SE515950C2 - Förfarande och anordning att mäta en timmerstocks vedyteprofil - Google Patents

Description

i '_^?'*1 06 00 I on o 00 c na 10 15 20 25 30 ,*51s eso 2 det finns krav från* sågverken att öka stockgenomströmningen. En ökad automatiseringsgrad i klassningsstationerna är således önskvärd med avseende på den subjektiva bedömningen, den pressade arbetssituationen för klassaren och kravet på ökad stockgenomströmning.

Bildanalys är en teknik som ofta används för att lokalisera objekt i en bild bland annat med hjälp av kantdetelcteiiiig. Uppfinningeii utnyttjar bildanalys för att detektera punkter på kanten mellan ved och bark, i syfte att detektera stockändens profil under bark, dvs. vedytan. En stockände kan dock vara så förorenad att det inte går att hitta en kontinuerlig kant mellan ved och bark runt hela profilen på stockäiiden med bildanalys. Föroreningarna kan till exempel bestå av kåda, smuts, blånader, snö, is, färgmarkeringar etc. Bildanalysen kan även förväxla kanten mellan ved och bark med andra typer av kanter, exempelvis tydliga årsringar. ' Stockändeiis form och storlek varierar mellan individuella stockar. Man kan således inte direkt utnyttja industriella applikationer av bildanalys där objektens form och storlek är kända. Det är heller inte realistiskt att lägga stockändarna till rätta och förhindra föroreningar i samma grad som i kontrollerade industrimiljöer för att underlätta bildanalysen.

Föreliggande uppfinning löser ovannämnda problem genom en kombination av bildanalys för att detektera punkter på vedytans profil under bark och ytterligare ett system för inmätiiing av punkter på en stockände, företrädesvis genom inmätiiing av punkter på bark med exempelvis skuggmätning men även genom inmätiiing av på andra ställen belägna punkter exempelvis på vedytan med röntgenmätniiig, ger en mätmetod nied bättre noggrannhet än dagens system och med hög tillförlitlighet.

Genom att göra analysen, där hela vedyteprofilen under bark detekteras, integrerad fås synergistiska effekter som gör metoden högst intressant för automatiserad klassning av stockar.

Kort ritningsbeskriviiing Figur 1 är en översiktlig beskrivning av delarna i förfarandet där stockänden avbildas med en avbildningssensor (2) och stockänden mäts in på bark med en annan sensor (8, 3'). Bilden (A) och lägesinformation om stockänden på bark lagras och processas i en dator-enhet (5).

Figur 2 är en avbildning av stockänden (A) där lägesinformation om stockänden på bark överförts till bildens plan (B 1 och B2) i syfte att detektera vedyteprofilen (P).

Figur 3 är en metod för integrerad analys enligt förfarandet där en inmätning n o i cloø øol o I 0010 vind 00 10 15 20 25 30 ,51s_ 950 3 av en punkt och dess riktning på kanten av stockänden på bark (BB) där ett erfarenhetsmått (T) tillsammans med ett spridningsmått (DP) används för att ange sannolika punkter för vedyteprofilen (P) i bilden.

Figur 4 är en metod for integrerad analys enligt förfarandet med en inmätning på bark med en tvåvägsskuggiiingsinmätning på bark enligt rektangeln Pre och en iippskattning av vedyteprofilens läge med en ellips som passas i Pre med ett erfareiihetsniått Iiå barktjockleken. Metoden urskiljei' delar av vedyteprofilen som inte kan cletekteras i bilden på grund av barkavskav (Qb) och föroreningar (Qd).

Figur 5 är en metod för integrerad analys enligt förfarandet där vedyteprofilen detekteras fullt ut for större delen av vedyteprofilen (Pd) medan resterande delar (Pe) fylls i med hjälp av inmätning av stockänden på bark, erfarenhetsmått på barktjockleken och de delar av profilen som detekterats (Pe). -- Beskrivning av ilppfiiiningen Uppfinningeii avser en metod för att ta fram profilen, som beskriver vedytans omkrets på en timmerstocks ändyta under bark, genom en kombination av två system, där: S1 är en metod för att bestämma läget för punkter på ändytors profil på bark för att uppskatta ändytans form och/eller dess läge i rummet, och S2 är ett bildanalyssystem för att ta detektera bildpunkter på ved_yta11s profil under bark i en avbildning av en ändyta.

Tekniker för inmätning av stocken på, eller under, bark enligt S 1 iförfarandet kan vara en eller flera av följande: - skuggningsinätare, - 3D-mätning med strukturerat ljus såsom bildanalys samtidigt med belysning av stocken med lasersp alt, - avståndsmätiiiiig med en sensor' som mäter respons av signaler såsom synligt ljus, infrarött ljus, radar, mikrovågor eller annan elektromagnetisk strålning, eller ultraljud eller andra akustiska signaler, - mekanisk inmätning av stocken.

Tekniker för avbildning av en stockände eller ett tvärsnitt av en stock i bildanalyssysteniet enligt S2 kan vara en eller flera av följande: n c s :Ino oas o a 0000 alla 10 20 5.15 950 4 - en avbildandeijsdenslor såsom en CCD-kamera, - en avbildande sensor som är kä11slig för synligt ljus, infrarött, termiskt infrarött, eller ultraviolett ljus, eller strålning inom en annan del av det elektromagnetiska sp ektret, - en avbildande sensor som kan avbilda stockänden monokromt, med RGB- sep arering eller med hyp ersp ektral bildteknik, - en sensor som mäter respons av signaler som sänds in i stocken såsom ultraljud eller annan akustisk signal, eller radar, mikrovågor, radiovågor eller annan elektroinagnetisl: strålning.

Med stockände menas ett kapsnitt på stocken inklusive ved och bark (C i Fig. 1). När man mäter dimensionen för en stock, t.ex. stockens diameter, i syfte att uppskatta sågutbytet mäter man generellt på eller i närheten av den stockände som är närmast trädets topp då den ände, till skillnad från rotänden, kommer att begränsa det maximala sågutbytet. i Med vedyta menas den del av stockänden som utgörs av ved, dvs stockänden exklusive bark.

Bildanalyssystemet S2 består av en bildalstraiide sensor (2 i Fig. 1), t.ex. en videokamera, för avbildning av stockänden. Bilden (A i Fig. 1) lagras och analyseras i datorenheten (5 i Fig. 1).

Metoden S1 för att bestämma ändytors profil på bark består av minst ett godtyckligt mätsystem för att lägesbes tämma minst en punkt på profilen runt ändytan på bark (3 1).

Sambandet mellan den tvådimensionella positionen i bilden och den motsvarande positionen i rummet på stockänden fås genom kameraekvationen, dvs. genom kända samband vilka beror av den avbildande sensorns optik och positionen för den avbildande sensorn i förhållande till stockänden.

Genom att använda kameraekvationen kan positioner på stockänden på bark (B 1, BZ), som uppmätts med systemet S1, projiceras till positioner i bilden (A) (se Fig. 2).

Således kan vedytans profil (P) tas fram i bilden genom att å ena sidan med bildanalys S2 hitta punkter på vedytans profil huvudsakligen genom att detektera kanten som utgörs av kontrast mellan ved och bark, och å andra sidan beräkna vedyteprofilens (P) sannolika position ur mätningar på bark enligt S 1 som överförs till bilden genom kameraekvationen. 10 15 20 25 30 .sis 95n 5 ZEn bättre skattning avwvedyteprofilens (P) läge kan göras om erfarenhetsmått på barktjocklek adderas till mätningar på bark enligt S 1.

Kombinationen av S1 och S2 kan utföras genom att integrera mätningar' S 1 på bark med bildanalys S2, genom att i varje punkt längs vedyteprofilen (P) använda mätningen på bark för att beräkna vedyteprofilens (P) sannolika position för att sedan detektera kanten mellan ved och bark med bildanalys S2.

I de fall där bildanalysen S2 i kombination med mätningar S 1 på bark inte kan detektera gränsen mellan ved och bark, tex. på grund av föroreningar på stockänden eller barkavskav vid stockänden etc., kanmätningar S1 på bark tillsammans med erfarenhetsmått på barktjocklek användas för att fylla de segment i vedyteprofilen runt stockänden som fattas för att få en fullständig profil runt vedytan på stockänden. l de fall där bildanalysen S2 i kombination med mätningar S1 på bark inte lyckas detektera tillräckligt stor andel av den totala vedyteprofilen med tillräckligt hög säkerhet kan mätningar S1 på bark tillsammans med erfarenhetsmått på barktjocklel: ensamt användas för att uppskatta vedytans profil.

Detta innebär att systemet som det är beskrivet alltid mäter profilen under bark på en stockände med åtminstone samma noggrannhet som med idag befintliga system. Merparten av stockarna mäts dock med högre precision.

Denna tillförlitlighet är viktig för arbetet mot en automatisering av inmätning av stockar vid sågverk.

En synnergieffekt av kombinationen av bildanalys S2 och mätningar S1 på bark är att den digitala analysen kan koncentreras till ytor i bilden som sannolikt innehåller deiiunliter mellan ved och bark som utgör profilen för vedytan. Detta gör att processorkrävande analys av bildpunkter reduceras radikalt och en grundligare bildanalys kan göras på de bildpunktsområden i bilden som identifierats som niöjliga vedyteprofilpunkter.

Sammanlagt ger detta ett tillförlitligt, flexibelt system med hög upplösning för detektering och analys av dimensioner och egenskaper hos en stockändes vedyta under bark.

Förfarandet som beskrivs kan även användas för att detektera andra objekt på stockänden än vedytans profil. Sådana objekt kan vara naturliga objekt såsom årsringar, kärnveden eller stockens centrum, eller defekter såsom tjurved, kådutfällníng eller sprickor. o u i coon ull o: u o b c Olin 0000 10 15 20 25 30 35 '515 950 6 _ ~ 1~ e e ~ of e Utföriiigsexempel En inmätt punkt B3 på stockändens periferi Q, på bark, (se Fig. 3) enligt S1 kan utnyttjas i ett analysförfarande genom att använda dess läge och dess riktning i en avbildning av en stockände. En kants riktning definieras här som vinkelrätt mot den linje som kanten beskriver med riktning in mot stocken.

Genom att lägga till ett erfarenhetsmått på barktjockleken T till BB (Fig. 3) i dess riktning fås en ny punkt P'. Denna punkt beskriver en sannolik punkt på vedytans profil på stockänden under bark. Genom att definiera ett område DP kring P' baserat på information om hur barktjockleken varierar fås ett område i bilden där punkter på vedytans profil under bark företrädesvis bör sökas efter.

Genom att upprepa den beskrivna procedur för varje punkt runt stockänden som ínmätts av S1 fås en integrerad procedur där det totala antal punkter i-bilden som analyseras av bildanalyssystemet S2 minskas avsevärt.

En vanligt förekommande utrustning för dimensionsmätning av stockar, inotsvarande S1, sk. skuggniiigsiiiätare som belyser stocken från sidan, vinkelrätt mot stocken, för att uppskatta dess diameter på bark. Utrustningen kan skugga stocken i två riktningar.

Avbildningen kan ske med en färgvideokamera som inonteras på lämpligt ställe längs stockens transportväg, t.ex. vid klassning innan sortering.

Från en tvåvägsskuggniiigsmätare kan man uppskatta stockändens storlek och, om förhållandena tillåter, position med en rektangel i en bild av stockänden (Pre i Fig. 4). Den sannolika positionen i bilden för vedytans profil på stockänden under bark, Inotsvårade P' i Fig. 3, kan beskrivas som en ellips Pce som passats in i rektangeln Pre med hjälp av ett erfarenhetsmått på barktjockleken.

Genom att använda avståndet från ellipsen Pce till den av bildanalyssystemet S2 detekterade profilen för' vedytan under bark kan man hitta de delar av profilen där bildanalysen sannolikt inte kan detektera vedytans profil på stockens ändyta, t.ex. på grund av barkavskav Qb eller föroreningar på stockänden Qd (se Fig. 4).

Resultatet av analysen är den detekterade profilen för vedytan under bark, Pd (se Fig. 5). De delar där bildanalysen inte detekterade profilen under bark med tillräcklig tillförlitlighet (se ovan) kan uppskattas med hjälp av den detekterade profilen (Pd) och inmätningen av ändytans profil på bark. Resultatet transformeras tillbaka till stockändens plan med kanieraekvationen för att användas i vidare analys av Lex. vedytans form och dimension. Även om uppfinningen ovan har beskrivits med hänvisning till speciella clan :oo Q o In i 5-15 950 7 utföríngsformer, som även visas i de bifogade rítningarna, är det för fackmanlieii uppenbart att många variationer och modifikationer är möjliga inom ramen för uppfinningstanken sådan den framgår av beskrivningen och de efterföljande p atentkraven.

Claims (11)

i '515 :950 u o o n u o Q a o Q ø o nu Patentansökan 9902422-6 8 å PATENTKRAV

1. Förfarande att detektera en timmerstocks vedyteprofil, kännetecknat av att ett optiskt bildanalyssystem samt minst ett ytterligare mätsystem används för att bestämma vedytans profil.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att nämnda optiska bíldanalyssystem avbildar en stockände, varvid avbildningen sker med en icke genomstrålande mätmetod.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att en med nämnda optiska bildanalys framtagen stockändesavbildning kombineras med positioner fór enskilda punkter i stocken, vilkas positioner framtagits med ett ytterligare, under bark mätande system, for att bestämma vedytans profil.

4. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att en med nämnda optiska bildanalys framtagen stockändesavbildning kombineras med positioner for enskilda punkter på stocken, vilkas positioner framtagits med ett ytterligare, på bark mätande system, for att bestämma vedytans profil.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 4, kännetecknat av att en med nämnda optiska bildanalys framtagen stockändesavbildning kombineras med en med ett annat forfarande framtagen stockändesprofil.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 5, känntecknat av att en med nämnda optiska bildanalys framtagen stockändesavbildning ersätts eller kombineras med en med ett annat forfarande framtagen vedyteprofil i vedyteprofilområden där bildanalysens vedyteprofil är mindre noggrant bestämd än den med ett annat forfarande framtagna vedyteprofilen fór samma område. ø ø Q u nu An ~~545,95o 46

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1 till 6, kännetecknat av mätresultat från en annan mätning används integrerat i bildanalysen for att bestämma vedytans profil.

8. Anordning för att detektera en timmerstocks vedytefiprofil, kännetecknad av att anordníngen innefattar ett optiskt bildanalyssystem samt minst ett ytterligare mätsystem, vilka används fór att bestämma vedyteprofilen.

9. Anordning enligt patentkrav 8, kännetecknad av att nämnda optiska bildanalyssystem innefattar ett icke genomstrålande mätsystem som avbildar en stockände.

10. Anordning enligt patentkrav 8 eller 9, kännetecknad av att nämnda ytterligare mätsystem är ett under bark mätande system som tar fram positioner for enskilda punkter i stocken.

11. Anordning enligt patentkrav 8 eller 9, kännetecknad av att nämnda ytterligare mätsystem är ett på bark mätande system som tar fram positioner för enskilda punkter på stocken.