Системы сканирования: Где? Как? Зачем?

17.06.2021

Как известно, уже через год в российском ЛПК на валютную выручку сможет рассчитывать только тот, кто сумеет переработать древесину, заготовленную им или его партнерами. И выполнит при этом жесткие требования зарубежных покупателей. А это значит, что лесопильным предприятиям в России надо наращивать не только объемы, но и качество выпускаемой продукции. Задачка трудная, но выполнимая, если применять современное оборудование и технологии.

Ведущие эксперты отрасли отвечают на вопросы о системах сканирования, представленных в нашей стране

ВОПРОС:

Для чего необходимы системы сканирования на лесопильном производстве и в чем преимущество применения сканеров?

ООО «Автоматика-Вектор», Олег Смольков, директор

Сканеры заменили человека и устранили, таким образом, человеческий фактор, позволили поднять в разы производительность. Профессии «бракер», «точковщик» уступают место новым – «оператор», «мастер».

С ростом производительности линий и ужесточением требований к точности измерений такой путь становится неизбежным.

ООО «Финнос Рус», Андрей Савостьянов, директор

Основной целью внедрения систем сканирования на производственных участках является увеличение производительности и качества выпускаемой продукции.

Человеческий фактор не позволяет бесконечно увеличивать производительность, а также получать стабильно качественную продукцию. К значительному повышению производительности приводит использование новых передовых систем автоматизации и цифровизации в производстве.

А именно – таких систем сканирования и измерения бревен, как система нашей компании – Finnos, которая включает в себя передовые лазерные и рентгеновские технологии. Удобная для пользователя система рент-ген-сканера Finnos помогает точно измерять объем сырья, определять его качество вплоть до внутренних, невидимых пороков древесины, контролировать сортировку, обеспечивая стабильное качество конечного продукта и эффективное использование сырья.

ООО «Финскан Рус», Сергей Кирилин, директор

В настоящее время системы сканирования стали неотъемлемой частью различных производственных процессов на деревообрабатывающих предприятиях. Они могут применяться как в качестве простых систем контроля и учета сырья, полуфабрикатов или готовой продукции, так и в качестве систем оценки качества и оптимизации.

Когда мы говорим о преимуществах сканеров, мы должны сравнивать их с альтернативой, а именно – с человеческим, ручным трудом. Если мы ведем речь о сканерах оценки качества продукции, то к основным преимуществам можно отнести более высокую скорость оценки качества

(сортировки), лучшее качество сортировки на высоких скоростях, стабильность получаемых результатов, снижение влияния человеческого фактора. На некоторые вещи человек в принципе не способен – например, оценить влажность досок, идущих по конвейеру, как это может сделать бесконтактный влагомер, или заглянуть внутрь доски или бревна, на что способны рентгеновские сканеры.

RemaSawco, Константин Колотушкин, директор по маркетингу и продажам

Системы сканирования применяются на всех этапах лесопильного производства, они помогают рационально отсортировать бревна для подачи на пиление, контролировать точность геометрии получаемых пиломатериалов на лесопильной линии, а также осуществлять сортировку по качеству до и после сушки. Основные преимущества применения сканеров:

  • значительное увеличение производительности лесопильного производства по сравнению с использованием ручного труда;

  • высокая точность сканирующего оборудования и, как следствие, увеличение полезного выхода готовой продукции;

  • автоматизация контроля качества и ценностной значимости производимой продукции.



ВОПРОС:

Существует множество различных типов и моделей сканеров. Для каких целей используются разные типы сканеров, в чем плюсы и минусы различных видов, которые вы производите?

ООО «Автоматика-Вектор», Олег Смольков, директор

  • Измерение и сортировка круглых лесоматериалов;

  • измерение и сортировка пиломатериалов по размерным признакам и обзолу;

  • оценка качества и сортировка пиломатериалов по качеству, оптимизация торцовки.

ООО «Финнос Рус», Андрей Савостьянов, директор

Оптические сканеры на базе камер-лазеров позволяют измерять внешнюю геометрию подаваемого в производство сырья – объем, кривизну и т. п. Рентген-сканеры позволяют видеть внутреннюю структуру подаваемого в производство сырья, обеспечивая контроль за теми дефектами, которые скрыты от глаз – гниль, сучки, инородные включения, изменения однородности сырья и т. д.

По отдельности системы имеют несколько очевидных минусов: одна система не видит внутреннюю структуру, другая не так точно может измерить геометрию сырья.

Поэтому наша компания объединила эти системы в одну и создала идеальный «прибор» для сканирования, который позволяет собрать 100 % данных о подаваемом в производство сырье.

ООО «Финскан Рус», Сергей Кирилин, директор

Все сканеры для деревообработки можно разделить на два вида: сканеры бревен и сканеры пиломатериалов. Если говорить о конкретных моделях, могу сказать, что компания FinScan специализируется на сканерах пиломатериалов. Это позволяет сосредоточить все ресурсы компании на одном направлении и производить лучшие, по нашему мнению, сканеры для поперечной сортировки пиломатериалов.

В производственной линейке компании есть три модели. Это FinScan Nova (Nova-N) – система автоматической оценки качества пиломатериалов, для полноценной оценки и оптимизации пиломатериалов на линиях сортировки, кромкообрезки, сращивания и других линиях.

Следующая модель – сканер торцов, позволяющий не только распознавать пороки, выходящие на торец доски, но и находить сердцевину, оценивать положение доски в поставе и многое другое.

И третья модель – это бесконтактный влагомер, позволяющий с высокой скоростью оценивать влажность досок на линиях сортировки.

RemaSawco, Константин Колотушкин, директор по маркетингу и продажам

Компания RemaSawco производит наиболее широкий спектр данной продукции в Северной Европе, например:

Система RS-LogProfiler 3D. Высокоскоростная измерительная система 3D (до 200 м/мин) используется для сортировки бревен по размерам и дальнейшей оптимизации по моделям распила на линии лесопиления.

Система RS-LogProfiler X. Использование рентгеновского сканера (Х-ray) на линии сортировки бревен позволяет раскрыть внутренние свойства и определить качество бревен, что ведет к увеличению полезного выхода конечной продукции на лесопильном предприятии.

Пиломатериалы, выходящие с лесопильного потока, подаются на высокоскоростную систему RS-BoardScannerQ для выявления погрешностей их качества, формы и размеров. Сканирование досок осуществляется со скоростью до 240 шт./мин. Компания RemaSawco также располагает большой линейкой измерительных систем, используемых для управления оборудованием на всем производственном процессе.


ВОПРОС:

Какую точность сканирования вы как производитель гарантируете заказчику?

ООО «Автоматика-Вектор», Олег Смольков, директор

Для каждой модели есть определенные ТТХ, которые приводятся в приложении к договору поставки. Этот документ может быть объемом в несколько листов.

Есть говорить кратко, то современные требования к точности измерения бревен ± 1 мм, а качество сортировки пиломатериалов должно быть не хуже 93 %.

ООО «Финнос Рус», Андрей Савостьянов, директор

В разработке и производстве наших систем сканирования используются только самые новые информационные и производственные технологии, которые доступны в нынешнее время. Поэтому и точность измерения у нас самая высокая и достигает практически 99 %. Однако надо понимать, что система сканирования от компании Finnos – это не просто «сканер», это точный прибор для измерения геометрических и качественных характеристик вашего сырья. И точность зависит от того, насколько правильно понимается применение системы и выполнена настройка под свое производство и под свои технические требования.

ООО «Финскан Рус», Сергей Кирилин, директор

Опять же, для каждого сканера существуют свои определения; что такое точность сканирования – к примеру, для влагомера это один набор показателей, для сканера пиломатериалов – другой. Когда мы говорим о сканере пиломатериалов, мы используем такие показатели, как минимальный размер определяемого дефекта и уровень его обнаружения. У нас есть таблица с такими данными для каждого вида дефектов на досках (трещины, сучки, гниль и т. д.).

RemaSawco, Константин Колотушкин, директор по маркетингу и продажам

Все перечисленные мной выше сканирующие системы обеспечивают достаточно высокую точность сканирования: система RS-LogProfiler 3D осуществляет измерение диаметра бревна с точностью < ± 1 мм.

При сортировке бревен по сортам система сканирования бревен Х-ray обеспечивает около 95 % точности.

Показатель точности измерений пиломатериалов, осуществляемых посредством системы RS-BoardScannerQ, равен 0,2 мм x 0,5 мм (толщина и ширина).


ВОПРОС:

Каким образом сканер измеряет такой важный параметр, как качество, и как можно быть уверенным в том, что сканер верно его определил?

ООО «Автоматика-Вектор», Олег Смольков, директор

Качество пиломатериала в сканере RuScan определяется оптическими видеокамерами и лазерными системами. Качественный осмотр поверхности пиломатериалов обеспечивается многократной съемкой в разных направлениях и под разными углами источников света. Каждая доска фотографируется 16 раз + 2 фото торцов. Конструкция сканера и метод обработки изображений запатентованы. Немаловажный фактор – это разрешение изображений. Наш сканер оперирует изображениями с разрешением не менее одного миллиметра на пиксель.

Решающее значение имеет, конечно, программное обеспечение, которое обрабатывает изображения, определяет дефекты и измеряет их размер. Основа программного обеспечения RuScan 2 – современные нейронные сети. Этот метод анализа изображений является самым перспективным и позволяет получить высочайшую точность распознавания.

ООО «Финнос Рус», Андрей Савостьянов, директор

Качество продукции напрямую зависит от внутреннего строения сырья. И только с помощью рентгена мы можем заглянуть внутрь и увидеть, подходит ли наше сырье под заданные требования к продукции, которую мы хотим произвести. Система сканирования с использованием рентген-сканера нашей компании позволяет увидеть не только внешние дефекты продукции, такие как кривизна бревна, физико-механические повреждения, сучки и т. д. Рентген смотрит внутрь сырья, что позволяет увидеть его внутреннее строение. Например, на основе измерения плотности древесины видно, где находится сердцевина бревна – более рыхлая древесина, толщину годовых колец – в разные года плотность колец разная, в зависимости от погодных условий в течение сезона нарастания кольца, гниль, сучки, прорость, инородные включения – минеральные и неминеральные, и т. д. Система сканирования от Finnos объединила два способа сбора данных о продукции и получила наивысшую степень определения качества сырья.

Самый верный способ проверить, правильно ли определил сканер качество, это произвести из небольшого количества отсканированного сырья продукцию и сопоставить качество полученной продукции с заявленным качеством сырья после сканирования.

ООО «Финскан Рус», Сергей Кирилин, директор

Для пиломатериалов качество – это правильная геометрия доски и наличие или отсутствие тех или иных дефектов на доске. Соответственно, задача сканера – измерить геометрию, найти и правильно классифицировать дефекты, а далее – на основании полученной информации присвоить доске нужный сорт и при необходимости обрезать доску в нужном месте. Сканеры FinScan для распознавания дефектов используют видеокамеры высокого разрешения, комбинацию различных изображений доски при разном освещении и специальные алгоритмы для классификации пороков, в том числе нейросети и искусственный интеллект. Что касается уверенности – когда мы запускаем сканер в эксплуатацию, то делаем многочисленные тесты на точность распознавания пороков и правильность определения сорта досок. Только когда все делается корректно (в первую очередь речь идет о назначении сорта доски, поскольку у каждого завода свои требования по качеству и все их нужно занести в базу сканера), сканер считается запущенным в эксплуатацию.

Понятно, что в процессе эксплуатации из-за вибраций, пыли и других негативных факторов что-то может сбиваться, но для контроля правильности определения сортности есть давно проверенные механизмы: контрольная переборка, контроль на этапе формирования пакета и т. д.

RemaSawco, Константин Колотушкин, директор по маркетингу и продажам

Система RS-LogProfiler 3D использует камеры и многолучевые лазерные линии. Такие показатели, как диаметр, овальность, кривизна и т. п., измеряются и учитываются в процессе сортировки по типоразмерам или подборе наилучших решений для оптимизации распила.

Система RS-LogProfiler X использует рентгеновский сканер, X-ray, для измерения плотности на всех участках бревна. Изображение анализируется и используется для вычисления различных показателей: размер сучков и расстояние между ними, плотность годовых колец, диаметр ядра, тип древесины и многое другое. Качество определяется путем установки ограничений на расчетные характеристики.

Система RS-BoardScannerQ использует три вида датчиков для измерения пиломатериалов: датчики сечения, лазеры волокон и цветовые камеры. Сканирование текстуры досок – это специальная лазерная технология, позволяющая проанализировать направления и свойства древесных волокон. Выявляются любые дефекты досок, они оцениваются по форме и различным характеристикам. Пользователь определяет набор правил для оценки качества путем установки ограничений на отдельные дефекты. Все эти системы используют технологии ИИ (машинного обучения) для создания сортировочных моделей. А регулярные калибровка и проверочные испытания обеспечивают корректность измерений.


ВОПРОС:

Как используются на производстве результаты сканирования?

Какую информацию сканер выдает для дальнейшей обработки системой управления предприятием?

ООО «Автоматика-Вектор», Олег Смольков, директор

Сканер бревен ВЕКТОР передает в систему верхнего уровня уже готовые результаты, например номер кармана сортировочного конвейера. Важным компонентом сканера для системы управления предприятием является подробная статистика в удобном для чтения формате.

Сканер досок RuScan передает сорт и параметры торцовки, подробную статистику.

ООО «Финнос Рус», Андрей Савостьянов, директор

Результаты сканирования предоставляют очень большой объем информации, от геометрического объема до качественных характеристик. На основе полученных данных на производстве проводят анализ поступившего материала. От какого поставщика – сырье с таким качеством, в какой партии оно поступило, объем, анализ распределения по характеристикам и качеству и еще много разных дынных, которые в совокупности позволяют увеличить производительность производства. Когда ты знаешь о своем сырье 100 % всей информации, ты можешь грамотно распределить затраты на производство продукции. Увеличить выход и уменьшить затраты на производство. К примеру, многие визуальные системы сканирования на основе 3D камер-лазеров не дают качественных характеристик, и производство основывается только на геометрических характеристиках при выпуске продукции. Наш рентген-сканер позволяет на этапе сортировки пиловочника уже знать, что можно выпустить из этого бревна по максимально высокому качеству и объему.

Каждое бревно, пропущенное через сканер, – индивидуально. Нет одинаковых бревен в природе. Это как с опечатками пальцев. И система позволяет отслеживать склад сырья в режиме реального времени. Склад виден в разрезе каждого бревна, а не объема в целом. Полный объем информации о сырье позволяет использовать эти данные в самых разных аспектах управления предприятием – от планирования поставок и выпуска продукции до прогнозирования получения прибыли предприятием на несколько лет вперед.

ООО «Финскан Рус», Сергей Кирилин, директор

Любую информацию можно анализировать по-разному. Использование результатов сканирования зависит от уровня компетенций конкретного завода. К примеру, сканер пиломатериалов может предоставить данные об объеме входящей партии пиломатериалов и конечном объеме готовой продукции после их обрезки, данные о присвоенных сортах и причинах понижения сортности и другие технические детали. Понимая технологические процессы и анализируя эти данные, можно принимать правильные управленческие решения.

Мы сейчас идем дальше, следующий шаг – это сбор и анализ информации с различных сканеров – не только для пиломатериалов, но и рентгеновских сканеров бревен, для получения более развернутой картины производства. Можно анализировать, из какого конкретного бревна были получены конкретные доски, что с ними произошло в процессе сушки и хранения на складе полуфабрикатов, и т. д. Такой анализ позволит заводам значительно улучшить свою эффективность.

RemaSawco, Константин Колотушкин, директор по маркетингу и продажам

Результаты, получаемые от систем сканирования, зависят от того, на каком участке производственного процесса они установлены. На этапе сортировки бревен принципиальной задачей является передача данных о диаметре каждого бревна и его качестве в систему управления. На линии лесопиления работа сканирующей системы связана с процессом оптимизации и передачей лучших решений для распиловки в систему управления. На этапе сортировки досок сканер передает в систему управления данные по качеству, а также иногда оптимизированные решения для выполнения торцовки.

Обычно все системы RemaSawco также предоставляют производственные отчеты, содержащие информацию относительно производимых объемов, времени остановки оборудования и данных объекта; как правило, подобные отчеты настраиваются под нужды конкретного заказчика.


ВОПРОС:

Система сканирования и ее установка предполагает серьезные инвестиции, тем не менее предприятия идут на эти затраты. По вашим данным, каков возможный срок окупаемости такого вложения?

ООО «Автоматика-Вектор», Олег Смольков, директор

Целесообразность применения 3D-сканера ВЕКТОР на сортировке бревен последние 10 лет уже не ставится никем под сомнение. Инвестиции непосредственно в сканер являются незначительными по сравнению с инвестициями в саму линию и работы

по монтажу линии и площадки для хранения пиловочного сырья. Совокупный экономический эффект от повышения точности сортировки и учета позволяет с выгодой использовать 3D-сканер всем предприятиям, где считают целесообразным строительство линии сортировки.

Экономика сканера качества пиломатериалов RuScan определяется объемом пиломатериалов. Какой срок окупаемости считать оптимальным, каждый предприниматель определяет для себя самостоятельно, многое зависит от объема и глубины переработки. По нашим расчетам, сканер RuScan целесообразно устанавливать на линии автоматической сортировки доски с годовым объемом от 45 тыс. м3 пиломатериалов в год.

ООО «Финнос Рус», Андрей Савостьянов, директор

Сроки окупаемости зависят от многих параметров. Например, от объема производства.

На опыте нескольких лет поставок наших систем сканирования: в странах Скандинавии даже на небольших по объему производствах – 100 тыс. м3 по выходу продукции – срок окупаемости составляет не больше года. Но это сугубо индивидуальные цифры и, повторюсь, зависят они от многих параметров.

ООО «Финскан Рус», Сергей Кирилин, директор

Иногда я слышу, что окупаемость сканеров достигается за счет сокращения персонала. Это не так. Сканер окупает себя за счет того, что позволяет повысить стоимостной выход пиломатериалов. При работе, оценивая каждую доску, сканер определяет, что будет выгоднее по стоимости – к примеру, оставить текущей длины, с более низким и дешевым сортом, или отрезать пороки, получив при этом короткую доску высокого сорта. Оценивая таким образом каждую доску, система добивается получения практически максимально возможного стоимостного выхода, по сравнению с ручной оценкой качества.

Анализируя те заводы, где стоят сканеры FinScan, мы можем говорить, что завод с объемом производства 50 тыс. м3 пиломатериалов окупит инвестиции в систему сканирования примерно за три года. Чтобы сканер окупился за один год, завод должен пилить не менее 150 тыс. м3 пиломатериалов. Соответственно, при бóльших объемах сканеры окупаются менее чем за год.

RemaSawco, Константин Колотушкин, директор по маркетингу и продажам

Срок окупаемости такой, безусловно, серьезной инвестиции зависит не только от производительности предприятия, но и от требований заказчиков к производимой продукции, которые все время растут, от возможностей каждого отдельно взятого проекта и объема вложений в механическую часть оборудования. По довольно приблизительной оценке, установка сканирующего оборудования может окупиться даже в течение одного года. Я думаю, что переход на сканеры во всех переделах современного лесозавода – это вопрос ближайшего будущего. Примером могут являться Швеция и Финляндия, где уже сейчас осталось всего несколько заводов без систем сканирования на всех этапах процесса лесопиления.



Оцените материал:
Читайте также в рубрике
13.10.2022
Консультант
30.08.2022
Консультант
26.07.2022
Консультант
26.07.2022
Консультант
07.07.2022
Консультант
16.06.2022
Консультант
08.06.2022
Консультант
23.05.2022
Консультант