Обоснование объективного метода оценки наклона годичных колец на торцах пиломатериалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат технических наук Ильюшенков, Леонид Владимирович

• Ильюшенков, Леонид Владимирович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ильюшенков, Леонид Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНЫХ ТРУДОВ И СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК.

1.1 Обзор существующих технологий получения радиальных пиломатериалов, обоснование актуальности темы исследования.

1.2 Обзор существующих технологий раскроя пиломатериалов на заготовки, способы автоматической идентификации макроскопических элементов древесины.

1.3 Задачи исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование объективного метода оценки наклона годичных колец на торцах пиломатериалов»

Вашему вниманию предлагается диссертация, посвященная вопросам исследования технологии получения радиальных заготовок из пиломатериалов при помощи анализа цифровых изображений сечений пиломатериалов.

Радиальные заготовки используются в производстве клееного щита и бруса для изготовления мебели и столярно-строительных изделий. К достоинствам таких заготовок следует отнести меньшее изменение формы готовых изделий при изменении температуры и относительной влажности окружающего воздуха, по сравнению с заготовками, у которых при их производстве направление годичных колец не учитывалось. Это важно для изделий, в производстве которых применяется склеивание. Современные технологии раскроя сырья исходят из того, что сечение бревна представляет собой круг, а очертание годичного слоя окружность. В практике такие бревна практически не встречаются. Для увеличения точности планирования раскроя сырья следует производить сбор дополнительных сведений о раскраиваемом материале. В диссертационной работе сбор и анализ сведений о расположении годичных колец производится с помощью анализа цифровых изображений.

Гипотеза Наклон годичных колец на торце пиломатериалов можно достоверно определить с помощью анализа цифровых изображений.

Цель диссертации. Увеличение выхода радиальных заготовок при раскрое пиломатериалов на основе объективного метода определения угла наклона годичных колец на торце пиломатериалов с помощью анализа цифровых изображений.

Объектом исследования являются пиломатериалы хвойных пород (сосна). Требования, применяемые к ним, сформулированы в ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия» [1].

Предметом исследования является макроскопическое строение древесины сосны. Составление схем раскроя пиломатериалов по результатам анализа цифровых изображений очертания годичных слоев; исследование полезного выхода радиальных заготовок.

Научная новизна работы.

1. Алгоритм определения и анализа наклона годичных колец на торце пиломатериала;

2. Способ получения радиальных заготовок на основе анализа цифровых изображений очертания годичных колец на торце.

Достоверность результатов. Опыты, подтверждающие теоретические выводы, проведены на реальных партиях пиломатериалов, отобранных случайным образом на двух деревообрабатывающих предприятиях г. С-Петербурга: ЗАО «Технопарк ЛТА» и ЗАО «Центр деревянных конструкций» (Деревообрабатывающий завод №2). Применены статистические методы обработки опытных данных; получен положительный результат испытаний программы Radial.exe на Братском деревообрабатывающем заводе.

Значимость для теории и практики

Для теории имеют значение:

- алгоритм обработки цифровых изображений торцов пиломатериалов с целью определения угла наклона годичных колец к пласта;

- алгоритм составления математической модели наклона годичных колец к пласти пиломатериала и ее анализ;

- способ составления схем раскроя пиломатериала на радиальные заготовки.

Для практики имеет значение:

- программа раскроя пиломатериалов на радиальные заготовки Radial.exe.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены на следующих конференциях:

- Конференция молодых ученных и аспирантов «Деревянное домостроение - безопасное доступное жилье» (г. Санкт-Петербург, 1 июня 2006 г.);

- Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы конструирования и производства художественных изделий из древесины» (г. Архангельск, 28-30 июня 2006 г.);

- Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Организационно-методические вопросы деятельности научно-образовательного центра в области переработки и воспроизводства лесных ресурсов» (г. Воронеж, 13-15 сентября 2006 г.)

- Международная конференция «Первичная обработка древесины: лесопиление и сушка пиломатериалов. Состояние и перспективы развития» (г. Санкт-Петербург, 30-31 марта 2007 г.)

Результаты работы реализованы в технологической программе Radial.exe, которая прошла успешные испытания на ЗАО «Братский деревообрабатывающий завод».

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 статьях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 5 разделов, выводов и рекомендаций, библиографического списка из 106 наименований (в том числе на иностранном языке 7) и приложений. Общий объем диссертации 172 е., из них приложений 29 е., 85 рисунков, 14 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки», Ильюшенков, Леонид Владимирович

12. Основные результаты исследований диссертации положены в основу создания программы Radial.exe.

13. Выполненные исследования отвечают поставленным задачам и подтверждают выдвинутую цель о возможности увеличения объемного выхода радиальных заготовок при составлении схем раскроя с учетом реального расположения годичных колец на торце.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ильюшенков, Леонид Владимирович, 2007 год

1. Краткий справочник по пиломатериалам / Центр по экспертизе истандартизации лесоматериалов "ЛЕСЭКСПЕРТ". Химки : Лес-эксперт, 2000. - 63 с.

2. Межов И. С., Осипова Л. К. Производство радиальныхпиломатериалов и заготовок // Деревообрабатывающая промышленность. 1996, № 3. 8-10 с.

3. Батин Н. А., Янушкевич А. А. К составлению поставов на выпиловкурадиальных пиломатериалов // Механическая технология древесины вып. 1,1971.-9-13 с.

4. А. с. SU1530443 Способ получения радиальной пилопродукции избревен Текст. / Пижурин А. А., Мчедлишвили С. Н. -http://www.fips.ru/cdfi/reestrrupat.htm

5. Янушкевич А. А., Шетько С. В. Раскрой бревен на радиальныепиломатериалы // Труды Белорусского государственного технического университета. 1998. 94-98 с.

6. Калитеевский Р.Е, Плюсин В.Н., Гудков А.С., Нго Ньат Чиен

7. Исследования объемного выхода радиальных досок при развально-сегментном способе раскроя пиловочника // Известия высших учебных заведений: Лесной журнал. 1996. №6 68-73 с.

8. Черных П. П. Обоснование эффективных технологических режимовпроизводства радиальных пиломатериалов : Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н.: Спец. 05.21.05 / Черных П.П.; С.-Петерб. гос. ле-сотехн. акад.. СПб., 2000. - 21 с.

9. Черных П. П. Обоснование эффективных технологических режимовпроизводства радиальных пиломатериалов : Дисс. на соиск. учен, степ. к. т. н. Спец. 05.21.05 / Черных П.П.; Братский гос. техн. ун-т. Братск, 2000. - 171 с.

10. A.c. RU 2194612 Способ изготовления радиальных пиломатериалов

11. Текст. / Пунтиков Ю. В. http://www.fips.ru/cdfi/reestr rupat.htm

12. А. с. SU 286183 Способ раскроя низкокачественного круглогодревесного сырья Текст. / Малыгин С. И. -http://www.fips.ru/cdfi/reestr rupat.htm

13. А. с. RU 2159175// Способ изготовления радиальныхпиломатериалов Текст. / Саенко В.Т.; Исаев С.П.; Саенко Е.В. -http://www.fips.ru/cdfi/reestr rupat.htm

14. А. с. SU 490651 Способ получения клееных заготовок радиальнойраспиловки Текст. / Червинский В. А. -http://www.fips.ru/cdfi/reestr rupat.htm

15. Сацура В., Ковалев В., Мандрикова Н. Энергетические иэкологические аспекты рационального раскроя пиломатериалов // Лесное и охотничье хозяйство. 2001, №1. - 44-47 с.

16. А. с. US 6741275 Lumber grading system Текст. / Frigon; Christian

17. Normandin, CA), Gauvin; Mario (Normandin, CA) http://patft.uspto.gov

18. Пятков В. E. О влиянии характеристик качества пиломатериалов изаготовок на оптимальное отношение цельных и клееных заготовок // Московский университет леса: Научные труды. 1990, вып. 229. 43 -49 с.

19. Пятков В. Е. Определение выхода цельных и клееных заготовок приразличных способах раскоя // Московский институт леса, Научные труды, 1984, №161,37-39 с.

20. Мягкова Е. В. О влиянии основных факторов на выход заготовок издревесины даурской лиственницы // Московский университет леса: научные труды. 1991, вып. 235. 15-21 с.

21. Грачев А. В., Чмаркова Г. М. Пути увеличения выхода заготовок изпиломатериалов // Деревообрабатывающая промышленность, 1986, №2.-10-12 с.

22. Жуковски П., Абрамкин В. В. Оптимальный подбор пиломатериаловна производство мебельных заготовок на уровне предприятия // Интенсификация использования и воспроизводства лесных ресурсов, JL, 1990.-7- 11 с.

23. А. с. US 4879752 Lumber optimizer Текст. / Jan Е. Aune, Terence J.

24. Arden, Mary S. Yap. http://patft.uspto.gov/netahtml/srchnum.htm

25. A. c. US 5644392 Scanning system for lumber Текст. / Jon F. Soest,

26. James N. Horn, Thomas E. Lock, Gordon L. Mitchell. -http://patft.uspto.gov/netahtml/srchnum.htm

27. A.c. US 5249491 // Sawmill method and apparatus with movablescanning means Текст. Mark L. Carter. -http://patft.uspto.gov/netahtml/srchnum.htm

28. ГОСТ 8486-86. Пиломатериалы хвойных пород. Техн. условия.-Взамен ГОСТ 8486-66, кроме разд. 1 в ч. размеров.- Срок действия с 01.01.88 до 01.01.93.- М.: Изд-во стандартов, 1987. 12 е.: ил. -Группа К21. Переизд. VI-95r. с изм.1-3 (95-36143)

29. Кетков Ю. Л., Кетков А. Ю., Шульц М. М. МАТЪАВ 6.x.программирование численных методов. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 672 с.

30. Симонович С. В. Информатика. Базовый курс. 2-е издание / Под ред.

31. С. В. Симоновича. СПб.: Питер, 2005. - 640 с.

32. Начало работы с Matlab (Getting Starting with Matlab). Перевод с англ.

33. Конюшенко В.В. Электронный ресурс. режим доступа http://matlab.exponenta.ru/ml/book3/gs.zip

34. Консультационный центр MATLAB компании Softline Электронныйресурс. режим доступа http://matlab.exponenta.ru/imageprocess/index.php

35. Справочная система Matlab 7.0.1 Электронное приложение кпрограмме .

36. Уголев Б. Н.Древесиноведение и лесное товароведение: Учебник длясреднего профессионального образования М.: Издательский центр "Академия", 2004. - 272 с.

37. А. с. W092/08142 Apparatus and method for measuring wood grain angle

38. Текст. / Bechtel, Friehd, K.; Allen, James, R.; Logan, James, D. -http://ep.espacenet.com/search97cgi/s97 cgi.exe?Action=FormGen&Temp late=ep/en/number.hts

39. Прэтг Уильям К. Цифровая обработка изображений: в 2 книгах /

40. Перевод с английского под редакцией Лебедева Д. С. М.: Мир, 1982. - кн 1. - 310 е., кн. 2 - 790 с.

41. Писаревский А. Н., Чернявский А. Ф. и др. Системы техническогозрения: Принципиальные основы, аппаратное и математическое обеспечение Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1988. - 423 с.

42. Потемкин В. T.Matlab 6: Среда проектирования инженерныхприложений. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. - 447 с.

43. Айриг, Сибил Сканирование: Професиональный подход:

44. Углубленное изучение процесса сканирования для получения результатов высочайшего качества: Перевод с английского. -Минск: Попурри, 1999. 169 с.

45. Мартынов Н. H.Matlab 7: элементарное введение: учебник. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. - 413 с.43 . Дьяконов В.Математические пакеты расширения Matlab: Специальный справочник. Спб.: Питер, 2001 - 475 с.

46. Дьяконов В. П.МАТЪАВ 6.0/6.l/6.5/6.5+SPl+Simulink4/5. Обработкасигналов и изображений. М: СОЛОН-Пресс, 2005. - 592 с.

47. Черных А. Г., Ильюшенков Л. В.Получение радиальных черновыхзаготовок / Известия высших учебных заведений, Лесной журнал: 2006, №3-46-51

48. Розенблит М. С. Оптимизация обрезки досок. Вопросы эфектив.лесоп. пр-ва, Архангельск, 1989. 136-141 с.

49. ГОСТ 24700-99 Блоки оконные деревянные со стеклопакетами.

50. Технические условия. взамен ГОСТ 24700-81. - срок действия с 01.01.2001. - М.: ГУЛ ЦПП, 2000

51. Песоцкий А. Н. Лесопильное производство. Изд. 4-е перераб. и доп.

52. М., "Лесная промышленность", 1970 432 с.

53. Песоцкий А. Н. Рациональное использование древесины влесопилении / А.Н. Песоцкий, д-р техн. наук заслуж. деят. науки и техники РСФСР, B.C. Ясинский, доц., канд. техн. наук. М.: "Лесная промышленность", 1977 - 128 с.

54. Антонов А. М. Дигитальный метод изучения строения древесины

55. Текст. / Антонов А. М., Бабич Н. А., Коновалов Д. Ю., Мелехов В. И., Мосеев А. Л. // Лесной журнал 2007. - № 2. - С. 123-128. -(Известия высших учебных заведений)55 . Петров А. К. Технология деревообрабатывающих производств.

56. Учебник для техникумов деревообрабатывающей промышленности. М., "Лесная промышленность", 1974 272 с.

57. ГОСТ 18288-87. Производство лесопильное. Термины иопределения Введ. 01.01.89.- М.: Изд-во стандартов, 1987. - 17 с.-Группа К00.

58. Рыкунин С. Н., Тюкина Ю. П., Шалаев В. С.Технология лесопильнодеревообрабатывающих производств. М.: Московский государственный университет леса, 2003. - 207 с.

59. Интелектуальные возможности машин при раскрое цельной древесины // Деревообработка в мире, 1994, №1. 31-32 с.

60. Blass A. J, Aune P., Choo В. S., Golacher R., Hilson В. О., Racher Р.,

61. Steck G. Timber Ingenering. Step 1. First edition, Centrum Houte, The Netherlands: 1994

62. Гранкина JI. И., Финогенова Т. В. Производство щитовых деталеймебели. Обзорная информация. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1992. - с. 152 (Мебель, плиты и фанера; Вып. 7).

63. Бурдин Н. А. Производство и потребление хвойных пиломатериалов,а также торговля ими в развитых странах мира // Деревообрабатывающая промышленность. 2003, №3. - 2-5 с.

64. Справочник мебельщика: Станки и инструменты. Организацияпроизводства и контроль качества / Анютин А. Ф., Бухтияров В. П., Сахновская В. П. и др.; под ред. Бухтиярова В. П. 2-е издание, пе-рераб. - М.: Лесная промышленность, 1985. - 380 с.

65. Калитеевский Р. Е. Теория и организация лесопиления. М.:1. Экология", 1995.-352 с.

66. Мелешко А. В., Трапезников С. В., Белобородое Р. А

67. Совершенствование технологии изготовления черновых заготовок из массивной древесины на основе результатов структурного анализа выпускаемой продукции // Деревообрабатывающая промышленность. 2003, №4. -12 -15 с.

68. Черных П. П. Основные положения раскроя сырья на радиальныепиломатериалы с использованием оборудования фирмы "KARA" // Лесопромышленник. 2004, №3. - 2-3 с.

69. Никитин Ю. М. Совершенствование технологии изготовленияклееных деревянных конструкций // Деревообрабатывающая промышленность. 2001, №5. 15-17 с.

70. Иванов Д.В., Буров С.В. Об обеспечении лесопильных предприятийпиловочным сырьем // Известия высших учебных заведений "Лесной журнал". 2007. - №3. - с.86-93

71. Амалицкий В. В., Амалицкий В. В. Деревообрабатывающие станки иинструменты: Учебник для среднего профессионального образования. М.: ИРПО: Издательский центр "Академия", 2002. -400 с.

72. Губеладзе Г. О. Выбор размеров пиломатериалов по толщине длявыработки заготовок из древесины бука // Московский институт леса. Научные труды, 1984, вып. 161. 51-53 с.

73. Губенко JI. А. О влиянии угла наклона волокон на прочностьдеревянных элементов. Повыш. эксплуат. надежн. и защита древесина, Архангельск, 1987

74. Рунова Е. М. и др. Некоторые особенности производства радиальныхпиломатериалов // Труды Братского государственного университета, 2002.- 187-188 с.73 . Хухрянская Е. С. Математические модели раскроя лесоматериалов. Воронеж, 1998. 17 с.

75. Ивашкевич В. Е. Новые окна и технологии для их производства //

76. Деревообрабатывающая промышленность. 2001. №4. 17-19 с.

77. Справочник мебельщика: Конструкции и функциональные размеры.

78. Материалы. Технология производства / Кузнецов В. Е., Артамонов Б. И., Савченко В. Ф., Розов В. Н.; под ред. Бухтиярова В. П. 2-е издание, перераб. - М.: Лесная промышленность, 1985. - 360 с.

79. Лимонов Е. А. Моделирование и оптимизация процессов вдеревообработке. Воронеж, 2002. 116 с.

80. Межов И. С., Карпунин Ф. Н., Осипова Л. К. Исследование влиянияосновных факторов на выход радиальных пиломатериалов // Деревообрабатывающая промышленность. 1996, №4. -11-13 с.

81. Ветшева В. Ф. Теоретические и экспериментальные исследованияраскроя крупных пиловочных бревен хвойных пород Сибири и Дальнего Востока. Автореф. дис. на соиск. учен, степени д-ра техн. наук (05.21.05).-Л., 1974.-44 с.

82. А. с. Method and apparatus for scanning lumber and other objects Текст.

83. Metcalfe L., Dashner В. ; th 1Ъ55^5в http://patentsl.ic.gc.ca/details7patent number=2355756

84. Мчелишвили С. H. Пути увеличения выхода резонасныхпиломатериалов // Московский университет леса: Научные труды. 1988, вып. 201.-27-29 с.

85. Дунаев В. Ф., Дунаева В. В. Способы автоматизированной обрезкипиломатериалов // Вопросы эфектив. лесоп. пр-ва, Архангельск, 1989.

86. Рыкунин С. Н. Пути увеличения выхода заготовок // Московскийуниверситет леса: Научные труды. 1987, вып. 190. 22-25 с.

87. Федюков В. И. Концентрация и специализация производстварезонансного пиломатериала // Совершенствование ресурсосберегающих технологий и охраны окружающей среды лесопромышленных предприятий. Тезисы докладов, Иваново-Франковск. 1990, вып. 2.

88. Санаев В. Г. Древесиноведение в системе лесного хозяйства:монография / В. Г. Санаев; Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования "Московский гос. ун-т леса". Москва : Изд-во Московского гос. ун-та леса, 2007. - 178, 2. с

89. Хамши П. Передовые методы сканирования бревен. Материалысимпозиума международной выставки "Лесдревмаш 89", 2 часть, М., 1990 с.

90. Стахиев Ю. М. Современные тенденции развития многопильныхкруглопильных станков для распиловки брусьев // Деревообрабатывающая промышленность. 2003, №3. - 5-7 с.

91. Рыкунин С. Н. Анализ рациональности использованияпиломатериалов при выработке заготовок // Московский институт леса, Научные труды, 1984, №161. 49-50 с.

92. Ференц О. Б. Оптимизация раскроя сосновых пиломатериалов назаготовки // Роль молодых ученных и срециалистов в повышении эффективности использования древесины и ее отходов в народном хозяйстве, Тезисы докладов, Архангельск, 1986 с.

93. Тимошок Т. В. Microsoft Access 2002. Самоучитель.: М.:

94. Издательский дом "Вильяме", 2003. -352 с.

95. Хухрянская и др. Оптимизация раскроя изделий из древесины.1. Воронеж, 2002. 109 с.

96. Фишкина Ф. Л. Исследование раскроя необрезных досок: Автореф.дис. на сиск. учен. степ, к.т.н.: Спец. 05.21.05 / Фишкина Ф. Л.; Московский лесотехн. институт. М., 1954. - 12 с.

97. Селезнев А. В. О сортировании пиломатериалов, вырабатываемых изперифирических зон бревен // Научные труды: Московский лесотехнический инситут, 1990, №229. с. 43-46 с.

98. Гибеладзе Д. Е. Выбор размеров пиломатериалов по толщине длявыработки заготовок из древесины бука // Московский институт леса, Научные труды, 1984, №161, 51-53 с.