Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен



Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен
Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен
Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен
Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен
Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен

 


Владельцы патента RU 2482468:

Чубинский Анатолий Николаевич (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова (СПбГЛТУ) (RU)
Теппоев Алексей Викторович (RU)
Ананьева Наталия Исаевна (RU)
Тамби Александр Алексеевич (RU)
Чубинский Максим Анатольевич (RU)

Использование: для проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен. Сущность: заключается в том, что исследования внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, используя метод магнитно-резонансной томографии, при этом определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними, а раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы на основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму количества пиломатериалов, включающих обе зоны. Технический результат: обеспечение возможности проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по показателю, позволяющему повысить эффективность технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов. 5 ил.

 

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля пиловочных бревен и может быть использовано при проведении исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии, результаты которого могут быть использованы в процессах лесопиления, гидротермической обработки, сушки, фанерном производстве, при сортировке пиловочных бревен, фанерных кряжей и т.д.

В настоящее время нашли широкое распространение способы контроля геометрических размеров бревен и определения их внутреннего строения. К наиболее распространенным относятся методы лазерного сканирования поверхности пиловочных бревен, рентгенография и томография для определения их внутренней структуры (наличия сучков и других пороков). [Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1966 г. - 183 с., Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1987. - 120 с.]. Авторами были широко изучены методы неразрушающего контроля древесины и прогнозирование свойств пиломатериалов и готовых изделий при определении их внутреннего строения с использованием ионизирующих излучений, ультразвукового анализа и рентгенографии. Разработаны способы, позволяющие выполнять контроль плотности древесины и, таким образом, определять физико-механические свойства готовой продукции.

Эти известные способы оценки внутреннего строения пиловочных бревен направлены на выявление скрытых пороков древесины, таких как сучки, гнили, трещины и т.д. При помощи этих способов становится возможным определение местоположения пороков и их классификация, а также определение плотности исследуемых тел, т.е. указанные способы ориентированы на повышение сортности формируемых пиломатериалов за счет исключения из схемы раскроя бревна зон, включающих в себя пороки строения и формы древесины.

Недостатком указанных известных способов является то, что они не дают ориентации на улучшение технологии гидротермической обработки древесины, сушки пиломатериалов и шпона. Существенным недостатком использования известных способов является невозможность определения прироста древесины по длине и ширине ствола дерева путем замера ширины ранней и поздней зон древесины годичного слоя.

Известен также способ оценки внутреннего строения объекта, в т.ч. и пиловочных бревен, путем исследования внутренней структуры исследуемых объектов методом магнитно-резонансной томографии, направленный на выявление плотности различных зон исследуемого объекта [Патент РФ 2182703, опубл. 20.05.2002 - прототип].

Недостатком указанного известного способа является также то, что он не дает ориентации на улучшение технологии гидротермической обработки древесины, сушки пиломатериалов и шпона.

Техническая задача изобретения состоит в создании способа проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по такому показателю, который позволил бы повысить эффективность технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов.

Исследования заявителей показали, что в стволе дерева в достаточно широком диапазоне изменяется влажность, при этом диапазон составляет в среднем от 30 до 180%, поэтому фактически на этапах сортировки, раскроя и гидротермической обработки пиловочных бревен, кряжей и пиломатериалов обрабатывается материал с сильно отличающимися в его различных зонах показателями влажности, а следовательно, и физическими свойствами, что приводит к получению пиломатериалов, имеющих сильно отличающуюся влажность в различных их зонах (перепад по влажности по длине доски может составлять от 30 до 150%.). Получение и дальнейшее использование таких пиломатериалов снижает эффективность процесса гидротермической обработки древесины, при склеивании - увеличивает напряжение в клеевых соединениях, не обеспечивает сплошность формируемых клеевых соединений и равномерность распределения клея в их контактных слоях.

В этой связи при исследовании внутренней структуры пиловочных бревен заявителями выбран показатель распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен.

Исходя из анализа проведенных исследований, заявителями установлено, что влажность по ширине свежесрубленных стволов сосны и ели распределена следующим образом: влажность ядровой и спелодревесной древесины составляет 30-60%, а заболонной 60-180%, что связано с изменением функций клеток древесины по мере роста дерева: клетки заболони обладают проводящей функцией и обеспечивают движение влаги в древесине в отличие от клеток ядра и спелой древесины.

Техническая задача достигается тем, что в способе проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по выбранному параметру - исследование внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, при этом определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними, а раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы на основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму пиломатериалов, включающих обе зоны.

Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:

- исследование внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен;

- определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними;

- раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы на основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму пиломатериалов, включающих обе зоны.

Это позволит повысить эффективность технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов.

В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений, содержащих указанные признаки.

Изобретение применимо и будет использоваться в отрасли в 2011-2012 гг.

На фиг.1-4 представлена иллюстрация результатов исследования предлагаемым способом с использованием магнитно-резонансной томографии.

На фиг.1 представлено графическое отображение распределения влажности в древесине ели и определение пороков древесины в виде сучков;

На фиг.2 представлено графическое отображение границы распределения влажности и внутренней структуры древесины сосны;

На фиг.3 представлено графическое отображение зон спелой и заболонной древесины.

При изготовлении пилопродукции с определенным направлением волокон древесины, а также для определения координат влажных зон и прироста древесины получаемые описываемым способом изображения целесообразно обрабатывать на рабочей станции для получения графического отображения структуры древесины.

На фиг.4 представлено графическое отображение зоны древесины с влажностью свыше 50-60% и строения древесины, 3D MPRAGE-ИП с постобработкой на рабочей станции Vitrea (слева древесина сосны, справа - ели).

На фиг.5 изображена схема технологической линии исследования пиловочных бревен перед распиловкой их на пиломатериалы.

Линия включает последовательно установленные и технологически связанные поперечный транспортер 1 для нерассортированных бревен, металлоискатель 2, карман 3 для отбраковки бревен, содержащих металлические включения, магнитно-резонансный томограф 4, совмещенный с управляющим блоком сбора и анализа информации, а также маркирующим устройством (при необходимости на линии может быть дополнительно установлен 3d сканер 5, позволяющий производить измерения бревен при отключении магнитно-резонансного томографа во время сортировки криволинейных бревен, балансов и бревен из вершинной части ствола). Участок сортировки бревен 6 содержит карманы для бревен, рассортированных, например, по диаметрам на две группы: на комлевые и вершинные. Для бревен, рассортированных по породам, имеются склады 7 и 8, разделенные на несколько секций для бревен, рассортированных по вершинному диаметру и рассортированных по диаметру внутренней зоны древесины, влажностью до 50-60%. После склада сырья 8 расположен приемный транспортер 9, устройство ориентации 10, накопитель 11, окорочный станок 12 и лесопильный цех 13.

Линия работает следующим образом.

Пиловочные бревна поступают на поперечный транспортер 1 для нерассортированных бревен, откуда по одному проходят через металлоискатель 2 для выявления и отбраковки в карман 3 бревен, имеющих металлические включения. Далее бревна, как правило, выпиленные из комлевой части бревна, поступают в магнитно-резонансный томограф 4, для определения зон древесины различной влажности, совмещенный с управляющим блоком сбора и анализа информации, а также маркирующим устройством, присваивающим бревнам штрихкод, местоположение на бревне которого, в свою очередь, фиксирует положение бревна в пространстве.

Сущность использования в данном случае метода магнитно-резонансной томографии состоит в способе определения зон в пиловочных бревнах с влажностью до и выше 60%, вследствие различных функций клеток ядра или спелой древесины и заболони, для селективного подхода к пиломатериалам при их последующей механической и гидротермической обработке.

Метод основан на измерении электромагнитного отклика атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности. Определение внутренней структуры и уровня влажности пиловочных бревен выполняется путем магнитно-резонансной томографии с применением импульсных последовательностей (ИП) на основе Т2- и 3D MPRAGE с выводом визуальной информации на экран компьютера.

Зоны древесины различной влажности на изображении внутренней структуры бревна на экране компьютера представляют собой четко разграниченные светлую и темную области исследуемого объекта, которые можно разделить поверхностью, координаты которой затем передаются на участок раскроя пиловочных бревен. Влажность древесины темной зоны не превышает 60%, светлой - находится выше 60%.

От способа по прототипу предлагаемый способ отличается тем, что при расшифровке сигналов спада свободной индукции происходит разделение пиловочных бревен на две зоны, характеризующие соответственно влажность древесины до и более 60%.

Метод осуществляли при следующих настройках магнитно-резонансного томографа:

- импульсная последовательно PD/T2;

- время повторения TR=72.0 мс;

- время эха ТЕ=9.0 мс;

- толщина среза 5 мм;

- параметры матрицы 256×142, фиг.1;

и

- импульсная последовательность 3D-MP-RAGE

- время повторения TR=12.0 мс;

- время эха ТЕ=5.0 мс,

- толщина среза 2 мм / -1;

- параметры матрицы 256×256, фиг.2.

По результатам определения границы разделения древесины на зоны представляется возможным осуществлять раскрой бревен, сводя к минимуму количество пиломатериалов, включающих обе зоны, что позволяет повысить эффективность процесса гидротермической обработки древесины. Использование таких пиломатериалов в процессах склеивания позволит снизить напряжения в клеевых соединениях за счет повышения формоустойчивости пиломатериалов, обеспечить сплошность формируемых клеевых соединений и равномерное распределение клея в их контактных слоях.

При необходимости на линии может быть установлен 3d сканер 5, позволяющий производить измерения бревен при отключении магнитно-резонансного томографа 4 во время сортировки криволинейных бревен, балансов и бревен из вершинной части ствола. Бревна могут рассортировываться по диаметрам на две группы, например комлевые и вершинные в карманах 6. После сортировки бревна поступают на склады рассортированного по породам сырья 7 и 8, которые разделены на две или более секций для бревен, рассортированных по вершинному диаметру и рассортированных по диаметру внутренней зоны древесины, влажностью до 50-60%. Со склада сырья по приемному транспортеру 9 перед лесопильным цехом 13, проходя через устройство ориентации 10, бревна перемещаются в накопитель 11 перед окорочным станком 12 и поступают в лесопильный цех 13, где перед раскроем происходит их ориентация в соответствии с меткой штрихкода об их внутреннем строении, для получения пиломатериалов с равномерно распределенными по сечению физико-механическими характеристиками.

Таким образом, изобретение позволило создать способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен методом магнитно-резонансной томографии по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, который обеспечил повышение эффективности технологий сортировки, гидротермической обработки, механической обработки пиловочных бревен, технологии сушки пиломатериалов и шпона, а также склеивания пиломатериалов за счет повышения качества получаемых материалов.

Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен, включающий метод магнитно-резонансной томографии, по выбранному параметру, отличающийся тем, что исследования внутренней структуры пиловочных бревен проводят по показателю распределения влажности в различных зонах пиловочных бревен, при этом определяют зоны ядровой и заболонной частей пиловочника, устанавливают границу между ними, а раскрой пиловочного бревна на пиломатериалы па основе полученных результатов осуществляют с учетом сведения к минимуму количества пиломатериалов, включающих обе зоны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области техники, связанной с магнитным резонансом. .

Изобретение относится к технической экспертизе по определению давности события создания различного вида объектов из целлюлозосодержащего материала или объектов, содержащих на поверхности фрагменты, выполненные из целлюлозосодержащего материала, и имеющих на поверхности целлюлозосодержащего материала, по меньшей мере, один открытый участок, не имеющий покрытия, и, по меньшей мере, один участок покрытый, а также к способам определения давности события нанесения покрытия на указанный объект или на указанный фрагмент.

Датчик якр // 2476865

Изобретение относится к средствам досмотра на пропускных пунктах для обнаружения скрытых веществ (например, наркотиков и/или взрывчатых веществ), в частности к системам обеспечения безопасности пассажирских перевозок.

Изобретение относится к области исследования горных пород и может найти применение при определении параметров граничных слоев в нефтеводонасыщенных образцах горных пород, влияния этих параметров на фильтрационные характеристики горных пород и смачиваемость поверхности пор.

Изобретение относится к устройству для диагностической визуализации, содержащему систему для исследований с использованием магнитного резонанса, а также систему для эмиссионной томографии.
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения локальной температуры внутри вещества или живого организма

Изобретение относится к области применения ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) для исследования и анализа веществ и может использоваться в исследовательских целях, в медицине, в установках таможенного досмотра багажа и осмотра входящей корреспонденции в почтовых учреждениях (письма, бандероли, посылки) без их вскрытия

Использование: для детектирования трехчастотного ядерного квадрупольного резонанса. Сущность: заключается в том, что осуществляют облучение образца на частоте υ- первым радиочастотным импульсом, вторым радиочастотным импульсом на частоте υ0, импульсы прикладываются на частотах соответствующих ЯКР переходов, регистрация сигнала осуществляется на третьей частоте ЯКР υ+, при этом все катушки датчика взаимно ортогональны, причем применяется многоимпульсная последовательность, состоящая из составных (композитных) импульсов, в которой каждый импульс представляет собой комбинацию из трех импульсов - первый импульс прикладывается на частоте υ-, второй импульс прикладывается на частоте υ0, затем прикладывается третий импульс на частоте υ-, при этом первые N циклов многоимпульсной последовательности содержат композитный импульс, в котором второй импульс имеет фазу 0°, вторые N циклов многоимпульсной последовательности содержат композитный импульс, в котором второй импульс имеет фазу 180°, регистрация сигнала происходит на частоте υ+, далее происходит когерентное накопление полученных сигналов в каждой последовательности и последующим вычитанием из сигналов, накопленных после первых N импульсов, сигналов накопленных после вторых N импульсов. Технический результат: увеличение отношения сигнал/шум. 7 ил.

Предложено устройство прецизионного перемещения полноразмерного керна в датчике ЯМР. Устройство содержит подающий и приемный конвейерные модули. Контейнер керна вместе с капроновым буксировочным тросиком, объединяющим подающий и приемный конвейерные модули, образует замкнутый контур. Техническими результатами являются упрощение конструкции, повышение надежности и уменьшение веса устройства. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Использование: для диагностической визуализации. Сущность: заключается в том, что выполняют комбинированное формирование изображений посредством РЕТ-МР томографии (позитронно-эмиссионная (РЕТ)-магниторезонансная (MP) томография) для создания гибридных или улучшенных изображений, которые объединяют в себе преимущества обоих способов воздействия. В такой комбинированной конфигурации способов воздействия можно использовать контрастное вещество (80), которое включает в себя как РЕТ-метку (82), так и магниторезонансное средство усиления контраста (86). Контрастное вещество (80) также включает в себя систему (84) нацеливания, которая позволяет контрастному веществу (80) накапливаться в области, представляющей интерес. Технический результат: повышение качества диагностической визуализации. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Предложен способ поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ, находящихся в неметаллической оболочке и в укрывающих средах. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения наркотического вещества. В веществе возбуждают магнитный резонанс с последующим измерением частоты отклика, по наличию которого делают заключение о наличии данного вещества. Предполагаемое место закладки вещества зондируют плоскополяризованным сигналом. Сигналы, отраженные от наркотического вещества, имеют правую и левую круговую поляризацию. Сигнал с правой круговой поляризацией дифференцируют по времени и перемножают с зондирующим сигналом, формируют производную корреляционной функции и определяют расстояние до вещества. Диаграммы направленности приемных антенн создают равносигнальную зону. Отраженные сигналы с правой и левой круговой поляризацией сравнивают по фазе, формируют управляющее напряжение, зависящее от степени и стороны отклонения направления на вещество от равносигнальной зоны, вращают антенный блок в горизонтальной плоскости, при этом фиксируют азимут на вещество и определяют его местоположение. 3 ил.

Использование: для магниторезонансного обследования объектов. Сущность: заключается в том, что принимают множество групп магниторезонансных сигналов от объекта для различных положений опоры в двумерной области, причем по меньшей мере первое из положений и второе из положений смещены относительно друг друга в первом направлении, и причем по меньшей мере первое из положений и третье из положений смещены относительно друг друга во втором направлении, ортогональном первому направлению. Технический результат: обеспечение возможности высокого качества изображения крупного объекта. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 17 ил.

Использование: для определения содержания твердого жира по данным ЯМР-релаксации. Сущность: заключается в том, что осуществляют помещение исследуемого образца в ампулу для ЯМР измерений, проведение стандартной процедуры темперирования, помещение ампулы в датчик ЯМР-анализатора, поляризацию образца намагничивающим импульсом, при этом при помощи ЯМР-анализатора, работающего в комплексе с персональным компьютером, получают полную кривую спада магнитной индукции, которая записывается на ПК в виде файла, содержащего пары чисел - время и соответствующее значение амплитуды в каждой точке, затем осуществляют автоматизированный подбор параметров математической модели, описываемой соответствующей формулой до наилучшего совпадения с формой полной кривой спада, и рассчитывают содержание твердого жира по определенной формуле. Технический результат: повышение точности измерения содержания твердого жира. 4 ил.
Наверх