec un jeu de plaques poinçonnées. Par la suite, il mesure la longueur totale de la grume avec un décamètre ou tout autre appareil de mesure linéaire. Après avoir déterminé la longueur totale de la grume, il divise ce résultat par deux pour obtenir la demi longueur de la grume. En effet, compte tenu de la différence de section généralement observée entre l'extrémité haute et basse de la grume, il est préférable, pour obtenir un résultat aussi près que possible de la réalité, d'assimiler la grume à un cylindre dont la base correspond à la section à mi-hauteur. Ainsi, après avoir déterminé la mi-hauteur de cette grume, I'exploitant en détermine le diamètre grâce à un pied à coulisse. Pour plus de précision, le diamètre moyen peut être obtenu en réalisant deux mesures de diamètre perpendiculaires, ce qui permet d'obtenir un diamètre moyen dans le cas o la section de la grume est légèrement ovale. Par la suite, l'exploitant traite les différentes valeurs inscrites dans son calepin pour déterminer, au moyen d'abaques et de barèmes de cubage, le volume de chacune des grumes repérées. On conçoit que la succession de ces différentes étapes est fastidieuse, et en tout cas ne permet pas de déterminer directement sur le site d'exploitation, les différents cubages mesurés. Un premier problème que se propose donc de résoudre l'invention est celui de la détermination sur le site, du cubage de grumes de bois abattus. On a proposé de faciliter les opérations de mesure et de saisie d'informations dans le cadre d'une exploitation forestière, en équipant des pieds à coulisse ou compas forestiers de moyens électroniques permettant la mesure précise des diamètres mesurés par le pied à coulisse lui-même, et éventuellement leur stockage35 dans une mémoire électronique en vue de leur traitement informatique ultérieur. De tels dispositifs ont notamment été décrits dans les brevets EP 0 348 404 et FR2 586 971. Ces documents décrivent des dispositifs de mesure de paramètre de grumes qui comprennent: - un pied à coulisse permettant la mesure du diamètre des grumes, ledit pied étant constitué d'une règle et d'un organe déplaçable et étant équipé de moyens de mesure du déplacement de l'organe déplaçable sur la règle; - des moyens électroniques aptes à traiter le signal issu des moyens de mesure pour déterminer le diamètre de la grume. Ces dispositifs comprennent également un mécanisme de menus déroulants permettant de saisir les essences, les types et les qualités de bois ainsi que les numéros de repère en vue d'un stockage d'un traitement différé de l'information.15 Néanmoins, de tels dispositifs, bien que facilitant certaines mesures, ne permettent pas à l'utilisateur de déterminer immédiatement le cubage précis d'une grume de bois abattu. En effet, comme déjà dit, compte tenu de la légère conicité des grumes, il est essentiel, pour éviter toutes erreurs dans la détermination du20 volume, d'assimiler le volume de la grume à celui d'un cylindre ayant pour hauteur la longueur de la grume, et qui a pour base, non pas la surface d'une des extrémités de la grume, mais au contraire à la section prise à mi-longueur de la grume. Or, pour appliquer une telle méthodologie, il est nécessaire de déterminer de façon précise, à quel endroit de la grume se trouve la mi-longueur pour effectuer la mesure du diamètre à cet endroit précis. Le problème que se propose donc de résoudre l'invention est celui de la détermination rapide et aisée du milieu de la grume. Exposé de l'invention L'invention se rattache donc à la famille des dispositifs de mesure des paramètres dimensionnels de grume comprenant: un pied à coulisse permettant la mesure du diamètre de grume, ledit pied étant constitué d'une règle et d'un organe déplaçable, et étant équipé de moyens de mesure du déplacement de l'organe déplaçable sur la règle; - des moyens électroniques aptes à traiter le signal issu desdits moyens de mesure pour déterminer le diamètre de la grume; Ce dispositif se caractérise en ce que: - il comporte en outre, des moyens pour mesurer la longueur de la grume, lesdits moyens étant connectés auxdits moyens électroniques - et en ce que les moyens électroniques sont aptes à: calculer la moitié de ladite longueur (L) de la grume; informer l'utilisateur lorsque lesdits moyens de mesure de longueur sont dans une position correspondant à la moitié de la longueur de la grume, pour indiquer à l'utilisateur le niveau de la grume o il doit en mesurer le diamètre; déterminer le volume de la grume à partir des signaux issus des moyens de mesure du diamètre et de longueur de la grume. Autrement dit, l'invention permet d'assurer une mesure du cubage aussi proche que possible du modèle théorique cylindrique en assistant l'exploitant pour déterminer de façon optimale et rigoureuse, la mi-hauteur de la grume, dont le diamètre doit servir aux calculs de la surface cylindrique de base servant dans le20 modèle cylindrique. Autrement dit, l'invention permet concomitamment de mesurer la longueur de la grume, et d'assister l'utilisateur pour lui permettre d'effectuer grâce à une seule mesure supplémentaire, la détermination du cubage de ladite grume.25 Dans une forme préférée, les moyens électroniques sont aptes à déterminer le diamètre de la grume en réalisant la moyenne de deux diamètres mesurés successivement avec le pied à coulisse. Autrement dit, lorsque les grumes présentent une section légèrement ovale, ou ne sont pas précisément des formes de révolution, il peut s'avérer avantageux de déterminer un diamètre moyen en réalisant une mesure selon deux axes perpendiculaires. Avantageusement en pratique, les moyens de mesure de longueur de la grume sont constitués par un filin enroulé sur un dévidoir, ledit filin coopérant avec une poulie, elle-même associée à un capteur de rotation. De la sorte, le dispositif qui se présente sous la forme d'un pied à coulisse comporte en outre, un dévidoir dont le 5 filin présente une extrémité facilement accessible, et apte à s'accrocher sur les pièces de bois. Avantageusement en pratique, le dévidoir est associé à des moyens de rappel automatiques, destinés à assurer le renvidage automatique du filin. De la sorte, lorsqu'il s'agit de déterminer le positionnement précis de la mi- hauteur de la grume, l'utilisateur n'a pas de manoeuvre particulière à effectuer et doit simplement se diriger vers l'extrémité opposée de la grume, en laissant le filin se renvider.15 L'utilisation d'un tel moyen automatique de renvidage permet une rotation uniforme et régulière de la poulie, ce qui facilite la détermination précise de la mi- hauteur de la grume. Avantageusement en pratique, les moyens électroniques sont aptes à enregistrer les résultats de plusieurs mesures successives, pour permettre leur traitement ultérieur, et avantageusement par interfaçage avec un micro ordinateur ou une imprimante. Comme déjà dit, l'invention concerne également un procédé permettant le cubage de grumes grâce au dispositif précité. Les différentes étapes du procédé consistent à: - positionner l'extrémité du filin à une extrémité de la grume; - dévider le filin le long de la grume; - mesurer la longueur totale de la grume; - calculer grâce aux moyens électroniques, la valeur de la moitié de la longueur de la grume; se diriger en direction de l'extrémité de la grume en permettant le renvidage du filin; - émettre, grâce aux moyens électroniques, un signal sonore ou lumineux, lorsque le filin s'est renvidé sur la moitié de la longueur de la grume - stopper le renvidage du filin; - effectuer la mesure du diamètre de la grume au niveau atteint; - calculer grâce aux moyens électroniques, la valeur du volume de la grume. Comme déjà dit, il peut s'avérer avantageux d'assurer une seconde mesure du diamètre de la grume au même niveau longitudinal que la première, mais selon un rayon perpendiculaire au rayon correspondant à la première mesure de diamètre.10 Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent à l'appui des figures annexées dans lesquelles:15 La figure 1 est une vue de face du dispositif de mesure conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de côté du dispositif de la figure 1, dans lequel la règle du pied à coulisse a été omise. La figure 3 est une vue de derrière du dispositif de la figure 1, dans lequel le pied à coulisse a été omis. La figure 4 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1. La figure 5 est une vue de face du boîtier incluant les moyens électroniques. Les figures 6 à 10 sont des figures schématiques illustrant les différentes étapes successives du procédé conforme à l'invention. Manière de réaliser l'invention Comme déjà dit, l'invention concerne un dispositif de cubage électronique (1) de grumes de bois abattu, qui est essentiellement constitué, comme illustré à la figure 1, d'un pied à coulisse (2), d'un boîtier (3) incluant des moyens30 électroniques, et de moyens de mesure de longueur incluant un filin (4) dévidable. Ainsi, de façon connue, le pied à coulisse (2) est constitué essentiellement d'une règle (10) dont une extrémité présente un élément à angle droit formant équerre (11). Ce pied à coulisse comporte également un organe déplaçable (12) apte à coulisser sur la règle (10), et présentant une surface (13) en regard d'une surface correspondante (14) de la branche (11) formant l'équerre de la règle (10). De la sorte, en déplaçant l'organe déplaçable (12) sur la règle (10), la surface mesurée entre les surfaces (13, 14) permet de mesurer le diamètre par des graduations avantageusement disposées sur la règle (10). 5 Le boîtier (3) présente des agencements situés sur sa face arrière et présentant la forme de cavalier (15) apte à recevoir la partie (16) de l'organe déplaçable (12) sur la règle (10). Ces cavaliers (15) sont équipés d'organes de vissage (17) permettant soit de solidariser fermement le boîtier (3) sur l'organe déplaçable (12), soit de désolidariser ledit boîtier (3) pour les opérations de maintenance par exemple. Ce boîtier (3) présente également une poignée (18) située par rapport au boîtier (3) dans la direction d'ouverture du pied à coulisse pour faciliter les manoeuvres de mesure de diamètre. Conformément à une caractéristique de l'invention, le dispositif de cubage électronique comprend des moyens électroniques (20), disposés à l'intérieur du boîtier (3), lui-même solidaire de l'organe déplaçable (12) sur le pied à coulisse (2). Ces moyens électroniques sont notamment aptes à déterminer et à afficher la valeur de l'écartement entre les branches (11) et (12) du pied à coulisse (2). Ainsi, dans une forme non représentée, ces moyens électroniques peuvent être connectés avec un capteur de déplacement générant un signal image de la position de l'organe déplaçable (12) par rapport à la règle (10). Ce capteur peut être par exemple une roue solidaire de l'organe déplacé (12) et tournant lors de son déplacement sur la règle (10). Il peut s'agir également de tout type de capteur30 fonctionnant sur un principe optique ou magnétique. Dans la forme avantageuse préférée, les moyens de mesure associés au déplacement du pied à coulisse servent également à assurer la mesure de longueur de la grume.35 Ainsi, comme illustré aux figures 2 à 4, ces moyens de mesure sont essentiellement constitués par un dévidoir à renvidage automatique (25), un filin (4) enroulé à l'intérieur dudit dévidoir (25), une poulie (26) parcourue par le filin (4), et associée à un capteur convertissant le mouvement de rotation de cette poulie (26) en un signal représentant la longueur du filin (4) qui a été dévidée. Ce filin (4) présente à son extrémité un crochet (27) situé au-delà d'un chas (28), ledit chas (28) étant monté sur une pièce (29) solidaire de la règle (10), et préférentiellement, comme illustré, de la branche (11) au pied à coulisse (2). Ce chas (28) coopère avec le crochet (27) pour limiter le renvidage du filin (4) à l'intérieur du dévidoir (25). Ainsi, lorsque le crochet (27) vient au contact du chat (28) du bras (29), le déplacement du boîtier (3) par la poignée (18) entraîne le coulissement de l'organe déplaçable (12) sur la règle (10), et partant, le déroulement du filin (4). Ce dévidage entraîne la rotation de la poulie (26), qui permet la délivrance par le capteur qui lui est associé, du signal correspondant à la longueur de filin déroulé, égale à l'écartement entre les surfaces en regard (13, 14) des deux branches (11, 12) du pied à coulisse. En pratique, le filin (4) sert également à la mesure de la longueur totale de la grume. Ainsi, lorsque le crochet (27) est positionné à une extrémité de la grume, l'éloignement du dispositif complet en direction de l'autre extrémité de la grume provoque le dévidage du filin (4), le pied à coulisse restant fermé.30 Ce dévidage du filin (4) provoque la rotation de la poulie (26), et donc la possibilité pour le capteur associé de générer un signal image de la longueur du filin (4) dévidé. Un des objectifs de l'invention est d'assister l'exploitant forestier pour qu'il détermine précisément, pour chaque grume, le niveau de la mihauteur de cette grume, correspondant à l'endroit o doit être effectué la mesure du diamètre pour obtenir un résultat de volume permettant de s'affranchir autant que possible de la géométrie sensiblement conique d'une telle grume. Pour ce faire, les moyens électroniques (20) incorporés dans le boîtier (3) sont aptes à déterminer la moitié de la longueur mesurée lorsque le filin (4) est dévidé, puis à signaler à l'utilisateur lorsque le filin (4) se renvide que la moitié du filin initialement dévidé a été renvidé. Plus précisément, comme illustré aux figures 6 à 10, l'exploitant qui souhaite déterminer précisément le cubage d'une grume procède comme suit. Ainsi, tout d'abord et comme illustré à la figure 6, il positionne le crochet (27) à l'extrémité (36) d'une grume (35). Puis, en tenant le dispositif (1) conforme à l'invention, il se dirige vers l'extrémité opposée (37) de la grume (35), et lorsqu'il y parvient, comme illustré à la figure 7, le filin (4) s'est dévidé d'une longueur (L) égale à celle de la grume. Par la suite, après avoir mémorisé, comme expliqué ci-après, la valeur mesurée (L), il effectue le chemin inverse en se dirigeant vers l'extrémité initiale (36) o se trouve planté le crochet (27). Grâce aux moyens de renvidage automatique, le filin est rembobiné au fur et à mesure que l'exploitant avance, la poulie (26) permettant par son mouvement de rotation d'informer les moyens électroniques (20) de la distance de retour parcourue. Lorsque cette distance atteint la valeur correspondant à la moitié de la valeur totale (L) de la grume, les moyens électroniques génèrent une alerte, soit visuelle par un message affiché sur l'écran du boîtier (3), soit auditive par l'émission d'un35 signal sonore informant par là-même que le filin (4) a été renvidé d'une longueur équivalente à la moitié de la grume (voir figure 8). De la sorte, l'utilisateur connaît de façon précise, et sans avoir eu à effectuer d'opérations de calcul, le niveau de la mi-hauteur de la grume. Ainsi, par la suite, comme illustré à la figure 9, il réalise la mesure du diamètre de la grume en actionnant le pied à coulisse (2), selon le fonctionnement décrit ci-avant. Préférentiellement, et pour s'affranchir du fait que les grumes ne sont pas exactement cylindriques, mais présentent une section se rapprochant d'un ovale, on effectue une seconde mesure de diamètre conformément à la figure 10, selon un plan radial perpendiculaire à celui de la mesure de la figure 9. On obtient ainsi avec ces première et seconde valeurs de mesure de diamètre un diamètre moyen. C'est ce diamètre moyen qui sera utilisé par les moyens électroniques pour calculer le cubage. Les moyens électroniques (20) inclus dans le boîtier (3) comprennent essentiellement un micro processeur, et une mémoire associée. Ces moyens électroniques (20) sont aptes à recevoir les signaux émis par le capteur de rotation associé à la poulie (26). Ces moyens électroniques (20) sont également aptes à recevoir les signaux reçus d'un clavier accessible par l'utilisateur, et comportant, dans la forme illustrée, quatretouches (A1, 42, 43, 4e). Ces moyens électroniques sont également aptes à transmettre des informations à un écran d'affichage (45), typiquement du type à cristaux liquides à deux ou trois lignes.30 Par ailleurs, pour assurer un interfaçage avec des moyens informatiques extérieurs, les moyens électroniques (20) comportent un port de liaison, typiquement une liaison série RS232, permettant la communication avec un micro ordinateur ou une imprimante.35 l1 Plus précisément, les moyens électroniques (20) font fonctionner un programme informatique utilisant différents menus déroulants permettant de saisir des informations variées sur l'exploitation. Ainsi, parmi les menus accessibles, il peut être possible de rentrer le type d'arbre de la grume, en choisissant parmi un ensemble de valeurs pré-enregistrées correspondant aux valeurs les plus fréquemment rencontrées. Une autre page du menu permet d'assurer la mesure de longueur correspondant aux étapes illustrées aux figures 6 à 8. Le menu permet également d'accéder à la gestion de la mnesure de diamètre comme illustré aux figures 9 et 10, ainsi qu'à des fonctions d'initialisation générale, de transfert des données vers un micro ordinateur ou d'impression sur une imprimante.15 Les différentes touches présentes sur le boîtier (3) permettent: - touche 41: la sélection du menu général; - touches 42, 43: le passage au menu suivant et précédent, dans la liste des menus déroulants; - touche 44: la validation de l'opération en cours. Le programme informatique permet le passage à l'étape suivante du processus de cubage lorsque la touche de validation est enclenchée. Ainsi, lorsque la longueur totale de la grume est atteinte par dévidage du filin, et que l'utilisateur25 valide cette information, les moyens électroniques (20) mémorisant cette longueur, calculent la mi-longueur correspondante et commencent à décompter la longueur du filin renvidé. De la même manière, lorsque les deux mesures de diamètre sont effectuées, la validation des informations induit automatiquement le calcul du cubage global de la grume. Il ressort de ce qui précède que le dispositif de cubage électronique conforme à l'invention présente de multiples avantages et notamment: - la limitation au strict minimum du nombre d'opération nécessaire pour déterminer rapidement le cubage d'une grume; - l'assistance de l'utilisateur pour déterminer la zone précise permettant d'effectuer la mesure du diamètre assurant le calcul le plus proche du modèle théorique cylindrique du grume; - l'utilisation d'un capteur unique pour assurer la mesure de la longueur de la grume et du diamètre de celle-ci; - la possibilité d'interfacer le dispositif conforme à l'invention avec des moyens de traitement informatiques extérieurs; - la détermination instantanée et sur le site du cubage, sans avoir recours à des opérations de calcul différées; - la simplicité d'utilisation par des menus déroulants. REVENDICATIONS 1/ Dispositif (1) de mesure des paramètres dimensionnels d'une grume de bois abattu comprenant: - un pied à coulisse (2) permettant la mesure du diamètre de grume, ledit pied à coulisse (2) étant constitué d'une règle (10) et d'un organe déplaçable (12), et étant équipé de moyens de mesure (4, 26) du déplacement de l'organe déplaçable (12) sur la règle (10); des moyens électroniques (20) aptes à traiter le signal issu desdits moyens de mesure pour déterminer le diamètre de la grume; caractérisé en ce que: - il comporte en outre, des moyens (4) pour mesurer la longueur de la grume, lesdits moyens étant connectés auxdits moyens électroniques (20) - et en ce que les moyens électroniques (20) sont aptes à: 15. calculer la moitié de ladite longueur (L) de la grume; informer l'utilisateur lorsque lesdits moyens de mesure (4) de longueur sont dans une position correspondant à la moitié de la longueur de la grume, pour indiquer à l'utilisateur le niveau de la grume o il doit en mesurer le diamètre; 20. déterminer le volume de la grume à partir des signaux issus des moyens de mesure du diamètre et de longueur de la grume. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure de longueur sont constitués par un filin (4) enroulé sur un dévidoir (25), ledit filin coopérant avec une poulie (26), elle-même associée à un capteur de rotation. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dévidoir (25) est associé à des moyens de rappel automatique, destinés à assurer le renvidage automatique du filin (4).30 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure (4) de la longueur de la grume servent de moyen de mesure du déplacement de l'organe déplaçable sur la règle. / Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électroniques (20) sont aptes à déterminer le diamètre de la grume en réalisant la moyenne de deux diamètres mesurés successivement avec le pied à coulisse. 6/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électroniques (20) sont aptes à enregistrer le résultat de plusieurs mesures successives. 7/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électroniques (20) comportent des moyens d'interface avec un micro ordinateur ou une imprimante. 8/ Procédé de détermination du cubage d'une grume de bois mort, au moyen du dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à: - positionner l'extrémité (27) du filin (4) à une extrémité (36) de la grume (35); - dévider le filin (4) le long de la grume (35); - mesurer la longueur totale (L) de la grume; - calculer grâce aux moyens électroniques (20), la valeur de la moitié de la longueur (L) de la grume (35); - se diriger en direction de l'extrémité opposée (37) de la grume en permettant le renvidage du filin (4); - émettre, grâce aux moyens électroniques (20), un signal sonore ou lumineux, lorsque le filin (4) s'est renvidé sur la moitié de la longueur de la grume - stopper le renvidage du filin (4); effectuer la mesure du diamètre de la grume au niveau atteint; - calculer grâce aux moyens électroniques (20), la valeur du volume de la grume. 9/ Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, une étape consistant à effectuer une seconde mesure du diamètre de la grume, au même niveau longitudinal, mais selon un rayon perpendiculaire au rayon correspondant à la première mesure de diamètre.