Inläggningskontroll för blockreducering/delningssåg Slutrapport Simon Dahlquist, SP Trä Jens Flodin, Norra Timber
Sammanfattning Kontinuerlig och automatisk mätning av felinläggning är ett effektivt sätt att hålla koll på processen och på så sätt säkerställa ett högt sågutbyte. Noggrannheten vid inläggningen i delningssågen har stor betydelse för sågutbytet, och därmed för sågverkets lönsamhet. Eftersom många block kan passera utan att det för ögat ser anmärkningsvärt fel ut, finns det stora pengar att spara genom att ha en kontinuerlig automatisk mätning och uppföljning. 10 mm parallellfel sänker utbytet med 3 %. I projektet har teknik utvecklats för mätning av felinläggning i andra sågen, blockreducering/ delningssåg. Genom att mäta hur blocket går genom sågen och koppla detta till vilken kurva blocket är tänkt att följa är det möjligt att utvärdera inläggningen. Mätsystemet använder linjelaser och kamera för att trianguleringsmäta var blekesytan befinner sig. Blekets centrum sammanfaller inte alltid med reducerskivornas centrum. Det räcker därför inte att enbart kontrollera blockets bleken i förhållande till centrum mellan reducerskivorna, eftersom den tänkta kurvan kan vara en annan än blockets kurva samt att postningen kan vara asymmetrisk så att blockets och postningens centrum inte sammanfaller. Mätmetoden fungerar som det är tänkt. Den avvikelse som finns på individnivå kan förklaras av att stockens tvärsnitt inte är fullt ut cirkulärt, så att blekesytans centrum inte sammanfaller med (den tänkta) mantelytans centrum. Detta medför dock inte något problem, eftersom systemet visar trender över ett flertal block. 1
Innehållsförteckning Sammanfattning... 1 Innehållsförteckning... 2 Inledning/Syfte... 3 Material/Metod... 4 Kaliberering... 7 Resultat och diskussion... 10 2
Inledning/Syfte Mätning av felinläggning i första sågen kan idag göras kontinuerligt och automatiskt. Detta har visat sig vara ett effektivt sätt att hålla koll på processen och på så sätt säkerställa ett högt sågutbyte. Den stora fördelen är att operatören snabbt får en signal när något har hänt i såglinjen. Samtidigt gör den kontinuerliga mätningen det möjligt att samla statistik över lång tid och på så sätt analysera trender i hur väl maskinerna fungerar. Erfarenheterna har visat att man kan åstadkomma signifikanta förbättringar av sågutbytet med hjälp av en kontinuerlig och automatisk kontroll av inläggning och rundvridning i första sågen. En naturlig fortsättning är därför att utveckla motsvarande teknik för blockreducering/delningssåg. Genom att mäta hur blocket går genom delningssågen/blockreduceringen och koppla denna information till information från optimeringssystemet angående vilken kurva blocket är tänkt att följa är det möjligt att med en relativt enkel utrustning utvärdera inläggningen i delningssågen/blockreduceringen. Syftet med projektet har varit att utveckla en utrustning för inläggningskontroll i blockreducering/delningssåg och att visa på den ekonomiska nyttan av att kontinuerligt mäta inläggningen i blockreducering/delningssåg. 3
Material/Metod Värdsågverk för detta projekt har varit Kåge Såg med såglinje från Heinola. Tanken bakom hela mätsystemet är att använda linjelaser och kamera för att trianguleringsmäta var blockets blekesyta befinner sig i förhållande till centrum mellan reducerskivorna. Figur 1 och figur 2 visar maskinerna i projektet och mätutrustningens tänkta och faktiska placering (laserlinje och kamera). Figur 1. Maskiner och mätutrustning, tänkt placering. 4
Figur 2. Maskiner och mätutrustning, faktisk placering. Utöver laser och kamera har fotoceller och pulsgivare installerats, dels för att trigga själva mätningen när det finns ett block att mäta på samt att kunna ange hur långt in på blocket varje mätning är gjord. I och med att såglinjen i fråga använder aktiv kurvsågning där man kontrollerat styr blocket genom maskinerna utifrån en optimerad kurva räcker det inte med att kontrollera blockets bleken i förhållande till centrum mellan skivorna. Detta eftersom den tänkta kurvan kan vara rakare än blockets kurva samt att postningen kan vara asymmetrisk så att blockets och postningens centrum inte sammanfaller. Man måste alltså kunna jämföra det uppmätta blockets kurva med den tänkta kurvan. Blekets centrum ska således inte alltid sammanfalla med reducerskivornas centrum. Figur 3 visar principen. 5
Block radie>=opt radie Block radie<opt radie Figur 3. Symmetrisk och asymmetrisk postning samt blockets kurva jämfört med optimerad kurva. För att kunna jämföra mätningen med tänkt kurva upprättas därför kommunikation med Heinolas styrprogram, som under produktion skickar blockets hörnpunkter, den optimerade kurvan (reducerskivornas centrum) samt servonas börvärden för höger och vänster reducerskiva. Figur 4 visar ett exempel på de blockdata som mottas för varje block just innan det når reducerskivorna. 150 100 50 0 50 100 150 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 MantelVänster MantelHöger BlockMitt OptKurva 200 Figur 4. Blockdata från Heinola. 6
I figur 4 kan man alltså se att blocket, i rotänden, kröker sig mer är den optimerade kurvan som blocket skall styras efter. Med hjälp av dessa data kan man alltså jämföra den egna mätningen med börvärdet, för att inte tolka det som en felaktighet när centrum på blocket avviker från reducerskivornas centrum. Kaliberering Kalibrering av mätutrustningen utförs i två steg. Det första steget är att kalibrera själva mätområdet så att kamerapixlar kan översättas till millimetervärden. Denna kalibrering utförs med en kalibreringskam som utvecklats i projektet, se figur 5. Figur 5. Kalibreringskam för att kalibrera mätområdet. Vid kalibrering av mätområdet placeras kammen på en tillhörande ställning så att laserlinjen ligger över tandraden. Ställningen innehåller två höjdplan där det ena ligger under den lägsta blockhöjden som kommer att sågas och det andra över den högsta blockhöjden som kommer att sågas. Genom att sedan läsa av kammen på dessa två höjder kan man tillsammans med kammens kända mått skapa ett kalibrerat mätområde. 7
Det andra steget i kalibreringen är att kalibrera och fastställa var i kamerabilden centrum mellan reducerskivorna befinner sig. För att åstadkomma detta har projektet utvecklat två rätskivor som, med magneter, fästs i var sin reducerskiva. Dessa rätskivor vilar sedan mot en tredje rätskiva som man med vattenpass väger in vid kalibreringen. Även den tredje rätskivan fästs med magneter mot fasta maskinplåtar. Figur 6, 7 och 8 visar från olika vinklar hur rätskivorna sitter vid montage. Figur 6. Rätskiva för kalibrering av mätsystemet. Figur 7. Rätskiva för kalibrering av mätsystemet. Figur 8. Rätskiva för kalibrering av mätsystemet. 8
Vid själva kalibreringen flyttas sedan reducerskivorna till 4 olika positioner (symmetriska postningar) medan rätskivorna sitter monterade. För varje position skickar Heinolas system höger och vänster reducerskivas börvärde som då kan kopplas till höger respektive vänster rätskivas position i kamerabilden. På så sätt kan man beräkna och fastställa var i kamerabilden centrum mellan reducerskivorna är. 9
Resultat och diskussion För att utvärdera mätmetoden har en provsågning utförts, där den optimerade kurvan ritats ut på blocket. Blocket har sedan körts genom den maskingrupp som tar fram kurvan. Därefter har avvikelsen mellan den ritade kurvan och det reducerade blockets centrum mätts manuellt. Under provsågningen sparades data från mätutrustningen för de aktuella blocken. Resultaten från detta visar att de automatiska mätningarna korrelerade bra mot de manuella mätningarna. Figur 9 och figur 10 visar resultaten från två block vid provsågningen. I figurerna motsvarar y=0 centrum mellan reducerskivorna. I figurerna 9 och 10 visar den blåstreckade kurvan resultatet från blekesmätningen, innan jämförelse med börvärdet. Den rödstreckade kurvan visar hur mycket blockets centrum får avvika från centrum mellan reducerskivorna. Data till rödstreckad linje kommer från kommunikationen med Heinola. Den gröna linjen visar resultatet efter man kompenserat för tillåten avvikelse och den lila linjen visar den manuella mätningen som gjordes på blocket. 15 10 Log 24 5 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% 5 10 Blekesmätning OKAvVik från OptKurva Komp.mätning Manuell mätning 15 Blocklängd (%) Figur 9. Data från Log 24. 10
15 Log 30 10 5 0 0% 20% 40% 60% 80% 100% 5 10 Blekesmätning OKAvVik från OptKurva Komp.mätning Manuell mätning 15 Blocklängd (%) Figur 10. Data från Log 30. Som synes visar grön och lila linje relativt bra överensstämmelse vilket säger att mätmetoden fungerar som det är tänkt. Den avvikelse som finns förklaras mest troligt främst av att stockens tvärsnitt inte är fullt ut cirkulärt. Blekesytans centrum, som används som referens vid mätningen, sammanfaller alltså inte på individnivå med (den tänkta) mantelytans centrum som används som referens i Heinolas meddelande. Detta medför dock inte något problem, eftersom detta mätsystem, likt blekesmätningssystemet, som tidigare utvecklats för kantsågen, kommer att visa trender över ett flertal block, som i medeltal kommer att vara relativt cirkulära. Skillnaden mellan blekesmätningen för kantsågen och detta system är att resultatet intervallgrupperas utifrån blockens bågradie för att kunna fånga upp om eventuella inläggningsproblem bara sker på exempelvis väldigt krokiga eller raka block. För att undersöka hur mycket ett inläggningsfel i delningssågen kan påverka sågutbytet har en sågsimulering med SAW2010 utförts. Industriella 3D data från en timmerklass har använts tillsammans med en aktuell postning från samma sågverk. Vid simuleringen var alla inläggningsfel bortskalade förutom ett systematiskt parallellfel i delningssågen. Figur 11 visar resultatet från simuleringen. 11
Sågutbyte (justerat) Parallellfelets inverkan på sågutbytet 47,0% 46,5% 46,0% 45,5% 45,0% 44,5% 44,0% 43,5% 43,0% 42,5% 42,0% 0 mm 2 mm 4 mm 6 mm 8 mm 10 mm Parallellfel i delningssåg Figur 11. Kurva visande utbytets variation beroende på parallellfel vid inläggning i delningssåg. Det är uppenbart, enligt figur 11, att noggrannheten vid inläggningen i delningssågen har stor betydelse för sågutbytet, och därmed för sågverkets lönsamhet. Eftersom många block kan passera utan att det för ögat ser anmärkningsvärt fel ut, finns det stora pengar att spara genom att ha en kontinuerlig automatisk mätning och uppföljning, med signal till såghytten när mätvärdena passerar uppsatta gränsvärden. 12
13
Om TräCentrum Norr TräCentrum Norr finansieras av de deltagande parterna tillsammans med medel från Europeiska Utvecklingsfonden (Mål 2) och Länsstyrelserna i Västerbottens och Norrbottens län. Deltagande parter i TräCentrum Norr är: Holmen Skog, Lindbäcks Bygg AB, Luleå tekniska universitet, Martinsons Group AB, Norra Skogsägarna, SCA Forest Products AB, Setra Group AB, Skellefteå kommun, Sveaskog AB, SÅGAB, Sågverken Mellansverige och SP Trätek. Mer information om TräCentrum Norr finns på: www.ltu.se/ske/tcn