FI124888B - Menetelmä ja järjestely punnitusjärjestelmässä sekä vastaava ohjelmistotuote ja materiaalinkäsittelykone - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELY PUNNITUSJÄRJESTELMÄSSÄ SEKÄ VASTAAVA OHJELMISTOTUOTE JA MATERIAALINKÄSITTELYNNE

Keksinnön kohteena on menetelmä punnitusjärjestelmässä, jossa menetelmässä punnitusjärjestelmällä varustetulla nostimella nostetaan ainakin yksi taakka kuorman muodostamiseksi, taakan massa punnitaan, punnitun taakan massa tallennetaan, tallennetusta massasta määritetään kuorman vertailuarvo, kuorman vertailuarvon perusteella säädetään punnitusjär-j estelmää.

Keksinnön kohteena on myös järjestely punnitusjärjestelmässä sekä vastaava ohjelmistotuote ja materiaalinkäsittelykone.

Tunnetun tekniikan mukaisesti metsätaloudessa ja erityisesti puunkorjuussa sekä puukaupassa vakiintuneeksi mittaustavaksi on muodostunut tilavuusmittaus. Tätä voidaankin tehdä luotettavasti, jopa automaattisesti, esimerkiksi sinänsä tunnetuilla harvestereilla ja niissä käytettävillä mittalaitteilla. Lisäksi varsinkin aiemmin tilavuusmittausta on tehty esimerkiksi puunjalostuslaitoksilla muun muassa upottamalla sekä niin sanotulla kehysmitalla tai erilaisilla mittaporteilla, kuten lasermittauk-seen perustuvalla järjestelmällä. Kuitenkin erityisesti toimivan logistiikan kannalta olisi edullisinta saada mittaus suoritettua mahdollisimman aikaisessa vaiheessa puunhankintaketjua, kuten edullisimmin heti puunkorjuutyön tai puutavaran lähikuljetuksen yhteydessä.

Erityisesti viime aikoina yleistyneen energiapuun korjuun yhteydessä luotettava ja toimiva tilavuusmittaus on vaikeaa järjestää mainittua puutavaralajia korjaavan hakkuukoneen tai muun puunkorjuukoneen yhteydessä, sillä korjattava puumateriaali tai puutavaralaji on usein pieniläpimittaista ja runkomuodoltaan sellaista, että läpimitan tai pituuden mittaus on käytännössä mahdotonta tehdä tarkasti. Lisäksi energiapuun tapauksessa käytetään yleisesti korjuutapana niin sanottua joukkokäsittelyä yksinpuin korjuun asemesta. Tämä tarkoittaa pääasiallisesti sitä, että harvesteripään läpi syötetään ja harvesteripäällä käsitellään yhtäaikaisesti useampia runkoja kerralla ne mahdollisesti osin tai kokonaan karsien tai vaihtoehtoisesti kokonaan karsimatta. On myös mahdollista, että jatkossa lähikuljetus-suoritteesta, muunkin kuin energiapuun osalta, esimerkiksi tavanomaisen ainespuun kuten tukki- tai kuitupuun kuljetuksesta maksettava taksa tai palkkio voisi olla massaperusteinen, mikä korostaa tarkan punnituksen merkitystä osaltaan.

Muun muassa edellä mainituista syistä johtuen metsätaloudessa on varsinkin kuitu- ja energiapuun, kuten myös energiakäyttöön korjattavien kantojen, kaupassa siirrytty punnitsemaan mainittu puutavaralaji jo metsässä. Toisin sanoen on siirrytty käyttämään massaperusteista mittaamista tavanomaisemman tilavuusperusteisen sijasta, sillä energiapuuta ja muuta metsästä kerättävää jaetta on monenlaista eri ominaisuuksin. Tätä varten tyypillisimmin kuormatraktorin kuormaimeen on sovitettu erityinen kuormainvaa-ka, jolla punnitaan jokainen nostettu taakka. Tässä yhteydessä taakalla tarkoitetaan yksittäistä kahmarilla tai muulla vastaavalla tartuntaelimellä suoritettavaa yksittäisen tai useamman puun/pöllin siirtoa esimerkiksi kuormatraktorin vierestä kuorma-traktorin kuormatilaan tai päin vastoin. Tyypillisesti yksittäisten taakkojen massat yhteen laskemalla saadaan määritettyä kokonaisen kuormatraktorikuorman massa ja vastaavasti kuormien massat yhteen laskemalla koko korjuualan puutavarakertymän massa tavaralajeittain. Koska yleensä kuormainvaa'alla näin tehtävässä mittauksessa on kyse ainoasta punnituksesta koko toimitusketjussa, on punnituksen tuloksen vastattava hyväksyttävällä tarkkuudella korjattujen ja kuljetettujen taakkojen todellista massaa. Tällöin myyjä ja ostaja voivat luottaa punnituksen oikeellisuuteen. Edellä on kuvattu punnitusjärjestelmän osana kuormainvaa-ka, joka on sovitettu nostimena toimivaan kuormaimeen, erityisesti kuormatraktorin tai puutavara-auton tapauksessa. Nostin voi olla myös esimerkiksi nosturi, jolla siirretään mitä tahansa bulkki- tai kappaletavaraa, joskin keksinnön mukaisen ratkaisun edut korostuvat punnitusjärjestelmissä, joissa punnittavan materiaalin ja itse kuormausprosessin erityispiirteet aiheuttavat hajontaa ja epätarkkuutta punnitustulokseen.

Kuormainvaa'an säätämiseen ja toiminnan tai punnitustarkkuuden arviointiin ja seuraamiseen on kehitetty tarkistuspunnitus. Kuormainvaakaan kuuluvaan keskusyksikköön on tallennettu ohjelmisto, johon voidaan ohjelmoida esimerkiksi hyväksyttävä tarkkuus muiden kuormainvaakaan liittyvien toimintojen lisäksi. Tunnetussa tarkistuspunnituksessa käytetään tunnetun massan omaavaa erityistä testipunnusta, jota siirretään kuormatraktorin kuormatilasta pinoon normaalin työtavan mukaisesti, kuten varsinaisessa kuormaustyössä tehdään normaalisti kuormattavilla taakoilla. Siirtoja toistetaan ja kunkin punnituksen arvo tallennetaan. Näin tehdyn tarkistuspunnituksen antamien arvojen perusteella kuormainvaakaa säädetään siten, että kuormainvaa'an mittaama/määrittämä arvo vastaa testipunnuksen massaa, jota tarkistuspunnituksessa on käytetty. Säätäminen tehdään edullisimmin ohjelmallisesti siten, että kuljettaja syöttää tai ainakin hyväksyy ehdotetun korjauksen esimerkiksi punnitusjär-jestelmän keskusyksikön kautta.

Nykyisessä, erityistä tunnetun massan omaavaa testipunnusta hyödyntävässä, tarkistuspunnituksessa on kuitenkin tiettyjä epäkohtia erityisesti dynaamisen punnitustilanteen tapauksessa. Käytännön testeissä on todettu, että puutavaran todellinen massa saattaa joissakin tapauksissa poiketa liikaa kuormainvaa'alla saadusta massasta. Esimerkiksi säätämällä kuormainvaaka näyttämään tasan testipunnuksen massaa tunnetulla tarkistuspunnitus-menetelmällä, voidaan kuormainvaa'an todelliseksi tulokseksi saada liian suuri massa. Tähän johtavia syitä voikin olla itse punnitusjärjestelmästä, punnittavasta materiaalista tai esimerkiksi ympäristöolosuhteista johtuen useita.

Testipunnuksen ja varsinaisten taakkojen, erityisesti ener-giapuutaakkojen, välillä on yksi merkittävä ero. Energiapuutaak- ka, jonka paino vastaa suuruusluokaltaan oleellisesti tarkistus-punnusta, on pituudeltaan tyypillisesti huomattavasti testipun-nusta pidempi. Tällainen taakka saattaa olla lähes mielivaltaisen muotoinen muiltakin ulottuvuuksiltaan, mikä voi aiheuttaa vaihteluja punnituksen tarkkaan suoritukseen dynaamisessa punnitustilanteessa, jossa taakka on rotaatio- ja/tai translaa-tioliikkeessä yhden tai useamman akselin suhteen. Energiapuu-taakka voikin pisimmillään olla jopa lähes kymmenen metriä pitkä, käsittäen kokonaisia energiapuita tai ainakin pitkiä rungonosia. Yleisesti sanoen taakan tavaralaji, massa ja dimensiot vaikuttavat kuormaustapahtumaan ja siten mittaustulokseen. Muita vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa ympäristö, kuljettaja ja kone, kuten kuormatraktori. Toisin sanoen kuormainvaa'an näyttämä voi olla virheellinen taakan todelliseen massaan nähden useasta eri syystä.

Lisäksi erityisellä testipunnuksella tehtävä testipunnitus vie toistoineen turhan suuren osan varsinaisesta työajasta eikä se ole tuottavaa työtä. Niinpä testipunnitus saatetaankin käytännössä tehdä vain noin kerran viikossa, mikä ei välttämättä riitä takaamaan riittävän hyvää punnitustarkkuutta. Viikon aikana olosuhteet ja laitteen toiminta voivat kuitenkin muuttua, mikä lisää punnitusvirheen riskiä. Tyypillisesti tällainen muutos voi olla esimerkiksi riipukkeen mittaukseen vaikuttavan elektroniikan tai erityisesti venymäliuskojen nollakohdan tai herkkyyden muutos, jotka saattavat johtaa kalibrointi- tai tarkistuspunni-tustarpeeseen. Samoin esimerkiksi viikon ja päivän aikana niin puutavaralaji kuin punnitusjärjestelmän ja kuormaimen käyttäjä voi muuttua, mikä myös voi lisätä virhettä. Lisäksi tarkistus-punnitus vaatii aina erillisen testipunnuksen, jota kuljetettava kuormatraktorin mukana. Testipunnuksen tulee kuitenkin olla suhteellisen raskas, toisin sanottuna verrattavissa massaltaan tavanomaiseen taakkaan, tyypillisesti noin 500 kg, jolloin sen mukana kuljettaminen ei ole kovin vaivatonta, eikä sitä etenkään voida säilyttää tai kuljettaa jatkuvasti esimerkiksi kuormatraktorin mukana käytännön työtilanteessa. Testipunnus voi kadota ja se voi käsiteltäessä vaurioitua tai sen muut ominaisuudet voivat muuttua siitä huolimatta, että se on pyritty rakentamaan mahdollisimman stabiiliksi ja kestäväksi käyttötarkoitukseen, mikä edelleen vaikuttaa tarkistuspunnituksen luotettavuuteen heikentävästi .

Tekniikan tasosta tunnetaan myös julkaisu W0 2012/101325 Ai, jossa on esitetty hakijan kehittämä menetelmä punnitusjärjesteinään tarkistuspunnitsemiseksi. Tässä menetelmässä nostettava todellinen taakka punnitaan kuormaa kuormattaessa satunnaisesti sekä liikkeessä että paikallaan. Mitattujen massojen perusteella muodostetaan vertailuarvo, jota verrataan tarkistuspunnitusten arvoihin ja vastaaviin aiempiin vertailuarvoihin. Vertailun perusteella lasketaan tarkkuusarvo, jonka perusteella säädetään punnitusjärjestelmää ja/tai todetaan punnitusjärjestelmän tarkkuus. Tällaisen menetelmän ongelmana on kuitenkin se, että kuormaus-suunnan nostotapahtumat ovat keskenään hyvin erilaisia johtuen puunrunkojen lähes mielivaltaisesta sijainnista suhteessa kuormatraktoriin. Vastaavasti purkusuunnassa esimerkiksi kuorma-traktorin kuormatilaan kuormatut puunrungot ovat tyypillisesti orientoituneet säännöllisesti koneen pituussuuntaisesti ja purku tapahtuu myös maahan siten, että puut asettuvat oleellisesti yhdensuuntaisesti ja purkutapahtuma on huomattavasti hallitumpi kuin kuormaustapahtuma. Toisin sanottuna kuormaussuunnassa nostettavien puunrunkojen etäisyys ja suunta suhteessa kuorma-traktoriin vaihtelee runsaasti. Tässä yhteydessä puhuttaessa puunrungoista tarkoitetaan sekä katkaistuja puun rungon osia eli niin sanottuja pölkkyjä kuin myös kokonaisia puun runkoja niiden pituudesta riippuen. Lisäksi taakan massa vaihtelee merkittävästi nostojen välillä yksittäisistä puunrungoista taakkoihin, joissa koko kahmari on täynnä. Yleensä kahmarit ovat kuitenkin enemmän tai vähemmän vajaita, minkä takia myös nostojen massojen keskihajonta on suuri. Johtuen puunrunkojen poiminnan hankaluudesta taakan painopiste asettuu usein kahmarin ulkopuolelle, minkä takia taakka kallistuu kuormatessa. Tämän lisäksi harvennushakkuilla kuormaimen ja taakan on väisteltävä ja varottava vahingoittamasta pystyyn jätettyjä puita, mikä aiheuttaa merkittävää vaihtelua kuormaimen liikeratoihin ja -nopeuteen sekä rotaattorin yleiseen käyttöön. Nostojen loppuvaiheessa taakan puunrunkoja on usein aseteltava kuormatilaan, jotta kuormasta tulee tiivis ja tasapäinen kuormatilan sermin puolelta. Muun muassa edellä mainitut seikat yhdistettynä mittalaitteissa esiintyviin epäideaalisuuksiin heikentävät kuormavaa'an mitta-tarkkuutta merkittävästi kuormaussuunnassa. Nostokohtaisesti virheen hajonta kasvaa ja virheeseen syntyy usein myös pysyvää poikkeamaan (bias). Tässä yhteydessä kuormaussuunnalla tarkoitetaan taakkojen nostoja, joilla puu tai puita siirretään kuorma-traktorin kuormatilaan ja purkusuunnalla tarkoitetaan puolestaan taakan nostoja, joilla puu tai puita siirretään kuormatraktorin kuormatilasta pois esimerkiksi kuormatraktorin viereen maahan.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uudenlainen menetelmä punnitusjärjestelmässä, jolla punnitusjärjestelmän tarkkuus saadaan entistä paremmaksi kuormauksen osalta aikaisempaa yksinkertaisemmin ja nopeammin. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uudenlainen ohjelmistotuote, jolla saadaan punnitusjärjestelmän tarkkuus entistä paremmaksi. Edelleen keksinnön tarkoituksena on aikaansaada punnitusjärjestelmän tarkistuspunnitukseen uudenlainen järjestely, joka voidaan toteuttaa tunnetuilla komponenteilla ja jolla saavutetaan tekniikan tason mukaisia järjestelyitä parempi punnituksen tarkkuus kuormattaessa. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada uudenlainen materiaalinkäsittelykone, jolla saavutetaan tarkka punnitus myös kuormaussuunnassa. Tämän keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1 ja keksinnön mukaisen ohjelmistotuotteen tunnusomaiset piirteet oheisesta patenttivaatimuksesta 10. Vastaavasti keksinnön mukaisen järjestelyn tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 11 ja keksinnön mukaisen materiaalinkäsittelykoneen tunnusomaiset piirteet oheisesta patenttivaatimuksesta 13.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan eliminoida tehokkaasti ja edullisesti kuormaussuunnan mittavirheitä. Menetelmän perustuu siihen tietoon, että purkusuunnan mittaustieto pitää yleensä erittäin hyvin paikkaansa. Kun kuormauksen aikana mitattua kuorman massaa verrataan saman kuorman purkamisessa mitattuun massaan, voidaan näiden tulosten perusteella laskea vertailuarvo, esimerkiksi kuormamassojen suhteellinen ero. Tämän vertailuarvon perusteella voidaan laskea korjauskerroin, jolla kuormaussuunnan nostoja olisi pitänyt korjata, jotta kuormaussuun-nassa kuormalle olisi saatu sama tulos kuin purkusuunnassa. Koska menetelmien välinen eroarvo ja tarvittava korjauskerroin voidaan laskea vasta kuorman purkamisen jälkeen, korjauskerroin on siten käytettävissä vasta kuormattaessa seuraavaa kuormaa. Yhden kuorman viiveestä ei ole kuitenkaan merkittävää haittaa, koska samalla työmaalla työskenneltäessä kuormien väliset suhteelliset vertailuarvot poikkeavat melko vähän toisistaan, jolloin kuormakohtaisesti lasketut korjauskertoimet poikkeavat toisistaan melko vähän. Koska osa kuormista voi kuitenkin voi olla poikkeuksellisten nostojen ja niistä seuranneista mittavirheistä johtuen poikkeuksellisia verrattuna keskiarvoiseen kuormaan, on yksittäisen kuorman vaikutusta korjauskertoimeen hyvä rajoittaa esimerkiksi suodattamalla. Edullisesti korjaus tulee tehdä aina kone- ja/tai kuljettäjakohtaisesti, koska kuljettajat toimivat ja käyttävät nosturia keskenään eri tavoin ja koneiden rakenne ja toiminta yleensä poikkeaa toisistaan. Lisäksi korjaus voidaan tehdä sinällään tunnetuin tavoin joko yleisesti, puulajikohtaisesti tai puu- ja tavaralajikohtaisesti. Myös kuormauksen liikesuunta voidaan tarvittaessa huomioida.

Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaisen menetelmän tarkoitus voidaan saavuttaa menetelmällä punnitusjärjestelmässä, menetelmässä punnitusjärjestelmällä varustetulla nostimella nostetaan ainakin yksi taakka kuorman muodostamiseksi, taakan massa punnitaan ja punnitun taakan massa tallennetaan. Kuormauksen aikana punnitun jokaisen taakan massan ja korjauskertoimen tulo lasketaan korjatuksi taakan massaksi ja kuormauksen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta korjatusta taakan massasta lasketaan kuormauskokonaismassa. Lisäksi taakan massa punnitaan kuorman purkamisen yhteydessä ja purkamisen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta taakan massasta lasketaan purkukokonais-massa. Kuormauskokonaismassan sekä purkukokonaismassan avulla muodostetaan kuorman vertailuarvo, kun koko kuorma on purettu. Kuorman vertailuarvon perusteella lasketaan korjauskertoimelle uusi, korjattu arvo kuormauksen punnituksen säätämiseksi seuraa-van kuorman kuormausta varten eli kuorman vertailuarvon perusteella säädetään punnitusjärjestelmää. Kuormauksen ja purkamisen kokonaismassoja vertaamalla saadaan arvio virheen suuruudesta ja kuormaussuunnan punnituksen tarvitsemasta korjauksesta. Tällaisella menetelmällä myös kuormauksen punnitus saadaan tarkaksi, jolloin esimerkiksi kuormatraktorin kuljetuskapasiteetti voidaan hyödyntää tarkemmin.

Edullisesti kuormauksen punnitusta säädetään jokaiselle kuormalle. Tällöin kuormauksen punnituksen virhe saadaan poistettua mahdollisimman nopeasti jo muutaman kuorman jälkeen.

Jokainen kuormauksen yksittäisen taakan massa voidaan säätää korjauskertoimen avulla. Tällöin jokaisen taakan eli esimerkiksi kahmarillisen massa tiedetään keskimäärin tarkasti ja kuormasta voidaan tehdä tarvittaessa purkua myös kesken kuormauksen.

Kuorman avulla laskettua korjauskerrointa voidaan käyttää seuraavan kuorman tai seuraavien kuormien kuormauksen punnituksen säätämiseen. Näin seuraavan kuorman kuormauksen punnitus on jälleen keskimäärin entistä tarkempi ja virhe pienempi. Joissain tapauksissa luotettavaa vertailuarvoa ei voida muodostaa, jolloin seuraavan kuorman kuormauksessa käytetään viimeisintä korjauskerrointa. Näin voi tapahtua esimerkiksi silloin, kun kuormaus- tai purkutapahtumat poikkeavat merkittävästi normaalista sekvenssistä.

Erään toisen sovellusmuodon mukaan edellisen kuorman korjausker-rointa voidaan käyttää seuraavan kuorman kuormauskokonaismassan korjaamiseen. Tällöin lasketaan ainoastaan korjauskertoimen kuormauskokonaismassan tulo, mikä vähentää laskutoimitusten määrää.

Edullisesti korjauskertoimen laskennassa käytetään suodatusta. Tällöin yksittäisen kuorman vaikutus korjauskertoimeen on vähäisempi, mikä puolestaan vähentää korjauskertoimen mahdollista kohinaa.

Yksittäisen kuorman vaikutusta korjauskertoimen muutokseen voidaan suodattaa 50 - 90 %, edullisesti 65 - 75 %. Toisin sanottuna yksittäisen kuorman vaikutusta korjauskertoimeen voidaan suodattaa kertomalla vertailuarvo luvulla 0,5 - 0,9, edullisesti 0,65 - 0,75. Tällöin virhe pienentyy vakaissa olosuhteissa pieneksi jo 5 - 8 kuorman jälkeen, mutta samalla korjauskertoimen kohina säilyy vähäisenä.

Erään sovellusmuodon mukaan yksittäisen kuorman vaikutusta korjauskertoimeen voidaan suodattaa esimerkiksi siten, että uusi korjausarvo muodostetaan laskemalla painotettu keskiarvo edellisestä korjauskertoimesta sekä viimeisimmän kuorman perusteella lasketusta korjauskertoimesta. Keskiarvon laskennassa käytettävien painokertoimien keskinäisellä suhteella voidaan vaikuttaa korjauskertoimen reagointiherkkyyteen. Esimerkiksi painoarvot voivat olla vanhalle korjausarvolle 0,25 ja viimeisimmän kuorman perusteella lasketulle korjauskertoimelle 0,75. Mitä suurempi suhteellinen painoarvo annetaan viimeisimmän kuorman perusteella lasketulle korjauskertoimelle, sitä nopeammin uusi korjauskerroin mukautuu olosuhdemuutoksiin. Toisaalta hyvin suuri viimeisimmän kuorman korjauskertoimen suhteellinen painoarvo voi aiheuttaa korjauskertoimeen kohinaa, jos olosuhteet vaihtelevat jostain syystä merkittävästi kuormien välillä. Jos viimeisimmän kuorman korjauskertoimen painokerroin jaetaan edellisen korjaus-kertoimen painokertoimella, näin saatu suhdeluku voi olla esimerkiksi välillä 0,1 - 10, edullisesti välillä 1-3.

Erään sovellusmuodon mukaan suodatuksessa käytetään liukuvaa keskiarvoa. Liukuvan keskiarvon käyttö säätää suodatusta aktiivisesti edellisten kuormien perusteella. Uuden korjauskertoimen laskentaan vaikuttavien edellisten kuormien lukumäärää ja joissain tapauksissa myös näiden keskinäistä painoarvoa voidaan muuttaa halutunlaisen suodatuksen käyttäytymisen saavuttamiseksi. Näin voidaan vaikuttaa tehokkaasti suodatuksen tehokkuuteen.

Erään toisen sovellusmuodon mukaan suodatuksessa käytetään adaptiivista suodatusta. Tällä tarkoitetaan älykästä suodatusta, joka säätää itsenäisesti suodatuksen parametrejä ulkoiseen tietoon, esimerkiksi olosuhdemuutokseen perustuen. Näin esimerkiksi havaitun olosuhteiden muutoksen yhteydessä suodatus voi olla aluksi vähäinen ja suodatusta voidaan lisätä myöhempien kuormien osalla.

Edullisesti korjauskerroin lasketaan olosuhdesensitiivisesti. Tällä tarkoitetaan sitä, että korjauskerroin lasketaan aina olosuhteiden muuttuessa kuormauksen punnituksessa. Näin voidaan ottaa huomioon muuttuneista punnitusolosuhteista johtuvat virheet kuormauksen punnituksessa. Tilanteissa, joissa olosuhde-muutos on tunnettu, kuten esimerkiksi työskentelyalueen vaihdoksissa, voidaan esimerkiksi korjaus alustaa tai korjauksen säätymistä nopeuttaa väliaikaisesti, kunnes korjaus on säätynyt vallitsevan ympäristön mukaan. Korjauksen nopeutus voidaan tehdä esimerkiksi muuttamalla suodatuksen parametrejä.

Edullisesti esimerkiksi uuden kuljettajan aloittaessa työskentelynsä ensimmäistä kertaa kyseisellä koneella tai uuden koneen tai mittalaitteen käyttöönoton jälkeen ensimmäisen kuorman kuormauksen korjausarvon laskemiseen käytetään neutraalia aloituskorjausarvoa. Tällöin korjauskerroin pitää ensimmäisen kuorman osalta kuormauksen punnitustulokset muuttumattomina.

Erään sovellusmuodon mukaan kuljettajan ensimmäisen kuorman kuormauksen korjausarvon laskemiseen käytetään jonkin muun kuljettajan kerrointa tai järjestelmässä olevien kuljettajien kertoimien keskiarvoa tai vastaavaa yhdistelmäarvoa.

Keksinnön mukaisen ohjelmistotuotteen tarkoitus voidaan saavuttaa ohjelmistotuotteella, joka käyttää edellä esitetyn keksinnön mukaista menetelmää. Ohjelmistotuote voidaan helposti päivittää jo olemassa oleviin punnitusjärjestelmiin ohjelmistopäivityksenä, mikä tekee muutoskustannuksista mahdollisimman alhaiset ja päivitystapahtumasta erittäin käyttäjäystävällisen.

Keksinnön mukaisen järjestelyn tarkoitus voidaan saavuttaa järjestelyllä punnitusjärjestelmässä, jossa järjestelyyn kuuluva nostin on varustettu punnitusjärjestelmällä nostimella nostettavan taakan punnitsemiseksi, ja punnitusjärjestelmään kuuluu laskentayksikkö punnitusjärjestelmän punnitseman taakan massan laskemiseksi ja muisti massojen tallentamiseksi. Laskentayksikkö on sovitettu säätämään punnitusjärjestelmää tallennettujen taakkojen massojen perusteella. Järjestelyssä punnitusjärjestel-mä on sovitettu punnitsemaan kuorman jokaisen taakan massa sekä taakan kuormauksen että purkamisen yhteydessä. Laskentayksikkö on sovitettu kertomaan kuormauksen aikana punnittu jokaisen taakan massa korjauskertoimella korjatuksi taakan massaksi ja laskemaan kuormauksen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta korjatusta taakan massasta kuormauskokonaismassa. Edelleen laskentayksikkö on sovitettu laskemaan purkamisen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta taakan massasta purkukokonaismassa, muodostamaan kuormauskokonaismassan ja purkukokonaismassan avulla kuorman vertailuarvo, ja laskemaan kuorman vertailuarvon perusteella korjauskertoimelle korjattu arvo kuormauksen punnituksen säätämiseksi seuraavan kuorman kuormauksessa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan useita etuja suhteessa tekniikan tason mukaisiin menetelmiin. Korjausarvon takaisinkytkennästä johtuen menetelmä korjaa kuormaussuunnan keskivirheen käytännössä muutamalla iteraatiokierroksella noin purkusuunnan mittausvirheen suuruiseksi. Menetelmän käytölle ainoa vaatimus on, että purkusuunnan mittauksen tulee olla kalibroitu ja tarkka. Menetelmää voidaan toteuttaa ilman kuljettajan ylimääräisiä toimia. Menetelmää voidaan myös toteuttaa ilman vaatimuksia tai rajoituksia kuormaustapahtumalle tai kuormaustyylille, jolloin menetelmän käyttö ei hidasta työskentelyä. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan toteuttaa ilman punnuksella tehtävää kalibrointisekvenssiä ja satunnaisnostoja, joita tarvitaan tekniikan tason mukaisissa menetelmissä. Punnuksella tehtäviä tarkistuksia voidaan käyttää purkusuunnan tarkistuksiin ja kalibrointiin.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuormauksen taakkojen massojen korjaus korjauskertoimella on automatisoitavissa täysin, ja se voidaan piilottaa täysin käyttäjältä, jolloin käyttäjä voi käyttää menetelmää tietämättä ominaisuuden olemassaolosta. Menetelmä voidaan ottaa käyttöön kentällä olevissa kuormatraktoreissa tai muissa kuormaa punnitsevissa koneissa pelkällä ohjelmistopäivityksellä.

Kuormauksen punnituksen tarkkuus on tärkeää, koska tarkempi punnitus kuormauksen yhteydessä mahdollistaa kuorman tarkemman kuormauksen, jolloin kuorman massa on lähellä optimia. Keksinnön mukaisella menetelmällä kuorma voidaan kuormauksen yhteydessä kuormata mahdollisimman lähelle optimia, mikä tehostaa kuljetuksien tehokkuutta. Kuorman optimointia maksimikuormaan vaikeuttaa käytännössä tyypillisesti se, että erilainen puutavara, kuten energiapuu, ainespuu, tukkipuu ja muut vastaavat omaavat erilaisia tyypillisiä tiheyksiä ja toisaalta edellä mainittujen materiaalien kosteus voi vielä huomattavasti vaikuttaa todelliseen massaan. Harjaantuneenkin kuljettajan on siis vaikea arvioida esimerkiksi kuormatraktorin kuormatilaan kertyvän kuorman massaa kovinkaan tarkasti pelkästään silmämääräisesti ilman toimivaa kuormaussuunnassakin toimivaa punnitusta.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa

Kuva la esittää kuormatraktorin sivulta katsottuna,

Kuva Ib esittää periaatepiirroksena sinällään tavanomaisen kuormainvaa'an keskusyksikköineen erillään kuormaimes-ta,

Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen menetelmän vaiheita,

Kuva 3 esittää tarkemmin keksinnön mukaisen menetelmän vai heita korjauskertoimen määrittämiseksi,

Kuva 4 esittää keksinnön mukaisen menetelmän korjauskertoimen ja korjatun kuormauskokonaismassa kehitystä esimerkki-kuvaa j assa.

Kuvassa la esitetään sinällään tunnettu kuormatraktori 10, johon kuuluu kuormain 11 ja kuormatila 12. Kuvassa Ib esitetään periaatepiirroksena kuormainvaaka 13 oheislaitteineen. Kuorma-traktori on tässä materiaalinkäsittelykoneen esimerkki, jossa on keksinnön mukainen järjestely. Sovellusesimerkkinä esitetään punnitusjärjestelmä 14, jossa nostin 15 on kuormain 11 ja punnitusjärjestelmään kuuluu kuormainvaaka 13. Kokonaisuuteen kuuluva laskentayksikkö 16 sijoitetaan edullisesti esimerkiksi kuormatraktorin ohjaamoon ja siinä on näyttölaite 17 informaation välittämiseksi ja esittämiseksi punnitusjärjestelmän käyttäjälle (kuva Ib). Niin näyttölaite kuin laskentayksikkö ja muut tarvittavat tietojenkäsittelyvälineet voivat olla sinänsä tunnetulla tavalla metsäkoneessa tai muussa ajoneuvossa tai työkoneessa yleisesti ja muitakin järjestelmiä palvelemaan sovitettuja laitteita tai erityisesti kuormainvaakaa varten vaikkapa metsäkoneeseen sovitettuja. Laskentayksikössä on tarvittava prosessointiteho, jolla kuormainvaa'an mittaustieto saadaan käsiteltyä ja esitettyä käyttäjälle. Laskentayksikössä voi olla myös tarvittava tallennuskapasiteetti tietojen tallentamiseksi, mutta tämä voi olla myös laskentayksiköstä erillisessä muistissa 28.

Kuormainvaaka muodostuu riipukkeesta 18, joka kiinnitetään kuormaimen 11 puomin 19 ja rotaattorin 20 väliin. Kuvan la sovelluksessa rotaattoriin 20 on liitetty kahmari 20', jota rotaattori 20 pyörittää. Kuormainvaaka voidaan asentaa myös muihin ajoneuvoihin tai koneisiin, jotka liittyvät materiaalinkäsittelyyn ja joissa tarvitaan luotettavaa punnitusta. Kuor-mainvaa'an yksityiskohtainen rakenne ja komponenttien sijoittelu kuormaimessa voivat vaihdella huomattavasti esillä olevan keksinnön puitteissa. Esimerkiksi yksityiskohtaisessa sovelluksen kuvauksessa tarkoitetun riipukkeen sisältämät voima- ja mahdolliset kiihtyvyysanturit olisi mahdollista sijoittaa myös muualle kuin puomin pään ja rotaattorin väliin, kuitenkin niin, että saadaan mitattua haluttua voima- ja/tai painotietoa ja esimerkiksi kiihtyvyystietoja.

Riipukkeen pituus on tyypillisesti noin 300 mm ja toiminnallinen punnitusalue esimerkiksi 70 - 2000 kg. Riipukkeessa 18 on painoanturi 21, jolla kuormattava taakka ensisijaisesti punnitaan. Toiminnallisesti kyseessä on tässä voimaan reagoiva anturi. Koska voima aiheutuu punnittavasta massasta, käytetään termiä painoanturi. Painoanturi voi perustua esimerkiksi venymäliuska-anturiin tai vaihtoehtoisesti vaikkapa hydraulisen toimilaitteen, edullisesti hydraulisylinterin ja paineanturin tai -lähettimen yhdistelmään. Riipukkeeseen kuuluu myös yksi tai useampi, yhden tai useamman akselin suhteen kiihtyvyyttä mittaa-va, kiihtyvyysanturi, kuten tässä tapauksessa yksi kaksiakseli-nen kiihtyvyysanturi 22, jota voidaan käyttää kuormaimen liikkeiden tarkkailuun. Tosin tunnetaan yksinkertaisia, luotettavasti ainoastaan staattisissa tilanteissa toimivaksi tarkoitettuja kuormainvaakoja, joissa ei ole mainittua kiihtyvyys- tai muutakaan takaisinkytkentää.

Kiihtyvyystietoja voidaan käyttää myös kuormainvaa'an säätämiseen, sillä taakan liike vaikuttaa luonnollisesti punnitustulok-seen. Kiihtyvyysantureilta saatavalla tiedolla voidaan liikkeessä olevan taakan massa korjata oikeaksi. Tällöin voidaan käyttää koko nosto taakan punnitsemiseen ja saada siten parempi tarkkuus. Kiihtyvyysantureiden havainnointiakselit on järjestetty risteäviksi toistensa suhteen, jolloin kahdellakin anturilla saadaan kattavaa tietoa riipukkeen liikkeestä ja asennosta. On luonnollisesti mahdollista käyttää myös kolmen akselin suhteen kiihtyvyyttä mittaavaa järjestelyä, jossa kunkin akselin suuntaista kiihtyvyyttä mittaavat anturit voivat olla erillisiä tai yhdeksi kokonaisuudeksi integroituja. Laskentayksikössä on edullisesti myös tarvittavat jännitesyötöt ja tiedonsiirtolii-tännät eri komponenttien käyttämiseksi. Tässä riipukkeen 18 ja laskentayksikön 16 välillä on CAN-väylä 23. Sinänsä tunnetulla tavalla tiedonsiirto voidaan haluttaessa toteuttaa myös täysin langattomasti. Tästä voi olla etua, kun tietoa pitää siirtää hankalissa ympäristöoloissa, kuten ulkoisiin esteisiin helposti kolhiintuvan metsäkoneen puomiston yhteydessä.

Painoanturi 21 on sisäänrakennettu riipukkeeseen 18 ja sillä voidaan mitata voimia sekä riipukkeen 18 pituussuunnassa että poikittaissuunnassa. Staattisessa tilanteessa kuormatraktorin ollessa vaakasuoralla alustalla pituussuunta on oleellisesti painovoiman suuntainen ja painoanturiin kohdistuu oleellisesti suoraa vetoa olettaen, että taakkaan on tartuttu keskeisesti painopisteeseen nähden. Kuormatraktorin ollessa vinolla alustalla ja/tai epätasapainoisella taakalla riipukkeeseen kohdistuu myös vinoja voimia, jotka myös voidaan mitata painoanturilla. Kaksiakselinen kiihtyvyysanturi 22 on sijoitettu elektroniikka-kortille 24. Riipukkeen 18 yläpäässä on reikä 25 tapille, jolla riipuke 18 kiinnitetään puomiin. Vastaavasti alapäässä on toinen reikä 26 tapille, jolla riipuke kiinnitetään rotaattoriin. Reiät ovat kohtisuorassa toistensa suhteen, jolloin kahmarin heilunta on mahdollista kahdessa suunnassa. Toisin sanoen reiät ovat ristikkäin siten, että ylempi tappi sallii puominsuuntaisen liikkeen ja alempi tappi sallii sivusuuntaiseen liikkeen. Samalla painoanturilla voidaan mitata epäkeskeisestä taakasta aiheutuvia voimia. Tässä alempi reikä on edellä mainitussa poikittaissuunnassa. Edellä on kuvattu yhtä kuormainvaa'an sovellusesimerkkiä. Itse menetelmä kuitenkin soveltuu muunlai-sillekin punnitusjärjestelmille.

Kuvassa 2 esitetään periaatteellisesti keksinnön mukaisen menetelmän vaiheita 30 - 52. Menetelmä on tarkoitettu käytettäväksi kuormainvaa'an säätämiseen kuormauksen punnituksen tarkkuuden parantamiseksi. Käytettäessä edelleen esimerkkinä kuvan 1 mukaista kuormatraktoria menetelmä käynnistyy puunrunkojen kuormauksella kuormatraktorin kuormatilaan vaiheessa 30. Käyttäjä kerää yksittäisen puun tai yleisesti energiapuun tapauksessa useita ohuita puita kerrallaan kahmarilla ja nostaa puut kuorma-tilaan. Tässä yhteydessä puhuttaessa yksittäisestä puusta tarkoitetaan samaa kuin termillä pölli. Yhdellä kertaa kahmaris-sa olevista ja kuormatilaan kuormattavista puista käytetään tästä eteenpäin nimitystä taakka. Jokaisen taakan massa rrg punnitaan noston aikana vaiheessa 32. Tässä yhteydessä alaindeksillä i viitataan taakan järjestysnumeroon. Vaiheessa 34 jokaisen taakan massan rrg ja kuormakohtaisen korjauskertoimen C3 tulo lasketaan edullisesti taakan punnituksen yhteydessä, joka tulo ottaa huomioon kuormauksen jokaisen nostetun taakan punnituksessa olevan virheen. Tässä yhteydessä puolestaan alaindeksillä j viitataan kuorman järjestysnumeroon. Korjauskertoimella kerrotut korjatut taakan massat rrg c tallennetaan muistiin vaiheessa 36. Korjauskertoimella C: kertominen voidaan suorittaa myös sen jälkeen, kun taakan massa rrg on tallennettu muistiin. Vaiheessa 38 kuormauksen kaikkien taakkojen massojen rrg korjatut arvot rrg c summataan yhteen kuorman kuormauskokonaismassaksi mK kok :, joka yleensä pyritään saamaan mahdollisimman lähelle kunkin kuorma-traktorin yksittäisen kuorman K: optimaalista maksimipainoa. Tarkemmin sanottuna mK kok : on ripC^ + + m3C1 + . . . + mnC1. Edullisesti yhteenlasku tapahtuu reaaliaikaisesti samalla, kun kuormaus etenee. Tässä yhteydessä kuormalla tarkoitetaan yhdestä tai edullisesti useammasta taakasta koostuvaa kokonaismassaa esimerkiksi kuormatraktorin kuormatilassa.

Kuormauksen ollessa valmis, eli kun kuormatraktori on kuormattu mahdollisimman lähelle optimikuormaansa, voidaan suorittaa siirto kuormauspaikalta purkupaikalle vaiheessa 40. Myös kuormauksen aikana voidaan tehdä siirtoja kuormauspaikalta toiselle ja jopa vähentää kuormatraktorissa olevia runkoja, jolloin vähennettyjen runkojen massojen arvot vähennetään kuormausko-konaismassasta mK kok :. Punnitusjärjestelmä voi erottaa kuormauksen purkamisesta esimerkiksi voima- ja kiihtyvyysantureiden ja nostimen sekä rotaattorin käytön perusteella tai yleisesti käyttäen hyväksi kahta tai kolmea tietoa niitä yhdistäen. Siirtokuljetuksen jälkeen vaiheessa 42 aloitetaan kuorman K: purku esimerkiksi pinoon. Jokaisen kuormasta K: purettavan taakan massa rrp p punnitaan vaiheessa 44 ja arvo tallennetaan muistiin vaiheessa 46. Koska purkusuunnassa punnitus on huomattavan tarkka, purkusuunnan punnitut massat tallennetaan sellaisenaan muistiin. Suomessa käytettävä mittauslaki kieltää purkamisen punnitusten manipuloinnin mitenkään, edes tarkkuuden parantamiseksi. Purun kaikkien taakkojen rrp P arvot summataan vaiheessa 48 kuorman K3 purkukokonaismassaksi mpkok], joka vastaa erittäin hyvin todellista lastatun kuorman massaa.

Vaiheessa 50 laskettujen kuormauskokonaismassan mK kok : ja purku-kokonaismassan mp kok : perusteella muodostetaan vertailuarvo A, joka kuvaa sitä, kuinka tarkka kuormauksen punnitus on. Vertailuarvo A on edullisesti suhteellinen, eli se voidaan laskea esimerkiksi seuraavalla kaavalla

eli vähentämällä kuormauskokonaismassa mK kok : purkukokonaismas-sasta mp kok : ja jakamalla tämä purkukokonaismassalla mp kok :.

Vertailuarvon tulee edullisesti olla suhteellinen, sillä absoluuttinen vertailuarvo, esimerkiksi kuormauksen ja purun kokonaismassojen erotus, on riippuvainen kuorman koosta. Kuormien pysyessä aina massaltaan samoina voidaan käyttää absoluuttista vertailuarvoa. Vaiheessa 52 vertailuarvon A perusteella C::stä lasketaan kor j auskertoimelle arvo Cj+1, joka korvaa edellisen kuorman K: kuormauksen yhteydessä käytetyn korjauskertoimen arvon C: vaiheessa 54.

Kuvassa 3 on esitetty tarkemmin korjauskertoimen laskenta yksinkertaistettuna vuokaaviona. Ensimmäisen kuorman Kx yhteydessä tai yleisesti, kun jokin merkittävä kuormaukseen vaikuttava olosuhde on muuttunut, käytetään kuormauksen taakkojen massojen rrp korjaamiseen aloituskorjauskerrointa Cx. Vaiheessa 56 aloituskorjauskertoimelle Cx valitaan jokin alkuarvo, joka voi olla esimerkiksi neutraali luku, kuten 1 tai 0, joka säilyttää punnittujen taakkojen massat rrp sellaisenaan. Erään sovellusmuodon mukaan aloituskorjauskerroin voi olla myös jokin muu luku, esimerkiksi 0,7, jos todetaan, että kuormauksessa punnitut taakkojen massat ovat aina suurempia kuin purkamisen yhteydessä punnitut taakkojen massat. Kuvan 2 tavoin aloituskorjauskerrointa Cx käytetään ensimmäisen kuorman Kx kuormauksen taakkojen massojen rrp kertomiseen vaiheessa 34. Tämän jälkeen korjatut massat rrp c tallennetaan muistiin vaiheessa 36 ja summataan kuormauskokonaismassaksi mK kok 3 vaiheessa 38. Tämän jälkeen vaiheessa 58 lasketaan suhteellinen ero- arvo B seuraavalla kaavalla

Tässä esimerkissä suhteellista eroarvoa B käytetään vertailuarvona A, joka on esitetty kuvan 2 sovellusmuodossa. Suhteellista eroarvoa B käyttäen voidaan vaiheessa 60 laskea korjattu korjauskerroin C:+1, joka saadaan kaavasta

jossa F on valittu suodatuskerroin ja X:llä tarkoitetaan tavallista kertolaskutoimitusta, ei ristituloa. Korjattu korjauskerroin Cj+1 korvaa edellisen kor j auskertoimen C: vaiheessa 62.

Ensimmäisen kuorman Kx kuormauksen taakkojen korjaamiseen käyte- tään aloituskorjauskerrointa C1. Ja tätä seuraavien kuormien Kj+1 kohdalla käytetään edellisen kuorman K: avulla korjattua kor-jauskerrointa Cj+1. Näin saadaan laskettua korjattu korjauskerroin Cj+1, joka ottaa huomioon edellisen kuorman K: kuormauksen punnituksessa syntyneen virheen. Tämän seurauksena seuraavan kuorman K]+1 kuormauksessa saadaan punnittua taakat tarkemmin. Vertailukertoimesta A riippuvan korjauskertoimen C: avulla voidaan muodostaa takaisin kytkeytyvä korjauskertoimen C: säätöpiiri, joka minimoi kuormauksen epätarkkuudesta johtuvan punnituksen virheen muutamassa kuormassa tai jopa heti yhden kuorman jälkeen kokonaan tai lähes kokonaan.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään edullisesti suodatusta vertailuarvon A painottamisessa korjatun korjauskertoimen Cj+1 laskemiseksi. Suodatuksen tarkoituksena on vähentää yksittäisten kuormausten vaikutusta korjauskertoimen kehitykseen. Suodatuksessa voidaan käyttää useita eri suodatusvaihtoehtoja suodatuskertoimen määrittämiseen. Suodatuskerroin F voi olla esimerkiksi kiinteä prosenttiluku, 50 - 90 %, edullisesti 65 -75 %, jolla yksittäisen kuormauksen vaikutusta seuraavan kuorman korjauskertoimeen vähennetään. Alle 50 %:n suodatuskertoimen F käyttö on epäedullisesta, sillä tällöin kuormauksen punnituksessa syntyneen virheen korjaaminen kuormauksen punnitusta säätämällä on hidasta ja vaatii useita kuormia virheen poistamiseksi riittävälle tarkkuudelle. Sadan prosentin suodatuskertoimen käyttö saa aikaan nopean kuormauksen punnitusvirheen korjauksen, mutta voi aiheuttaa puolestaan korjauskertoimeen kohinaa. Kohinaa syntyy, jos yksittäinen kuorman virhe poikkeaa syystä tai toisesta muista edeltäneistä kuormista, jolloin virhettä syntyy enemmän. Tällöin korjauskerroin muuttuu radikaalisti edellisen kuorman mukaan, vaikka yksittäinen kuorma olisi poikkeustapaus. Näin ollen suuri kohina on omiaan aiheuttamaan virhettä yksittäisen kuorman massan määritykseen kuormaussuun-nassa.

Erään sovellusmuodon mukaan korjauskertoimen suodatuksessa käytetään liukuvan keskiarvon suodatinta. Tällöin korjauskerroin voidaan laskea esimerkiksi edellisen kuorman perusteella, jonka jälkeen otetaan keskiarvo kymmenestä edellisestä kuorman perusteella lasketuista korjauskertoimista. Tätä keskiarvoa voidaan käyttää seuraavan kuorman korjauskertoimena.

Erään sovellusmuodon mukaan menetelmässä käytettävä suodatin voi olla älykäs adaptiivinen suodin, jonka algoritmit säätävät suotimen parametreja automaattisesti perustuen esimerkiksi kuormauksessa, mittauksessa tai mittatarkkuudessa tapahtuviin muutoksiin. Tällaisella toteutuksella voidaan tunnistaa aikaisessa vaiheessa olosuhdemuutoksen aiheuttama korjauskertoimeen vaikuttava tasomuutos tai trendi, jolloin säätimen, ja siten myös virheenkorjauksen reagointinopeutta voidaan nopeuttaa olosuhdemuutoksen ajaksi.

Kuvassa 4 on esitetty esimerkkikuvaaja kuorman kuormauksessa punnitun taakan massan 76 ja korjauskertoimen 80 käyttäytymisestä, kun samaa todelliselta massaltaan 10000 kg kuormaa kuormataan ja puretaan kymmenen kertaa. Kuormien järjestysnumero on esitetty vaaka-akselilla viitenumerolla 74. Tässä esimerkissä aloituskorjauskertoimeksi C1 on valittu 1, joka on neutraali luku taakan massoja kerrottaessa. Seuraavaksi on esitetty eräs esimerkillinen tapa, jolla korjauskertoimen muutosta voidaan suodattaa. Ensimmäisen kuorman K2 kuormauksen taakkojen kuor-mauskokonaismassaksi mK kok : on saatu 13000 kg. Kuvaajassa eri kuormien K: kuormauskokonaismassoja mK kok : on merkitty viitenumerolla 72 ja korjauskertoimen C: arvoja viitenumerolla 70. Käyrä 82 esittää kuormauskokonaismassojen mK kok : kehitystä kuormien K: välillä ja käyrä 78 puolestaan korjauskertoimen C: kehitystä. Koska kuorman K2 todellinen massa on 10000 kg, myös purkuko-konaismassaksi mP kok saadaan 10000 kg. Tämän perusteella voidaan laskea suhteellinen eroarvo B, joka on tässä tapauksessa (10000-13000)/10000 eli -0,3. Tästä voidaan puolestaan laskea korjattu korjauskerroin C2 toiselle kuormalle K2, joka on 1/(1— [ — 0,3*0,75])= 0,8163. Kun tällä lasketaan korjatun korjauskertoi-men C2ja seuraavan K2kuormauksen jokaisen taakan massan rrp tulo, saadaan toisen kuorman K2 kuormauskokonaismassaksi mK kok : arvo 13000*0,8163 = 10612,2. Kuvassa 4 esitetyssä esimerkkikuvaajassa on kuormattu ja purettu samaa kuormaa 10 kertaa. Esimerkki on laskettu tarkemmalla resoluutiolla kuin kuvassa 4 esitetyt neljä desimaalia, mistä johtuen kuormissa 8 ja 9 tapahtuu massamuutos, vaikka korjauskertoimen likiarvo pysyy muuttumattomana.

Edellisessä esimerkissä käytetty suodatuskerroin on 75 %, jolloin jokaisen kuorman jälkeen virhe pienenee 75 %. Näin kuormauksen kuormauskokonaismassa mK kok : lähestyy nopeasti purkukokonaismassaa mpkokja saavuttaa jo viiden kuorman jälkeen virhetason, joka on alle promillen. Samalla myös korjauskertoimen arvo saavuttaa tietyn lukuarvon. Koska virhe vähenee joka kuormauksen jälkeen 75 %, jää aina seuraavaan kuormaan vielä 25 % edellisen kuorman yhteydessä olleesta virheestä. Näin ollen virhe ei häviä koskaan kokonaan, mutta pienenee mitättömän pieneksi. Todellisia kuormia tarkasteltaessa kuormausolosuhteet voivat vaihdella huomattavasti, jolloin kuormauksen punnitus ennen korjauskertoimella kertomista saattaa vaihdella jonkin verran. Korjauskertoimen C3 avulla kuormauskokonaismassa mK kok 3 saadaan kuitenkin suhteellisen lähelle purkukokonaismassaa ^P_kok_j ·

Eräs toinen sovellusmuoto suodatuksesta on käytetty edellä esitetyssä kappaleessa olevasta suodatuksesta poikkeavaa liukuvan keskiarvon suodatusta. Tässä yksittäistä vertailuarvoa ei kerrota suodatuskertoimella, vaan tavallaan 100 % suodatuksella laskettu uusi korjattu korjauskerroin kerrotaan painokertoimella. Viimeisimmän kuorman perusteella laskettu suodattamaton korjauskerroin C3_suodattamaton lasketaan kaavalla C3 / (1-B) . Uusi suodatettu korjauskerroin C3+1 lasketaan käyttäen edellisen korjauskertoimen ja viimeisimmän kuorman perusteella lasketun korjauskertoimen painotettua keskiarvoa seuraavalla kaavalla (pk_edellinen * C3 + pk_suodattamaton* C3_suodattama- ton)/(pk_edellinen+ pk_suodattamaton), missä pk_edellinen ja pk_suodattamaton ovat painokertoimia. Tällöin painokertoimena pk_edellinen voidaan käyttää lukuarvoa 0,25 ja painokertoimena pk_suodattamaton voidaan käyttää lukuarvoa 0,75. Mitä suurempi suhteellinen painokerroin annetaan viimeisimmän kuorman perusteella lasketulle korjauskertoimelle, sitä nopeammin uusi korjauskerroin mukautuu olosuhdemuutoksiin. Toisaalta hyvin suuri viimeisimmän kuorman korjauskertoimen suhteellinen painoarvo voi aiheuttaa korjauskertoimeen kohinaa, jos olosuhteet vaihtelevat jostain syystä merkittävästi kuormien välillä. Jos viimeisimmän kuorman korjauskertoimen painokerroin jaetaan edellisen korjauskertoimen painokertoimella, näin saatu suhdeluku voi olla esimerkiksi välillä 0,1 - 10, edullisesti välillä 1 - 3.

Edullisesti punnitusjärjestelmä toimii olosuhdesensitiivisesti . Tällä tarkoitetaan sitä, että punnitusjärjestelmä ottaa huomioon muutokset punnituksen olosuhteissa eli esimerkiksi kuka koneen käyttäjä on ja mitä puulajia kulloinkin kuormataan. Lisäksi punnitusjärjestelmä ottaa edullisesti huomioon onko kuormaukseen käytettävään koneeseen eli esimerkiksi nostopuomiin tai kahma-riin tullut muutoksia edellisestä punnituksesta ja millaista puutavaraa kuormataan. Esimerkiksi energiapuun kuormauksessa taakan muoto voi olla hyvin erilainen kuin tukkipuuta kuormatessa. Tällöin kuormauksen aloituskorjauskertoimena voidaan käyttää punnitusjärjestelmään tallennettuja kyseisen käyttäjän kyseisellä puu- ja tavaralajilla tekemien kuormauksien perusteella laskettua viimeistä korjauskerrointa. Aina olosuhteiden muuttuessa korjauskertoimen laskeminen voidaan aloittaa joko aloituskor j auskertoimesta tai edellisen punnituksen viimeisimmästä korj auskertoimesta.

Vaikka kuormauksen massa saadaan keksinnön mukaisella menetelmällä hyvin pian tarkaksi, voidaan kuormauksen punnituksen luotettavuus tarkistaa käyttämällä taakkana sinällään tunnettua testipunnusta. Testipunnus voi olla esimerkiksi kolme metriä pitkä teräsputki, joka on valettu täyteen betonia tai muuta materiaalia halutun massan saavuttamiseksi. Sinällään testipun-nuksen koolla tai massalla on vähän merkitystä, kunhan massa tiedetään tarkasti ja sen voidaan olettaa jakautuvan tasaisesti testipunnuksen sisällä. Tällöin tarkistuspunnitus tehdään ainoastaan staattisesti, jolloin kuormainvaaka saadaan teoreettisesti oikealle mittausalueelle ja esimerkiksi laitevioista aiheutuvat virheet voidaan havaita. Edullisesti käytetään punnitusjarjestelmältä vaadittavaa tarkkuutta suurempaa tarkkuutta ja tarkistuspunnitus tehdään myös testipunnuksen ollessa vinossa. Vinous aikaansaadaan tarttumalla epäkeskeisesti testi-punnukseen siten, että testipunnus asettuu vinoon asentoon testipunnuksen toisen pään ollessa toista alempana. Toisin sanoen riipukkeen ylä- ja alatapit mahdollistavat taakan kallistumisen tasapainotilaa vastaavaan asentoon. Staattisessa tarkis-tuspunnituksessa vaaditaan esimerkiksi +2 % tarkkuus. Aika ajoin, esimerkiksi kerran viikossa, tehtävän tarkistuspunnuksen arvot tallennetaan ja käytetään hyväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä.

Keksinnön mukaisella punnitusjärjestelmällä ajansäästöä tekniikan tason mukaisiin tarkistuspunnitukseen verrattuna tulee helposti yli kaksi tuntia joka viikkoa, jos aiemmin testipunnus-ta käytettiin kerran päivässä ja tarkistuspunnitukseen kului noin puoli tuntia. Samalla kuormainvaa'an tarkkuus kuormatessa paranee oleellisesti.

Keksinnön mukaisella punnitusjärjestelmällä voidaan eliminoida useat eri virhettä aiheuttavat tekijät vertaamalla yksittäisen kuorman kuormauksen ja purkamisen välistä eroa. Virheet syntyvät kuormausvaiheessa, jossa on usein huomattavaa vaihtelua eri muuttujien suhteen. Sen sijaan kuorman purkuvaihe on usein hyvin vakioitua ja samanlaista eri kuormien välillä, jolloin purkamisen tarkkuus säilyy hyvänä. Yleisesti purkusuunnan punnitukselta vaadittava tarkkuus on luokkaa +4 %.

Teknisesti punnitusjärjestelmä kykenee määrittämään purkusuunnan ilman käyttäjän toimia, sillä kuormainvaakaa, esimerkiksi kuormaimeen tai nosturiin asennettaessa, kuormaimeen, esimerkiksi sen kääntölaitteeseen, asennetaan kääntökulmaa seuraavat anturivälineet. Näin ollen kuormainvaa'an anturointi ilmoittaa kulloisenkin kääntökulman punnitusjärjestelmälle. Toisaalta kuormaimen liikkeitä voidaan seurata tarkoitusta varten riittävän tarkasti lisäksi myös ilman erillistä anturointia, kun seurataan kuormaimen toimintojen, erityisesti sen kääntölaitteen ohjauksia työskentelyn aikana.

Keksinnön mukaista järjestelyä voidaan käyttää myös kuormatrak-toreiden käytön tarkkailuun. Laskentayksikkö voi tallentaa kaikki yksittäisten kuormien kokonaismassat muistiin, jolloin niitä voidaan tarkastella myöhemmin. Tämä mahdollistaa esimerkiksi ylikuormien tarkkailun myös jälkikäteen, jos kuormatraktori vikaantuu. Tässä yhteydessä keksinnön mukainen materiaalinkäsittelylaite voi olla mikä tahansa keksinnön mukaiseen ideaan soveltamiseen soveltuva laite, jolla punnitaan taakkoja sekä kuormatessa että purkaessa. Materiaalinkäsittelylaite voi olla esimerkiksi romuttamoiden nosturi tai vastaava.

Claims (13)

1. Menetelmä punnitusjärjestelmässä, jossa menetelmässä punnitusjärjestelmällä varustetulla nostimella nostetaan ainakin yksi taakka kuorman K: muodostamiseksi, sanotun taakan massa rrp punnitaan, punnitun taakan massa rrp tallennetaan, sanotusta tallennetusta massasta rrp määritetään kuorman K3 vertailuarvo A, sanotun kuorman K: vertailuarvon A perusteella säädetään punnitusj ärj estelmää, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi taakan massa punnitaan sekä taakan kuormauksen rrp että purkamisen yhteydessä rrp P, lasketaan kuormauksen aikana punnitun jokaisen taakan massan rrp ja kor j auskertoimen C: tulo korjatuksi taakan massaksi rrp c, kuormauksen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta korjatusta taakan massasta rrp c lasketaan kuormauskokonais-massa mK_kok_:, purkamisen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta taakan massasta rrp P lasketaan purkukokonaismassa mP kok :, sanottuja kuormauskokonaismassan mK kok : ja purkukokonais-massan mp kok : avulla muodostetaan kuorman K: vertailuarvo A, ja kuorman K: vertailuarvon A perusteella lasketaan korjaus-kertoimelle Cj uusi korjattu arvo Cj+1 kuormauksen punnituksen säätämiseksi seuraavan kuorman Kj+1 kuormausta varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormauksen punnitusta säädetään jokaiselle kuormalle K:.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokainen kuormauksen yksittäisen taakan massa rrp säädetään korjauskertoimen C: avulla.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuorman K: avulla laskettua korjattua korjauskerrointa C:+1 käytetään seuraavan kuorman Kj+1 tai seuraa-vien kuormien kuormauksen punnituksen säätämiseen.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korjauskertoimen C: laskennassa käytetään suodatusta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksittäisen kuorman K: vaikutus korjattuun korjauskertoimen Cj+1 muutokseen suodatetaan 50 - 90 %, edullisesti 65 - 75 %.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatuksessa käytetään liukuvaa keskiarvoa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korjauskerroin C: lasketaan olosuhdesensi-tiivisesti.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen kuorman kx kuormauksen korjaus-kertoimen Cx laskemiseen käytetään neutraalia aloituskorjauskerrointa cy.

10. Ohjelmistotuote, tunnettu siitä, että ohjelmistotuote käsittää ohjelmakoodielementit, jotka on järjestetty suorittamaan jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen menetelmän vaiheet.

11. Järjestely punnitusjärjestelmässä, jossa järjestelyyn kuuluva nostin on varustettu punnitusjärjestelmällä (14) nostimella (15) nostettavan taakan punnitsemiseksi, ja punnitusjär-jestelmään (14) kuuluu laskentayksikkö (16) punnitusjärjestelmän (14) punnitseman taakan massan rrp laskemiseksi ja muisti (28) sanottujen massojen rrp tallentamiseksi, jossa laskentayksikkö (16) on sovitettu säätämään punnitusjärjestelmää (14) tallennettujen taakkojen massojen rrp perusteella, tunnettu siitä, että järjestelyssä punnitusjärjestelmä (14) on sovitettu punnitsemaan kuorman K: jokaisen taakan massa sekä taakan kuormauksen rrp että purkamisen rrp p yhteydessä, jossa laskentayksikkö (16) on sovitettu laskemaan kuormauksen aikana punnitun jokaisen taakan massan rrp ja kor j auskertoimen C: tulo korjatuksi taakan massaksi rrp c, laskemaan kuormauksen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta korjatusta taakan massasta rrp c kuormauskokonaismassa ^K_kok_j r laskemaan purkamisen aikana punnitusta yhdestä tai useammasta taakan massasta rrp P purkukokonaismassa mP kok :, muodostamaan sanottuja kuormauskokonaismassan mK kok : ja purkukokonaismassan mp kok : avulla kuorman K: vertailuarvo A, ja laskemaan kuorman K: vertailuarvon A perusteella korjaus-kertoimelle C: korjattu arvo C:+1 kuormauksen punnituksen säätämiseksi seuraavan kuorman Kj+1 kuormauksessa.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että laskentayksikössä (16) on patenttivaatimuksen 10 mukainen ohjelmistotuote.

13. Materiaalinkäsittelykone, tunnettu siitä, että siihen kuuluu patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen järjestely.