PL189759B1 - Układ ścinajacy i znakujący - Google Patents

Abstract

1. U klad scin ajacy i znakujacy, zw la- szcza d la le sn ictw a do w ycin k i drzew za p o- m o ca m aszyn y scin ajacej zaw ierajacej pojazd, zam on tow an y na nim uklad scin ajacy, urza- d zen ie zn ak ujace u m ieszczo n e na m a szy n ie scinajacej dla u m ieszczan ia ozn ak ow an ia na c o najm niej jed n ym kaw alku drew na u zysk a- nym z d rzew a i uklad kom puterow y u m iesz- czon y na m aszyn ie scinajacej dla sterow ania urzadzeniem znakujacym , znamienny tym, ze na m a szy n ie scinajacej (1) je st u m ieszczo n e co najm niej je d n o urzadzenie do ustalania p ozycji (5 ) dla m aszyn y scinajacej, za p om oca zew n etrzn ych sy g n a ló w odbieranych b ezp rze- w o d o w o , a uklad kom puterow y (3 1 ) je s t d ola- czo n y do u rzadzenia zn ak ujacego (9 ) dla zn a- k ow an ia kaw alka drew na in form acja p o zy cy j- na lub k odem , zw iazanym i z inform acja p o zy - cyjn a p rzech ow yw an a w bazie danych, na pod- staw ie inform acji pozycyjnej odebranej z urza- dzenia do ustalania pozycji (5). F ig .1 9 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ ścinający i znakujący, zwłaszcza dla wycinki drzew i leśnictwa.

Zwykłe ścinanie drzew i związane z tym prace są obecnie prowadzone względnie nieskomplikowanie w tym sensie, że surowiec leśny jest tratowany prawie tak, jak produkt seryjny. Nawet jeżeli przeprowadzi się ocenę drzewostanu jako przygotowanie do określonej wycinki, ta ocena jest raczej przybliżona. Rzeczywisty wynik wycinki może znacznie różnić się od wyniku obliczonego teoretycznie. Obecnie dodatkowym problemem przy ścinaniu drzew jest to, że przeprowadza się je we względnie małej skali w tym sensie, że z reguły tylko jeden sprzedawca i jeden kupiec surowca drzewnego są związani z określoną wycinką i trzeba ustalić granice pomiędzy różnymi właścicielami lasu, co jest konsekwencją faktu, że surowca drzewnego nie można szczegółowo określić. Kierujący maszyną ścinającą ma obecnie małe wsparcie przy przeprowadzaniu wycinki. Z reguły na maszynie ścinającej znajduje się komputer cięcia poprzecznego, ale ten komputer nie ma żadnego połączenia z obrabianym drzewem poza tym, które uzyskuje się poprzez styk pomiędzy układem ścinającym maszyny ścinającej i drzewem.

W układzie ścinającym i znakującym według wynalazku na maszynie ścinającej jest umieszczone co najmniej jedno urządzenie do ustalania pozycji dla maszyny ścinającej, za pomocą zewnętrznych sygnałów odbieranych bezprzewodowo, a układ komputerowy jest dołączony do urządzenia znakującego dla znakowania kawałka drewna informacją pozycyjną lub kodem, związanymi z informacją pozycyjną przechowywaną w bazie danych, na podstawie informacji pozycyjnej odebranej z urządzenia do ustalania pozycji.

Korzystnie urządzenie znakujące jest umieszczone w układzie ścinającym maszyny ścinającej.

Korzystnie urządzenie znakujące do stykowej techniki znakowania stanowią elementy do wybijania, cięcia, wiercenia lub stemplowania.

Korzystnie urządzenie znakujące do bezstykowej techniki znakowania stanowią elementy wykorzystujące energię promienistą, korzystnie laser albo natrysk tuszu.

Korzystnie urządzenie znakujące ma elementy do dostarczania tuszu znakującego do elementów znakujących.

Korzystnie urządzenie znakujące zawiera elementy do generowania etykiety zawierającej informację znakującą i do nakładania etykiety na kawałek drewna.

Korzystnie etykieta ma postać przylepnego paska z informacją znakującą, korzystnie z kodem paskowym.

Korzystnie urządzenie znakujące ma jeden lub więcej laserów.

Korzystnie urządzenie znakujące zawiera podstawę podtrzymującą elementy znakujące w postaci elementu obrotowego.

Korzystnie pierwszy układ komputerowy jest połączony bezprzewodowo z bazą danych drugiego układu komputerowego.

Korzystnie układ zawiera urządzenia odtwarzające do odczytu oznakowania na kawałku drewna i przechowywania informacji znakującej, dołączone do trzeciego układu komputerowego w tartaku dla sterowania następnym urządzeniem znakującym.

Korzystnie urządzenia odtwarzające są przystosowane do odwzorowywania końcowej powierzchni kawałka drewna oraz rejestrowania i przechowywania informacji z tego odwzorowania, dotyczących kształtu, korzystnie średnicy i grubości kory i/lub przyrostu, korzystnie szerokości rocznych pierścieni.

Korzystnie na maszynie ścinającej jest umieszczony skaner do skanowania drzewa, połączony z pierwszym układem komputerowym.

189 759

Korzystnie urządzenie do ustalania pozycji zawiera co najmniej jeden zespół ustalania pozycji na pojeździe maszyny ścinającej oraz elementy do ustalania pozycji układu ścinającego względem zespołu ustalania pozycji, umieszczone na maszynie ścinającej.

Korzystnie elementy do ustalania pozycji układu ścinającego względem zespołu ustalania pozycji stanowią odległościomierze, elementy do ustalania kąta, wskaźniki kierunku, korzystnie kompasy i/lub sprzęt wideofotogrametryczny i/lub następny zespół ustalania pozycji.

Zaletą wynalazku jest stworzenie warunków dla racjonalizacji i planowania wycinki lasu, większych możliwości poprawienia w racjonalny sposób planów wycinki przy rozważeniu rzeczywistego wyniku wycinki, a także stworzenie warunków do zapewnienia ulepszonej obsługi komputerowej dla kierującego maszyną ścinającą, a głównym założeniem jest w pełni automatyczna kontrola nad maszyną ścinającą.

Zaletą wynalazku jest także stworzenie warunków do traktowania surowca drzewnego nie jako anonimowego produktu seryjnego, ale jako produktu posiadającego identyfikator pochodzenia. Wynalazek umożliwia lepsze wykonywanie planów wycinki poprzez pobranie informacji dotyczącej rzeczywistego stopnia wykorzystania kawałka drewna w późniejszym etapie obróbki kawałka drewna.

Zaletą wynalazku jest ponadto ograniczenie problemu związanego z lokalizacją w terenie kawałków drewna przetworzonego za pomocą maszyn ścinających, która to lokalizacja jest przeprowadzana przy pomocy ciągników do wywozu drewna z lasu.

Wynalazek umożliwia osiągnięcie dokładności odpowiadającej rozdzielczości rzędu pojedynczych drzew, chociaż można zastosować mniej dokładną rozdzielczość, na przykład z rozdzielczością rzędu jednego lub kilku metrów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje, jak dane uzyskane z samolotów lub w inny sposób zostają wykorzystane do odwzorowywania krajobrazów w cyfrowym modelu topograficznym z dużą dokładnością mapy, fig. 2 - widok drzewostanu, w którym a - fotografia lotnicza części lasu, b - widok zwykłej części lasu z boku i c - schematyczny rzut z góry części lasu, fig. 3 - schematycznie, jak łączy się dane o samym krajobrazie i dane o surowcu leśnym, aby uprościć planowanie strategiczne w odniesieniu do lasu, fig. 4 - schematycznie maszynę do wycinki lasu podczas pracy, fig. 5 - schematycznie, jak wiąże się organizację wycinki lasu z centrum sterowania, fig. 6 - schematycznie, jak kontroluje się identyfikację i miejsce pochodzenia kawałka drewna na drodze do klienta dzięki znakowaniu, fig. 7 - w perspektywie koniec wyjściowy układu ścinającego, wyposażony w elementy tnące, fig. 8 - schematycznie, jak znakuje się kawałek drewna na jednym końcu, fig. 9 - w perspektywie urządzenie znakujące z elementami znakującymi przesuwanymi pomiędzy położeniem aktywnym i nieaktywnym, fig. 10 - schematyczny widok elementów znakujących, mających postać wybijaka, fig. 11 a i b - schematycznie alternatywne urządzenie znakujące, fig. 12 - dodatkowe alternatywne urządzenie znakujące, fig. 13 - w perspektywie urządzenie czyszczące, związane z wejściem do tartaku, fig. 14 - schematyczny widok maszyny ścinającej, wyposażonej w urządzenie do ustalania pozycji, zawierające zespół ustalania pozycji w pojeździe maszyny ścinającej i środki ustalania pozycji układu ścinającego względem zespołu ustalania pozycji, fig. 15 - rozwiązanie będące alternatywą dla pokazanego na fig. 14, fig. 16 - kolejną alternatywę dla fig. 14, fig. 17 - jeszcze jedną alternatywę dla fig. 14, fig. 18 - schematycznie, jak skaner umieszczony na urządzeniu ścinającym stosuje się do skanowania drzew do ścięcia, aby wykorzystać informację ze skanowania za pomocą zespołu sterującego przy podejmowaniu decyzji w odniesieniu do cięcia poprzecznego lub prognozy cięcia poprzecznego i fig. 19 - schematycznie, jak rejestruje się dane i stosuje się je do uzyskiwania bardzo skutecznego systemu w leśnictwie w praktycznym zastosowaniu wynalazku.

Przy podejmowaniu wysokojakościowych decyzji w leśnictwie, aby w pełni wykorzystać zalety wynalazku, konieczne jest uzyskanie danych związanych z gruntem na podstawie geologii, geologii ćwiartkowej, geografii naturalnej, hydrologii, klimatologii, gleboznawstwa, biologii wegetacyjnej, geologii mineralnej i różnych planów o bardzo wysokiej jakości i z dużą efektywnością co do kosztów.

Figura 1 przedstawia, jak za pomocą różnych technik rejestracyjnych, w szczególności z samolotów, pobiera się dane, które stosuje się do odwzorowania krajobrazu w cyfrowym

189 759 modelu topograficznym z dużą dokładnością mapy. Wymaga się, aby drzewostan był dokładnie rejestrowany w rozważanym obszarze za pomocą różnych technik rejestrowania drzewostanu z samolotów, na przykład fotogrametrii i techniki analizy obrazu.

Figura 2 pokazuje fotografię lotniczą, na której odróżnia się pojedyncze drzewa. Dzięki technice analizy obrazu i wiedzy o własnościach drzew oraz ich wzorca w stanie żywym w różnych warunkach, uzyskuje się względnie dokładny przegląd jakości drewna i ilości drewna w odniesieniu do pojedynczych drzew. Dzięki dokładnej technice odwzorowania i powiązaniu odwzorowania z dokładnymi współrzędnymi mapy, określa się położenie danego drzewa z bardzo dużą dokładnością, mianowicie rzędu centymetrów lub przynajmniej decymetrów.

Figura 2c pokazuje tendencję, jeżeli chodzi o ocenę poszczególnych drzew odchodzących od środka rysunku w rzucie centralnym względem techniki odwzorowania. Dobre oszacowanie drzewostanu wykonuje się, rozważając efekty zacienienia, stożkowatość sylwetek drzew, średnice liści i ogółu igieł, kolory i tak dalej, co stanowi podstawę dla bardzo uważnych i dokładnych decyzji odnośnie strategii wycinki.

Figura 3 pokazuje, jak dane o krajobrazie i surowcu leśnym są łączone i odtwarzane w przekroju poprzecznym, co upraszcza planowanie wycinki.

Figura 4 pokazuje maszynę ścinającą 1 zawierająca pojazd podstawowy 2 i zamontowany na nim układ ścinający 3. Układ ścinający 3 jest przenoszony względem pojazdu podstawowego 2 za pomocą żurawia 4 i jest tutaj tak zwanym jednouchwytowym układem ścinającym czyli układem dostosowanym do uchwycenia stojącego drzewa, ścięcia go, położenia drzewa do pozycji z fig. 4 i następnie, za pomocą elementów podających, przesunięcia kłody przez układ, z jednoczesnym odcięciem gałęzi od kłody. Kłoda może zostać pocięta poprzecznie na kawałki drewna za pomocą elementów tnących lub można nie odcinać gałęzi od kłody, czyli jest ona tylko cięta poprzecznie na kawałki drewna. Wynalazek stosuje się także do obróbki całych kłód, gdy układ ścinający służy do ścinania i przewracania drzewa, ale bez późniejszego poprzecznego cięcia kłody na mniejsze kawałki. Określenie kawałek drzewa w takim przypadku obejmuje również kłodę jako całość. Układ ścinający można wyposażyć w elementy odcinające gałęzie, aby pozbawić kłodę gałęzi, przesuwając ją poprzez układ, także przy obróbce całych kłód. Na maszynie ścinającej umieszczone jest urządzenie do ustalania pozycji 5, które ustala pozycję maszyny ścinającej za pomocą sygnałów zewnętrznych, odbieranych bezprzewodowo. Jest korzystne, jeżeli urządzenie do ustalania pozycji 5 działa według systemu GPS, który działa na bazie satelity, umożliwiając ustalenie położenia z bardzo dużą dokładnością. W rzeczywistości sygnały satelitarne są zakłócone, a zakłócenia są w praktyce korygowane za pomocą sygnałów wysyłanych ze stacji naziemnej. Te sygnały są odbierane przez urządzenie do ustalania pozycji 5 i wraz z sygnałami satelitarnymi umożliwiają bardzo dużą dokładność ustalania pozycji, która ma zostać uzyskana.

Na figurze 4 jest pokazany satelita GPS 6, a urządzenie do ustalania pozycji 5 ma antenę 7. W powiększonym okręgu na fig. 4 pokazano, w jaki sposób kierujący maszyną ścinającą ma dostęp do układu komputerowego 8 z wyświetlaczem, który jest podłączony do urządzenia do ustalania pozycji 5. Komputer jest w rzeczywistości komputerem cięcia poprzecznego maszyny ścinającej, wyposażonym w oprogramowanie i ewentualnie sprzęt do obliczeń przy ustalaniu pozycji.

Na maszynie ścinającej 1 jest umieszczone pokazane na fig. 9 urządzenie znakujące 9, które jest dostosowane do umieszczania oznaczeń na kawałkach drewna uzyskanych z drzew. Urządzenie znakujące 9 jest sterowane za pomocą układu komputerowego 8 dla znakowania kawałka drewna, na przykład kawałka drewna 10 na fig. 8, za pomocą informacji pozycyjnej czyli informacji o miejscu, w którym rosło drzewo, albo za pomocą kodu, za pomocą którego tę informację pozycyjną można powiązać z rozważanym kawałkiem drewna, za pomocą informacji pozycyjnej odebranej z urządzenia do ustalania pozycji 5. Poniżej zostanie opisane, że kawałek drewna jest oznaczany specjalnym kodem, który jest umieszczany na kawałku drewna jako oznakowanie i jest przechowywany w układzie komputerowym maszyny ścinającej. Kod ten ma za zadanie umożliwiać wyszukiwanie innych informacji, jak jakość i/lub rozmiar kawałka drewna, przechowywanych w układzie komputerowym. Rozważany kod jest na przykład utworzony przez numer w szeregu numerów, z informacją o czasie wystarczającą do precyzyjnego odróżniania różnych ściętych kawałków drewna i tak dalej. Kod może być także utworzony przez kombinację informacji czasowej i numeru w szeregu numerów i w tym

189 759 przypadku numer jest na przykład numerem kawałka drewna w drzewie. Kod służy jako podstawa do powiązania określonego kawałka drewna z innymi przechowywanymi danymi odnoszącymi się do kawałka drewna, jak informacja pozycyjna o miejscu wyrastania kawałka drewna, jakości i/lub rozmiarze kawałka drewna, warunkach leśnych lub geologicznych dotyczących miejsca wyrastania, wysokości miejsca wyrastania i tak dalej, a wysokość miejsca wyrastania jest określana za pomocą sprzętu GPS.

W zakresie wynalazku leży umieszczanie, jako oznakowania na kawałku drewna, informacji pozycyjnej odnoszącej się do miejsca wyrastania kawałka drewna, tak że odpowiednio do tego odczytując oznakowanie można powiązać drzewo z miejscem wyrastania, bez potrzeby pobierania innych danych z bazy danych. W przypadku, gdy nie ma potrzeby posługiwania się całymi pniami, pożądane jest uzupełnienie informacji pozycyjnej, dotyczącej miejsca wyrastania, o numer odnoszący się do położenia rozważanego kawałka drewna w drzewie. Kawałek drewna można oznakować również dającą się bezpośrednio odczytać informacją dotyczącą na przykład jakości, rozmiaru i tak dalej. W szczególności, gdy trzeba powiązać znaczne ilości informacji z kawałkiem drewna, zwykle korzystniejsze jest związanie kawałka drewna z kodem i przechowywanie rozważanych danych w jednej lub większej liczbie baz danych, których odnośne dane można powiązać z kawałkiem drewna za pomocą kodu. W związku z tym dalsze dane, które za pomocą kodu powinny być związane z kawałkiem drewna, stanowią informację dotyczącą rzeczywistego nabywcy kawałka drewna i ewentualnie także informację dotyczącą sprzedawcy kawałka drewna. Informacja o nabywcy nie jest potrzebna, gdyby można było powiązać sprzedawcę z miejscem, w którym rosło drzewo.

Figura 7 pokazuje koniec wyładowczy układu ścinającego 3, który jest końcem, na którym kawałki drewna są wyładowywane za pomocą elementów podających 11. Na końcu wyładowczym układ ma elementy tnące 12 do odcinania doprowadzanych do nich kawałków drewna. Elementy tnące 12 to ostrze piły podparte obrotowo, mające obrotowy łańcuch lub inne elementy tnące. Urządzenie znakujące jest umieszczone na końcu wyładowczym układu ścinającego, tak że doprowadzany do niego kawałek drewna jest znakowany bezpośrednio po odcięciu od reszty kłody. Znakowanie umieszcza się więc na końcu kawałka drewna odpadającego swobodnie, czego wynikiem są dosyć duże wymagania, jeżeli chodzi o szybkość. Urządzenie znakujące może być także dostosowane do umieszczania oznakowania na bocznej powierzchni kawałka drewna, ewentualnie po oddzieleniu tej powierzchni bocznej od kory. Możliwe jest także znakowanie kawałka drewna nieoddzielonego od reszty kłody, ale oznacza to, że wtedy trzeba wykonać prognozę co do jakości i wielkości tego kawałka drewna i jeżeli prognoza nie będzie poprawna, wystąpi różnica.

Jedną z możliwości umieszczenia oznakowania na kawałku drewna jest połączenie urządzenia znakującego i elementów tnących 12, na przykład wyposażając elementy tnące 12 w elementy znakujące typu stykowego albo bezstykowego. Elementy znakujące mają na przykład postać dysz natryskowych, dostosowanych do natryskiwania na właśnie odciętym kawałku drewna oznakowania mającego omówioną już zawartość informacyjną. Warunkiem jest to, że dysz natryskowych musi być dosyć dużo, a w praktyce jest możliwe umieszczanie oznakowania mającego znaczną zawartość informacyjna na całym końcu kawałka drewna, a przy bardziej ograniczonej zawartości informacyjnej umieszcza się tylko kod.

Figura 8 przedstawia, w jaki sposób na kawałku drewna 10 umieszczono oznaczenie 13 składające się z matrycy otworów wybitych na końcu kawałka drewna, korzystnie ze znakiem odniesienia 14, umożliwiając odczyt matrycy. Liczba otworów wynosi na przykład 100 albo więcej, zależnie od wymaganej ilości informacji. Korzystne jest umieszczenie oznakowania na końcowej powierzchni kawałka drewna, ponieważ upraszcza to późniejszy odczyt informacji znakującej.

Figura 9 pokazuje, że urządzenie znakujące 9 zawiera korpus 15, w którym umieszczona jest pewna liczba elementów znakujących 16, mających postać elementów wybijających, które selektywnie przesuwa się pomiędzy aktywnymi pozycjami znakującymi i nieaktywnymi pozycjami spoczynkowymi. Elementy wybijające są w pozycjach aktywnych, gdy są wysunięte i w pozycjach nieaktywnych, gdy są cofnięte. Te elementy wybijające są dociskane do końca kawałka drewna, tak że elementy znakujące, które są w tym momencie aktywne, czyli wysunięte, są wsuwane do końcowej powierzchni kawałka drewna.

189 759

Figura 5 pokazuje, jak łączy się organizację ścinania z centrum sterującym 17, które komunikuje się z różnymi zespołami przy organizacji wycinki dzięki technice telefonicznej, radiowej i tak dalej, przy zastosowaniu maszyny ścinającej 1. Informacja o wycince lasu jest wysyłana z komputera 8 do centrum sterującego 17, natomiast sygnały sterowania wycinaniem przez maszynę ścinającą 1, na przykład tak, aby wycinka koncentrowała się na aktualnie żądanym asortymencie, są wysyłane z centrum sterującego 17 do maszyny ścinającej 1. Centrum sterujące 17 komunikuje się poza tym z innymi zespołami w organizacji wycinki, takimi jak pojazdy transportowe i odbiorcy surowca drzewnego, jak tartaki i celulozownie. Dzięki systemowi GPS centrum sterujące 17 skutecznie rejestruje położenie różnych zespołów ścinających i skutecznie planuje wycinkę. Centrum sterujące 17 w każdej chwili posiada dane określające, gdzie jest dostępne drewno albo gdzie jest ono udostępniane poprzez wycinkę oraz jaka jest jego jakość i ilość, tak że dzięki centrum sterującemu 17 szybko zawiera się umowy biznesowe.

Figura 6 przedstawia kłodę 10 gotową do pocięcia na deski w tartaku mającym wejście 18. Urządzenie odwzorowujące 19 jest połączone z wejściem 18 tartaku i jest dostosowane do odwzorowywania końcowej powierzchni kawałka drewna przed piłowaniem oraz do zarejestrowania i zapamiętania informacji w odniesieniu do kształtu, na przykład średnicy i grubości kory i/lub przyrostu, na przykład szerokości rocznych pierścieni. Za pomocą informacji uzyskanych przez urządzenie odwzorowujące 19 sprzęt zawarty w systemie przedstawia analizy i prognozy w odniesieniu do przyrostu lasu, z którego pochodzą kawałki drewna. Następuje także poprawka planów wycinki, której warunkiem jest istnienie urządzenia odczytującego 20 umieszczonego na wejściu 18 tartaku, aby odczytywać oznakowanie danego kawałka drewna i zapamiętywać informację znakującą. Układ komputerowy związany z tartakiem jest dostosowany do sterowania dodatkowym urządzeniem znakującym w tartaku, aby dostarczać deski pochodzące z rozważanego kawałka drewna 10, wyposażone w oznakowanie w postaci kodu, który można powiązać przynajmniej z informacją o miejscu, w którym rosło drzewo. W ten sposób uzyskuje się deski, dla których sprawdza się miejsce pochodzenia, tak że nabywcy, dla których znaczenie ma ochrona środowiska, sprawdzają, czy kupują deski pochodzące ze źródeł dopuszczalnych z punktu widzenia ochrony środowiska.

Urządzenie odwzorowujące 19 i urządzenie odczytujące 20 mogą stanowić ten sam zespół. Znakowanie kawałka drewna 10 i odczyt tego oznakowania umożliwiają związanie oznakowania z informacją o rzeczywistym zysku ekonomicznym z kawałka drewna po piłowaniu. Dane dotyczące tego zysku i miejsca, z którego pochodzi kawałek drewna, porównuje się wtedy z informacją istniejącą już w bazie danych lasu, czyli z informacją uzyskaną wstępnie przy oszacowaniu drzewostanu i następnie z informacją umieszczoną na kawałku drewna w związku z wycinką za pomocą urządzenia znakującego, połączonego z układem ścinającym.

Figura 10 pokazuje, jak są skonstruowane elementy znakujące 16 pokazane na fig. 9. Elementy znakujące 16 o postaci wybijaka mają koniec przedni w postaci rury, do którego podczas wciskania do drewna wchodzi kawałek drewna. Element wybijający 16 ma boczny otwór 21, przez który wychodzi drewno wchodzące do końca elementu wybijającego o postaci rury. Element wybijający 16 jest umieszczony tak, żeby obracał się wokół osi równolegle z kierunkiem wybijania, a fragment drewna wchodzący do końca elementu wybijającego można oderwać od kawałka drewna i skierować do wyjścia poprzez otwór 21.

Element wysuwający 22 typu krzywkowego służy do wysuwania elementu wybijającego 16 do położenia aktywnego i jest dostosowany zarówno do wysuwania elementu wybijającego, jak i powodowania jego obrotu. Element wysuwający 22 podczas ruchu powrotnego przestawia element wybijający do położenia początkowego. Element wysuwający 22 wymusza wtedy cofnięcie elementu wybijającego albo alternatywnie lub uzupełniająco sprężyna 23 pokazana na fig. 10 powoduje ruch powrotny. Stosuje się także połączenie elementu wybijającego 10 ze znakowaniem tuszem, korzystnie poprzez wyposażenie elementu wybijającego w kanał tuszu 24, poprzez który tusz znakujący dostarcza się ze źródła do obszaru przedniego wylotu elementu wybijającego, przez co oznacza się tuszem otwór powstający na końcu kawałka drewna po wybiciu, tak żeby był on wyraźny.

Figura 11 pokazuje alternatywne urządzenie znakujące 9'. Elementy znakujące 16 stanowi tutaj pewna liczba względnie małych wierteł ułożonych w matrycę i mogących obracać się.

189 759

Każde z tych wierteł wchodzi na przykład do centralnego otworu 25 koła zębatego 26, które po zewnętrznej stronie ma zęby zaczepiające o pas krzywkowy 26a. Wiertła 16 i otwór 25 w kole zębatym mają elementy zaczepiające, uniemożliwiające obrót wierteł względem koła zębatego. Gdy pas krzywkowy 27 biegnie po torze pokazanym na fig. 1 lb, zaczepia on o różne koła zębate 26, które są obracane i jednocześnie wywołuje się obrót wierteł. Wiertła 16 przesuwa się osiowo względem kół zębatych 26 do aktywnych położeń znakujących za pomocą elementów przesuwania osiowego, nie pokazanych na fig. 11. Działanie jest wtedy podobne do opisanego już na fig. 9, czyli elementy znakujące 16 typu wiertłowego są aktywne w chwili, gdy są wysunięte, natomiast pozostałe są cofnięte.

Figura 12 pokazuje alternatywne urządzenie znakujące 9, które ma korpus 15 o postaci koła obrotowego. Elementy znakujące 16 przesuwają się tutaj radialnie, tak że mogą wystawać przez otwory na obwodzie koła. Odpowiednio do tego wewnątrz koła rozmieszczone są elementy uruchamiające, tak że elementy znakujące 16 zostają wysunięte i przez to w zamierzony sposób oznakowuje się rozważany kawałek drewna. Urządzenie znakujące 9 można tak zastosować, aby znakowało boczną powierzchnię kawałka drewna, ewentualnie w części pozbawionej kory, poprzez korę lub na samej korze, a zasadę z kołem wykorzystuje się także do znakowania końcowej powierzchni kawałka drewna.

Jedna z technik znakowania opiera się na zastosowaniu elementów emitujących promienie laserowe, które umieszczają zamierzone oznaczenie na kłodzie, na przykład w postaci kodu paskowego lub w inny sposób. Pewna liczba elementów znakowania laserowego jest rozmieszczona na przykład w postaci matrycy, w sposób opisany już w odniesieniu do mechanicznych przykładów wykonania. Do celów znakowania stosuje się także energię promienistą inną niż w technice laserowej lub stosuje się urządzenie znakujące tak zaprojektowane, aby nakładało wymaganą informację znakującą na oddzielnej etykiecie, którą z kolei nakłada się na kawałek drewna, na przykład w postaci paska wyposażonego w informację znakującą w postaci kodu paskowego lub innego kodu.

Figura 13 pokazuje, jak umieszcza się sprzęt oczyszczający na wejściu tartaku, aby usuwać z kawałka drewna zanieczyszczenia, śnieg lub lód, które utrudniałyby przeprowadzenie odczytu informacji znakującej. Urządzenie oczyszczające ma na przykład postać dmuchawy parowej. W przypadku, gdy informacja znakująca jest umieszczana tylko na jednym końcu kawałka drewna, wystarczy oczyszczenie w tym miejscu.

Urządzenia odczytujące 19 i 20 z fig. 6 nie muszą być rozmieszczane tylko w tartaku itp., lecz mogą być rozmieszczane w innych miejscach, w których trzeba pogrupować kawałki drewna w zależności od umieszczonych na nich oznaczeń. Tak więc każdemu nabywcy można dostarczyć potrzebne kawałki drewna. Technika znakowania oznacza ogólnie, że w systemie wycinki, opisanym na fig. 5, oddzielnie handluje się każdym określonym kawałkiem drewna, tak że nabywca ma większe szansę wejścia w posiadanie kawałków drewna, które są najlepsze dla jego dziedziny zastosowania.

Figura 14 pokazuje maszynę ścinającą mającą, tak jak poprzednio, urządzenie do ustalania pozycji 5. Żuraw zastosowany na fig. 14 ma nieco inną konstrukcję niż pokazany na fig. 4. Urządzenie do ustalania pozycji 5 ma zespół ustalania pozycji 27 na pojeździe, na przykład na kabinie, która jest obrotowa, oraz ma środki do ustalania pozycji układu ścinającego 3 względem zespołu ustalania pozycji 27. Pozycja zespołu 27 jest znana i można ustalić względną pozycję zespołu 27 i układu 3, więc również ustala się pozycję drzewa znajdującego się w układzie 3.

Środki do ustalania pozycji układu ścinającego 3 względem zespołu 27 zawierają odległościomierz 28, na przykład typu laserowego, który mierzy odległość do kłody drewna przytrzymywanej w układzie 3. Jeżeli odległościomierz 28 połączy się z czujnikami kąta w każdym zawiasie pomiędzy dwiema wzajemnie ruchomymi częściami ramieniowymi w żurawiu i również z czujnikiem kierunku czyli kompasem na żurawiu 4 lub w kabinie, bardzo dokładnie ustali się odległość i kierunek układu 3 względem zespołu 27. Pozycję układu 3 można wtedy porównać z danymi w komputerze maszyny ścinającej, tak że kierowca porówna rzeczywistą pozycję układu ścinającego 3 z żądaną pozycją według instrukcji wycinki. Dzięki temu łatwiej znajduje się drzewa, które należy usunąć zgodnie z instrukcją wycinki.

189 759

Figura 15 pokazuje nieco inny typ maszyny ścinającej. Sam pojazd również tutaj ma zespól ustalania pozycji 27 i odleglościomierz 28, który służy do mierzenia odległości pomiędzy kłodą i częścią 29 żurawia, poruszającą się tylko obrotowo względem pojazdu. W przypadku, gdy część 29 i kabina pojazdu, czyli część, w której jest zamontowany zespół 27, nie są wzajemnie obrotowe, ale obracają się jako zespół wokół osi pionowej, potrzebny jest poza tym tylko jeden czujnik czyli kompas do regulacji obrotu kabiny/części 29. Jednak gdyby część 29 obracała się wokół osi pionowej względem kabiny, potrzebny byłby dodatkowy czujnik kąta pomiędzy tą częścią 29 i resztą pojazdu.

Figura 16 pokazuje alternatywny przykład, w którym urządzenie do ustalania pozycji 5 zawiera dwa zespoły ustalania pozycji 27 i 27'. Zespół 27 jest umieszczony na kabinie pojazdu, natomiast zespół 27' na żurawiu.

Występowanie dwóch zespołów ustalania pozycji, które są podłączone do układu komputerowego 8 znajdującego się w maszynie ścinającej i oceniającego sygnały z zespołów w celu ustalania pozycji, oznacza, że można zawsze ustalić kierunek żurawia, również podczas ruchu. Urządzenie zawiera odleglościomierz 28, a jedynym dalszym urządzeniem czujnikowym, potrzebnym do jednoznacznego ustalania pozycji kłody znajdującej się w układzie ścinającym, jest czujnik kąta 30 pomiędzy dwoma najbardziej zewnętrznymi częściami ramieniowymi żurawia. Drugi zespół ustalania pozycji 27' nie powinien być umieszczony zbyt blisko układu ścinającego, ponieważ wtedy będzie występowało niebezpieczeństwo jego uszkodzenia, a przynajmniej przykrycia przez gałęzie, igły oraz liście.

Figura 17 pokazuje alternatywny przykład urządzenia do ustalania pozycji 5 z zespołem ustalania pozycji 27 na kabinie pojazdu, w którym przy każdym połączeniu zawiasowym w żurawiu znajduje się czujnik kąta, jak również na połączeniu pomiędzy żurawiem i pojazdem. Ponadto układ jest uzupełniony o czujnik kierunku czyli kompas do ustalania kierunku żurawia względem zespołu ustalania pozycji 27.

Figura 18 pokazuje schematycznie, w jaki sposób odległościomierze 28 z fig. 14, 15 i 16 spełniają dodatkową funkcję, mianowicie skanera do skanowania drzew do wycięcia przed ścięciem rozważonego drzewa. Taki skaner, na przykład typu laserowego, jest podłączony do zespołu sterującego w maszynie ścinającej do dostarczania do niej informacji, która jest stosowana przez zespół sterujący do ustalania cięcia poprzecznego lub wykonywania prognozy dla cięcia poprzecznego. Na fig. 18 pokazano schematycznie, w jaki sposób informację obrazkową w odniesieniu do sąsiednich drzew, utworzoną przez skaner 28, stosuje się jako podstawę do podania propozycji co do cięcia poprzecznego po przetworzeniu sygnału w komputerze obok rozważanych drzew przy słupach oznaczonych liczbami obok drzew, podając także klasy jakości.

Prognozę cięcia poprzecznego, ustaloną przez skaner 28 kompensuje się albo dostosowuje się poprzez porównanie z wynikiem pomiaru, którego podstawą jest poprzednia ocena drzewostanu względem danego drzewa. Oznacza to, że kierowca maszyny ścinającej uzyskuje poprzez komputer 8 znacznie dokładniejszą propozycję cięcia poprzecznego z zespołu sterującego.

Wynalazek znajduje zastosowanie także dla takich maszyn ścinających, których żuraw ma tylko głowicę tnącą czyli zespół mogący ściąć i położyć drzewo, które następnie za pomocą żurawia jest kładzione na maszynie obrabiającej, znajdującej się na podwoziu pojazdu, zwykle zawierającej elementy do odcinania gałęzi i elementy tnące. W takiej maszynie głowicę tnącą należy uważać za równoważnik układu ścinającego omówionego w powyższym opisie, w tym sensie, że trzeba ustalić pozycję głowicy tnącej w terenie, aby ustalić pozycję drzewa. Nie ma znaczenia, czy dodatkowy sprzęt obrabiający poza częścią ścinającą drzewo jest połączony z częścią ścinającą drzewo, czyli zamontowany na żurawiu, czy zamiast tego znajduje się na podwoziu pojazdu, tak że kłody są kładzione przy pomocy żurawia na część obrabiającą.

Figura 19 przedstawia schematycznie przykład wykonania wynalazku, który zawiera komputer 8 cięcia poprzecznego w układzie komputerowym 31 na maszynie ścinającej 1. Układ komputerowy 31 zawiera, poza komputerem 8 cięcia poprzecznego, kolejny komputer 32 dostosowany do uzyskiwania informacji pozycyjnej, odpowiadającej rzeczywistej pozycji maszyny ścinającej z jednego lub dwóch istniejących zespołów GPS 27, 27'. Zastosowano

189 759 jeden lub większą liczbę skanerów 28 lub tym podobnych urządzeń do ustalania odległości i skanowania części drzewostanu, znajdującej się naprzeciw kierowcy maszyny ścinającej, a także elementy do ustalania kąta 30 itd.

Wraz z kontynuowaniem wycinki komputer 8 cięcia poprzecznego rejestruje jakość i rozmiar kawałków drewna. Kolejny komputer 32 za pomocą informacji odebranej z elementów 27-30 ustala pozycję układu ścinającego i za pomocą urządzenia znakującego 9 umieszcza na kawałku drewna oznaczenie, korzystnie w postaci kodu. Komputer 32 łączy ten kod z danymi charakterystycznymi dla kawałka drewna i wyznaczonymi przez komputer 8 cięcia poprzecznego i zapamiętuje je.

Zespoły GPS 27, 27' uzyskują sygnały wymagane dla ustalenia pozycji z satelity 33 lub podobnego urządzenia i dodatkowe sygnały potrzebne do ustalenia pozycji.

Komputer 32 i ewentualnie także komputer 8 cięcia poprzecznego są dostosowane do komunikacji bezprzewodowej, poprzez nadajnik-odbiomik 34 podłączony do anteny 34a, z nadajnikiem-odbiomikiem 35, który również zawiera antenę 36 i jest podłączony do komputera bazowego 38 zawartego w drugim układzie komputerowym 37. Dane przekazuje się bezprzewodowo do komputera bazowego 38 z komputera 32 na maszynie ścinającej. Dane odebrane przez komputer bazowy 38 są przechowywane w jednej lub większej liczbie baz danych należących do jednego lub większej liczby drugich układów komputerowych 37, które są rozprowadzone po całym kraju. Centrum sterujące 17, omówione w oparciu o fig. 5, jest pokazane jako podłączone do komputera bazowego 38, z którego odbiera dane wymagane do celów szacunkowych i kontrolnych. Zespół planowania leśnego 39 służy do dostarczania do komputera bazowego 38 map lasu, planów wycinki itd., które są następnie dostarczane bezprzewodowo do maszyny ścinającej i są stosowane jako wskazówka dla kierowcy maszyny ścinającej, na przykład poprzez wyświetlacz ekranowy 40 itp. tak, że maszyna ścinająca jest sterowana automatycznie w zależności od odebranych danych. Te dane powinny być dokładne, żeby kierowana nimi maszyna ścinająca poruszała się automatycznie w terenie i automatycznie ścinała drzewa, które zdecydowano się wyciąć w planie wycinki.

Figura 19 pokazuje także, że można użyć satelity 41, aby zapewnić łączność pomiędzy komputerem bazowym 38 i układem komputerowym 31 na maszynie ścinającej. Fig. 19 przedstawia również schematycznie tartak 42 mający omówione uprzednio urządzenia odtwarzające 19, 20. Tartak 42 ma trzeci układ komputerowy 43 zawierający komputer 44, który odbiera informacje uzyskane z urządzeń odtwarzających 19, 20 i wysyła dalej informacje do komputera bazowego 38, ewentualnie łączem bezprzewodowym 45. Komputer bazowy 38 uzyskuje z tartaku 42 informacje o drewnie odbieranym przez tartak i jego własnościach, tak że uzupełnia i poprawia przechowywane dane. Oznacza to, że są na przykład możliwości porównywania planu wycinki z zyskiem z drewna faktycznie osiągniętym w tartaku, tak że można określić słabe ogniwa w łańcuchu produkcyjnym. Komputer 44 w tartaku 42 jest podłączany do urządzenia znakującego 46 i urządzenia sortującego 47. Deski lub grupy desek uzyskiwane w tartaku 42 znakuje się za pomocą urządzenia znakującego 46, w postaci kodu, który jest związany z danymi dotyczącymi miejsca, w którym rosły drzewa, z których pochodzą deski, z informacją o jakości i rozmiarze itd. Urządzenie sortujące 47 podłączone do komputera 44 jest sterowane przez komputer 44 tak, że deski pochodzące z określonego drzewa lub z pewnej grupy drzew grupuje się w pakiet albo inny zespół desek, są więc zapewnione warunki znakowania tego zespołu kodem, jak już opisano.

System opisany na fig. 19 umożliwia ciągłą i automatyczną wymianę danych pomiędzy zawartymi w nim układami komputerowymi. W uzupełnieniu do tego komputer 32 na maszynie ścinającej może ponadto przechowywać informacje dotyczące miejsca wyładunku kawałków drewna przez maszynę ścinającą, tak że przy późniejszym przywożeniu tych kawałków drewna przez kierowcę ciągnika uzyskuje się dane łączem bezprzewodowym z komputera 32 lub z komputera bazowego 38, jeżeli dane zostały do niego przekazane, na podstawie czego kieruje się ciągnik do miejsca, gdzie znajdują się kawałki drewna do przywiezienia. System umożliwia ciągłe kierowanie wycinką drzew z centrum sterującego 17, czyli w bardzo dużej odległości.

189 759

189 759

C\

189 759

Tig F

189 759

Χκς TiglD

Tig J£

Tiallc

16. -³ 25a

...L

0	o	o	o	0	0	Cl	o
o	o	o	o	o	0	Cl	o

Ψϊη ilb

189 759

189 759

189 759

189 759

Fng 2.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ ścinający i znakujący, zwłaszcza dla leśnictwa do wycinki drzew za pomocą maszyny ścinającej zawierającej pojazd, zamontowany na nim układ ścinający, urządzenie znakujące umieszczone na maszynie ścinającej dla umieszczania oznakowania na co najmniej jednym kawałku drewna uzyskanym z drzewa i układ komputerowy umieszczony na maszynie ścinającej dla sterowania urządzeniem znakującym, znamienny tym, że na maszynie ścinającej (1) jest umieszczone co najmniej jedno urządzenie do ustalania pozycji (5) dla maszyny ścinającej, za pomocą zewnętrznych sygnałów odbieranych bezprzewodowo, a układ komputerowy (31) jest dołączony do urządzenia znakującego (9) dla znakowania kawałka drewna informacją pozycyjną lub kodem, związanymi z informacją pozycyjną przechowywaną w bazie danych, na podstawie informacji pozycyjnej odebranej z urządzenia do ustalania pozycji (5).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie znakujące (9) jest umieszczone w układzie ścinającym (3) maszyny ścinającej (1).
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że urządzenie znakujące (9) do stykowej techniki znakowania stanowią elementy (16) do wybijania, cięcia, wiercenia lub stemplowania.
4. 4. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że urządzenie znakujące (9) do bezstykowej techniki znakowania stanowią elementy wykorzystujące energię promienistą, korzystnie laser albo natrysk tuszu.
5. 5. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że urządzenie znakujące (9) ma elementy (24) do dostarczania tuszu znakującego do elementów znakujących (16).
6. 6. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że urządzenie znakujące (16) zawiera elementy do generowania etykiety zawierającej informację znakującą i do nakładania etykiety na kawałek drewna.
7. 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że etykieta ma postać przylepnego paska z informacją znakującą, korzystnie z kodem paskowym.
8. 8. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że urządzenie znakujące (9) ma jeden lub więcej laserów.
9. 9. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że urządzenie znakujące (9) zawiera podstawę podtrzymującą elementy znakujące (16) w postaci elementu obrotowego (15).
10. 10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy układ komputerowy (31) jest połączony bezprzewodowo z bazą danych (38) drugiego układu komputerowego (37).
11. 11. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera urządzenia odtwarzające (19,20) do odczytu oznakowania na kawałku drewna i przechowywania informacji znakującej, dołączone do trzeciego układu komputerowego (43) w tartaku (42) dla sterowania następnym urządzeniem znakującym (46).
12. 12. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że urządzenia odtwarzające (19, 20) są przystosowane do odwzorowywania końcowej powierzchni kawałka drewna oraz rejestrowania i przechowywania informacji z tego odwzorowania, dotyczących kształtu, korzystnie średnicy i grubości kory i/lub przyrostu, korzystnie szerokości rocznych pierścieni.
13. 13. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że na maszynie ścinającej (1) jest umieszczony skaner (28) do skanowania drzewa, połączony z pierwszym układem komputerowym (31).
14. 14. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie do ustalania pozycji (5) zawiera co najmniej jeden zespół ustalania pozycji (27) na pojeździe (2) maszyny ścinającej (1) oraz elementy do ustalania pozycji układu ścinającego (3) względem zespołu ustalania pozycji (27), umieszczone na maszynie ścinającej (1).
15. 15. Układ według zastrz. 14, znamienny tym, że elementy do ustalania pozycji układu ścinającego (3) względem zespołu ustalania pozycji (27) stanowią odległościomierze (28),

    189 759 elementy do ustalania kąta (30), wskaźniki kierunku, korzystnie kompasy i/lub sprzęt wideofotogrametryczny i/lub następny zespół ustalania pozycji (27').