Современное деревообрабатывающее производство немыслимо без точных и высокоскоростных систем измерения и сортировки пиломатериалов. От правильной оценки геометрии и качества древесины зависит не только себестоимость продукции, но и ее соответствие стандартам, эксплуатационные характеристики и долговечность. С развитием технологий методы ручного измерения и визуальной оценки всё активнее вытесняются высокотехнологичными сканирующими системами, основанными на оптическом, ультразвуковом, рентгеновском и лазерном анализе.
Оборудование последнего поколения не просто измеряет длину, ширину и толщину доски — оно способно выявлять скрытые дефекты, оценивать структурные особенности древесины, классифицировать продукцию по сортам и даже давать рекомендации для последующих технологических операций. Благодаря этим системам предприятия получают возможность автоматизировать контроль качества, сократить производственные потери, повысить выход годных изделий и, в конечном счете, улучшить финансовые показатели.
Первоначально измерение пиломатериалов осуществлялось вручную при помощи простейших инструментов — рулеток, штангенциркулей, угольников. Визуальный осмотр рабочих заменял любые сканеры и камеры. Но уже с середины XX века с развитием фотоэлектрических датчиков начали появляться первые автоматизированные системы измерения.
Прорыв произошел в 1980–1990-х годах, когда технологии компьютерного зрения и цифровой обработки изображений вышли на уровень, позволяющий применять их в условиях производственного конвейера. Одним из пионеров в этой области стала компания Innovativ Vision (Швеция), разработавшая систему WoodEye. В дальнейшем к числу лидеров присоединились компании Microtec (Австрия-Италия), Luxscan (Люксембург), Finscan и Visiometric (Финляндия).
На постсоветском пространстве подобные технологии начали активно внедряться с начала 2000-х годов, прежде всего на предприятиях, ориентированных на экспорт и продукцию высокого качества.
К современным средствам измерения параметров пиломатериалов относятся как оптические, так и ультразвуковые устройства, применяемые для фиксации длины, ширины и толщины заготовок. По своей конструкции и принципу функционирования они близки к приборам, используемым для замеров параметров круглого леса.
Определение визуального качества поверхности досок осуществляется с помощью специализированных сканирующих комплексов. Эти системы обладают способностью различать мельчайшие отклонения цветового оттенка от стандартного, даже при значительной скорости перемещения доски по линии.
После получения цифрового изображения информация обрабатывается встроенным программным обеспечением, где каждый элемент анализируется на предмет соответствия эталонам, сохранённым в памяти. Далее система автоматически отправляет сигнал на управляющий механизм, что позволяет либо пометить доску, либо присвоить ей сортировочный адрес, соответствующий нужному сортировочному карману.
Система контроля качества досок финского производства от Visiometric (рис. 1) включает две камеры матричного типа, устанавливаемые над движущимся продольным конвейером. Они обеспечивают анализ пластей и кромок доски, выявляя сучки, трещины, обзол и иные пороки. На основе зафиксированных данных доске присваивается сорт, согласно предварительно заданным критериям.
Рис. 1. Иллюстрация к работе системы контроля качества досок (Visiometric, Финляндия)
Отдельно стоит упомянуть систему автоматического поворота досок, которая анализирует торец доски для выявления коры, а также оценивает направление годичных колец. Это позволяет точно определить внутреннюю сторону доски, и при необходимости система поворачивает её внутренней стороной вниз, обеспечивая правильную ориентацию материала перед последующей обработкой.
Также применяется система оптимизации обрезки, которая благодаря высокоскоростной камере анализирует верхнюю плоскость доски. Она оценивает не только размеры и обзол, но и вычисляет полезную площадь. На основании этих данных система формирует команды для исполнительных устройств, регулирующих процесс резки. При этом точность достигает 1 мм, а рабочая скорость может достигать 400 м/мин.
Информация о параметрах, собранная в процессе анализа, может быть сохранена в базе данных предприятия или автоматически передана в офис для последующего использования в производственной аналитике и планировании.
Финская компания Finscan предлагает инновационную систему автоматической оценки и сортировки досок, работающую по уникальной технологии MultiAngle и MultiFreq. Представленная на рис. 2 система сканирует заготовки с десяти сторон. Обе пласти обрабатываются под тремя различными углами, а кромки — по дважды под углом 45°. Такой формат сканирования обеспечивает максимально точную визуализацию всех дефектов, соответствующих стандартам ГОСТ 26002-83.
Рис. 2. Сканирующее устройство BoardMaster NOVA (Finscan, Финляндия)
Среди параметров, фиксируемых устройством BoardMaster, числятся: габариты доски, сучковатость, наличие обзола, трещин, кривизны и скрученности, поражения синевой и гнилью, смоляные кармашки, свилеватость, кора и сердцевина, узлы сучков, распределение дефектных и чистых зон. Скорость анализа достигает 240 досок в минуту. Поддерживаются длины досок до 6,7 м, ширины — от 75 до 300 мм, толщины — от 15 до 125 мм.
Шведская компания Innovativ Vision также предлагает решения в данной области. Их система WoodEye (рис. 3) присутствует на рынке более двух десятилетий и успешно используется для комплексной оценки качества пиломатериалов.
Рис. 3. Сканер WoodEye (Innovativ Vision, Швеция)
Данный сканер работает в паре с тремя независимыми программными модулями, каждый из которых отвечает за оптимизацию процесса: поперечная торцовка, сортировка продукции и контроль качества напольных покрытий. Система легко настраивается под специфические стандарты сортировки конкретного производителя и обеспечивает непрерывный сбор статистики по качеству продукции.
Сканирующие системы WoodEye уже давно зарекомендовали себя на российском рынке. Они успешно эксплуатируются на крупных деревообрабатывающих предприятиях, таких как «Сведвуд Тихвин», «Лесобалт», «КарелияУпофлор», «АВА Компани» и «Госстрой».
С момента основания компании по всему миру было установлено свыше 500 подобных комплексов. Основное их назначение — сортировка столярных и отделочных пиломатериалов, однако оборудование также адаптировано для прочностной сортировки. Некоторые модели оснащены модулями, сочетающими лазерное и рентгеновское сканирование, что существенно расширяет функциональные возможности.
В дополнение к вышеописанным системам, ряд других компаний также предлагает высокотехнологичное оборудование для анализа геометрических и качественных параметров досок. Среди таких производителей можно выделить следующие:
Remacontrol (Швеция):
- промышленный рентгеновский аппарат RS-XRay, предназначенный для выявления внутренних дефектов древесины;
- многофункциональный досочный сканер RS-BoardScanner, осуществляющий визуальный и геометрический анализ;
- трёхмерный измеритель ProScan, обеспечивающий точную фиксацию размеров бревен в высоком разрешении.
MICROTEC (Австрия — Италия):
- устройство GoldenEye, предназначенное для многофакторного анализа прочности и качества пиломатериала;
- система BOARDSCAN, осуществляющая измерение ключевых параметров досок на поперечных транспортёрах, таких как длина, ширина и толщина.
Luxscan (Люксембург):
- Easy-Scan — двухсторонний сканер, позволяющий распознавать широкий спектр дефектов древесины;
- Combi Scan — мощная установка для сканирования с четырёх сторон, способная выявлять как естественные, так и производственные пороки древесины;
- X-Scan — система, использующая дифференциальную плотность для идентификации сучков;
- Match-Scan — специализированный сканер для идентификации ламелей и щитов по цветовому тону;
- R200 — установка, предназначенная для сортировки широких элементов по визуальным и цветовым критериям;
- Shape-Scan L — система контроля геометрии досок, регистрирующая кривизну и отклонения по плоскости при движении по продольному конвейеру;
- Front End Scanner — устройство, сканирующее торцы пиломатериалов для анализа направления годичных колец.
Наиболее производительные решения на сегодняшний день предлагает компания MICROTEC. Это установки серии GoldenEye — модели 300, 500, 600, 700 и 800 (рис. 5). Каждая серия отличается уровнем производительности: в частности, GoldenEye 800 способен работать на скорости до 1200 м/мин, обеспечивая непрерывный поток сканирования с максимальной эффективностью.
Максимальные параметры обрабатываемого пиломатериала для данных установок составляют 100×300 мм. В рамках каждой серии присутствует три варианта комплектации, где наивысшая конфигурация включает пять независимых технологий анализа: лазерное сканирование поверхности, сканирование волокон, определение цветовых отклонений, рентгеновская диагностика (оценка плотности и внутренних дефектов), а также измерение модуля упругости посредством лазерного интерферометра.
Рис. 5. Установка GoldenEye 500 компании Microtec
Такой многоуровневый подход обеспечивает предельно точную сортировку по различным показателям качества и прочности. Следует отметить, что подобное оборудование уже внедрено на российских предприятиях «Сокольский ДОК» и совместном производстве «Аркаим».
Сканеры WoodEye и системы Weinig предоставляют производителям ещё одну полезную возможность — автоматическую маркировочную станцию (рис. 6). Это особенно актуально в случаях, когда процессы сортировки и последующего поперечного раскроя физически разнесены по разным участкам. Благодаря такой технологии отпадает необходимость ручной разметки досок, например, перед операцией сращивания или зачистки торцов.
Информация, полученная при сканировании, сохраняется в системе и передаётся на этап раскроя, что позволяет существенно сократить трудозатраты и исключить ошибки при дальнейших операциях, особенно в производстве клееных деревянных конструкций.
Рис. 6. Флуоресцентные метки, нанесенные автоматическим маркировочным устройством сканера Weinig (Luxscan)
Интересные факты
- Самые современные системы сканирования, такие как GoldenEye 800, способны обрабатывать доски на скорости до 1200 метров в минуту — это почти 20 метров в секунду!
- Технология MultiAngle и MultiFreq, применяемая в сканере BoardMaster NOVA, позволяет «видеть» доску с 10 сторон, включая кромки под углом 45°, обеспечивая непревзойдённую полноту анализа.
- Некоторые системы, например WoodEye-5, анализируют расстояние между годовыми кольцами и расположение сердцевины, что раньше было возможно только при длительном лабораторном исследовании образцов.
- Автоматические маркировочные станции могут наносить флуоресцентные метки, читаемые даже после обработки и покраски доски.
- Сканеры могут быть адаптированы под ГОСТы, европейские или американские стандарты сортировки, что особенно важно для экспорта.
Заключение
Технологии сканирования и измерения пиломатериалов вышли далеко за пределы простого контроля размеров. Они стали ключевым звеном в цифровой трансформации лесопильных и деревообрабатывающих предприятий. Современные системы не только выполняют точную сортировку и оптимизацию, но и формируют полные цифровые профили продукции, облегчая интеграцию с ERP-системами, системами управления производством и логистикой.
В условиях растущей конкуренции и ужесточения стандартов качества инвестиции в такие системы становятся не просто желательными — они необходимы для устойчивого развития, выхода на новые рынки и увеличения прибыли. С учетом постоянного роста точности и функциональности оборудования, можно с уверенностью утверждать, что будущее деревообработки — за умными, высокотехнологичными системами анализа и сортировки древесины.
