ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

PROSPECTS OF APPLYING TELEVISION SYSTEMS FOR THICKNESS MEASUREMENT OF ROUND TIMBER

кандидат технических наук,

проректор по социально-экономическим вопросам Мильцин А.Н.1 доктор технических наук,

заведующий кафедрой древесиноведения Платонов А.Д.1 доктор технических наук,

декан лесопромышленного факультета Сафонов А.О.1 доктор технических наук, заведующий кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Мозговой И.В.2 7- ФГБОУ В ПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» 2- ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» Miltsin A.N., Platonov A.D., Safonov А.О., Mozgovoy N.V.

  • 1 - FSBEI НРБ «Voronezh State Academy of Forestry and Technologies»
  • 2 - FSBEI HPE « Voronezh State Technical University» Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script , Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script , Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script , nv Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script

DOI: 10Л2737/2970

Abstract. The article is devoted to the problem of increasing the effectiveness of round timber accounting in process streams of sawmills. As means of measurement television systems are considered.

Keywords: round timber, television measurement system, optical axis, television camera, angle measuring system.

В нашей стране уже с шестидесятых годов прошлого столетия серийно выпускаются различные прикладные телевизионные устройства (ПТУ), которые нашли широкое применение как эффективное средство для наблюдения за технологическими процессами, так и для измерения геометрических размеров различных объектов, в том числе толщины круглых лесоматериалов.

За рубежом, например, в Финляндии, США и др., многие участки лесопиления производительностью пиловочника более 25000 м3, кроме прочих средств автоматизации, оснащаются телекамерами наблюдения и системами дистанционного управления, что позволяет управлять производством одному оператору, а также осуществлять измерение круглых лесоматериалов (КЛМ).

Телевизионные измерители толщины КЛМ имеют определенные преимущества перед другими автоматическими измерителями аналогичного назначения. Так, для их изготовления возможно применение типовых блоков, серийных телекамер и вычислительных устройств, ряда специальных программ обслуживания процесса измерения и лишь несколько несерийных элементов и узлов. Как показывает практика, подобные телеметрические системы измерения толщины КЛМ хорошо вписываются в состав технологического оборудования переработки древесины.

Современные телекамеры - цифровые. Это позволяет отображать в динамике и дискретно процесс измерения КЛМ и преобразовывать в цифровую информацию. Современные светочувствительные матрицы имеют малые размеры и способны отображать и производить расчеты параметров измеряемых предметов размером менее 0,4 мм.

Для увеличения контрастности изображения иногда дополнительно применяют светоизлучатели инфракрасного диапазона волн либо узкополосные излучатели оптического диапазона, например, красного, зеленого и т. п. В этом случае помехи работе измерителя от окружающих источников света будут минимальными. Для повышения точности измерения круглых лесоматериалов различной толщины необходимо смещать центр поперечного сечения бревна относительно оптической оси телекамеры, так как она неподвижна, а толщина бревен, размещенных на траверсах конвейера, может изменяться в широких пределах. Схема размещения элементов угломерной измерительной системы и поперечного сечения бревна изображена на рисунке 1.

68

Размещение угломерной измерительной системы относительно поперечного сечения круглого лесоматериала

Рисунок 1 - Размещение угломерной измерительной системы относительно поперечного сечения круглого лесоматериала

Недостатком схемы (рисунок 1) является то, что для обеспечения резкого изображения бревна необходимо светоизлучающую матрицу размещать весьма близко к фокусному расстоянию линзы.

На рисунке 2 показана схема расположения измерительного устройства на оси бревна. Из рассмотрения подобных треугольников ODA и АВЕ следует, что при расположении измерительного устройства на оси бревна, как показано на рисунок 2 системой, в этом случае, возможно измерить такие радиусы поперечных сечений круглых лесоматериалов, при которых их отображения на матрице не превышают половины ее длины. При этом существенно повышается погрешность измерения бревен больших толщин. Рассмотренные погрешности свойственны одномерным угломерным системам.

Однако, при использовании угломерного измерителя толщины, как и всяких других одномерных измерителей, не возможно исключить другую погрешность - за счет овальности перечного сечения бревен.

Взаимосвязь между радиусом г поперечного сечения и его отображением при нахождении центра бревна на оптической оси ОЕ

Рисунок 2 - Взаимосвязь между радиусом г поперечного сечения и его отображением при нахождении центра бревна на оптической оси ОЕ

Для повышения точности измерения толщины круглых лесоматериалов овальной или эллиптической формы одномерные угловые телеметрические измерители непригодны. Решить эту проблему возможно путем создания многомерного измерителя поперечных сечений круглых лесоматериалов (рисунок 3).

Очевидно, что для преобразования одномерной модели в двухмерную необходимо, прежде всего, ввести в модель все данные для второй телекамеры и вычислить координаты точки пересечения биссектрис.

Измерение сложного поперечного сечения бревен двумерным угловым измерителем дает уже ощутимую ошибку. Поэтому измерение поперечного сечения таких бревен необходимо производить уже трехмерным устройством. При этом вычисление удаления центра поперечного сечения от телекамер необходимо производить трижды. Первый раз определяется удаление центра от телекамер № 1 и № 2, далее - от телекамер № 2 и № 3 и, затем, от телекамер № 1 и № 3. Полученные данные позволяют определить точку центра поперечного сечения бревна и его радиус.

Схема размещения элементов двухмерного измерителя круглых лесоматериалов

Рисунок 3 - Схема размещения элементов двухмерного измерителя круглых лесоматериалов

Анализ телеметрических систем показывает, что разрешающая способность светочувствительных матриц обеспечивает измерение различных линейных объектов с высокой точностью. Точность измерения круглых лесоматериалов зависит от ряда факторов. Использование схемы с трехмерным угловым расположением телевизионных камер позволяет более точно определять форму

70

поперечного сечения круглых лесоматериалов по длине в динамике при их перемещении в технологическом потоке и, тем самым, повысить точность вычисления их объема. Учитывая также возможность встраивания телевизионных систем в единую автоматизированную систему и относительно невысокую стоимость, можно рекомендовать систему с трехмерным угловым измерением круглых лесоматериалов к широкому использованию на деревоперерабатывающих предприятиях.

Библиографический список

  • 1. Петровский В.С. Автоматическая оптимизация раскроя древесных стволов. М. “Лесная промышленность”. 1970,184 с.
  • 2. Мильцин А.Н., Платонов А.Д., Сафонов А.О., Мозговой Н.В. Перспективы использования автоматизированной системы измерения объема хлыстов / Лесотехнический журнал. 2013. №4. С. 77-82.
  • 3. Степаков Г.А. Оптимизация производства круглых лесоматериалов. М.,”Лесная промышленность”, 1974, 160 с.

УДК 674.8(075)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >