СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСКРОЕМ - РАСКРЯЖЕВКОЙ ХЛЫСТОВ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к лесозаготовительной промышленности и может быть использована в системах автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов.
Известна полуавтоматическая линия для раскряжевки хлыстов, в которой система управления раскроем-раскряжевкой включает пульт управления, блок измерения, как правило, одного комлевого диаметра хлыста и пильный механизм (А.И.Лешкевич и др., Оборудование лесных складов, М., Лесная промышленность, 1968, с.105).
Известна также полуавтоматическая линия для раскряжевки хлыстов, в которой система управления раскроем-раскряжевкой включает пульт управления, блок измерения, как правило, одного комлевого диаметра хлыста и пильный механизм (А.И.Лешкевич и др., Оборудование лесных складов, М., Лесная промышленность, 1968, с.107 - прототип).
Недостатками известных технических решений является низкое качество раскроя хлыста, который осуществляется при визуальной оценке формы ствола и, как правило, по замерам диаметра хлыста только в его комлевой части, при этом раскрой ведется, как правило, на сортименты одной и постоянной длины. Кроме того, отсутствует оценка качества и товарно-денежная оценка полученных сортиментов.
Техническая задача полезной модели по варианту 1 - повышение эффективности системы управления качеством раскроя-раскряжевки хлыста за счет повышения качества раскроя хлыста путем проведения последовательной оптимизации раскроя зон сортиментов по размерному показателю при выпиливании каждого сортимента, а также расширения возможности системы за счет выполнения оценки качества полученных сортиментов.
Поставленная задача в техническом решении по варианту 1 достигается тем, что система автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов, включающая блок памяти, блоки измерения диаметров хлыста, механизм распила снабжена функционально связанными друг с другом, с блоками измерения диаметров и блоком памяти - блоками расчета толщины коры, величины сбега участка хлыста, длины зоны, блоком расчета оптимальной схемы раскроя зоны хлыста, блоками сравнения и коррекции, исполнительным устройством перемещения хлыста и распила, а также устройством сортировки и маркировки полученных сортиментов, при этом блок памяти системы снабжен параметрами сортиментов, планируемых к производству.
Полезная модель по варианту 1 имеет следующие отличия от прототипа:
- система снабжена функционально связанными друг с другом, с блоками измерения диаметров и блоком памяти - блоками расчета толщины коры, величины сбега участка хлыста, длины зоны, блоком расчета оптимальной схемы раскроя зоны хлыста, блоками сравнения и коррекции, исполнительным устройством перемещения хлыста и распила, а также устройством сортировки и маркировки полученных сортиментов;
- блок памяти системы снабжен параметрами сортиментов, планируемых к призводству.
Это позволит повысить эффективность системы управления качеством раскроя-раскряжевки хлыста за счет повышения качества раскроя хлыста путем проведения последовательной оптимизации раскроя зон сортиментов по размерному показателю при выпиливании каждого сортимента, а также расширения возможности системы за счет выполнения оценки качества полученных сортиментов.
Техническая задача полезной модели по варианту 2 - повышение эффективности системы управления качеством раскроя-раскряжевки хлыста за счет повышения качества раскроя хлыста путем проведения последовательной оптимизации раскроя зон сортиментов по размерному показателю при выпиливании каждого сортимента, а также расширения возможности системы за счет выполнения оценки качества и товарно-денежной оценки полученных сортиментов.
Поставленная задача в техническом решении по варианту 2, достигается тем, что система автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов включающая блок памяти, блоки измерения диаметров хлыста, механизм распила, снабжена функционально связанными друг с другом, с блоками измерения диаметров и блоком памяти - блоками расчета толщины коры, величины сбега участка хлыста, длины зоны, блоком расчета оптимальной схемы раскроя зоны хлыста, блоками сравнения и коррекции, исполнительным устройством перемещения хлыста и распила, устройством сортировки и маркировки полученных сортиментов, а также - блоком расчета цен полученных сортиментов, при этом блок памяти системы снабжен параметрами сортиментов и ценовых показателей сортиментов, планируемых к производству.
Полезная модель по варианту 2 имеет следующие отличия от прототипа:
- система снабжена функционально связанными друг с другом, с блоками измерения диаметров и блоком памяти, - блоками расчета толщины коры, величины сбега участка хлыста, длины зоны, блоком расчета оптимальной схемы раскроя зоны хлыста, блоками сравнения и коррекции, исполнительным устройством перемещения хлыста и распила, устройством сортировки и маркировки полученных сортиментов, а также - блоком расчета цен полученных сортиментов; блок памяти системы снабжен параметрами сортиментов и ценовых показателей сортиментов, планируемых к производству.
Это позволит повысить эффективность системы управления качеством раскроя-раскряжевки хлыста за счет повышения качества раскроя хлыста путем проведения последовательной оптимизации раскроя зон сортиментов по размерному показателю при выпиливании каждого сортимента, а также расширения возможности системы за счет выполнения оценки качества и товарно-денежной оценки полученных сортиментов.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений.
Полезная модель применима и будет использоваться в отрасли в 2010 г.
На фиг.1 изображена схема сучкорезно - срезающей головки;
На фиг.2 - изображена схема, поясняющая работу системы автоматизированного управления качеством раскряжевки хлыстов по варианту 1. (алгоритм);
На фиг.3 изображена схема системы автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов по варианту 1;
На фиг.4 изображена схема, поясняющая работу системы автоматизированного управления качеством раскряжевки хлыстов по варианту 2. (алгоритм);
На фиг.5 - изображена схема системы автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов по варианту 2;
Система автоматизированного оперативного управления процессом раскроя-раскряжевки каждого хлыста может быть смонтирована как на мобильных валочно-сучкорезно-раскряжовочных машинах ВСРМ, на сучкорезно-раскряжевочных машинах СР, так и на стационарных раскряжевочных установках РУ, устанавливаемых на нижних лесных складах, биржах.
Вариант 1. (См. фиг.3)
Система автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов 1 включает блок памяти 2, блоки 3 и 4 измерения диаметров хлыста соответственно вершинного и комлевого, механизм распила 5. На зажимных рычагах сучкорезной головки установлены датчики D1 и D2 блоков 3 и 4 измерения диаметров хлыста соответственно комлевого и вершинного, имеется также механизм продольного перемещения 6 и датчик продольного перемещения (DПП) 7. Система снабжена функционально связанными друг с другом, с блоками 3 и 4 измерения диаметров и блоком памяти 2 - блоками расчета 8, 9, 10 и 11 соответственно (толщины коры, величины сбега участка хлыста, длины зоны, расчета оптимальной схемы раскроя зоны хлыста), блоками 12 сравнения и коррекции, исполнительным устройством 13 продольного перемещения хлыста и его распила пильным механизмом 5, а также устройством 14 сортировки и маркировки полученных сортиментов. Блок памяти 2 системы снабжен параметрами 15 сортиментов (например, породы, длины сортиментов, их наименования, минимальные диаметры в верхнем отрезе планируемых сортиментов и т.п.). У пульта управления находится оператор, который может вносить изменения параметров в блок памяти 2 при необходимости.
Система автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов по варианту 1 работает следующим образом.
Визуально определив породу поступившего на обработку ствола, оператор вводит эту информацию в систему управления. В процессе обработки ствола с кроной (дерева) или без кроны (хлыста) производится измерение диаметра ствола одним датчиком диаметром D1, или диаметров ствола двумя датчиками D1 и D2 и в блоке 8 рассчитывается толщина коры по формуле (1).
Где: Δk - толщина коры, см.;
0
a, b - коэффициенты зависящие от породы древесины;
d - диаметр ствола в месте измерения или расчета толщины коры, мм.
Далее в блоке 9 по формулам (2) или (3) рассчитывается величина сбега ствола, которая считается постоянной на длине зоны первых выпиливаемых сортиментов, из числа заложенных оператором в сортиментном плане.
баз
При наличии двух датчиков для измерения диаметров хлыста, расположенных на расстоянии l (м) друг от друга, величина сбега зоны рассчитывается по формуле:
1÷i
баз
Где d - диаметры хлыста на расстоянии l от нижнего датчика D1 для измерения диаметра хлыста, см.;
1÷i
Δ - толщина коры в сечении верхнего (второго) датчика для измерения диаметров хлыста, см.;
баз
l - базовое расстояние между верхним D1 и нижнем D2 датчиками, замеряющими диаметры ствола, м.
Затем в блоке 10 по формуле (4) рассчитывается прогнозируемая длина зоны первых сортиментов.
зон1÷i
зон1
зон2
Где l - длины зоны сортиментов планируемых к выпуску из хлыста, м; (например, l - длина зоны пиловочных сортиментов, l - длина зоны балансовых сортиментов и т.д.);
k1÷i
d - диаметр сортиментов в комлевом (нижнем) отрезе без коры, см.;
с1÷i
d - диаметры планируемых сортиментов в вершинном отрезе без коры, см.;
k1÷i
Δ - толщина коры в комлевом (нижнем) отрезе, см.;
1÷i
S - расчетная величина сбега в зонах хлыста, см/м.
Далее в блоке 11 по формуле (5) определяется оптимальная схема раскроя первой зоны сортиментов и производится продольное перемещение хлыста (дерева) на длину первого, из оптимальной схемы раскроя, сортимента.
1÷j
Где l - длины планируемых к выпиливанию сортиментов, которые можно получить из соответствующих зон и соответствующих пород, м.
изм
изм
c
При этом в блоках 12 производится сравнительное измерение диаметра d ствола в месте возможного реза. В случае если d<d, то необходимо произвести возврат (реверс) хлыста (части хлыста) до меньшего значения длины сортимента, а если уже нет меньшего значения длины сортимента, то хлыст необходимо переместить вперед на длину наибольшую сортимента из следующей группы сортиментов, произвести контрольное измерение диаметра в месте возможного реза и произвести пиление.
Отпиленный сортимент имеет определенную породу, длину, диаметры в верхнем и нижнем отрезах, то есть исходные данные для расчета объема сортимента, при этом оператор может задать еще и качественный показатель сортимента, тогда будет иметь место точный адрес для сортировки, а при необходимости и маркировки сортимента и учета по породным качественным, размерным признакам.
Таким образом, полезная модель по варианту 1 позволяет повысить эффективность системы управления качеством раскроя-раскряжевки хлыста за счет повышения качества раскроя хлыста путем проведения последовательной оптимизации раскроя зон сортиментов по размерному показателю при выпиливании каждого сортимента, а также расширения возможности системы за счет выполнения оценки качества полученных сортиментов.
Вариант 2. (См. фиг.5)
Система автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов 1 включает блок памяти 2, блоки 3 и 4 измерения диаметров хлыста соответственно вершинного и комлевого, механизм распила 5. На зажимных рычагах сучкорезной головки установлены датчики D1 и D2 блоков 3 и 4 измерения диаметров хлыста соответственно вершинного и комлевого, имеется также механизм продольного перемещения 6 и датчик продольного перемещения (DПП) 7. Система снабжена функционально связанными друг с другом, с блоками 3 и 4 измерения диаметров и блоком памяти 2, - блоками расчета 8, 9, 10 и 11 соответственно (толщины коры, величины сбега участка хлыста, длины зоны, расчета оптимальной схемы раскроя зоны хлыста и т.п.), блоками 12 сравнения и коррекции, исполнительным устройством 13 продольного перемещения хлыста и его распила пильным механизмом 5, устройством 14 сортировки и маркировки полученных сортиментов, а также - блоком 15 расчета цен полученных сортиментов. Блок памяти 2 системы снабжен параметрами 16 сортиментов (например, породы, длины сортиментов, их наименования, минимальных диаметров в верхнем отрезе планируемых сортиментов и т.п.) и ценовыми показателями 17 сортиментов, планируемых к производству. У пульта управления находится оператор, который может вносить изменения параметров в блок памяти 2 при необходимости.
Система автоматизированного управления раскроем-раскряжевкой хлыстов по варианту 2 работает следующим образом.
Визуально определив породу поступившего на обработку ствола, оператор вводит эту информацию в систему управления. В процессе обработки ствола с кроной (дерева) или без кроны (хлыста) производится измерение диаметра ствола одним датчиком диаметром D1, или диаметров ствола двумя датчиками D1 и D2 и в блоке 8 рассчитывается толщина коры по формуле (1).
Где Δk - толщина коры, см.;
0
а, b - коэффициенты зависящие от породы древесины;
d - диаметр ствола в месте измерения или расчета толщины коры, мм.
Далее в блоке 9 по формулам (2) или (3) рассчитывается величина сбега ствола, которая считается постоянной на длине зоны первых выпиливаемых сортиментов, из числа заложенных оператором в сортиментном плане.
баз
При наличии двух датчиков для измерения диаметров хлыста, расположенных на расстоянии l (м) друг от друга, величина сбега зоны рассчитывается по формуле:
1÷i
баз
Где d - диаметры хлыста на расстоянии l от нижнего датчика D1 для измерения диаметра хлыста, см.;
1÷i
Δ - толщина коры в сечении верхнего (второго) датчика для измерения диаметров хлыста, см.;
баз
l - базовое расстояние между верхним D1 и нижнем D2 датчиками, замеряющими диаметры ствола, м.
Затем в блоке 10 по формуле (4) рассчитывается прогнозируемая длина зоны первых сортиментов.
зон1÷i
зон1
зон2
Где l - длины зоны сортиментов планируемых к выпуску из хлыста, м; (например, l - длина зоны пиловочных сортиментов, l - длина зоны балансовых сортиментов и т.д.);
k1÷i
d - диаметр сортиментов в комлевом (нижнем) отрезе без коры, см.;
c1÷i
d - диаметры планируемых сортиментов в вершинном отрезе без коры, см.;
k1÷i
Δ - толщина коры в комлевом (нижнем) отрезе, см.;
1÷i
S - расчетная величина сбега в зонах хлыста, см/м.
Далее в блоке 11 по формуле (5) определяется оптимальная схема раскроя первой зоны сортиментов и производится продольное перемещение хлыста (дерева) на длину первого, из оптимальной схемы раскроя, сортимента.
1÷j
Где l - длины планируемых к выпиливанию сортиментов, которые можно получить из соответствующих зон и соответствующих пород, м.
изм
изм
c
При этом в блоке 12 производится сравнительное измерение диаметра d ствола в месте возможного реза. В случае если d<d, то необходимо произвести возврат (реверс) хлыста (части хлыста) до меньшего значения длины сортимента, а если уже нет меньшего значения длины сортимента, то хлыст необходимо переместить вперед на длину наибольшую сортимента из следующей группы сортиментов, произвести контрольное измерение диаметра в месте возможного реза и произвести пиление.
Отпиленный сортимент имеет определенную породу, длину, диаметры в верхнем и нижнем отрезах, то есть исходные данные для расчета объема сортимента, при этом оператор может задать еще и качественный показатель сортимента, тогда будет иметь место точный адрес для сортировки, а при необходимости и маркировки сортимента и учета по породным качественным, размерным признакам.
После окончания раскроя-раскряжевки хлыста в блоке 15 возможна и товарно-денежная оценка полученной из каждого хлыста продукции по формуле:
Где  - сумма товарной продукции из одного хлыста, руб.;
j - количество выпиленных сортиментов из хлыста, шт.;
k1
kj
d÷d - диаметры сортиментов в нижнем отрезе без коры, м.;
b1
b2
d÷d - диаметры сортиментов в верхнем отрезе без коры, м.;
1
j
l÷l - длины сортиментов за вычетом допуска на усушку, м.;
1
j
3
Ц÷Ц - цена реализации одного кубического метра древесины, руб/м.
В устройство 18 выводится полная информация о полученных сортиментах.
Таким образом, полезная модель по варианту 2 позволит повысить эффективность системы управления качеством раскроя-раскряжевки хлыста за счет повышения качества раскроя хлыста путем проведения последовательной оптимизации раскроя зон сортиментов по размерному показателю при выпиливании каждого сортимента, а также расширения возможности системы за счет выполнения оценки качества и товарно-денежной оценки полученных сортиментов.
(56)1. А.И.Лешкевич и др., Оборудование лесных складов, М., Лесная промышленность, 1968, с.105.
2. А.И.Лешкевич и др., Оборудование лесных складов, М., Лесная промышленность, 1968, с.107 - прототип.