автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Приборы и методы неразрушающего контроля качества лесоматериалов

На правах рукописи

КАРМАДОНОВ

Алексей Николаевич

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Специальность - 05.11.13. Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Томск 2004

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им И И Почзунова и Томском сетьскохозяйственном институте НГАУ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гуляев Борис Юрьевич

Доктор технических наук профессор Кулешов Валерий Константинович

доктор технических наук, профессор Леонов Лев Васильевич

Ведущее предприятие - Научно-исследовательский институт местной промышленности (г. Нижний Новгород).

Защита состоится 23 ноября 2004г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.004.06 в Алтайском Государственном Техническом Университете им. И.И. Ползунова по адресу. 656038, г.Барнаул, проспект Ленина, 46.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке АГТУ по адресу г.Барнаул, проспект Ленина, 46.

Автореферат разослан 23 октября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н.

гоо^Ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и состояние вопроса. Повышение эффективности производства, качества и конкурентоспособности продукции, уменьшение отходов основного производства является одной из главной задач, которую необходимо реализовать в народном хозяйстве страны на современном этапе.

Применительно к лесопромышленным предприятиям следование этой стратегии немыслимо без внедрения приборов контроля, современного оборудования, средств автоматики и вычислительной техники, позволяющих объективно оценивать качество выпускаемой продукции и на основе полученной информации оперативно управлять технологическими процессами.

В современных условиях, когда запасы древесины в стране истощаются, промышленные заготовки переносятся в труднодоступные районы страны, а себестоимость кубометра древесины увеличивается с каждым годом, исключительно большое значение приобретает рациональное (по возможности полное) использование лесных ресурсов.

Древесина, как первичное сырье, имеет ряд пороков, в той или иной степени снижающих качество выпускаемой продукции. В то же время производительность современных линий по разделке хлыстов такова, что оператор практически не может оперативно вносить коррективы в процесс разделки древесины с учетом ее качества. Внедрение современных высокопроизводительных линий, снабженных приборами, позволяющими обнаруживать пороки древесины и управлять процессом раскроя древесных стволов, позволяет существенно повысить качество продукции из древесины, увеличить полезный выход, интенсифицировать производство.

Использование приборов контроля качества при разделке пиленых лесоматериалов также имеет принципиальное значение для отрасли не только с точки зрения увеличения полезного выхода продукции, но и сокращения ручного труда, интенсификации производства.

Научно-исследовательские работы по теме диссертационных исследований связаны с выполнением Постановления Совета Министров СССР № 900 от 27 октября 1968 года, Постановления Государственного Комитета СССР по науке и технике № 410 от 26 октября 1970 года (задание 034028), целевой комплексной программы «Механизация и автоматизация, совершенствование технологии производства карандашей», утвержденной приказом Министра местной промышленности РСФСР № 45 от 15 февраля 1983 года, Постановления Совета Министров РСФСР № 530 от 22 ноября 1985 года (проблема 2.67.87.27. 01.), целевой региональной комплексной научно-технической программы МИНВУЗа РСФСР «Автоматизация-90» и посвящены решению актуальных задач по научному обоснованию, разработке и внедрению приборов и методов контроля основных технологических процессов раскроя древесных стволов и пиленых лесоматериалов, утилизации отходов основного производства и направлены, в конечном счете, на снижение затрат сырья при выпуске продукции из древесины.

Цель работы - разработка и внедрение приборов и методов контроля технологических процессов деревообрабатывающих

ч I ммитм |

! УЗМ

позволяющих достигнуть более высокой производительности труда, улучшения качества выпускаемой продукции; автоматизация основных производственных процессов и утилизация отходов основного производства.

Основные задачи диссертационной работы.

1.Произвести обобщение мирового опыта по контролю качества лесоматериалов, изучить радиометрические, оптические, диэлектрические, электрические и другие свойства древесины для использования их при проектировании систем автоматического контроля.

2.Создать приборы контроля технологических процессов на различных стадиях переработки древесины, изготовить оборудование, полуавтоматические и автоматические линии переработки древесины, оснащенные приборами контроля качества и средствами автоматики.

3.Создать комплекс приборов и оборудование промежуточного контроля технологических процессов на разных стадиях производства.

4.Провести экспериментальные исследования по утилизации отходов основного производства, создать приборы контроля и оборудование для утилизации отходов основного производства.

Научная новизна.

1. Впервые проведены комплексные исследования характеристик древесных стволов и пиленых лесоматериалов как объектов автоматического контроля качества; установленные закономерности положены в основу разработки приборов и методов определения качества и размерных характеристик лесоматериалов в технологических потоках.

2. Разработаны математические модели древесных стволов и пиленых лесоматериалов, алгоритмы управления обработкой информации с учетом размерно-качественных характеристик объекта контроля, обеспечивающих наибольший выход деловой продукции.

3. Созданы научные основы проектирования систем контроля качества и автоматического управления линиями разделки круглых и пиленых лесоматериалов как на конечных, так и на промежуточных стадиях изготовления продукции, защищенные авторскими свидетельствами.

4. Разработаны научные основы проектирования приборов контроля технологических процессов производства круглых и пиленых лесоматериалов, как на конечных, так и на промежуточных стадиях изготовления продукции.

5. Впервые разработаны приборы и методы обнаружения пороков и дефектов в круглых и пиленых лесоматериалах, защищенные авторскими свидетельствами.

6. На основе теоретических и экспериментальных исследований созданы и использованы в научных, учебных и промышленных разработках многофункциональные приборы и оборудование различного назначения - аппаратура измерения параметров круглых и пиленых лесоматериалов, измерители и регуляторы температуры, система программного управления технологическим процессом сушки цветных карандашных стержней, портативный дефектоскоп определения качества древесных стволов заповедных лесов, автоматические линии раскроя заготовок и сортировки

карандашных дощечек, приборы определения параметров карандашных дощечек и карандашей.

Практическая ценность работы.

1. В результате проведенного комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ созданы приборы, встроенные в автоматические и полуавтоматические линии, разработан, изготовлен и внедрен комплекс измерительных приборов управления технологическими процессами.

2. Разработаны и изготовлены приборы и оборудование обнаружения пороков в круглых лесоматериалах. Испытание оборудования проведено в ЛПХ объединения Томлеспром..

3.Созданы приборы и оборудование обнаружения пороков в пиленых лесоматериалах.

4. Передана в производство рабочая документация полуавтоматической линии изготовления карандашных заготовок с использованием приборов контроля и средств микропроцессорной техники. На Хотьковском экспериментальном заводе (Московская область) для Томской карандашной фабрики изготовлена малая серия полуавтоматических линий.

5. Передана в производство рабочая документация линии автоматической сортировки карандашных дощечек с использованием приборов контроля качества и средств микропроцессорной техники. На Нижегородском заводе Росмузпрома изготовлена для Томской карандашной фабрики малая серия автоматических линий сортировки карандашных дощечек.

6. Создана и внедрена на Томской карандашной фабрике система автоматического управления процессом сушки цветных карандашных стержней с использованием приборов, изготовленных на базе современных средств микроэлектроники, обеспечивающая высокий уровень выхода продукции, экономию электроэнергии, освобождение рабочих, давшая экономический эффект около миллиона рублей (в ценах 1985 г.).

7. Разработана и внедрена на Томской и Славянской карандашных фабриках система приборов автоматического измерения и регулирования температуры технологических процессов ряда производств.

8. Разработана система приборов автоматического управления технологическим процессом промышленного экструдера. Освоен промышленный выпуск автоматических систем управления экструдера 07-ЭРК-1 Рубцовского металлозавода.

' 9. Разработан, изготовлен для Томской карандашной фабрики комплекс приборов и оборудования промежуточного контроля качества изготовления карандашных дощечек и карандашей (прибор определения твердости карандашных стержней, прибор определения содержания парафина в карандашной дощечке и прибор определения очиночных свойств дощечки и карандашей и другие приборы). 10. Разработаны и изготовлены экспериментальные приборы и оборудование утилизации отходов основного производства с целью получения из них товаров народного потребления.

11. Получены экспериментальные образцы карандашной дощечки и карандашей на полимерной основе с древесным наполнителем, что дало возможность приступить к работам по поиску материалов для изготовления карандашной дощечки и плитных материалов на композиционной основе.

12. Результаты выполненных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ использовались в головном научно-исследовательском и проектном институте РОСНИИМЕСТПРОМ (г. Нижний Новгород) и СКБ «СПЕЦСТАНОК» (г. Москва) при проектировании нового оборудования для предприятий местной и легкой промышленности.

13. Проведены совместные проектные и опытно-конструкторские работы па основе международного договора между Лесным Департаментом провинции Гирин (КНР) и Томским политехническим университетом по разработке оборудования для автоматической линии оптимального раскроя древесных стволов с применением приборов и методов неразрушающего контроля качества древесины и средств автоматического управления технологическим процессом.

14. Получен значительный экономический эффект от внедрения разработок в объединении ТОМЛЕСПРОМ и на Томской карандашной фабрике и других предриятиях за счет сокращения экспортных закупок, увеличения полезного выхода продукции, уменьшения затрат на приобретение сырья, совершенствования технологии, сокращения численности работающих.

Материалы исследований также используются в учебном процессе Томского педагогического университета, Томского сельскохозяйственного института, а также вошли в качестве разделов в учебниках для вузов и техникумов ряда авторов для лесотехнических специальностей (0639, 0901 А, 0902А).

Личный вклад автора. Постановка системных проблем оценки качества древесины, разработка теоретических и экспериментальных методов исследований, создание математических моделей, разработка алгоритмов оценки качества древесины в том числе и в технологических потоках, оптимизация параметров измерительных устройств - выполнены автором лично. Программы решения ряда задач и их прикладное использование были выполнены совместно с аспирантами и инженерами. Практическое внедрение результатов исследований осуществлялось совместно с со грудниками отдела № 9 НИИ ИН при ТПИ и отраслевой лаборатории «Механизация и автоматизация карандашного производства», а также с сотрудниками отдела новой техники ООО «Томский карандаш» под научным руководством автора диссертации.

Апробация работы. Результаты работы многократно докладывались в Комитете по науке и технике СМ СССР, Министерстве местной промышленности РСФСР, на конференциях в РФ и за рубежом, Лесном Департаменте провинции Ги-рин (г.Чан-Чунь, КНР), Гиринском университете (г.Чан-Чунь, КНР), международном симпозиуме по контролю древесины (США, 1998 г.), Лесотехнической Академии (г.Санкт-Петербург), Московском лесотехническом институте, Научно-исследовательском институте местной промышленности (г.Нижний Новгород), ТУСУР (г.Томск), ТГАСУ (г.Томск), ТПУ (г.Томск) и других организациях.

Публикации. Основные результаты работы по теме диссертации отражены в 86 печатных работах, включая научную монографию «Дефектоскопия древесины», из них 24 статьи в центральной печати, 6 авторских свидетельств, 4 статьи напечатаны за рубежом, сделано 15 докладов на конференциях разного уровня.

Автор защищает.

Организацию решения научно-технической проблемы контроля качества и раскроя древесных хлыстов с учетом качественных и размерных характеристик. Приборы и методы контроля качества круглых лесоматериалов и их применение в системах автоматической оптимизации раскроя древесных стволов. Приборы и методы контроля качества пиленых лесоматериалов и их применение в автоматических линиях раскроя и сортировки заготовок из древесины. Приборы и методы контроля технологических процессов деревообрабатывающих производств как на промежуточных, так и конечных стадиях производства. Пути разработки оборудования утилизации отходов основного производства.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав и заключения, изложенных на 228 страницах. Содержит 63 рисунка и 26 таблиц. Список литературы из 150 наименований и приложения на 51 страницах.

Содержание работы. Во введении проанализировано состояние научно-технической проблемы, обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследований, отмечены научная новизна, практическая значимость результатов работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе, посвященной аналитическому обзору паучно-технической литературы в области контроля качества древесины, дается характеристика древесного ствола как объекта автоматического контроля, исследуются характеристики распределения влажности и плотности древесины по диаметру и высоте ствола. Дается анализ методов обнаружения пороков и дефектов древесиы, а также достаточно подробно рассмотрены физические основы радиационного метода контроля качества древесины, приведены результаты экспериментальных исследований.

Древесный ствол имеет специфические особенности, связанные с биологическим происхождением - сбег диаметра, изменение плотности (объемного веса) и влажности как по диаметру, так и высоте ствола, кору, которые необходимо учитывать при разработке технических средств контроля качества лесоматериалов.

Распределение плотности по высоте древесного ствола с достаточной для практики точностью можно представить известным соотношением : р-М-^-рц, где А - коэффициент, зависящий от породы дерева,

I - высота расположения контролируемого образца, ро - плотность древесины на высоте I = 0.

На рис. 1 представлены обобщенные экспериментальные данные измерения плотности здоровой древесины основных лесообразующих пород Сибири. Исследования проводились по методикам, разработанным совместно с ИЛД СО АН СССР

специально для изучения параметров древесных стволов, как объектов неразру-шающего контроля.

Количественный анализ полученных данных показал, что у свежесрубленной древесины отклонение средних значений плотности здоровой древесины для разных пород доходит до 40-50%, в пределах одной породы до 20%, а между комлевой, срединной и вершинной частями в одном и том же стволе - 3-10%. В то же время в одном и том же здоровом стволе у сечений, отстоящих друг от друга на расстоянии 0,5-1,0 м, разница в плотности невелика.

Исследования, проведенные на модельных деревьях, имеющих гнили различной стадии, показали, что влажность гнилой древесины выше влажности окружающей древесины за счет того, что гнилая древесина обладает большей способностью поглощать воду. Влажность различных частей сучков увеличивается от наружной части к центральной. Особенно большое увеличение влажности наблюдается у сучков кедра (около 60%). Наблюдается также увеличение плотности от периферии к сердцевине. Плотность всех частей сучка основных лесообразующих пород Сибири в 1,5-2 раза выше плотности окружающей древесины. Это объяснятся тем, что сучок имеет высокую засмоленность и более мелкие годовые кольца. Наличие стволовой гнили, как правило, приводит к изменению средней плотности исследуемого сечения. Поэтому появляется возможность зафиксировать переход от пораженного участка к здоровому, производя сравнение плотностей сечений, расположенных на расстоянии друг от друга 0,5-1,0 м. Экспериментальные исследования, проведенные на модельных образцах Л.Н. Исаевой совместно с автором диссертации весовым методом и на установках с использованием рентгеновского и гамма излучений, полностью подтвердили данное предположение. Имеющееся отличие в плотностях у здорового и пораженного участков в одном и том же стволе положено в основу метода автоматического контроля качества древесных стволов.

Существенное отличие плотности древесины сучка от плотности чистой древесины для основных лесообразующих пород также дает возможность обнаруживать сучки в древесных стволах. В этом случае вполне доступно сравнение по плотности двух рядом расположенных сечений. Особенно большое влияние на выявляе-мость основных пороков древесины оказывает влажность древесины и ее распределение по диаметру и высоте ствола. Распределение влажности древесины в различных частях ствола изучали Л.Г. Алексеева, ВА Баженов, А.И. Иванов, Л.Н. Исаева, В.Е. Вихров. Особенно полно изучались закономерности распределения влаги в древесных стволах основных лесообразующих пород Сибири Л.Н. Исаевой при проведении совместных с автором работ применительно к задачам контроля качества древесины. На рис.2 представлены графики изменения влажности по диаметру и высоте древесного ствола. Результаты исследований показывают, что общие закономерности распределения влаги в растущих деревьях одной породы сохраняются устойчиво. Полученные результаты использованы для расчета распределения линейных коэффициентов ослабления гамма-излучения по сечению и высоте ствола растущих деревьев, выбора и обоснования метода контроля качества древесных стволов и анализа результатов измерения.

Древесина, как первичное сырье, имеет ряд пороков, в той или иной степени снижающих качество выпускаемой продукции. В перестойных лесах Сибири, Урала и Дальнего Востока особенно распространены стволовые и напенные гнили. В зависимости от степени зашивания древесина становится полностью или частично непригодной к употреблению в народном хозяйстве и быту. В таблице 1 представлены обобщенные данные по Томской области. Аналогичные данные получены по Свердловской области и Красноярскому краю.

Самым распространенным пороком, встречающимся во всех породах, являются сучки. Наличие сучков, как правило, приводит к ухудшению механических свойств древесины, внешнего вида, нарушению однородности, искривлению волокон и годичных слоев, что в свою очередь затрудняет механическую обработку древесины.

Таблица 1

№ Порода Встречаемость гнилей в

п/п стволах,%

1 Сосна 20,8

2 Кедр 22,4

3 Ель и пихта 25,6

4 Береза 47,4

5 Осина 56,7

Исследования, проведенные B.C. Петровским, показали, что учет сучковатости древесины стволов является актуальной задачей, решение которой позволит почти из каждого ствола получить наибольший товарный выход.

Плотность древесины сучков для большинства пород на 20-50% отличается от плотности чистой древесины. Так для основных пород Сибири это отличие составляет: у пихты - 47%, кедра - 28%, сосны - 47%, березы - около 10%. Для твердых лиственных пород отличие составляет менее 10%.

Сортность круглых лесоматериалов в значительной степени определяется также группой пороков, обусловленных особенностями формирования ствола в период роста дерева: сбегом, кривизной и др. Сбег диаметра древесного ствола характерен для всех деревьев. Если па каждый метр длины сортимента диаметр изменяется более чем на 1 см.- такое явление считается пороком . Сбег диаметра ствола определяется рядом причин: породой, частью ствола, из которого изготовлен сортимент, условиями произрастания дерева. Наименьший сбег характерен для сортиментов, выпиленных из срединной части ствола, наибольший - из вершинной и комлевой частей. Сбег существенно увеличивает расход сырья при раскрое сортиментов на пиломатериалы. Кроме того сбег влияет на прочность древесины, так как является причиной появления в пиломатериалах радиального наклона волокон. Сбежи-стость увеличивает потери при использовании круглых лесоматериалов по назначению. Трещины в древесине существенно снижают сортность и ухудшают механические свойства как круглых, так и пиленых лесоматериалах.

_р,г/см

_ • - „!__I- - - „ I I I - ! .

о а 1 ь а ю хг Х4 1в ха

Рис. 1. Изменение плотности древесины по высоте ствола.

Исследования изменения плотности и влажности древесины но высоте и диаметру древесного ствола, проведенные в соответствии с программой работ по контролю качества древесины, позволили сделать важный вывод о том, что практически нельзя указать значений плотности древесины, характерных только для здоровой и только для пораженной древесины. В связи с этим имеются определенны особенности и трудности в создании измерительной аппаратуры, в обработке результатов измерений и расшифровке полученных результатов. В числе пороков древесины, влияющих на сортность круглой древесины следует назвать раны деревьев, вызывающие появление сухобокости, прорости, рака и других пороков древесины.

Рациональное (оптимальное) использование древесины определяется в первую очередь своевременным обнаружением основных сортообразующих пороков, определением и разделением высокосортных зон от низкосортных на всех этапах разделки и переработки древесины.

Обнаружение пороков древесины может быть основано на регистрации изменения некоторых физико-механических свойств древесины при применении того или иного метода контроля. Это может быть различие в скоростях распространения

(интенсивности поглощения) звуковых и ультразвуковых волн, регистрация различия в коэффициентах ослабления (поглощения) рентгеновского (гамма) излучения или различия электрических, диэлектрических постоянных и диэлектрических потерь Необходимо отметить, что электрические и диэлектрические параметры древесины в значительной степени определяются влажностью, породой и температурой древесины, а также наличием и концентрацией микропримесей, что следует учитывать при оценке возможностей метода контроля. Исследования применимости механических методов контроля стволов проводились в начале шестидесятых годов Л.В. Леоновым под руководством профессора Г А Вильке (Московский лесотехнический институт) по автоматическому измерению диаметра и количества сучков при их обрезе сучкорезной машиной. Способ измерения диаметра здорового сучка основан на корреляционной связи между усилиями срезания сучка и его диаметром.

Авторы работы считают, что оснащение сучкорезных машин надежными датчиками диаметров сучков позволило бы решить проблему максимального товарного выхода бревен из ствола со здоровыми сучками. Леоновым Л.В. разработан также метод и оборудование для определения диаметра напенной гнили механическими щупами. Предложенный метод основан на корреляционной зависимости между диаметром гнили и высотой ее распространения.

Способность ультразвуковых волн ослабляться, а также преломляться и отражаться при переходе из одной среды в другую, широко применяется для контроля качества различных изделий и материалов. Результаты научных исследований по применению ультразвуковых колебаний для дефектоскопии древесины достаточно полно представлены в монографии Б.К. Лакатоша и диссертационных работах Ю.К. Сергиенко и В.ИЛковлева.

Большим недостатком ультразвукового и акустического методов является необходимость в плотном контакте излучающего и приемного датчиков колебаний с исследуемым материалом. Это обстоятельство в большинстве случаев существенно затрудняет использование этих методов непосредственно в технологическом потоке разделки хлыстов на сортименты.

Попытки использовать гамма - и рентгеновское излучение для обнаружения скрытых пороков древесины начались несколько десятков лет назад. Еще в 30 г. 20 века американские лесоводы Малой и Уилсей использовали для просвечивания растущих деревьев медицинскую рентгеновскую установку, которая перевозилась на автомашине. Экспозиция проводилась на рентгеновскую пленку. В России в разные годы вопросами выявляемое™ пороков и дефектов занимались Б.К. Лакатош, П.В. Ласточкин, Д.Г. Веретенник, Ю.И. Мысин.

С 1963 года научно-исследовательские работы по изысканию методов и средств автоматического контроля и учета дефектов в круглых лесоматериалах проводились в Томском политехническом институте совместно с Институтом леса и древесины СО АН СССР и Институтом Горного Дела СО АН СССР. Проведенные научные исследования позволили сделать вывод, что ионизационный метод обладает информационной способностью, позволяющей обнаруживать сучки, гнили и ряд других пороков. На основании полученных научных и экспериментальных данных сделан вывод, что, ионизационный метод имеет перед другими ряд существенных преимуществ, позволяющих рекомендовать его для промышленного контроля качества круглого леса, обнаружения пороков в древесных стволах для целей раскроя на пиломатериалы и контроля качества пиломатериалов. Существенным преимуществом ионизационного метода перед другими, например, перед звуковым, механическим или ультразвуковым является возможность достижения высокой производительности и практически малая зависимость выявляемое™ пороков от температуры окружающей среды, что важно для всесезонного поточного производства.

Для контроля качества круглых лесоматериалов большинством авторов рекомендуется диапазон энергий от 10 Кэв до 10 Мэв. Выбор границ диапазона обусловлен практической целесообразностью применения источников рентгеновского (гамма) излучения для контроля качества и измерения параметров древесины. Причем

под гамма-излучением будем подразумевать высокоэнергетическое излучение любого источника, хотя этот термин следует относить к изотопным ядерным источникам. При таком определении источниками гамма - излучения являются также рентгеновские и вообще ускорительные установки жесткого электромагнитного излучения с непрерывным спектром. Экспериментальные исследования выявляемое™ пороков древесины проводились в разное время с использованием различных источников проникающего излучения. Основной целью проведенных экспериментальных исследований было определение опытным путем чувствительности метода, проверка соответствия расчетной и экспериментальной чувствительности. Для проведения экспериментов была создана экспериментальная установка, функциональная схема которой представлена на рис. 3. В качестве источника гамма-излучения использовались радиоактивные источники цезий-137 (Е=661 Кэв) и тулий-170, в качестве детектора - сцинтилляционный блок с кристаллом Nal (T;). Регистрация производилась с использованием пересчетного и самопишущего приборов. Сигналы, возникающие в анодной нагрузке сцинтилляционного счетчика при попадании гамма-квантов в его рабочий объем, усиливались и поступали на вход дискриминатора, порог срабатывания которого обеспечивает отсечку прохождения в схемы регистрации шумовых сигналов фотоэлектронного умножителя, а также шумов от рассеянных гамма - квантов низких энергий. Для исследования брались образцы свежесрублен-ной древесины сосны, кедра, ели и березы. Из одного хлыста с напенной или стволовой гнилью выпиливались образцы длиной 0,2-0,5 м па расстоянии 0,5-1,5м друг от друга. Последний образец выпиливался в месте окончания гнили. Образцы маркировались, затем состояние древесины выпиленных образцов описывалось по стадиям и типам развития гнили. Подготовленный таким образом образец помещался на движущуюся тележку, которая перемещалась с постоянной скоростью. В то время, когда луч гамма-излучения пересекал исследуемый образец, производились счет числа прошедших гамма - квантов и запись изменения интенсивности излучения за контролируемым образцом. После «просвечивания» из середины образца выпиливался диск толщиной 30-50 мм. Из него по линии прохождения луча брались образцы здоровой и пораженной гнилью древесины для определения ее плотности весовым методом и сопоставления результатов измерений. Практически во всех случаях в одном и том же стволе, в сечениях, расположенных на расстоянии 0,5-1,5 м друг от друга, плотности пораженной и здоровой древесины отличаются друг от друга. Результаты экспериментальных исследований представлены в работе [1] и частично на рис. 4. При наличии в объекте контроля пораженных участков на дефектограммах обнаруживаются выбросы, характер которых определяется распределением плотности древесины дефектных участков. Общая протяженность выброса с точностью до нескольких процентов соответствует размеру дефектного участка по диаметру. Амплитуда выброса свидетельствует о степени изменения плотности в дефектном участке по лучевому направлению, т.е. характеризует степень поражения. Результаты экспериментов по выявляемости этого вида пороков показали, что при обнаружении участков с гнилями II и III стадий чувствительность составляет 15-20% по отноше-

нию к диаметру ствола. Особо высокая чувствительность к выявлению гнилей наблюдается при использовании источников рентгеновского излучения с энергией

15-50 Кэв. Обнаружение пороков осуществлялось путем регистрации и сравнения результатов измерения интенсивности гамма-излучения, прошедшего через объект контроля, для сечений отстоящих друг от друга на расстоянии 0,3 - 1,5 м. Кроме гнили установка позволяет обнаруживать и фиксировать размеры и координаты сучков, трещин и других пороков. Обнаружение и регистрация сучков и ряда других пороков производились путем вращения контролируемого образца вокруг своей оси.

Во второй главе представлена математическая модель, позволяющая осуществлять автоматический раскрой древесного ствола с учетом качества древесины, а также рекомендации по выбору и обоснованию метода и геометрии автоматического контроля качества древесных стволов, представлены материалы по выбору и обоснованию источников излучения и оценке точности измерения диаметра ствола. Основной задачей средств оптимального раскроя является оптимизация количественного и качественного выхода сортиментов и, в конечном итоге, определение объема выхода продукции.

В лесной промышленности России имеется опыт применения систем автоматического управления линиями по первичной разделке. В МЛТИ создавались системы разделки хлыстов для одновозрастных насаждений с использованием стандартных программ, близких к оптимальным. В КарНИИЛП разработаны для одного из леспромхозов стандартные программы раскроя. В.СПетровским проведен ряд интересных работ в области теории и практики оптимального раскроя древесного ствола. Однако качественные характеристики древесного ствола не учитывались во всех случаях. Практика работы предприятий лесной промышленности показывает, что максимальный выход продукции из древесного ствола может быть получен только при индивидуальном раскрое каждого древесного ствола. Внедрение методов автоматической оптимизации тормозилось отсутствием устройств определения размерно-качественных зон древесного ствола. Наличие в устройствах управления процессом раскроя устройств обнаружения пороков позволяет не только осуществить оптимальный раскрой ствола, но и производить учет объемов всей выпускаемой продукции. На рис.5 представлено бесконтактное устройство измерения диаметра древесного ствола могут быть использованы в системах автоматической оптимизации в качестве автоматических датчиков размерных характеристик древесного ствола, поступающего в раскряжевку. На рис.6 представлены диаграммы, поясняющие принцип измерения параметров образующей древесного ствола. Информация, которая выдается датчиками текущего диаметра, достаточно легко может быть привязана к сигналам датчиков длины контролируемого хлыста. Огибающая, проведенная через текущие значения диаметров ствола, практически представляет собою образующую древесного ствола. Аналитическое описание образующей в дискретной форме

может быть представлено в виде: 2х,(()~

где 2х,(() ■ • текущий диаметр контролируемого ствола,

К - коэффициент пропорциональности,

и,(() -амплитуда напряжения, пропорциональная измеряемому диаметру.

Сигналы датчиков диаметров должны поступать в запоминающее устройство

системы автоматической оптимизации через интервалы времени: Т= ^ ,

где V - скорость перемещения ствола по транспортеру, м/сек, дискретный отрезок ствола длиной 0,10-0,25 м.

В противном случае существенно возрастает погрешность измерения, вызванная сбегом диаметра. Для уменьшения погрешности дискретного метода необходимо, чтобы выполнялось соотношение т«Т (т - время измерения диаметра ствола). В этом случае можно сравнительно легко определить составляющую погрешности, обусловленную конечной скоростью вращения (сканирования) датчика диаметра. Максимальное время А;, на которое может быть задержан сигнал о диаметре, должно быть меньше или равно т. Тогда: ±Ай<±С-А( = ±С-У-А1, где АО- ошибка измерения диаметра ствола, С-сбег диаметра ствола.

В то же время информация о качестве древесного ствола и о контролируемом диаметре должна поступать не реже,чем через 0,05-0,07 м. В этом случае ошибка измерения диаметра, вызванная задержкой информации, не будет превышать 0,130,35 см.

Наличие информации о размерно-качественных характеристиках древесного ствола, полученной с достаточной для практики точностью, дает возможность ставить вопрос о действительно оптимальном раскрое каждого древесного ствола. В этом случае в память ЭВМ будет заложена информация о качестве древесного ствола, протяженности размерно-качественных зон и изменении диаметра по высоте

ствола. Эти данные являются основополагающими, без которых принципиально не может быть решен вопрос об оптимальном раскрое древесного ствола. Таким образом, диаграммы древесного ствола, представленные на рис. 6, с полным правом могут быть взяты в качестве основы для дискретной модели древесного ствола.

Вопросы выбора метода контроля, источников, оценки чувствительности метода и аппаратуры контроля качества древесины в технологических потоках разделки древесины в отечественной и иностранной литературе практически не рассматривались и, по нашему мнению, представляют большой научный и практический интерес. Анализ экспериментальных данных показывает, что, несмотря на большое число мешающих факторов, основные пороки в круглой древесине обнаруживаются ионизационным методом. Экспериментально установлено, что практически невозможно указать значения плотностей, характерных только для пораженной и только для здоровой древесины. Однако в одном стволе в сечениях, расположенных друг от друга на расстоянии 0,5-1,5 м по высоте ствола, плотности пораженного и здорового участков имеют определенные отличия. Следовательно, анализируя информацию о сечениях, расположенных на определенных расстояниях, можно фиксировать переход от здорового участка к пораженному. Таким образом, при использовании дифференциального метода обнаружения пороков имеется возможность существенно уменьшить влияние таких мешающих факторов, как изменение влажности, плотности, сбега диаметра по длине древесного ствола На рис 7а,б схематично представлен отрезок древесного ствола, имеющий стволовую гниль и сучок Информация о качественном состоянии контролируемого ствола может быть получена, например, при поперечном просвечивании соответствующих сечений и последую-

щем сравнении полученной информации. Тогда суммарный поток энергии гамма-излучения, прошедший через контролируемое сечение за время контроля в геометрии узкого пучка, будет определяться выражениеми:,

Сведения о величине поражения при контроле протяженных дефектов типа гнилей могут быть получены при сравнении информации, полученной, например, при контроле 1 и 2 сечений. В свою очередь сравнение информации, полученной при контроле двух соседних участков, дает возможность выявлять локальные неоднородности типа сучков и металлических включений.

сг-г.о 9- о,аг/с*

№Х>

---

1 !

10

го

30

40 90 а,ен Рис.8. Ошибка измерения диаметра ствола.

Реализация дифференциального метода может быть осуществлена несколькими способами. Среди них наибольший интерес представляют разностный способ и способ отношения. Так для разностного способа имеем:

¿1

= 1,-12=101

-2Д„Л

(у^-хЬ)

л- )ьр -1р„р2Щ

Я 2

-—X

(у)

><л.

Соответственно для метода отношения:

1

¡(хр

"2

л

Л

Если заменить переменную толщину у (х) постоянной за время контроля толщиной, при которой суммарный поток энергии гамма-излучения при построчном контроле остается тем же самым, что при переменной толщине у (х), то мы имеем возможность ввести понятие так называемой эффективной толщины. В этом случае имеем:

эффективная толщина эквивалентного прямо-

4

угольного сечения,р - средняя плотность эквивалентного прямоугольного сечения. Тогда для разностного способа имеем:

Д1

=10г, • М-А, -Р^-^МарД, -

При малом поражении, когда выпол-

няется соотношение Цт(р1Ол-р2Д,)«1, получим: — = [1 + А.(л°з1 ~РЛг

Из последнего выражения видно, что изменение сигнала определяется не только разностью плотностей но также зависит от диаметра контролируемого

ствола и его сбега (М> = Бл -Б>2\ точности измерения времени контроля, а также базой контроля 2. Кроме того, чувствительность радиационного метода определяется также статистической погрешностью, обусловленной параметрами источника гамма-излучения и временем измерения. При обнаружении протяженных пороков увеличение расстояния между сравниваемыми поперечными сечениями (базы) приводит к бблынему отличию в плотности здорового и пораженного участков. С другой стороны увеличение базы сравнения приводит к ошибке, вызванной сбегом ствола. Относительное изменение сигнала, обусловленное только сбегом древесного ствола, в зависимости от изменения диаметра контролируемого объекта, определяется

соотношением: 6 = — -I

1 - -Ь- [1+//„р„{оз1 - Д2)][. Учитывая, что Д = Д ± С2, а

Ъ _ . 1 г> 1±с'2'

имеем 8 =

1±

сг

где С - сбег диаметра ствола, см/м., рзд - плотность здоровой древесины, Ъ- база контроля.

На рис.8 представлены графики относительного изменения сигнала для здоровой древесины в зависимости от изменения диаметра контролируемого ствола. Таким образом, с учетом погрешности, вызванной сбегом ствола и необходимостью четкого обнаружения перехода от здорового участка к пораженному, база контроля должна выбираться не более 0,5-1,5 м. Опытные распиловки подтвердили указанные выше цифры. В этом случае реализуется возможность повышения чувствительности метода за счет учета биологических особенностей строения древесного ствола. Вполне очевидно, что необходимым условием контроля качества древесины является получение одинаковой чувствительности вне зависимости от изменения диаметра контролируемого объекта. В этом случае при реализации разностного способа необходимо ввести устройства, корректирующие чувствительность аппаратуры в зависимости от изменения контролируемого диаметра. Соответственно ттття способа отношения после некоторых преобразований получим: — = —[! + //.• (Рг^,г ~ РА)!

Г2

Анализ показывает, что способ отношения имеет практически одинаковую чувствительность во всем диапазоне контролируемых толщин. Отсутствие зависимости результатов измерения от начальной интенсивности 10 является положительной особенностью способа отношения. Наличие коры и различных естественных утолщений приводит к ошибкам измерения, особенно при контроле протяженных пороков. Для уменьшения ошибки измерения при обнаружении гнилей целесообразно производить усреднение результатов нескольких измерений и сравнение производить по

усредненным результатам. Тогда:

I,

.и

л

ошибка, вызванная случайными локальными дефектами строения древесины, статистическими флуктуациями, распределением влажности и наличием коры, существенно уменьшается. Сбег древесного ствола и его изменение по длине уменьшает чувствительность радиационного метода. Вполне очевидно, что компенсация погрешности за счет сбега ствола дала бы возможность повысить чувствительность радиационного метода. Компенсация погрешности за счет сбега ствола тесным образом связана с проблемой точного и бесконтактного измерения диаметров древесных стволов. Большим достоинством радиационного метода, особенно при построчном поперечном контроле, является то, что он дает возможность производить бесконтактное измерение диаметра контролируемого объекта.

Одним из важных этапов разработки и внедрения методов неразрушающего контроля для целей рационального (оптимального) раскроя древесных стволов является выбор геометрии просвечивания. Выбор геометрии контроля непосредственно связан с чувствительностью и производительностью контроля. В диссертации представлен анализ вариантов геометрии контроля качества круглых лесоматериалов. Из них наиболее перспективным является вариант с построчным контролем. В этом случае имеется возможность избавиться от применения сложной конструкции детектора. Информацию о контролируемых сечениях можно посылать в измерительную систему только на время, когда луч гамма-излучения пересекает ствол. На рис.5 схематично представлено устройство контроля с вращающимся источником гамма-излучения. Древесный ствол перемещается по транспортеру. Источник гамма - излучения вращается в плоскости, параллельной продольному сечению древесного ствола с радиусом вращения R. При этом за каждый оборот источника ствол просвечивают в двух поперечных сечениях, отстоящих друг от друга на расстоянии 0,5-1,5 м. Конструктивно возможен как вертикальный, так и горизонтальный вариант. Переходы между здоровыми и пораженными участками регистрируют путем измерения и сравнения результатов измерения в каждой паре сечений и по сигналу сравнения определяют начало и конец гнилей. Сравнение соседних сечений дает возможность выявлять локальные пороки типа сучков и металлические включения. Основные параметры геометрии с вращающимся источником можно определить из

л

следующего соотношения: - радиус враще-

ния источника, Н - высота источника гамма-излучения над детектором, D-диаметр ствола, ^ расстояние между стволом и детектором.

Параметры Н и h во всех случаях ограничиваются конструктивными требованиями, связанными с установкой дефектоскопа на поточной линии. Наиболее целесообразный размер для h=0,5 м. Радиус вращения источника R следует выбирать как

можно меньше, чтобы снизить требования к прочности механизма вращения источника гамма - излучения. Расстояние между источником и приемником излучения должно выбираться минимальным. При Н=2 м, И=0,5 м, И=1 м расстояние между сравниваемыми сечениями порядка 1 м, что соответствует оптимальному размеру базы сравнения 2. Заслуживает внимания геометрия с синхронно вращающимися источников и тт^ектором. Геометрические размеры радиуса определяются из соотношения: Расстояние источник-детектор может быть определено как:

Н^щю + Хзащ+Х) , где Хзащ- толщина биологической защиты, X - необходимый зазор, определяемый максимальной кривизной стволов в пределах базы сравнения.

Сравнительный анализ различных вариантов геометрий контроля показывает, что наиболее целесообразно при контроле качества круглого леса использовать геометрию с вращающимся источником, что позволяет осуществить не только контроль качества древесины, но и производить измерение размерных характеристик древесного ствола. Следует отметить, что реализация подобной геометрии дает возможность осуществлять контроль качества древесных стволов на современных скоростях поточных линий разделки древесных стволов.

Выявляемость пороков (дефектов) при радиационной дефектоскопии определяется, прежде всего, разностью поверхностных плоскостей (рх) дефектного и здорового участков. В свою очередь чувствительность метода определяется не только методом регистрации, но и выбором источника гамма-излучения. Вопросы выбора энергии и активности источника излучения для неразрушающего контроля качества древесины рассматривали в своих исследованиях Б.К. Лакатош, Д.Г. Веретенник, Ю.И. Щетинин, А.Н. Кармадонов. Большинством авторов рекомендуется диапазон энергий от 200 Кэв до 1,0 Мэв. В качестве источников излучения рекомендуются радиоактивные изотопы, имеющие ряд существенных преимуществ перед рентгеновскими и ускорительными установками. Выбор энергии обусловлен прежде всего обеспечением минимума всех погрешностей при измерении потоков излучения за просвечиваемым объектом. Реально при контроле круглых лесоматериалов в условиях технологического потока выбор оптимальной энергии по указанному выше соотношению не представляется возможным, так как имеем дело с объектами, у которых плотность и толщина изменяются в широких пределах. Поэтому при расчетах приходится ориентироваться на плотность и диаметр, для которых существует наибольшая частота встречи порока.

Одним из важнейших вопросов является расчет необходимой активности источника излучения с учетом требуемой чувствительности и производительности контроля. При выбранной геометрии контроля и минимальном дефекте (гниль третьей стадии размером V* диаметра ствола), заданной производительности контроля параметрами, подлежащими выбору и расчету, являются энергия гамма - квантов, активность источника, активная площадь детектора и размер контролируемой зоны. Тогда для дифференциального метода должно выполняться соотношение:

где п п - сигналы, полученные при контроле пораженного гнилью и здорового участков, МЛ - сигнал, вызванный наличием статистических флуктуации, £ - коэффициент, численно равный 3 при 100% вероятности обнаружения. Для рассматриваемой геометрии контроля число зарегистрированных квантов соответственно для здорового и пораженного гнилью сечений могут быть найдены из соотношений:

^(/Ь^х'С)

Л,

где - линейные коэффициенты ослабления излучения здоровой и пора-

женной древесины, т - время контроля, x(t), x'(t) - пути, проходимые гамма — квантами в здоровой и пораженной частях ствола. Тогда: Ди = N5 - Г"''']- Л.

о

Расчет параметров дифференциального метода приведен в работе [ 1 ]. Расчет произведен методом численного интегрирования на ЭВМ для диаметров стволов от 10 до 80 см через 10 см для источников излучения тулий-170, селен-75, цезий-137, кобальт-60. Результаты расчетов приведены в таблице 2. При расчете для немоно-энергетических источников использовались значения эффективных массовых коэффициентов ослабления, представленные в работе [1] Расчет активности источника производился по соотношению [1]:

где А - активность источника, в г.экв. радия, q - гамма - эквивалент изотопа, Р - выход квантов на распад, S - площадь детектора, п - число оборотов вращающегося источника в единицу времени, L - расстояние источник - детектор, £ - эффективность регистрации детектора, К=А(п, т, R, Н, ^ D) - коэффициент, учитывающий реальную геометрию контроля. Для уменьшения активности источника излучения предложен способ подсчета числа квантов, прошедших через слой не по всему контролируемому сечению, а только по средней его части. Схема регистрации включается только тогда, когда гамма -луч находится между прямыми 2 и 3 (рис. 10), а кванты, прошедшие через крайние участки сечения, из измерения исключаются. С учетом периода полураспада и эксплуатации в течении 2-х лет без замены, источники должны иметь следующие активности (при ¥=1/2): селен-75 -1,2 г-экв. Ка, тулий-170 -1,480 г-экв. цезий-137 - 2 г-экв. Я,,, кобальт-60 - 5,7 г-экв.Яа (при Н=2 м, К=1м, п=10 об/мин, скорости транспортера У=1,5 м/сек). Изотопы тулий-170 и селен-75 имеют более мягкое излучение по сравнению с другими источниками. Поэтому для них требуется меньшая активность по сравнению с источниками цезий-137 и кобальт-60, меньший вес защитного контейнера для вращающегося источника.

Экспериментальные исследования, проведенные на лабораторной и опытной установках с использованием источников тулий-170 и цезий-137 показали, что

наилучшая чувствительность дифференциального метода неразрушающего контроля наблюдается при использовании в качестве изотопа источника тулий-170. Однако из-за малого периода полураспада (129 дн.) необходимо часто производить

Таблица 2

№ п/п Наименование изотопа Эффект, энергия (кэВ) Период полураспада Требуемая активность в г.экв. Яа при разных степенях «вырезания»

1 '/2 1/3 '/4

I Тулий-170 186 129 дн. 190 0,026 0.017 0,013

2 Селен-75 260 127 дн. 180 0,025 0.015 0,01

3 Церий-144 140 285 дн. - - - -

4 Цезий-137 661 27 лет 60,8 1,26 1,28 0,96

5 Кобальт-60 1230 5.3 лет 15,7 5,0 3.31 2.49

корректировку чувствительности аппаратуры и не реже одного раза в год производить замену источника. Использование радиоактивного изотопа селсн-75 с точки зрения практического использования имеет большие перспективы по сравнению с другими источниками. При начальной активности источника селеи-75 2 г-экв. Ra перезарядку необходимо производить не чаше, чем через 2,5 - 3 года.

Предложенная геометрия контроля дает возможность измерять текущий диаметр древесного ствола. Информация о диаметре заключена в отрезке времени, в течение которого гамма-луч пересекает объект ко)ггроля.Точность фиксации моментов входа и выхода гамма-луча определяет точность измерения этого временного интервала. В момент входа гамма-луча в древесный ствол происходит уменьшение интенсивности потока гамма-излучения, которое регистрируется детектором. Вполне

Рис.9.Просвечивание пучком Рис.10. Контроль срединной зоны,

гамма - излучения.

очевидно, что для надежной фиксации момента входа и выхода луча в ствол, необходимо выполнение неравенства (см. рис. 9): «о-я, = Дл^^Дл^,, где По- начальная скорость счета, \ • • коэффициент, численно равный 3 при 100% вероятности обнаружения, Дп - скорость счета начала и конца отсчета, АПст - изменение скорости счета из-за статистических флуктуации.

Считая, что можно записать:

где т - постоянная времени измерителя скорости счета.

В диссертационной работе проведен анализ точности измерения диаметра ствола. Расчеты показывают, что данный способ измерения диаметра круглых лесоматериалов в условиях поточного производства обеспечивает погрешность измерения не хуже 1-2,5% от толщины ствола, что удовлетворяет требованиям ГОСТа и обеспечивает надежный бесконтактный контроль диаметра попутно с дефектоскопией древесины на поточных линиях сортировки и разделки древесины. Точность измерения диаметра 1-2,5% позволяет использовать информацию о нем для компенсации влияния сбега диаметра при автоматической обработке результатов неразру-шающего контроля круглых лесоматериалов. Большое влияние на точность измерения диаметра оказывает кора. Учитывая специфические особенности строения коры, в частности, определенное отличие плотности коры от плотности древесного ствола за счет коэффициента пористости, можно экспериментальным путем для каждой породы определить порог дискриминации, тогда ошибка, вызванная наличием коры, будет минимальной. Экспериментальные исследования показали, что наличие коры дает дополнительную ошибку не более 3- 5% на минимальных контролируемых диаметрах (Б>15 см).

Внедрение в технологический поток системы автоматического контроля качества древесины не должно приводить к уменьшению производительности труда и уменьшению скорости технологического потока. Обнаружение локальных (сучков) и протяженных (гнилей) пороков древесного ствола должно осуществляться без пропусков порока. При определенной скорости технологического потока должна обеспечиваться соответствующая частота вращения источника гамма - излучения. Экспериментально установлено, что оптимальное значение ширины пучка А должно быть не более 5-10 см. Тогда при выбранных параметрах геометрии контроля и скорости перемещения ствола для обнартаения недопустимых сучков необходимо выполнение следующих соотношений: где - путь, пройденный за время

одного оборота источника, V - линейная скорость перемещения ствола, п - число оборотов источника в единицу времени.

Число оборотов источника зависит от скорости перемещения ствола и должно выбираться таким образом, чтобы имелась возможность производить обнаружение протяженных пороков (гнилей) при многократном усреднении (2-5 раз) результатов измерения контролируемых сечений. Это дает возможность уменьшить случайные

погрешности, вызванные статистическими погрешностями и локальными неодно-родностями древесного ствола.

В большинстве случаев древесный ствол рассматривается как тело вращения, определение объема которого может быть произведено путем использования соответствующих математических формул. Объем тела вращения можно рассматривать как сумму объемов бесконечного числа цилиндров, высотой и радиусом х:

V = л |дт2 • М, где х - а + М+с£г + - уравнение образующей древесного ствола.

Тогда соответственно объем ствола может быть определен из выражения: ¥ = ах + Ьх/+ Г,ае постоянные коэффициенты.

Коэффициенты а, Ь, с, ё индивидуально для каждого древесного ствола могут быть получены расчетным путем при введении соответствующих граничных условий. В практике лесной таксации исследовалась применимость математических формул, полученных различными авторами при соответствующих допущениях. Исследование погрешности определения объемов древесных стволов показали, что простые формулы дают особенно большие ошибки при измерении объема сортиментов большой длины. Применение в лесотаксационной практике сложных секционных формул, определяющих объем древесного ствола и их частей, дает возможность существенно повысить точность измерения объема. Если древесный ствол разбить на п секций одинаковой длины, тогда объем ствола может быть определен как (формула Смалиана):

У-1У.

е.

где

2 ' 2 ' 2

Я, - площадь сечения на конце 1-ой секции, 1 - длина секции.

Опытная проверка показала, что точность расчетов по секционным формулам в принципе может быть доведена до 1% в зависимости от дискреты единичного объема. Сложная формула Смалиана может быть рекомендована для измерения объема как всего ствола, так и его частей. Особенно удобно использовать эту формулу при дискретном представлении образующей древесного ствола. Объем ствола может быть определен как:

2

■('м-',)

Использование дискретного метода представления образующей дает возможность с достаточно большой точностью определить объем как всего ствола, так и его частей. В этом случае отпадает необходимость производить сложные расчеты коэффициентов, определяющих постоянное видовое число древесной породы. Контроль качества древесных стволов требует построчного контроля всего ствола. В этом случае ширина контролируемой зоны должна быть не менее 50-100 мм. Тогда с достаточной для практики точностью объем контролируемого ствола может быть

рассчитан по формуле цилиндра:

где tM -1Г ширина контролируемой зоны, К- кооффициент пропорциональности. На вычислительное устройство систем автоматической оптимизации могут быть возложены только функции возведения в квадрат, умножения на ширину контролируемой зоны и суммирование полученной информации. Анализ выше приведенных алгоритмов показывает, что измерение объемов круглых лесоматериалов в этом случае требует минимума операций, по сравнению с другими алгоритмами измерения объема круглых лесоматериалов.

В третьи главе приведены данные об экспериментальных и опытно-промышленных установках, используемых для эсперименталышх исследований круглых лесоматериалов и переданных в производство.

Установка комплексного определения параметров и качества круглых лесоматериалов была разработана и применялась для исследования выявляемое™ пороков в древесине различных пород (рис.П). Установка позволяет производить обнаруже-

исследования параметров древесины.

из древесины и исследования влияния неравномерностей строения древесного ствола и коры на обнаружение гнилей, сучков, а также измерять диаметр круглых лесоматериалов. Измерение перечисленных параметров древесного ствола основано на использовании ослабления гамма - излучения древесиной. Подробное описание установки и результатов научных исследований, полученных на ней, приведено в диссертации.

Лесная промышленность нуждается в переносном приборе, дающем возможность надежно и быстро определять качество растущей древесины при таксации лесных участков и в условиях заповедного режима, а также для контроля качества лесоматериалов на нижних складах леспромхозов. Прибор подобного типа нужен и при проведении широкого комплекса научно-исследовательских работ для экспрессного определения таких параметров древесины как влажность и плотность. Для Сухумского государственного заповедника разработан прибор, предназначенный для обнаружения скрытых пороков в древесине типа гнилей третьей стадии размером не менее четверти от толщины ствола, скрытых сучков и металлических включений путем «просвечивания» их гамма-излучением радиоактивных изотопов типа тулий-170, цезий-144 и др. Прибор предназначен для работы как в лаборатории, так и в полевых условиях. Портативный гамма-дефектоскоп применим также в практике проведения различных научно-исследовательских и поисковых работ по исследованию характеристик древесины и может быть использован для определения границ протяженности стволовых гнилей в древесном стволе. Большие перспективы представляются при использовании портативного прибора при таксации лесных участков и исследованиях состояния растущих деревьев в условиях заповедного режима. Использование портативного прибора в биологических исследованиях для определения плотности древесины позволяет существенно сократить сроки проведения научно-исследовательских работ.

Гамма-дефектоскоп автоматического обнаружения пороков в древесном стволе был установлен и испытан на поточной линии продольной подачи хлыстов Тимирязевского ЛПХ объединения «Томлеспром» (рис.13,14,15).

Древесный ствол подается к месту разделки по транспортеру, проходит участок дефектоскопии. Контроль производится с применением вращающегося источника и неподвижного сцинтилляционного детектора, что дает возможность получать построчную информацию о внутреннем состоянии древесины путем анализа результатов контроля по всему контролируемому хлысту. Измерение, анализ и обработка сигналов, поступающих с детектора, производится в электронном измерительном блоке и выдается на световое табло пульта управления оператора-раскряжевщика. Источник излучения и выносной блок дефектоскопа смонтированы непосредственно на полуавтоматической линии. Электронное оборудование смонтировано в пультовой оператора. На световое табло оператора выводится информация о местоположении и протяженности стволовой и напенной гнилей контролируемого ствола и дает возможность оператору производить рациональный раскрой с учетом качества дре-

весного ствола. Нижний ряд линейки качества сигнализирует о дчине хлыста, верхний - о наличии (отсутствии) наленных и стволовых гнилей

Анализ данных по отходам древесины показывает, что применение системы автоматической дефектоскопии дает возможность съэкономить до 30% теряемой при раскрое деловой и высокосортной древесины Расчеты показывают, что в целом (на примере Тимирязевского ЛПХ) по ЛПХ имеется возможность увеличить выход дечовой древесины на 15,0 тыс м3, что составляет около 5% от годовой программы И эго только за счет рациональных откомлевок напенных гнилей В данном случае еще не учтены резервы повышения выхода деловой древесины за счет рациональной раскряжевки хлыстов с внутриствотовыми гнилями По приближенным данным такие хлысты в объединении Томлеспром составтяют 8-10% от общего объема

Рис. 12.Участок дефектоскопии

заготавливаемой древесины. Это дает возможность дополнительно повысить общий выход деловой древесины за счет применения дефектоскопической установки сше до 10% Кроме того, за счет выбора оптимальной программы раскроя деловой части ствоча, повысится выход более высокосортных сортиментов.

В четвертой главе представлены материалы по исследованию выявляемое™ пороков и дефектов в пиленых лесоматериалах методами неразрушающего контроля. Среди известных методов контроля качества лесоматериалов, которые могут быть рекомендованы для контроля пиленых лесоматериалов следует указать: ионизационный, бета-метод, оптический.

Автором диссертации в разные годы проведен большой цикл исследований с использованием в качестве детектора рентгеновской пленки и сцинтилляционнх счетчиков. Для работы подбирались образцы древесины кедра Сибирского с различными пороками непосредственно после их выработки толщиной 5-10 мм. Сохранение производственной влажности производилось соответствующей упаковкой и хранением таким образом, чтобы абсолютная влажность уменьшилась не более чем на 1-2% 1 сутки.

Каждый образец контролировался от 3 до 6 раз при различной влажности. Контроль производился при влажности, которую имели образцы после распиловки (серия 0) и при постепенном естественном высушивании до комнатно-сухого состояния (серия 1, 2, 3). Четвертая серия исследований проводилась после искусственного замачивания до водонасыщенного состояния.

В качестве источника использовалась рентгеновская установка типа УРС-55, детектора - рентгеновская пленка типа РМ-1. Полученные рентгенограммы фото-метрировались микрофотометром типа МФ-4. Количественная оценка выявляемости пороков в пиленых лесоматериалах экспериментально проведена при использовании в качестве детектора сцинтилляционных счетчиков. На основании проведенных исследований установлено, что такие пороки как сучки, гнили, трещины, крень и ряд других пороков в тонких пиленых лесоматериалах толщиной 5-10 мм достаточно четко выявляются ионизационным методом.

Большой практический интерес представляет применение бета-излучения для контроля пиленых лесоматериалов. Очевидные преимущества - более высокая эффективность регистрации частиц, быстрый спад интенсивности с толщиной.

При прохождении электронов через материал имеет место ряд физических процессов, в результате которых происходит передача энергии электронов облучаемому материалу. Основными процессами взаимодействия электронов с веществом являются упругое рассеяние, неупругое рассеяние, упругие столкновения, сопровождающиеся генерацией тормозного излучения. Сечения процессов взаимодействия электронов с веществом достаточно точно известны. В то же время теоретическое описание прохождения электронного потока через вещество представляет весьма сложную задачу. •

Более простым способом решения указанной задачи являются экспериментальные исследования, направленные, во-первых, на изучение ослабления электронных потоков древесиной для различной геометрии контроля и, во-вторых, на изучение переноса пучком изображения дефекта через контролируемый материал.

Экспериментальные исследования возможности выявления пороков пучком моноэнергетических электронов проводились на бетатроне с выведенным электронным пучком в условиях узкого и широкого пучка. Энергия электронов изменялась

от 2,5-15 Мэв. Поскольку теоретический расчет распределения дозы по глубине сложен и ненадежен, экспериментально определен ход зависимости величины дозы от толщины древесины при различных энергиях подающих электронов. Результаты исследований наиболее полно представлены в работе[1].

Расчеты и экспериментальные исследования показывают, что бета-излучение может быть использовано для контроля качества пиленых лесоматериалов толщиной менее 10-15 мм. Из экспериментов следует, что древесина сучков ослабляет бета - излучение примерно в 5 раз сильнее, чем здоровая древесина. Экспериментальные линейные коэффициенты поглощения имеют порядок: К=3,52 см"1 для здоровой древесины и 6,14 см"1 для сучков. Влажность древесины и ее изменение приводит к изменению чувствительность метода. Проведенные исследования показали, что бета - излучение может быть применено в лабораторных условиях для контроля качества тонких материалов с поверхностной плотностью до 1,8 г/см2.

Оптический метод дефектоскопии пиленых лесоматериалов основывается либо на способности участков древесины по-разному отражать световой поток, либо на различии их оптических плотностей. В первом случае аппаратура регистрирует разность световых потоков, отраженных от порока и здоровой древесины, во втором - разность световых потоков, прошедших через порок и здоровый участок древесины. В числе достоинств этого метода следует назвать относительную простоту, безопасность для обслуживающего персонала, использование относительно недорогостоящего оборудования.

Метод отраженного светового сигнала целесообразно использовааь для контроля тонких пиленых лесоматериалов, у которых большинство пороков выходит на поверхность. Изделия из древесины толщиной 5-15 мм следует контролировать методом прохождения светового потока.

Пороки и здоровая древесина имеют раз1гую оптическую плотность и, следовательно, разные коэффициенты поглощения, что дает возможность фиксировать наличие пороков.

Оптический метод контроля древесины обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами, что позволяет рекомендовать его для более глубокого изучения и применения в устройствах контроля качества пиленых лесоматериалов.

В пятой главе представлены результата исследований строения древесины и ее основных пороков оптическим методом. Исследования показали, что фаутная и бездефектная древесина различаются как по микроскопическому строению, так и по физическим и химическим свойствам. Так, у гнили начальной стадии плотность увеличивается за счет накопления красящих веществ, а затем уменьшается по сравнению со здоровой древесиной в 2-2.5 раза. Гнилая древесина становится более гигроскопичной, меняется соотношение между целлюлозой и лигнином. Крень содержит больше лигнина и меньше целлюлозы и имеет большую плотность, хуже поглощает воду. Сучки отличаются от здоровой древесины по плотности, цвету и часто пропитаны смолой и дубильными веществами. Все эти различия в свойствах и строении сказываются на оптических характеристиках фаутной и бездефектной древесины.

В качестве информативного параметра оптического метода контроля целесообразно использовать интенсивность прошедшего или отраженного излучения. Это обусловлено однозначной зависимостью интенсивности излучения от оптической плотности контролируемого материала, простотой обработки информации.

Экспериментальные исследования, проведенные с использованием различных источников и приемников излучения, показали, что точность измерений оптическим методом существенно выше точности, принятой в лесной промышленности (±5%) и составляет для хвойных пород ±0,5%. На результаты измерения оказывает влияние направление волокон* на силу фототока в пределах 5-9%; на коэффициент отражения в пределах 6-17% для ели, сосны, бука, дуба и в пределах 37-45% для липы и березы. Пороки древесины, меняющие ее окраску, оказывают влияние на коэффициент отражения в большей степени, чем чистота поверхности, удельный вес, влажность, направление волокон и т.д. Из анализа экспериментальных данных следует, что выявляемого, пороков влажных образцов для большинства пороков в схеме прямого прохождения выше, чем в сухих образцах. Хорошо выявляемыми дефектами являются: сучки всех диаметров, темный водослой, местная крень, червоточины, не заполненные трухой. Значительно хуже выявляются: химическая окраска, тан-генталь, сплошная крень. В схеме «на отражепие» влажность оказывает незначительное влияние на выявляемость дефектов. Несколько больше влияет чистота обработки поверхности. Хорошо выявляемыми дефектами являются: сучки, ворсистость, тангенталь, водослой. Частично выявляются крень и завитки. Сравнивая результаты экспериментальных исследований с использованием прошедшего и отраженного излучений, можно сделать вывод, что компьютерная обработка данных, полученных в результате регистрации отраженного и прошедшего потоков, позволит не только выявлять большое количество дефектов, но и дифференцировать многие из них.

Выбор геометрии контроля пиломатериалов в технологическом потоке определяется не только местом установки системы автоматического обнаружения пороков древесины, но и обеспечением необходимой чувствительности методов контроля, геометрическими характеристиками контролируемых материалов и необходимостью определения координат и размеров пороков. Рассмотрим подробнее влияние всех этих факторов на выбор геометрии контроля. Относительно просто решается вопрос о расположении источника и приемника в случае применения базисного метода, основанного на регистрации прошедшего излучения. В этом случае источник и приемник располагаются на одной линии просвечивания перпендикулярно движущемуся объекту контроля. При реализации метода, основанного на регистрации отраженного потока, этот вопрос не столь тривиален. В данном случае появляется ряд факторов, влияющих на оптический контраст выявляемых пороков. Один из факторов, неподдающийся систематизации - шероховатость поверхности пиломатериалов. Размеры шероховатостей могут меняться в широких пределах и значительно превышать длину волны X падающего излучения. Это непременно сказывается на распределении отраженного излучения. На рис.13 представлена зависимость оптического контраста от угла наблюдения V для различных углов падения у. Геометрия

контроля тонких пиленых лесоматериалов комплексным методом представлена на рис.14. Для заготовок типа брусков целесообразно использовать метод отраженного излучения и контроль осуществлять со всех граней (рис.15). Недостатком этого варианта является отсутствие информации о внутренних дефектах.

Задачу определения координат и размеров пороков можно решить различными путями: сканированием падающего (либо отраженного) излучения или использованием приемников излучения матричной структуры. Для больших контролируемых

Рис.15. Контроль заготовок пиленых типа брусок.

площадей перспективно использование матричных фотоприемников на основе ПЗС (приборы с зарядовой связью), имеющих чувствительность в видимой и ближней ИК - области спектра.

Выбор типа приемника определяется технологическими требованиями к оптическому дефектоскопу: пороговой чувствительностью, разрешающей способностью, частотой модуляции потока излучения, габаритами и т.д. Основными параметрами приемников излучения являются их спектральные характеристики, интегральная и пороговая чувствительность, форма и размеры фоточувствительного слоя. В опто-электронных системах используются в основном фотонные детекторы, среди которых выделяются следующие типы - фотоэлементы и фотоумножители, фоторезисторы, вентильные фотоэлементы, фотодиоды, фототранзисторные устройства и др.

Оптический метод контроля благодаря своей надежности, простоте технической реализации и безопасности для обслуживающего персонала, может найти широкое применение в деревообрабатывающей промышленности. Функциональные возможности оптического метода позволяют использовать его как для дефектоскопии и измерения линейных параметров пиломатериалов, так и для определения содержания влаги и других веществ, которыми пропитывается древесина в процессе технологической обработки.

В шестой главе представлены приборы и оборудование контроля пиленых лесоматериалов, разработанные под научным руководством автора. Примером такого применения является разработанная и изготовленная на опытном заводе объединения «Спецстанок» (г. Москва) для Томской карандашной фабрики полуавтоматическая линия (пять экземпляров). Исходное сырье для линии - брусок с поперечным сечением 77x77 мм и длиною до 2,5 м, имеющий биологические пороки (сучки, обзол, крень, гниль). Для увеличения производительности труда и увеличения процента выхода карандашных дощечек необходим программный раскрой брусков с учетом биолотчесшх пороков без участия человека. Функциональная схема полуавто-матичеркой: г оотечиой > линии • представлена на рис.16 (ППВ - питатель поштучной выда^, Д едфеетоеквп, ТСТС г - станки торцовочные, 1 - транспортер подачи

брусков на станки, 2 - транспортер для удаления вырезанных дефектных мест). Питатель выдает бруски на транспортер с небольшим разрывом между торцами. По транспортеру брусок поступает в зону действия дефектоскопа, состоящего из оптического датчика и микропроцессорной управляющей системы. Дефектоскоп формирует программу раскроя брусков на заготовки, управляющую работой торцовочного станка. От торцовочного станка ТС 2 годные для дальнейшей обработки заготовки поступают на многопильный станок типа ЦД-22, где распускаются на дощечки. Вырезанные дефектные места бруска транспортером удаляются от места расположения линии для дальнейшей переработки или утилизации. Функциональная схема устройства автоматики представлена на рис. 17. Дефектоскоп состоит из оптического датчика (ОД), датчика перемещения объекта контроля (ДП), микропроцессорной управляющей системы (МПС), интерфейса связи МПС с исполнительным устройством (И), транспортно-фиксирующего устройства (ТУ), привода пилы (ПП). Оптический датчик «осматривает» брусок со всех четырех граней для выявления проекций

пороков и формирует сигнал о их наличии и характере. Привязка зоны контроля к длине бруска осуществляется при помощи датчика перемещения. Оба сигнала передаются в микропроцессорную систему, где по заданному алгоритму опре-

деляются и фиксируются координаты дефектов, а также геометрические параметры протяженных пороков древесины типа сучков и крени. По полученным данным дефектоскоп формирует программу раскроя, которая через интерфейс поступает на исполнительные устройства. Транспортно - фиксирующее устройство фиксирует брусок таким образом, чтобы координаты дефекта и местоположение пил находились друг против друга с необходимым упреждением для вырезания сучков вместе с сучковой зоной. В случае, если микропроцессорная система идентифицирует пороки древесины, которые делают весь брусок непригодным для производства карандашной дощечки, брусок удаляется с транспортера. Программа раскроя составляется с учетом необходимых длин для производства карандашей 185 и 145 см с приоритетом большого размера. Производительность линии -15 м3 заготовок в смену. Каждая автоматизированная линия освобождает трех рабочих от тяжелого ручного труда.

Одним из трудоемких процессов карандашного производства является сортировка белой карандашной дощечки с учетом биологических и технологических пороков. Для устранения узкого места карандашного производства разработана линия сортировки белой карандашной дощечки. На опытном заводе РОСМУЗПРОМА (г. Н.-Новгород) изготовлены для Томской карандашной фабрики три линии сортировки белой карандашной дощечки. Контроль качества исходного сырья в составе линии раскроя брусков является недостаточным, так как заготовка считается годной, если дефект занимает менее 1/3 площади поперечного сечения заготовки. Следовательно, после распила на многопильном станке ЦЦ-22, входящим в состав описанной выше линии, наряду с годной дощечкой присутствуют дощечки, содержащие различные пороки.

Как показали научные исследования, древесина небольшой толщины (10-15 мм) является прозрачной для оптического излучения в ближней ИК - области спектра. С использованием источников и приемников, работающих в ближней Ж - области и применением в качестве устройства обрабатывающего информацию микропроцессора, построено автоматическое сортирующее устройство, функциональная схема которого представлена на рис Л 8. В состав устройства входят дефектоскоп (Д),

& *

Fi £ J

3 ' ä •i • * i

Рис.19Линия сортировки белой карандашной дощечки,

состоящий из источника оптического излучения (ИО), приемника излучения (П), блока предварительной обработки информации (БПОИ), преобразующего аналоговую информацию приемника излучения в цифровой код, и микропроцессорная система (МПС). Датчик перемещения следит за движением дощечки. Дефектоскоп через интерфейс (И) связан с несколькими исполнительными устройствами (ИУ). Источники и приемники оптического излучения размещены таким образом, чтобы обеспечить прием информации как отраженного, так и прошедшего сигнала. Блок предварительной обработки информации по данным отраженного и прошедшего сигналов идентифицирует дефект и определяет его координаты. Преобразовав полученную оптическую информацию в цифровую, посылает ее в микропроцессорную систему, которая производит оценку сортности и выдает команды исполнительному устройству, сбрасывающему дощечку в один из бункеров. Количество бункеров соответствует количеству сортов, необходимых для производства и может доходить до нескольких десятков.Общий вид линии сортировки представлен на рис. 19.

В седьмой главе представлены результаты исследований по измерению влажности древесины. Влажность является одним из важнейших показателей качества продукции во многих отраслях народного хозяйства. Так, например, в карандашном производстве необходимо постоянно производить измерение влажности карандашных дощечек, стержневой массы, как в лабораторных условиях, так и непосредственно в технологических потоках изготовления карандашей и стержней. Карандашное производство использует материаты и технологии, требующие специальных исследований по применению методов измерения влажности. Автором диссертации проведены исследования по измерению влажности применительно к задачам нераз-рушающего контроля лесоматериалов. Основное внимание обращено на методы измерения, не нашедшие отражения в литературе. В частности достаточно подробно рассмотрена возможность использования бета и гамма излучений для измерения влажности древесины. Теоретические и экспериментальные исследования по применению бета - излучения показывают, что бета-излучение применимо для измерения влажности пиленых лесоматериалов и изделий из древесины толщиной до пе-скольких миллиметров. Однако рекомендовать его для использования в поточном производстве еще рано.

Измерение влажности на основе использования гамма - излучения находит применение для определения влажности почв, водяного эквивалента снежного покрова, для определения величины испарения влаги почв и т.д. Измерение влажности древесины основано на различии в ослаблении гамма - излучения сухими и влажными образцами. Ослабление интенсивности при прохождении гамма - излучения через вещество описывается известным законом:

Древесину можно представить в виде двухкомпонентной смеси, состоящей из абсолютно сухой древесины и воды. Тогда имеем:

где - массовые коэффициенты ослабления гамма - излучения абсолютно

сухой древесины и воды,

- весовые содержания абсолютно сухой древесины и воды во влажной древесине.

Учитывая, что к, = Г, а К,+К0 =1, имеем = + Закон изменения интенсивности при прохождении излучения через образец древесины, имеющей влажность можно записать в виде: 1 = 1оехр{-к+С".-Л>М«гг}

Выразив отсюда в явном виде влажность, получим: IV = ■

1.Н

м«

Ьт Д/

где А/х = р1-р,г Согласно определению имеем: IV = = Р~Ро> где у -

Ур

объем образца (усушкой пренебрегаем). Тогда р = Таким образом, зная тол-

1 -IV

шину образца и плотность абсолютно сухой древесины, можно определить влажность образца. Чувствительность 8 однолучевого метода определяется как

л ; л -=1-Аиру,

Из приведенного соотношения видно, что чувствительность гамма-метода измерения влажности возрастает с увеличением интенсивности гамма- излучения и определяется энергией гамма-излучения. Различие массовых коэффициентов ослабления для абсолютно сухой древесины и воды наблюдается в области энергий ниже 0,03 Мэв и выше 5 Мэв. Следовательно, можно ставить вопрос об измерении влажности гамма-методом соответственно для малых и больших толщин. Большой практический интерес представляет измерение влажности объектов древесины, имеющих поверхностную плотность рх=25-150г/см2. В этом случае, особенно для больших поверхностных плоскостей, приходится ориентироваться только на область энергий выше 5 Мэв. Из-за непостоянства поверхностной плотности у контролируемых объектов необходимо одновременно с измерением плотности производить измерение толщины объекта контроля.

При проведении экспериментальных работ в качестве источника излучения использован ускоритель заряженных частиц-бетатрон (рис.23). Частота работы источника гамма-излучения 50-400 гц., длительность импульса 0,1-5 мке (рис 20). За время импульса бетатрон излучает 105-108 квантов. В этом случае разделение излучения по энергиям возможно только методом фильтрации излучения, путем пропу-

Запишем изменение интенсивности у - излучения для обоих участков спектра как!, =101 ехр{-^РхЛ '2 =1о2схр{-[и(12 +(и,2 -/¡.гУЬИ

где р,х - плотность и толщина объекта контроля, соответственно, //, - эффективный массовый коэффициент ослабления для гамма-излучения с энергией, лежащей в диапазоне, где преобладает комптон-эффект; - эффективные массовые коэффициенты ослабления для древесины и воды, соответственно, для энергии гамма-квантов остальной части спектра излучепия.

Таким образом, данный метод позволяет получить информацию о влажности объекта контроля независимо от его толщины и плотности. Толщину и плотность объекта контроля необходимо учесть только при выборе оптимальной энергии гамма-излучения и расчете погрешностей метода.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что гамма-метод измерения влажности имеет большую чувствительность и вполне пригоден для определения влажности древесины в диапазоне толщин от 1,25 до 2,5 м (рис24). Най-

денная зависимость качественно совпадает с теоретической. Различие объясняется, по-видимому, влиянием рассеянного излучения и свойствами детектора. При теоретических расчетах считалось, что в детекторе происходит полное поглощение гамма-излучения, что практически не имеет места.

По заданию института СвердНИИЛП (г. Екатеринбург) проведена работа по разработке установки измерения влажности экспортной древесины, груженной в железнодорожный вагон.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать вывод, что метод контроля влажности на основе использования бетатронного излучения может быть использован для автоматического бесконтактного и экспрессного измерения влажности древесины, например, штабеля пиломатериалов, древесины, груженной в ж.д. вагон и других больших объемов лесоматериалов при относительной погрешности измерений до 10% при толщине объекта контроля 1,5-3,0 метра.

В восьмой главе представлены внедренные приборы и оборудование. Анализ производства карандашной дощечки на карандашных фабриках показывает, что еще велики потери древесины на различных стадиях производства дощечек. Полезный выход дощечек, как правило, не превышает 10-22%. Это вызвано многими причинами. Сочетание высокой производительности оборудования и отсутствие эффективных методов контроля качества приводит к большим потерям годной продукции. Так, например, технология модификации древесины должна обеспечить оптимальную скорость пропитки древесины модификаторами и равномерность их распределения по древесине. Для целей экспресс - контроля модифицированной древесины разработан комплект приборов. Для контроля очиночных свойств карандашной дощечки (модифицированной и белой) и карандашей разработана и внедрена на Томской карандашной фабрике установка, позволяющая определять усилие резания древесины. Использование данной установки в лабораториях фабрики позволяет не только определять усилия строгания готовых к отправке

дощечек, но и проводить эксперименты по отработке и совершенствованию технологии изготовления карандашной дощечки. Для контроля концентрации парафина на фабриках применяют аналитический метод с извлечением парафина из сухих дощечек с помощью экстракции и последующего взвешивания. Вся процедура контроля состоит из 20 операций общей продолжительностью до 40 час. при полном разрушении контролируемого образца.

Для экспресс - анализа содержания парафина в карандашной дощечке разработан способ и прибор (КЭАСП-1) теплового извлечения парафина на фильтр с последующим взвешиванием. Контроль по данному способу осуществляется с помощью специального термопресса, аналитических весов (ВЛ-200Г) и микрокалькулятора. Термопресс состоит из верхней подвижной нагревательной плиты, нижней подвижной плиты (столика), электромагнита, приводящего в движение нижний столик, терморегулятора и реле времени, задающих режим контроля. Внутри верхней плиты установлен датчик температуры и нагревательный элемент. На передней панели размещены широкодиапазонный переключатель времени . Прибор работает автома-

тически. После окончания заданного времени выдержки, реле отключает электромагнит, последний размыкает защелку, в результате чего крышка освобождается и контролируемое изделие снимается с нижней плиты пресса. Экспресс-контроль модифицированной древесины с помощью комплекса аппаратуры КАЭСП-1 позволяет оценить качество пропитки древесины еще на промежуточной стадии ее обработки, и, в случае необходимости, быстро произвести корректировку технологического процесса пропитки, что в условиях Томской карандашной фабрики позволяет на несколько процентов снизить брак готовой продукции. Применение прибора значительно упрощает процедуру контроля содержания парафина в карандашных дощечках, уменьшает трудозатраты и в десятки раз ускоряет его процесс. При этом может быть осуществлен как входной, так и выходной контроль качества пропитки каждой партии. Комплекс КЭАСП-1 включен в РСТ на карандашную дощечку в качестве измерительного комплекса.

Ввиду специфики производства на Томской карандашной фабрике используется в основном один вид сырья - кедр Сибирский, отличающийся от других пород деревьев нашего региона своей мягкостью, мелкослойностью и малым содержанием смол. Главным промежуточным продуктом производства карандашей является карандашная дощечка с номинальными размерами 184x72x5 мм. Высокие требования к качеству древесины в брусках для изготовления карандашной дощечки предопределяют потребление больших объемов сырья в виде круглого леса . Следует отметить, что стремление увеличить товарную продукцию в виде карандашной дощечки дает выход кусковых отходов лесопиления, малопригодных по своим размерам для их переработки в строительно-хозяйственные товары бытового назначения. Выполненные на предприятии работы по рациональному раскрою древесины позволяют сегодня довести выход карандашной дощечки из доброкачественного сырья в среднем до 22%, что подтверждается анализом ежемесячного баланса использования круглого лесоматериала. В зависимости от качества круглого леса выход карандашной дощечки претерпевает изменения, как правило значительные, в сторону его уменьшения и, соответственно, увеличения древесных отходов.

При средней загрузке лесопильного оборудования количество кусковых отходов в сутки достигает 27-гЗО м3 и опилочной массы в объеме до 20 м3. В настоящее время самое большое использование отходов основного производства находят в качестве топлива для котельной, обеспечивающей нужды предприятия в теплоснабжении, и получения технологического пара. Практически, в связи со снижением в настоящее время объемов основного производства, котельная в отопительный период поглощает все отходы, в то же время в период, когда подача тепла в производственные и другие помещения предприятия прекращается, происходит резкое возрастание древесных отходов, что заставляет искать другие пути их утилизации.

Наиболее труднореализуемую часть отходов карандашного производства представляют мягкие отходы - опилки. Прямое их сжигание для получения технологического тепла малоэффективно и хотя доля их значительна в общем объеме лесопере-работки предприятия, однако недостаточна для загрузки технологической линии по прессованию древесного пластика в качестве облицовочного и строительного мате-

риала. Поэтому наиболее рентабельно для предприятия было бы внедрение экстру-дерной технологии производства строительных материалов в виде погонажных изделий: плинтусов, заготовок для оконных блоков, облицовочных реек, в том числе и карандашной дощечки. Преимуществом экструдерной технологии является использование одного и того же оборудования для производства различных строительных профилей. При этом можно широко варьировать как составами прессматериалов, так и режимами экструзии по температуре и давлению в зависимости от требований к изготовляемому изделию и его назначения. Сменным элементом в этой технологии является выходная головка заданного профиля. В этой технологии изделие может быть получено на основе предварительно выделенных собственных связующих древесины - лигнина и полисахаридов, а также на основе любых других дополнительных связующих как, например, синтетических и термореактивных смол, полиэтиленовых и полистирольных добавок. Причем последние могут быть изготовлены путем переработки упаковочной и укрывной пленки, а также тарных и других изделий из этих материалов.

Другим, по мнению автора диссертации, перспективным способом получения карандашной дощечки является путь измельчения древесины (а также использование опилок) и прессование полученной массы. При реализации данного способа необходимо найти составы прессуемой массы, которые бы обеспечивали требуемые очи-ночные свойства оболочки карандаша. При этом оболочка карандаша может быть изготовлена на имеющемся на фабрике оборудовании. При реализации указанных выше способов имеется возможность значительно уменьшить объемы используемого древесного сырья при том же объеме производства.

Проведенные экспериментальные исследования по изготовлению карандашей, где в качестве оболочки используется наполнитель из измельченной древесины со специальными связующими и без них на специально изготовленном экспериментальном оборудовании показали, что изготовленные карандаши имеют очиночные характеристики, близкие к характеристикам карандашей в деревянной оболочке.

Из проведенных исследований, а также имеющегося отечественного и зарубежного опыта, следует, что на оборудовании, выпускаемом в России, можно формировать автоматические линии по изготовлению карандашей с использование*м напол-пителей из измельченной древесины и связующих на основе полиэтилена, полистирола и некоторых других материалов.

Универсальный измеритель-регулятор температуры РТУ-1 предназначен для автоматизации процесса поддержания заданного температурного режима в различных технологических процессах, может быть использован для измерения и регулирования температуры твердых тел, жидких, газообразных и сыпучих материалов. Универсальность конструкции прибора позволяет использовать его с различными типами датчиков температуры - полупроводниковыми диодами для работы в диапазоне температур -55...+150°С, термопарами 0...700°С.

Прибор осуществляет цифровую индикацию текущего значения температуры и световую индикацию включения нагрузки. Основная погрешность измерения температуры ±1 С. Терморегулятор РТУ-1 осуществляет двухпозиционное регулирова-

ние. Перестраиваемая зона нечувствительности (возврата) 2...10°С. Регулятор коммутирует цепь переменного тока 50... 1000 Гц с напряжением 6...200 В и током 0,05 А. Разработанные регуляторы типа РТУ внедрены на Томской, Славянской карандашных фабриках, на Томском заводе резиновой обуви, на одном из Тульских оборонных заводов в термопластавтоматах, в экструдерах Рубцовского металлозавода и экструдерах Поспелихинского кабельного завода.

На Томской карандашной фабрике РТУ-1 используется в линиях окраски карандашей, компрессорной станции, а также в экспериментальных установках получения полимерных карандашных дощечек.

Терморегулятор РТУ-8 предназначен для автоматизации процесса поддержания заданного температурного режима восьми зон контроля в составе технологического контрольно-измерительного оборудования потребителя. Терморегулятор РТУ-8 внедрен в качестве устройства управления экструдера 07ЭРК-1 Томской карандашной фабрики, используется в научных исследованиях Томского педагогического университета, а также поставлялся на Рубцовский металлозавод в качестве устройств управления экструдера 07ЭРК-1.

Система приборов программного управления процессом сушки цветных карацаашных стержней предназначена для автоматического управления технологическим процессом_сушки цветных карандашных стержней путем подачи управляющих сигналов на исполнительные органы (электронагреватели, электродвигатели) в заданные программой моменты времени. Система обеспечивает измерение температуры внутри сушильной камеры 273-373°К с погрешностью ±2°К, включение или выключение нагрева соответственно при уменьшении и превышении температуры в камере относительно заданной, регулирование периода переключения скоростей двухскоростного двигателя вращения барабанов в пределах 5-60 сек с шагом 10 сек, регулирование максимального времени вентиляции 1-10 мин с шагом 1 мин, регулирование времени процесса сушки от 10 до 25 час с шагом 10 мин, автоматическое включение охлаждения по окончанию заданного времени сушки, обеспечивает запоминание промежуточной информации при внезапном отключении электроэнергии. Система внедрена на Томской карандашной фабрике. Внедрение системы позволило ликвидировать брак при сушке цветных стержней, существенно расширить функциональные возможности системы управления, сократить время сушки с 23 до 18 час. Экономический эффект внедрения 30 систем составляет около миллиона рублей (в ценах 1970 г.) за счет экономии импортных закупок, экономии электроэнергии и освобождения обслуживающего персонала.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1 .На основании теоретических и экспериментальных исследований, а также лабораторных и натурпых испытаний проведена и доказана реальная возможность применения принципиально новых технологий раскроя круглых и пиленых лесоматериалов на лесопромышленных предприятиях без крупных дополнительных капиталовложений на строи гельство линий разделки и переработки древесины.

2. Разработаны приборы и методы контроля круглых лесоматериалов, определены оптимальные параметры аппаратуры, разработаны программы и алгоритмы работы оборудования.

3.Разработаны приборы и методы и оборудование контроля пиленых лесоматериалов, программы и алгоритмы работы аборудования.

4. Разработаны конструкции детекторов, электронное оборудование контроля круглых и пиленых лесоматериалов, методики расчета характеристик источников и детекторов, проведены испытания

5.На основе испытаний источников, детекторов, измерительной аппаратуры и устройств автоматического управления, разработаны и переданы в серийное производство проекты автоматических линий разделки и сортировки древесных заготовок с использованием микропроцессорной техники.

6.Разработаны приборы контроля технологических процессов карандашного производства, позволяющих проводить коррекцию хода техноло1 ических процессов, влиять на качество выпускаемой продукции (приборы контроля содержания парафина в карандашной дощечке, твердости карандашных стержней, очиночиых свойств карандашных дощечек и карандашей).

7.Разработана и изготовлена серия приборов автоматического управления технологическим процессом сушки цветных карандашных стержней, обеспечившая бездефектный ход процесса сушки. Экономический эффект от внедрения приборов составил около миллиона рублей (в ценах 1988г).

8. Разработана и изготовлена серия приборов измерения и регулирования температуры, внедренная в цехах Томской карандашной фабрики, Славянской карандашной фабрики (Украина), Рубцовском металлозаводе, Поспелихинском кабельном заводе (Алтайский край) и других предприятиях.

9.Проведены эксперименты и изготовлены карандашные дощечки и карандаши на основе наполнителя (древесная мука из древесины любой породы) и полимерных связующих, имеющие эксплуатационные показатели, близкие к показателям карандашной дощечки и карандашам из древесины кедра.

Высокий научно-технический уровень разработок подтверждается отзывами заказчиков. Исследования охватывают комплекс проблем разработки и внедрения приборов и методов неразрушающего контроля и управления технологическими процессами деревообрабатывающих производств. Основные разработки защищены авторскими свидетельствами. Полученные результаты научных исследований и опытно-конструкторских разработок положены в основу для совместных российско-китайских разработок в области контроля круглых лесоматериалов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы автора:

1. Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины. Монография // М., Лесная промыш-лен- ность. -1987.- 120 стр.

2. А.С. № 298878 СССР. Способ обнаружения гнили в круглом лесе // Кармадонов АЯ-Опубл. в БИ №11.-1971.

3. Кармадонов А.Н., Грудинин ВА, Исаева Л.Н., Литовченко Ю.И. Экспериментальные исследования выявляемое™ пороков и дефектов в хлыстах // Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР, Красноярск. -1971.- С.153-162.

4. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Василенко В.Е. Обнаружение пороков с использованием радиации //Деревообрабатывающая промышленность. 1967.-№ 2.-С.10-13.

5. Кармадонов А.Н., Щетинин Ю.И. Применение радиоизотопов для обнаружения дефектов в круглом лесе // Радиационная дефектоскопия. Труды ЦНИИТЭИ приборостроения, М. -1970.- С.56-61.

6. Кармадонов А.Н., Грудинин В А О выборе метода контроля качества древесины // Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР, Красноярск. -1969.- С.20-27.

7. Кармадонов А.Н., Исаева Л.Н., Щетинин Ю.И. Исследование распределения влажности в стволах растущих деревьев гамма методом // ИВУЗ. Лесной жур-нал.1983.-№3.-С.78-81.

8. Кармадонов А.Н., Ермолин В.Н., Литовчинко Ю.И. Выбор и обоснование геометрических параметров радиационного метода контроля качества // Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР, Красноярск. -1971.- С.163-169.

9. Кармадонов А.Н., Ермолин М.З., Кирьянов М.З., Чудинов В.С. К вопросу об использовании физических методов для измерения влажности древесины // Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР, Красноярск. -1971.- С.42-49.

10. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Пахомов Г.В., Литовченко Ю.И. Опытная дефектоскопическая установка для контроля качества круглой древесины в технологическом потоке // М. Надежность и качество.-1972.-№ 9.- С.23-27.

11. Кармадонов А.Н., Онтикова Н.М., Поздняков СВ. Оптический метод дефектоскопии пиленых лесоматериалов // ИВУЗ. Лесной журнал.-1988.-№1. - С.71-73.

12. Кармадонов А.Н., Ермолин В.Н., Киселев А.Н.,. Радиационный метод контроля влажности больших объемов // Сборник Изотопные приборы в народном хозяйстве. М.-1971.-С.28-29.

13. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Литовченко Ю.И.. Использование радиационного метода для контроля древесных хлыстов в условиях поточного производства // В сборнике Изотопные приборы в народном хозяйстве. М.- 1971.- С. 27-28.

14. Кармадонов А.Н., Киселев АН., Литовченко Ю.И. Перспективы применения средств неразрушающего контроля при раскрое круглых лесоматериалов // ИВУЗ. Лесной журнал.- 1972_№4.-С.132-133.

15. А.С. № 176117 СССР. Гамма дефектоскоп // Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Недавний О.И.-Опубл. в БИ № 15.-1965.

16. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Горбунов В.И. Nondestructive testing on vari-ousstages ofWoods treatmen // The Nondestructive Testing. Warzawa, June.-1973. С 5861.

17. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И. Радиометрический гамма -дефектоскоп для обнаружения гнилей в хлыстах в технологическом потоке // ИВУЗ. Лесной журнал.-1975. № 5.- С. 68-73.

18. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Киселев А.Н.. Geometrische Parameter bei der Rundholzprufung mit radioaktiven Strahien // Leipzig, Holztechnologie, 15. Jahrgang.-Helf2.-1974,- С 104-106.

19. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И. Средства автоматики и электроники на контрольных операциях //Лесная промышленность.-1973- № 6- С.23-24.

20. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И., Исаева Л.Н. Гамма - дефектоскоп в технологическом потоке разделки хлыстов // В сб.: Комплексное использование древесины, Красноярск.-1973.- С.24-29.

21.Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И.. Геометрия котроля качества круглого леса // Drezden, Holztechnologie.- 1973.- № 6.- С.52-56.

22. А.С. № 911971 СССР. Электронный плотномер // Кармадонов А.Н.,Сорокин В.Б., Кондратов А.А.-1981.

23.Кармадонов А.Н., Андреев О.В., Ягушкин Н.И. Стабилизатор тока // Приборы и техника эксперимента.-1981.- С. 144-145.

24. А.С.№ 856371 СССР. Устройство управления элсктроппым пучком // Кармадонов А.Н., Лисин ВА -1979.

25. А.С. № 1328199 СССР. Способ определения содержания парафина в карандашных дощечках // Кармадонов А.Н., Онтикова Н.М.-1985.

26. А.С. № 4931925/15 СССР. Способ определения дефектов в пиленых древесных материалах // Кармадопов А.Н., Поздняков СВ.- Опубл. в БИ № 5.-1993.

27. Кармадонов А.Н., Онтикова Н.М. Доклад на 11th International Simposium on Nondestructive testing ofWood // September, 9-11, Madison, Wisconsin, USA.-1998.

28.Кармадонов Л.Н. Егоренко ЮА. Перспективы использования древесных отходов в промышленности и с/х // Труды Томского сельскохозяйственного института.-Томск.-2001.-с.25О-255.

29.Кармадонов А.Н. Перспективы применения методов и средств контроля круглых и пиленых лесоматериалов // Труды томского сельскохозяйственного института. Томск. - 2001.-c.260 - 2 70._

30. Кармадонов А.Н., [Егоренко ЮА[ Возможности и переспективы использования древесных отходов в промышленности и сельском хозяйстве // Ползуновский аль-манах.-Барнаул,- 2004.- С56-66.

31. Кармадонов А.Н. Перспективы применения методов и средств контроля круглых и пиленых лесоматериалов // Ползуновский альманах.-Барпаул.- 2004.- С 67- 79.

»21361

РНБ Русский фонд

2005-4 18170

ВВЕНИЕ.

Глава 1. КОНТРОЛЬ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.

1.1. Характеристика древесного ствола как объекта контроля.

1.2. Характеристика основных сортообразующих пороков круглых лесоматериалов.

1.3. Анализ методов контроля круглых лесоматериалов.

1.3.1. Механические методы.

1.3.2. Ультразвуковые, акустические и электромагнитные методы.

1.3.3. Радиационный метод.

1.4. Физические основы радиационного метода контроля качества древесины.

1.5. Экспериментальные исследования выявляемости пороков древесины.

Выводы.

Глава 2. АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РАСКРОЯ ДРЕВЕСНОГО СТВОЛА.

2.1. Математическая модель древесного ствола.

2.2. Дискретный метод определения образующей древесного ствола.

2.3. Выбор и обоснование метода автоматического контроля качества древесных стволов.

2.4. Выбор и обоснование геометрии контроля.

2.5. Выбор и обоснование источника излучения.

2.6. Оценка точности измерения диаметра.

2.7. Оценка чувствительности метода.

2.7.1. Оценка влияния факторов, влияющих на чувствительность метода.

2.8. Оценка производительности радиометрического метода.

2.9. Вычисление объема круглых лесоматериалов.

Выводы.

Глава 3. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ КОНТРОЛЯ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.

3.1. Установка комплексного определения параметров и качества круглого леса.

3.2. Портативный гамма-дефектоскоп.

3.3. Гамма-дефектоскоп автоматического обнаружения пороков древесины в технологическом потоке.

3.4. Производственные испытания гамма-дефектоскопа.

3.5. Оценка экономической эффективности систем гамма-дефектоскопии в технологическом потоке.

Глава 4. КОНТРОЛЬ ПИЛЕНЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.

4.1. Люминесцентный метод.

4.2. Ионизационный метод.

4.3. Бета-метод.

4.3.1. Просвечивание широким пучком моноэнергетических электронов.

4.3.2. Просвечивание узким пучком моноэнергетических электронов.

4.3.3. Использование изотопных источников для контроля пиленых лесоматериалов.

4.4. Оптический метод.

Глава 5. ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ПИЛЕНЫХ

ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.

5.1. Экспериментальные исследования.

5.2. Геометрия контроля пиломатериалов.

5.3. Источники и детекторы оптического метода контроля.

5.4. Перспективы применения оптического метода в деревообрабатывающей промышленности.

Глава 6. ОБОРУДОВАНИЕ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПИЛЕНЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ.

6.1. Автоматизированная линия раскроя пиломатериалов на заготовки.

6.2. Автоматическая линия сортировки карандашной дощечки.

Глава 7. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ.

7.1. Определение влажности древесины с помощью бета-излучения

7.2. Метод измерения влажности гамма-методом.

• 7.3. Экспериментальные исследования.

7.4. Нейтронный метод измерения влажности древесины.

Выводы.

Глава 8. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, ВНЕДРЕННЫЕ В ПРОИЗВОДСТВО.

8.1. Аппаратура контроля техпроцессов карандашного производства.

8.2. Пути совершенствования технологии изготовления карандашной дощечки и карандашей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Актуальность работы. Повышение эффективности производства, качества и конкурентоспособности продукции, уменьшение отходов основного производства является одной из главных задач, которую необходимо реализовать в народном хозяйстве страны на современном этапе.

Применительно к лесопромышленным предприятиям следование этой стратегии немыслимо без внедрения приборов контроля, современного оборудования, средств автоматики и вычислительной техники, позволяющих объективно оценивать качество выпускаемой продукции и на этой основе оперативно управлять технологическими процессами.

В современных условиях, когда запасы древесины в стране истощаются, промышленные заготовки переносятся в труднодоступные районы страны, а себестоимость кубометра древесины увеличивается с каждым годом, исключительно большое значение приобретает рациональное (по возможности полное) использование лесных ресурсов.

Древесина, как первичное сырье, имеет ряд пороков, в той или иной степени снижающих качество выпускаемой продукции. В то же время производительность современных линий по разделке хлыстов такова, что оператор практически не может оперативно вносить коррективы в процесс разделки древесины с учетом ее качества. Внедрение современных высокопроизводительных линий, снабженных аппаратурой, позволяющей обнаруживать пороки древесины и управлять процессом раскроя древесных стволов, позволяет существенно повысить качество продукции из древесины, увеличить полезный выход, интенсифицировать производство.

Использование приборов контроля качества при разделке пиленых лесоматериалов также имеет принципиальное значение для отрасли не только с точки зрения увеличения полезного выхода продукции, но и сокращения ручного труда, интенсификации производства.

Научно-исследовательские работы по теме диссертационных исследований связаны с выполнением Постановления Совета Министров СССР № 900 от 27 октября 1968 года, Постановления Государственного Комитета СССР по науке и технике № 410 от 26 октября 1970 года (задание 034028), целевой комплексной программы «Механизация и автоматизация, совершенствование технологии производства карандашей», утвержденной приказом Министра местной промышленности РСФСР № 45 от 15 февраля 1983 года, Постановления Совета Министров РСФСР № 530 от 22 ноября 1985 года (проблема 2.67.87.27. 01.), целевой региональной комплексной научно-технической программы МИНВУЗа РСФСР «Автоматизация-90» и посвящены решению актуальных задач по научному обоснованию, разработке и внедрению оборудования, приборов контроля основных технологических процессов раскроя древесных стволов и пиленых лесоматериалов, утилизации отходов основного производства, и направлены, в конечном счете, на снижение затрат сырья при выпуске продукции из древесины.

Цель работы - разработка и внедрение оборудования, приборов и методов контроля технологических процессов деревообрабатывающих производств, позволяющих достигнуть более высокой производительности труда, улучшения качества выпускаемой продукции, утилизации отходов основного производства.

Основные задачи диссертационной рабоы.

1.Произвести обобщение мирового опыта по контролю качества лесоматериалов, изучить радиометрические, оптические, диэлектрические, электрические и другие свойства древесины для использования их при проектировании систем автоматического контроля.

2. Создать приборы контроля технологических процессов на различных стадиях переработки древесины; изготовить оборудование, полуавтоматические и автоматические линии переработки древесины, оснащенные средствами автоматики и приборами контроля качества.

3.Создать комплекс приборов и оборудование промежуточного контроля технологических процессов на разных стадиях производства.

4.Провести экспериментальные исследования по утилизации отходов основного производства, создать приборы контроля и оборудование для утилизации отходов основного производства.

Объектом исследования является качество продукции из древесины и технологические процессы на различных участках производства.

Предметом исследования является методы и средства контроля качества лесоматериалов и технологических процессов производства изделий из древесины, изыскание способов утилизации отходов основного производства.

Методы исследований. В работе использованы натурные исследования, статистические методы обработки экспериментальных данных, инженерные методы расчета основных параметров приборов, выбор оптимальных параметров основных технологических процессов. Научная новизна. Научная новизна работы характеризуется получением следующих новых научных результатов:

• впервые проведены комплексные исследования характеристик древесных стволов и пиленых лесоматериалов как объектов автоматического контроля качества; установленные закономерности положены в основу разработки приборов и методов определения качества и размерных характеристик лесоматериалов в технологических потоках;

• разработаны математические модели древесных стволов и пиленых лесоматериалов, алгоритмы управления обработкой информации с учетом размерно-качественных характеристик объекта контроля, обеспечивающих наибольший выход деловой продукции; созданы научные основы проектирования систем контроля качества и автоматического управления линиями разделки круглых и пиленых лесоматериалов как на конечных, так и на промежуточных стадиях изготовления продукции, защищенные авторскими свидетельствами; разработаны научные основы проектирования приборов контроля технологических процессов производства круглых и пиленых лесоматериалов, как на конечных, так и промежуточных стадиях изготовления продукции; впервые разработаны методы и приборы обнаружения пороков и дефектов в круглых и пиленых лесоматериалах, защищенные авторскими свидетельства; на основе теоретических и экспериментальных исследований созданы и использованы в научных, учебных и промышленных разработках многофункциональные приборы и оборудование различного назначения - аппаратура измерения параметров круглых и пиленых лесоматериалов, измерители и регуляторы температуры, система программного управления технологическим процессом сушки цветных карандашных стержней, портативный дефектоскоп определения качества древесных стволов заповедных лесов, автоматические линии раскроя заготовок и сортировки дощечек, приборы определения параметров карандашных дощечек и карандашей.

Практическая ценность работы. В результате проведенного комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ созданы приборы, встроенные в автоматические и полуавтоматические линии, разработан, изготовлен и внедрен комплекс измерительных приборов управления технологическими процессами.

• Разработаны и изготовлены приборы и оборудование обнаружения пороков в круглых лесоматериалах. Испытание оборудования произведено в ЛПХ объединения ТОМЛЕСПРОМ.

• Созданы приборы и оборудование обнаружения пороков в пиленых лесоматериалах.

• Разработана и передана в производство рабочая документация полуавтоматической линии изготовления карандашных заготовок с использованием приборов контроля и средств микропроцессорной техники. На Хотьковском экспериментальном заводе (Московская область) для Томской карандашной фабрики изготовлена малая серия полуавтоматических линий.

• Разработана и передана в производство рабочая документация линии автоматической сортировки карандашных дощечек с использованием приборов контроля качества и средств микропроцессорной техники. На Нижегородском заводе Росмузпрома изготовлена для Томской карандашной фабрики малая серия автоматических линий сортировки карандашных дощечек.

• Разработана, изготовлена и внедрена на Томской карандашной фабрике система автоматического управления процессом сушки цветных карандашных стержней на базе современных средств микроэлектроники, обеспечивающая высокий уровень выхода продукции, экономию электроэнергии, освобождение рабочих, давшая экономический эффект около миллиона рублей (в ценах 1985 г.)

• Разработана и внедрена на Томской и Славянской карандашных фабриках, система автоматического измерения и регулирования температуры технологических процессов ряда производств.

• Разработана система автоматического управления технологическим процессом промышленного экструдера. Освоен промышленный выпуск автоматических систем управления экструдера 07-ЭРК-1 Рубцовского металлозавода.

Разработана и внедрена на Томской и Славянской (Украина) карандашных фабриках система приборов автоматического измерения и регулирования температуры технологических процессов ряда производств.

Разработан, изготовлен для Томской карандашной фабрики комплекс оборудования промежуточного контроля качества изготовления карандашных дощечек и карандашей (прибор определения твердости карандашных стержней, прибор определения содержания парафина в карандашной дощечке и прибор определения очиночных свойств дощечки и карандашей и другие приборы).

Разработано и изготовлено экспериментальное оборудование утилизации отходов основного производства с целью получения из них товаров народного потребления (ТНП).

Разработана рецептура, получены экспериментальные образцы карандашной дощечки и карандашей на полимерной основе с древесным наполнителем, что дало возможность приступить к работам по поиску материалов для изготовления карандашной дощечки и плитных материалов на композиционной основе.

Результаты выполненных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ использовались в головном научно-исследовательском и проектном институте РОСНИИМЕСТПРОМ (г.Нижний Новгород) и СКБ «СПЕЦСТАНОК» (г.Москва) при проектировании нового оборудования для предприятий местной и легкой промышленности.

Проведены совместные проектные и опытно-конструкторские работы на основе международного договора между Лесным Департаментом провинции Гирин (КНР) и Томским политехническим университетом по разработке оборудования для автоматической линии оптимального раскроя древесных стволов с применением приборов и методов не-разрушающего контроля качества древесины и средств автоматического управления технологическим процессом. • Получен значительный экономический эффект от внедрения разработок на Томской карандашной фабрике за счет сокращения экспортных закупок, увеличения полезного выхода, уменьшения затрат на приобретение сырья, совершенствования технологии, сокращения численности работающих.

Материалы исследований также использовались в учебном процессе Томского политехнического университета, Томского педагогического университета, Томского сельскохозяйственного института, а также вошли в качестве разделов в учебниках для вузов и техникумов ряда авторов для лесотехнических специальностей (0639, 0901 А, 0902А).

Личный вклад автора. Постановка системных проблем оценки качества древесины, разработка теоретических и экспериментальных методов исследований, создание математических моделей, разработка алгоритмов оценки качества древесины в технологических потоках, оптимизация параметров измерительных устройств - выполнены автором лично.

Программы решения ряда задач и их прикладное использование были выполнены совместно с аспирантами и инженерами.

Практическое внедрение результатов исследований осуществлялось совместно с сотрудниками отдела № 9 НИИ ИН при ТПИ и отраслевой лаборатории «Механизация и автоматизация карандашного производства», а также сотрудниками отдела новой техники ООО «Томский карандаш».

Апробация работы. Результаты работы многократно докладывались в Комитете по науке и технике СМ СССР, Министерстве местной промышленности РСФСР, на конференциях в РФ и за рубежом, Лесном Департаменте провинции Гирин (г.Чан-Чунь, КНР), Гиринском университете (г.Чан-Чунь, КНР), Международном симпозиуме по контролю древесины в 1998 г. (США), Лесотехнической Академии (г.Санкт-Петербург), Московском лесотехническом институте, Научно-исследовательском институте местной промышленности (г.Нижний Новгород), ТУСУР (г.Томск), ТГАСУ (г.Томск), ТПУ (г.Томск) и других организациях.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации отражены в 110 печатных работах,включая научную монографию «Дефектоскопия древесины», из них 24 статьи в центральной печати, 6 авторских свидетельств, 4 статьи опубликованы за рубежом, сделано 15 докладов на конференциях разного уровня.

Автор защищает: организацию решения научно-технической проблемы контроля качества и раскроя древесных хлыстов и пиленых лесоматериалов с учетом качественных и размерных характеристик.

Приборы и методы контроля качества круглых лесоматериалов и их применение в системах автоматической оптимизации раскроя древесных стволов.

Приборы и методы контроля качества пиленых лесоматериалов и их применение в автоматических линиях раскроя и сортировки заготовок из древесины.

Приборы и методы контроля технологических процессов деревообрабатывающих производств на промежуточных и конечных стадиях производства.

Пути разработки оборудования утилизации отходов основного производства.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения, изложенных на 228 страницах.Содержит 63 ри

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основании теоретических и экспериментальных исследований, а также лабораторных и натурных испытаний проведена и доказана реальная возможность применения принципиально новых технологий раскроя круглых и пиленных лесоматериалов на лесопромышленных предприятиях без крупных дополнительных капиталовложений на строительство линий разделки и переработки древесины.

2. Разработаны приборы и методы контроля круглых лесоматериалов, определены оптимальные параметры аппаратуры, разработаны программы и алгоритмы работы оборудования.

3. Разработаны приборы, методы и оборудование контроля пиленых лесоматериалов, программы и алгоритмы работы оборудования.

4. Разработаны конструкции детекторов контроля круглых и пиленых лесоматериалов, методики расчета характеристик источников и детекторов, проведены испытания.

5. На основе испытаний источников, детекторов, измерительной аппаратуры и устройств автоматического управления разработаны и переданы в серийное производство проекты автоматических линий разделки и сортировки с использованием микропроцессорной техники.

6. Разработаны способы и аппаратура контроля технологических процессов карандашного производства, позволяющие проводить коррекцию хода технологических процессов, влиять на качество выпускаемой продукции (приборы контроля содержания парафина, твердости стержней, очиночных свойств карандашной дощечки и карандашей).

7. Разработана и передана в серийное производство аппаратура автоматического контроля и управления технологическими процессами карандашного производства, обеспечившая бездефектный ход основных технологических процессов карандашного производства (аппаратура автоматического управления процессом сушки цветных карандашных стержней, приборы измерений и регулирования температуры и др.).

8. Предложены и изготовлены карандашные дощечки и карандаши на основе наполнителя (мука из древесины любой породы) и полимерных связующих, имеющих эксплуатационные показатели, близкие к показателям карандашной дощечки и карандашам из древесины кедра. На основании проведенных исследований ведутся конструкторские разработки промышленных образцов оборудования для производства карандашей, имеющих оболочку из древесного наполнителя и полимерных связующих.

9. Высокий научно-технический уровень подтверждается отзывами заказчиков.

Исследования охватывают комплекс проблем разработки и внедрения аппаратуры неразрушающего контроля и управления технологическими процессами деревообрабатывающих производств. Основные разработки защищены авторскими свидетельствами. Полученные автором результаты научных исследований и опытно-конструкторских разработок положены в основу для совместных русско-китайских разработок в области контроля круглых лесоматериалов.

1. Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины. М.: Лесная промышленность, 1987. — 120с.

2. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Лесная промышленность, 1982. -552с.

3. Кармадонов А.Н., Грудинин В.А., Исаева Л.Н., Литовченко Ю.И. Экспериментальные исследования выявляемости пороков и дефектов в хлыстах// Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР. -Красноярск, 1971. с.153-162.

4. А.С.№298878 СССР. Способ обнаружения гнили в круглом лесе. Кармадонов А.Н. Опубл. в БИ №11. - 1971.

5. Петровский B.C. Оптимальная раскряжевка лесоматериалов. М.: Лесная промышленность, 1989. - 288с.

6. Леонов Л.В. Технологические приборы и измерения в лесной промышленности. М.: Лесная промышленность, 1984. - 300с.

7. Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины и возможности ее применения в автоматизированных разделочных установках. М.: Гослесбумиздат, 1957.- 150с.

8. Maloy Т., Wilsey М. X-Raying //Frus-Amerikan Forests and Forest Life. -1930. Vol.36.-p.79-92.

9. Parrisch W. Detecting defects in wood by the attenuation of Gamma-Rays// Forest Science. 1962. - V.7.

10. Loos W.E. Application of the Gamma-Ray Backs Technique to the Inspection of Utility Poles// Forest Products Journal. 1961. - V.ll.-p.333-335.

11. Ласточкин П.В. Дефектоскопия древесины и возможности ее применения в автоматизированных разделочных установках. М.: Гослесбумиздат, 1962.

12. Веретенник Д.Г. Пути автоматизации определения пороков древесины гамма- и рентгенлучами. Киров: Волго-Вятское издательство, 1966.

13. Берсенев А.П. К вопросу применения рентгеновских лучей для исследования древесины// Известия ВУЗов. Лесной журнал. 1959. -6.

14. Лакатош Б.К. К вопросу определения абсолютной и относительной плотности древесины посредством гаммаскопии// Лесоинженерное дело. М., 1958.-№3.

15. Савкин М.М., Колесников И.Я., Коблик Ю.К. О возможности использования радиоактивных изотопов для обнаружения гнили в круглом лесе// Радиосвязь и высокочастотная телемеханика в горной промышленности», М.: Наука, 1964.

16. Лакатош Б.К. О применении радиоактивных изотопов для контроля качества древесины// Деревообрабатывающая промышленность. — М., 1967.-№6.

17. Поройков И.В., Минаев М.Н. Ослабление рентгеновских лучей древесиной// Научные труды МЛТИ. 1960. - вып.1.

18. Щетинин Ю.И. Исследование сцинтилляционного метода гамма-контроля древесины: Автореф. дис.канд. тех.наук. Новосибирск, 1968.

19. Матвеев-Мотин A.C., Алексеев И.А. Скрытые пороки древесины и методы их распознавания. М.: Гослесбумиздат, 1963.

20. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Василенко В.Е. Обнаружение пороков древесины с использованием радиации// Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР. Красноярск, 1971.- с.153-162.

21. Кармадонов А.Н., Щетинин Ю.И Применение изотопов для обнаружения дефектов в круглом лесе// Радиационная дефектоскопия. Труды ЦНИИТЭИ приборостроения. М., 1970. - с.56-61.

22. Кармадонов А.Н. и др. Разработка лабораторного образца дефектоскопа для контроля качества круглого лесаII Отчет НИИЭИ при ТПИ.- Томск, 1968.

23. Клемпнер К.С. и др. К вопросу о выборе радиоизотопных приборов с учетом аппаратурных погрешностей и статистических характеристик входного сигналаII Автометрия. М., 1965. - №2.

24. Кармадонов А.Н. и др. Исследование взаимосвязи сортности древесины с выходными сигналами дефектоскопа и выдача рекомендаций для разработки программного устройства// Отчет НИИЭИ при ТПИ. -Томск, 1973.

25. Кармадонов А.Н. и др. исследование и разработка методов и схем автоматического обнаружения и учета дефектов круглых лесоматериалов на лесных складах// Отчет №1 НИИЭИ при ТПИ, ИГД СО АН СССР, ИЛД СО АН СССР. Томск, 1966.

26. Кармадонов А.Н. и др. Исследование и разработка методов и схем автоматического обнаружения и учета дефектов круглых лесоматериалов на лесных складах// Отчет НИИЭИ при ТПИ и ИЛД СО АН СССР. Томск, 1968.

27. Кармадонов А.Н. и др. Исследование и разработка методов и схем автоматического обнаружения и учета дефектов круглых лесоматериалов на лесных складах// Отчет НИИЭИ при ТПИ и ИЛД СО АН СССР.-Томск, 1969.

28. Кармадонов А.Н. и др. Исследование и разработка методов и схем автоматического обнаружения и учета дефектов круглых лесоматериалов на лесных складах// Отчет НИИЭИ при ТПИ. Томск, 1979.

29. Кармадонов А.Н., Литовченко Ю.И„ Киселев А.Н. и др. Полуавтоматическая дефектоскопическая установка «Тайга 1 » для контроля качества круглого леса на поточных линиях нижних складов леспромхоза. — Томск: Изд-во ЦНТИ, 1971.

30. Кармадонов А.Н., Грудинин В.А., Исаева Л.Н. О выборе метода контроля качества древесины// Труды Института Леса и древесины СО АН СССР. Красноярск , 1969. - с.20-27.

31. Кармадонов А.Н., Исаева Л.И., Щетинин Ю.И. Исследование распределения влажности в стволах растущих деревьев гамма-методом// ИВУЗ, Лесной журнал. 1970. - №3. - с.78-81.

32. Кармадонов А.Н., Ермолин М.З., Чудинов B.C., Кирьянов М.З. К вопросу об использовании физических методов для измерения влажности древесины// Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР. Красноярск, 1971. - с.42-49.

33. Леонов Л.В. Разработка и исследование методов и средств автоматизации дефектоскопии хлыстов: Автореферат дис.канд. тех. наук. М.,МЛТИ, 1966.

34. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Пахомов Г.В., Литовченко Ю.И. Опытная дефектоскопическая установка для контроля качества круглой древесины в технологическом потоке// Надежность и качество. М.,1972. №9. -с.23-27.

35. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И. Перспективы применения средств неразрушающего контроля при раскрое круглых лесоматериалов// ИВУЗ. Лесной журнал. 1972. - №4. - с .132-133.

36. Кармадонов А.Н., Ермолин В.Н., Литовченко Ю.И. Выбор и обоснование геометрических параметров радиационного метода контроля качества// Труды Института Леса и Древесины СО АН СССР. -Красноярск, 1973. с. 163-169.

37. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Горбунов В.И. Nondestructive testing on variousstages of Woodstreatment//The Nondestructie Testing. Warsawa,1973. -№6.- p.58-61.

38. Кармадонов A.H., Киселев A.H., Литовченко Ю.И. Радиометрический гамма-дефектоскоп для обнаружения гнилей в хлыстах в технологическом потоке// ИВУЗ. Лесной журнал. 1975. - с.68-73.

39. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Киселев А.Н. Geometrische Parameter bei der Rundholzprufung mit radioaktiven Strahlen// Holztechnologie. -Leipzig, 1974. Heft 2. - p.104-106.

40. Кармадонов A.H., Чудинов Б.С., Литовченко Ю.И., Киселев А.Н. Средства автоматики и электроники на контрольных операциях// Лесная промышленность. М., 1973. - №6. - с.23-24.

41. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И., Исаева Л.Н. Гамма-дефектоскоп в технологическом потоке разделки хлыстов//Комплексное использование древесины. Красноярск, 1973. - с.24-29.

42. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Киселев А.Н.Э Литовченко Ю.И. Геометрия контроля качества круглого леса/ZHolztechnologie. Drezden, 1973.- №6. - с.52-56.

43. Кармадонов А.Н., Онтикова Н.М. Доклад на 11- th Internationa Simposium on Nondestructive testing of Wood. September, 9-11, 1998, Madison, Wisconsin, USA.

44. Кармадонов A.H., Онтикова H.M., Поздняков C.B. Оптический метод дефектоскопии пиленых лесоматериалов// ИВУЗ. Лесной журнал. -1988.- №1.- с.71-73.

45. Авторское свидетельство №4931925/15. Бюл.№5 от 07.02.93. Кармадонов А.Н., Поздняков С.В. Способ определения дефектов в пиленых лесоматериалах.

46. Авторское свидетельство №911971, 1981. Кармадонов А.Н., Сорокин В.Б., Кондратов А.А. Электронный плотномер.

47. Авторское свидетельство №856371, 1979. Кармадонов А.Н., Лисин В.А. Устройство управления электронным пучком.

48. Кармадонов А.Н., Андреев О.В., Ягушкин Н.И. Стабилизатор тока. — М.: Приборы и техника эксперимента, 1981. с.144-145.

49. Авторское свидетельство №176117, 1965. Кармадонов А.Н., Недавний О.И., Горбунов В.И. Гамма-дефектоскоп.

50. Кармадонов А.Н., Ермолин В.Н. Киселев. А.Н. Радиационный метод контроля влажности больших объемов// Изотопные приборы в народном хозяйстве. М., 1971. - с.28-29.

51. А.с.№1328199, 1985. Кармадонов А.Н., Онтикова Н.М. Способ определения содержания парафина в карандашных дощечках.

52. Кармадонов А.Н., Егоренко Ю.А., Вилипп Е.М., Беляев М.А. Производственные отходы древесины ООО «Томский карандаш» и перспективы их использования// Труды ТГАСУ. Томск, 2000. — с.58-61.

53. Кармадонов А.Н., Егоренко Ю.А. Возможности и перспективы использования древесных отходов в промышленности и сельском хозяйстве//Труды Томского сельскохозяйственного института. -Томск, 2001. с.250-255.

54. Кармадонов А.Н. Перспективы применения методов и средств контроля круглых и пиленых лесоматериалов// Труды Томского сельскохозяйственного института. Томск, 2001. - с.260-270.

55. Кармадонов А.Н., Егоренко Ю.А. Возможности и перспективыиспользования древесных отходов в промышленности и сельском хозяйстве// Ползуновский альманах. Барнаул, 2004. - с.56-66.

56. Кармадонов А.Н. Перспективы применения методов и средств контроля круглых и пиленых лесоматериалов// Ползуновский альманах. — Барнаул, 2004. с.67-79.

57. Кармадонов А.Н., Споров Ю.В. Системы управления автоматическими линиями деревообрабатывающих производств. М.: ЦБНТИ ММИ РФ, 1986.

58. Кармадонов А.Н., Пахомов Г.В., Литовченко Ю.И. Опытная дефектоскопическая установка для контроля качества круглой древесины в технологическом процессе// Стандарты и качество. М., 1972. - №9.

59. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Литовченко Ю.И. и др. Методы и средства радиационной дефектоскопии круглых лесоматериалов// Тезисы доклада на семинаре ВДНХ по методам и средствам радиоизотопной дефектоскопии, Москва, 1972.

60. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Глазычев В.А. Использование радиоизотопного метода для контроля древесных хлыстов в условиях поточного производства// Тезисы доклада на семинаре по изотопным приборам в народном хозяйстве, Москва, 1971.

61. Кармадонов А.Н. и др. Разработка комплексной автоматизированной системы оптимального раскроя древесных стволов. Этап исследования выявляемое™ сортообразующих пороков в свежесрубленной древесине// Отчет НИИЭИ при ТПИ. Томск, 1974.

62. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И. Разработка комплексной автоматизированной системы оптимального раскроя хлыстов// Отчет НИЭИ при ТПИ №Б212931. Томск, 1972.

63. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И., Мозылин A.B. Разработка опытного образца дефектоскопа круглого леса// Отчет НИИЭИ при ТПИ №71002855.- Томск, 1971.

64. Крмадонов А.Н., Киселев А.Н., Мозылин A.B. Результаты испытаний опытного образца гама-дефектоскопа круглых лесоматериалов «Тайга-1»// Отчет НИИЭИ при ТПИ №72018944. Томск, 1972.

65. Кармадонов А.Н., Киселев А.Н., Литовченко Ю.И. Разработка комплекса оборудования для контроля состояния древесины// Отчет НИИЭИ при ТПИ №Б212933.- Томск, 1972.

66. Кармадонов А.Н., Грудинин В.А., Солодовников A.A. Разработка конструкции и изготовление дефектоскопической установки// Отчет НИИЭИ при ТПИ,№Б212933. Томск, 1972.

67. Анучин Н.П., Раскряжевка хвойных деревьев. М.: Гослестехиздат, 1936.-38с.

68. Акхон Туналом. Исследование древесного ствола, составление объемных и сбеговых таблиц для насаждения красного дерева: Автореф. дис. канд. тех. наук. Воронеж, ВЛТИ, 1986.

69. Белоновский И.Г. Об исследовании формы древесного ствола// Лесной журнал. 1917. - №1.

70. Боровиков A.M. Сортировка пиломатериалов по качеству// Обзорная информация ВНИПИЭИ леспром. 1981. - вып.8.

71. Бугаев Ю.В., Петровский B.C. Оптимизация раскроя дубовых бревен на обрезные лесоматериалы// Технология и оборудование деревообрабатывающего производства. Л., ЛТА, - 1983. - вып. 12.

72. Бугаев Ю.В., Петровский B.C. Систематика моделей раскроя лесоматериалов в технологии переработки древесины// Технология и оборудование деревообрабатывающего производства. Л., ЛТА , 1986.- вып. 15. - с.1-3.

73. Бугаев Ю.В. Модели и алгоритмы математического обеспечения автоматизации проектирования многостадийного раскроя древесины: Автореф. дис. канд. тех. наук. Воронеж, ВПИ, 1986.

74. Бугаев Ю.В., Петровский B.C., Чибисов О.И. Методика экспериментального определения процентного выхода продукции лесопиления в промышленных условиях// ВНИПИЭИ леспром. — 1985. -№1489.

75. Бугаев Ю.В. Оптимизация раскроя круглых лесоматериалов при производстве паркета// ВНИПИЭИ леспром. 1985. - №1431.

76. Васильев В.Н. Математические модели образующей древесных пород// Лиственница. Красноярск, СибТИ, - 1977. - вып.5.

77. Васильев В.Н. Исследование и разработка средств автоматического учета хлыстов и бревен для АСУ ТП первичной обработки древесины на поперечных потоках: Автореф .дис. канд. тех. наук. Воронеж, ВЛТИ,-1979.

78. Вильке Г.А. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов лесопромышленных предприятий. М.: Гослесбумиздат, 1967. -№2.-с. 174.

79. Вильке Г. А. Методы дефектоскопии круглых лесоматериалов//До клады по теоретическим проблемам автоматизации, М.: НТО Леспрома , 1964.

80. Воевода Д.К. Китайник Л.М., Перельмутер Ю.П. Об оптимизационных кусочно-линейных моделях профиля хлыстов// Лесная промышленность. М., 1977,- №3.

81. Головачев A.C. Исследование формы древесных пород по относительным высотам: Автореф. дис. канд. тех. наук. Минск, БТИ, 1968.

82. Данг Зуй ШО. Максимизация выпуска балансов для целлюлозно-бумажного производства при первичной обработке древесины: Автореф. дис.канд. тех. наук. Воронеж, ВЛТИ, 1967.

83. Дворецкий И.Т. Исследование и разработка схемы и программного устройства раскряжевочной установки с поперечным перемещением хлыста: Автореф. дис.канд. тех. наук. М.,МЛТИ, 1967.

84. Дельгадо Х.М.Г. Улучшение выхода лесопродукции при раскряжевке хлыстов и распиловке бревен: Автореф. дис. .канд. тех. наук. -Воронеж, ВЛТИ, 1983.

85. Дорошенко В.А. Исследование и синтез телевизионного автомата измерения геометрических размеров круглого леса:

86. Автореф.дис.канд. тех. наук. Воронеж, ВЛТИ, 1979.

87. Ефремов М.С., Петровский B.C. Телевизионный измерительно-информационный комплекс// Лесная промышленность. М., 1986. — № 2.

88. Жильберт К. Математические и экономико-математические модели стволов сосны и дуба при проходных рубках// Рукопись дел ЦБНТИ лесхоз. 1983.-№8.

89. Замалеев В.К., Сарайкин В.Г., Паничев Т.П. Размерная характеристика хлыстов дальневосточных пород// Труды ЦНИИМЭ. Комплексная механизация лесозаготовок. М., Химки, 1985.

90. Калитневский P.E., Коноплева H.A., Дамагская В.Г. Алгоритм определения объемного выхода пиломатериалов при заданных поставах // Технология и оборудование деревообрабатывающего производства. Л., ЛТИ, 1980.

91. Крылов Г.В., Пятков В.Е. Об одном подходе к расчету выхода заготовок из обрезных пиломатериалов// Лесной журнал М., 1985. -№2.

92. Кузнецов В.В. Алгоритм моделирования процесса раскроя необрезных пиломатериалов// Технология и оборудование деревообрабатывающего производства. Л., ЛТИ, 1980.

93. Кунце М. Древоизмерение. М., 1878. - 170с.

94. Куроптеев П.В. Влияние пороков древесины на посортное распределение пиломатериалов// Научные труды ЦНИИМОД. 1984. -С.94.

95. Петровский B.C. Математические модели лиственных стволов, их точность и применение// Лиственница. Красноярск, 1968. - вып.З.-С.21.

96. Петровский B.C. Оптимизация раскроя хлыстов//Лесная промышленность. М., 1967. - №2.

97. Петровский B.C. Автоматическая оптимизация раскроя древесных стволов// Лесная промышленность. М., 1970. - 180с.

98. Петровский B.C. Исследование образующей древесных хлыстов// Лесное хозяйство М., 1964. - №9. - с. 10.

99. Петровский B.C. Вопросы теории раскроя древесных стволов// ИВ УЗ. Лесной журнал. 1963. - №3. - с. 11.

100. Петровский B.C. Исследование рационального и слепого раскроя хлыстов хвойных пород//Труды СибТИ, XXXII. Красноярск, 1962.-с.9.

101. Петровский B.C., Бугаев Ю.В., Буй Зинь, Сомова Г.И. Математическое моделирование процесса оптимального раскроя пилового сырья// ИВУЗ. Лесной журнал. 1982. - №6. - с.4.

102. Петровский B.C. Алгоритмизация раскряжевки хлыстов// Лесная промышленность. М., 1963. - №7. - с.7.

103. Петровский B.C. Построение системы автоматической оптимизации раскроя древесных стволов с целью применения ЦВМ для управления процессом разделки хлыстов// ИВУЗ. Лесной журнал. 1964. - №4 -с.28.

104. Петровский B.C. Экономика рационального и слепого раскроя древесных стволов// Труды ЦНМЭ- 1969. вып.60. - с. 16.

105. Петровский B.C. Вопросы теории синтеза алгоритма самопрограммирующих устройств раскроя древесных стволов// Труды• СибТИ. Красноярск, 1963. - вып.П. - с.З

106. Ю.Петровский B.C. Разработка вычислительных схем, алгоритмов решения задач оптимизации раскроя древесины на ЭВМ// Труды СибТИ. Красноярск , 1966. - вып.ХЫ. - с.24.

107. Пуговкин Ф.В., Степаков Г.А. Математические модели оптимизации раскроя хлыстов// ИВУЗ. Лесной журнал. 1968. - №6.

108. Розенблит М.С. О разработке имитационной модели формирования раскроя хлыстов и бревен// Научные труды МЛТИ. 1982. - вып. 140. -с.68.

109. Рыкунин С.Н. Математическая модель оптимизации раскроя пиломатериалов на заготовки// ИВУЗ. Лесной журнал, 1983. - №4. -с.25.

110. Соболев И.В. Прогнозирование посортных выходов пиломатериалов при расчете поставов на ЭВМ// Научные труды ЦНИИМОД. 1976. -с.12.

111. Степаков Г.А. Исследование и разработка программного управления раскроем хлыстов: Автореф. дис.канд. тех. наук. М., МЛТИ, 1969.

112. Степаков Г.А. Оптимизация производства круглых лесоматериалов// • Лесная промышленность. М., 1974. - 48с.

113. Степаков Г.А., Гончаренко H.A. Математические модели и алгоритмы оптимизации раскроя хлыстов на лесозаготовительных предприятиях// Сб. трудов КарНИИТП. 1969 - 33с.

114. Хренова В.П., Ефремов М.С. и др. Математические модели хлыстов для типовых АСУТП производства круглых лесоматериалов// Труды ВНИПИЭИлеспром.- 1980.

115. Хренова В.П. Совершенствование раскроя и измерения хлыстов в технологических поточных линиях с продольной подачей: Автореф. дис.канд. тех. наук. Воронеж, ВЛТИ, 1983.

116. Берлинер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и измерение влажности. -М.: Энергия, 1965.

117. Ермолин В.Н., Кармадонов А.Н., Кирьянов М.З., Чудинов Б.С. К вопросу об использовании физических методов для измерения влажноси древесины// Сборник трудов ИЛД СО АН СССР. -Красноярск, 1971. с.42-46.

118. Мелиумин Н.Е. Современные методы измерения влажности// Измерительная техника. — М., 1967. №5.

119. Шумиловский H.A., Мельтцер B.JI. Радиационные методы контроля состава сложных сред. М.: Энергия, 1964.

120. Лундин A.M., Михайлов Г.М. Определение влажности древесины методом ядерного магнитного резонанса//Труды СибТИ. — Красноярск, 1950. вып.24.125.3ащук И.В. Электроника и акустические методы испытания строительных материалов. М.: Высшая школа, 1989.

121. Векури В., Виртц К. Нейтронная физика. М.: Атомиздат, 1968.

122. Худсон Д. Статистика для физиков. М.: Новый мир, 1967.

123. Василенко В.Е., Исаева Л.Н., Кармадонов А.Н., Щетинин Ю.И. Исследование распределения влажности в стволах растущих деревьев гамма-методом// ИВУЗ. Лесной журнал. 1970. - №3.

124. Баженов В.А., Вихров В.Е. О влажности древесины в свежесрубленном состоянии// Труды ИЛД СО АН ССР. 1949. - т.4.

125. Исаева Л.Н. Особенности распределения влаги в различных частях древесины стволов кедра сибирского// Труды ИЛД СО АН СССР. — Красноярск, 1963. -T.XV.

126. Кармадонов А.Н., Горбунов В.И., Ермолин В.И. и др. Радиационный метод контроля влажности больших объемов лесоматериалов// Труды семинара по изотопам и изотопным приборам в народном хозяйстве. -М., Всесоюзное объединение «Изотоп», 1971.

127. Кармадонов А.Н., Вореводин Ю.М. Выбор, обоснование и оценка границ применения двухлучевого метода измерения влажности лесоматериалов// Отчет НИИЭИ при ТЛИ №Б188574. Томск, 1972.

128. Долацис Я.Л., Ильясов В.Г., Красников A.B. Воздействие РЖ-излучения на древесину. Рига: Зинатне, 1973. - 302с.

129. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред: Минск: Наука и техника, 1965 -591с.

130. Розенберг Г.В. Спектроскопия светорассеивающих сред. Минск: Издательство АН СССР, 1963.

131. Строков В.А., Кидкович A.A. Оптические методы и средства дефектоскопии. М.: ЦНИИТЭ приборостроения , 1978. - 40с.

132. Вечкасов И.А., Кручинин H.A. Приборы и методы анализа в ближней инфракрасной области. М.: Химия, 1977. - 280с.

133. Павлов A.B., Черников А.И. Приемники излучения автоматических опттико-электронных приборов. М.: Энергия, 1972. - 239с.

134. Грудини В.А., Кармадонов А.Н. и др. Портативный дефектоскоп для контроля круглых лесоматериалов. Томск: Издательство ЦНТИ, 1972.жг ?.'