Studie provedená v papírnách Arauco, Nueva Aldea, Chile

Studie provedená v papírnách Arauco, Nueva Aldea, Chile

Měření kulatiny na odvozních soupravách laserovým skenováním
Studie provedená v papírnách Arauco, Nueva Aldea
Mats Nylinder1, Tonny Kubénka2, Mikael Hultnäs1
1
Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Sweden; 2Wood Measuring Society Qbera, Falun, Sweden
Úvod
souprav k určení objemu dříví používán několik
let. Tento systém je založen na laserovém
skenování a pokročilém matematickém algoritmu
sloužících k výpočtu objemu dříví. Jedním
z výrobců takového systému je čilský Woodtech s
jeho systémem Logmeter 4000. Tento systém je
také používán k určování objemu štěpky či uhlí.
(Anon 2008/1). Laserové skenování jednotlivých
kmenů se používá v mnoha pilařských závodech a
je již dobře známou technikou (Björklund, L.,
2003, Edlund, J., 2004). Skenování celých
odvozních souprav pro stanovení objemu dřeva se
provádí i na některých místech ve Finsku a
Švédsku, ale není ještě tak zažitý jako v Jižní
Americe (Anon 2006/2, Huttunen, T., 2006,
Marjomaa, J. & Sairanen, P. 1996, Moilanen, P.,
2003, Nylinder, M., 1992). Cílem této studie je
porovnat manuální měření vlákninového dříví
užívaného ve Švédsku s automatickým laserovým
skenováním nákladu odvozních souprav a pokusit
se navrhnout efektivnější způsob měření objemu
dříví vhodný pro skandinávské podmínky.
Ve švédském papírenském průmyslu představuje
surové dříví okolo 50 % celkových výrobních
nákladů a v pilařském průmyslu okolo 70 %.
Vzhledem k tomuto vysokému podílu na celkových
nákladech, je vynaloženo relativně málo prostředků
na vývoj nových systémů měření množství a
kvality vstupního dřeva. Dnes je ve Švédsku
většina vlákninového dříví měřena u odběratele.
Nákladní auta přijíždějí na měřící místo, kde je u
každé hráně dříví měřena manuálně měřící tyčí
výška, délka a šířka. Přepočtový koeficient pro
objem dříví bez kůry je pak stanoven na základě
vizuálních odhadů. Dřevo je také zatřizováno
s ohledem na druh, tloušťkovou třídu, stupně
hniloby nebo je vyřazeno apod. Pro průběžné
ověřování a kontrolu přepočtových koeficientů
stanovení objemu dříví bez kůry jsou odebírány
vzorky a ty měřeny kus po kuse. Toto měření
vzorků je (u některých metod) také používáno pro
nastavení přepočtových koeficientů. V současné
době se vyvíjí nové automatické měření vzorků
(Anon 2008/2).
Materiál a metoda
Vlákninové dříví je v mnoha zemích tříděno podle
váhy, čerstvosti a obsahu vody. Problém u této
metody je kolísání obsahu vody a způsob určování
tohoto obsahu je velice finančně a časově náročný.
Během doby bylo provedeno mnoho výzkumů
týkajících se možné změny stávajícího způsobu
měření objemu vlákninového dříví s cílem nahradit
jej vážením dřeva a určováním obsahu vody např.
(Björklund, L., 1988, Thygesen, L., 1996 a
Hultnäs, M., 2008).
Studie byla uskutečněna v listopadu 2008
v celulózce Arauco, Nueva Aldea v oblasti Bio Bio
v Chile. Eukalyptové výřezy (Eucalyptus globulus)
byly roztříděny do tří tloušťkových tříd: velká,
střední a malá. Cílem bylo získat alespoň jeden
ucelený náklad výřezů v každé tloušťkové třídě.
Výřezy byly ručně odkorněny. Každý výřez
v každé z tloušťkových tříd byl ručně přeměřen
pásmem a průměrkou a byly určeny délky a
průměry výřezů. Průměr byl měřen 10 cm od čepu
výřezu, uprostřed a 10 cm od čela výřezu. Délka
byla zaznamenána. U výřezů se zbytnělou patou
byl průměr měřen 50 cm od paty. Všechny výřezy
byly
očíslovány
k usnadnění
identifikace
pro případ, že některé měření bylo chybně
zaznamenáno. Po tomto měření bylo náhodně
vybraných 26 výřezů z každé tloušťkové třídy a
znovu změřeno za účelem určení přesnosti a
opakovatelnosti ručního měření.
Ve Skandinávii je stanovení přírustu, porostní
zásoby i nákladů na těžbu spojeno s objemem dříví
nikoli s jeho hmotností, proto i tam, kde je použita
váhová přejímka je nutné použít i přejímku
objemovou. To znamená, že je zde velký zájem
vyvinout systém, který sníží náklady a více
zefektivní systém určování objemu. Kombinace
hmotnostní a objemové přejímky se zde jeví jako
nejvhodnější systém, protože umožňuje získat
informaci také o hustotě a čerstvosti dříví.
Průměr byl zaznamenáván v centimetrech, hodnoty
v rozmezí jednoho cm byly zaznamenány vždy
jako nižší např. výřez, který měl skutečný průměr
V Chile, Brazílii a ostatních zemích Jižní Ameriky
je systém automatického skenování odvozních
1
přerovnány nebo vyměněny a změřeny znovu
stejným způsobem.
10,6 cm byl označen v protokolu jako 10 cm. Pro
výpočet objemu bylo 0,5 cm přidáno k
zaznamenané hodnotě. Měření délky bylo udáno
v dm, zaokrouhlováno dolů. Při výpočtu objemu
bylo 5 cm přidáno k zaznamenané hodnotě.
Objem výřezů byl vypočten dvěma způsoby:
A: Střední průměr (Huberův vzorec). Založeno na
středním průměru a délce.
Byl použit následující výpočetní vztah:
Va =
 Dm 2 
1
×π × 
× L
100000
 4 
(1)
Va = objem v m3
Dm = střední průměr v cm
L = délka výřezu v dm
B: Průměr čepu a čela. Založeno na průměru čela a
čepu. Výpočet objemu kulatin je založen na
modelu vyvinutém pro švédské podmínky platící
pro borovice (Pinus silvestris) a smrk (Picea
abies), ale lze ho použít i pro břízu či jiné tvrdé
listnáče. (Anon 2000)
Byl použit následující výpočetní vztah:
(
2
2
π 
Va = 100000 ×   × L × α × ( Db ) + (1 − α ) × ( Dt )
4
)
Obrázek 1. Woodtech Logmeter 4000. Laserové snímače jsou
označeny žlutě.
(2)
Ruční měření hrání dříví bylo provedeno podle
metody vyvinuté pro vlákninové dříví v
podmínkách Švédska. Při této metodě je
prostorový objem hráně měřen měřící tyčí z
můstku, které je ve stejné úrovni jako hráň.
V rámci této studie bylo měření provedeno
z úrovně vozovky.
Pro výpočet objemu
(plnometrů) je použit koeficient, který je specifický
pro každý druh dřeviny a je navíc ještě upřesněn
podle tloušťkové třídy, kvality urovnání hráně,
křivosti výřezů, kvality odvětvení, míry odkornění,
sbíhavosti kmene apod. (Kubénka, T., 2008).
Va = objem v m3
Dt = průměr čepu v cm
Db = průměr čela v cm
L = délka výřezu v dm
α = konstatnta podle tabulky 1
Tabulka 1. Konstanta α
Průměr čepu
(cm)
-349
délka (cm)
350-449
450+
-14
0.485
0.485
0.485
15-24
0.465
0.460
0.455
Další měření odvozní soupravy bylo provedeno
laserovým skenováním vnějších vrstev hrání, to je
horní i obou bočních stěn, přístrojem Logmeter
4000. Vůz projížděl konstantní nízkou rychlostí
měřícím systémem, za účelem získání co možná
nejlepších prvotních údajů. Na základě získaných
vstupních údajů, s využitím algoritmu firmy
Woodtech, byly vypočteny střední délka a průměr
výřezů a objem prostorových i plnometrů. Jelikož
v Jižní Americe jsou odvozní soupravy jen zřídka
vybaveny jeřáby, nejsou algoritmy pro eliminaci
jeřábů ještě zcela dořešeny. Z toho důvodu byl vliv
Výřezy byly uloženy do hrání na nákladní auto
určené pro odvoz dříví. Po naložení na tahač a
přívěs, byl manuálně změřen a vypočten objem
v prostorových
metrech
i
v plnometrech
jednotlivých hrání. Po tomto manuálním měření
hrání odvozní souprava projela Logmetrem, obr. 1,
a objem byl změřen laserovým skenovacím
systémem (Anon 2008/1). Hráně pak byly
2
jeřábu na výpočty upraven ještě předtím, než byly
prezentovány výsledné hodnoty.
Průměr
Dále, každý příčný řez nákladu je analyzován,
určením
nejpřesnější
výtvarnice
každého
povrchového kmene. To je prováděno v rámci
celého nákladu a vede to k identifikaci všech
kmenů na povrchu.
Firma Woodtech, která vyvinula toto skenovací
systém popisuje toto zařízení takto: „Logmeter
4000 je nejpokročilejší laserový skenovací systém
vhodný pro kubírování nákladu dřeva. Proces
měření je jednoduchý a automatický, kdy lidský
zásah je vyžadován v méně než 5 % případů.
Proces skenování trvá méně než jednu minutu, což
umožňuje změřit více než 600 vozů denně. Systém
dokáže měřit různé uspořádání a druhy dřevní
hmoty, včetně fixní i variabilní délky výřezu,
celých stromů, štěpky a potěžebních zbytků.“
Skenování
Ve chvíli, kdy projíždí odvozní souprava měřícím
prostorem, dojde k vysoce přesnému laserovému
skenování, které vygeneruje tisíce příčných řezů
celého nákladu a vytvoří 3D zobrazení s více než 1
miliónem dílčích měření.
Obrázek 4. Automatická identifikace povrchových kmenů.
Biometrie
Na základě biometrických informací o průměrech,
délkách, sbíhavosti a křivosti kmenů vnější vrstvy
hráně sytém kalkuluje a modeluje prostorové
zobrazení výřezů.
Obrázek 2. Identifikace výřezů 3-D zobrazením.
Obrázek 5. Identifikace vnějších
biometrických charakteristik.
Segmentace
Pomocí algoritmů zpracovávajících zobrazení jsou
určeny hranice nákladu a nežádoucí části jako jsou
kola vozu, klanice, ložná plocha jsou vyloučeny.
kmenů
a
určení
Objem dříví v plnometrech
Posledním krokem procesu je výpočet objemu dříví
za pomoci matematických modelů, které jsou
nastaveny pro každé specifické místo, kde je
Logmeter instalován. Model definuje vztah mezi
parametry získanými z údajů o výřezech vnější
vrstvy hráně a celkovým objemem. Model může
být kdykoliv jednoduše aktualizován, čímž je
zajištěna přesnost.
Vygenerované výsledky zahrnují objem, střední
průměr a délku každé hráně výřezů. Všechny
výsledky
a
vizualizace
jsou
uloženy
v informačních systémech závodů. Systém
umožňuje, aby vozy byly nejdříve změřeny, a
samotná kalkulace byla provedena v jinou dobu.
Obrázek 3. Automatická segmentace nákladu.
3
Tabulka 2. Množství měření
Hráň
Počet výřezů
Počet hrání
na tahači
Počet hrání
na přívěsu
Modrá, male dimenze
132
1
3
Zelená, střední dimenze
Červená, velké dimenze
118
102
3
3
3
1
Tabulka 3. Charakteristika výřezů a hrání
To je účelné při snižování front odvozních souprav
a dokonce to dovoluje provádět měření bez
obsluhy. Logmeter obsahuje výkonný kontrolní
systém, který umožňuje pozdější přehrání dat nebo
dokonce novou kalkulaci, pokud je třeba. Tím se
maximalizuje transparentnost a průkaznost celého
procesu. Informace o výsledcích měření mohou být
sdíleny přes internet s dodavateli, vedením či státní
správou (Anon,2008/1).
Proměnná
Hráň
Modrá
Zelená
Červená
132
118
102
Množství zbytnělých (%)
17
29
44
Střední průměr (cm)
Průměrná hodnota
Směrod. odchylka
9.2
2.4
13.2
2.1
16.5
2.4
Délka (dm)
Průměrná hodnota
Směrod. odchylka
56.1
8.5
57.3
8.1
57.0
7.9
Sbíhavost (mm/m)
Průměrná hodnota
Směrod. odchylka
5.5
1.99
5.2
1.95
4.8
2.07
Objem, ”střed. prům.” (m3)
Průměrná hodnota
0.045
Směrod. odchylka
0.024
Total
5.877
0.080
0.029
9.484
0.133
0.041
13.587
Objem, ”prům. čela a čepu” (m3)
Průměrná hodnota
0.046
Směrod. odchylka
0.024
0.083
0.032
0.138
0.043
Počet výřezů
Závěrečná část studie byla zaměřena na
opakovatelnost měření laserovým skenováním.
Odvozní souprava projela 10 x měřícím rámem
Logmetr, bez jakéhokoli přeskupení nákladu.
Pro analýzu výsledků byly použity vzorce pro
stanovení průměru a směrodatné odchylky.
Korelace,
vzájemný
vztah
mezi
dvěma
proměnnými vyjadřuje stupeň, jak významně spolu
proměnné souvisí. V rámci této studie byl použit
Pearsonův kor. koeficient. (Yamane, T., 1969).
Výsledky
Charakteristika výřezů zjištěná na základě
manuálního měření pásmem a průměrkou je
popsána v tabulce 3. Po základním měření bylo
náhodně vybráno 26 kmenů z každé hráně a
přeměřeno ještě jednou. Výsledky tohoto měření
byly porovnány s původním měřením.
Tabulka 4. Výsledky manuálního kontrolního měření 26
výřezů z každé hráně
Metoda výpočtu objemu
Hráň
Modrá
Zelená
Tabulka 4 zobrazuje rozdíl mezi kontrolním a
původním měření a směrodatnou odchylku rozdílu.
Objem “střední” (m3)
Střed. chyba (m3)
Střed. chyba (%)
Směr. odch. (m3)
1.2832
-0.0027
0.21
0.0055
2.1714
0.0011
0.05
0.0047
3.4682
-0.0007
0.02
0.0057
Ze čtyř modrých hrání byly 3 uloženy na tahači a
jedna na přívěsu.
Objem “čelo/čep” (m3)
Střed. chyba (m3)
Střed. chyba (%)
1.3118
-0.0005
0.04
2.2572
-0.0009
0.05
3.6583
-0.0014
0.04
4
Červená
Tři ze čtyř zelených hrání byly uloženy na tahači a
tři na přívěsu. Jedna z červených hrání byla
uložena na tahači a tři na přívěsu. Zjištěné
průměrné tloušťky a délky jsou uvedeny v tabulce
5 a výpočet objemu v tabulce 6. Vzájemný vztah
mezi oběma metodami je:
Průměr laserem/průměr pásmem a průměrkou
r2 = 96.9%, P = 0.000, F = 374
Délka laserem/délka pásmem a průměrkou
r2 = 35.2%, P = 0.025, F = 6
Tabulka 5. Zaznamenané průměry a délky měřené laserem a manuálně pásmem a průměrkou
Hráň
Přívěs/
Tahač
Náklad
č.
Prům.
Laser
(cm)
Modrá
Přívěs
Tahač
Tahač
Tahač
1
1
2
3
11.3
10.9
10.4
10.8
10.9
0.32
9.2
9.2
9.2
9.2
9.2
54.8
56.1
54.1
51.1
54.0
2.12
56.1
56.1
56.1
56.1
56.1
Přívěs
Přívěs
Přívěs
Tahač
Tahač
Tahač
1
2
3
1
2
3
13.4
13.5
13.1
14.2
13.5
13.5
13.5
0.37
13.2
13.2
13.2
13.2
13.2
13.2
13.2
58.4
57.9
57.4
56.6
53.4
57.3
56.8
1.79
57.3
57.3
57.3
57.3
57.3
57.3
57.3
Přívěs
Přívěs
Přívěs
Tahač
1
2
3
1
16.5
17.0
16.6
16.8
16.7
0.22
16.5
16.5
16.5
16.5
16.5
58.4
58.7
58.6
55.7
57.9
1.44
57.0
57.0
57.0
57.0
57.0
Průměr
Směr. odch.
Zelená
Průměr
Směr. odch.
Červená
Průměr
Směr. odch.
Prům.
pás. a prům.
(cm)
Délka,
Laser
(dm)
Délka,
pás. a prům.
(dm)
Tabulka 6. Určení objemu dříví v plnometrech laserem, manuálně měřící holí a manuálně pásmem a průměrkou
Hráň
Přívěs/
Tahač
Náklad
č.
Laser
3
(m )
pás. a prům.
3
(m )
Manual.
měřicí hůl
3
(m )
Modrá
Přívěs
Tahač
Tahač
Tahač
1
1
2
3
6.05
6.10
6.20
6.02
6.09
0.08
6.09
6.09
6.09
6.09
5.66
6.33
6.63
6.17
6.18
0.41
-0.7
0.2
1.8
-1.0
0.1
1.3
6.4
-3.8
-6.9
-2.5
-1.7
5.7
1
2
3
1
2
3
9.75
9.43
9.50
9.99
9.75
9.95
9.73
0.22
9.85
9.85
9.85
9.85
9.85
9.85
9.33
9.66
9.86
9.98
10.80
10.42
10.01
0.53
-1.0
-4.4
-3.7
1.4
-1.0
1.0
-1.3
2.4
4.3
-2.4
-3.7
0.1
-10.8
-4.7
-2.9
5.0
1
2
3
1
13.08
14.03
13.30
13.59
13.50
0.40
14.05
14.05
14.05
14.05
13.57
14.62
14.04
14.31
14.14
0.45
-7.4
-0.1
-5.6
-3.4
-4.2
3.1
-3.7
-4.2
-5.6
-5.3
-4.7
1.0
Průměr
Směr. odch.
Zelená
Přívěs
Přívěs
Přívěs
Tahač
Tahač
Tahač
Průměr
Směr. odch.
Červená
Přívěs
Přívěs
Přívěs
Tahač
Průměr
Směr. odch.
5
Roz. Laser Roz. Laser
pás. a prům.
měř. hůl
(%)
(%)
Obrázek 7. Vztah mezi objemem v plnometrech zjištěným manuálním měření měřící holí a laserem (vlevo) a mezi
manuálním měřením pásmem/průměrkou a laserem (vpravo).
Tabulka 7. Prostorový objem manuálně měřící holí a laserem
Hráň
Přívěs/
Tahač
Náklad
č.
Laser
3
(m )
Manuálně
3
(m )
Modrá
Přívěs
Tahač
Tahač
Tahač
1
1
2
3
11.12
11.78
11.48
12.56
11.74
0.61
10.89
11.94
13.82
12.35
12.25
1.05
2.0
-1.4
-20.4
1.7
-4.5
10.6
Přívěs
Přívěs
Přívěs
Tahač
Tahač
Tahač
1
2
3
1
2
3
17.04
16.62
17.83
16.92
18.78
18.52
17.62
0.90
15.55
16.95
16.99
16.63
19.64
18.28
17.34
1.43
8.7
-2.0
4.7
1.7
-4.6
1.3
1.7
4.7
Přívěs
Přívěs
Přívěs
Tahač
1
2
3
1
22.13
24.87
22.6
21.42
22.76
1.49
20.87
23.97
21.94
22.35
22.28
1.29
5.7
3.6
2.9
-4.3
2.0
4.3
Průměr
Směr. odch.
Zelená
Průměr
Směr. odch.
Červená
Průměr
Směr. odch.
Roz. Laser-Manuálně
(%)
Vzájemné vztahy mezi laserový a manuálním
měřením byly pro:
Plnometry , laser/manuál r2 = 98.7%,
P = 0.000, F = 926
Plnometry, laser/pás. a prům. r2 = 99.2%,
P = 0.000, F = 1553
Prostorový objem, laser/manuál r2 = 95.1%,
P = 0.000, F = 232
Převodní koeficient (míra urovnání hráně) mezi
plnometry a prostorovými metry zjištěný oběma
způsoby měření je uveden v tabulce 8.
Obrázek 8. Vztah mezi prostorovým objemem zjištěným
laserem a manuálně měřící holí.
6
Tabulka 8.Zjištěné převodní koeficienty
Modrá
Počet pozorování
4
Průměr laser (%)
52
3
Směr. odch. (m )
3.0
Průměr, manual (%) 51
Směr. odch.
2.2
Zelená
Červená
6
55
2.8
58
1.9
4
59
2.9
64
1.7
Na závěr studie byly odvozní soupravy měřeny 10x
opakovaně laserem bez přerovnání nákladu mezi
jednotlivými měřeními.
Tabulka 9. Výsledky vícenásobného měření bez přerovnání
hrání pro modré a červené hráně
Obrázek 9. Příklad poškození trhlinou.
Statistika
Průměr.
(cm)
Modrá hráň, přívěs
Průměr
11.6
Směr. odch.
0.31
Red pile, truck
Průměr
16.6
Směr. odch.
0.29
Délka
(dm)
prostor. plnom.
3
3
obj. (m )
(m )
55.6
1.38
11.24
0.30
6.1
0.14
56.8
0.56
21.7
0.21
13.7
0.21
Diskuse
Zdá se, že měření výřez po výřezu pásmem a
průměrkou dává „nejpřesnější výsledek“ tam, kde
se nevyskytuje svalovitost nebo zbytnění. Některé
kmeny s vadami vzniklými při těžbě byly
zkráceny. Vcelku ale poměrně málo výřezů mělo
čelní či podélné praskliny. U těchto výřezů
proběhlo měření průměru cestou pokud možno co
nejvíce eliminující tyto defekty.
Obrázek 10. Příklad podélné trhliny kmene.
Způsob výpočtu objemu metodou průměr čela a
čepu je založen na vzorcích vyvinutých pro
švédské podmínky a ne pro eukalyptus.
eukalyptových
výřezů
nebylo
Odkornění
stoprocentní, a proto bylo přirovnáno ke kůře
borovic a smrků ve Švédsku. Eukalyptová kůra
má více podélných slupek, které pravděpodobně
znesnadňují přesné měření i po jejím odstranění.
Praskliny, třísky a jiné defekty ovlivňují jak
měření manuální tak i laserové.
Obrázek 11. Příklad třísky.
Střední tloušťka u malých dimenzí zaznamenaná
při ručním měření byla 9,6 cm, což je méně než
průměrná tloušťka vlákninového smrkového dříví
ve Švédsku, která činí 11-12 cm. Průměrná
tloušťka měkkého a březového dřeva ve Švédsku
je kolem 13 cm (statistika VMF Qbera). To
znamená, že střední dimenze v rámci této studii –
zelené hráně – jsou srovnatelné s vlákninovým
dřívím produkovaným ve Švédsku. Naměřená
délka tohoto dříví byla kolem 57 dm, což je
Obrázek 12. Výřezy před nakládkou na tahač a přívěs
7
v porovnání s namátkově vybraným švédským
vlákninovým dřívím přinejmenším o 10 dm delší.
Sbíhavost byla naměřena kolem 5 – 6 mm/m.
Sbíhavost u švédských borovic a smrků je
normálně o něco větší.
Díky různé definici a způsobu měření a také díky
„nedokonalým“ kmenům, se nedá říci, který
průměr, délka a objem je správný. V tabulce 6 je
uveden objem hrání zjištěný jak na tahači tak na
přívěsu. Laserové měření udává o 0-4 % menší
objem než měření pásmem a průměrkou. Ve
srovnání s odhadem manuálního měření laser
udává o 1,5 % menší objem u rozměrově menšího
nákladu a o 3 % resp. 5 % menší objem u
středních a větších dimenzí nákladu. Vztah mezi
měřením objemu laserem a výřez po výřezu je
také těsný a silný, r² = 99 %.
Objem dřevní hmoty získaný oběma způsoby
výpočtu na základě měření pásmem a průměrkou
vykázal přibližně stejné výsledky a kontrolní
měření naznačuje, že manuální měření – výřez po
výřezu má dobrou opakovatelnost. Nicméně
uvádíme, že opakované měření bylo provedeno
toutéž osobou, a jiné osoby měřící tytéž výřezy by
pravděpodobně uvedly jiné výsledky. Dalším
faktorem, který může ovlivnit měření výřez po
výřezu, jsou povětrnostní podmínky. Faktorem
jsou také výřezy samotné, jelikož je nepochybně
snazší získat vyrovnané a přesné měření na
rozměrných výřezech, které jsou důkladně
zbaveny kůry a jsou stejné délky, ve srovnání
s krátkými různě tvarovanými neodzrněnými
výřezy.
U malých dimenzí je prostorový objem určený
laserovým skenovaním o 5 % nižší než určený
manuálně pomocí měřící hole. U větších dimenzí,
zelené a červené hráně, je naopak prostorový
objem zjištěný laser o 2 % vyšší než zjištěný
manuálně. Jedno dílčí měření vykázalo dokonce
rozdíl ve výši 20 %, což je velice obtížně
vysvětlitelné, ale mohlo by se jednat o chybu
v záznamu. Vztah mezi oběma metodami je velice
silný r² = 95 %, ale není tak významný jako pro
určení objemu v plnometrech.
Střední průměr zjištěný metodou laserového
skenování byl pro modré kmeny 10,9 cm, naproti
tomu zjištěný ručním měřením 9,2 cm. Pro
zelenou hromadu byly odpovídající hodnoty 13,5
pro laserem zjištěný průměr a 13,2 pro manuálně
a pro červenou hromadu 16,7 cm a 16,5 cm. Pro
rozměrově střední a velké kmeny je průměr téměř
shodný u obou metod. Pro rozměrově malé kmeny
činí rozdíl kolem 10 %. Vzájemný vztah mezi
oběma metodami, r² = 97 % je nicméně silný a
poměr je významný, což naznačuje, že je zde
dobrý potenciál pro kalibraci. Přesná hodnota
průměru má často menší význam – normálně je
používán hrubý odhad, který je zajímavý
z hlediska cenové kalkulace a třídění dříví ve
Skandinávii.
Chceme-li zjistit preciznost a přesnost laserového
skenování, měla by být vidět při porovnání
objemu hrání. Velký objem hráně, jako u červené
hromady (22 m³), znamená, že menší podíl výřezů
v této hromadě je skenován přímo, v porovnání
s případem malé hráně označené modře. (12 m³).
Deset opakování měření hrání menších rozměrů
vykazuje velmi dobrou opakovatelnost měření
laserový skenováním. To zde vždy dokazuje
velmi silnou stránkou automatické metody
v porovnání s manuálním měřením. Protože
laserové skenování má vysokou opakovatelnost,
má vysoký potenciál být přizpůsobeno různým
metodám, které používají různí zpracovatelé, a
normám daným pro různé země. Skenování je
velmi rychlé (jedna odvozní souprava za méně
než jednu minutu) a měření objemu, jak
plnometrů, tak prostorových metrů, může být
racionálně přirovnáno k většině užívaných
manuálních metod měření. Při prvním kroku
měření systém efektivně umožňuje umístit více
zdrojů dat vstupního měření vzorové hráně za
účelem seřízení a přizpůsobení – pokud je třeba.
Pásmem naměřená délka modře označených
výřezů byla 56.1 dm, 57,3 dm zeleně označených
a 57.0 dm červeně označených. Hodnoty
zaznamenané laserovým skenerem byla 54.0 pro
modrou, 56,8 pro zelenou a 57,9 pro červenou
barvu. Rozdíl je 1 až 2 dm. Vztah mezi
manuálním a laserovým určením délky není tak
silný (r² = 35 %) jako pro průměr, ale může být
pravděpodobně také kalibrován, ale tak jako u
průměru mají přesné hodnoty normálně malý
význam.
8
Anon 2008/1. Woodtech measurement solutions,
Inforamtion material www.woodtechms.com,
Santiago, Chile.
Anon
2008/2.
MAS,
Mobil
automatisk
stickprovsmätning,
produktblad.
www.vmfqbera.se, VMF Qbera, Falun.
Björklund, L.1988. Vägning av massaved med
torrhaltsbestämning.
Rapport
nr
198.
Institutionen
för
virkeslära,
Sveriges
lantbruksuniversitet, Uppsala.
Björklund, L., 2003. Utvecklingsidéer för svensk
virkesmätning. VMR virkesmätning och
redovisning.SDC, Sundsvall.
Björklund, L. 2004. Bark på massaved – en studie
över barkhalten i travar med massaved. VM
virkesmätning och redovisning, Uppsala.
Edlund, J. 2004. Methods for Automatic Grading
of Saw Logs. Doctoral Thesis , Acta
Universitatis Agriculturae Sueciae, Swedish
University of Agricultural Sciences, Uppsala.
Hultnäs, M., 2008. Methods for the determination
of the dry matter content of roundwood
deliveries. 2008.
Huttunen, T., 2006. Abstract, Measuring of Bast
Wood with Modus 2000 Laser Meter,
Kymenlaakso Polytechnik, Bachelor thesis.
Kubénka, T., 2008. Table for estimation of solid
volume percentage of a stack.
Marjomaa, J. & Sairanen, P. 1996. AVM-1000
Frame image measurement station. Metsäteho
review 3/1996. Helsinki.
Moilanen, P., 2003. Abstract, Measuring the
volume of timber on a timber truck with the
Modus 200 laser measurement system.
University of Joensuu. Pro graduated - Thesis.
Nylinder, M., 1992. Föredrag om ny teknik och
nya metoder inom virkesmätning. Sundsvalls
virkesmätningsförening, Sundsvall.
Thygesen, L., 1996. Near Infrared Spectroscopy
and Pulse Nuclear Magnetic Resonance for
Assessment of Dry Matter Content and Basic
Density of Pulp Wood. The Royal Veterinary
and agricultural University, Department of
Economics and Natural Resources Unit of
Forestry. Copenhagen.
Yamane, T., 1969. Statistics, an introductory
analysis: A paper international edition, Japan.
Dá se také, pokud je třeba, umístit více vstupních
zdrojů pro měření hniloby, defektů a kůry, pokud
má být objem měřen velmi účinně. Kombinace
laserového skenování s měřením hmotnosti, které
by mělo být jednoduché, vytváří systém, který
umožňuje podat informace o hustotě a čerstvosti
dříví. Pro švédské podmínky je také důležité
vyvinout systém, uzpůsobený vícečetným
dodávkám dříví a také vlivu sněhu a ledu v zimě*.
Protože ve Švédsku je objem udávám bez kůry,
laserový skenovací systém by měl být
zkombinován
s některým
typem
určování
množství kůry. Kůra by možná měla být měřena
podobným způsobem, jakým se měří novým
automatickým laserovým skenováním výřez po
výřezu při vzorkování vlákninového dřeva.
V rámci tohoto systému je užíváno znalostí o
průměru, počtu oddenkových kusů a vizuálního
odhadu k převodu objemu měřeného v kůře na
objem bez kůry. (Björklund, L. 2004). Dále ve
Švédsku jsou odvozní soupravy vybaveny jeřáby,
proto je důležité vyvinout automatický způsob
vyloučení vlivu jeřábu na měření nákladu
soupravy**.
Ve srovnání s manuálním měřením má
automatické měření předpoklady být velmi
stabilní, s dobrou opakovatelností a možností
kalibrování podle různých norem. Manuální
metody vždy souvisí s jednotlivcem, takže je
složitější získat shodná měření pro různá měřidla,
podmínky a zpracovatele.
(*) Woodtech má zkušenosti prostřednictvím svého
Skandinávského partnera. Používá jednoduchou střešní
konstrukci a tím chrání systém od extrémních
povětrnostních podmínek.
(**) Woodtech vyvinul software na eliminaci vlivu jeřábu
během první poloviny roku 2009.
Literatura
Anon
2000. Kompendium i virkesmätning.
Virkesmätningsrådet, SDC, Sundvall.
Anon 2006/1. Measuring rules for pulpwood.
Recommended by The Swedish Timber
Measurement
Council
Swedish
Timber
Measurement Council VMR 1-06 Measuring
rules for of pulpwood.
Anon 2006/2. Protokoll från Jord- skogsbruksministeriets förorning om rambildsmätning av
virke med lasersaknning. Förordning Nr 66/06.
Helsinki.
Anon 2007. Arauco, Annual report 2007, Arauco,
Santiago, Chile.
9