Simulated yield in a sawmill using different measurement technologies

Abstract

The potential of using different scanning technologies for measuring the shape of sawlogs is evaluated. The operation of 1- and 2-axis shadow scanners, a 3-d scanner and a 3-sources X-ray scanner is simulated, however, without taking measurement inaccuracy into account. The cross-sectional shape at the top end of 100 Scots Pine (Pinus silvestris) logs and 106 Norway spruce (Picea abies) logs was used in the study. These shapes are measured manually and the operation of the different scanners, that is, the measurements and the shape predictions leading to a decision on the sawing pattern, is simulated. Different technological situations as whether the bark has or has not been removed by the time of scanning, and whether the rotation of the logs at sawing is random, fixed or optimized, are considered. The performances of the scanners in the different situations are given in terms of the average main yields. The results show that there is a yield increase of ca. 0.5 percentage points when replacing a 1-axis shadow scanner with a 2-axis shadow scanner. There is a further potential yield increase in introducing a 3-d scanner or an X-ray scanner, however, in order to get a substantial improvement using these scanners one has to control the orientation at sawing. The difference in yield of the 3-d scanner between random and optimized orientation is ca. 2 percentage points when measuring on bark and ca. 4 percentage points when measuring under bark.

Zusammenfassung

Die Nutzungsmöglichkeit verschiedener Meßtechnologien zum Erfassen von Rundholzquerschnitten in einem Sägebetrieb werden bewertet. Die Verfahren mit ein- und zweiachsigen Scannern, einem 3D-Scanner sowie einem dreiachsigen Röntgenscanner wurden simuliert, allerdings ohne Berücksichtigung ihrer Fehlergrenzen. Für die Untersuchung wurden die oberen Querschnitte von 100 Kiefernstämmen und 106 Fichtenstämmen verwendet. Deren Querschnittsformen wurden zunächst handvermessen, danach die verschiedenen Verfahren simuliert, mit denen die Querschnittsform bzw. dieEinschnittspläne berechnet werden. Dabei wurden auch verschiedene Situationen berücksichtigt, je nachdem, ob mit oder ohne Rinde gescannt wird oder ob die Stämme zum Sägen frei drehbar, fixiert oder optimal ausrichtbar sind. Die Ergebnisse zeigen, daß die Ausbeute um 0.5% gesteigert werden kann, wenn einachsige Scanner durch zweiachsige ersetzt werden. Eine weitere Steigerung ermöglicht der Einsatz eines SD-Scanners, allerdings nur, wenn das Rundholz zum Sägen optimal ausgerichtet werden kann. Die Ausbeutesteigerung beträgt ca. 2% bei Messen mit Rinde und bis zu 4% bei Messen unter der Rinde.