Способы сортировки пиломатериалов

Для эффективной работы предприятия производительность линии сортировки сырых пиломатериалов должна составлять от 150 досок в минуту. Но даже при меньших скоростях обработки человек является слабым звеном в этой системе. Поэтому в последнее время наблюдается тенденция установки на линиях сортировки досок систем машинного зрения. Каждая такая система имеет свои особенности. Например, система сканирования пиломатериалов фирмы Autolog (Германия) имеет верхний и нижний ряды камер, нацеленных на конвейер под углом 45º. Оборудование сканирует обе пласти и кромки пиломатериала без его переворота. Система 3D-сканирования BoardProfiler фирмы Limab устанавливается в комбинации с системой позиционирования пиломатериала перед триммером. Она имеется нижний ряд датчиков, что позволяет измерять обзол на любой пласти. Простые варианты подобных систем сканируют форму доски, измеряют размеры сечения и длину, фиксируют наличие обзолов. Обычно этой информации достаточно для принятия компьютером решения по торцовке и для сортировки. Такое оборудование выпускают немецкая компания Microtec (модель Wanescan), Limab (модель BoardProfiler) и канадский производитель Comact (модель T1-Scan). По сути, любой изготовитель многосенсорных портальных сканеров предлагает подобную простую систему 3D-сканирования пиломатериалов.

Система сканирования пиломатериалов FinScan BoardMasterNOVA, установленная на предприятии «Пиломатериалы «Красный Октябрь», оснащена светодиодными лампами, которые освещают поверхности. Камеры с цветными матрицами оценивают пиломатериалы с десяти направлений. Разработки фирмы FinScan (Финляндия) позволяют осуществлять одновременное сканирование пиломатериалов со всех сторон без промежуточного переворота. Многосенсорные сканеры, такие как FinScan BoardMasterNOVA, Goldeneye 900, Autolog, Comact TrimExpert, обычно включают в себя устройство для измерения сечения, а также оснащены цветными камерами, которые позволяют распознавать пороки и направление волокон древесины. Подобные системы, кроме торцовки и сортировки по размерам, способны определять сортность сырых пиломатериалов. Благодаря этому доски разных сортов могут реализовываться в рамках спецификаций покупателей, с разными требованиями к влажности. В России подобные системы установлены на участках сортировки сырых досок завода «Сетново», «Лесной инновационной компании» и СП «Аркаим».

Сырые пиломатериалы могут сортироваться не по визуальным, а по прочностным свойствам. В этом случае на линии сортировки после триммера устанавливают портал с микроволновыми датчиками для измерения влажности и динамический модуль упругости. Подобные системы могут применяться для сортировки пиломатериалов перед сушкой. Важную роль здесь играет влагомер, поскольку прочностные свойства древесины значительно изменяются в зависимости от влажности, на что необходимо делать поправку при измерении модуля упругости.

На лесопильные предприятия сырье доставляют как сухопутным транспортом, так и лесосплавом, причем древесина может быть свежесрубленной, хранившейся длительное время на складе или на воде. Таким образом, разброс влажности поступающих на распиловку бревен одного диаметра может быть очень велик. Совместная сушка пиломатериалов со столь разной влажностью неизбежно приводит к снижению эффективности или качества сушки. Внедрение дополнительной сортировки по влажности позволит оптимизировать этот процесс. Для измерения влажности на линиях сортировки сырых пиломатериалов устанавливаются системы с микроволновыми датчиками, такие как Microtec Denscan.

Применение системы Saptek компании Autolog, располагаемой между триммером и сортировочным конвейером, позволяет разделить пиломатериалы по породам и сушить их раздельно. Для этого торец проходящей доски опрыскивается спирторастворимым реагентом. Породы с разным уровнем pH по-разному реагируют на это вещество, и по получаемому цвету – синий для пихты, желто-зеленый для ели и сосны, – который распознается установленной следом за опрыскивателем камерой, система определяет группу древесных пород. Таким образом, пиломатериалы до сушки могут сортироваться по сечению, длине (это имеет смысл при реализации продукции в сыром виде), качеству, породам и влажности, что означает очень большое количество сортировочных позиций. На практике чаще всего используется лишь сортировка по сечению, на крупных предприятиях центральные и боковые пиломатериалы обычно обрабатываются на разных линиях.

Объем работ по оценке пиломатериалов после сушки значительно больше объема работ до этой операции. Необходимо оценить все пороки, появившиеся в ходе сушки, в том числе трещины и покоробленность. После этого принимается решение о сортности доски. Чтобы повысить сортность пиломатериала, в некоторых случаях дефектный участок удаляется. Еще недавно эту работу выполняли рабочие-браковщики. Причем по нормативу на оценку каждой доски и нажатие соответствующих кнопок сорта и длины браковщику отводились две-три секунды. Безусловно, работа в подобном режиме в течение смены оказывала очень серьезную нагрузку на человека. Для достижения требуемой производительности (90–100 досок в минуту) требовалось три-четыре браковщика. В настоящее время от линий сортировки пиломатериалов требуется пропускная способность 150–250 досок в минуту, и сортировка с такой производительностью может выполняться только автоматическими измерительными устройствами и сканерами.

Если предприятие специализируется на выпуске конструкционных пиломатериалов, можно обойтись системой, встраиваемой в конвейер линии сортировки, которая оценивает доски по динамическому модулю упругости и относит их к тому или иному классу прочности. Подобная установка обычно состоит из измерителя влажности, бьющего устройства, датчика звуковых колебаний (Dynagrade) или лазерного интерферометра (Microtec Viscan), измерителя длины. Механизм ударяет проходящую мимо доску в торец, а датчик измеряет вызванные этим ударом вибрации и по измеренной длине доски рассчитывает динамический модуль упругости. Прогнозирование прочности древесины по двум параметрам намного точнее, чем по одному, поэтому изготовители в качестве опции предлагают модули измерения плотности: в системе Dynagrade – это датчик измерения веса, а в Viscan – устройство измерения веса или плотности Denscan с использованием слабого рентгеновского излучения. Поскольку механические свойства древесины зависят от ее влажности, в составе установки, как правило, есть портал с датчиками измерения влажности, от которых поступает точная информация по этому параметру в разных точках пиломатериала. Попутно контролируется качество сушки. В настоящее время основными поставщиками таких систем являются компании Microtec, Limab (технология Dynagrade), Weinig и Brookhuis. Производительность установок Microtec достигает 240 досок в минуту, установок других изготовителей – 180–200 досок в минуту.

Для контроля размеров и формы, сортировки по порокам и оптимизированной торцовки используют портальные сканеры. Обычно это те же самые установки, что и в составе линий сортировки сырых пиломатериалов. Они распознают и измеряют пороки древесины, что является непростой технической задачей, поскольку пятно грязи может выглядеть как темный сучок, а светлый сучок может сливаться с текстурой древесины. Для надежного распознавания пороков применяют комбинацию разных технологий сканирования, такие сканеры многосенсорные. Сканирование позволяет предприятию сортировать пиломатериалы в соответствии с любыми национальными стандартами и индивидуальными требованиями покупателей, что дает возможность поставлять продукцию по всему миру. С использованием сканера можно сортировать пиломатериалы по прочности на основе расчета доли сечения, занимаемой сучком (метод KAR). Однако этот способ дает невысокую точность оценки прочности без учета данных о плотности древесины и не обеспечивает такой корректной оценки размера и расположения сучка внутри древесины, как рентгеновское сканирование. Компания Microtec создала систему, включающую многосенсорный сканер GoldenEye 900, портальный рентгеновский сканер и установку Viscan Plus, что позволяет сортировать доски по любым стандартам и правилам как для обезличенной пилопродукции, так и для пиломатериалов целевого назначения: отделочных, столярных, конструкционных, упаковочных.