Найти и обезвредить! | Лесной комплекс
Устройства для сортировки по прочности и качеству
Фото: weinig.com

Найти и обезвредить!

04.04.2016

Пороки древесины, словно линии судьбы, вписаны в полотна интерьеров, но в большинстве своём эта аутентичность ненавистна работникам деревоообрабатывающей промышленности по известным причинам. Каждый производитель стремится к созданию востребованного эстетически привлекательного, без изъянов продукта. А пособниками подобных стремлений на сегодняшний день являются специальные системы, чья задача своевременно обнаружить дефект и устранить его. Но оправдано ли внедрение данных систем с точки зрения экономики?

Под маской привлекательности тьма пороков

Древесина, как и любой природный материал, несовершенна. Помимо того, что она податлива процессам гниения и горения, за ней тянется приличный шлейф пороков. К сожалению, зачастую за внешней привлекательностью брёвен, досок и других пиломатериалов скрываются изъяны, которые способствую отбраковке и отправке на изготовление клеёных конструкций, фанеры и древесно-стружечных плит.

Основную массу порок древесины составляют: сучки, трещины природные и приобретенные, пороки формы ствола (кривизна и нестандартный сбег), пороки строения древесины (измененные формы годичных слоёв и неправильное расположение волокон), химический окрас, грибные поражения (деревоокрашивающие и дереворазрушающие грибки), биологические повреждения (червоточины). Естественно, практически все вышеописанные изъяны характерны не только для круглого лесоматериала, но и брусьев, лафета, досок, всевозможных заготовок и шпона.

При этом именно сучья являются наиболее распространённым пороком. В зависимости от вида пиломатериала сучки классифицируют по строению, местоположению, степени срастания, форме среза. В большей с тепени этот изъян влияет на выбраковку досок и шпона, особенно для ценных пород древесины. Трещины — вторая, часто встречающаяся напасть. Такие пороки забраковываются в досках, заготовках и шпоне, хотя, к примеру, свилеватость или завитки придают изделию из дерева необычайный шарм. Химические окраски — враг шпона и всевозможных заготовок для мебели, остальные же пиломатериалы по этому пороку не бракуются.

А вот грибные поражения абсолютно для всех материалов являются страшным недостатком, особенно, если это дереворазрушающие грибки. Что касается биологических повреждений, например червоточин или выклеванных птицами участков, то ключевым моментом является именно степень и локальность поражения. Так что, какой бы не была изящной природная красота древесины, она подвергается самому строгому кастингу со стороны предприятий, где в состав непреклонного «жюри» зачастую входят системы выбраковки.

Система EasyScan+ с увеличенными возможностями распознавания
Система EasyScan+ с увеличенными возможностями распознавания

Сквозь магический кристалл

Сегодня строгая, как правило, компьютерная, система выбраковки исходного материала, высокая точность обработки и унификация стыковочных элементов позволяют получать практически идеальные по форме и качеству брёвна, брус или всевозможные пиломатериалы и детали.

На рынке много линий оптимизации и выбраковки дефектов представляют собой автоматический торцовочный станок, способный вырезать из древесины дефекты и производить качественную оптимизацию полезной её части в соответствии с заданной программой и флюоресцирующими маркировочными метками, которые наносятся на заготовки люминесцентным мелком до и после дефектного места. По такому принципу работают, к примеру, линии OptiCut фирмы Weinig (Германия), линии торцевания и оптимизации T20с10NC фирмы OMGA (Италия) и многие другие.

Причём для маркировки используется специальный люминесцентный маркировочный мелок для древесины (например, LYRA 797313). След, оставляемый этим мелком, обнаруживается фотодатчиками (сканерами) в ультрафиолетовом свете. Сам же мелок изготовлен на восковой основе с добавлением специального компонента, флюоресцирующего при облучении ультрафиолетовым светом в видимом (красном) свете. Если мыслительным центром любого станка считается бортовой компьютер, позволяющий наиболее оптимально, с минимальным количеством отходов произвести распиловку заготовок, то его глазами выступает люминесцентный датчик. Именно он наделён функцией обнаружения флуоресцирующих меток, нанесённых оператором.

Кстати, стандартные оптические диффузные датчики контраста для обнаружения меток в данном случае абсолютно бессильны, поскольку сама древесина является очень контрастным объектом. Так тёмный сучок на фоне светлой древесины может вызвать ложное срабатывание пилы. Ведь люминесцентный датчик «не видит» на древесине ничего, кроме флуоресцентных меток. Эти метки и считываются специальным датчиком, работа которого основана на способности некоторых материалов излучать свет в видимом диапазоне при облучении их ультрафиолетовым светом. Активный элемент датчика излучает узкий луч света, а детектор распознаёт вторичное (видимое) излучение. При обнаружении метки датчик выдаёт сигнал для управления торцовочной пилой. Пила делает разрез точно по метке. Несмотря на свою высокую надёжность, эти датчики, по разным причинам, иногда выходят из строя. А найти его для замены вышедшего из строя оперативно получается далеко не всегда. Поставщики оборудования, как правило, на складе таких датчиков не держат, но могут поставить в течение 5-10 недель. Стоимость начинается от 300 долларов за одну единицу.

На сегодняшний день существуют и более усовершенствованные системы, к примеру, модельный ряд промышленных сканеров Luxscan от дочерней фирмы компании WEINIG. Наряду с функционалом идентификации практически любых пороков древесины и недостатков обработки пиломатериалов сканеры оборудуют сенсорами для распознания толщины при помощи рентгена и распознания непростроганных участков досок. Цветные же метки на дефектные участки наносятся уже специальными чернилами на две или четыре стороны сканируемого материала при помощи печатающего устройства. Более новая версия сканирующего устройства выполняет мультисканирование, лазерное измерение профиля и размеров пиломатериалов, а также, может эксплуатироваться в онлайн-системе и в качестве буферного накопителя информации, служа заменой известным устройствам маркирования продукции.

Устройства для сортировки по прочности и качеству
Устройства для сортировки по прочности и качеству

Ни грана брака

Важность операции сканирования обрабатываемого материала в современном деревообрабатывающем производстве выражается в широком спектре современных систем оценки качества древесины, предлагаемых разными производителями. По заявлению разработчиков, система компьютерного зрения KnotInspector может эффективно заменить специалиста, выполняющего разметку пиломатериала перед торцовкой на линии сращивания ламелей для клееного бруса, на сортировочной линии или в любом другом месте, где требуется оценка качества целой доски или её участков. Эффективные алгоритмы компьютерного зрения позволяют обнаружить все дефекты древесины и исключить человеческий фактор. Установка системы помогает реализовать экономически эффективный проект модернизации, полностью отказавшись от разметки пиломатериалов флуоресцентным мелком, повысив производительность и обеспечив предсказуемое качество продукции с минимальными затратами.

Однако на большинстве малых предприятий оценку качества древесины определяют на глаз опытные мастера. Но всё же ручной труд на месте оценки качества пиломатериалов допускает большой процент брака и не позволяет выдержать стабильный уровень качества. Появление автоматических сканеров пиломатериалов, позволяющих выявить пороки древесины в автоматическом режиме и произвести точную сортировку или раскрой каждой доски без участия человека, перешагнуло 30-летний рубеж. Но масштабность использования их предприятиями пока остаётся за гранью реализации. Всему виной цена. Ведущие производители оборудования для деревообработки предлагают обширный ряд сканеров, но, к сожалению, не всем они по карману. Инвестиции в подобное оборудование на небольшом производстве приводят к существенному удорожанию продукции, поэтому ручной труд по-прежнему остаётся незаменимым.

Отечественные производители, стараясь идти в ногу со временем, также продвигают практические решения в сфере выявления дефектов древесины. Только в большей степени их продукт имеет заморскую начинку — это камеры, оптика, сенсоры и другие комплектующие известных мировых брендов.

Функционал комплексных систем нацелен на определение геометрических и видимых дефектов. К первым относятся пороки механической обработки: обзол, сколы, крыловатость вырывы, продольная и поперечная покоробленность. К видимым — сучья, отверстия от выпавших сучков, грибные окрасы, изменения цвета от воздействия солнца, гниль, трещины, прорость, смоляные кармашки.

В камере торцы пиломатериалов, движущихся на сортировочном конвейере, фотографируют и анализируют, определяют параметры сечения пиломатериалов, годовые кольца (направление и плотность), трещины, прорость и другие пороки. Измерение длины, ширины и толщины доски, точность составляет 10/1/0,1 мм, а измерение обзола осуществляется с градацией 0,1 или 0,3 метра. Распознавание пороков производится как на пласти, так и на кромках.

Для обнаружения дефектов обычно используют две или три рампы, на которых расположены камеры и светодиодные прожекторы. Камеры могут быть как сверху транспортёра, так и с обоих сторон. Что позволяет обойтись без разворота доски и значительно уменьшить длину транспортёра, необходимую для установки сканера.

Маркировка флуоресцентным мелом
Маркировка флуоресцентным мелом

Для измерения обзола и толщины доски используются высокоскоростные лазерные датчики, расположенные через 30 или 15 см по длине доски. Они передают информацию в главный компьютер через цифровую сеть без потери точности измерения. Так что современная аппаратура способна уже сегодня распознать основные дефекты пиломатериалов с вероятностью от 85% до 97%, что соответствует мировому уровню систем машинного зрения. А точность присвоения сорта для пиломатериалов составляет от 91 до 96%.

Безусловно, изменчивость свойств пиломатериалов требует индивидуального подхода к каждому отдельному образцу древесины и, настраивая оборудование под особенности бруса, доски или бревна, можно не только достичь оптимизации параметров обработки лесоматериалов, но и увеличить полезный выход продукции и её качество. В том числе уменьшить трудозатраты, что в свою очередь даст возможность быстро окупить новейшее оборудование, которое в широком ассортименте предлагают в своих каталогах компании-производители.

Статья опубликована в журнале Лесной комплекс №2 2016

Нашли ошибку?

Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter

Woodex-2021 Главные события выставки Woodex-2021: обзор выставочной...
Перейти к проекту →
Новости
AMF-Bruns

Успешный крупный проект: AMF-Bruns вводит в эксплуатацию новый завод по производству биотоплива

AMF-Bruns в настоящее время реализует масштабный проект для одной из ведущих энергетических компаний Европы, который...

Читать далее...

Понравилась статья?

Рынок

Выбор читателей

в начало
Лесной комплекс

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.