FI71013B - Foerfarande och anordning foer bestaemmande av en oenskad centrallinje foer cylinderlika kroppar saosom traestockar - Google Patents

Description

7101 3

MENETELMÄ JA LAITE LIERIÖMÄISEN KAPPALEEN, KUTEN PUUPÖLLIN HALUTUN KESKILINJAN MÄÄRITTÄMISEKSI - FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR BESTÄMMANDE AV EN ÖNSKAD CENTRALLINJE FÖR CYLINDERLIKA KROPPAR, SÄSOM TRÄSTOCKAR

5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laite pääasiallisesti lieriömäisen kappaleen, kuten puupöllin halutun keskilinjan määrittämiseksi, jossa menetelmässä kappaleen halkaisijaa ja sen muuttumista kappaleen pituussuunnassa rekiste-10 röidään sen projektioista vähintään yhden kameran tai muun tunnetun kuvanmuodostuslaitteen avulla useasta eri kulmasta.

Vaneriteollisuudessa vaneriviilu sorvataan puupölkystä sitä varten tarkoitetulla viilusorvilla. Sorviin kuuluu paitsi 15 teräasetelma ja karat myös keskitin, joka tuo sorvattavan pölkyn kiinnitettäväksi karojen väliin. Puupölkkyjen hyvinkin epämääräisistä muodoista johtuen on raaka-aineen hyväksikäytön kannalta tärkeää, että keskitin tuo pölkyn karojen väliin sellaiseen kiinnitysasentoon, että pölkystä saatava 20 viilu on ehjää ja virheetöntä niin suurelta pituudelta kuin mahdollista.

Keskittäjät ovat useimmiten kolmipistekeskittäjiä, jotka puristavat puupölkkyä kolmen leuan tai terän välillä pölkyn 25 molemmissa päissä yhtäaikaa, jolloin kiinnityspisteet muodostavat saman ympyrän kolme pistettä. Tämä järjestelyhän toimii moitteettomasti ainoastaan virheettömän sylinterin tapauksessa, ja puupölkyn ollessa kysymyksessä voidaan erottaa mm. seuraavia virhelähteitä: 30 - pölkky on poikkileikkaukseltaan epämääräisen muotoinen, jolloin vain mainitut kolme pistettä täsmäävät keskittimen Pölkylle antaman pyörähdyskeskipisteen kanssa.

- pölkky on myös pituussuunnassa aina jonkin verran väärä, joten eri päiden keskityksen antamat keskiakselit eivät ^ välttämättä yhdy.

7101 3 2 - puu deformoituu aina jonkin verran keskittimen puristuksessa, mikä vaikuttaa pölkyn keskitykseen.

- oksat, kuopat ym. epätasaisuudet keskittimien leukojen kohdalla aiheuttavat todella suuren raaka-ainemenetyksen 5 sellaisen pölkyn kohdalla.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tunnetaan ultraäänellä toimivia, pölkyn paksuuden mittaukseen perustuvia laitteita, jotka auttavat keskittämistä. Näiden haittapuolina on kui-10 tenkin uitraäänen ‘epätarkkuus niin epähomogeenista ainetta kuin puuta mitattaessa ja se, että puun vääryydestä pituussuunnassa ei saada mitään tietoa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uudentyyppinen 15 automaattinen keskittäjä, joka soveltuu asennettavaksi jo olemassaoleviin mekaanisiin keskittäjiin ja joka ei hidasta sorvausta, koska keskitys tapahtuu erillään sorvista edellisen pölkyn sorvauksen aikana. Tämän vaikutuksen aikaansaamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle, jossa työstettävän 20 kappaleen ollessa rekisteröinnin ajaksi kiinnitettynä sinänsä tunnettuun keskittäjään, jonka kiinnityselimien muodostama keskilinja on työstökoneen karojen suuntainen, jolloin haluttu keskilinja lasketaan tietokoneen avulla kappaleen projektioihin sisäänpiirrettyjen suorakaiteiden perusteella, 25 on pääasiassa tunnusomaista se, että rekisteröintitulokset taltioidaan kappaleen sopivalle taustalle projisoiduista varjokuvista muistiin ja näin taltioitujen kuvien perusteella muodostetaan mainitun tietokoneen avulla keskittimen keskilinjan suuntaisia, olennaisesti mainittujen kappaleen pro-30 jektioiden hyötyhalkileikkauksia ilmaisevia suorakaiteita, ja että pienimmän näin saadun suorakaiteen sekä sitä vastaan tietyssä kulmassa olevan toisen mitatun suorakaiteen keskilinjoille siirrettyä suorakaiteiden välistä leikkausviivaa pidetään työstettävään kappaleeseen suurimman sisäänpiirre-35 tyn, olennaisesti ehjän lieriön keskilinjana, jolloin uuden, optimaalisen keskilinjan etäisyyskomponentit keskittimen keskilinjasta lasketaan ja annetaan ohjauslogiikalle keskit- 3 71 01 3 täjän siirtämiseksi toimilaitteiden avulla siten, että sen keskilinjaksi tulee optimikeskilinja.

Valoon perustuva kuvanmuodostus on nopea ja luotettava myös 5 vaikeimmissa olosuhteissa. Kappaleen kuvan muodostaminen ja taltioiminen useasta eri suunnasta luo perusedellytykset mielivaltaisen kappaleen muotojen hahmottamiselle tietokoneella kolmiulotteisesti. Varjokuva on riittävä informaatio tässä yhteydessä, jonka etuina ovat tarvittavien laitteiden 10 yksinkertaisuus ja hyvä erottelukyky kahden tilan (musta tai valkoinen) ansiosta. Haetun keskilinjan sijainti voidaan laskea, koska kahdesta eri suunnasta tunnetaan sen etäisyys keskittimen normaalikeskilinjasta. Itse laskenta on triviaa-linen ja sitä voidaan suorittaa monella eri tavalla ja eri 15 koordinaatistoja käyttäen, joten tässä ei tarkemmin selosteta sitä.

Keksinnön eräälle edulliselle sovel1utusmuodolle on tunnusomaista se, että kappaleen hyötyhalkaisija määritetään mit-20 taamalla pareittain etäisyydet keskittimen keskilinjasta kappaleen kuvan ääriviivoihin, jolloin hyötyhalkaisija on näiden arvoparien pienimmän summan tulos ja jolloin hyöty-halkaisijan keskilinja saadaan jakamalla mainittu summa kahdella. Tällä tavalla muodostettujen ja lähtökohdaksi valit-25 tujen suorakaiteiden sijainti tarkastelukulmatasossa rekisteröidään siis keskittimen tunnettuun keskilinjaan nähden, jolloin suorakaiteiden omat keskilinjat ja niiden etäisyydet keskittimen keskilinjaan saadaan määritettyä.

30 Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että pienimmän sisäänpiimetyn suorakaiteen sisältävän projektion lisäksi valitaan sellainen suorakaide, jonka kuvan tarkastelukulma on suora edelliseen nähden. Näin saadaan keskilinja sijoitetuksi suurella tarkkuudella niin, 35 että pölkystä voidaan sorvata mahdollisimman paljon koko leveydeltään ehjää viilua.

4 7101 3

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että kuviin sisäänpiirrettyjä suorakaiteita muodostettaessa jätetään ennalta määrätyn säännön mukaisesti huomioimatta kappaleen pinnassa olevat pienehköt paikal-5 liset epätasaisuudet, jotka kohtuuttomasti pienentäisivät suorakaiteen suuruutta. Sisäänpiirretyn suorakaiteen suurin korkeushan on sama kuin pienin kappaleen säde. Jos jokin pieni, mahdollisesti pölkyn päässä sijaitseva viilto, kuoppa tms. ratkaisevasti pienentää pölkyn projektion pienintä 10 sädettä antaisi tämä väärän kuvan pölkyn sorvauskelpoisen puupinnan suuruudesta tässä projektiossa ja haittaisi .siten optimikeskiIin jän määrittämistä jatkossa.

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnus-15 omaista se, että kappaletta kierretään tarkastelukulmasta toiseen askelletusti halutulla kulmatiheydellä kuvanmuodos-tuslaitteiden pysyessä paikoillaan. Tämä sovellutustapa on yksinkertaisin, koska muutoin joudutaan yleensä hyvin herkkiä kuvanmuodostuslaitteita liikuttamaan.

20

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että kuvanmuodostuslaitteita on kaksi kappaletta asennettuina 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden. Tällä tavalla kappaletta on kierrettävä vain 90° kokonaiskartoi-25 tuksen aikaansaamiseksi.

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että kuvanmuodostuslaitteena on vähintään yksi rasteridiodikamera. Rasteridiodikamera on yksinkertainen ja 30 soveltuu kuva- alkioiden helpon tunnusteltavuuden ansiosta hyvin tämäntapaisiin sovellutuksiin.

Keksinnön mukaista menetelmää soveltavalle laitteelle, johon kuuluu sinänsä tunnettu keskittäjä ja kuvanmuodostuslait-35 teet, on pääasiassa tunnusomaista se, että sinänsä tunnettu keskittäjä on kiinnitetty pyöritettäviin kaariin, jotka ovat järjestetyt pyörittämään keskittäjää sen keskilinjan ympäri 5 71 01 3 ja että keskittävä on siirrettävissä pysty- ja sivusuuntaan normaaliasennostaan toimilaitteiden avulla. Toimilaitteina voi olla ainakin eteen- ja taaksepäin siirrettäessä keskit-täjään itsessään kuuluvat laitteet, esimerkiksi hydraulisy-5 linteri.

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle edulliselle sovellutus-muodolle on tunnusomaista se, että kuvanmuodostuslaitteita, kuten rasteridiodikameroita, on kaksi kappaletta asennet-10 tuina 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden ja että keskittä-jää on pyöritettävissä kaarilla niinikään 90 °. Tässä so-vellutusmuodossa yhdistyy helposti hallittavien rastei^idio-dikameroiden edut niiden kappalemäärään, joka puolestaan yksinkertaistaa laitteen rakennetta.

15

Keksinnön mukaisen laitteen eräälle edulliselle sovellutus-muodolle on tunnusomaista se, että kaarien pyörähdysliiket-tä tarkkaillaan kulma- anturilla, joka antaa impulsseja kuvauksen suorittamiseksi halutuin kulmavälein.

20

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin esimerkin avulla voittamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuv. 1. esittää keksinnön mukaista keskittäjää sivusta kat-25 sottuna, a) puupölkyn vastaanotto- ja mittausten alkuasennossa, b) puupölkyn luovutus- ja mittausten loppuasennossa,

Kuv. 2. esittää puupölkyn poikkileikkausta, johon on piirretty keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi välttä-30 mättömät ennestään tunnetut ja haetut suureet ja kuviot,

Kuv. 3 esittää havainnollisesti menetelmän merkitystä puu-pölkyn oikeassa keskittämisessä eräässä tapauksessa.

35 Pölli 3 tuodaan keskittäjään 4 sen ollessa kuvan la osoittamassa asennossa, kiinnitetään molemmista päistään kehältä kolmesta pisteestä, joiden keskilinja on sorvin karojen keskilinjan suuntainen. Pöllin keskilinjan asettelutoimi-laitteet 5 ja 6 ovat keskiasennossaan.

7101 3 6

Rasteridiodikamerat 1 ja 2 ovat siten suunnatut, että niiden keskilinjojen leikkauskohta on sorvin karalinja siirrettynä vaakatasossa toimilaite 7:n toimintamatkan etäisyydelle todellisesta sorvin karalinjasta.

S

Tässä tilanteessa käännetään keskittäjää 4 ja siinä olevaa pölliä 3 kaarilla 8 90°, kunnes saavutetaan kuvion Ib mukainen asento. Käännön aikana mitataan kääntymiskulmat anturilla 9, joka antaa mittauskäskyn 5° välein kameroille 1 10 ja 2, jotka yhdessä mittaavat 90° kulmassa toisiinsa nähden pöllin 3 ns. hyötyhalkileikkauksen siten, että koko pölli tulee mitatuksi pyörimissuunnassaan 180° alueelta, mikä vastaa koko pöllin halkaisijoiden mittaamista 5° välein.

15 Pöllin halkaisijat mitataan useammasta kohtaa pöllin pituussuunnassa. Mittaamalla haetaan pöllistä 3 kaikkein huonoin, halkaisijaltaan epäedullisin hyötyhalkileikkaus ja todetaan, missä kääntymiskulmasta se löytyi.

20 Kääntyrniskulma, huonoimman hyötyhalkileikkauksen halkaisija, sitä vastaavan 90° kulmassa olevan halkileikkauksen halkaisija ja niistä muodostuva puusta saatavan suurimman ehjän lieriön keskilinjan sijaintitieto sorvin karalinjaan nähden annetaan ohjauslogiikalle (esim. prosessitietokone), 25 joka toimilaitteiden 5 ja 6 avulla keskittää pöllin 3 opti-mikeskilinjän sorvin karalinjan mukaiseksi niin, että ne pölkkyä siirrettäessä karojen väliin yhtyvät. Siirto tapahtuu toimilaitteella 7.

30 Kuviossa 2 on esitetty miten pienin hyötyhalkileikkaus puu-pölkystä 3 käytetään hyväksi pölkyn optimikeskilinjän löytämiseksi. Puupölkky on päistään kiinni keskittimessä pisteissä A, B ja C, jotka eivät siis välttämättä sijaitse kuvan tasossa. Kuviossa katkoviivat D ja E ovat vastaavien 35 kameroiden 2 ja 1 (ei piirretty) keskilinjat, jotka leik-kaavat toisiaan keskittimen normaalikeskilinjalla, joka 7 7101 3 tässä suunnassa näkyy pisteenä Q, sijoitettuna suorakulmaiseen xy- koordinaatiston origoksi. Oletetaan, että kuviossa näkyvä pölkyn 3 poikkileikkaus sisältää koko pölkyn epä-edullisimman halkasisijän, joka todetaan pölkkyä kierrettä-5 essä rasteridiodikameralla 2 (ei piirretty) mittaamalla sen keskilinjasta D pölkyn ääriviivoihin etäisyydet a ja b useammasta eri kohdasta pitkin pölkkyä. Pienimmän halkaisijan keskiviivan F sijainti D:hen nähden saadaan yksinkertaisesti laskemalla (a+b)/2.

10 Kun pienin halkaisija a+b on löytynyt, haetaan tietokoneen muistista vastaavassa pölkyn kääntymiskulmassa kameran 1 tekemät mittaustulokset, jotka ovat sen keskilinjasta E pölkyn 3 ääriviivoihin mitatut etäisyydet c ja d sekä niistä laskettu kuvan keskiviivan G sijainti (c+d)/2. Tässä 15 molemmat mittaukset ovat selvyyden vuoksi esitettyinä samassa tasossa tapahtuviksi, mutta yleisessä tapauksessa näin ei tietenkään ole asian laita, vaan pienimmät halkaisijat, jotka määräävät tiettyjen projektioiden hyötyhalki-leikkaukset voivat sijaita eri paikalla pitkin pölkkyä.

20

Halkaisijoiden keskiviivat F ja G leikkaavat toisensa pisteessä P. Tämä on samalla haluttu optimikeskilinja pölkylle, ja sen sijainti keskittimen normaalikeskilinjaan nähden voidaan helposti laskea ja suorakulmaisessa koordinaatis-25 tossa esittää poikkeamina Δx ja Ay. Nämä annetaan toimilaitteille vastaavien siirtojen tekemiseksi jotta optimi-keskilinja saadaan sorviin kiinnitettäessä yhtymään sen karalinjaan.

30 Kuviossa 2 näkyy myös keskittimen itsessään antaman suurimman sisäänpiirretyn lieriön H poikkileikkaus sekä optimoimalla saatavan lieriön I poikkileikkaus.

Eräs toinen esimerkki menetelmän avulla saavutettavasta 35 hyödystä, nyt sivusta katsottuna, on esitetty kuviossa 3, jossa keskilinjan korjaus tässä tasossa on merkitty &z:lla.

8 7101 3

Huomataan, että keskilinjan korjaus vaihtelee pölkyn eri kohdissa. Tämä johtuu pölkyn muotojen vaihteluista ja niistä johtuvasta poikkeavasta kiinnityksestä keskittimessä.

5 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellu-tusmuodot eivät rajoitu ainoastaan yllä esitettyyn esimerkkiin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (9)

9 71013

1. Menetelmä pääasiallisesti lieriömäisen kappaleen, kuten puupöllin (3) halutun keskilinjan (P) määrittämiseksi, jossa 5 menetelmässä kappaleen halkaisijaa (a+b,c+d) ja sen muuttumista kappaleen pituussuunnassa rekisteröidään sen projektioista vähintään yhden kameran (1,2) tai muun tunnetun kuvanmuodos-tuslaitteen avulla useasta eri kulmasta, työstettävän kappaleen (3) ollessa rekisteröinnin ajaksi kiinnitettynä sinänsä 10 tunnettuun keskittäjään (4), jonka kinnityselimien muodostama keskilinja (Q) on työstökoneen karojen suuntainen, jolloin haluttu keskilinja (P) lasketaan tietokoneen avulla kappaleen projektioihin sisäänpiirrettyjen suorakaiteiden perusteella, tunnettu siitä, että rekisteröintitulokset taltioidaan 15 kappaleen sopivalle taustalle projisoiduista varjokuvista muistiin ja näin taltioitujen kuvien perusteella muodostetaan mainitun tietokoneen avulla keskittimen keskilinjan (Q) suuntaisia, olennaisesti mainittujen kappaleen projektioiden hyö-tyhalkileikkauksia ilmaisevia suorakaiteita, ja että pienimmän näin saadun suorakaiteen sekä sitä vastaan tietyssä kulmassa olevan toisen mitatun suorakaiteen keskilinjoille siirrettyä suorakaiteiden välistä leikkausviivaa pidetään työstettävään kappaleeseen (3) suurimman sisäänpiirretyn, olennaisesti ehjän lieriön (I) keskilinjana (P), jolloin uuden, optimaalisen kes--5 kilinjan (P) etäisyyskomponentit (δx,Ay) keskittimen keskilinjasta (Q) lasketaan ja annetaan ohjauslogiikalle keskittäjän (4) siirtämiseksi toimilaitteiden (5,6) avulla siten, että sen keskilinjaksi tulee optimikeskilinja (P).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kappaleen hyötyhalkaisija (a + b) määritetään mittaamalla pareittain etäisyydet keskittimen keskilinjasta (0) kappaleen kuvan ääriviivoihin, jolloin hyötyhalkaisija on näiden arvoparien pienimmän summan (a+b) tulos ja jolloin hyötyhalkai-35 sijan keskilinja (P) saadaan jakamalla mainittu summa kahdella (a+b/2). 71 01 3

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pienimmän slsäänpilrretyn suorakaiteen sisältävän projektion lisäksi valitaan sellainen suorakaide, jonka kuvan tarkastelukulma on suora edelliseen nähden. 5

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuviin sisäänpiirrettyjä suorakaiteita muodostettaessa jätetään ennalta määrätyn säännön mukaisesti huomioimatta kappaleen pinnassa olevat pie- 10 nehköt paikalliset epätasaisuudet, jotka kohtuuttomasti pienentäisivät suorakaiteen suuruutta.

5. Jonkin patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kappaletta (3) kierretään tar- 15 kastelukulmasta toiseen askelletusti halutulla kulmatihey-dellä kuvanmuodostuslaitteiden (1,2) pysyessä paikoillaan.

6. Jonkin patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvanmuodostuslaitteita (1,2) 20 on kaksi kappaletta asennettuina 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden.

7. Jonkin patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvanmuodostuslaitteena (1,2) 25 on vähintään yksi rasteridiodikamera.

8. Patenttivaatimuksen 1 soveltamiseen tarkoitettu laite, johon kuuluu sinänsä tunnettu keskittäjä (4) ja ku-vanmuodostuslaitteet (1,2), tunnettu siitä, että 30 sinänsä tunnettu keskittäjä on kiinnitetty pyöritettäviin kaariin (8), jotka ovat järjestetyt pyörittämään keskittä-jää (♦) sen keskilinjan (Q) ympäri ja että keskittäjä on siirrettävissä pysty- ja sivusuuntaan normaaliasennostaan toimilaitteiden (5,6) avulla. 7101 3

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuvanmuodostuslaitteita (1,2), kuten rasteri-diodi kameroita, on kaksi kappaletta asennettuina 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden ja että keskittijää (4) on pyöri-5 tettävissi kaarilla (8) niinikään 90 *. 1Q. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaarien (8) pyörähdysliikettä tarkkaillaan kulma- anturilla (9), joka antaa impulsseja kuva-10 uksen suorittamiseksi halutuin kulmavälein. i * 7101 3