УСТРОЙСТВО ОПЕРАТИВНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОКОРКИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВОЗВРАТА ПЛОХО ОКОРЕННЫХ БРЕВЕН НА ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ ОКОРКУ

Полезная модель относится к деревообработке и может быть использована в устройствах для окорки лесоматериалов, применяемых преимущественно для линий изготовления щепы.
Известно устройство для окорки лесоматериалов, используемое в линий изготовления технологической щепы, включающее окорочный барабан с загрузочной воронкой и оборудованным приводным шандором выгрузочным отверстием, узел выгрузки окоренных бревен в виде ленточного транспортера и транспортер возврата плохо окоренных бревен в окорочный барабан на дополнительную окорку. (Ф.Д. Вараксин, Г.К. Ступнев, Основные направления технического прогресса лесной и деревообрабатывающей промышленности, М. Лесная промышленность, 1974, с. 276).
Известное техническое решение имеет следующие недостатки: возврат плохо окоренных бревен на доработку осуществляется сбрасыванием вручную оператором после его визуальной предварительной оценки Качества окорки в соответствии с требованиями ГОСТ 15815-83 (см. таблицу в описании), при этом регулирование времени пребывания бревен в окорочном барабане осуществляют ориентировочно изменением живого Сечения выгрузочного отверстия путем перемещения шандора вверх или вниз.
Следует отметить, что между началом поступления брака и принятием решения проходит определенное (иногда весьма значительное) время, в течение которого значительный объем лесоматериалов подается на повторную окорку, что снижает производительность линии, приводит к повышенному расходу энергии и потерям древесины.
Известно также устройство для окорки лесоматериалов, используемое в линии изготовления технологической щепы, включающее окорочный барабан с загрузочной воронкой и оборудованным приводным шандором выгрузочным отверстием, узел выгрузки окоренных бревен в виде ленточного транспортера и транспортер возврата плохо окоренных бревен в окорочный барабан на дополнительную окорку, причем узел выгрузки окоренных бревен оборудован приводным сбрасывателем плохо окоренных бревен в возвратный транспортер, а на выходе из окорочного барабана смонтирован узел оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку, содержащий лазерный сканер 3D с блоками информации и программирования, причем последний связан с приводами шандора и сбрасывателя плохо окоренных бревен. (RU 108001 U1, опуб. 22.04.2011 - прототип).
Недостатком известного технического решения является использование в узле оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку лазерного сканера, который является многофункциональным и применение его целесообразно в линиях окорки длинных лесоматериалов для дальнейшей их сортировки с необходимостью исследования кроме показателя качества окорки - наличия пороков внутри лесоматериалов, что определяет область их дальнейшего использования.
При окорке же лесоматериалов в виде балансов, предназначенных для дальнейшего изготовления щепы необходимо лишь определить требуемую степень окорки П (%) бревна в зависимости от требуемой марки изготавливаемой щепы в соответствии с таблицей, которую определяют по формуле:
1
2
где: S - площадь боковой поверхности бревна, м; S - площадь неокоренной поверхности бревна, м. таблица
Таким образом, использование известного технического решения узла оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку в виде лазерного сканера для линии изготовления щепы оказалось неоптимальным в виду отсутствия необходимости использования всех возможных функций, высокой стоимости, а следовательно - узкой доступности использования, сложности, сложности эксплуатации и ремонта.
Техническая задача полезной модели - повышение эффективности устройства оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку за счет изменения с учетом оптимизации его конструкции, обеспечивающего упрощение конструкции, надежность и быстродействие возврата плохо окоренных бревен, упрощение эксплуатации и ремонта, экономичность и необходимость незначительной доработки при использовании в имеющихся в настоящее время линиях изготовления щепы.
Поставленная задача достигается тем, что устройство оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку выполнено в виде смонтированных равномерно по окружности в зоне разрыва ленточного транспортера для перемещения окоренных бревен трех видеокамер, связанных с компьютером, содержащим блоки сбора информации и программирования.
Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа:
- устройство оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку выполнено в виде смонтированных равномерно по окружности в зоне разрыва Ленточного транспортера для перемещения окоренных бревен трех видеокамер, связанных с компьютером, содержащим блоки сбора информации и программирования.
Это позволяет оперативно оценить всю поверхность окоренного бревна в результате его осмотра со всех сторон, обеспечивая полный охват исследуемой Поверхности за счет расположения трех видеокамер равномерно по окружности в зоне разрыва ленточного транспортера для перемещения окоренных бревен.
Это позволит повысить эффективность устройства оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку за счет изменения с учетом оптимизации его конструкции, обеспечивающего упрощение конструкции, надежность и быстродействие возврата плохо окоренных бревен, упрощение эксплуатации и ремонта, экономичность и необходимость незначительной доработки при использовании в имеющихся в настоящее время линиях изготовления щепы.
В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений с заявленной совокупностью признаков.
Устройство применимо и будет использовано в отрасли в 2014 г.
На фиг.1 изображена схема устройства оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку (общий вид);
На фиг.2 - то же, узел I на фиг.1
Устройство оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен 1 на дополнительную окорку выполнено в виде смонтированных равномерно по окружности в зоне 2 разрыва ленточного транспортера 3 для перемещения окоренных бревен 1 трех видеокамер, соответственно 4, 5 и 6, связанных с компьютером 7, содержащим блоки 8 и 9 соответственно сбора информации и программирования.
Решение о достаточности трех камер было принято на основании результатов эксперимента. Бревно диаметром 183 мм. было сфотографировано на камеру разрешением 2 Мегапикселя с расстояния 30 см. На полученном фото размером 16001200 пикселей бревно заняло 62%. На кадре можно четко различить примерно 130 градусов от боковой поверхности бревна.
При использовании трех камер каждой камере достаточно распознать 360/3=120 градусов поверхности, поэтому предложенная схема справится с поставленной задачей. Запас в 10 градусов позволяет использовать схему для бревен большего диаметра. Точность распознавания разная для разных частей бревна и составляет от 1,5 пикселей/мм по краям до 5 пикселей/мм в середине бревна. Это позволит составить довольно точную карту неокоренных участков. Если данной точности будет недостаточно, или камеры придется устанавливать дальше от бревна, можно использовать камеры с более высоким разрешением, например 3.2 или 5 Мегапикселей.
В качестве камер подойдут USB web-камеры с разрешением не менее 2 Мегапикселей. Для обработки изображения может быть использована библиотека OpenCV, которая может быть использована при разработке на языке Java для создания кроссплатформенных приложений.
Устройство работает следующим образом.
(
Окоренные бревна 1 перемещаются ленточным транспортером 3 и, проходя чрез зону 2 разрыва ленточного транспортера 3, обследуются посредством видеокамер 4, 5 и 6 устройства оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата бревен на дополнительную окорку, при этом с видеокамер 4, 5 и 6 поступают сигналы на компьютер 7, информация собирается в блоке 8 компьютера 7 и обрабатывается в блоке программирования 9. На основе анализа картинки с видеокамер вычисляется площадь коры на бревне, ее отношение к общей площади поверхности бревна и принимается решение о необходимости повторной окорки.
На основе обработанной на компьютере 7 информации о качестве окорки по команде блока программирования 9 качественно окоренные бревна направляются на производство щепы, а плохо окоренные бревна по команде блока программирования 9 - на возврат для дополнительной окорки.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить эффективность устройства оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку за счет изменения с учетом оптимизации его конструкции, обеспечивающего упрощение конструкции, надежность и быстродействие возврата плохо окоренных бревен, упрощение эксплуатации и ремонта, экономичность и необходимость незначительной доработки при использовании в имеющихся в настоящее время линиях изготовления щепы.
Выполнение заявленного устройства оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата плохо окоренных бревен на дополнительную окорку не требует применения дефицитных устройств и деталей, включает детали, имеющие невысокую стоимость по сравнению с лазерным сканером 3 D, что обеспечивает высокую экономичность (стоимость узла I оперативной автоматизированной оценки качества окорки и управления процессом возврата бревен на дополнительную окорку заявленного устройства составляет 50000 руб., а стоимость сканерной лазерной установки 3D - 1200000 руб.) и доступность заявленной конструкции для любой линии изготовления щепы. Конструкция всего устройства является оптимальной для линии изготовления щепы, т.к. позволяет оперативно с высокой точностью оценить качество окорки лесоматериалов в соответствии с единственным требованием, а именно, показателем степени окорки.