RU2849925C1

RU2849925C1 - Timber processing method and felling machine for its implementation

Info

Publication number: RU2849925C1
Application number: RU2022105956A
Authority: RU
Inventors: Георгий Леонидович Козлов
Original assignee: Георгий Леонидович Козлов
Filing date: 2022-03-05
Publication date: 2025-10-31

Abstract

FIELD: timber industry.

SUBSTANCE: inventions group relates to the timber industry, in particular to logging machines. Felling machine (1) for processing timber contains a manipulator (4) with a felling and bucking head (5) containing broach rollers (6), delimbing knives (7), a felling link (8) and a saw mechanism (9), and a non-contact system measurements, video cameras (10) with laser rangefinders mounted on the cabin (3), and a data processing unit (11). The non-contact measurement system is configured to scan standing trees located in the area of the felling and bucking head, and to determine the predictive parameters of each tree before felling, including geometric dimensions, species, type and number of assortments, and to determine the actual trunk cut diameter and setting the length of the stem segment in accordance with the length of the assortment, taking into account certain predictive parameters of the tree. Capturing and felling a tree with the help of a felling and bucking head, cleaning the trunk from branches and bucking it into assortments while pulling the trunk through the felling and bucking head under the control of a non-contact measurement system are performed.

EFFECT: invention increases the level of automation in logging operations, increases the accuracy of characterization of timber, eliminates the need to calibrate the felling head, increases machine output and reduces downtime.

8 cl, 1 dwg

Description

[01] Область техники[01] Field of technology

[02] Группа изобретений относится к лесной промышленности, а именно к способам и машинам для обработки лесоматериала, и может использоваться при лесозаготовительных работах.[02] The group of inventions relates to the forestry industry, namely to methods and machines for processing timber, and can be used in logging operations.

[03] Уровень техники[03] State of the Art

[04] Традиционные методы обработки лесоматериала, предусматривают механизированную валку дерева, удаление сучьев и раскряжевку ствола на сортименты в виде бревен заданной длины. Работы осуществляют в лесосеке при помощи колесных и гусеничных валочных машин (валочно-раскряжевочных машин, харвестеров). Указанные машины оснащены манипуляторами с валочно-раскряжевочными (или валочно-сучкорезно-раскряжевочными) головками.[04] Traditional timber processing methods involve mechanized felling, limbing, and cutting the trunk into logs of specified lengths. This work is carried out in the logging area using wheeled and tracked felling machines (fellers, harvesters). These machines are equipped with manipulators with felling-bucking (or felling-delimbing-bucking) heads.

[05] Раскряжевка стволов на сортименты (бревна определенного размера, освобожденные от сучьев) реализуется автоматически, согласно технологической карте лесозаготовки. При этом измерительная система, находящаяся в машине, получает информацию о длине и диаметре дерева от измерительных датчиков, находящихся в валочно-раскряжевочной головке. Как правило, диаметр ствола определяется с помощью датчиков, встроенных в сучкорезные ножи и контактирующих с бревном. Длину ствола определяют посредством датчика в мерном колесе головки, которое движется по бревну в момент его очистки от сучьев. Совокупность этих данных позволяет измерительной системе автоматически раскряжевывать ствол согласно технологической карте.[05] Cross-cutting of trunks into assortments (logs of a certain size, freed from limbs) is carried out automatically, according to the logging process chart. The measuring system located in the machine receives information about the tree's length and diameter from measuring sensors located in the felling and cross-cutting head. Typically, trunk diameter is determined using sensors integrated into the delimbing knives and in contact with the log. Trunk length is determined by a sensor in the head's measuring wheel, which moves along the log as it is delimbed. The combination of these data allows the measuring system to automatically cross-cut the trunk according to the process chart.

[06] В такой технологической цепочке часть действий лесозаготовительная машина делает автоматически, а часть действий выполняет оператор. Оператор должен визуально оценить характеристики дерева, выбрать дерево для валки, направление валки, осуществить захват, спиливание, съем с пня и присвоить стволу породу дерева. Раскряжевка на сортименты происходит автоматически при помощи программы и ценовой матрицы, составленной по технологической карте делянки. Также машина самостоятельно ведет подсчет объема продукции - кубатуры по сортиментам.[06] In this process chain, the logging machine performs some actions automatically, while the operator performs others. The operator must visually assess the tree's characteristics, select the tree for felling, determine the felling direction, perform the gripping, sawing, stump removal, and assign the trunk a species. Cross-cutting into logs occurs automatically using software and a price matrix generated based on the plot's process map. The machine also automatically calculates the volume of output—the cubic capacity—by log.

[07] Общие недостатки такого метода состоят в том, что измерения параметров дерева происходят только после его валки во время обработки ствола. Если на заданной программой длине диаметр бревна будет меньше требуемого, то валочная головка вынуждена будет остановиться и вернуться назад для нового замера сортимента меньшей длины. Это техническое несовершенство особенно заметно на выборочных рубках и рубках ухода. На таких делянках оператор сам выбирает дерево, подлежащее валке. Это дерево должно соответствовать параметрам технологической карты делянки. Нужная же информация о дереве (его длина, диаметр, конусность) появляется у оператора только после того, как он его спилит. И если из него не получаются нужные сортименты - его перепиливают на порубочные остатки и оставляют на делянке.[07] A common drawback of this method is that tree parameters are measured only after felling, during trunk processing. If the log diameter at the program-specified length is smaller than required, the felling head is forced to stop and return to remeasure a shorter length of timber. This technical imperfection is especially noticeable during selective felling and thinning. In such plots, the operator selects the tree to be felled. This tree must meet the parameters of the plot's technological map. The operator only gains the necessary information about the tree (its length, diameter, and taper) after it has been felled. If the desired timber is not produced from it, it is recut into logging residues and left in the plot.

[08] Кроме того, точность контактного способа обмера древесины сильно зависит от износа валочной головки, сезона заготовки и степени загрязнения ствола (снег, грязь, лед). Для соответствия размеров сортиментов по кубатуре в 8-9% и длине 3-5 см валочно-раскряжевочную головку необходимо ежедневно калибровать, обмеряя только что раскряжеванные сортименты, сравнивая фактический размер с размером в компьютерной системе машины.[08] Furthermore, the accuracy of the contact timber measurement method is highly dependent on the wear of the felling head, the harvesting season, and the degree of trunk contamination (snow, mud, ice). To ensure that the log sizes correspond to 8-9% of the cubic capacity and 3-5 cm of length, the felling and bucking head must be calibrated daily by measuring freshly bucked logs and comparing the actual dimensions with the dimensions in the machine's computer system.

[09] Таким образом, существует необходимость обмера лесоматериала с использованием бесконтактных измерительных средств.[09] Thus, there is a need to measure timber using non-contact measuring instruments.

[010] Из уровня техники известен способ обработки лесоматериала, в котором обмер осуществляют с помощью комбинации лазерного измерительного устройства и контактных датчиков (см. патент РФ RU 2653111, 05.06.2014). Для обработки лесоматериала производят захват бревна валочно-раскряжевочной головкой, определяют его размеры с помощью датчиков, встроенных в головку, и дополнительно контролируют данные измерений с помощью лазерного измерительного устройства. Для этого направляют измерительное сигнальное поле, образованное одним или более измерительными лучами и записывают облако точек, созданное посредством измерительного сигнального поля. Подлежащие идентификации части бревна определяют из этого облака точек, и подлежащий измерению параметр определяют и формируют из информационного содержания облака точек. Полученный результат направляется в измерительную систему машины для обработки лесоматериала для дальнейшего использования.[010] A method for processing timber is known from the prior art, in which the measurement is performed using a combination of a laser measuring device and contact sensors (see Russian patent RU 2653111, 05.06.2014). To process timber, a log is gripped by a felling and cutting head, its dimensions are determined using sensors built into the head, and the measurement data is additionally monitored using a laser measuring device. For this purpose, a measuring signal field formed by one or more measuring beams is directed and a point cloud created by the measuring signal field is recorded. The parts of the log to be identified are determined from this point cloud, and the parameter to be measured is determined and formed from the information content of the point cloud. The obtained result is sent to the measuring system of the timber processing machine for further use.

[011] Таким образом, используемая в аналоге бесконтактная система измерения, размещенная на лесозаготовительной машине, лишь дополняет и корректирует механическую систему измерений, размещенную в валочной головке. Более того, система работает лишь с готовым стволом, то есть со сваленным деревом, ведя отсчет от его комля.[011] Thus, the non-contact measurement system used in the analog, located on the logging machine, merely complements and corrects the mechanical measurement system located in the felling head. Moreover, the system operates only on a finished trunk, that is, a felled tree, and measures from its butt.

[012] Наиболее близким аналогом изобретения является способ обработки лесоматериала и валочная машина для его реализации, раскрытые в публикации международной заявки WO 2006126952, 30.11.2006 (далее - Д1). Валочная машина, включает манипулятор с валочно-раскряжевочной головкой, а также бесконтактную систему измерений, имеющую блок камер, которые связаны с лазерными источниками, создающими лазерную точку или лазерную линию на части ствола. Способ обработки лесоматериала предусматривает захват и валку дерева, а также очистку от сучьев и раскряжевку ствола на сортименты. При этом в процессе обработки ствола определяется длина, диаметр, овальность и продольная кривизна ствола поваленного дерева. Указанные данные позволяют более точно классифицировать произведенные бревна или определить цену продажи сортимента.[012] The closest analogue of the invention is a method for processing timber and a felling machine for its implementation, disclosed in the publication of international application WO 2006126952, 30.11.2006 (hereinafter - D1). The felling machine includes a manipulator with a felling and bucking head, as well as a contactless measuring system with a block of cameras that are connected to laser sources that create a laser point or a laser line on a part of the trunk. The method for processing timber involves gripping and felling a tree, as well as clearing branches and bucking the trunk into assortments. In this process, the length, diameter, ovality and longitudinal curvature of the trunk of the felled tree are determined. The specified data allows for a more accurate classification of the produced logs or the determination of the selling price of the assortment.

[013] К недостаткам аналога относятся узкие функциональные возможности по использованию бесконтактной системы. Так система определяет параметры ствола уже после валки дерева, что не дает возможности спрогнозировать характеристики ствола и рационально провести раскряжевку на сортименты. Кроме того, данные измерений используются лишь для последующего учета сортимента, но не облегчают работу оператору и не автоматизируют процесс обработки. Кроме того, бесконтактный обмер материала с проецированием лазерных точек или линий не обладает достаточной точностью.[013] The disadvantages of the analog include the limited functionality of the contactless system. The system determines trunk parameters after the tree has been felled, which makes it impossible to predict trunk characteristics and efficiently process the logs into assortments. Furthermore, the measurement data is used only for subsequent inventory control, but does not facilitate the operator's work or automate the processing process. Furthermore, contactless material measurement using laser dots or lines is not sufficiently accurate.

[014] Таким образом, техническими проблемами, на решение которых направлена группа изобретений, является низкий уровень автоматизации лесозаготовительных работ и точность бесконтактных измерений.[014] Thus, the technical problems that the group of inventions is aimed at solving are the low level of automation of logging operations and the accuracy of non-contact measurements.

[015] Раскрытие сущности изобретения[015] Disclosure of the essence of the invention

[016] Техническим результатом группы изобретений является повышение уровня автоматизации лесозаготовительных работ с помощью валочной машины, повышение точности определения характеристик лесоматериала, исключение необходимости калибровки валочной головки, увеличение выработки машины и снижение времени простоя.[016] The technical result of the group of inventions is an increase in the level of automation of logging operations using a felling machine, an increase in the accuracy of determining the characteristics of timber, the elimination of the need to calibrate the felling head, an increase in the machine's output and a reduction in downtime.

[017] Указанный технический результат достигается в способе обработки лесоматериала с использованием валочной машины, содержащей манипулятор с валочно-раскряжевочной головкой и бесконтактную систему измерений, снабженную по меньшей мере двумя видеокамерами с лазерными дальномерами и блоком обработки данных.[017] The specified technical result is achieved in a method for processing timber using a felling machine containing a manipulator with a felling and bucking head and a contactless measuring system equipped with at least two video cameras with laser rangefinders and a data processing unit.

При этом способ включает следующие операции: сканирование с помощью бесконтактной системы измерений стоящих на корню деревьев, находящихся в зоне валочно-раскряжевочной головки и определение прогнозных параметров каждого дерева, включающих геометрические размеры, породу, тип и количество сортиментов, - выбор дерева для валки на основании результатов сканирования; захват и валку дерева с помощью валочно-раскряжевочной головки; очистку ствола от сучьев и его раскряжевку на сортименты при протяжке ствола через валочно-раскряжевочную головку под контролем бесконтактной системы измерения, которая определяет фактический диаметр среза ствола и отмеряет длину отрезка ствола с учетом прогнозных параметров дерева, задавая длину сортимента.The method includes the following operations: scanning, using a non-contact measuring system, standing trees located in the area of the felling and bucking head and determining the predicted parameters of each tree, including geometric dimensions, species, type and number of assortments - selecting a tree for felling based on the scanning results; gripping and felling the tree using the felling and bucking head; clearing the trunk of branches and bucking it into assortments while pulling the trunk through the felling and bucking head under the control of a non-contact measuring system, which determines the actual diameter of the trunk cut and measures the length of the trunk section taking into account the predicted parameters of the tree, setting the length of the assortment.

[018] Согласно частным вариантам реализации способа:[018] According to particular embodiments of the method:

[019] - сканирование предусматривает получение множества изображений деревьев с видеокамер с разных ракурсов и их обработку блоком обработки данных с построением цифровой модели каждого дерева на основе трапеции, характеризующей продольный срез дерева;[019] - scanning involves obtaining multiple images of trees from video cameras from different angles and processing them by a data processing unit with the construction of a digital model of each tree based on a trapezoid characterizing the longitudinal section of the tree;

[020] - породу дерева определяют блоком обработки данных с помощью алгоритма машинного обучения путем сравнения изображений из базы данных с полученными с видеокамер изображениями;[020] - the tree species is determined by the data processing unit using a machine learning algorithm by comparing images from the database with images obtained from video cameras;

[021] - тип и количество сортиментов определяют блоком обработки данных на основании цифровой модели дерева и данных о его породе, причем с учетом типа и количества сортиментов дополнительно определяют прогнозную стоимость дерева на основании заданной ценовой матрицы;[021] - the type and quantity of assortments are determined by the data processing unit based on the digital model of the tree and data on its species, and taking into account the type and quantity of assortments, the predicted cost of the tree is additionally determined based on a given price matrix;

[022] - прогнозные данные для каждого дерева выводят на экран оператора валочной машины для выбора дерева, подлежащего валке.[022] - forecast data for each tree is displayed on the screen of the felling machine operator to select the tree to be felled.

[023] - в процессе раскряжевки блок обработки данных получает с видеокамер множество изображений ствола, выходящего из валочно-раскряжевочной головки, а длину отрезка ствола блок обработки данных задает на основании цифровой модели дерева путем измерения расстояния от среза до контрольной точки валочно-раскряжевочной головки.[023] - during the bucking process, the data processing unit receives from video cameras a plurality of images of the trunk exiting the felling and bucking head, and the data processing unit sets the length of the trunk section based on a digital model of the tree by measuring the distance from the cut to the control point of the felling and bucking head.

[024] Технический результат также достигается в конструкции валочной машины, которая содержит манипулятор с валочно-раскряжевочной головкой и бесконтактную систему измерений, снабженную по меньшей мере двумя видеокамерами с лазерными дальномерами и блоком обработки данных. Причем бесконтактная система измерений выполнена с возможностью: сканирования стоящих на корню деревьев, находящихся в зоне валочно-раскряжевочной головки, и определения перед валкой прогнозных параметров каждого дерева, включающих геометрические размеры, породу, тип и количество сортиментов; и определения в процессе раскряжевки фактического диаметра среза ствола и задания длины отрезка ствола в соответствии с длиной сортимента с учетом определенных прогнозных параметров дерева.[024] The technical result is also achieved in the design of a felling machine, which comprises a manipulator with a felling-bucking head and a contactless measurement system equipped with at least two video cameras with laser rangefinders and a data processing unit. Moreover, the contactless measurement system is configured with the possibility of: scanning standing trees located in the area of the felling-bucking head, and determining, before felling, the predicted parameters of each tree, including the geometric dimensions, species, type and number of assortments; and determining, during the bucking process, the actual diameter of the trunk cut and setting the length of the trunk section in accordance with the length of the assortment, taking into account certain predicted parameters of the tree.

[025] Согласно частным вариантам реализации машины:[025] According to specific implementation options of the machine:

[026] - бесконтактная система измерений выполнена с возможностью: получения с видеокамер множества изображений деревьев с разных ракурсов в процессе сканирования и их обработки блоком обработки данных с построением цифровой модели каждого дерева на основе трапеции, характеризующей продольный срез дерева и получения с видеокамер множество изображений ствола, выходящего из валочно-раскряжевочной головки в процессе раскряжевки, и задания длины отрезка ствола на основании цифровой модели дерева путем измерения расстояния от среза ствола до контрольной точки валочно-раскряжевочной головки,[026] - the contactless measurement system is designed with the capability of: receiving from video cameras a plurality of images of trees from different angles during the scanning process and processing them by a data processing unit with the construction of a digital model of each tree based on a trapezoid characterizing the longitudinal section of the tree and receiving from video cameras a plurality of images of the trunk emerging from the felling and bucking head during the bucking process, and setting the length of the trunk section based on the digital model of the tree by measuring the distance from the trunk cut to the control point of the felling and bucking head,

[027] - валочно-раскряжевочная головка содержит вальцы протяжки, сучкорезные ножи, валочное звено и пильный механизм,[027] - the felling and bucking head contains feed rollers, delimbing knives, a felling link and a saw mechanism,

[028] - видеокамеры с лазерными дальномерами установлены на кабине.[028] - video cameras with laser rangefinders are installed in the cabin.

[029] В отличие от аналогов, в рассматриваемом изобретении бесконтактная система измерений с камерами и лазерными дальномерами реализует контроль параметров лесоматериала на всех этапах обработки, начиная с выбора дерева для валки без дополнительного использования контактных измерительных средств и с минимальным участием оператора. Это позволяет повысить точность измерения продукции при сортиментной лесозаготовке с одновременным увеличением ресурса измерительных приборов, повысить уровень автоматизации и облегчить работу оператору лесозаготовительной машины, который получает информацию о параметрах дерева, в том числе его ценности, до его валки.[029] Unlike similar systems, the invention utilizes a contactless measurement system with cameras and laser rangefinders that monitors timber parameters at all stages of processing, beginning with tree selection for felling, without the use of additional contact measuring equipment and with minimal operator intervention. This improves the accuracy of product measurement during cut-to-length logging while simultaneously extending the lifespan of measuring instruments, increasing the level of automation, and facilitating the work of the logging machine operator, who receives information about the tree's parameters, including its value, prior to felling.

[030] Краткое описание чертежей[030] Brief description of drawings

[031] Изобретение поясняется фигурой, где показана конструкция валочной машины.[031] The invention is explained by a figure showing the design of a felling machine.

[032] Конструктивные элементы обозначены на фигурах следующими позициями:[032] The structural elements are designated in the figures by the following positions:

1 - валочная машина,1 - felling machine,

2 - ходовая часть,2 - chassis,

3 - кабина,3 - cabin,

4 - манипулятор,4 - manipulator,

5 - валочно-раскряжевочная головка,5 - felling and bucking head,

6 - вальцы протяжки,6 - drawing rollers,

7 - сучкорезные ножи,7 - lopping knives,

8 - валочное звено,8 - felling link,

9 - пильный механизм,9 - saw mechanism,

10 - видеокамеры с лазерными дальномерами,10 - video cameras with laser rangefinders,

11 - блок обработки данных.11 - data processing unit.

[033] Осуществление изобретения[033] Implementation of the invention

[034] Рассматриваемая валочная машина (1) включает ходовую часть (2) (колеса или гусеницы), кабину (3) и манипулятор (4) (стрелу) с валочно-раскряжевочной головкой (5). Валочно-раскряжевочная головка (5) имеет вальцы протяжки (6), сучкорезные ножи (7), валочное звено (8) и пильный механизм (9). При этом в машине (1) также предусмотрена бесконтактная система измерения, включающая по меньшей мере две видеокамеры (10) с лазерными дальномерами, установленные на кабине (3), а также блок обработки данных (11). Блок (11) содержит программные и аппаратные компоненты, обеспечивающие расшифровку, хранение и обработку поступающих от видеокамер (10) данных, вывод сведений на экран (на фигуре не показан) в кабине (3) оператора и подачу команд автоматике системы управления валочной-раскряжевочной головкой (5).[034] The felling machine (1) under consideration includes an undercarriage (2) (wheels or tracks), a cabin (3) and a manipulator (4) (boom) with a felling-bucking head (5). The felling-bucking head (5) has feed rollers (6), delimbing knives (7), a felling link (8) and a saw mechanism (9). In this case, the machine (1) is also provided with a contactless measurement system, including at least two video cameras (10) with laser rangefinders, installed on the cabin (3), as well as a data processing unit (11). The unit (11) contains software and hardware components that ensure the decoding, storage and processing of data received from the video cameras (10), the output of information to a screen (not shown in the figure) in the operator's cabin (3) and the sending of commands to the automation of the felling-bucking head (5) control system.

[035] Валочная машина работает следующим образом.[035] The felling machine operates as follows.

[036] Оператор, находясь в кабине (3) валочной машины (1), приступает к выбору группы (массива) деревьев подлежащих валке. Выбрав область работы, он начинает при помощи манипулятора (4) приближать валочно-раскряжевочную головку (5), приведя ее в положение «захват дерева», в котором вальцы протяжки (6) раскрыты, сучкорезные ножи (7) раскрыты, а валочное звено (8) поднято. При приведении валочно-раскряжевочной головки (5) в положение «захват дерева» бесконтактная система измерений активируется и производит сканирование стоящих в зоне досягаемости манипулятора (4) с головкой (5) деревьев, выводя данные на экран оператора. Данные включают в себя породу каждого дерева, его геометрические параметры (диаметр в области среза и длина), общий объем хлыста, вид и количество сортиментов, получаемых из дерева, и стоимость дерева.[036] The operator, located in the cabin (3) of the felling machine (1), begins to select a group (array) of trees to be felled. Having selected the work area, he begins to approach the felling-bucking head (5) using the manipulator (4), bringing it to the "tree grip" position, in which the feed rollers (6) are opened, the delimbing knives (7) are opened, and the felling link (8) is raised. When the felling-bucking head (5) is brought to the "tree grip" position, the contactless measurement system is activated and scans the trees standing within the reach of the manipulator (4) with the head (5), displaying the data on the operator's screen. The data includes the species of each tree, its geometric parameters (diameter in the cutting area and length), the total volume of the tree trunk, the type and number of assortments obtained from the tree, and the cost of the tree.

[037] Для получения указанных сведений бесконтактная система измерения при помощи видеокамер (10) с дальномерами делает снимки стоящих на корню деревьев в зоне досягаемости манипулятора валочной машины. Зона сканирования может составлять, например, 90° по 45° в каждую сторону от продольной оси кабины на расстоянии до 10 м от кабины. Снимок каждой видеокамеры (10) после обработки в блоке (11) представляет собой плоскую фигуру в виде трапеции, высота которой определяет высоту дерева, а площадь соответствует площади продольного разреза дерева. Поскольку используется по меньшей мере две камеры (10) они передают сразу несколько снимков одного и того же дерева с разных ракурсов. При этом съемка области ведется непрерывно при движении машины (1) и за несколько секунд блок (11) получает для анализа несколько тысяч снимков одного дерева, сделанных с разного расстояния и под разными углами. Это практически исключает ошибку в определении сечения дерева и его породы. С разных углов снимки дополняют друг друга, и трапеция сечения дерева получается более точной.[037] To obtain the specified information, a contactless measurement system using video cameras (10) with rangefinders takes photographs of standing trees within the reach of the felling machine manipulator. The scanning zone may be, for example, 90° by 45° in each direction from the longitudinal axis of the cabin at a distance of up to 10 m from the cabin. The photograph from each video camera (10), after processing in the unit (11), represents a flat figure in the form of a trapezoid, the height of which determines the height of the tree, and the area corresponds to the area of the longitudinal section of the tree. Since at least two cameras (10) are used, they simultaneously transmit several photographs of the same tree from different angles. In this case, filming of the area is carried out continuously while the machine (1) is moving, and in a few seconds the unit (11) receives for analysis several thousand photographs of one tree, taken from different distances and at different angles. This virtually eliminates errors in determining the cross-section of the tree and its species. Pictures from different angles complement each other, and the trapezoid of the cross-section of the tree is more accurate.

[038] На основании указанных изображений бесконтактная система измерений формирует цифровую модель каждого дерева, представляющую собой геометрическую фигуру - трапецию (продольный срез дерева, стоящего на корню), в которую параллельно основанию трапеции «встроен» отрезок равный расчетному диаметру среза дерева.[038] Based on the specified images, the contactless measurement system forms a digital model of each tree, which is a geometric figure - a trapezoid (a longitudinal section of a tree standing on its roots), into which a segment equal to the calculated diameter of the tree's section is “built” parallel to the base of the trapezoid.

[039] Породу дерева система распознает с помощью алгоритма машинного обучения путем сравнения снимков из базы данных со снимками дерева по принципу нейросети. Если при определении породы дерева, система совершила ошибку, оператор сам присваивает породу. В дальнейшем количество ошибок будет уменьшаться за счет машинного обучения.[039] The system recognizes tree species using a machine learning algorithm by comparing database images with actual tree images using a neural network. If the system makes an error in identifying the tree species, the operator assigns the species manually. Machine learning will further reduce the number of errors.

[040] Для определения стоимости дерева в блоке (11) системы заводится ценовая матрица для каждого сортимента каждой породы дерева на определенной делянке, например:[040] To determine the cost of a tree, a price matrix is entered into block (11) of the system for each assortment of each tree species in a specific plot, for example:

[041] Порода дерева - береза, сортименты:[041] Wood species - birch, assortments:

[042] - ФАНКРЯЖ, диаметр<40 см, длина 300 см - цена 6000 руб./м³, диаметр 25-40 см, длина 400 см - цена 5000 руб./м³ [042] - VENEER BAR, diameter <40 cm, length 300 cm - price 6000 ^rub./m3 , diameter 25-40 cm, length 400 cm - price 5000 ^rub./m3

[043] - БАЛАНС ЭКСПОРТНЫЙ диаметр 15-25 см, длина 450 см цена 3000 руб./м³ [043] - EXPORT BALANCE diameter 15-25 cm, length 450 cm price 3000 rub./m ³

[044] - БАЛАНС диаметр 7-15 см, длина 350 см - цена 1500 руб./м³ [044] - BALANCE diameter 7-15 cm, length 350 cm - price 1500 rub./m ³

[045] Предварительное определение стоимости дерева позволяет наиболее оптимально разделать ствол на сортименты и не нести убытки.[045] Preliminary determination of the cost of a tree allows for the most optimal cutting of the trunk into assortments and avoiding losses.

[046] На этапе сканирования блок обработки данных (11) бесконтактной системы отсеивает деревья, не подлежащие валке, с учетом геометрических параметров (диаметра и т.д.) и породы. На основании данных о продольном сечении дерева и его породе, а также заданных параметров продукции (длины и диаметра сортиментов), блок (11) системы измерения выводит на экран оператора полезную кубатуру дерева и количество сортиментов, которые из него могут получиться. В результате на экране оператора появляется обработанное видеоизображение делянки в выбранном секторе с данными кубатуры и количеством сортиментов, привязанное к каждому дереву, которое подходит для валки. Если происходит выборочная рубка, то эта информация позволяет оператору дать максимальную выработку продукции, так как машина определяет объем дерева и его стоимость гораздо точнее.[046] During the scanning phase, the data processing unit (11) of the contactless system filters out trees that are not suitable for felling, taking into account geometric parameters (diameter, etc.) and species. Based on data on the tree's longitudinal cross-section and its species, as well as specified product parameters (length and diameter of the assortments), the measurement system unit (11) displays the tree's useful volume and the number of assortments that can be produced from it on the operator's screen. As a result, the operator's screen displays a processed video image of the plot in the selected sector, with volume data and the number of assortments linked to each tree suitable for felling. If selective felling is occurring, this information allows the operator to maximize product yield, as the machine determines the tree's volume and its value much more accurately.

[047] Имея перед собой данные о нескольких деревьях в зоне сканирования бесконтактной системы, оператор выбирает наиболее подходящее с точки зрения цены и производственного задания, дерево и производит его валку.[047] Having data on several trees in the scanning zone of the contactless system, the operator selects the tree that is most suitable in terms of price and production task and fells it.

[048] После спила и валки дерева при наличии дефекта в комлевой части (расщепление, нарост, дефект сердцевины и т.д.) оператор может произвести «закомлевку» ствола путем отрезания поврежденной части на небольшой длине.[048] After cutting and felling a tree, if there is a defect in the butt section (split, growth, core defect, etc.), the operator can “butt” the trunk by cutting off the damaged section over a short length.

[049] Далее валочно-раскряжевочная головка (5) переводится оператором в положение раскряжевки: вальцы протяжки (6) закрыты и охватывают ствол, сучкорезные ножи (7) закрыты и охватывают ствол, пильный механизм (9) убран в корпус головки (5), срез спиленного дерева находится перпендикулярно оси валочной головки в зоне выхода пильной шины, валочное звено (8) находится в горизонтальном положении. Ствол дерева при этом располагается горизонтально или под углом, если вершинка не упала при валке и находится на других деревьях. В этом положении осуществляется очистка ствола от сучьев с помощью ножей (7) и раскряжевка пильным механизмом (9) на сортименты в автоматическом режиме. Очистка от сучьев и раскряжевка происходят на волоке перед колесами или гусеницами валочной машины (1). Обычно направление протяжки дерева близко к перпендикулярному к волоку (траектории движения машины).[049] Next, the felling and bucking head (5) is moved by the operator to the bucking position: the feed rollers (6) are closed and cover the trunk, the delimbing knives (7) are closed and cover the trunk, the sawing mechanism (9) is retracted into the head (5) body, the cut of the felled tree is perpendicular to the axis of the felling head in the area of the saw bar exit, the felling link (8) is in the horizontal position. The tree trunk is in this case positioned horizontally or at an angle, if the top did not fall during felling and is on other trees. In this position, the trunk is cleared of branches using the knives (7) and bucking by the sawing mechanism (9) into assortments in automatic mode. Clearing of branches and bucking take place on the drag in front of the wheels or tracks of the felling machine (1). Usually, the direction of tree feeding is close to perpendicular to the drag (the trajectory of the machine).

[050] При протяжке бревна через валочно-раскряжевочную головку в процессе раскряжевки видеокамеры (10) делают снимки бревна, выходящего из головки (5) со стороны шины пильного механизма. При этом блок обработки (11) определяет длину отрезка бревна в виде расстояния между комлем бревна и контрольной точкой валочно-раскряжевочной головки. Кроме того, блок (11) определяет диаметры бревна: наибольший фактический диаметр исходя из полученных изображений по снимкам и наименьший теоретический диаметр на основе ранее построенной цифровой модели в виде трапеции и измеренной длины вышедшего отрезка. Таким образом, бесконтактная система понимает, с какого диаметра можно вести отсчет длины сортимента и его объема. При этом блок (11) дополнительно «встраивает» фактический (измеренный) диаметр бревна в ранее построенную цифровую модель ствола, корректируя данные полученные при предварительном сканировании. На основании полученных сведений блок (11) дает команду на остановку протяжки и отрез пильным механизмом нужного сортимента. Вся информация об измерениях выдается на экран оператору, который контролирует работу автоматики машины.[050] As a log is pulled through the felling and bucking head during bucking, video cameras (10) take pictures of the log exiting the head (5) on the saw bar side. Processing unit (11) determines the length of the log section as the distance between the log butt and the felling and bucking head's reference point. Unit (11) also determines the log diameters: the largest actual diameter based on the captured images and the smallest theoretical diameter based on a previously constructed digital trapezoidal model and the measured length of the exiting section. The contactless system thus understands the diameter from which the length of the assortment and its volume can be calculated. Unit (11) additionally "embeds" the actual (measured) log diameter into the previously constructed digital trunk model, adjusting the data obtained during preliminary scanning. Based on the received data, unit (11) issues a command to stop the feed and cut the desired assortment using the saw mechanism. All measurement information is displayed on the operator's screen, who controls the machine's automatic operation.

Claims

1. A method for processing timber using a felling machine (1) comprising a manipulator (4) with a felling and bucking head (5) and a contactless measurement system having at least two video cameras (10) with laser rangefinders and a data processing unit (11), wherein the method includes scanning, using the contactless measurement system, standing trees located in the area of the felling and bucking head (5), and determining the predicted parameters of each tree, including geometric dimensions, species, type and number of assortments, selecting a tree for felling based on the scanning results, gripping and felling the tree using the felling and bucking head (5), clearing the trunk of branches and bucking it into assortments when pulling the trunk through the felling and bucking head (5) under the control of the contactless measurement system, which determines the actual diameter of the trunk cut during the bucking process and measures the length of the trunk section with taking into account the predicted tree parameters, setting the length of the assortment.

2. The method according to paragraph 1, in which scanning involves obtaining multiple images of trees from video cameras (10) from different angles and processing them by a data processing unit (11) with the construction of a digital model of each tree based on a trapezoid characterizing the longitudinal section of the tree.

3. The method according to claim 2, in which the tree species is determined by the data processing unit (11) using a machine learning algorithm by comparing images from the database with images obtained from video cameras (10).

4. The method according to paragraph 3, in which the type and number of assortments are determined by the data processing unit (11) based on a digital model of the tree and data on its species, and taking into account the type and number of assortments, the predicted cost of the tree is additionally determined based on a given price matrix.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, in which the forecast data for each tree is displayed on the screen of the felling machine operator (1) to select the tree to be felled.

6. The method according to claim 2, in which, during the bucking process, the data processing unit (11) receives from video cameras (10) a plurality of images of the trunk exiting the felling and bucking head, and the data processing unit (11) sets the length of the trunk section based on a digital model of the tree by measuring the distance from the cut to the control point of the felling and bucking head.

7. A felling machine (1) for processing timber, comprising a manipulator (4) with a felling-bucking head (5) containing feed rollers (6), delimbing knives (7), a felling link (8) and a saw mechanism (9), and a contactless measurement system including at least two video cameras (10) with laser rangefinders installed on the cabin, and a data processing unit (11), wherein the contactless measurement system is configured to: scan standing trees located in the area of the felling-bucking head, and determine before felling the predicted parameters of each tree, including the geometric dimensions, species, type and number of assortments, and determine during the bucking process the actual diameter of the trunk cut and set the length of the trunk section in accordance with the length of the assortment, taking into account certain predicted parameters of the tree.

8. The machine according to claim 7, in which the contactless measuring system is configured to: receive from the video cameras (10) a plurality of images of trees from different angles during the scanning process and process them by the data processing unit (11) to obtain a digital model of each tree based on a trapezoid characterizing the longitudinal section of the tree, receive from the video cameras (10) a plurality of images of the trunk emerging from the felling and bucking head (5) during the bucking process, and set the length of the trunk section based on the digital model of the tree by measuring the distance from the trunk cut to the control point of the felling and bucking head.