Granskning av 3D-mätramen vid VIDA Alvesta AB Inspection of 3D-scanner at VIDA Alvesta AB

Transkript

1 Institutionen för teknik och design, TD Granskning av 3D-mätramen vid VIDA Alvesta AB Inspection of 3D-scanner at VIDA Alvesta AB Växjö Examensarbete nr: TD 087/2007 Kristoffer Lennartsson Fredrik Ottosson Avdelningen för skog & träteknik

2 Organisation/ Organization Författare/Author(s) Kristoffer Lennartsson VÄXJÖ UNIVERSITET Fredrik Ottosson Institutionen för teknik och design Växjö University School of Technology and Design Dokumenttyp/Type of document Handledare/tutor Examinator/examiner Examensarbete/ Diplomawork Göran Peterson Göran Peterson Titel och undertitel/title and subtitle Granskning av 3D-mätramen vid VIDA Alvesta AB / Inspection of 3D-scanner at VIDA Alvesta AB Sammanfattning (på svenska) I sågverksindustrin är marginalerna små och sågverk måste ha som ambition att få ut det optimala värdet ur varje enskild stock för att kunna konkurrera på den konkurrensutsatta marknaden. Problemet på VIDA Alvesta AB är att det inte existerar någon egentlig sortering innan stockarna kommer in i sågen och därmed sågas en relativt stor andel med rotänden först. Detta examensarbete behandlar om 3D-mätramen hos VIDA Alvesta AB och speciellt hur mätningarna skiljer sig beroende på vilken ände som kommer först in i såglinjen. Uppgiften har delats upp i två olika försök. Dels ett repeterbarhetstest för att se hur ofta 3D-mätramens mätning skiljer sig om den körs igenom femton gånger med topp- respektive rotänden först, dels en kontroll hur stor differensen blev mellan toppändekörning och rotändekörning vid analys av 78 stycken stockar, alla med slumpvis dimension. Dessa kördes igenom 3D-mätramen två gånger med vardera ände för att eventuella felaktigheter skulle kunna upptäckas. Resultatet som erhölls i båda undersökningarna visade att körning med roten först gav en mer precis mätning än körning med toppänden först. I repeterbarhetsförsöket skiljde sig två av de femton körningarna ifrån det optimala vid rotändekörning mot fyra av femton vid toppändekörning. I det andra försöket analyserades hur ofta 3D-mätramen gav samma postningsförslag mellan de två körningarna med samma ände först och här uppvisades att rotändekörningen fick samma värdeutbyte vid 31 av de 78 fallen medan toppändekörningen fick samma värdeutbyte vid 21 av de 78 fallen. Nyckelord: 3D-mätram, kurvsågning, Abstract (in English) The margins is small in the sawmill industry and sawmills must have the ambition to get optimal value from every single log to be able to compete on the market. At VIDA Alvesta AB their problem is that they don t have any sorting before the sawing. Therefore a huge amount of the timber is sawed with the root end towards the saw. This diplomawork treats the 3Dscanner at VIDA Alvesta AB, especially how the measures differs depending on which end of the timber that comes first into the saw. The task has been split up in two. The first was a test where one log was used and the final result was how well it was measured by the 3D-scanner. To make the result reliable, the log was measured 15 times with the top end first and 15 times with the root end first. The second was a test where 78 logs were used and the final result was to show the difference of the value between the top end first and root end first. The dimensions of the logs were selected randomly. To be able to find possible wrong measures we made two times with every end first. The result in both tests showed that when the root end was first the values became more reliable. In the first test when the root end was first, the result differed 2 out of 15 from the optimum. When the top end was first the result differed 4 out of 15. In the second test, the analyse was made between the two different measures with the same log. When the root end was first the value was the same in 31 of the 78 cases and with the top end first it was the same in 21 of the 78 cases. Key Words: 3D-scanner, curve sawing, Utgivningsår/Year of issue Språk/Language Antal sidor/number of pages 2007 Swedish 45 Internet/WWW

3 Förord Denna rapport är ett examensarbete på 10 poäng, C-nivå, vilket ingår i programmet skog- och träteknik vid institutionen för teknik och design, Växjö universitet. Vi vill rikta ett stort tack till VIDA Alvesta AB och då särskilt platschef Johan Lisemark och Anders Aronsson, huvudansvarig för sågen, som båda har varit väldigt trevliga och tillmötesgående under hela arbetets gång, dagtid likaväl som kvällar och helger. Vi vill också tacka Göran Peterson som under arbetets gång kommit med konstruktiv kritik till detta examensarbete och fört arbetet framåt när problemen hopat sig. Växjö, maj 2007 Kristoffer Lennartsson Fredrik Ottosson

4 Innehållsförteckning 1. Inledning Företagspresentation Generell beskrivning av sågverksprocessen Bakgrund Syfte och mål Avgränsningar 6 2. Material och metod Repeterbarhetstest Topp- och Rotändekörning Teori Kubb D-mätram Kurvsågning Resultat Repeterbarhetstest Topp- och Rotkörning Diskussion Repeterbarhetstest Topp- och Rotkörning Slutsats Referenslista 21 Bilaga 1. Bilaga 2. Bilaga 3. Bilaga 4. Bilaga 5. Bilaga 6.

5 1. Inledning Att få ut rätt bräder och plank ur varje stock som sågas ligger i allas intresse. Sågverket och den slutliga kunden likaväl som skogsägaren som levererat timret. Ett ganska nytt hjälpmedel för sågverken när det gäller optimering av stockar är 3D-mätramen. 3D-mätramen har som uppgift att hantera ett numerärt stort antal stockar under en kort tid och misstag är knappast tillåtet. Kubbsortimentet har ett vitt spann gällande bland annat diametrar, båghöjd och avsmalning och därmed gäller det att verkligen kunna lita på sin utrustning. Följande examensarbete har gjorts i samarbete med sågverket VIDA Alvesta AB. Huvuduppgiften har varit att utföra en större analys på deras 3D-mätram. Analysen ska hantera om 3D-mätramen ger olika postningsförslag beroende på vilken ände av stocken som körs först, och om så är fallet, kurvsågningens påverkan på det slutgiltiga resultatet Företagspresentation Sågverket VIDA Alvesta AB är ett av VIDA-koncernens åtta sågverk i Sverige. VIDAs alla produktionsanläggningar visas i figur 1. Deras produktion i Alvesta uppgår till m 3 och sågverket har specialiserat sig på kubbsortimentet. Idag arbetar det totalt 56 personer på sågverket i Alvesta (VIDA, 2007). Varje dag sågas uppemot stockar i VIDA Alvesta AB. Figur 1. VIDAs produktionsanläggningar i Sverige. (VIDA, 2007) 1

6 Koncernen VIDA är Sveriges största privatägda sågverksföretag med omkring 950 anställda. De har placerat sig strategiskt, i huvudsak Småland och Västra Götaland, där skogen står relativt tätt och där de privata skogsägarna är många. VIDA AB har genomgått en kraftig expansion den senaste tiden, bland annat genom stora investeringar och uppköp av nya företag. På de senaste sju åren har VIDA AB fyrdubblat omsättningen och produktionen samtidigt som lönsamheten har behållits på samma höga nivå (VIDA, 2007). Skogsråvaran införskaffas i första hand från privata skogsägare via det egna inköpsbolaget VIDA Skog. Årligen köps cirka 2 miljoner m 3 fub råvara in som sågas vid företagets sågverk. Den totala produktionen uppgår i sin tur till m 3 sågad vara. Koncernen har inriktat sig på konstruktionsvirke, vilket hållfasthetstestas, längdanpassas och hyvlas för deras olika marknader. 85 % av produktionen av de sågade trävarorna exporteras utomlands, främst till Europa, Amerika och Asien (VIDA, 2007). En rad olika investeringar har gjorts de senaste åren för att möta den högre konkurrensen på den globala marknaden. Bland annat har ett lok med tillhörande vagnar köpts in. Detta för att förenkla logistiken för VIDA AB samtidigt som det är billigare att transportera de sågade trävarorna på järnväg än på lastbil när transportavståndet är långt. Företaget kan också använda tåget till att frakta rundvirke till och från sågverken. Som en av de första sågverkskoncernerna har VIDA AB också distributionslager i flera länder i utlandet (VIDA, 2007). Försäljningen av sågade trävaror sker genom försäljningsbolaget VIDA Wood samtidigt som emballageprodukters produktion och försäljning sker via VIDAs dotterbolag VIDA Packaging AB. De energiprodukter som bildas vid förädlingen och som inte sågverken använder själva säljs genom VIDA Energi AB (VIDA, 2007) Generell beskrivning av sågverksprocessen Intaget i Alvesta börjar utanför själva såghuset där en lastmaskin hämtat kubbstockar vid en lagringsplats och lägger dem på ett matarbord. Dessa stockar har sedan tidigare blivit travmätta av Virkesmätningsföreningen Syd (VMF Syd) som är ett opartiskt serviceföretag som ägs gemensamt av säljare och köpare av virkesråvara och som har specialiserat sig på mätning av virke och biobränsle. VMF Syd ska bedöma virket så att både säljare och köpare behandlas rättvist utifrån kvalitet och pris (VMFSyd, 2007). Stockarna förs sedan tvärsgående förbi en kranförare som har i uppgift att ändra läget på stockarna som matas fram, så att ett jämnt flöde uppstår genom hela såglinjen. Det är också sagt att stockarna om möjligt ska vändas så toppänden är den ände som kommer först in i sågen. Sågverket i Alvesta är specialiserat på kubbsortimentet där alla stockar har ungefär samma relativt korta längd, cirka 3 meter långa. Beroende av detta kan det ibland vara svårt för kranföraren att se vilken ände av stocken som ligger närmast honom. Matningshastigheten inne i sågen är väldigt högt uppskruvad och därmed finns inte tid för en noggrannare övervägning över tveksamma stockar. Därmed kommer en hel del kubbstockar med rotänden först trots att det inte är vad personalen eftersträvar. 2

7 Efter det att stockarna transporterats förbi kranföraren så kommer stockarna fram till en stegmatare. Stegmataren är uppbyggd som en trappa med flertalet steg och ska hjälpa till att sära på stockarna så att de kommer en och en till kerattbanan fram till barkmaskinen. En fotocell är placerad vid stegmataren som känner när det är fritt att lägga fram en ny stock på kerattbanan. Med kerattbana menas ett transportband som forslar fram stockarna fram mot sönderdelningen. Kerattbanan som för stocken igenom barkmaskinen är uppdelad i två sektioner. Den ena delen är den som går igenom barkmaskinen och som bestämmer farten i maskinen, den andra delen är belägen innan själva maskinen och är konstruerad på ett sådant sätt att det går snabbare än kerattbanan inne i barkmaskinen. Orsaken till detta är att stockarna som ska barkas ska hinna ifatt stocken innan så att det inte bildas någon lucka mellan stockarna, en så kallad stocklucka. Själva barkningen av en stock tar runt två sekunder och därefter transporteras den barkade stocken vidare förbi en skuggmätram. Den är en enklare variant av mätram som mäter stockens diameter och den är till för att det ska vara möjligt att göra ett urval av stockar redan i ett tidigt skede. Kerattbanan fortsätter efter skuggmätramen och stocken förs vidare till två inre stegmatare. Den ena av stegmatarna är avsedd för stockar med en diameter på mellan centimeter i medeldiameter (toppmätt). Dessa stockar är de med minst diameter som sågas i Alvesta och därför vill ansvariga på sågen ha dessa separat. Stockarna kan sågas med en högre hastighet genom sågen och postningsmönstret är för det mesta samma på alla stockar i detta sortiment. Den andra stegmataren är för övriga dimensioner och där hamnar de flesta stockarna. Figur 2. De två stegmatarna till höger, fulla med stockar samt kerattbanan till vänster. Vilken stegmatare som ska tömmas bestämmer operatören i såghytten. Denne har ansvaret för allt från barkmaskinen fram till att delningssågen har sönderdelat stocken. I stegmataren förflyttas stockarna fram mot nästa kerattbana som i sin tur för fram dem till första reduceraren. I figur 2 ovan visas en bild över stegmatarna som transporterar stockarna tvärsgående och kerattbanan som leder stocken vidare igenom 3D-mätramen och såglinjen. 3

8 Figur 3. VIDA Alvesta AB:s 3D-mätram. Till vänster syns såghytten, varifrån allt i såglinjen styrs. Innan stocken kommer till första reduceraren och börjar sönderdelas måste den bedömas och analyseras för att utnyttja stockens särdrag och styrkor så mycket som möjligt. Detta sker med en 3D-mätram som bland annat mäter stockens form, diameter och längd. Den bedömer också hur stocken ska vridas (rotationsgraden) för att få ut bästa möjliga utbyte, se figur 3. När stocken har synats och datorn vet vilket postningsmönster som stocken ska sönderdelas efter är intaget slut och stocken fortsätter in i själva såglinjen. Precis när stocken når första reduceraren griper en rundvridare tag om stocken för att dels centrera den och dels för att vrida runt den så kröken kommer uppåt, den så kallade krökriktningen. Rundvridaren består av två rullar som klämmer stocken mellan sig och styr in stocken i sågen för sönderdelning med det förhoppningsvis bästa möjliga utbytet som resultat, se figur 4. Figur 4. Rundvridaren syns som två gula cylindrar och bakom den styrhjulen, belägna precis före första reduceraren. 4

9 När stocken kommit igenom den första reduceraren välts stocken 90 o och transporteras vidare mot den andra reduceraren. Den har i sin tur uppgift att profilera ut ett block med centrumutbyte och sidobräder och samtidigt kurvsåga i möjligaste mån. Efter andra reduceraren finns delningssågen, vilken sönderdelar det profilerade blocket till det postningsförslag som 3D-mätramen förutbestämde. En enkel schematisk bild över sågverksprocessen i Alvesta kan ses i figur 5. Figur 5. Sågverksprocessen från först reduceraren fram till delningssågen ( För att få såglinjen att gå så effektivt som möjligt och undvika att en maskin bestämmer farten för alla andra maskiner, en så kallad flaskhals, eftersträvas ett sug från delningssågen för att kunna pressa tidigare maskiner såsom reducerarna och barkmaskinen. De delar av sågverksprocessen som följer efter delningssågen är inte relevant för examensarbetet och därmed avslutas beskrivningen efter det att stocken kommit igenom delningssågen Bakgrund Sågverksindustrin i Sverige är hårt pressad idag med många starka aktörer på marknaden. De senaste åren har det också skett flera kraftiga stormar såsom stormen Gudrun år 2005 och stormen Per år 2007, vilket lett till att det finns gott om råvara att såga men samtidigt en oro för hur tillgången på råvara kommer att ändras efter det att timmerterminalerna tömts. Därför är det alltid viktigt för företaget att tänka långsiktigt vid investeringar eller vid en eventuell expansion. Det är också viktigt att försöka optimera alla maskiner som används i såglinjen så långt som det är möjligt. Anledningen till att detta examensarbete har gjorts är att under en tidigare förstudie på VIDA Alvesta AB kunde skillnader urskiljas på 3D-mätramens postningsförslag beroende av om topp- eller rotändan kom först. Men på grund av ett för litet underlag med för få teststockar kunde inga slutsatser dras vid detta tillfälle. Efter detta tyckte platschef Johan Lisemark i samråd med andra berörda i personalen på sågverket att en fortsatt större undersökning kunde vara lämplig att utföra. 5

10 1.4. Syfte och mål Syftet är att: Kontrollera skillnader hur 3D-mätramen mäter beroende på vilken ände som körs igenom först, det vill säga med roten eller toppen först med avseende på bland annat diameter, avsmalning och båghöjd. Undersöka hur stora skillnader gällande värdet sågad vara det finns beroende på vilken ände som sågas först och om det finns skillnader mellan olika stockars karakteristik och form. Målet är att: Se om det är mer lönsamt för sågverket att köra med toppen eller roten först in i produktionen, och om det skiljer sig beroende på sortiment, dimension eller stockens form och utifrån detta kunna ge VIDA ett underlag för framtida investeringar i deras intag och kunna visa hur de kan förbättra sin lönsamhet med relativt små medel Avgränsningar För att detta examensarbete ska vara genomförbart har avgränsningar gjorts. Bland annat har antalet stockar bestämts till maximalt 80 stycken. Detta för att analysarbetet inte ska bli alltför omfattande och för att alla data ska hinnas samlas in. En annan orsak till denna maxgräns är att testerna måste utföras när såglinjen är avstängd, det vill säga helger och tidiga morgnar. Denna tidsbrist gör att ett test med fler stockar blir orimligt. En annan avgränsning som har gjorts är att ingen hänsyn har tagits till det slutgiltiga resultatet vad gäller den sågade varans kvalitet. Hade hänsyn tagits till att studera vankanter och liknade, skulle arbetet bli alldeles för stort och komplext. Därför antas det att inga större skillnader kan ses i utbytets kvalitet beroende på om sågverket sågar med toppänden eller rotänden först. Avgränsningar har också gjorts genom att bara provstockar av bevattnat terminallagrat grankubb använts eftersom det är det som sågats under perioden som varit. Vad denna kubb, som därmed är betydligt tyngre och mörkare än vanligt nyavverkad kubb, har för betydelse för 3D-mätramens mätnoggrannhet och det slutgiltiga utbytet från sågen är därmed okänt. 6

11 2. Material och metod 2.1. Repeterbarhetstest För att kontrollera 3D-mätramens mätnoggrannhet genomfördes först ett enkelt repeterbarhetsförsök. En stock valdes ut och dess mått, det vill säga diameter i toppände, diameter i rotände samt längden på stocken, mättes upp manuellt för att ha som kontrollunderlag senare. I toppänden mättes diametern i sex olika riktningar för att få ett någorlunda korrekt medelvärde på toppdiametern och som mätredskap användes en enkel tumstock. Mätningarna utfördes med 60 graders mellanrum så att värdena är tagna runtom hela stockens ändyta. Även medelvärde på rotändens diameter mättes upp men eftersom 3D-mätramen är inställd på att optimera efter toppdiameterns medelvärde är detta det viktigaste värdet. När försöket sedan började kördes stocken igenom 3D-mätramen och stockdatan sparades ner i en separat databas i VIDAs sågoptimeringsprogram. För att kunna kontrollera hur lika 3Dmätramen mäter och hur mycket det skiljer från den manuellt uppmätta diametern backas bandet och försöket återupprepas så att den till slut körts med toppändan femton gånger. Försöket måste sedan återupprepas men denna gång med rotänden först. Stocken vänds först manuellt och sedan görs femton nya försök. Alltså blir det totalt 30 mätningar i repeterbarhetstestet. Sammanställningen av repeterbarhetstestet utfördes efter att alla data var insamlade. Till detta användes en dator med en off-line-version av sågoptimeringsprogrammet SågOptimering som VIDA stod för. Simuleringarna och analysen skrevs sedan ner i ett exceldokument där eventuella avvikelser noterades. De saker som bland annat sammanställdes var längd, diameter, båghöjd och avsmalning. Andra värden som också analyserats är värdet av de sågade varorna som simulerats samt dimensionerna på centrumutbytet och sidobrädorna. All simulering och sammanställning gjordes i ett lugnare klimat på universitetet några dagar efter det att testet genomfördes Topp- och Rotändekörning Efter repeterbarhetstestet påbörjades den huvudsakliga uppgiften, att undersöka skillnaderna mellan toppändekörning och rotändekörning. Till att börja med användes ett slumpmässigt urval av 78 stycken stockar. Dessa 78 stockar kördes inte igenom 3D-mätramen vid samma tillfälle, utan vid tre olika tidpunkter. Detta gjordes för att underlätta för berörd personal. För att testet skulle hinna klart inom rimlig tid användes även de stockar som råkade befinna sig i de inre stegmatarna när såglinjen stoppades upp för dagen. Försöket började med att de 78 stockarna som valts ut som teststockar transporterades genom 3D-mätramen, som skickade iväg sina världen till optimeringsprogrammet vilket i sin tur gav ett postningsförslag för stocken till sågverksdatorn. För att detta resultat skulle bli tillförlitligt och för att eventuella felmätningar skulle upptäckas gjordes försöket om en extra gång för 7

12 varje stockände. Kerattbanan behövde därmed backas för att stocken skulle kunna mätas två gånger. När 3D-mätramen gett sitt andra postningsförslag för den ena stockänden vändes stocken manuellt från att ha legat med toppänden först till att ligga med rotänden först. Nästa moment blev att backa kerattbanan tillbaka till startläget och göra om försöket, det vill säga att 3Dmätramen mätte stocken två gånger, men denna gång när den kom med rotänden först. Efter att varje stock totalt mätts 4 gånger så sönderdelades stocken till det postningsförslag som 3D-mätramen föreslog vid sista körningen. Därefter påbörjades samma procedur på nästkommande stock. Detta fortgick tills att 78 stycken teststockar mätts in. Alla stockdata i detta försök sparades ned i en separat databas för senare simulering och analys i optimeringsprogrammet SågOptimering (Sopt). Sammanställningen av detta försök utfördes efter att alla data var insamlade. Detta gjordes också i ett exceldokument precis som i repeterbarhetstestet. 8

13 3. Teori 3.1. Kubb Kubb av barrträd har oftast en längd på ungefär 310 cm. I Alvesta har även kortare längder använts på tallkubben, ner mot som lägst 265 centimeter. Toppdiametern varierar från 12 centimeter som minst till upp emot 30 centimeter. Andra egenskaper som bestämmer om en stock kan lämpa sig som kubb är bland annat att det inte får förekomma någon röta och att båghöjden inte får överstiga 2 % av längden på stocken. Båghöjden är största avståndet från en rät linje genom stocks ändcentra till stocks mittlinje (VMR, 2007). För utförligare beskrivning av begreppet båghöjd, se figur 6. Till dessa bestämmelser tillkommer att det ska finnas minst två gröna kvistar och att sprötkvist tillåts om diametern understiger 120 mm. När det gäller tjurved tillåts det i obegränsad omfattning och det finns heller inte några krav på antalet årsringar som får förekomma inom bedömningsområdet (Wijkströms Timber AB, 2007). Figur 6 Principskiss över begreppen båghöjd och krökvidd (VMR, 2007) I och med att nästan alla stockar är i princip lika långa har man effektiviserat inmätningen för kubb. Idag används en metod som kallas travmätning. Travmätning genomförs direkt på lastbil, där en person från en virkemätningsförening mäter höjd, längd och bredd på lasten och multiplicerar dessa för att få ett kubikmått. Därefter uppskattar personen hur mycket hålrum som finns i lasten. Med hjälp av dessa värden så kan han sedan beräkna hur mycket volym stock det finns på lastbilen. Måttet som används vid travmätning är m 3 fub (kubikmeter fast under bark). Det största användningsområdet för kubb är som konstruktionsvirke. Fördelen med kubb är att det finns möjlighet att längdanpassa virket direkt i sågen för det ändamål och marknad som virket ska användas till. På detta sätt så blir det ett arbetsmoment mindre på byggarbetsplatsen samtidigt som man undviker onödigt spill D-mätram 3D-mätramar används idag på flertalet ställen inom ett sågverk. Virkesmätare använder 3Dmätramar för diametermätning och längdsmätningar vid inmätningen av timret. Det krävs dock fortfarande ett manuellt öga för att bestämma den slutgiltiga kvaliteten på en stock. Problematiken i denna mätning ligger ofta i att barktjockleken är svårbestämd både för virkesmätaren och 3D-mätramen och att stockar därmed kan sorteras i fel diameterklass. Dagens 3D-mätramar kan också hittas senare i produktionskedjan, efter det att stockarna barkats och kommit in till såglinjen. Dessa 3D-mätramar har ofta som uppgift att utifrån varje stocks karaktär göra en mätning för optimalt utbyte, antingen i utbyte sågad vara eller utbyte 9

14 värde. 3D-mätramen inne i såglinjen arbetar ofta med mättekniken postningsval. Med postningsval menas att eftersom 3D-mätramen har kunnat visa på stockens form och geometri i ett tidigt skede kan datorn också utifrån givna bräd- och plankdimensioner kalkylera fram ett optimerat postningsförslag till mätdatorn som den sedan sågar efter. I teorin kan alltså 3Dmätramen i princip bestämma varje plankas egenskaper och dimensioner redan innan stocken blivit sönderdelad. 3D-mätramen består av tre mätbalkar som med laserljus mäter avståndet till stockens mantelyta när den passerar igenom mätramen. Mätbalkarna är satta med så strålarna har 120 o vinkel sinesemellan. Detta för att hela stockens yta ska kunna synas och varje mätbalk har i sin tur sexton lasermätenheter vilket illustreras i figur 7 (VMR, 2007) Figur 7. Mätprincipen vid 3D-mätramsmätning med tre mätbalkar med vardera sexton mätenheter (VMR, 2007). Principen som används i 3D-mätramar är så kallad lasertriangulering. Med detta menas att när en laserstråle träffar en yta reflekteras den åt alla håll, och denna reflektion fångas upp med hjälp av en detektorlins. När sedan ytan ändras på grund av till exempel avsmalning ändras även signalen detektorn tar upp och därmed kan avståndet till stocken beräknas och i slutändan då också kalkylera ut olika karakteristik på stocken såsom bulor, krökar eller avsmalning. Eftersom matningshastigheten skiljer sig väsentligt mellan olika såglinjer kan det finnas olika inställningar för hur många mätningar som ska göras i 3D-mätramen per sekund. I en snabbmatande såglinje med matningshastigheter på över 100 meter per minut kan det vara lämpligt att ha ett stort antal mätningar per sekund medan i en såglinje där matningshastigheten är neråt 60 meter per minut behövs det kanske inte mer än hälften så många mätningar per sekund för att ändå få en tillräckligt tillförlitlig mätning av stocken. När en stock sedan mätts klart har mätpunkterna skannat stocken i ett finmaskigt rutmönster och en noggrann bild av stockens form har bildats. I vissa fall kan det hända att någon av 3D-mätramens mätare mäter fel av någon anledning. Det kan till exempel bero på att det lossnat en sticka från stocken som gör att mätaren läser av 10

15 fel yta eller att det kommit någon annan smutspartikel i vägen. Systemet bakom 3D-mätramen har därmed en inbyggd funktion som kan ta bort sådana uppenbara felmätningar så inte fel postningsförslag föreslås. I extrema fall där väldigt grovt timmer ska mätas in kan det hända att antalet mätenheter på mätbalkarna inte räcker för att mäta ytstrukturen, det bildas så kallade luckor i mätningen som datorn måste simulera och lägga till själv genom så kallad interpolering. Det motsatta kan ske när mätning av klent timmer ska göras. Så lite som fyra fem mätenheter per mätbalk räcker i vissa fall för att hela ytstrukturen ska kunna mätas och resterande enheter är därmed överflödiga. I fall där klent timmer ska mätas, i till exempel ett klentimmersågverk eller ett kubbsågverk, släcks flera av mätbalkarnas mätpunkter ner eftersom de inte behövs Kurvsågning I dessa tider då lönsamheten är viktig för överlevnad i sågverksbranschen finns det ett antal olika hjälpmedel att tillgå. Ett exempel på detta är kroksågningen, eller kurvsågning som det också heter. Kurvsågningen har utvecklats som ett komplement för att öka lönsamheten och utbytet ur krokiga stockar som inte är optimala vid sönderdelning. Figur 8. Principen över enhetscirkelns grader. Alla stockar har en krök någonstans. För att få ut största möjliga utbyte av en stock vill man i de flesta fall ha kröken rakt upp när den sågas i första reduceraren, det vill säga att stocken ligger med kröken vid läget 90 o. En cirkels gradtal, det vill säga 0 grader startar rakt ut åt höger och därmed är 90 grader rakt uppåt, se figur 8. Med begreppet krokriktning menas vart kröken på stocken ligger när den skannas av 3Dmätramen. Därefter beräknar den hur mycket stocken ska vrida sig för att få ut största möjliga värdeutbyte ur stocken, den så kallade rotationsgraden. Allt detta för att underlätta kurvsågning i den andra reduceraren. 11

16 Figur 9. Principbild över ett kurvsågat block (Sveriges Skogsindustriförbund, 1990). När en stock som är krokig mäts in i 3D-mätramen läggs stocken så att kroken på stocken ligger antingen uppåt eller neråt (vanligtvis uppåt) när den sågas i första reduceraren. Den välts sedan ner till andra reduceraren där stocken sen kan kroksågas till ett block, se figur 9. På VIDA Alvesta AB profileras även sidobräder ut i andra reduceraren. Mellan de två reducerarna sitter det två par styrhjul på olika avstånd. Det ena paret styrhjul sitter på ett avstånd av 50 cm från den andra reduceraren, det andra paret sitter 150 cm från den andra reduceraren. Vid sönderdelningen placeras sedan stockens toppände på ett sådant sätt att stockens centrumbitar ska få skarpa kanter, detta för att undvika nerklassning på grund av vankanter. Stockens block är förskjuten i rotänden och därmed är inte blockets och sågklingans centrumlinje lika i rotänden, se figur

17 Figur 10. En principskiss över kroksågning (Sveriges Skogsindustriförbund, 1990). När sågklingan kommit in i halva stocken är fortfarande rotänden förskjuten i förhållande till sågklingans centrumlinje, dock har den minskats och ligger nu parallellt. Vid bearbetningen av rotänden har förskjutningen upphört och sågsnittet blir rakt. Eftersom stocken i sin natur har en avsmalning är risken för vankant i rotänden liten trots att sågsnittet är rakt (Sveriges Skogsindustriförbund, 1990). Thomas Olsson (2007) på RemaControl förklarar att det finns två faktorer som gör att kurvsågning är relativt svårt att genomföra. Det första är om matningshastigheten i såglinjen är väldigt uppskruvad så hinner reduceraren helt enkelt inte med att kurvsåga i den omfattningen som sågverket vill. Det andra som Olsson poängterar är att om det är korta stockar som körs i produktionen kan inte kurvsågningen äga rum på tillräckligt lång sträcka för att det ska vara väldigt lönsamt för sågverket. Styrhjulen befinner sig 50 centimeter och 150 centimeter från reduceraren och bakänden av stocken måste vara förbi de första styrhjulen innan kurvsågningen kan påbörjas. I ett kubbsågverk där längder på cirka 300 centimeter sågas kan därför kurvsågning äga rum på knappt hälften av stocken (Thomas Olsson, 2007). 13

18 4. Resultat 4.1. Repeterbarhetstest Repeterbarhetstestet började med att rotänden kom först, där värden på längd, diameter, avsmalning, båghöjd, dimension (centrum- och sidobräder) och utbyte (% och kr) uppmättes. Stocken kördes med rotänden först 15 gånger, för resultat se tabell 1. För att tydligare se de körningar där skillnader i utbyte erhållits, har de körningarna skrivits med fet stil i tabell 1 och tabell 2. Tabell 1. Tabell över repeterbarhetstest med rotänden först. Stock Längd Diameter Avsmalning Båghöjd Dimension Dimension Utbyte Utbyte körning (cm) (mm) (mm/m) (mm) (centrum) (sidobräder) (%) (kr) ,2 5 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,4 3 2*38*115*305 22*75*290 62,5 58,02* 16*75* ,6 4 2*38*115*305 16*75*240 61,8 57,78* 22*75* *38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,2 5 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,8 5 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,3 3 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,2 4 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,3 6 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,7 4 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,6 3 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,9 3 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,9 3 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,1 5 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,2 6 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75*300 µ ,67 5,29 4,20 σ 0,37 0,60 0,39 1,05 µ = medelvärdet σ = standardavvikelse 14

19 Efter repeterbarhetstestet med rotänden vändes stocken så att stocken hamnade med toppänden först, för att sedan upprepa samma procedur igen. Resultatet visas i tabell 2 på nästa sida. Tabell 2. Tabell över repeterbarhetstest med toppänden först. Stock Längd Diameter Avsmalning Båghöjd Dimension Dimension Utbyte Utbyte körning (cm) (mm) (mm/m) (mm) (centrum) (sida) (%) (kr) ,2 3 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,4 4 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* *38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,9 6 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,9 4 2*38*115*305 16*75*240 61,8 57,78* 22*75* ,7 4 2*38*115*305 16*75*240 61,8 57,78* 22*75* ,1 3 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* *38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,8 5 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,5 4 2*38*115*305 22*75*290 56,4 55,91* ,7 4 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,4 5 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,1 5 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,1 4 2*38*115*305 22*75*290 63,6 58,25 16*75* ,8 4 2*38*115*305 16*75*270 63,6 58,02* 22*75*290 µ 307,73 150,93 5,17 3,84 σ 0,44 1,00 0,77 1,96 µ = medelvärdet σ = standardavvikelse 15

20 För att ha något att jämföra värdena med som erhölls i repeterbarhetstestet, gjordes en manuell mätning som grund och som referens till mätvärdena som framkommit vid testet. För uppmätta värden, se tabell 3 nedan. Vid mätningarna fick vi fram tre medelvärden, 308 centimeter i längd, 147,8 millimeter i toppdiameter och 165,5 millimeter i rotdiameter. Tabell 3. Manuellt uppmätta värden på den utvalda stocken. Mätning Medelvärde Längd (cm) Topp diameter (mm) ,8 Rot diameter (mm) , Topp- och Rotkörning Varje stock har som tidigare beskrivits börjat med att köras två gånger med toppänden först genom 3D-mätramen. Ett genomsnitt från varje test har tagits ut för toppändekörningen och sedan summerats ihop till en totalsumma för samtliga teststockar. För toppändekörningen blev det slutliga svaret 5 896,12 kronor. Om varje stock istället fick tillgodose sig den bästa av de båda körningarna när toppänden kördes igenom 3D-mätramen, skulle värdet från den sågade varan bli något högre, 5 934,88 kronor. Rådata för alla stockarna vid toppändekörning gällande värdeutbytet sågad vara, se Bilaga 2. Efter sammanställning av data har det framkommit att vid 31 fall av de 78 möjliga så har resultatet skiljt sig mellan de båda toppändekörningarna, alltså vid ungefär 40 % av teststockarna. Vid samma analys av rotändekörningen blev det olika resultat mellan körningarna vid 21 fall av de totala 78, alltså vid cirka 27 % av fallen. När sedan analysen fortsatte med två körningar fast med rotänden först blev det genomsnittliga resultatet 5 913, 60 kronor och om det bästa värdet för varje stock användes blev värdet sågad vara 5 948,99 kronor. Rådata för alla stockarna vid rotändekörning gällande värdeutbytet sågad vara, se Bilaga 5. Utifrån dessa värden kan beräknas att genomsnittligt skiljde det cirka 22 öre per stock till rotändekörningens fördel medan skillnaden minskade något om man kalkylerade med den bästa körningen för respektive ändkörning. Utbytet blev i detta fall cirka 18 öre per stock mer värd vid rotändekörningen. Om dessa beräkningar dras ytterligare ett steg längre och ett optimalt värdeutbyte ur teststockarna ska beräknas, oberoende av vilken ände som var förmånligast blir värdeutbytet ur dessa 78 stockar 6 003,86 kronor. I tabell 4 har ett medelvärde beräknats mellan de två körningarna som gjorts med vardera ände. Efter det har en jämförelse gjorts mellan körningarna med rotänden först och toppänden först för att se vad som var värdemässigt lönsammast ur varje stock. 16

21 Tabell 4. Sammanställning över vad som var mest lönsamt i de utvalda intervallerna. Intervall (mm) Toppkörning (st) Rotkörning (st) Lika resultat (st) Totalt (st) > < Totalt Som visas i tabell 4 ovan har diametern delats in i 20-millimetersklasser. Diametrarna för samtliga teststockar kan ses i Bilaga 1 (toppände) och Bilaga 4 (rotände) I intervallet under 140 millimeter mätte 3D-mätramen in totalt 17 stockar, varav 4 var värdemässigt bäst vid både topp- respektive rotänden och 9 stycken mätte exakt lika. I nästa intervall, det vill säga stockar mellan 140 och 160 millimeter visade det sig att det var jämnt mellan vilken ände som var lönsammast. Vid 6 av fallen var toppändekörning att föredra mot 7 för rotändekörning. När 6 andra stockar mättes i detta intervall blev resultatet lika oavsett vilken ände som kördes först genom 3D-mätramen. Vid kubbstockar med en medeltoppdiameter på över 160 millimeter börjar resultatet från testet bli mer olika än för klenare dimensioner där 41,7 % av teststockarna hade lika värde oberoende av vilken ände som skulle sågas först. För dimensioner över 160 millimeter är det istället i bara 21,4 % som uppvisar samma värde vid båda körningarna. I intervallet 160 till 180 millimeter har toppändekörningen bäst värdeutbyte vid 12 av fallen medan rotändekörningen har bäst vid 6 stycken tillfällen. Lika resultat hade de för 6 av provstockarna. Nästa intervall blev alla kubbstockar med en diameter över 180 millimeter och under testtillfällena befann sig 18 stycken stockar i detta intervall. 6 av stockarna var värdemässigt bäst vid toppändekörning och 9 stycken av stockarna var bäst vid rotändekörning. Endast tre av dessa stockar fick samma postningsförslag från 3D-mätramen. De olika postningsförslagen för alla teststockarna kan ses i Bilaga 3 (toppände) och Bilaga 6 (rotände). 17

22 5. Diskussion 5.1. Repeterbarhetstest Resultatet i repeterbarhetstestet var förhållandevis bra. Vi visade resultatet för Thomas Olsson på RemaControl som berättade att det alltid uppkommer vissa skillnader i mätningarna och att de värden vi fått fram var inom toleransnivån. Han menade att de värden som kommit fram i mätningarna var helt normala och att 3D-mätramen är tillräckligt tillförlitlig. De små inbördes skillnader som ses emellan varje körning när det gäller båghöjd, avsmalning och diameter kan bero på lite olika saker. Bland annat kan svängningar i sidled uppstått när kerattbanan rörde sig framåt. Detta bör undersökas närmare så att detta problem kan elimineras. En annan orsak kan vara att laserstrålarna i 3D-mätramen träffar stocken olika vid de olika körningarna. Detta kan bero på att stocken ligger på ett visst sätt så att antalet laserstrålar som läser av stockarna blir färre och på så sätt blir inte mätningen lika precis alla gånger. Vad vi har kunnat se vid analyseringen av repeterbarhetstestet är att det vid fyra av körningarna med toppänden först skiljde sig något utbytesmässigt från det maximala utbytet. Vid rotändekörningen skiljde det bara något utbytesmässigt vid två av försöken Det kan därmed sägas att körning med rotänden mätte något mer precist än körning med toppänden gjorde. Det är dock relativt små skillnader och inga säkra slutsatser kan dras. Vid beräkning av standardavvikelsen för de båda testen kunde man utläsa att den var mindre för samtliga värden för rotändekörning i jämförelse med toppändekörning. Vid jämförelse av avsmalning av stocken kunde man se att standardavvikelsen för rotändekörning var 0,39 mm/m medan för toppändekörning var resultatet 0,77 mm/m. Detta visar som tidigare åskådliggjorts att rotändekörning ger ett mer precist värde. Skillnaderna i toppdiametern på stocken mellan våra manuella mätningar och 3D-mätramens kan förklaras av att vi använde oss av för få mätningar. Vi använde oss av sex mätningar mot 3D-mätramen som använder betydligt fler och därmed får ett mer korrekt värde. Det kan också vara att 3D-mätramen mäter sin toppdiameter en bit in på stammen medan vi gjorde våra beräkningar på ändytorna. En tumstock kan nog också vara lite väl oprecis för att våra mätningar ska anses vara fullständigt korrekta Topp- och Rotkörning Resultatet i topp- och rotkörning påvisade skillnader mellan de olika körningarna. Av de 78 stycken stockar som undersöktes hade toppen bäst värdeutbyte i 28 gånger av fallen. I 26 av fallen var däremot rotkörning att föredra och i 24 fall var värdeutbytet exakt samma i båda körningarna. Det visade sig alltså att det var relativt jämnt mellan topp- och rotändekörning när vi kollade stock för stock. Faktum är att vid 54 av 78 teststockar mättes stocken olika beroende på vilken ände som kom först. Det tyder på att det är ett problem med tillförlitligheten någonstans mellan 3D-mätramens mätningar och det postningsval som föreslås. 18

23 Skulle alla stockar sågats med toppänden först skulle värdeutbytet av de 78 stockarna bilda en totalsumma på 5 934,88 kronor. Däremot om alla stockarna hade sågats med rotänden först skulle värdeutbytet bli 5 948,99 kronor. Värdeutbytet är därmed ungefär 18 öre bättre per stock vid rotkörning än vid toppkörning. I det resultatet som fåtts fram här kan sägas att körning med rotänden tycks lönsammast. Kurvsågning är inget som VIDA Alvesta AB är speciellt lämpade för men fortfarande går det att kurvsåga någorlunda. Eftersom det finns mer material att kurvsåga om toppänden kommer först så borde det bli mer vankanter om rotänden körs först. En tidigare mindre studie som har gjorts på VIDA Alvesta AB av en annan student på Växjö universitet visar ingen större skillnad beroende på vilken ände som körts först, men inga slutsatser kan dras därifrån. Vi har inte haft möjlighet att kontrollera den slutgiltiga varan på våra teststockar och därmed vet vi inte om det blev mer nerklassat och justerat när rotänden kördes först och här känns det som en större vankantsstudie vore lämplig att utföra inom en ganska snar period. Eftersom VIDA Alvesta AB sågar uppemot stycken stockar varje dag blir väldigt små förbättringar oerhört värdefulla i det slutliga resultatet. Om de jobbar cirka 250 dagar om året och sågade alla stockar med rotänden först hade intäkterna ökat med kronor varje år. En tänkbar lösning för att ytterliggare öka intäkterna är att installera en vändare som vänder stocken så att den alltid sågar med den stockände som ger mest betalt. Vid sönderdelning av de 78 stycken stockarna på detta sätt skulle ge ett värdeutbyte på 6 003,86 kronor. Skillnaden mellan att såga alla stockar med toppen först (genomsnittligt värde) mot att vända varje stock till den ände som ger bäst betalt, skulle öka värdeutbytet på varje stock med cirka 1,38 kronor, vilket skulle innebära en ökad intäkt på 5,2 miljoner varje år. Vi använde oss av 78 stycken stockar, det kan vara för få för att få ett tillräckligt tillförlitligt resultat. Fortfarande är det ett fåtal stockar som bidrar kraftigt till det slutgiltiga resultatet och därför känns resultatet en aning osäkert. Hade tid funnits till att använda 500 stockar i försöket hade avvikelser som beror på slumpen undvikits. En intressant undersökning hade varit hur varje planka och bräda såg ut efter sönderdelningen med avseende på bland annat vankant. En klarare bild hade då kunnat erhållas av om 3Dmätramens optimering stämmer med det utbytet som kommer ut efter kantverket. Detta har vi varit tvungna att bortse ifrån eftersom det hade varit orimligt under den korta tidsrymd vi haft på oss. Rent teoretiskt bör det bli mer vankant i de fall rotänden kommer först igenom sågen eftersom det finns mindre material på stocken att arbeta med gällande kurvsågning. En annan viktig upptäckt som gjordes vid samtal med 3D-mätramens tillverkare var att 3Dmätramen kan vara konstruerad så att den information den skickar vidare till optimeringsprogrammet inte innefattar vilken ände som kommer först genom sågen. Optimeringsprogrammet tror därmed att stocken alltid kommer med toppen först och optimerar därefter. Om detta är fallet betyder det problem för sågverket i Alvesta eftersom en stor andel av deras stockar kommer med rotänden först. Punkterna som används som kurvsågningsparametrar tas ut i fel ände av stocken och istället för att utöka utbytet genom att såga stocken i krök så bidrar man snarare till att skapa mer vankant. Detta är i så fall oacceptabelt. 19

24 6. Slutsats Under repeterbarhetstestet framkom det att 3D-mätramen i det försök som utfördes hade en tillräckligt stor tillförlitlighet, detta på en stock som hade en diameter på ungefär 150 mm. Viss variation uppkommer alltid på grund utav de yttre förhållandena. Under detta examensarbete när toppändekörning jämfördes med rotändekörning visades det att 3D-mätramen på VIDA Alvesta AB mäter olika mellan dessa båda. I 54 fall av 78 mäter 3D-mätramen annorlunda. Värdeskillnaden mellan att köra alla stockar med toppänden först mot att köra med rotänden först uppgår på våra teststockar till 18 öre per stock till rotändens fördel. När det gäller antal stockar som är värdemässigt högst skiljer det sig inte lika mycket. I 28 av fallen har toppändekörningen ett högre värdeutbyte än rotändekörning. I 26 fall är det på motsatt sätt, rotändekörning får ett högre värdeutbyte än toppändekörning. Resterande 24 stockar erhöll exakt samma värdeutbyte vid båda körningarna. Vidare har bland annat begreppen 3D-mätram och kurvsågning beskrivits. Detta har gjorts för att lättare förstå hur 3D-mätramen och kurvsågning tillsammans optimerar varje enskild stock till det högsta värdeutbytet. 20

25 7. Referenslista Muntliga: Lisemark J. 2007: Muntlig kommunikation med Johan Lisemark vid VIDA Alvesta AB i Alvesta, telefon Olsson T. 2007: Muntlig kommunikation med Thomas Olsson vid REMA telefon Litteratur: AriVislanda 2007: Hemsidan för AriVislanda, hämtad 30 april Skogsstyrelsen 2007: Hemsidan för Skogsstyrelsen, hämtad 21 februari Sveriges Skogsindustriförbund 1990, Yrkesbok Y-512, Inläggning och inriktning av ämnen, ISBN VIDA AB 2007: Hemsidan för VIDA AB, hämtad 30 april Virkesmätningsföreningen 2007: Hemsidan för VMF syd, hämtad 19 februari Virkesmätningsrådet 2007: Hemsidan för VMR, hämtad 19 februari del%208%20Automatm%C3%A4tning.pdf Virkesmätningsrådet 2007: Hemsidan för VMR, hämtad 27 april Virkesmätningsrådet 2007: Hemsidan för VMR, hämtad 27 april reskrifter%20om%20vikesm%C3%A4tning.pdf Wijkström Timber 2007: Hemsidan för Wijkström Timber, hämtad 24 april Wijkström Timber 2007: Hemsidan för Wijkström Timber, hämtad 24 april

26 Bilaga 1. Testomg. Stock Stock Topp/Rot Längd Diameter Avsmalning Krokriktning Båghöjd T , T , T , T T , T , T , T , T , T T , T , T , T , T , T , T T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T T , T , T , T , T , T , T , T ,

27 Testomg. Stock Stock Topp/Rot Längd Diameter Avsmalning Krokriktning Båghöjd T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T T , T , T , T T , T , T , T , T , T , T , T , T T , T T , T , T , T , T , T , T , T , T , T T , T , T , T , T T , T , T T , T , T , T ,

28 Testomg. Stock Stock Topp/Rot Längd Diameter Avsmalning Krokriktning Båghöjd T , T T , T , T , T , T , T , T , T T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T , T T T , T T , T , T , T , T , T , T , T , T , T T T , T , T , T , T , T ,