Processuppföljning i sågverk

Transkript

1 Processuppföljning i sågverk - Mätnoggrannhet befintliga mätsystem i såg och råsortering för tjocklek och bredd SP Trä Anders Grönlund LTU Skellefteå

2 TCN -Mätnoggrannhet --3 () Sammanfattning Detta arbete är utfört som en del av projektet Processuppföljning i sågverk. I tidigare projekt har det konstaterats att sågverken många gånger kan gå ner i klingtjocklekar utan att det påverkar måttnoggrannheten, eller eventuell sågsöm, negativt. Men för att metodiskt arbeta med att minska klingtjocklekarna så bör man ha en kontinuerlig uppföljning. Ett sätt är då att använda de befintliga mätsystem som kan finnas i en såglinje eller råsortering som mäter tjocklek och/eller bredd på de sågade produkterna. Därför inkluderas mätsystem för både längs- och tvärmatning. Testerna av dessa mätsystem utfördes för att kontrollera noggrannheten under normala produktionsförhållanden och utvärdera om den är tillräckligt bra för sådan uppföljning. Eftersom testerna utförts ute på sågverk i daglig drift med deras befintliga mätsystem så kommer ett antal olika faktorer ha påverkat resultaten. Till exempel har transportörernas skick och hastighet varierat. Olika virkesdimensioner har använts, och varje mätsystem har endast testats med en virkesdimension. Inga repeterbarhetstester har gjorts. Leverantörerna har ej närvarat under testerna. Standardavvikelsen för mätnoggrannheten gällande medeltjocklek för enskilt virkesstycke låg inom intervallet,9,7 mm för alla testade mätsystem utom ett. Det var större spridningar, samt större skillnader mellan mätsystemen, för bredderna. Motsvarande intervall för medelbredd blev,, mm. Nästan alla mätsystem hade väldigt lika standardavvikelse på medeltjockleken över hela populationen som de manuella mätningarna. Även om mätsystemen är olika bra på att mäta tjockleken på varje enskilt virkesstycke så presterar de flesta mätarna bra över ett större antal mätningar. Denna undersökning tyder på att de befintliga mätsystemen är bra på att mäta tjockleken, även om vissa av de testade mätsystemen främst inte används till detta. Här finns det värdefull processdata som många gånger inte används. Vid val av mätsystem, eller användande, är det viktigt att undersöka vad som är angeläget att mäta och kontrollera för det specifika sågverket. Är det måtten inom eller mellan virkesstyckena som är viktigast? Hur snabbt behöver man få en signal på att något är på väg att hända? Eller värre, gick fel. Beroende på de olika designerna, och placeringarna, så har mätsystemen olika förutsättningar och begränsningar.

3 Innehållsförteckning Inledning.... Bakgrund.... Material och metoder..... Manuell mätning..... Längsmatade mätsystem Tvärmatade mätsystem... 5 Resultat och Diskussion Medelvärde och spridning Standardavvikelse och toleranser Längsmatade mätsystem.... Tvärmatade mätsystem... 3 Övrigt Kontaktpersoner Andra tillverkare/mätsystem... Bilaga... 3

4 Inledning. Bakgrund Detta arbete är en del av Delprojekt. Metoder och utrustning för uppföljning av mått och sågsöm i TCN-projektet Processuppföljning i sågverk. På moderna sågverk finns idag en mängd mät- och avsyningsutrustningar främst för styrning av de olika delprocesserna men det finns även utrustningar vars primära uppgift är att mäta hur bra olika delprocesser har genomförts. Till den första kategorin hör 3D-mätramar, blekesmätare i såglinjen och avsyningsutrustning vid kantverk, i råsortering, justerverk samt vidareförädling. Till den senare kategorin hör blekesmätare för kontroll av inläggningsnoggrannhet i första sågen, mätsystem för mätning av råmått efter delningssågen och system för uppföljning av driftstörningar.. Material och metoder Vid varje testtillfälle har virkesstycken använts. Resultaten från mätsystemen har jämförts med manuella mätningar med skjutmått. Tillvägagångssättet och analysen skiljer sig lite mellan de olika mätsystemen. Alla manuella mätningar är utförda av en och samma person med kalibrerade skjutmått... Manuell mätning Alla virkesstycken har mätts manuellt på femton mätpunkter, se figur. Fördelningen av dessa mätpunkter var fem mätpunkter på bredden, fem mätpunkter för tjockleken i överkant och fem mätpunkter för tjockleken i underkant. I analysen har sedan det manuella medelvärdet för mätpunkterna där mätsystemet mäter, jämförts mot mätsystemets medelvärde. Figur : Mätpunkternas placering för de manuella mätningarna. tjockleksmått samt fem breddmått.

5 TCN -Mätnoggrannhet () Eftersom testerna utförts ute på sågverk i daglig drift med deras befintliga mätsystem och kringutrustning så kommer ett antal olika faktorer ha påverkat resultatet: Leverantörerna av de testade mätsystemen har inte justerat mätsystemen inför, eller närvarat vid, testtillfällena. Det är inte alltid den senaste versionen av mätsystemen som testats. Transportörernas skick och hastighet varierade mellan testerna. Mätsystemets placering har avgjort om testerna utförts på plank eller brädor. Dimensionerna på plankorna eller brädorna varierar mellan de olika testerna. Vissa mätsystem är inte primärt utformade för att mäta tjocklek och bredd så noggrant som möjligt. Inga repeterbarhetstest har utförts. Inga tester med olika virkesdimensioner i samma mätsystem har utförts... Längsmatade mätsystem Vanligen är dessa två mätsystem placerade efter en delningssåg, de mäter tjockleken i överkant på virkesstyckena när dessa kommer ut ur sågen. Testade mätsystem: Sawco ProCon InX - SeeCon När mätnoggrannheten för tjockleken testats på de två aktuella mätsystemen har medelvärdet av de fem manuella tjockleksmätningarna i överkant jämförts mot mätsystemets medelvärde. Vid test av ProCon har även dess förmåga att mäta blockhöjden, indirekt bredd, kontrollerats. Då har medelvärdet av alla manuella breddmätningar för båda plankorna jämförts mot den av ProCon uppmätta blockhöjden...3 Tvärmatade mätsystem Samtliga testade fyra mätsystem placeras vanligen i en råsortering. Testade mätsystem: LIMAB - TSorter FinScan BoardMaster GT Lisker ProfiGrade Sawco ProSort + Scan Förutom att de alla, på något sätt, mäter tjockleken och bredden kan vissa av dem också användas för t.ex. Dimensionssortering Kvalitetssortering Styra eventuell trimmer för att kapa bort vankant, defekter m.m. De tre översta mätsystemen i punktlistan ovan har utvärderats på samma sätt. De tre mätsystem använde sig av ett antal av parade punktlasrar för att mäta både tjocklek och bredd,

6 TCN -Mätnoggrannhet () en punktlaser uppifrån tillsammans med en underifrån. Vid de manuella mätningarna försökte vi mäta på samma position som mätsystemen. Mätnoggrannheten för bredden kontrollerades inte för Tsorter. BoardMaster GT och ProfiGrade kan även mäta med kamerorna i mätsystemen, men de resultaten sparades inte i resultatfilerna som användes för analysen. ProSort + Scan var placerad i toppändan på en brädlinje i en råsortering. Den mätte tjocklek och bredd på ungefär ¾ av brädornas längd, från toppändan och in. Vid analysen användes därför inte måtten tagna i roten.

7 TCN -Mätnoggrannhet () Resultat och Diskussion Här redovisas resultaten i tabellformat uppdelat på längs- och tvärmatade mätsystem. Alla resultat redovisas i millimeter. I bilaga redovisas resultaten i diagramformat. Där framgår det mer visuellt hur väl mätsystemen under våra test lyckats mäta både på individnivå samt för populationen. Förklaring till tabellerna: Diff MedelTjocklek Denna siffra säger hur mycket det i medeltal skiljer mellan den manuellt uppmätta medeltjockleken och mätsystemets uppmätta medeltjocklek. Stor medelskillnad tyder på att mätsystemet är felaktigt kalibrerat och justerat. Ett negativt värde innebär att det manuella medelvärdet är mindre än mätsystemets (manuellmätning-automatiskmätning). Std.av Diff Tjocklek Detta tal säger kanske mest om hur bra ett mätsystem presterat på individnivå under dessa tester. Om man tar standardavvikelsen på differensen mellan den manuellt uppmätta medeltjockleken och mätsystemets uppmätta medeltjocklek för varje virkesstycke får man detta tal. Detta visas i figur där skillnaden mellan den manuellt uppmätta tjockleken och resultaten från Tsorter visas med pilar för de första fem plankorna. En liten skillnad mellan de olika pilarnas längd gör att detta tal blir litet. Diff Medelbredd Samma som för Diff MedelTjocklek fast för bredden. Std.av Diff Bredd Samma som för Std.av Diff Tjocklek fast för bredden. Std.av Man. MedelTjocklek Standardavvikelsen för populationen av alla manuellt uppmätta medeltjocklekar. Denna spridning beror på sågens måttvariationer plus de manuella mätfelen. Std.av System MedelTjocklek Standardavvikelsen för populationen av alla automatiskt uppmätta medeltjocklekar. Denna spridning beror på sågens måttvariationer plus mätsystemens mätfel. Std.av Man. MedelBredd Standardavvikelsen för populationen av alla manuellt uppmätta medelbredder. Denna spridning beror på sågens måttvariationer plus de manuella mätfelen. Std.av System MedelBredd Standardavvikelsen för populationen av alla automatiskt uppmätta medelbredder. Denna spridning beror på sågens måttvariationer plus mätsystemens mätfel.

8 TCN -Mätnoggrannhet () Figur : Skillnaden mellan den uppmätta tjockleken manuellt och Tsorter, de fem första plankorna är markerade med pilar. Konstant skillnad, dvs. ett stabilt medelfel, tyder på ett bra mätsystem. I detta fall kan dock en justering behövas för att måtten ska hamna på samma nivå som de manuella.. Medelvärde och spridning Fördelningarna för måtten i figur visas i figur 3. De manuella och automatiska mätningarna har väldigt lika spridning, medan medelvärdet för de olika kurvorna är förskjutna i förhållande till varandra. 9 Mätsystem=TSorter Manuell Tjocklek = *,*normal(x; 39,785;,37) Mätsystem Tjocklek = *,*normal(x;,3;,35) , 38,6 39, 39, 39,8,,6,, 38, 38,8 39, 39,6,,,8, Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek Figur 3: Medeltjocklekarnas fördelningar för både de manuella och automatiska mätningarna. Olika medelvärde, nästan samma spridning. I histogrammet ser vi att både de manuella och automatiska mätningarna har två toppar, detta beror på en tjockleksskillnad mellan höger och vänster planka i postningen.

9 TCN -Mätnoggrannhet () Det omvända, samma medelvärde men olika spridningar kan ses i figur och figur 5. Just spridningen är en viktig faktor om man ska använda dessa data för processkontroll av sågresultatet. Har man stor spridning i mätresultatet, dvs. måttvariationer plus mätfel, måste man ha stora toleranser för att mätsystemet inte ska larma för ofta. Figur : Medelbredder för manuella och automatiska mätningar. Samma medelvärde, olika spridningar. 8 Mätsystem=ProSort Manuell Bredd = *,5*normal(x;,866;,7) Mätsystem Bredd = *,5*normal(x;,89;,67) 6 8 6,5,,5,,5 3, 3,5,,5 5, Manuell Bredd Mätsystem Bredd Figur 5: Fördelning för medelbredderna av de manuella och automatiska mätningarna. Kurvorna visar samma medelvärde men olika spridningar.. Standardavvikelse och toleranser Många sågverk har idag toleranser på ±,5 mm från börvärdet (råmåttet). Resultaten för tjockleksmätningarnas standardavvikelse, s, under testerna i denna rapport låg som bäst på,5 mm (Std.av System MedelTjocklek), i detta inkluderas måttvariationer och mätfel. Detta innebär att vi har ±s från medelvärdet till tillåtna toleransgränser, om medelvärdet ligger på

10 TCN -Mätnoggrannhet --3 () börvärdet och mätutrustningen är korrekt kalibrerad. Vidare så innebär detta statistiskt att - 5% av mätningarna kommer ligga utanför toleransgränserna, orsakat av både måttvariationer och mätfel. Sågar man exempelvis 5 stockar på ett åtta timmars skift, från varje stock får man två plankor som mäts, så kommer ungefär en mätning i minuten vara utanför toleransgränserna. Klarar inte såglinjen och mätningarna, oavsett om de är manuella eller automatiska, att hålla sig inom angivna toleranser med tillräcklig hög procentuell andel så bör man i första hand kontrollera om mätutrustningen är korrekt kalibrerad. Sedan om börvärden och toleranser är korrekt satta utifrån sågens måttvariationer och mätutrustningens mätnoggrannhet..3 Längsmatade mätsystem I tabell redovisas resultaten från testerna av ProCon och SeeCon. Under andra testet av ProCon testade inte dess måttnoggrannhet för blockhöjden (bredd) pga. praktiska begränsningar. Tabell. Resultaten från tester av längsmatade mätsystem i såglinjer. Ett negativt värde innebär att det manuella medelvärdet är mindre än mätsystemets. System ProCon (5/9) ProCon (6/) SeeCon Virkesdimension x 5x 9x75/ Diff MedelTjocklek, -,9,33 Std.av Diff Tjocklek,,5,3 Diff MedelBredd, x - Std.av Diff Bredd, x - Std.av Man. MedelTjocklek,5,7,6 Std.av System MedelTjocklek,56,5,5 Std.av Man. MedelBredd,7 x - Std.av System MedelBredd, x - (-) mäts ej av mätsystemet (x) testades ej Under testerna av tjockleksmätning för ProCon den 6/ så uppstod ett mätfel på planka nummer åtta. Utan uppenbar anledning angav mätsystemet ett alldeles för tunt mått. Inkluderar man denna mätning så blir resultatet, respektive,63 för Diff MedelTjocklek och Std.av Diff Tjocklek. Standardavvikelsen för medeltjocklekarna från ProCon och de manuella mätningarna är väldigt lika. Dock så påverkar enskilda värden väldigt mycket då vi bara har värden/virkesstycken, därför har mätsystemen i några fall fått lägre spridning än de manuella mätningarna. Resultatet för SeeCon kan ha påverkats negativt av att den mäter på sidobrädorna när dessa sågas bort från blocket, brädorna fladdrade emellanåt vilket troligen påverkat resultatet. Tjockare plank är stabilare än brädor och detta kan påverka mätresultatet.

11 TCN -Mätnoggrannhet --3 (). Tvärmatade mätsystem Resultaten från testerna av de tvärmatade mätsystemen visas i tabell. Mätnoggrannheten för bredd kontrollerades inte vid testen av Tsorter. Tabell. Resultaten från tester av tvärmatade mätsystem i råsorteringar. Ett negativt värde innebär att det manuella medelvärdet är mindre än mätsystemets. Mätsystem BoardMaster GS ProfiGrade ProSort+Scan TSorter Virkesdimension 3x5 6x x 38x5 Diff MedelTjocklek -,7 -,,6 -,5 Std.av Diff Tjocklek,,7,,9 Diff MedelBredd,9,3,5 x Std.av Diff Bredd,57,69, x Std.av Man. MedelTjocklek,8,37,5, Std.av System MedelTjocklek,8,3,3,35 Std.av Man. MedelBredd,35,,7 x Std.av System MedelBredd,67,68,7 x (x) testades ej Inga större skillnader kan ses i standardavvikelsen på tjockleksdifferenserna mellan de manuella och automatiska mätningarna, alla ligger inom intervallet,9,7. De olika tjocklekarna kan påverka resultaten. Samtliga mätsystem har ganska lika standardavvikelse på medeltjockleken jämfört med de manuella mätningarna. Störst skillnad är det för Tsorter där de manuella medelvärdena har större spridning,, mot,35. Detta beror på planka nummer tre som enligt de manuella mätningarna var något tunnare än de övriga. På breddmätningarna hittar man de största skillnaderna mellan de manuella mätningarna och mätsystemens resultat. Större standardavvikelser på både individnivå ( Std.av Diff Bredd ) samt populationens spridning ( Std.av System MedelBredd ).

12 TCN -Mätnoggrannhet --3 () 3 Övrigt 3. Kontaktpersoner Utförare och författare:, SP Trä fredrik.persson@sp.se Projektledare: Anders Grönlund, LTU anders.gronlund@ltu.se 3. Andra tillverkare/mätsystem Resurserna har inte räckt till för att testa alla tillgängliga mätsystem på den Svenska marknaden, ännu mindre för alla som finns i Europa eller i övriga delar av världen. Här följer en lista med några exempel på andra tillverkare: Rema - DimCon Microtec - WaneScan Sprecher SPRETIMB ALFHA EXACT AUTOLOG Prologic +

13 TCN -Mätnoggrannhet () Bilaga Längsmatade mätsystem Mätsystem=ProCon (5/9) Manuell Tjocklek = *,5*normal(x; 6,3;,536) Mätsystem Tjocklek = *,5*normal(x; 5,99;,5693) ,,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek

14 TCN -Mätnoggrannhet --3 () 9 Mätsystem=ProCon (5/9) Manuell Bredd = *,*normal(x;,67;,69) Mätsystem Bredd = *,*normal(x;,39;,) ,6 3,8,,,,6,8 5, 5, 5, Manuell Bredd Mätsystem Bredd

15 TCN -Mätnoggrannhet () 6 Mätsystem=ProCon (6/) Manuell Tjocklek = 9*,*normal(x; 5,957;,65) Mätsystem Tjocklek = 9*,*normal(x; 5,8;,5) 5 3 5,7 5,9 5, 5,3 5,5 5,7 5,9 53, 5,8 5, 5, 5, 5,6 5,8 53, 53, (Planka nummer 8 borttagen, oförklarligt mätfel) Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek

16 TCN -Mätnoggrannhet () 8 Mätsystem=SeeCon Manuell Tjocklek = *,*normal(x;,77;,577) Mätsystem Tjocklek = *,*normal(x; 9,895;,5395) ,6 9, 9, 9,8,,6,, 8,8 9, 9,6,,,8, Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek

17 TCN -Mätnoggrannhet () Tvärmatade mätsystem 9 Mätsystem=TSorter Manuell Tjocklek = *,*normal(x; 39,785;,37) Mätsystem Tjocklek = *,*normal(x;,3;,35) , 38,6 39, 39, 39,8,,6,, 38, 38,8 39, 39,6,,,8, Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek

18 TCN -Mätnoggrannhet () 9 Mätsystem=BoardMaster GS Manuell Tjocklek = 9*,*normal(x; 3,56;,8) Mätsystem Tjocklek = 9*,*normal(x; 3,78;,789) ,8 3, 3, 3, 3,6 3,8 33, 33, 33, 33,6 (Planka nummer borttagen, annan tjocklek) Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek

19 TCN -Mätnoggrannhet () Mätsystem=BoardMaster GS Manuell Bredd = 9*,5*normal(x; 9,3;,383) Mätsystem Bredd = 9*,5*normal(x; 6,8;,688) 8 6 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 5, (Planka nummer borttagen, annan tjocklek) Manuell Bredd Mätsystem Bredd

20 TCN -Mätnoggrannhet --3 () 8 Mätsystem=ProfiGrade Manuell Tjocklek = *,*normal(x; 7,3;,373) Mätsystem Tjocklek = *,*normal(x; 7,335;,339) , 6, 6, 6,6 6,8 7, 7, 7, 7,6 7,8 8, 8, 8, 8,6 Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek

21 TCN -Mätnoggrannhet --3 () Mätsystem=ProfiGrade Manuell Bredd = *,*normal(x; 5,88;,79) Mätsystem Bredd = *,*normal(x;,95;,677) , 3,8,,6 5, 5, 5,8 6, 3,6,,,8 5, 5,6 6, 6, Manuell Bredd Mätsystem Bredd

22 TCN -Mätnoggrannhet --3 () 5 Mätsystem=ProSort Manuell Tjocklek = *,*normal(x;,87;,65) Mätsystem Tjocklek = *,*normal(x;,55;,379) 3 3,7 3,9,,3,5,7,9 5, 5,3 3,8,,,,6,8 5, 5, Manuell Tjocklek Mätsystem Tjocklek

23 TCN -Mätnoggrannhet () 8 Mätsystem=ProSort Manuell Bredd = *,5*normal(x;,866;,7) Mätsystem Bredd = *,5*normal(x;,89;,67) 6 8 6,5,5,5 3,5,5,, 3,, 5, Manuell Bredd Mätsystem Bredd

24 Om finansieras av de deltagande parterna tillsammans med medel från Europeiska Regionala Utvecklingsfonden (Mål ), Länsstyrelsen i Norrbottens län samt Region Västerbotten. Deltagande parter i är: Lindbäcks Bygg AB Holmen Timber, Martinsons Trä AB, SCA Forest Products AB, Norra Skogsägarna, Setra Group AB, Sågverken Mellansverige, SÅGAB, Sveaskog AB, Luleå tekniska universitet, Skellefteå kommun och Piteå kommun.