Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Characterization of sawlogs using industrial X-ray and 3D scanning
Luleå University of Technology, Department of Engineering Sciences and Mathematics, Wood Science and Engineering.
2013 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

In the Nordic countries, sawlogs are typically sorted upon arrival at the sawmill based on species and dimension. By processing batches of logs with similar size, the sawing process becomes more efficient; the need to change sawing pattern between individual logs is reduced, and the handling of sawn goods is simplified, since the number of different dimensions produced simultaneously decreases. However, since wood is a biological material with great heterogeneity, there will be a large variation in the properties also of boards sawn from logs of similar size. This means that a significant amount of the boards may be carrying unwanted combinations of dimension and grade, so called off-grade products. The problem with off-grade products may be addressed before sawing by the selection of suitable sawing patterns for each log, i.e., using the right logs for the right products. This requires knowledge of the internal quality of the log before sawing. Some information can be obtained from the outer shape measured by an optical three-dimensional (3D) scanner and more detailed information can be obtained using an X-ray log scanner. Today, the use of X-ray log scanners is becoming increasingly common, and most sawmills installing an X-ray scanner already have a 3D scanner present. This raises the question of possible benefits from combining the X-ray and 3D scanning techniques. In this thesis, a method is presented whereby the outer shape of the log measured by a 3D scanner is utilized to estimate the X-ray path lengths through the wood. This converts the X-ray images into green density images of the log, which may in turn be used to calculate quality variables such as heartwood diameter, dry density, moisture content and presence of top rupture. The methods have been tested on Scots pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) sawlogs using X-ray scanners with one or two measurement directions. The developed methods show a great improvement in precision compared to calculations based on uncompensated X-ray images, and most of the algorithms presented in the thesis have now been implemented in industrial scanner software and are ready for use at the sawmills. This will give the sawmill industry new possibilities to control the production of special products where heartwood diameter and density are important and will lead to less waste and improved profitability for the sawmills.The thesis also describes a method where X-ray scanning is utilized to automatically perform parts of the log grading for payment. This method can improve productivity in the sawmills by remedying a severe bottleneck in the production chain. An authorization of this method for semiautomatic log grading for payment is expected to further increase the industry’s interest in X-ray scanning.

Abstract [sv]

I Norden sorteras sågtimmer vanligtvis vid ankomst till sågverket, baserat på träslag och dimension. Genom att i följd såga ett stort antal stockar av liknande storlek kan sågningen effektiviseras eftersom behovet att byta postning mellan varje stock minskar och färre dimensioner av sågad vara behöver hanteras samtidigt. Eftersom trä är ett biologiskt material med stor olikformighet kommer dock även bräder sågade från stockar av liknande storlek att uppvisa stor spridning i egenskaper. Detta innebär att en stor andel av de bräder som sågas kommer bära oönskade kombinationer av dimension och kvalitet. Problemet kan åtgärdas före sågning genom att välja rätt sågmönster för varje stock, det vill säga genom att styra varje stock mot den bäst lämpade slutprodukten. Detta kräver kännedom om stockens inre egenskaper före sågning. Viss sådan kvalitetsinformation kan erhållas från den yttre formen, mätt med en optisk 3D-mätram och mer detaljerad information kan fås med hjälp av en röntgenmätram.Idag har användandet av röntgenmätramar blivit allt vanligare, och de flesta sågverk som väljer att investera i ett röntgensystem har redan en 3D-mätram i sin timmersortering. Detta väcker frågan om vilka fördelar som kan nås genom att kombinera röntgen- och 3D-mätteknikerna. I den här avhandlingen presenteras en metod där stockens yttre form används för att uppskatta röntgenstrålningens gångväg genom stocken. Genom att kompensera för gångvägen är det möjligt att beräkna en rådensitetsbild för stocken, vilken i sin tur kan användas för att beräkna viktiga kvalitetsvariabler såsom kärnvedsdiameter, torrdensitet, fuktkvot och förekomst av toppbrott. Metoden har testats på sågtimmer av tall (Pinus sylvestris L.) och gran (Picea abies (L.) Karst.) och röntgenmätramar med en och två mätriktningar har använts.De nyutvecklade beräkningsmetoderna uppvisar mycket högre precision än beräkningar baserade på okompenserade röntgenbilder. Flertalet av de algoritmer som presenteras i avhandlingen har nu implementerats i industriell röntgenprogramvara och är redo för användning på sågverken. Detta kommer att ge sågverksindustrin nya möjligheter att styra tillverkningen av specialprodukter med krav på exempelvis kärnvedsdiameter och densitet och kommer att leda till mindre spill och förbättrad lönsamhet för sågverken.Avhandlingen beskriver också en metod där röntgenskanning nyttjas för att automatisera delar av den prisgrundande vederlagsmätningen av sågtimmer. Eftersom vederlags-mätningen är en flaskhals vid många sågverk kan detta att leda till en kraftig förbättring av produktiviteten. Ett metodgodkännande för semiautomatisk vederlagsmätning förväntas därför ytterligare höja industrins intresse för röntgenmätteknik.

Place, publisher, year, edition, pages
Luleå: Luleå tekniska universitet, 2013. , 54 p.
Series
Doctoral thesis / Luleå University of Technology 1 jan 1997 → …, ISSN 1402-1544
National Category
Other Mechanical Engineering
Research subject
Wood Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-26152Local ID: ce4a6ede-cb42-4cab-903a-21fe84341cc3ISBN: 978-91-7439-616-4 (print)ISBN: 978-91-7439-617-1 (electronic)OAI: oai:DiVA.org:ltu-26152DiVA: diva2:999311
Note
Godkänd; 2013; 20130409 (johsko); Tillkännagivande disputation 2013-05-08 Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen. Namn: Johan Skog Ämne: Träteknik/Wood Technology Avhandling: Characterization of Sawlogs Using Industrial X-ray and 3D Scanning Opponent: Professor Olav Höjbö, Institutt för Naturförvaltning, Universitetet för Miljö- och Biovetenskap, Ås, Norge, Ordförande: Professor Anders Grönlund, Avd för träteknologi, Institutionen för teknikvetenskap och matematik, Luleå tekniska universitet Tid: Fredag den 31 maj 2013, kl 10.00 Plats: Hörsal A, campus Skellefteå, Luleå tekniska universitetAvailable from: 2016-09-30 Created: 2016-09-30 Last updated: 2017-11-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(14647 kB)72 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 14647 kBChecksum SHA-512
09f807acba5715b562cfc2d96bfd93376c231a4e75664aff028dffeed4d2477f8f8e9c89ef98440b06854fb1eae70d643738be7e8fb06c9bceeaeb3aa53dde4a
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Skog, Johan
By organisation
Wood Science and Engineering
Other Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 72 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 397 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf