FI84761B - Foerfarande och anordning foer bestaemning av dimensionen pao traespaon. - Google Patents

Description

1 84761

MENETELMÄ JA LAITE PUULASTUJEN DIMENSIOIDEN MÄÄRITTÄMISEKSI - FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR BESTÄMNING AV DIMENSIONEN PÄ TRÄSPAN

5 Keksinnön kohteena on menetelmä massan valmis tukseen tarkoitettujen puulastujen dimensioiden määrittämiseksi, jolloin lastut levitetään pääasiassa tasomaiselle kuljetuspinnalle, joka kuljettaa lastut tietyllä nopeudella, lastuja valaistaan tietystä suunnasta 10 ja lastuista heijastunut valo detektoidaan toisesta suunnasta.

Edelleen keksinnön kohteena on laite massan valmistukseen tarkoitettujen puulastujen dimensioiden määrittämiseksi.

15 Erilaiset seulontamentelmät ovat nykyisin yleisimmin käytettyjä luokittelumenetelmiä selluloosan tai mekaanisen massan valmistukseen käytettävän puulas-turaaka-aineen, so. hakkeen luokittelussa. Näissä menetelmissä hakkeen kokojakaumasta pyritään saamaan kuva 20 käyttämällä esim. päällekkäisiä seulalevyjä, joissa on erikokoisia aukkoja tai rakoja. Seulontamenetelmät ovat kuitenkin hyvin epätarkkoja, koska ne eivät anna tarkkaa tietoa lastujen dimensioista, vaan niiden avulla saadaan selville vain se, että ao. lastujae on läpäis-25 syt tietyn kokoisen seulalevyn aukon tai raon tietyissä seulontaolosuhteissa.

Tunnetaan myös optinen luokittelumenetelmä, jossa lastut kuvataan optosähköisellä kameralla ja saatu kaksiulotteinen kuva käsitellään tietokonelait-30 teistossa lastujen kokojakauman määrittämiseksi. Tässä menetelmässä käytetään tasaista valaistusta, joko kohtisuoraan tai kulmassa kuljetuspintaan nähden, jolle mitattavat lastut on levitetty. Käytettäessä yhtä tai ·. useampaa kameraa, asennettuina esim. eri kulmiin kulje- 35 tuspintaan nähden, lastn pinta-ala ja sen muodostama varjo voidaan kuvata, jolloin saadaan karkea arvio lastujen dimensioista korkeussuunnassa kuljetuspinnal- 2 84761 la. Edelleen, tässä yhteydessä, on tunnettua arvioida lastujen dimensiot korkeussuunnassa käyttäen hyväksi sitä tietoa, että esim. tietystä puuraaka-aineesta tietyllä laitteistolla valmistettujen hakelastujen 5 pituuden ja korkeuden välillä on korrelaatio, mikä johtuu puun rakenteesta ao. laitteiston parametrien lisäksi. Tämä korrelaatio koskee pääasiassa haketta, jonka oksapitoisuus on olennaisesti vakio. Yleensä lastun varjon mittaus antaa puutteellisen kuvan lastunn 10 dimensiosta korkeussuunnassa, koska varjo muodostuu pääasiassa vain kappaleen reunasta.

Yllä mainitut, tunnetut menetelmät eivät pysty antamaan tarkkaa kuvaa massan valmistukseen käytettävien puulastujen topografiasta. Edelleen tunnetuilla 15 mittausmenetelmillä ei yleensä pystyvä erottamaan lastun pituutta ja leveyttä toisistaan.

Massan valmistukseen käytettävän hakkeen lastujen muoto on olennaisesti vinotrapetsoidi. Sen oleelliset dimensiot ovat kuidunsuuntainen pituus, paksuus 20 ja leveys. Lastun pituus antaa kuvan siitä, miten suuri osa puukuiduista on katkaistu haketuksessa. Paksuudella on merkitystä lämmön- ja aineensirrolle delignifiointi-tai kuidutusprosessissa. Leveydellä on pienempi merkitys hakkeen irtotiheydelle. Lisäksi on huomattava, että 25 kuidunsuuntaisen pituuden ei tarvitse olla lastun pisin dimensio; nykyisin ollaan siirtymässä haketusmenetel-miin, joissa lastun leveyssuuntainen dimensio on suurempi kuin sen kuidunsuuntainen pituus. Tunnetuilla menetelmillä ja laitteilla ei näistä suureista saada 30 riittävän tarkkaa kuvaa esim. delignifiointi- tai kui-dutusprosessin säätöä silmälläpitäen.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä massan valmis-35 tukseen tarkoitettujen puulastujen dimensioiden määrittämiseksi aiempaa olennaisesti tarkemmin, helpommin ja nopeammin. Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin mene- 3 84761 telmä, jolla lastujen dimensiot, koko- ja/tai muotoja-kauma, päälipuolinen topografia, lastujen tilavuus ja/-tai alapuoleinen topografia sekä mahdollinen kuidun suunta voidaan määrittää täysin yksityiskohtaisesti ja 5 halutulla tarkkuudella sekä nopeasti ja helposti.

Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin laite menetelmän toteuttamiseksi.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.

10 Keksintö perustuu siihen perusajatukseen, että mitattavia lastuja valaistaan strukturoidulla valolla tietystä suunnasta, esim. vinossa kulmassa kuljetus-pinnan yläpuolelta ja mitattavan lastun korkeussuuntaisen dimension aiheuttama viivamaisen valon sivuttais-15 suuntainen siirtymä detektoidaan ja lastun korkeussuuntainen dimensio ko. valoviivan kohdalla määrätään siirtymän perusteella.

Strukturoidulla valolla tarkoitetaan tässä yhteydessä viivamaista tai ruutumaista valoa, so. valo-20 lähde valaisee lastuja suorien valoviivojen tai suorien valoviivojen muodostamien ruutujen avulla. Strukturoitu valo voidaan kohdistaa mitattavaan lastuun mistä suunnasta tahansa, esim. vinossa kulmassa kuljetuspintaan -· nähden, esim. kohtisuorassa lastun liikesuuntaan näh- . 25 den, strukturoidun valon valoviiva yhdensuuntainen ____ lastun liikesuuntaan nähden tai vinossa kulmassa lastun liikesuuntaan nähden. Edullisesti valoviiva suunnataan suorassa kulmassa kuljetuspintaan nähden ja lastun · liikesuuntaan nähden, so. kohtisuoraan lastun liike- 30 suuntaan nähden.

Mitattavan lastun korkeussuuntaisen dimension aiheuttaman strukturoidun, so. esim. viivamaisen valon : sivuttaissuuntainen siirtymä detektoidaan eri suunnasta valaisusuuntaan nähden, esim. vinossa tai suorassa 35 kulmassa lastun liikesuuntaan nähden, valaisuviiva edullisesti vinosti kuljetuspintaan ja kohtisuorassa liikesuuntaan nähden ja detektointi kohtisuorassa kul- 4 84761 jetuspintaan nähden, so. suoraan lastun yläpuolelta.

Tarkan kuvan saamiseksi mitattavista lastuista niitä valaistaan viivamaisella valolla ja valon siirtymä detektoidaan tietyin väliajoin siten, että mitatta-5 vasta lastusta saadaan haluttu määrä siirtymämäärityk-siä tietyin väliajoin lastun siirtyessä kuljetuspinnan päällä lastun muodon määrittämiseksi halutuin välein ja halutulla tarkkuudella. Täten tietty lastu voidaan valaista ja lastuun osunut valojuova detektoida, so. 10 lastun korkeussuuntaisen dimension aiheuttama esim. viivamaisen valon sivuttaissuutainen siirtymä voidaan detektoida esim. suuruusluokkaa 10’2 s olevin väliajoin, esim. suuruusluokkaa 1 mm olevin välein.

On huomattava, että menetelmä antaa ao. lastun 15 korkeussuuntaisesta dimensiosta täysin tarkan topografisen kuvan. Tällöin mitattavien lastujen koko ja muoto voidaa määrittää täysin yksityiskohtaisesti ja halutulla tarkkuudella.

Tutkittavan lastun koon ja muodon määrittämi-20 seksi vielä monipuolisemmin lastuja valaistaan edullisesti samanaikaisesti tai eri aikoina eri suunnista viivamaisella valolla vinossa kulmassa kuljetuspinnan yläpuolelta. Tämä voidaan toteuttaa esim. kahden tai useamman valolähteen avulla, jotka on järjestetty va-25 laisemaan lastuja esitetyllä tavalla.

Tutkittavien lastujen kuljetuspintaa vasten olevien puolien koon ja/tai muodon määrittämiseksi lastuja voidaan kuljettaa olennaisesti läpinäkyvän kuljetuspinnan päällä ja valaista strukturoidulla, 30 esim. viivamaisella valolla kuljetuspinnan alta, jol loin lastun korkeussuuntaisen dimension aiheuttama viivamaisen valon sivuttaissuuntainen siirtymä detektoidaan kuljetuspinnan alta. Tällöin lastujen koko ja muoto voidaan määrittää kummaltakin puolen, päältä sekä 35 alta, lastut voidaan määrittää täysin yksikäsitteisesti ja tarkasti niiden koko konfiguraation osalta.

Puulastujen kuidun suunta voidaan määrittää 5 84761 niiden yleisen muodon perusteella, so. esim. trapet-soidin muotoisten lastujen päiden viistojen leikkaus-pintojen perusteella. Kuidun suunta voidaan määrittää myös puulastujen pinnan mitatun syyrakenteen tai struk-5 turoidun valon aiheuttaman valaistun kuvion muodon perusteella.

Mitattavien lastujen tilavuus voidaan määrittää laskennallisesti mitatun strukturoidun valon sivut-taissuuntaisen siirtymän perusteella erityisesti mitta-10 essa siirtymä useasta kohdasta lastua ja/tai lastun eri puolilta, esim. ylä- ja alapuolelta.

Detektorina keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää esim. matriisikameraa, latausvaraus-rekisterikameraa, (CCD), tms. tai yleensä minkälaista 15 tahansa optosähköistä kameraa tai optosähköistä rekis-teröintilaitetta, jolla voidaan muodostaa mitattavan lastun korkeussuuntaisen dimension aiheuttamaa, strukturoidun, esim. viivamaisen valon sivuttaissuuntaista siirtymää karakterisoiva signaali. Tällaiset optosäh-20 köiset kamerat ja laitteet ovat sinänsä tunnettuja, ja niitä ja niiden käyttöä ei kuvata tässä yhteydessä yksityiskohtaisemmin.

Laskentalaitteena, jonka avulla ao. lastun koko ja/tai muoto sekä useampien lastujen koko- ja/tai 25 muotojakauma voidaan määrittää, voidaan käyttää tavanomaista tietokonetta. Sinänsä kappaleiden koon ja/-tai muodon laskenta kokoa ja/tai muotoa karakterisoivien signaalien perusteella on sinänsä tunnettua, ja sitä ei kuvata tässä yhteydessä yksityiskohtaisemmin.

30 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskoh taisesti suoritusesimerkkien avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää lastua kuljetuspinnalla sen lähestyessä viivamaista valoviivaa, 35 kuva 2 esittää kuvan 1 mukaista lastua sen tavoitettua viivamaisen valoviivan, kuva 3 esittää sivulta katsottuna ja kaaviomaisesti 6 84761 erästä keksinnön mukaista laitteistoa menetelmän toteuttamiseksi , kuva 4 esittää kuvan 2 mukaiseen laitteistoon kuuluvaa kuljetuspintaa tämän päällä olevine lastuineen päältä 5 katsottuna, ja kuva 5 esittää kaaviomaisesti keksinnön erään toisen sovellutuksen mukaista laitetta sivulta katsottuna.

Kuvassa 1 massan valmistukseen tarkoitettu puulastu 10 on sijoitettu kuljetuspinnan 1, so. tavan-10 omaisen hihnakuljettimen päälle tämän siirtyessä nuolen 15 suuntaan. Siirtoalusta on valaistu vinosti lastujen tulosuunnasta, siirtoalustan yläpuolelta viivamaisella valolähteellä, jonka aiheuttama valoviiva 11 kulkee siirtoalustan poikki kohtisuoraan siirtosuuntaan näh-15 den. Lastulla 10 on tietty dimensio korkeussuunnassa, so. lastun yläpinta kohoaa siirtoalustan yläpintaa korkeammalle.

Kuvassa 2 lastu 10 on valaistu viivamaisella valolla vinossa kulmassa kuljetuspintaan 1 nähden sen 20 yläpuolelta edellä esitetyn mukaisesti. Lastun korkeussuuntainen dimensio on aiheuttanut viivamaisen valon, so valoviivan 11 siirtymän a lastun kohdalla, so. vii-·:·*: valla 11 on merkitty se kohta, johon viivamainen valo osuisi, jos lastua ei olisi pinnan 1 päällä, ja viiva-25 maisen valon sattumiskohta lastun 12 päällä, so. valo-viiva 12 omaa tietyn vaihesiirtymän a valoviivaan 11 nähden. Keksinnön mukaan siirtymä a määrätään detektorin avulla, joka muodostaa siirtymää vastaavan signaalin, ja lastun korkeussuuntainen dimensio määrätään 30 siirtymän perusteella, esim. laskentalaitteen 4, kuten tietokoneen avulla valaisukulman ja detektointikulman perusteella.

On huomattava, että siiroalustalle ei tarvitse muodostaa valoviivaa 11 tai jos valoviiva muodostuu, 35 sitä ei tarvitse detektoida; tärkeää on detektoida vain vaihesiirtymä a, jonka lastun korkeussuuntainen dimensio aiheuttaa.

7 84761

Kuvassa 3 näkyy kaaviokuva keksinnön mukaisesta laitteesta. Laitteeseen kuuluu kuljetuspinta 1, joka on pääasiassa vaakatasoinen ja tasomainen ja järjestetty kuljettamaan sen päälle sijoitettua lastua 10 tie-5 tyllä nopeudella. Kuljetuspinnan yläpuolelle on sijoitettu valolähde 2, joka on järjestetty valaisemaan lastuja strukturoidulla, so. viivamaisella valolla tietystä suunnasta, so. vinossa kulmassa lastun tulosuunnasta kuljetuspinnan yläpuolelta. Edelleen laitteeseen 10 kuuluu detektori 3, joka on sijoitettu kuljetuspinnan 1 yläpuolelle suunnattuna kohtisuoraan kuljetuspintaa vasten valoviivan kohdalle, jonka valolähde 2 muodostaa sen sattuessa vapaasti kujetuspinnalle. Edelleen esitettyyn laitteeseen kuuluu toinen valolähde 21, joka on 15 samoin sijoitettu kuljetuspinnan yläpuolelle valaisemaan lastuja viivamaisesti vinossa kulmassa, nyt lastun menosuunnasta, ja symmetrisesti valolähteeseen 2 nähden, so. siten, että valolähteiden valoviivat yhtyvät. Haluttaessa valolähteet voidaan sijoittaa myös epäsym-20 metrisesti toisiinsa nähden ja suunnata eri kulmiin kuljetuspintaan nähden. Detektori 3 on tavanomainen matriisikamera, ja se on järjestetty muodostamaan de-tektointisuunnasta havaittuja valoviivan siirtymiä kummassakin valaisusuunnassa vastaavat signaalit. Mat-25 riisikamera on liitetty tietokoneeseen 4, joka on järjestetty määrittäämään lastun 10 koko ja/tai muoto detektoituun lastuun sattuneiden valoviivojen ja niiden siirtymien, so. detektorin signaalien perusteella.

Kuvassa 4 näkyy kuvan 3 mukaisen laitteen 30 lastu valaistuna valolähteillä 2 ja 21 detektorin 3 suunnasta katsottuna. Lastun korkeussuuntainen dimensio on aiheuttanut valoviivojen sivuttaisuuntaiset siirtymät lastun tulo- ja vast, menosuunnassa, so. valolähteiden 2 ja 21 suunnissa. Lastun dimensio on tällöin 35 määritettävissä valoviivojen kohdilla detektoitujen siirtymien perusteella laskentalaitteen 4 avulla.

Valolähde 2 voi olla minkälainen tahansa 8 84761 strukturoitua valoa, esim. viivamaista valoa lähettävä valolähde, kuten vilvalaser, jolla on tietty aallonpituus, tai linssioptiikan avulla raon läpi muodostettu yksi tai useampia aallonpituuksia käsittävä viivavalo-5 lähde.

Kuvassa 5 on esitetty laite, johon kuuluva kuljetuspinta 1 on läpinäkyvä. Laitteeseen kuuluu yksi tai kaksi alavalolähdettä 5, 6 ja aladetektori 7 las-kentalaitteineen 4, joka on sijoitettu vastaavasti kuin 10 valolähteen 2, 21 ja detektori 3 laskentalaitteineen 4 kuvassa 3 mutta kuljetuspinnan alapuolelle. Tällöin lastun muoto ja koko on määrättävissä vastaavasti kuin edellä kuljetuspinnan läpi vinosti suunnattujen valo-viivojen ja lastun korkeussuuntaisen dimension aiheut-15 tämän valoviivojen siirtymien perusteella edellä esitetyn mukaisesti.

Suoritusesimerkit on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan keksintöä, ja keksinnön sovellutukset voivat vaihdella oheisten patenttivaatimuksien 20 puitteissa.

Claims (9)

9 84761

1. Menetelmä massan valmistukseen tarkoitettujen puulastujen dimensioiden määrittämiseksi, jolloin 5 lastut levitetään pääasiassa tasomaiselle kuljetuspin-nalle, joka kuljettaa lastut tietyllä nopeudella, lastuja valaistaan tietystä suunnasta ja lastuista heijastunut valo detektoidaan toisesta suunnasta, tunnettu siitä, että lastuja valaistaan struktu-10 roidulla valolla tietystä suunnasta kuljetuspinnan yläpuolelta, että mitattavan lastun korkeussuuntaisen dimension aiheuttama viivamaisen valon sivuttaissuun-tainen siirtymä detektoidaan siten, että mitattavasta lastusta saadaan haluttu määrä signaaleja tietyin väli-15 ajoin lastun siirtyessä kuljetuspinnan päällä ja että lastun korkeussuuntainen muoto määritetään saatujen signaalien perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lastuja valaistaan viiva- 20 maisella valolla vinossa kulmassa kuljetuspinnan yläpuolelta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lastuja valaistaan eri aikoina eri suunnista.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että lastuja kuljetetaan olennaisesti läpinäkyvän kuljetuspinnan päällä ja lastuja valaistaan strukturoidulla valolla kuljetuspinnan alta ja valon siirtymä detektoidaan 30 kuljetuspinnan alta.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lastujen kuidunsuunta määritetään niiden muodon perusteella.

6. Laite massan valmistukseen tarkoitettujen 35 puulastujen dimensioiden määrittämiseksi, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu kuljetuspinta (1), joka on pääasiassa vaakatasoinen ja tasomainen ja jär- 10 84761 jestetty kuljettamaan lastuja tietyllä nopeudella; valolähde (2), joka on järjestetty valaisemaan lastuja strukturoidulla valolla tietystä suunnasta kuljetuspin-nan yläpuolelta; detektori (3), joka on järjestetty 5 detektoimaan mitattavasta lastusta heijastunutta valoa toisesta suunnasta tietyin aikavälein ja muodostamaan signaaleja vastaten lastun korkeussuuntaisen dimension aiheuttamaa valon siirtymää; sekä laskentalaite (4), joka on järjestetty määrittämään lastun korkeussuuntai-10 nen dimensio tietyin aikavälein eri kohdista lastua.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että valonlähde (2) on järjestetty valaisemaan lastua vinossa kulmassa kuljetuspin-taan (1) nähden viivamaisella valolla.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu ainakin kaksi valolähdettä (2, 2'), jotka on suunnattu valaisemaan lastua kuljetuspinnan yläpuolelta ja kul-jetuspintaan nähden vinosti lastun eri puolilta.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 6-8 mukai nen laite, tunnettu siitä, että kuljetuspinta (1) on läpinäkyvä, että laiteeseen kuuluu ainakin yksi alavalolähde (5, 6), jotka on järjestetty valaisemaan lastua alapuolelta kuljetuspinnan läpi viivamaisesti, 25 vinossa kulmassa kuljetuspintaan nähden, edullisesti symmetrisesti lastun liikesuuntaan nähden, sekä alade-tektori (7), joka on järjestetty määrittämään mitattavan lastun aiheuttaman viivamaisen valon sivuttaissuun-tainen siirtymä alhaalta päin, ja että laskentalaite 30 (4) on järjestetty määrittämään lastun korkeussuuntai nen dimensio lastun alapuolelta. 11 84761